СПОСОБ КЛАДКИ ПЕЧЕЙ И КАМИНОВ
METHOD FOR BRICKLAYING OF FURNACES AND FIREPLACES

Изобретение относится к способам кладки бытовых отопительных, варочных, отопительно-варочных печей и каминов, работающих на твердом топливе.
Известен традиционный способ кладки печей и каминов, заключающийся в укладке кирпичей согласно порядовок. Порядовки - рабочие чертежи, в которых указано место расположения каждого кирпича или его доли, места установки печных приборов и наиболее важные размеры. Сначала производят подготовку кирпичей, снимают фаски и режут кирпичи вручную, затем производят предварительную раскладку и подгонку кирпича в каждом ряду «насухо» согласно порядовке с учетом толщины швов. После этого кирпичи смачивают в воде и укладывают их на растворе. В качестве раствора используют глиняный или цементный раствор. Процесс кладки печи занимает до двух недель. После кладки печь сушат от 10-12 суток, через 7-10 дней начинают понемногу протапливать ее по несколько раз в день (от 2-х до 6-ти) небольшими порциями (1 - аналог; 2 - прототип).
Как аналог, так и прототип имеют следующие недостатки:
- длительность сроков изготовления изделия, которые исчисляются неделями и более от начала его кладки до пуска в эксплуатацию, особенно, если заказ сложен в исполнении;
- готовое изделие сырое, его нельзя сразу протапливать, необходимо сушить от 10 до 12 суток;
- все время возведения печи, камина помещение нельзя использовать по своему назначению, а до полной готовности изделия проходит около месяца;
- перед началом кладки кирпичи необходимо мочить водой, на воде замешивается раствор для кладки кирпичей из глины или цемента, все это приводит к тому, что помещение загрязняется кирпичной пылью, глиной, цементом и их раствором, грязь разносится по всему дому;
- стенки дымовых каналов надо промывать водой, зачищать, добиваясь гладкой поверхности, а это неудобно и трудоемко на месте установки печи, камина;
- для размещения расходных материалов и для производства работ необходимо определенное пространство, где должны быть ведро с водой, ящик с раствором, рамки с кирпичом, скамейка высотой 50 см для расходных материалов при работе с пола, кроме того, между строящейся печью и местом нахождения расходных материалов должен быть проход шириной 50-60 см, который следует регулярно очищать от кирпичного боя;
- зачастую пользователи печей и каминов не соблюдают правильный режим их эксплуатации, особенно во время первого пуска, когда необходим постепенный прогрев, а это при существующем качестве швов приводит к образованию трещин.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является совершенствование способа кладки печей и каминов, сокращение сроков изготовления печей и каминов от начала кладки до пуска в эксплуатацию, улучшение качества кладки, увеличение механической прочности изделий, создание способа, позволяющего частично механизировать труд печника, улучшить условия его работы, повысить удобство и комфорт для заказчика.
1
2
Технический результат достигается тем, что кладку ведут не из отдельных кирпичей, а из кирпичных блоков, предварительно склеенных из подготовленных кирпичей. Способ состоит из двух этапов, первый из которых реализуют в производственных условиях, в цеху: разработка рабочих чертежей (порядовок), разработка видов и объемов блоков в соответствии с разработанной порядовкой, подготовка кирпичей - снятие фасок и резка кирпичей на камнерезном станке, склеивание подготовленных кирпичей в блоки в СВЧ-печи, сушка блоков в СВЧ-печи, сборка изделия из подготовленных блоков «насухо», выявление недостатков и их устранение. При этом резку кирпичей ведут на камнерезном станке, например, фирмы «Golz» ST-120А. Технический результат достигается также тем, что время сушки блоков в СВЧ-печи рассчитывают по специальной формуле. Так как СВЧ-поле действует на воду, присутствующую в клее, и печь нагревает только швы и испаряет воду из них, то время сушки блоков в СВЧ-печи рассчитывают исходя из массы воды, содержащейся в каждой порции клея, для каждой закладки блоков. Так как испарить воду с поверхности кирпичей гораздо легче, чем выпарить ее из тонкой щели между кирпичами, то рассчитывают коэффициент поправки (K). Навеску (порцию) клея наносят на кирпич тонким слоем и испаряют в СВЧ-печи, засекая время (T) от включения печи до момента, когда прекращается выделение пара, то есть клей затвердевает. Точно такую же навеску клея наносят тонким слоем на кирпич и накрывают его другим кирпичом, закладывают в СВЧ-печь, включают ее и засекают время сушки (T) - от включения печи до прекращения выделения пара.
2
1
К=Т/T
Коэффициент поправки К рассчитывают один раз для склеивания всего изделия.
Далее берут малую взвешенную порцию клея, подготовленного для данного изделия, высушивают его в СВЧ-печи, снова взвешивают и вычисляют процентное содержание воды (Р) в подготовленном для данного изделия клее:
1
2
1
Р=(P-P)/P×100%,
1
2
3
4
3
4
где P - вес клея до сушки, P - вес клея после сушки. Затем определяют массу воды (В), которую необходимо выпарить из данного объема блоков, для чего взвешивают шприц с клеем до склеивания (P) и после склеивания блоков (Р). В=(P-P)×P. Зная мощность СВЧ-печи (W) и удельную теплоту парообразования воды (L), время выпаривания воды из данных блоков (T) вычисляют по формуле
T=(K×B×L)/W
В качестве клея используют высокотемпературный клей на основе силиката Na, или Ka, или Al, специально подготовленный для каждого сорта кирпича, используемого для кладки топки данной собираемой печи или камина, максимально сближая термомеханические свойства клея и кирпича, так как именно в топке создаются наиболее критичные условия эксплуатации кирпичей. Для этого в состав клея в качестве наполнителя вводят порошок из кирпича, предпочтительно из того же, из которого ведут кладку изделия. В процессе эксплуатации печи, камина такой клей спекается с кирпичами в монолитную конструкцию, прочную, надежную и долговечную.
Второй этап кладки печи, камина, который заключается в сборке изделия из склеенных блоков, осуществляют на месте эксплуатации. Сборку изделия производят путем склеивания подготовленных блоков в готовое изделие, причем в качестве клея используют тот же клей, что и для склеивания блоков.
При таком способе кладки печей и каминов готовое изделие получается очень высокого качества. Прочность кладки снижается при увеличении толщины швов, так как при изменении температуры растворный шов деформируется больше, чем кирпичный. В предлагаемом способе глиняный или цементный раствор не используется совсем, вместо него применяют клей, и швы получаются очень тонкими, что повышает прочность кладки. Процесс изготовления изделия в цехе осуществляется на небольшой площадке размером от 2 м до 4 м, на которой всухую собирается изделие, и на площади, занимаемой СВЧ-печью, что составляет всего от 1,5 м до 2 м. Значительно сокращается время изготовления печи или камина как в подготовительный период, так и во время сборки на месте эксплуатации. На месте установки печи или камина их кладка, заключающаяся в склеивании подготовленных блоков, составляет несколько часов, без учета времени на изготовление фундамента, трубы, проходников и т.д. Мочить кирпичи не требуется, сушка необязательна, после завершения сборки изделие готово к эксплуатации. Помещение остается чистым и в скором времени может использоваться по своему назначению, что очень удобно для заказчика. Улучшаются условия работы печников, так как способ позволяет практически избавиться от кирпичной пыли на месте установки печи или камина.
В процессе реализации способа на первом этапе, осуществляемом в производственных условиях, последовательно выполняют следующие действия:
- с целью привязки изделия к рабочему месту разрабатывают рабочий чертеж (порядовку) изделия;
- сортируют кирпичи, снимают с них фаски или подбирают ровные кирпичи без сколов;
- нарезают кирпичи в соответствии с порядовками на камнерезном станке, например, фирмы «Golz» ST-120A;
- раскладывают приготовленные кирпичи в соответствии с порядовками;
- разрабатывают блоки в соответствии с порядовками с учетом конструкции конкретной печи, ее устройства, а также с учетом удобства сборки на месте;
- готовят клей для данного изделия, добавляя в него в качестве наполнителя порошок из кирпича, предпочтительно из того же, из которого ведут кладку печи или камина;
- рассчитывают время сушки блоков в СВЧ-печи по формуле;
- подготовленные кирпичи склеивают в блоки в СВЧ-печи;
- склеенные блоки просушивают в СВЧ-печи в течение времени, рассчитанного для данного изделия по формуле.
В качестве клея используют высокотемпературный клей на основе силиката Na, или Ka, или Al, подготовленный для данного изделия путем добавления в качестве наполнителя кирпичного порошка.
На этом первый этап выполнения способа завершен. Второй заключительный этап выполнения способа реализуется на месте установки печи или камина и заключается в склеивании подготовленных блоков в готовое изделие при помощи высокотемпературного клея на основе силиката Na, или Ka, или Al с добавлением кирпичного порошка, как для склеивания блоков.
Примеры выполнения способа.
1. Из подготовленных соответствующим образом кирпичей (сняли фаски, нарезали на станке) сформировали блоки согласно разработанной порядовке. Склеили кирпичи в блоки при помощи высокотемпературного клея на основе силиката Na и сушили их в СВЧ-печи в течение 3 минут. Клей специально не готовили, время сушки блоков не рассчитывали. Достали один блок, перенесли на монтажную площадку. Блок развалился, внутри шва клей еще не высох, а часть его вытекла наружу. Время сушки блоков в данном случае оказалось недостаточным, а клей слишком жидким.
1
2
1
2
2
1
3
4
3
4
2. Кладку печи осуществляли аналогично примеру 1 с тем отличием, что подготовили клей, добавив в него в качестве наполнителя кирпичный порошок, а также перед склеиванием кирпичей в блоки вычислили процентное содержание воды в приготовленном клее - P. Взяли 10 г клея (P), высушили его в СВЧ-печи, взвесили (Р) - 8 г, время сушки (T) составило 56 сек. Определили процентное содержание воды в клее: Р=(10-8)/10×100%=20%. Далее взяли 10 г клея и нанесли его тонким слоем на кирпич, который накрыли сверху другим кирпичом и поместили в СВЧ-печь. Время высыхания T составило 170 сек. Вычислили коэффициент поправки: К=T/T=3. Далее определили массу воды (B) в данной закладке блоков, для чего взвесили шприц с клеем до склеивания блоков: (P)=500 г и после склеивания блоков: (Р)=200 г. Определили массу воды: В=(Р-Р)×Р=(500 г-200 г)×0,2=60 г. Далее вычислили время выпаривания воды из данной закладки блоков (Т) по формуле Т=(К×В×L)/W=(3×60 г×2256 Дж/г)/1000 Дж/сек=396,08 сек=6 мин, где L=2256 Дж/г - удельная теплоемкость парообразования воды, W=1000 Дж/сек - мощность СВЧ-печи. Блоки высушивали в течение 6 минут, затем транспортировали их на место сборки, где склеивали тем же клеем. Качество кладки соответствовало необходимым требованиям.
Из приведенных примеров следует, что использование для расчета времени сушки блоков формулы, выведенной авторами изобретения, позволяет определить оптимальный для данного изделия режим сушки и рационально использовать оборудование. В сочетании с клеем, специально подготавливаемым для каждого вида кирпича, это дает возможность получить изделие высокого качества с тонкими швами.
Способ поясняется чертежами,
где фиг.1 - общий вид готового камина;
фиг.2 - блоки, из которых собран камин.
Предлагаемый способ позволяет изготавливать печи и камины любой сложности и дизайна в соответствии с пожеланиями заказчика, а также барбекю, мангалы и т.п. Значительно сокращается время кладки печи или камина, сушка не требуется, сразу после установки изделие можно эксплуатировать, а помещение использовать по назначению, что очень удобно для заказчика. Отказ от использования глиняного или цементного раствора позволяет содержать помещение чистым. Способ дает возможность частично механизировать труд печника, улучшить условия его работы, практически избавиться от кирпичной пыли на месте установки изделия.
Перечень использованной литературы
1. Калашникова Е.А., Логинова Л.Н. Печи, камины, бани, колодцы. 1000 практических советов. М., РИПОЛ классик, 2005, с.25; с.35; с.46-53; с.65; с.163.
2. Колеватов В.М. Печь в садовом доме. Описание и руководство по сооружению. Ленинград, 1990, с.29; с.41-51; с.71.
3. Колеватов В.М. Камины. Описание и руководство по сооружению. Санкт-Петербург, журнал «Костер», 1992.
4. Колеватов В.М. и др. Каркасные отопительные и отопительно-варочные печи. Санкт-Петербург, 1992, с.27-30; с.47-50.
5. Печи. Камины. Кладка. Облицовка. Эксплуатация. Справочник. Составители Рыженко В.И., Селиван В.В. - М., издательство ОНИКС 21 век, 2005, с.48-50.
6. Рыженко В.И., Селиван В.В. Печи, камины. Справочник. - М., издательство ОНИКС, 2006, с.23; с.48-50.
7. Рязанкин А.И. Секреты печного мастерства. Издательство «Знание». - М., 1995, с.19-31; с.44-45.
8. Рязанкин А.И. Секреты печного мастерства. Практическое пособие. - М.: Народное творчество, 2004.
9. Шепелев A.M. Кладка печей своими руками. - М.: Россельхозиздат, 1987, с.54-70.
10. Строим печи, камины. Универсальное пособие. Составитель Челнокова В., Ростов-на-Дону, 2005, с.375-384; с.442.