Запорные механизмы, приборы и устройства. Конструктивные решения систем фурнитуры.

Оконная фурнитура — совокупность механизмов (петель, кронштейнов, тяг, соединительных элементов и др.), которые открывают и закрывают окно в разных режимах. Основные режимы — поворот и наклон, и весь механизм управляется одной ручкой. В глухих окнах фурнитуру не устанавливают.

Слово «фурнитура» (от французского fourniture) в общем смысле означает вспомогательные материалы для какого-либо производства. В традиционных российских окнах эту роль выполнял набор простейших ручек и петель. Производители времён СССР понимали, что такая конструкция примитивна, и для более-менее плотного закрывания ставили две и более пластиковые или силуминовые ручки-завёртки. С появлением на рынке развитых оконных систем роль фурнитуры в окне изменилась принципиально.

Многие производители запорных механизмов предлагают дополнительные опции:

• режимы микропроветривания;
• ступенчатое открывание;
• защиту от взлома;
• изменённый алгоритм работы ручки: при первом повороте окно переходит в режим проветривания, затем в режим открывания;
• блокираторы — устройства, которые не дают перевести створку из режима откидывания в режим поворота, пока она не притворена к раме.

Для межкомнатных, входных и балконных дверей есть и специальные приспособления.

Как регулировать петли, ножницы и запорные цапфы на установленном окне, разобрано в статье «Регулировка пластиковых окон своими руками».

Главная функция светопрозрачных конструкций — освещать помещение естественным светом. Пыль и грязь из наружного воздуха неизбежно снижают светопрозрачность, а это создаёт дискомфорт и нарушает нормальные условия эксплуатации помещения. На фурнитуру возложены все функции эффективной и безопасной эксплуатации окна. Острее всего это проявляется в многоэтажных зданиях, где эксплуатация и обслуживание окон напрямую связаны с безопасностью жизни. ГОСТ 23166-99 «Блоки оконные. Общие технические условия», вступивший в силу 1 января 2001 года, запрещает глухое остекление выше первого этажа, если окно не выходит на балкон.

На первых этажах и в частных домах необходимость регулярно обслуживать окна противоречит защите жилья от проникновения с целью кражи. В России эту задачу традиционно решают массивными решётками на окнах, в Германии — совершенствованием стеклопакетов и специальными системами противовзломной фурнитуры. Цель европейского подхода — безопасность без ущерба для психологического комфорта.

Классификация фурнитуры

Фурнитуру условно делят на группы:

• по способу открывания;
• по типу оконного профиля;
• по степени защиты от взлома;
• по геометрической форме окна.

По способу открывания

Поворот — вращение створки вокруг вертикальной оси, расположенной слева или справа; от расположения оси зависит, правое открывание или левое. Поворотная фурнитура с вертикальным подвесом работает только в режиме поворота: створка поворачивается в одном направлении вокруг вертикальной оси.

Поворотная фурнитура с нижним горизонтальным подвесом работает в режиме откидывания и поворачивает окно на угол до 180° вокруг горизонтальной оси. Такое открывание чаще называют фрамужным. Если фрамужные створки расположены высоко, комплект можно дополнить механическим или электронным механизмом дистанционного открывания.

Наклон (откидывание) — поворот створки вокруг нижней горизонтальной оси.

В распространённой терминологии наклон — это, как правило, поворот на угол порядка 10°–25°, откидывание — на угол до 180°.

Наклонно-поворотная фурнитура (чаще её называют поворотно-откидной) позволяет одну и ту же створку и поворачивать вокруг вертикальной оси, и наклонять. Окно открывается одной рукой в нужном направлении при определённом положении ручки. В стандартном варианте сначала идёт поворот, потом откидывание (наклон). В системах TBT (SIEGENIA-AUBI) и Tilt First (ROTO) порядок обратный: сначала откидывание, потом поворот. Их применяют в детских садах, школах, больницах и общественных зданиях с повышенными требованиями к безопасной эксплуатации окон.

Для быстрого проветривания (режим наклона) створку можно повернуть вокруг нижней горизонтальной оси на фиксированный угол 100º–250º (в зависимости от размеров створки). Такую фурнитуру можно ставить на арочные, трапециевидные и прямоугольные окна. В зависимости от ограничений производителя профильной системы комплект наклонно-поворотной фурнитуры можно установить на одностворчатые и многостворчатые окна высотой до 2,4 и шириной до 1,6 м.

Сдвиг — движение створки вдоль рамы по специальным направляющим. Сдвижную фурнитуру применяют в основном в помещениях с пониженными требованиями к теплоизоляции (при одинарном остеклении балконов, лоджий и т. п.). Для неё нужны специальные раздвижные профильные системы из ПВХ, алюминия или дерева. В окнах с таким открыванием применяют воздухонепроницаемое щёточное уплотнение.

Наклонно-сдвижная фурнитура — самая сложная из всех систем. У неё три основных режима открывания: наклон, параллельное выставление и сдвиг. В отличие от сдвижной, её ставят на стандартный оконный профиль с уплотнением по контуру, и створка плотно запирается по всему периметру. Такую фурнитуру имеет смысл использовать там, где нужно застеклить площадь при минимуме свободного места и герметично отделить одно помещение от другого или от улицы.

Раздвижная складывающаяся фурнитура предназначена в основном для межкомнатных дверей большой высоты и площади. Её можно использовать в помещениях со свободной планировкой и трансформируемыми перегородками.

Параллельное выставление — выдвижение створки из плоскости окна на определённое расстояние. Этот режим можно применить для микропроветривания по контуру окна (разгерметизации по всему периметру) или для последующего сдвига створки.

По материалу оконного профиля

Фурнитура бывает для окон:

• с переплётами из ПВХ;
• с переплётами из дерева;
• с переплётами из алюминия.

По форме окна

Фурнитура бывает для:

• прямоугольных окон;
• арочных окон;
• трапециевидных окон.

Основные узлы базового комплекта

Из деталей и механизмов базового комплекта фурнитуры отдельно выделяют такие узлы.

1. Основной механический привод

Его называют также главным механизмом или основным запором. На него устанавливают оконную ручку; при повороте ручки привод передаёт движение всем остальным деталям фурнитуры. Ручку можно поставить на фиксированной высоте от низа окна или в среднем положении. Соответственно приводы делят на константные (с фиксированным положением ручки) и переменные (с переменным положением ручки).

2. Угловые передачи

Группа механизмов, передающих движение через угол. Основной рабочий элемент угловой передачи — четыре тонкие пластины из пружинной стали: по плоскости они не соединены, но работают совместно. Набор пластин помещён в обойму, изогнутую под углом; радиус поворота определяется глубиной фурнитурного паза. Размеры и толщину пластин подбирают так, чтобы нагрузка была равномерной: это обеспечивает долговечность работы и отсутствие износа. От гибкости пластин зависит лёгкость хода фурнитуры.

3. Ножничный кронштейн (ножницы)

Закрепляет открытую створку в верхней или боковой точке на раме. Состоит из элементов рамной части (их ставят на раму) и створочной части (на створку). В закрытом окне рамные и створочные элементы входят друг в друга с помощью специальных запорных цапф. В открытом окне ножничный кронштейн разъединяется, а рамные и створочные элементы соединяет специальная тяга. Ножничный кронштейн нужен и на поворотно-откидных, и на поворотных окнах.

4. Верхняя петлевая группа

Закрепляет створку на раме в верхней точке. Соединяется с рамной частью ножничного кронштейна и работает вместе с ним, когда окно открыто.

5. Нижняя петлевая группа

Петля сложной конструкции, которая закрепляет створку на раме в нижней точке. Служит нижней опорой окна, открытого и в режиме поворота, и в режиме наклона.

6. Откидная запорная пластина

Устанавливается на раме в нижнем углу окна, противоположном нижней петле. Служит нижней опорой окна, открытого в режиме наклона, и работает вместе с откидным запором на створке.

Алгоритм работы поворотно-откидной фурнитуры для окон из ПВХ

Фурнитура передаёт движение от ручки к точкам запирания по периметру окна через тяги с запорными цапфами. Чтобы открыть окно, нужно управлять тремя группами механизмов: ножничным кронштейном, откидным запором и запорными цапфами. Ими управляет главный привод через угловые передачи и плоские тяги. Подвижные тяги проходят внутри фурнитурного паза под верхней планкой, неподвижно закреплённой на профиле. Этот принцип одинаков у всех производителей, хотя у каждой системы есть свои особенности.

В описании ниже окно исходно открыто в режиме поворота, ручка горизонтальна.

Позиции на схеме:

1. Ручка
2. Ножничная петля
3. Декоративная накладка
4. Опора ножничной петли
5. Опора ножничной петли
6. Декоративная накладка
7. Декоративная накладка
8. Штифт опоры ножничной петли
9. Опора нижней петли
10. Опора нижней петли
11. Декоративная накладка
12. Декоративная накладка
13. Декоративная накладка
14. Штифт опоры нижней петли
15. Нижняя фальцевая петля правая/левая
16. Декоративная накладка правая/левая
17. Захват поворотный
18. Угловая передача
19. Поворотно-откидное устройство
20. Ножницы
21. Ограничитель угла открывания
22. Промежуточная передача
23. Промежуточная передача
24. Дополнительные ножницы
25. Клемма
26. Дополнительная угловая передача
27. Привод
28. Предохранитель ошибочного действия
29. Нажимная деталь
30. Дополнительная угловая передача
31. Запорная пластина
32. Запорно-откидная пластина
33. Упор предохранителя ошибочного действия
34. Подкладка
35. Защёлка балконной двери
36. Гильза балконной защёлки
37. Петля врезная
38. Декоративная накладка

Чтобы закрыть окно, притворите створку и переведите ручку (поз. 1) на основном приводе (поз. 27) из горизонтального положения в нижнее вертикальное. Движение через систему плоских тяг передаётся на запорные цапфы и смещает их. Вместе с тягами цапфы входят в зацеп с запорными пластинами (поз. 31) на раме и прижимают створку к раме, сжимая оконный уплотнитель до нужной степени. По контуру окна через прямой угол движение передают верхний (поз. 18, 30) и нижний (поз. 26) угловые переключатели. Основной привод, угловые переключатели и все остальные элементы контурного механизма соединены ленточными передачами в виде зубчатой гребёнки на конце каждого элемента. Чтобы перевести окно в наклон, поверните ручку в верхнее вертикальное положение. Тогда в движение приходят не только запорные цапфы, но и другие элементы фурнитуры: через основной привод и верхний угловой переключатель движение передаётся на ножничный кронштейн (поз. 20). Кронштейн разъединяется и освобождает створку у верхней петли, несущая часть которой состоит из нескольких элементов.

Силу этого прижима задают эксцентриковые цапфы: как перевести их в зимнее положение и проверить результат, описано в статье «Зимний режим пластиковых окон». Если ручка не опускается в нижнее положение или створка повисла на нижней петле, разбор по симптомам — в статье «Не закрывается пластиковое окно».

Вверху створка остаётся соединённой с коробкой только через ограничительную верхнюю часть ножничного кронштейна. Одновременно нижняя запорная цапфа на откидном запоре (поз. 19) входит в паз откидной запорной пластины (поз. 32) внизу рамы. Так образуется узел наклона, первая точка опоры створки в откинутом положении. Вторую точку опоры даёт нижняя петля: её собирают из нескольких элементов так, чтобы она обеспечивала и поворот, и наклон. В итоге откинутая створка закреплена в трёх точках: внизу на нижней петле и откидной запорной пластине, вверху на верхней части ножничного кронштейна.

Если створка высокая и широкая, нужное расстояние между точками запирания обеспечивают вертикальные и горизонтальные удлинители (поз. 22, 23) разных размеров; запорные цапфы на удлинителях дают дополнительные точки запирания. Чтобы приподнять створку при закрывании, на механизм ручки ставят микролифт: вилкообразную пластину, которая создаёт дополнительное подъёмное усилие.

Производители пластиковых окон используют комплекты фурнитуры разных марок. По принципу действия они сходны, но отличаются отдельными узлами, которые значительно повышают надёжность комплекта. Например, в системе AUBI 300 на элементах периметрального механизма вместо запорных цапф стоят прижимные ролики качения. Ролики свободно вращаются вокруг своей оси и легко входят в крепёжные прорези запорных пластин, что практически устраняет трение и износ. Весь механизм закрывается и открывается мягче и легче, чем механизмы с жёсткими запорными цапфами. Микролифт в AUBI 300 расположен в крайней нижней точке на стороне ручки и называется устройством подъёма створки. Оно создаёт дополнительную опору для окна в откинутом положении и снимает часть нагрузки с ножничного кронштейна: работает как подъёмный рычаг, усилие которого приложено в точке наибольшего провисания.

Возможности наклонно-поворотной фурнитуры расширяют дополнительными элементами. Один из них — устройство сезонного проветривания: с ним можно самостоятельно менять фиксированный угол наклона створки в зависимости от сезона и нужного воздухообмена. Устройство ставят в верхнем углу окна со стороны, противоположной петлевой группе. У него два положения:

• активированное — створка в верхней точке откидывается на фиксированное расстояние 40 мм;
• деактивированное — створка откидывается на стандартный фиксированный угол (150–170 мм в верхней точке).

Положения переключают поворотом нижнего элемента устройства, без специального инструмента. Активированный режим особенно полезен в холодное время года: меньший угол наклона даёт интенсивное проветривание зимой без выстуживания помещения, необходимый воздухообмен при этом обеспечивается, а энергия на отопление экономится.

Похожую функцию выполняет микропроветриватель: если повернуть ручку на 45°, створка откидывается на величину свободного хода прижима резинового уплотнителя.

Если створка не встаёт в откидное положение или откидывается лишь на несколько сантиметров, причины по симптомам и по документации Roto, Siegenia, Maco и Winkhaus разобраны в статье «Пластиковое окно не открывается на проветривание».

Противовзломная фурнитура

По данным российских и зарубежных правоохранительных органов, окна из ПВХ — самое слабое место квартиры с точки зрения краж: практически любой относительно опытный взломщик может открыть такое окно за десять минут. Чтобы обойтись без металлических решёток, производители фурнитуры рекомендуют дооснащать стандартные комплекты противовзломными элементами. Принципиальное отличие противовзломной фурнитуры — одна или несколько точек запирания, где на раме стоит специальный мощный зацеп, а в него входит запорная цапфа со шляпкой в виде грибка.

В системе AUBI Safeti Plus прижимной ролик и противовзломный штифт работают раздельно, в так называемой двойной системе запирания. Ролик и штифт со шляпкой расположены на небольшом расстоянии друг от друга. Когда створку закрывают, ролик входит в зацеп и прижимает уплотнение: окно становится непроницаемым для сквозняка и дождя. Штифт входит в зацеп во вторую очередь и без трения, поэтому управлять окном легко, а детали меньше изнашиваются. Для двух близко расположенных элементов достаточно одного общего зацепа, что облегчает монтаж фурнитуры на окне. Класс безопасности фурнитурного модуля определяется количеством противовзломных зацепов: чем выше класс, тем их больше в комплекте (от 1 до 4 шт.).

Надёжность и долговечность запорных механизмов

Большинство рекламаций к оконным фирмам связано с отказами фурнитуры. Отказы могут быть вызваны и факторами, не связанными напрямую с качеством деталей: неграмотной комплектацией, отличной от рекомендованной, неграмотной сборкой и условиями эксплуатации на объекте. Один и тот же комплект фурнитуры на одинаковых окнах прослужит без отказов разный срок, например, в частном доме и в здании социального назначения.

В зданиях с повышенными требованиями к вентиляции и без специальных приточных систем в комплект обязательно нужно включать более мощные петли и дополнительные элементы: устройства для микропроветривания или ступенчатого откидывания створки, блокираторы поворота ручки, ограничители открывания и др. Чем больше технических возможностей у системы фурнитуры, тем точнее производитель окон может задать режим её стабильной и долговечной работы в конкретных условиях.

Для долговечности и надёжности фурнитуры принципиально важны стойкость к коррозии и стойкость к износу.

Стойкость к коррозии обеспечивают специальные антикоррозионные покрытия. Сначала стальную фурнитуру покрывают цинком для защиты от влаги, затем в гальванической ванне наносят на цинк оксид хрома и соли редких металлов, чтобы цинковое покрытие не окислялось. Состав и технология покрытия у каждого производителя фурнитуры свои. Покрытие испытывают соляным туманом: по немецким нормам на видимых поверхностях стальных деталей через 72 часа не должно быть белой ржавчины, через 240 часов — красной. Из оценки антикоррозионных свойств исключают:

• места клёпок;
• места, обработанные для монтажа фурнитуры на окне;
• части и узлы, не обработанные при создании поверхности, если они не находятся в видимой части фурнитуры;
• места сварки и непосредственно прилегающие к ним области.

Кроме испытаний по нормам, каждый производитель фурнитуры может проводить собственные. Так, SIEGENIA испытывает покрытия на воздействие силиконов, чистящих средств, хлорированной воды и др., а также проводит специальные испытания на морских побережьях. Покрытия SIEGENIA различаются по структуре: используются жёлтое хроматирование, титан-серебро, favorit N и E-LOOK. Покрытие E-LOOK «под нержавеющую сталь» имеет в 5 раз большую коррозионную стойкость, чем стандартное. Фурнитуру с ним можно применять в зданиях и помещениях с агрессивной и влажной средой: в цехах производственных предприятий, бассейнах, на морских побережьях.

Стойкость к износу можно обеспечить конструктивными мерами, которые уменьшают трение в наиболее нагруженных узлах. Пример такой меры: вращающиеся ролики фурнитуры AUBI 300.

Технологические особенности установки фурнитуры на оконных конструкциях

Проблемы в эксплуатации фурнитуры могут быть вызваны некачественным её монтажом на окне в заводских условиях. Основные технологические операции предусмотрены техническим руководством каждого производителя фурнитуры.

На окна из ПВХ комплект монтируют на готовую сваренную створку, в которой по шаблону заранее профрезерованы отверстия под ручку и (при необходимости) под замковую группу. Все элементы фурнитуры (ответные планки, основные приводы, петли и пр.) устанавливают строго по шаблонам изготовителя фурнитуры. Монтаж ведут на специальных столах. Сначала на раме устанавливают ответные планки и рамные части верхней и нижней петли наклонно-поворотной фурнитуры; для поворотной фурнитуры добавляются средние петли. На створке последовательно монтируют:

1. все угловые передачи;
2. в положении «открыто» (запорные цапфы в среднем положении) — основной привод, подобранный по размерному артикулу под размер створки. Чтобы подогнать механизм к конкретной створке, передаточную рейку обрубают с одной или двух сторон (в зависимости от типа привода: константный или переменный) и пробивают крепёжные отверстия. Обрубают так, чтобы элементы фурнитуры свободно ходили по всему контуру, а в местах их стыковки не возникало концентрации напряжений;
3. после основного привода так же, с подрезкой, — ножничный кронштейн и при необходимости промежуточные передачи;
4. рамную и створочную части петлевой группы. Затем створку навешивают на раму и проверяют работу окна на стенде; при необходимости фурнитуру регулируют.

Если ручка в открытом положении поворачивается с трудом и характерными щелчками, часто это ошибка подрезки: элементы упираются друг в друга. Такие элементы нужно демонтировать и установить заново. По той же причине при комплектации окна лучше по возможности избегать промежуточных передач: для них тоже обрезают рейку. Чем меньше узлов сопряжения в комплекте фурнитуры, тем надёжнее работает контурный механизм. У крупных производителей фурнитуры есть тенденция разрабатывать системы под полностью автоматизированную сборку, где обрубаемых элементов минимум.

Правила эксплуатации оконной фурнитуры

При монтаже окон створки часто снимают и затем возвращают на место, и фурнитура, как правило, разрегулируется. Поэтому окончательно фурнитуру регулируют, как правило, уже после монтажа окон на объекте. Здесь довольно часто возникают проблемы по таким причинам:

• неверная установка стеклопакета в профиле (неправильная фиксация опорными и фиксирующими прокладками): нагрузка на петлевую группу распределяется неравномерно, и створка отвисает;
• некачественный монтаж окна в проёме с отклонениями по вертикали, из-за которого в петлевой группе и элементах контурного механизма возникают эксцентриситеты;
• отсутствие требуемых температурных зазоров между окном ПВХ и стеной: профили выгибаются из плоскости, и рама неплотно прижимается в точках запирания.

Регулировка фурнитуры не может полностью устранить последствия этих факторов, но может частично их компенсировать. Точки регулировки зависят от системы: 1) петли, в зависимости от конструкции; 2) ответные планки или запорные ролики. Регулируя те или иные узлы, можно изменить положение створки и её прижим в пределах до 1…2 мм. Так прижим створки можно настроить под зимние или летние условия эксплуатации, что особенно важно для створок из ПВХ. Регулировкой фурнитура может также компенсировать незначительные необратимые деформации профилей от циклического температурного расширения и сжатия ПВХ.

Установленную фурнитуру нужно своевременно обслуживать. Производители рекомендуют смазывать её не реже одного раза в год специальным фурнитурным маслом, которое не вызывает коррозии металлических элементов и не повреждает материал профиля.

Защищайте элементы фурнитуры и фурнитурные пазы от пыли, грязи и штукатурного раствора: засорение неизбежно выводит фурнитуру из строя.

Статья подготовлена по материалам учебника «Проектирование современных оконных систем гражданских зданий», авторы И. В. Борискина, А. А. Плотников, А. В. Захаров.