ФОРМОВАННОЕ ИЗДЕЛИЕ

Область техники
Полезная модель относится к области химии строительных материалов и строительству более конкретно к способам формования методом экструзии керамических изделий, которые впоследствии могут применяться в строительных целях.
Уровень техники
В предшествующем уровне техники широко известно изготовление керамических изделий, таких как кирпичи и камни, имеющих различные размеры, а также физико-химические характеристики, такие как теплопроводность, химический состав, применяемый для их изготовления, пустотность, прочность и т.д.
Заявленное изделие относится к категории пустотных керамических камней, характеризующихся множеством прямых внутренних перегородок, располагающихся поперек направлению движения тепла, и проходящих по ширине камня, измеряемой вертикально относительно направления движения тепла, а также по высоте камня. При этом внутренние перегородки соединяются друг с другом и опираются друг на друга посредством соединительных перегородок. Вместе внутренние перегородки и соединительные перегородки образуют в верхней проекции камня определенный пустотный узор. Как правило, данные камни служат для кладки внутренних и наружных стен зданий или сооружений.
Для возведения стеновой кладки к данным изделиям предъявляются определенные требования в зависимости от их первоочередного назначения или от желаемых качеств выполненной кладки. Так пустотелый камень должен, в первую очередь, иметь хорошие теплоизолирующие свойства, отвечать определенным звукоизоляционным требованиям, а также должен обладать необходимой прочностью. Хорошие теплоизолирующие свойства пустотелого камня обусловлены, прежде всего, тем, что внутренние перегородки, располагающиеся поперек движения тепла, соединены между собой минимально возможным количеством соединительных перегородок, таким образом, по направлению движения тепла предусмотрено минимально возможное количество материала, для того, чтобы путь движения проводимого тепла был как можно длиннее.
Поскольку такие камни имеют крупный пустотный узор, им удается добиться очень хорошего сопротивления потере тепла, (т.е. крупные пустоты, вытянутые в длину поперек движению тепла) с минимумом соединительных перегородок, расположенных по направлению движения тепла, но при этом у данного камня есть определенные проблемы, прежде всего, относительно звукоизолирующей способности. За счет того, что внутренние перегородки, располагающиеся поперек направления движения тепла, соединены между собой относительно малым количеством соединительных перегородок, внутри камня возникают крупные незакрепленные отрезки перегородок, которые при проведении звука входят в резонанс и проводят звук дальше. Хорошая теплопроводность и хорошая звукоизоляция являются, таким образом, взаимоисключающими понятиями. Для достижения хороших звукоизолирующих свойств внутренние перегородки должны быть соединены между собой большим количеством соединительных перегородок, чтобы избежать резонанса внутренних перегородок при низких частотах, но те же самые соединительные перегородки повышают теплопроводные свойства, так как они располагаются по направлению движения тепла.
При формировании керамического камня с максимальными теплоизолирующими свойствами, то есть, с минимально возможным количеством соединительных перегородок, объемная плотность камня сокращается, прежде всего, за счет отсутствующих соединительных перегородок, из-за чего опять же страдает звукоизоляция камня по причине сравнительно невысокой объемной плотности.
Также прочность и теплоизоляция являются в какой-то степени взаимоисключающими понятиями, так как для высокой прочности керамического камня необходимо большое количество соединительных перегородок, которые бы закрепляли и опирали внутренние перегородки между собой.
Наиболее близким по своей сущности и достигаемому техническому результату является высоко пустотный кирпич с двумя параллельными внешними перегородками и идущими перпендикулярно к ним параллельными тычковыми сторонам, которые вместе образуют контуры кирпича; и с множеством прямых внутренних перегородок параллельных внешним перегородкам, проходящим, преимущественно, по ширине кирпича, измеряемой перпендикулярно к тычковым сторонам, а также по высоте кирпича. При этом прямые внутренние перегородки соединяются друг с другом и опираются друг на друга посредством соединительных перегородок. Это соединение внутренних перегородок посредством соединительных перегородок происходит каркасным образом, так что узлы соединения в местах примыкания соединительных перегородок к внутренним перегородкам расположены поперек направления хода внутренних перегородок с отступом друг от друга. Обе внешние перегородки тычковых сторон превращены в узкие гребни, идущие по высоте кирпича, между которыми предусмотрены пазы в форме карманов, проходящие по всей высоте кирпича (см. Европейский патент ЕР 0668412 В1, 21.07.1999).
Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее решение, является улучшение эксплуатационных характеристик и, как следствие, расширение функциональных возможностей изделия.
Раскрытие сущности полезной модели
Поставленная проблема решается за счет того, что формованное изделие, согласно полезной модели, выполнено в виде пустотного керамического тела, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда, изготовленного методом экструзии, образованного первой парой внешних стенок параллельных между собой, и второй парой внешних стенок, перпендикулярных первой паре, с образованием обеими парами контура изделия, при этом между стенками первой пары и параллельно им выполнено множество внутренних перегородок с толщиной стенок меньшей, чем толщина внешних стенок первой пары, и которые соединены между собой, а также с внешними стенками посредством множества соединительных перегородок, расположенных под углом отличным от 90° к стенкам внутренних перегородок и выполненных с толщиной, не превышающей толщину внутренних перегородок, а соединительные перегородки, расположенные между внешними стенками первой пары и следующими за ними внутренними перегородками, расположены перпендикулярно, кроме того, каждая из стенок второй пары имеет непрерывный зигзагообразный профиль с чередующимися впадинами и выступами в виде пазогребневой системы, в котором выступы выполнены в форме усеченной пирамиды, обращенной меньшим основанием наружу, а впадины выполнены в форме угла, обращенного вершиной внутрь, толщина стенок второй пары выполнена меньшей, чем толщина стенок первой пары, но большей, чем толщина перегородок, кроме того, по всей высоте вертикальных стенок первой пары сторон выполнены параллельные углубления, при этом изделие имеет коэффициент теплопроводности в пределах 0,08÷0,11 Вт/м⋅°С и пустотность не менее 53%.
В частном варианте выполнения изделия соединительные перегородки в каждой из секций, образованных соседними внутренними перегородками, расположены параллельно друг другу.
В другом частном варианте соединительные перегородки в смежных секциях выполнены разнонаправленными.
Формованное изделие может быть выполнено так, что соединительные перегородки в смежных секциях выполнены параллельно и с отступом друг от друга.
Целесообразно, чтобы соединительные перегородки в каждой из секций, образованных соседними внутренними перегородками, были расположены зигзагообразно.
Предпочтительно, чтобы образованные в узлах соединения вершины и основания соединительных перегородок были расположены по обеим сторонам соответствующих внутренних перегородок с отступом друг от друга.
При этом вершины соединительных перегородок, образованные в узлах соединения и расположенные с одной стороны внутренней перегородки, были размещены между основаниями соединительных перегородок на противоположной стороне этой же внутренней перегородки.
В еще одном варианте выполнения соединительные перегородки выполнены непрерывными по направлению между внешними стенками второй пары сторон изделия.
Предпочтительно, чтобы соотношение толщины внешних стенок первой пары к толщине стенок второй пары лежало в диапазоне от 1:1 до 1:2.
Также предпочтительно, чтобы соотношение толщины внешних стенок второй пары к толщине стенок внутренних и соединительных перегородок лежало в диапазоне от 1:1,2 до 1:2,1.
Соотношение толщины стенок внутренних и соединительных перегородок предпочтительно должно находиться в диапазоне от 1:1 до 1:1,5.
Углубления, образованные на внешних стенках первой пары, целесообразно выполнять соосно с соответствующими перпендикулярными соединительными перегородками, расположенными между соответствующей внешней стенкой и следующей за ней внутренней перегородкой.
Угол конусности выступов, образованных на ширине (рабочем размере), лежит в диапазоне 30°÷60°.
В качестве формованного изделия выступает пустотелый камень.
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное техническое решение, является снижение теплопроводности изделия с одновременным повышением звукоизоляционных свойств без потери прочности изделия.
Осуществление полезной модели
В данном разделе будет представлен предпочтительный вариант выполнения изделия, который, как это понятно специалисту, не ограничивает другие возможные варианты или модификации выполнения изделия явным образом вытекающие из материалов данной заявки.
Изделие представляет собой пустотный керамический камень (блок) имеющий форму прямоугольного параллелепипеда изготовленного методом экструзии.
Указанный блок образован первой парой внешних стенок параллельных между собой (длина или нерабочий размер), и второй парой внешних стенок (ширина или рабочий размер), перпендикулярных первой паре, с образованием обеими парами контура блока.
Между стенками первой пары и параллельно им выполнено множество внутренних перегородок с толщиной стенок меньшей, чем толщина внешних стенок первой пары.
Перегородки выполнены на всю высоту блока и соединены между собой, а также с внешними стенками посредством множества разнонаправленных соединительных перегородок, расположенных под углом отличным от 90° к стенкам внутренних перегородок.
Соединительные перегородки выполнены с толщиной, не превышающей толщину внутренних перегородок. Соотношение толщины стенок внутренних к толщине соединительных перегородок составляет 1:1,4.
В другом частном варианте соединительные перегородки в смежных секциях могут быть выполнены однонаправленными (параллельными друг другу).
Пространство между соседними внутренними перегородками образует секции, в каждой из которой зигзагообразно расположены соединительные перегородки. При этом в узлах соединения вершины и основания соединительных перегородок расположены по обеим сторонам соответствующих внутренних перегородок с отступом друг от друга. Кроме того, вершины соединительных перегородок, образованные в узлах соединения и расположенные с одной стороны внутренней перегородки, размещены между основаниями, предпочтительно на середине его длины, соединительных перегородок на противоположной стороне этой же внутренней перегородки.
Между внешними стенками первой пары сторон и следующими за ними внутренними перегородками расположены соединительные перегородки, расположенные, в отличие от соединительных перегородках в других секциях, перпендикулярно внешним стенкам первой пары сторон.
Каждая из стенок второй пары имеет непрерывный зигзагообразный профиль с чередующимися впадинами и выступами в виде пазогребневой системы. Выступы выполнены в форме усеченной пирамиды, обращенной меньшим основанием наружу. В свою очередь впадины выполнены в форме угла, обращенного вершиной внутрь блока. Угол конусности выступов, образованных на ширине (рабочем размере), составляет 45°.
Толщина стенок второй пары сторон выполнена меньшей, чем толщина стенок первой пары с соотношением толщины стенок к толщине стенок 1:2. Толщина внешних стенок выполнена большей, чем толщина внутренних и соединительных перегородок. Соотношение толщины внешних стенок к толщине стенок внутренних и соединительных перегородок 1:1,25.
По всей высоте вертикальных стенок первой пары сторон выполнены параллельные углубления, которые расположены соосно с соответствующими перпендикулярными соединительными перегородками, расположенными между соответствующей внешней стенкой и следующей за ней внутренней перегородкой. Углубления способствуют снятию остаточных напряжений в стенках, но за счет соосного расположения с перегородками не ослабляет прочность стенки и изделия в целом.
Изделие изготавливают следующим образом.
Вначале готовят шихту из глинистого сырья - смеси элювиальных и делювиальных глин (ГОСТ 9169-75), песка и выгорающей добавки, в качестве которой могут быть использованы опил, рисовая и подсолнечная шелуха, отходы целлюлозного производства фракций не крупнее 5 мм. Шихта дозируется через три приемных бункера для накопления и бесперебойной равномерной подачи сырья на переработку. Далее по системе транспортеров глиняную массу подают в дезинтегратор, где подвергают первичному дроблению до размера кусков не более 50 мм. В систему предварительной переработки сырья входят также дырчатые вальцы и вальцы грубого помола. В конце технологической линии подготовки глиняной массы установлена глиномешалка с фильтрующей решеткой для перемешивания, увлажнения глины и удаления посторонних включений. С глиномешалки масса по системе транспортеров поступает в глинозапасник. Подготовленную массу, прошедшую гомогенизацию в шихтозапаснике, по системе транспортеров подают на дополнительную переработку на тонких вальцах и отправляют на формование.
2
2
Формование заготовки керамического камня (блока) осуществляют методом экструзии на вакуум-прессе MVC-620 в брус. Вакуумированную массу подают в пресс, имеющий шнековый вал с переходным диаметром и шагом лопастей. Шнековый вал обеспечивает накопление и подачу глиняной массы под давлением 13-18 кг/см при влажности 16-18% со скоростью 6-8 м/с и степенью ваккуумирования 0,9 кг/см формуют брус с пустотностью не менее 53%. Профиль бруса и пустотность задают пресс - формой (фильерой) установленной в мундштук. Сформованный брус однострунным автоматом-резчиком режут на заготовки камня определенной длины, которые автоматом резки разрезают на отдельные изделия. Полученные изделия имеют коэффициент теплопроводности в пределах 0,08÷0,11 Вт/м⋅°С, который определяется профилем бруса и пустотностью.
Ширина (рабочий размер) блока составляет от 200 мм до 510 мм, длина (нерабочий размер) - от 250 мм до 260 мм. Толщина стенок первой пары составляет от 8 до 12 мм, толщина стенок второй пары - 6-10 мм, толщина всех видов перегородок - 3-8 мм.
Пресс - форма (фильера) крепится болтами на раму пресса (мундштук) и состоит из двух частей: вставки гребневой формы, формирующей наружную поверхность бруса и пустотообразователя с кернами.
В зависимости от формы вставки наружная поверхность сформованного бруса может иметь различную форму, гладкую, с пазами, пазагребневую. Внутренняя поверхность бруса, формуемая пустотообразователем с кернами, в зависимости от формы и количества кернов также может значительно различаться. Пустоты могут быть различной конфигурации, например треугольными, ромбовидными, трапециевидными, а также в форме параллелограмма.
Количество кернов на пустотообразователе их форма и размеры задают пустотность керамического блока, а также формируют внутренние перегородки.
Толщина наружных, внутренних перегородок зависит от формы вставки и кернов, а пустотность керамического блока зависит от формы и количества кернов.
За счет более закрытой (непрерывной) форме внешних стенок второй пары сторон, выполненных зигзаообразно, описанным расположением соединительных перегородок, а также увеличенной толщиной стенок первой пары по отношению к стенкам второй пары достигнуто уменьшение теплопроводности до 0,08÷0,11 Вт/м⋅°С, в то время как в прототипе это значение составляет 0,16÷0,21 Вт/м⋅°С. Данное обстоятельство способствует повышению теплоизоляционных свойств изделия, с одновременным улучшением звукоизоляционных свойств, за счет отсутствия резонанса, так как внутренние перегородки опираются друг на друга посредством соединительных перегородок и образуют сложную каркасную систему. Посредством зигзагообразного расположения соединительных перегородок, соединяющих внутренние перегородки, происходит значительное удлинение пути потери тепла по сравнению с самой длиной камня, что позволяет увеличить теплоизолирующие свойства. Одновременно с вышеизложенным достигается высокая прочность изделия, так как, несмотря на достаточно высокую пустотность, каркасное опирание внутренних перегородок друг на друга позволяет выдерживать высокую силу сжатия. Кроме того, увеличенная толщина стенок первой пары, опирающихся перпендикулярно на внутренние перегородки посредством соединительных перегородок, также помимо уменьшения теплопроводности способствует увеличению прочности и неразрушению этих стенок.
Таким образом, все признаки, изложенные в независимом пункте формулы, являются существенными, поскольку имеют причинно-следственную связь с единым техническим результатом и непосредственно влияют на него.