СВЕТОПРОПУСКАЮЩИЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ И КОМПАКТНАЯ ПРОСТРАНСТВЕННАЯ РЕШЕТКА (ВАРИАНТЫ) ДЛЯ НЕГО
LIGHT-TRANSPARENT CONSTRUCTION ELEMENT AND COMPACT SPATIAL GRID (VERSIONS) FOR IT

Область техники
Изобретение относится к светопропускающему строительному элементу и к способу его изготовления.
Уровень техники
В патентном документе WO 2011/154498 А1 описана композиционная панель, основанная на цементном растворе с просвечивающими свойствами. Через всю толщину панели проходят отверстия, заполненные просвечивающим материалом. Прозрачный материал вкладывается в опалубку в виде сформированных элементов или наливается в заранее созданные отверстия. Отверстия в панели разравниваются вдоль параллельных рядов дифференцированным способом для каждой пары соседних рядов, и таким способом возникают отверстия, упорядоченные в чередующиеся ряды, высота которых такая же, как толщина панели.
Рама устроена так, чтобы периметр опалубки оставался свободным от просвечивающих элементов и было можно настроить соответствующую пустую раму, т.е. раму без просвечивающих элементов. Раствор вливается в опалубку так, чтобы он заполнил весь элемент за исключением противоположных сторон, через которые проходят отверстия с просвечивающими элементами.
Из такого решения следует, что получаемая панель имеет только входящую и выходящую поверхности с просвечивающими элементами, и, таким образом, просвечиваемость имеет место только через эти поверхности. Кроме того, просвечивающие элементы находятся в параллельных чередующихся рядах, следовательно, ограничена возможность иного, кроме параллельного расположения просвечивающих элементов в чередующихся рядах. Кроме того, в результате создания рамы без просвечивающих элементов однозначно ограничена возможность размещения просвечивающих элементов и к другим поверхностям панели, и, таким образом, возникновению просвечиваемости более чем в двух поверхностях панели. На основании данных фактов полностью исключена возможность соединения отдельных панелей так, чтобы сохранялась просвечиваемость сборочного комплекса панелей как единого целого.
В патентном документе WO 2009/007765 А2 описан просвечивающий строительный элемент, основанный на литом материале и вложенных просвечивающих элементах. Просвечивающие элементы соединяются в комплекты с помощью плоских элементов. Затем такие комплекты вкладываются в опалубку и заливаются литым материалом. Плоские элементы служат для поддержки просвечивающих элементов в требуемом положении. Однако с учетом положения этих плоских элементов в опалубке происходит разделение готовой детали этими плоскими элементами в ее поперечном сечении на две или более частей. Для достижения компактности между этими двумя или больше частями готовой детали в плоских частях делаются отверстия, в которые вкладывается арматура, и на этих плоских элементах закреплены также фиксирующие элементы, а также просвечивающие элементы имеют на себе фиксирующие элементы. Такое решение слишком сложное и, следовательно, дорогостоящее.
Каждый из просвечивающих элементов своей первой частью соприкасается с передней ограничивающей поверхностью опалубки, а своей второй частью соприкасается с задней ограничивающей поверхностью опалубки. Таким образом возникает элемент, который пропускает свет между этими двумя ограничивающими поверхностями, и просвечиваемость элемента имеет место только в этих двух ограничивающих поверхностях, что представляет собой еще одно ограничение данной технологии. Это технологическое ограничение и отмеченные выше сложные производственные процессы не позволяют их использование в более масштабных установках.
В патентном документе US 2007/0230209 А1 описана светопропускающая строительная панель, содержащая первую и вторую поверхности, из которых первая или обе поверхности содержат элементы, концентрирующие свет. Между этими двумя поверхностям проходят светопереносящие элементы, например, или оптические волокна, оптическая пленка, плиты из оптического материала, или расширенная сеть из оптического материала. Благодаря такому решению проходимость света возможна только сквозь эти две поверхности, а не во всех направлениях, что является существенным ограничением данной технологии.
Далее приводятся два способа производства светопропускающей строительной панели.
Первый способ заключается в инъектировании основного материала в полость формы, содержащей ряды колышков, проходящих сквозь толщину полости формы. Затем оставляют материал затвердеть и удаляют колышки. В таким образом образовавшиеся отверстия наливается жидкий материал с оптическими свойствами, и после его затвердения на поверхности панели устанавливаются светоконцентрирующие элементы.
Использование данной технологии весьма трудоемко, главным образом, из-за правильного размещения рядов колышков, которые после затвердения основного материала необходимо удалить. В полости затем также необходимо налить материал с оптическими свойствами, что существенно затрудняет и удлиняет весь процесс производства.
Второй способ заключается в создании большого количества светопропускающих элементов в ряде решеток, нарезке этих элементов в форме панели и присоединении их к одной из внутренних поверхностей. Затем в форму помещается основной материал, и светоконцентрирующие элементы прикрепляются к внешней стене поверхности панели путем впрыскивания полимера.
Эта технология тоже является сложной, главным образом, в связи с созданием комплекта светопропускающих элементов и их закрепления в форме панели. В результате этого производство большего количества готовых элементов весьма проблематично, а, поскольку эффект просвечивания имеет место только между двумя сторонами, то также и неэффективно.
В патентном документе WO 2006/070214 А2 описан трехмерный светопропускающий объект, содержащий большое количество непрозрачного материала и вложенных вкладок, из которых, по крайней мере, одна прозрачная. В виде вкладок могут быть использованы стержни, пластины или элементы другой формы, соединенные в пространственные каркасы, которые затем вкладываются в опалубку и заливаются непрозрачным материалом, или помещаются в непрозрачный материал, который уже был налит в опалубку. Таким образом возникает объект, содержащий, как минимум, один светопропускающий элемент.
Основным недостатком данного решения является сложное и требующее много времени сооружение каркаса из прозрачных материалов, особенно в варианте исполнения, когда каркас образован из стержней квадратного сечения. Согласно изобретению эти элементы соединяются либо путем склеивания силиконовыми клеями, либо путем запаивания в печах при высокой температуре, в результате чего получается готовый каркас. Производство большого количества таких элементов таким способом является весьма проблематичным. Стержнеобразные элементы могут передавать свет только между двумя поверхностями, которыми конкретно соединяются, другая возможность передачи света между другими поверхностями однозначно исключена. В случае других вариантов, когда каркас состоит из сочетания просвечивающих пластин и соединительных элементов, очевидно, что основной минус их производства заключается в соединении каркаса с непрозрачным материалом. Прозрачные пластины закреплены на непрозрачном материале с помощью соединительных элементов. В случае, если в непрозрачный материал вложено несколько прозрачных пластин друг на друга, возникает равномерная структура «сэндвича» между прозрачными пластинами и непрозрачным материалом.
Благодаря сочетанию неподходящего способа соединения этих прозрачных элементов в готовом каркасе, который весьма сложен, получается совершенно неэффективное решение и ряд связанных с ним проблем, особенно при производстве большего количества таких светопропускающих объектов. При нагрузке такой «сэндвичевой» конструкции возникает напряжение сдвига, а затем проскальзывание между прозрачными пластинами и непрозрачным материалом. Это отрицательно влияет на свойства данной конструкции. Следующим ее недостатком является большой расход прозрачного материала в связи с его неэффективной формой, так как прозрачные пластины проходят через весь объект. Все описанные варианты исполнения данного изобретения могут быть использованы только для изготовления небольших строительных элементов. При изготовлении больших деталей, например, для фасадов, стен или их облицовки настоящее изобретение неприменимо в связи с материалоемкостью, трудоемкостью и большой стоимостью.
В патентном документе WO 03/097954 А1 описан строительный блок, содержащий светопропускающие волокна. Эти волокна равномерно вкладываются в литой материал в продолговатую форму так, чтобы слой литого материала чередовался со слоем волокон. После затвердения литого материала, полученный элемент нарезается на отдельные блоки, обладающие таким свойством как просвечиваемость.
Основным минусом данного решения является то, что элемент пропускает свет только в двух поверхностях, то есть между двумя противоположными поверхностями, сквозь которые проходят светопропускающие волокна. Следующим минусом данного решения является высокая трудоемкость процесса вкладывания волокон в опалубку так, чтобы сохранить их параллельность и тем самым получить их равномерное размещение между двумя поверхностям формы, в которую волокна вкладываются. Кроме того, затем необходимо готовый элемент нарезать на отдельные блоки.
Учитывая необходимость использования большого количества светопропускающих волокон и трудоемкость производства, этот способ производства видится как дорогостоящий и не достаточно эффективный.
В патентном документе US 3091899 А описан светопропускающий строительный блок, основанный на литом материале и стеклянных полосках. Стеклянные полоски вкладываются в форму, дно которой покрыто слоем замазки или аналогичного материала, в который стеклянные ленты вдавливаются. Затем в форму наливают литой материал. После снятия опалубки поверхность блока шлифуется и полируется.
Минусом данного решения является применение неэффективной технологии вдавливания полосок стекла в замазку, а также использование прозрачного материала на базе стекла, что связано, конечно, со временем возникновения изобретения. Кроме того, этот способ производства пригоден только для использования в горизонтальном направлении, т.к. сооружение вертикальной опалубки таким способом практически невозможно, а возникающий строительный элемент является светопропускающим только между двумя поверхностями.
Общим недостатком всех вышеприведенных решений, за исключением светопропускающего объекта по WO 2006/070214 А2, является тот факт, что пропускание света возможно только между двумя поверхностями, через которые проходят светопропускающие элементы. Что касается решения согласно WO 2006/070214 А2, то хотя элемент и пропускает свет более чем через две поверхности, но, к сожалению, способом, который является весьма неэффективным из-за конструкционного расположения светопропускающих элементов.
Следующим общим минусом всех вышеуказанных решений является их трудоемкость и связанная с этим высокая стоимость всего решения.
Раскрытие изобретения
Изобретение описывает строительный элемент со светопропускающими свойствами, его многократное упорядочение и способы его производства, в результате которого по всему элементу в любом направлении распространены прозрачные элементы. Остаток объема элемента на разрезе полностью или частично заполнен непрозрачным материалом, изоляционным материалом или их сочетанием. Таким образом получаем упомянутый элемент, прозрачный в любом направлении, а кроме того, прозрачные элементы способны переносить свет не только в противоположную сторону, как это известно у существующего состояния техники, но также в другие стороны, следовательно, свет, попадающий в упомянутый элемент с одной стороны, не переносится только в противоположном направлении, но и во все остальные стороны, что существенно повышает эффективность и эксплуатационную ценность данного элемента. Кроме того, благодаря специально разработанному формированию и расположению упомянутых прозрачных элементов в данном элементе получаем быстрый и экономный способ производства данных строительных элементов с прозрачными свойствами по сравнению с существующим состоянием техники.
Упомянутые прозрачные элементы могут быть любого цвета из материалов на основе пластмассы или стекла.
Для помещения непрозрачного и изоляционного материалов или их комбинации в опалубку предлагаются следующие методы:
а) непрозрачный жидкий материал помещается в опалубку методом литья, вибрационного литья, вибрационного прессования или впрыскивания, где происходит затвердевание упомянутого материала;
б) непрозрачный или прозрачный жидкий изоляционный материал помещается в опалубку методом литья или впрыскивания, где происходит затвердевание материала. Если этот изоляционный материал находится в твердом состоянии, то существует возможность его прямого вкладывания в форму;
в) непрозрачный жидкий материал помещается в опалубку методом литья, вибрационного литья, вибрационного прессования или впрыскивания; прозрачный или непрозрачный жидкий изоляционный материал помещается в опалубку методом литья или впрыскивания в опалубку, где происходит затвердевание упомянутых материалов. Если изоляционный материал в твердом состоянии, то существует возможность его прямого вкладывания в форму;
г) непрозрачный твердый материал, например древесина, металл или все виды пластмасс и т.п., находится в объемном ящике, в который затем помещаются и прозрачные частицы;
д) непрозрачный твердый материал, например древесина, металл или все виды пластмасс и т.п., находится в объемном ящике, в который затем помещаются и прозрачные частицы, методом литья или впрыскивания, где затем и затвердевает. Если изоляционный материал в твердом состоянии, то существует возможность его прямого вкладывания в форму.
Из упомянутых прозрачных строительных элементов можно создавать любые сборные комплекты путем соединения отдельных упомянутых элементов их ограничивающими поверхностями, при этом благодаря такому соединению становится прозрачным весь комплект.
Светопропускающий строительный элемент возникает в результате следующих соединений:
а) прозрачных частиц и непрозрачного жидкого материала;
б) прозрачных частиц и непрозрачного жидкого материала и жидкого или твердого изоляционного материла;
в) прозрачных частиц и жидкого или твердого изоляционного материала;
г) прозрачных частиц и непрозрачного твердого материала;
д) прозрачных частиц и непрозрачного твердого материала и жидкого или твердого изоляционного материала.
Следовательно, итоговая прочность рассматриваемого строительного элемента с прозрачными свойствами зависит от прочностных свойств вышеупомянутых входящих в него компонентов, а также от соединения между ними. Добавочное упрочнение всего элемента достигается путем вкладывания арматуры в опалубку или в объемные ящики, при этом вложенная арматура не должна препятствовать прохождению света.
Изобретение описывает строительный элемент на основании различных геометрических форм. Этот элемент состоит, как минимум, из четырех ограничивающих поверхностей, между которыми находится множество прозрачных элементов любой окраски и непрозрачного материала. Прозрачные элементы образуют компактную пространственную решетку среди окружающего их непрозрачного материала. Эта пространственная решетка находится, как минимум, между четырьмя упомянутыми ограничивающими поверхностями строительного элемента, и ее контактные поверхности находятся в непосредственном контакте с ограничивающими поверхностями строительного элемента. Упомянутые прозрачные элементы любой окраски, образующие пространственную решетку, по своим размерам специально формируются так, чтобы луч света, проходящий через одну поверхность, переносился не только на противоположную поверхность, но и на все следующие поверхности.
Пространственная решетка состоит, как минимум, из двух прозрачных элементов, взаимно поддерживающихся или поддерживаемых с помощью дополнительных поддерживающих элементов. Контактные поверхности пространственной решетки находятся в непосредственном контакте с ограничивающими поверхностями строительного элемента. Строительный элемент имеет в плане различные геометрические формы.
Добавочные поддерживающие элементы пространственной решетки создаются из любого твердого материала, при этом металлический материал может одновременно исполнять роль арматуры. Дополнительная арматура для дополнительного придания прочности всему строительному элементу состоит из любого несущего материала.
Непрозрачный жидкий материал помещается в опалубку методом литья, вибрационного литья, вибрационного прессования или впрыскивания, где происходит затвердевание упомянутого материала. Непрозрачный твердый материал, например древесина, металл или все виды пластмасс и т.п., вкладывается в объемный ящик, ограничивающий пространственную решетку из прозрачных элементов.
Строительный элемент состоит из одного или более непрозрачных материалов. В том случае, если в строительном элементе находится изоляционный материал, он размещен или по всему разрезу элемента, в середине разреза или на одной из сторон разреза элемента. Упомянутая пространственная решетка состоит, как минимум, из двух прозрачных элементов, взаимно поддерживаемых с помощью поддерживающих элементов. Контактные поверхности пространственной решетки находятся в непосредственном контакте с ограничивающими поверхностями строительного элемента. Упомянутые прозрачные элементы любой окраски, образующие пространственную решетку, по своим размерам формируются так, чтобы луч света, проникающий через одну поверхность, переносился не только на противоположную поверхность, но и на все остальные поверхности.
Пространственная решетка, состоящая, как минимум, из двух прозрачных элементов, удерживаемых вместе с помощью придерживающих элементов, или пространственная решетка является одной компактной деталью любой формы в любом цветовом исполнении. Контактные поверхности пространственной решетки находятся в непосредственном контакте с ограничительными поверхностями строительного элемента. Строительный элемент может быть различной геометрической формы. Добавочные придерживающие элементы пространственной решетки могут быть из любого твердого материала, при этом металлический материал может одновременно исполнять роль арматуры. Дополнительная арматура для дополнительного придания прочности всему строительному элементу состоит из любого несущего материала.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1а показан строительный элемент с прозрачными свойствами согласно изобретению, имеющий в плане квадратную форму, с контактными поверхностями пространственной решетки, взаимно перпендикулярными и перекрещивающимися, вид в аксонометрии,
на фиг. lb - аксонометрический вид строительного элемента с прозрачными свойствами согласно изобретению, в плане треугольной формы с контактными поверхностями пространственной решетки, взаимно перпендикулярными и не перекрещивающимися,
на фиг. 1с - аксонометрический вид строительного элемента с прозрачными свойствами согласно изобретению, в плане полигональной формы и с контактными поверхностями пространственной решетки круглой формы,
на фиг. 2а - разрез по линии А-А' строительного элемента с прозрачными свойствами согласно изобретению,
на фиг. 2b - разрез по линии В-В' строительного элемента с прозрачными свойствами согласно изобретению,
на фиг. 2с - разрез по линии С-С' строительного элемента с прозрачными свойствами согласно изобретению,
на фиг. 3 - частично вырезанный аксонометрический вид строительного элемента с прозрачными свойствами согласно изобретению,
на фиг. 4 - схематическое аксонометрическое изображение комплекта прозрачных элементов и поддерживающих элементов, в результате чего возникает пространственная решетка, в которую затем вкладывается арматура,
на фиг. 5а - вид сбоку прозрачного элемента, из которого состоит пространственная решетка,
на фиг. 5b - аксонометрический детальный вид системы соединения прозрачных элементов с помощью задвижных надрезов в пластинках прозрачной детали в пространственной решетке,
на фиг. 5с - вид сбоку прозрачного элемента в более высоком выполнении с многократным упорядочением решетки прозрачных элементов,
на фиг. 6 - схематическое аксонометрическое изображение фазы производства перед заполнением опалубки непрозрачным материалом, изолирующим материалом или их комбинацией,
на фиг. 7 - схематическое аксонометрическое изображение комплекта в соответствии с пятой модификации без вставленных изолирующего материала, непрозрачного материала или арматуры.
Осуществление изобретения
На фиг. la, lb, 1с представлены аксонометрические изображения выгодных вариантов выполнения композитного конструкционного элемента с прозрачными свойствами согласно изобретению. Изображенный композитный конструкционный элемент 1 с прозрачными свойствами создан из непрозрачного материала 7 и пространственной решетки 10, которая состоит, как минимум, из двух прозрачных элементов 6, которые гарантируют прозрачность композитного конструктивного элемента 1. Непрозрачный материал 7 и контактные поверхности 14 пространственной решетки 10 находятся на уровне, отвечающем, как минимум, четырем ограничивающим поверхностям 2, 3, 4 и 5 и одновременно размещение пространственной решетки 10 также ограничено этими, как минимум, четырьмя ограничивающими поверхностями 2, 3, 4 и 5 так, что пространственная решетка 10 окружена непрозрачным материалом 7. В выгодном исполнении, не изображенном на чертежах, контактные поверхности 14 также могут возвышаться над уровнем или быть углублены ниже уровня хотя бы четырех ограничивающих поверхностей 2, 3, 4 и 5. Пространственная решетка 10 состоит из отдельных прозрачных элементов 6 или же из фиксирующих элементов 11, и то так, что она состоит, как минимум, из двух прозрачных элементов 6 и двух фиксирующих элементов 11, или фиксирующие элементы 11 могут отсутствовать. Пространственная решетка 10 возникает в результате соединения прозрачных элементов 6, контактные поверхности 14 которых образуют пластинки прозрачного элемента 22. В случае, если контактные поверхности 14 образованы пластинками прозрачного элемента 22, пространственная решетка возникает в результате соединения прозрачных элементов 6 с помощью вдвижных надрезов 18. В том случае, если контактные поверхности 14 прозрачных элементов 6 образованы перемычками 19, необходимо использовать фиксирующие элементы 11. Благодаря перемычкам 19 между пластинками 22 пространственной решетки 10 образуются полые пространства, предназначенные для заполнения непрозрачным материалом 7, изоляционным материалом 8 или их сочетанием так, чтобы гарантировалась прочность всего конструктивного элемента 1. В не изображенном выгодном исполнении изобретения пластинки 22 образуют контактные поверхности 14. В другом, не изображенном исполнении изобретения, пространственная решетка 10 состоит из прозрачных элементов 6 без вдвижных надрезов 18, пространственная решетка 10 возникла лишь в результате использования фиксирующих элементов 11. В таком случае фиксирующие элементы 11 имеют ровную или любую изогнутую форму. Эта форма определяет конечную форму общего конструктивного элемента. Фиксирующие элементы 11 содержат выгодные дистанционные выступы 23, обеспечивающие положение фиксирующего элемента 11 на соответствующем расстоянии от нижней ограничивающей поверхности 3.
На фиг. 2а, 2b и 2с изображены сечения по линиям разреза конструктивных элементов с прозрачными свойствами выгодного исполнения согласно изобретению. На фиг. 2а изображена линия разреза, проведенная в месте перемычки 19 прозрачного элемента, на фиг. 2b линия разреза проведена на месте пластинки прозрачного элемента 22, а на фиг. 2с линия разреза проведена на месте прозрачного элемента 6, проходящего поперек композитного конструктивного элемента 1 с прозрачными свойствами. Каждый прозрачный элемент 6, из которого состоит решетка 10, содержит непрерывную прозрачную линию 20, т.е. вдвижные надрезы 18 не оказывают никакого влияния на светопропускаемость прозрачного элемента 6 так, чтобы проникающий луч света переносился, как минимум, от одной из четырех граничных поверхностей 2, 3, 4 или 5 ко всем остальным граничным поверхностями. Как уже было отмечено, прозрачные элементы 6 собраны в пространственные решетки 10. Пространственные размеры пространственной решетки 10 равняются пространственным размерам ограничивающих поверхностей 2, 3, 4 и 5, или они точно по масштабу редуцируются. Пространственная решетка 10 вкладывается в опалубку 12 так, чтобы ее отдельные контактные поверхности 14 были в непосредственном контакте, как минимум, с четырьмя ограничивающими поверхностями 2, 3, 4 и 5. У сплошных комплектов 21 пространственных решеток 10 прилегающие контактные поверхности 14 отдельных пространственных решеток находятся взаимно в прямом контакте, а наружные контактные поверхности 14 находятся в прямом контакте, как минимум, с четырьмя ограничивающими поверхностями 2, 3, 4 и 5 конструкционного элемента 1.
На фиг. 3 изображено данное выгодное исполнение на частично вырезанном аксонометрическом виде композитного конструктивного элемента с прозрачными свойствами согласно изобретению. Как описано выше, пространственная решетка 10 и комплект пространственных решеток 21 состоят из прозрачных элементов 6 или же из фиксирующих элементов 11, или как пространственная решетка 10, комплект пространственных решеток 21 формирован как одно целое из материала на базе стекла или пластмассы в любом цветовом исполнении. Если фиксирующий элемент 11 выполнен из металла или другого несущего материала, он одновременно выполняет и роль арматуры 9. Контактные поверхности 14 в исполнении, показанном на фиг. 3, имеют форму перпендикулярных прямоугольников, образуют крест и находятся на одинаковом расстоянии друг от друга. Но форма контактных поверхностей 14 может быть самой разнообразной: круговой, квадратной или другой формы с границей неправильной формы. Их размещение и упорядочение также не лимитировано. Контактные поверхности 14 при этом достигают самого различного исполнения и при этом создаются различные узоры, символы и надписи. В зависимости от требуемого размера прозрачных поверхностей, данных, как минимум, четырьмя ограничивающими поверхностями 2, 3, 4 и 5, выбирается размещение и упорядочение пространственной решетки 10 или комплекта пространственных решеток 21 так, что контактные поверхности 14 в композитном конструктивном элементе 1 с прозрачными свойствами размещены и упорядочены или равномерно, или как показано, например, на фиг. 3, или размещены и упорядочены неравномерно, например, в одной части или в некоторых частях композитного конструктивного элемента 1 с прозрачными свойствами. Арматура 9 изготовлена из несущего материала и размещена над зауженными разрезами в виде отдельных частей или же в виде решетки. Количество и распределение арматуры 9, размер и форма сечения арматуры 9 в композитном конструктивном элементе 1 с прозрачными свойствами выбирается в зависимости от требований к механической прочности данного элемента 1. Как уже упоминалось выше, пространственная решетка 10 или комплект пространственных решеток 21 окружены непрозрачным материалом 7, который не обладает хорошими изоляционными свойствами, и в связи с этим было предложено использовать изоляционный материал 8, который размещен или по всему сечению элемента 1, на середине сечения элемента 1, как показано на фиг. 3, или с одной стороны сечения элемента 1. Изоляционный материал 8 не является препятствием для прохождения света через пространственную решетку 10 или комплект пространственных решеток 21 и ни в коем случае не ухудшает механические свойства элемента 1.
На фиг. 4 изображена схема аксонометрического изображения выгодного исполнения комплекта прозрачных элементов 6 и фиксирующих элементов 11 в пространственной решетке 10 и вставка арматуры 9, где данная пространственная решетка 10 необходима для создания композитного конструктивного элемента 1 с прозрачными свойствами. Как уже было отмечено выше, пространственная решетка 10 состоит, как минимум, из двух прозрачных элементов 6 и в случае необходимости из двух фиксирующих элементов 11. На фиг. 4 наглядно показано, что отдельные прозрачные элементы 6 уложены в пространственную решетку 10 так, что образуют решетку, следовательно, их ориентировка параллельна в двух перпендикулярных друг к другу направлениях. В другом варианте исполнения, не изображенном на чертежах, можно создать пространственную решетку 10, состоящую из прозрачных элементов 6, ориентировка которых не является взаимно параллельной, а также не является параллельной ни к одной из четырех ограничивающих поверхностей 2, 3, 4 и 5, в результате чего возникает пространственная решетка 10 совершенно неправильной формы. В данном случае остается лишь одно требование: контактные поверхности 14 пространственной решетки 10 должны соприкасаться, как минимум, с четырьмя ограничивающими поверхностями 2, 3, 4 и 5 и, таким образом, гарантировать прозрачность элемента 1. Фиксирующий элемент 11 содержит дистанционные выступы 23, обеспечивающие поддержку придерживающего элемента на соответствующем расстоянии от нижней ограничивающей поверхности 3 и одновременно вдвижные надрезы в придерживающем элементе 24, отвечающие количеству, размеру и положению перемычек 19 прозрачного элемента прозрачных элементов 6.
На фиг. 5а изображен вид сбоку выгодного варианта исполнения прозрачного элемента 6, образующего пространственную решетку 10 для изготовления композитного конструктивного элемента 1 с прозрачными свойствами. В данном случае необходимо, чтобы прозрачный элемент 6 содержал перемычки 19 прозрачного элемента 6, благодаря которым возникают между пластинками прозрачного элемента 22 и прозрачных элементов 6 полые пространства, через которые можно заполнять непрозрачными материалом 7, изоляционным материалом 8 или их сочетанием, и таким образом обеспечить связность всего композитного конструктивного элемента 1 с прозрачными свойствами. Каждый прозрачный элемент 6, образующий решетку 10, содержит непрерывную прозрачную линию 20, т.е. вдвижные надрезы 18 ни в коем случае не влияют на светопропускаемость прозрачного элемента 6 так, чтобы луч света, проникающий, как минимум, от одной из четырех ограничивающих поверхностей 2, 3, 4 или 5 переносится к другим ограничивающим поверхностям. В исполнении, изображенном на фиг. 5а, контактные поверхности 14 прозрачного элемента 6 образуют перемычки 19, прозрачный элемент 6 может быть также закончен контактными поверхностями 14 в форме пластинок 22.
На фиг. 5b изображен детальный аксонометрический вид системы соединения прозрачных элементов 6 с помощью вдвижных надрезов в прозрачных элементах 18, находящихся в центре пластинок 22, с пространственной решеткой 10 для изготовления композитного конструктивного элемента 1 с прозрачными свойствами. Пространственная решетка 10 должна иметь такую высоту, какую имеют прозрачные элементы 6, используемые для ее сооружения. Ширина вдвижных надрезов в прозрачном элементе 18 должна соответствовать толщине прозрачного материала элемента 6 так, чтобы место контакта не было заполнено непрозрачным материалом 7 или изоляционным материалом 8.
На фиг. 5с изображен вид сбоку прозрачного элемента 6 в случае варианта исполнения с более высокой пространственной решеткой 10 с кратным упорядочением перемычек 19 прозрачного элемента 6 и более высоких пластинок 22 без вдвижных надрезов 18. В данном случае решетка 10 возникла путем засовывания прозрачных элементов 6 во вдвижные надрезы 24 фиксирующих элементов 11, при этом их количество, размер и размещение соответствуют перемычкам 19 прозрачного элемента 6.
На фиг. 6 изображена аксонометрическая схема этапа производства до заполнения опалубки 12 непрозрачным материалом 7, изоляционным материалом 8 или их сочетанием, в частности вложение решетки 10, которая в данном случае состоит из прозрачных элементов 6 и фиксирующих элементов 11.
Отдельные контактные поверхности 14 пространственной решетки 10 остаются в непосредственном контакте с внутренними поверхностями 15 опалубки 12. Контактные поверхности 14 решетки 10 в верхней открытой части опалубки 12, откуда опалубка 12 заполняется непрозрачным материалом 7, изоляционным материалом 8 или их сочетанием, также будут без этого использованного материала. Арматура 9 создается из несущего материала и в данном случае в виде сочлененной решетки вставляется над перемычкой 19 прозрачного элемента 6.
На фиг. 7 изображена аксонометрическая схема конструктивного элемента 1 в его четвертом и пятом вариантах исполнения без использования непрозрачного материала 7, изоляционного материала 8 и арматуры 9. Четвертое исполнение отличается от пятого только верхней поверхностью 25, которая имеет место только в пятом исполнении. Изображенная решетка 10 состоит из прозрачных элементов 6, которые состоят из перемычек 19 и пластинок 22 с вдвижными надрезами 18. Верхняя поверхность 25 состоит из прочного материала с отверстиями, соответствующими по размеру и форме контактным поверхностям 14 решетки 10. Контактные поверхности 14 решетки 10 находятся с данными отверстиями в одной плоскости. Таким способом возникает конструктивный элемент 1, который со всех сторон полностью окружен прочной пространственной оболочкой (нижняя поверхность 16, окружная поверхность 17, верхняя поверхность 25) с упомянутыми отверстиями.
Описание выгодных видов производственного процесса.
Изобретение раскрывает производственный процесс прозрачного конструктивного элемента в пяти различных вариантах исполнениях.
Способ производства выгодного варианта исполнения конструктивного элемента согласно изобретению в первом исполнении состоит из следующих этапов:
а) вложить пространственные решетки 10 или их комплекты 21 в опалубку 12, внутренняя поверхность 15 которой покрыта слоем эластичного материала 13, который может при повышенном давлении локально деформироваться и обладает уплотняющими свойствами; пространственные размеры вкладываемой решетки 10, схожие с пространственными размерами опалубки 12 или по масштабу, точно редуцируются; пространственная решетка 10 вкладывается в опалубку 12 так, чтобы отдельные контактные поверхности 14 касались внутренних поверхностей 15 в опалубке; в случае комплектов сплошных каркасов 21 прилегающие контактные поверхности 14 отдельных пространственных решеток 10 находятся в прямом контакте, внешние контактные поверхности 14 соприкасаются непосредственно с внутренними поверхностями 15 опалубки 12;
б) закрепить пространственные решетки 10 или их комплекты 21 в опалубке 12, например, механическим сжатием опалубки 12, зажатием вложенной арматурой 9 или другим способом так, чтобы данная фиксация была достаточной и не произошел сдвиг пространственной решетки 10 или ее комплектов 21 внутри опалубки 12;
в) вложить в опалубку 12 арматуру 9, которая сформирована так, чтобы не препятствовала пространственной решетке 10 или ее комплектам 21 в переносе света, и таким образом не нарушала результирующую прозрачность композитного конструктивного элемента 1 с прозрачными свойствами;
г) литье, вибрационное литье или впрыскивание непрозрачного материала 7 в опалубку 12 так, чтобы непрозрачный материал 7 заполнил весь объем опалубки 12; отдельные контактные поверхности 14 пространственной решетки 10 или ее комплектов 21 остаются в непосредственном контакте с внешними поверхностями опалубки 12 и таким образом они остаются непокрытыми проникающим непрозрачным материалом 7; контактные поверхности 14 пространственной решетки 10 или ее комплектов 21 в верхней открытой части опалубки 12 остаются также не покрытыми этим проникающим материалом 7;
д) в процессе затвердения жидкого непрозрачного материала 7 в опалубке 12 образуются между отдельными контактными поверхностями 14 пространственной решетки 10 или ее комплектов 21 и внутренними поверхностями 15 опалубки 12 непокрытые поверхности; эти непокрытые поверхности образуются также у контактных поверхностей 14 пространственной решетки 10 или ее комплектов 21 в верхней открытой части опалубки 12, откуда непрозрачный материал 7 поступает в опалубку 12, остаются также непокрытые этим проникающим материалом 7;
е) извлечение готового элемента 1 из опалубки 12;
ж) на следующем этапе наружная поверхность конструктивного элемента 1 обрабатывается механическим или химическим способом или вовсе не обрабатывается.
Способ производства выгодного варианта исполнения конструктивного элемента 1 согласно изобретению во втором исполнении состоит из следующих этапов:
з) вложить пространственные решетки 10 или их комплекты 21 в опалубку 12, внутренняя поверхность 15 которой покрыта слоем эластичного материала 13, который может при повышенном давлении локально деформироваться и является уплотнителем; пространственные размеры вкладываемой решетки 10 совпадают с пространственными размерами опалубки 12 или точно по масштабу редуцированы; пространственная решетка 10 вкладывается в опалубку 12 так, чтобы отдельные контактные поверхности 14 касались внутренних поверхностей 15 в опалубке 12; в случае вкладывания комплектов - сплошных каркасов 21 прилегающие контактные поверхности 14 отдельных пространственных решеток 10 находятся во взаимном контакте, наружные контактные поверхности 14 касаются непосредственно внутренних поверхностей 15 опалубки 12;
и) закрепить пространственные решетки 10 или их комплекты 21 в опалубке 12, например, механическим сжатием опалубки 12, загрузкой арматуры 9 или другим способом так, чтобы закрепление было достаточным и чтобы пространственная решетка 10 или ее комплекты 21 внутри опалубки 12 не сдвинулись;
й) вложить в опалубку 12 арматуру 9, которая сформирована так, чтобы не препятствовала пространственной решетке 10 или ее комплектам 21 в переносе света и, таким образом, не нарушала результирующую прозрачность композитного конструктивного элемента 1 с прозрачными свойствами;
к) литье, вибрационное литье или впрыскивание непрозрачного материала 7 в опалубку 12 так, чтобы непрозрачный материал 7 заполнил весь объем опалубки 12; отдельные контактные поверхности 14 пространственной решетки 10 или ее комплекты 21 остаются в непосредственном контакте с внешними поверхностями опалубки 12 и, таким образом, они остаются непокрытыми проникающим непрозрачным материалом 7; контактные поверхности 14 пространственной решетки 10 или ее комплекты 21 в верхней открытой части опалубки 12 остаются также не покрытыми этим проникающим материалом 7;
л) в процессе затвердения жидкого непрозрачного материала 7 в опалубке 12 образуются между отдельными контактными поверхностями 14 пространственной решетки 10 или ее комплектами 21 и внутренними поверхностям 15 опалубки 12 непокрытые поверхностями; эти непокрытые поверхности образуются также у контактных поверхностей 14 пространственной решетки 10 или ее комплектов 21 и между внутренними поверхностями 15 опалубки 12, откуда непрозрачный материал 7 поступает в опалубку 12, где также остаются поверхности, непокрытые проникающим материалом 7;
м) оставшийся объем опалубки 12 заполняется изоляционным материалом 8; отдельные контактные поверхности 14 пространственной решетки 10 или ее комплектов 21 остаются в прямом контакте с внешними поверхностями опалубки 12 и, таким образом, остаются непокрытыми проникающим изоляционным материалом 8; контактные поверхности 14 пространственной решетки 10 или ее комплекты 21 в верхней открытой части опалубки 12, откуда поступает в опалубку 12 изоляционный материал 8, остаются также непокрытыми этим изоляционным материалом 8;
н) извлечение готового элемента 1 из опалубки 12;
о) на следующем этапе наружная поверхность конструктивного элемента 1 обрабатывается механическим или химическим способом или вовсе не обрабатывается.
Способ производства выгодного варианта исполнения конструктивного элемента 1 согласно изобретению в третьем варианте исполнения состоит из следующих этапов:
Производственный процесс конструктивного элемента 1 в третьем варианте исполнения состоит из аналогичных этапов, как и во втором исполнении, при этом в данном случае чередуются слои непрозрачного материала 7 и слои изоляционного материала 8. Отдельные контактные поверхности 14 пространственной решетки 10 или ее комплектов 21 остаются в прямом контакте с внешними поверхностями опалубки 12 и, таким образом, остаются непокрытыми обоими слоями. Контактные поверхности 14 пространственной решетки 10 или ее комплекты 21 в верхней открытой части опалубки 12, откуда эти слои наносятся, остаются также непокрытыми этими слоями.
Способ производства выгодного варианта исполнения конструктивного элемента 1 согласно изобретению в четвертом варианте исполнения состоит из следующих этапов:
п) вложить пространственные решетки 10 или их комплекты 21, в которых прилегающие контактные поверхности 14 находятся во взаимном контакте, в базисную поверхность 16 из прочного материала с отверстиями, отвечающими по размеру и по форме контактным поверхностям 14 пространственной решетки 10 или ее комплектам 21, в которых прилегающие контактные поверхности 14 находятся в непосредственном контакте. Контактные поверхности 14 пространственной решетки 10 или внешние контактные поверхности 14 сплошных комплектов 21 из отверстий базисной поверхности 16 выступают, находятся с ней на одном уровне или углублены в нее;
р) анкеровка контурной оболочки 17 из прочного материала с отверстиями, отвечающими по размеру и по форме контактным поверхностям 14 пространственной решетки 10 или ее комплектам 21, которые взаимно связываются своими контактными поверхностями 14 с базисной поверхностью 16; контактные поверхности 14 пространственной решетки 10 или внешние контактные поверхности 14 их сплошных комплектов 21 из отверстий контурной оболочки 17 выступают, находятся на одном уровне с ней или в отверстия углублены;
с) вложить арматуру 9 в пространство, возникшее в результате соединения базисной поверхности 16 с контурной оболочкой 17, притом арматура 9 сформирована так, чтобы не мешала пространственной решетке 10 или их комплектам 21 в переносе света и, таким образом, и результирующей прозрачности конструктивного элемента с прозрачными свойствами 1;
т) заполнить оставшееся внутреннее пространство образовавшейся полости изоляционным материалом 8 или непрозрачным материалом 7 или их сочетанием; контактные поверхности 14 пространственной решетки 10 или внешние контактные поверхности 14 их сплошных комплектов 21 в верхней открытой части полости, откуда вливался непрозрачный материал 7, изоляционный материал 8 или их сочетание, остаются непокрытыми этим/этими проникающими материалами;
у) затвердение изоляционного материала 8 или непрозрачного материала 7 или их сочетания в указанной полости; таким образом полученный конструктивный элемент 1 закрыт в полости с отверстиями со всех сторон (базисная поверхность 16, контурная оболочка 17), за исключением верхней части, откуда вливался непрозрачный материал 7, изоляционный материал 8 или их сочетание;
ф) на следующем этапе наружная поверхность конструктивного элемента 1 обрабатывается механическим или химическим способом или вовсе не обрабатывается.
Способ производства выгодного варианта исполнения конструктивного элемента 1 согласно изобретению в пятом варианте исполнении состоит из следующих этапов:
х) вложить пространственные решетки 10 или их сплошные комплекты 21, в которых их прилегающие контактные поверхности 14 находятся во взаимном непосредственном контакте, в базисную поверхность 16 из прочного материала с отверстиями, которые по размеру и по форме отвечают контактным поверхностям 14 пространственной решетки 10 или их комплектам 21, в которых прилегающие контактные поверхности 14 находятся во взаимном непосредственном контакте; контактные поверхности 14 пространственной решетки 10 или внешние контактные поверхности 14 их сплошных комплектов 21 из отверстий в базисной поверхности 16 выступают, находятся на одном уровне с ней или углублены в отверстиях на базисной поверхности 16;
ц) анкеровка контурной оболочки 17 из прочного материала с отверстиями, отвечающими по размеру и по форме контактным поверхностям 14 пространственной решетки 10 или ее комплектов 21, которые взаимно связываются своими контактными поверхностями 14 в базисную поверхность 16; контактные поверхности 14 пространственной решетки 10 или внешние контактные поверхности 14 их сплошных комплектов 21 из отверстий контурной оболочки 17 выступают, находятся на одном уровне с ней или углублены в отверстиях;
ч) вложить арматуру 9 в полости, возникшие в результате соединения базисной поверхности 16 с контурной оболочкой 17 ящика, причем арматура 9 формирована так, чтобы не препятствовала пространственной решетке 10 или ее комплектам 21 в переносе света и, таким образом, результирующей прозрачности конструктивного элемента 1 с прозрачными свойствами;
ш) заполнить оставшееся внутреннее пространство образовавшейся полости изоляционным материалом 8, или непрозрачным материалом 7, или их сочетанием; контактные поверхности 14 пространственной решетки 10 или внешние контактные поверхности 14 их сплошных комплектов 21 в верхней открытой части полости, откуда вливался непрозрачный материал 7, изоляционный материал 8 или их сочетание, остаются непокрытыми этим/этими проникающими материалами; внутренний объем полости тоже может остаться без заполнителя;
щ) закрыть упомянутый пространственный ящик верхней поверхностью 25 из прочного материала с отверстиями, отвечающими по размеру и по форме контактным поверхностям 14 пространственной решетки 10 или их сплошным комплектам 21; контактные поверхности 14 пространственной решетки 10 или их внешние контактные поверхности 14 их сплошных комплектов 21 из отверстий верхней поверхности 25 выступают, находятся на одном уровне с ней или углублены в отверстиях; таким способом создается конструктивная деталь 1, закрытая полостью с отверстиями со всех сторон (базисная поверхность 16, контурная оболочка 17, верхняя поверхность 25).
На следующем этапе наружная поверхность конструктивного элемента 1 обрабатывается механическим или химическим способом или вовсе не обрабатывается.