防火门的防火级门框及其建造方法 本发明涉及防火门的防火级门框。
目前各种不同的制造商可以提供多种不同类型的防火门。这些防火门被标定出一个与时间有关的等级，即门可以承受火焰蔓延的时间。对于有效用作防火门的门，门框和门均必须防火一至少是在相当长的时间内。依照惯例，防火级门框由钢或木头制成。钢制门框通常提供在必须抵防火焰蔓延一小时以上的情况下。而木制门框通常更容易受到火的侵袭，因而用在需要抵防火焰蔓延一小时以下的门上。
给定材料抵防火焰蔓延的时间通常被称作这种材料的“防火等级”。例如，防火等级高的材料通常能够抵防火焰蔓延一小时以上，而防火等级低的材料通常只能够抵防火焰蔓延一小时以下。非防火级材料，如铝制门框，则几乎或完全不能抵防火焰蔓延。
在理想条件下，在给定建筑物中所有的门均应是防火级的。然而，由于防火门相对于非防火级门将增加成本，因此通常是在整个建筑物中的战略位置上提供少量防火门，而建筑物中的其余门则采用非防火级门。尤其是在现代化办公室中，通常提供出一个隔离空间，通向该空间的入口门是防火级的，而隔断之间的门是非防火级的。
传统的防火门虽然在抵防火焰蔓延方面非常实用，但通常不太美观。相反，带有诸如抛光铝制门框等的非防火门则非常美观并因此而被广泛用作诸如办公空间隔段之间地非防火级门。此外，铝制门框由于重量相对较小而容易安装在隔断墙中，因此非常适合用在隔离系统中。
遗憾的是，在发生火灾时，由于非防火级门通常几乎不能提供防止火焰蔓延的能力，因此经常导致诸如办公室的隔离空间等被损坏。由于门框熔点在600至900℃的相对低熔点内，因此门框在火焰快速产生的高温下通常仅能承受十至十五分钟，这样非防火门可能会很快坍塌。此外，即使火焰温度未上升到使门框熔化的温度，但通常相对较低的温度也会导致门框软化到这样的程度，即门框不能再支撑门，因此门可能会从门框中坍塌出来。
为了提高建筑物对火焰蔓延的抵抗力，非常希望提供出相对便宜的防火门，它们象类似的非防火级门那样美观。通过这种方式，可以向建筑物的所有门提供防火门，而不需要显著增加成本并且不需要降低建筑物内部的美观。
根据本发明，提供了一种用于防火门的防火级门框，该防火级门框包括一个中空外壳和一个装于外壳中用以支撑至少一个防火级门的防火级结构。
通过这种方式，可以提供一种美观的门框，其采用了低熔点美观材料，而不会降低装有这种门框的门的防火等级。根据本发明的门框可以用于多种不同的门，以获得从半小时至多于一小时的防火等级。
外壳优选是非防火级的。外壳优选是铝制的。防火级结构可以包括至少一种防火材料。优选使至少一部分防火级结构包括一种可浇注防火材料。防火材料可以是水泥或硅酸钙。在任何情况下，外壳均优选形成可浇注防火材料的模具。
防火级结构还可以包括一个防火级副架，防火级副架可以是钢制的。外壳优选以规则间隔刚性固定在副架上一可以是每隔600-800mm。在任何情况下，外壳均优选可以安装在毗邻门框的墙上。
外壳可以包含一个伸入由门框确定的门道中的突出部分。突出部分可以是门挡板。在这种情况下，门挡板优选向门道中伸出10mm或以上的距离。外壳的厚度优选小于4mm-更优选在1至3mm之间。
防火级结构可以包括一个或多个加强件。一个或多个加强件可以包括一个防火级材料块。块可以是钢、硅酸钙或木制的。在任何情况下，一个或多个加强件均优选包括一个或多个楔，楔与防火级结构协作而将一个或多个加强件保持就位。一个或多个楔可以包括一个或多个钉子、螺钉、沟槽、凹坑、刻槽、鱼尾件或柔性金属条。一个或多个加强件优选紧固在毗邻门框的墙上。加强件还可以固定在一个或多个用于支撑门的固定件上。
门框优选包括一对相隔的竖直柱和一个固定在竖直柱上的顶柱。顶柱可以在其每端分别平接在相应的一个竖直柱上一在这种情况下，上述顶柱的每端分别包含一个切除部分，该部分可以与相应的一个竖直柱直接连接，以形成一个用于容纳至少一部分防火级结构的沟槽。
或者，顶柱可以在其每端分别斜接在相应的一个竖直柱上一在这种情况下，一个或多个互连装置可以在其每端分别固定在其中一个竖直柱上和顶柱上。外壳可以包括形成在其中的内部固定装置，固定装置与一个或多个互连装置协作而将一个柱紧固在另一个上。
一个或多个互连装置可以包括一个平金属板，板可以在其每端附着到一对将要结合的柱中的一个相应柱上的固定装置上。互连装置优选是大致“L”形的。
一个或多个互连装置优选包括一个“L”形翻边件，该翻边件的形状使之可以在每端分别紧密抵靠着一对将要结合的柱中的一个相应柱的至少一部分。一个或多个互连装置优选是中空的，以使诸如可浇注防火材料等能够从中流过。
根据本发明的第二个方面，提供了一种防火门，其包括一个如这里所描述的门框和一个可以被门框支撑的防火级门。
根据本发明的第三个方面，提供了一种建造如这里所描述门框的全套组件，该组件包括：一个中空外壳，其由一对竖直柱和一个顶柱构成；以及一个防火级结构，其可以插入中空外壳中。
根据本发明的第四个方面，提供了一种建造防火门的防火级门框的方法，该方法包括以下步骤：由一对竖直柱和一个顶柱建造一个中空外壳；以及至少在外壳中局部填充防火级结构，以形成防火级门框。
建造步骤可以包括将竖直柱连接到顶柱的一个相应端上的步骤。该方法优选包括：在填充步骤之前，将一个或多个加强件紧固到外壳内侧的步骤。该方法还可以包括：在填充步骤之前，将一个或多个加强件紧固到毗邻门框的墙上的步骤。
此外，该方法可以包括：在填充步骤之前，将一个或多个副架紧固到中空外壳内侧的步骤。该方法优选包括将外壳以规则间隔安装到一个或多个副架上的步骤。
填充步骤可以包括使至少一部分防火级结构流入中空外壳中。上述至少一部分防火级结构可以从顶柱上方浇注到外壳中。或者，上述至少一部分防火级结构可以被泵入外壳中。
下面将参照附图而仅以示例的方式描述本发明的实施例，附图包括：
图1A和1B分别示出了单扇防火门和双扇防火门，每个防火门分别包含一个根据本发明的防火级门框；
图2A和2B分别是根据本发明第一和第二个实施例的防火级门框的竖直柱剖视图；
图3示出了过去提出的门框的剖视图；
图4A和4B示出了可以用在图2A和2B所示门框中的各种加强件；
图5示出了一个门框，其中竖直柱与顶柱斜接在一起；
图6示出了一个门框，其中竖直柱与顶柱平接在一起；
图7示出了用于与竖直柱平接的切除了一部分的顶柱；
图8示出了用于与竖直柱平接的完整顶柱；
图9示出了多种内部固定装置；
图10示出了多种互连装置；
图11示出了用于平接一对柱的另一种结构；以及
图12示出了用于斜接一对柱的另一种结构。
图12A中示出了根据本发明第一和第二个实施例的防火级门框斜接时的剖视图。
斜接结合的另一种结构显示于图12和12A中。
如图1A和1B所示，一个防火门10、20包括一个防火级门框12和一个被门框12支撑着的防火级门14。防火门可以是单扇门10或双扇门20，双扇门20具有单个门框12和一对被门框支撑着的防火级门14。门框12优选具有由诸如铝等通常非防火级的美观材料制成的美观外表面。防火级门的组成和建造是众所周知的，这里不再描述。门框12包括一对竖直柱12a和一个以后面所述方式与竖直柱结合在一起的顶柱12b。
如图2A所示，门框12包括一个由诸如铝等制成的中空外壳22和一个内部防火级结构24。在本实施例中，内部防火级结构由诸如水泥等可浇注防火级材料构成。有益的方式是，中空外壳22形成一个模具，其内部可以浇注诸如水泥等材料。水泥或其它可浇注防火级材料提供了门框的防火等级。
图2B示出了第二个实施例，其中内部防火级结构24包含一个防火级副架26，其由诸如钢等材料制成，并在水泥或其它适宜材料浇注在外壳中之前装于外壳内。钢制副架26包括一个突出部分28，该部分可以与副架形成为一体或通过诸如焊接等方式而随后安装在副架上。突出部分28可以实现重要的功能，如后文所述。一旦门框被组装好，外壳即可以以规则的间隔，例如每隔600-800mm紧固到副架上，从而在火灾时从结构上限制外壳的变形。副架优选紧固在毗邻门框的墙上，并且还可以包含加强件，加强件也可以紧固在墙上。加强件对于轻质防火门而言可以不是必需的。
如图2B所示，外壳中被局部填入副架和防火级结构。作为另一种结构，防火级结构可以在外壳中提供于副架两侧，以使外壳中完全充满防火级结构-如图2A所示的实施例那样。
过去提出的铝制门框在受热时易于膨胀，而这种膨胀将导致门框扭曲和/或弯曲。随着门框膨胀，将在门与门框之间出现间隙，而火焰可以通过该间隙。
这个问题可以通过本发明提出的门而减轻，即中空外壳在被填入了防火级结构后可以被防火级结构加强，因而门框弯曲和/或扭曲的可能性可以减小。此外，防火级结构有助于将门框侧面与火焰隔离，以使门框的升温变慢并因此而延迟门框的任何扭曲、弯曲或熔化。
如前所述，现有大量的防火级门可用。这些门通常由木材或者带有复合材料或木材内芯的金属制成。金属门容易翘曲、扭曲或弯曲，而木制门容易收缩或燃烧。随着门变形，将在门与门框之间出现间隙，其结果是火焰可以通过该间隙。
门框通常包含一个被称作门挡板的突出部分，在门框中处于关闭位置的门将抵靠在该挡板上。当过去提出的铝制门出现上述间隙时，这些门挡板通常会融化，而且会因门与门框间的间隙而导致门坍塌。图3示出了一种过去提出的门框的部分剖视图。突出部分30的坍塌将导致门与门框间出现很大的间隙。
为了减轻这个问题，门框优选包含这样一个门挡板，其具有最小10mm的深度，以便保护门边缘。在前面描述的第一和第二个实施例中，门挡板是通过向突出部分32内填充防火级结构(图2A)或通过在门挡板中提供一个突出部分28(图2B)而形成的。通过这种方式，在外壳出现任何熔化后，填充在突出部分中的防火级结构将构成一个位于门后的不可燃烧门挡板。
为了减小间隙产生的可能性，外壳22的厚度优选不超过4mm。如果外壳的厚度大于4mm，则熔化外壳产生的间隙以及门14与门框12之间所需的间隙，例如3-5mm，将组合起来而留下一个可能使火焰通过的大间隙。
此外，尽管外壳22的膨胀和变形更多地取决于暴露在火中的时间长短和火的温度，但总体上表明外壳越厚则在膨胀、扭曲和/或弯曲时产生的力也越大。较薄的外壳将以相同的膨胀率膨胀，但所产生的力较小，因此而需要较少的固定件并变得更加稳定。考虑到这一点，外壳的厚度必须仔细控制。外壳厚度优选为1-3mm，这样能够在经济性与安全性方面取得平衡。
如前所述，过去提出的门框中的铝合金会在600-700℃左右软化和熔化，这个温度可以在起火10-15分钟内达到。其结果是，当外壳软化和熔化时，传统的将门固定到门框上或固定到附着在门框上的背板上的方法不足以牢固地支撑门。
考虑到这一点，优选在外壳22后面提供附加加强件，用以将铰链和其它硬件紧固在墙上，即使是在外壳22熔化后。对于温度超过900℃时保持90分钟以上的防火等级，加强件可以由诸如钢或硅酸钙等制成。对于少于90分钟的防火等级，可以采用诸如木材或木材基质(如MDF、刨花板、高压板)的材料。其它适宜的材料对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。
加强件可以被粘在、钉在、以螺钉拧紧在或楔入门框的外壳中。加强件优选具有一个或多个凹槽、沟槽或凹坑，以提供出一个或多个楔，防火级结构可以与这些楔协作而将加强件牢固地保持就位。可以提供螺钉、钉子、或金属条(作为示例)，以将加强件紧固在毗邻门框的墙上。
图4A和4B示出了可以用在图2A和2B所示门框中的各种加强件。如前所述，加强件可以由多种不同材料中的任何一种(或多种)制成。在图4A(1)中，加强件32包括一个块，块上固定着一对螺钉或钉子34，以提供一个楔，该楔可以与防火级结构24协作，从而将加强件保持就位于门框中。图4A(2)和(3)中示出了带有其它类型楔的加强件，楔包括图示模式的凸块、沟槽和/或凹坑34。图4A(4)和(5)示出了其它类型的固定件，固定件分别包括一个金属鱼尾板36和一个柔性金属条38。图4A(4)和(5)中所示的固定件用于将加强件紧固到毗邻门框的墙上，并且提供了一种可以与防火级结构协作的楔。
图4B(1)中示出了另一种加强件，其包括一个可以向内嵌入外壳一部分中的“槽形内嵌”金属板。其它类型的加强件显示于图4B(2)和(3)中。图4B(2)和(3)分别示出了带附着金属条38的大致C形槽形内嵌件40，其也可以向内嵌入外壳中。如图4B(4)所示，槽形内嵌件40可以带有多个孔41，这些孔可以与防火级结构协作而将加强件保持就位。
图4B(5)示出了多种不同的加强件，它们从左至右分别是：一个带楔的加强件，楔包括一个弯折端和一个鱼尾板36；一个带楔的加强件，楔包括一对可以紧固在墙中的柔性金属条38；一个带楔的加强件，楔包括一个单一的可以紧固在墙中的纵向柔性金属条38；一个带楔的加强件，楔包括一对鱼尾板36；一个带楔的“T”形横截面加强件，楔包括一组孔；以及一个带楔的加强件，楔包括一对螺栓或螺钉34。
对于轻质门，加强件的厚度可以在0.5mm-2mm之间。对于重质门，加强件的厚度可以在4mm-7mm之间。加强件可以由木头、钢、硅酸钙或其它任何适宜材料制成。作为替代措施，诸如伸缩栓等可以用于，例如将铰链直接紧固到墙上(即经过铝制门框)，而不必使用加强件。
从上面可以看出，显然外壳并不是向门提供任何结构支撑。相反，外壳只用作内部防火级结构的模具并提供优美外观。门的支撑可以通过将门连接到加强件上而实现，加强件则固定在防火级结构上或直接固定到墙上。
如前所述，为了避免门与门框之间产生间隙，需要在外壳22中完全填充内部防火级结构。因此优选将门框的角部完全充入防火级结构。还优选使由竖直柱和顶柱组装起来的成品门框在建筑学上可被接受而且没有诸如暴露的螺钉等不美观因素。
竖直柱12a的上角部可以与顶柱12b斜接在一起，如图5所示，或者平接在一起，如图6所示。多种不同的方法可以采用。
如果竖直柱12a将要与顶柱12b平接，如图7所示，为了在竖直柱与顶柱平接在一起后确保门框角部能够完全充入防火级结构，顶柱12b上的门挡板32必须去掉一部分，以便在柱的背侧产生一个“通”槽42，从而使得防火级结构能同时充满门框的竖直柱12a和顶柱12b。如图8(A)和8(B)所示，竖直柱12a不能简单地平接在顶柱12b上，因为这将导致竖直柱的后面空间被顶柱阻断。位于7英尺高门框顶部的这种阻断部分非常难以充入防火级结构。显然，这方面的考虑不适用于斜接。
竖直柱12a和顶柱12b可以以多种方法结合在一起。例如，它们可以被焊接在一起。然而，这种方法只适合于这样的门框，即以后要喷漆以覆盖住结合中可能出现的焊迹。焊接可以是点焊(从背面，对于轻质门)或完全焊接。这样将留下一条可以从门框外侧看到的结合线。如果该结合线不被用户接受，则可以在结合处填充金属油灰并用砂纸磨光。或者，结合处可以完全从门框外侧焊接再用砂纸磨光。
在必须从门框外侧看不到焊接线或螺钉的情况下，可以利用螺钉固定角部结合处以取代焊接。诸如肋板、翅片或凸块等内部固定装置可以形成在由竖直柱12a和顶柱12b构成的外壳22内，从而利用一个或多个互连装置44将这些柱紧固在一起。图9(1)至9(6)示出了多种可以形成在外壳22中的内部固定装置46。
如图10所示，互连装置44可以是直的(图10(1))，或者对于更刚性的门框可以采用“L”形的装置(图10(2))。“L”形装置可以是平的(图10(2))，或成形出翻边(图10(3))、(图10(6))和(图10(8))，或者被弯折以安装在两个柱的突出部分中(图10(4)和10(5))。装置也可以包含一个或多个加强臂(图10(7))。
平接结合的一种替代性结构作为示例显示于图11中。如图所示，一个或多个沟槽48形成在外壳22中，每个沟槽分别能够容纳一个螺钉。将要固定到另一个柱(本例中为竖直柱12a)上的柱(本例中为顶柱12b)带有相应数量的螺钉孔50，以使螺钉能够拧入另一个柱上的沟槽中。如前所述，确保一个沟槽42维持在两个柱间，以使防火级结构充满各个柱，这一点是很重要的。
斜接结合的另一种替代性结构显示于图12和12A中。如图所示，可以提供一个内衬套52，其每端可以分别在被结合的相应柱中滑动。衬套可以包括一个中空“L”形本体(图12(1))、一个一面敞开的“L”形本体(图12(2))、一个与外壳形状类似的“L”形本体(图12(3))，还可以包括一个或多个膨胀装置54，以便能够调节衬套宽度(图12(4))。
前面描述的任何衬套或互连装置可以由金属、木头甚至是热固性塑料制成，因为衬套和互连装置只是用于在插入防火级结构时将各个柱保持就位。一旦防火级结构被安装好，衬套和互连装置的功能就完成了。
可以理解，这里仅以示例的方式描述了本发明，在本发明的范围内可以作出修改。
例如，虽然这里描述的发明是关于铝制外壳的，但应指出，也可以采用其它材料以取而代之。同样，虽然这里描述的防火级结构包括诸如水泥等材料，但应理解也可以采用其它材料(例如硅酸钙)以取而代之。