СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕТОПРОПУСКАЮЩЕГО МНОГОСЛОЙНОГО КОМБИНИРОВАННОГО СТРОИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА С ИНТЕГРИРОВАННОЙ ФАСАДНОЙ ПАНЕЛЬЮ
METHOD AND DEVICE FOR MAKING TRANSPARENT, MULTILAYER, COMBINED STRUCTURAL ELEMENT WITH INTEGRATED FACADE PANEL

Изобретение относится к способу и устройству для изготовления светопропускающего многослойного комбинированного строительного элемента с интегрированной фасадной панелью и к многослойному комбинированному строительному элементу с интегрированной фасадной панелью.
Названный способ и устройство для изготовления такого светопропускающего многослойного конструктивного строительного элемента известны из публикации ЕР 1970179 А2. На ее объем раскрытия изобретения ссылка делается в полной мере. Раскрытие его сущности охвачено объемом данного изобретения.
В указанной публикации светопропускающий многослойный конструктивный строительный элемент изготавливают посредством того, что сначала через сверления изоляционного элемента вставляют насквозь выполненные жесткими на изгиб светопроводы, так чтобы они выступали своими концами из находящихся напротив друг друга поверхностей изоляционной плиты. Изготовленный таким способом основной элемент погружают затем в опалубку, на поверхности основания которой уже расположена отверждаемая заливочная масса, служащая несущим слоем и выполненная с возможностью механической нагрузки.
На следующем этапе способа на верхнюю сторону изоляционной плиты наносят еще остаток отверждаемой заливочной массы, так что вследствие этого получают многослойный комбинированный строительный элемент с закрытым на обеих сторонах несущим слоем. При извлечении из опалубки вылитого таким способом с двусторонними несущими слоями многослойного комбинированного строительного элемента в качестве следующего этапа способа необходимо отшлифовать находящиеся напротив друг друга торцевые стороны многослойного комбинированного строительного элемента для их выполнения "заподлицо" с плоскостью затвердевшего слоя облицовки для освобождения концов светопроводов.
Описанный способ изготовления является относительно трудоемким, так как сначала вручную вставляют световоды насквозь в сверления корпуса изоляционного элемента, а затем используют опалубку, в которой на изоляционный элемент наносят или заливают расположенные напротив друг друга оба слоя облицовки. Последующее шлифование обеих расположенных напротив друг друга торцевых сторон значительно повышает трудоемкость при изготовлении такого комбинированного элемента.
Недостатком указанного способа является не только относительно трудоемкий способ изготовления, а также невозможность соединения многослойного комбинированного строительного элемента с фасадной панелью. Хотя и можно было бы устанавливать фасадную панель со сверлениями непосредственно перед слоем облицовки с фиксированными в ней с торцевой стороны светопроводами, что тем не менее связано с недостатком, заключающимся в относительно трудном соосном совмещении сверлений в фасадной панели с фиксированными в слое облицовки торцевыми сторонами светопроводов. К тому же трудно осуществлять последующее соединение фасадной панели со слоем облицовки посредством приклеивания или подобных способов.
Кроме того, недостаток заключается в том, что из-за толщины фасадной панели, например, от 2 до 5 мм, сверления в самой устанавливаемой впереди фасадной панели не заполнены светопроводами, а выполнены в виде пустотелого сверления только перед торцевыми сторонами светопроводов. Вследствие этого возникает нежелательная потеря света, так как свет должен проходить еще насквозь через пустотелые сверления в фасадных панелях и несет при этом потерю энергии при рассеивании. Кроме того, недостатком таких пустотелых сверлений в фасадных панелях является то, что они наполняются грязью и мусором, что приводит при более продолжительном использовании фасадных многослойных элементов к полному закрыванию светоотдающих торцевых сторон светопроводных элементов, обусловленному возникающими в сверлениях отложениями.
Поэтому в основе изобретения лежит задача усовершенствовать способ и устройство для изготовления светопропускающего многослойного комбинированного элемента так, чтобы непосредственно в многослойный комбинированный строительный элемент можно было интегрировать, по меньшей мере, одну фасадную панель и чтобы, в целом, можно было бы проще и более экономично осуществлять способ его изготовления.
Решение поставленной задачи отражено в техническом решении пункта 1 формулы изобретения.
Существенный признак изобретения состоит в том, что, по меньшей мере, на одной стороне соответствующего изобретению многослойного комбинированного строительного элемента фасадная панель интегрирована посредством того, что она сама остается в виде элемента опалубки - облицовки, а вследствие этого - панелью опалубки на многослойном комбинированном строительном элементе, вследствие чего достигают удвоенной пользы.
Во-первых, согласно изобретению, использующуюся на втором этапе панель опалубки выполняют подобно фасадной панели и она остается на самом конструктивном элементе после снятия отливной формы или пресс-формы. Благодаря этому достигают преимущества, что выполненная со сверлениями для зацепления торцевых сторон световодных элементов фасадная панель уже вмещает световодные элементы, и сверления в фасадной панели заполнены ими, вследствие чего отсутствуют рассматриваемые ранее в качестве недостатка пустотелые сверления в фасадной панели. Световодные элементы могут быть так интегрированы на их торцевых сторонах "заподлицо" в сверления или вырезы панели опалубки, что они находятся "заподлицо" с внешней стороной панели опалубки.
Так как панель опалубки выполнена как фасадная панель, получают преимущество эффективного, основанного на силе сцепления замкнутого соединения между выполненной как панель опалубки фасадной панелью и нанесенным на него слоем облицовки или изоляционного слоя.
Для улучшения соединения, основанного на силе сцепления, дополнительно может быть предусмотрено, что на тыльной стороне панели опалубки (последующей фасадной панели) приформованы еще и дополнительные анкерные элементы, входящие с зацеплением в залитый на ней или нанесенный распылением слой облицовки или изоляционный слой.
Для более простого описания в последующем исходят из того, что соответствующий изобретению многослойный комбинированный строительный элемент покрыт на своих противоположно расположенных друг к другу сторонах (видимая сторона и тыльная сторона) соответственно выполненными как элементы опалубки-облицовки фасадными панелями, соответственно интегрированными в многослойном комбинированном строительном элементе описанным прежде способом.
В упрощенной в противоположность этому форме выполнения может быть предусмотрено, что образующая тыльную сторону многослойного комбинированного строительного элемента фасадная панель состоит не из такого же материала, как передняя фасадная панель, образующая видимую сторону многослойного комбинированного строительного элемента. При этом может быть предусмотрено, что образующая тыльную сторону панель состоит, например, из деревянного материала, экономичного полимерного материала, из бумаги или картона, причем существенным является только то, что образующая тыльную сторону комбинированного строительного элемента панель опалубки (так же как и фасадная панель, расположенная на передней стороне) может выдерживать давление на опалубку втекающей в опалубку заливочной массы.
В усовершенствованном варианте изобретения может быть даже предусмотрено, что после затвердевания заливочной массы на тыльной стороне многослойного комбинированного строительного элемента тыльную панель опалубки снимают, так чтобы соответствующий изобретению многослойный комбинированный строительный элемент имел интегрированную только с видимой стороны фасадную панель, в то время как на тыльной стороне панель опалубки удалена.
Поэтому согласно изобретению предлагается многослойный комбинированный строительный элемент, имеющий снабженную сверлениями фасадную панель, по меньшей мере, на его видимой стороне, в сверления которой помещены световодные концы светопроводов или световодных элементов.
Под используемым в пунктах формулы изобретения понятием "световодные элементы" подразумеваются все жесткие на изгиб световодные элементы, например светопроводы с круглым, многогранным, овальным или квадратным поперечным сечением, так же, как и в форме стержня дискообразные или другие световодные элементы, предпочтительно изготовленные из светопроводного полимерного материала.
Поэтому для более простого описания, далее более подробно описана специальная форма выполнения световодного элемента, а именно выполнение в виде световодного стержня, хотя изобретение этим не ограничено.
Так же изобретение предусматривает различные возможности компоновки световодных стержней, причем в первой форме выполнения может быть предусмотрено, что световодные стержни выливают способом литья под давлением на решетчатой стержневой сетке, причем сама решетчатая стержневая сетка также состоит из светопроводного полимерного материала. Вследствие этого продольные стержни и поперечные стержни световодной сетки выполнены из световодного материала, а в точках пересечения продольных стержней и поперечных стержней нанесены вертикально выступающие из них световодные стержни.
Световодные стержни выступают вследствие этого своими верхними концами из решетчатой сетки вверх, а своими нижними концами - из решетчатой сетки вниз, так что получается трехмерный элемент.
Однако в упрощенной форме выполнения также может быть предусмотрено, что световодные стержни выполнены как связка, т.е. они не имеют фиксации или соединения друг с другом, а фиксируются только заливанием в изоляционном элементе и получают в нем желаемую пространственную компоновку.
В третьем выполнении может быть предусмотрено, что отдельные световодные стержни фиксируют относительно друг друга на расстоянии другими элементами фиксации (временно перед проведением процесса заливки или напыления), например, текстильной тканью, эластомерными массами и им подобными материалами, причем выполненная таким образом пространственная фиксация световодных стержней должна служить только для временной фиксации световодных стержней и только до того момента, когда фиксированные световодные стержни будут уложены в виде связки в первую опалубку, а затем залиты в среднем участке изоляционным материалом.
В результате изготавливают расположенный почти в середине изоляционный элемент, состоящий предпочтительно из теплоизоляционного материала (например, полиуретановой пены). Как только световодные стержни будут фиксированы при помощи своей временной фиксации в затвердевшем изоляционном элементе, вопрос об обеспечении дальнейшего фиксирования положения световодных стержней больше не стоит. Состоящий из отверждаемого теплоизоляционного материала изоляционный элемент берет на себя в дальнейшем фиксирование положения световодных стержней.
Материал, образующий слой облицовки или несущий слой заливочной массы, состоит предпочтительно из отверждаемого слоя бетона, состоящего предпочтительно из самоуплотняющегося бетона (SCC). Вместо такого материала - SCC рассматриваются также и другие отверждаемые массы, например текучие и отверждаемые композиционные материалы из древесины, полимерные материалы, минеральные смеси из полимерного материала, минеральные заливочные массы, глина, известь и многие подобные отверждаемые массы.
Важно, чтобы заливочная масса, образующая слой облицовки, имела относительно высокую механическую несущую способность, так что изготовленный при помощи нее многослойный комбинированный строительный блок можно было непосредственно интегрировать в качестве фасадного блока (например, в форме кирпича) в элемент конструкции и осуществлялось взаимное соединение между строительными камнями посредством бетона или отверждаемого полимерного материала или механических распорок.
Заливочная масса, состоящая предпочтительно из текучего и отверждаемого бетона, отличается от отверждаемого изоляционного материала более высокой несущей способностью, однако более низкой теплоизоляционной способностью.
Тем не менее изобретение не ограничивается трехслойной сердцевиной многослойного комбинированного строительного элемента.
В первой описанной форме выполнения эта сердцевина состоит из непосредственно расположенного за видимой стороной фасадной панели слоя с возможностью высокой механической нагрузки заливочной массы, к которой примыкает почти средний изоляционный элемент из изоляционного материала с самыми высокими теплоизоляционными свойствами, на тыльной стороне которого вторая заливочная масса с возможностью большой нагрузки образует следующий слой, который, в свою очередь, снова прикрыт с тыльной стороны другой фасадной панелью или другой покровной панелью или панелью опалубки, которую, в соответствии с предыдущим описанием, можно также снимать после проливания заливочной массы с тыльной стороны.
Изобретение предусматривает также выполнение, в котором отсутствует расположенная рядом с видимой стороной, непосредственно за видимой стороной фасадной панели, заливочная масса с возможностью высокой нагрузки, а вместо нее фасадная панель непосредственно примыкает своей тыльной стороной к передней стороне изоляционного элемента и фиксирована в нем.
Также может быть предусмотрено, что со стороны поверхности и со стороны дна расположены другие слои из заливочной массы с возможностью высокой нагрузки или теплоизоляционного изоляционного материала, компоновка которых сообщается с одним или несколькими из ранее упомянутых выполнений.
Во всяком случае, в изобретении важным является то, что фасадная панель содержит теплоизоляционный слой, причем, как уже было указано, также может отсутствовать расположенная рядом с видимой стороной фасадной панели заливочная масса с возможностью высокой нагрузки.
Также может отсутствовать заливочная масса, расположенная на обратной стороне изоляционного элемента, а распложенная с тыльной стороны панель опалубки или фасадная панель может непосредственно примыкать к изоляционному элементу и фиксироваться в нем.
В качестве фасадной панели используют предпочтительно состоящие из легкого сплава металлические листы. Однако также могут использоваться другие виды панелей, например пластмассовые панели или покрытые пленкой панели из полимерного материала металлические или деревянные панели.
Важно, чтобы расположенная с видимой стороны фасадная панель одновременно являлась также видимой стороной конструкции и формировала благодаря этому декоративную внешность.
Для достижения этой цели может быть предусмотрено, что алюминиевая панель покрыта дополнительно декоративной пленкой, выдерживающей давление, или используются металлические многослойные панели из полимерного материала.
Предпочтительным при выполнении способа, в частности, является то, что не требуется очистка видимой стороны фасадной панели, так как ее как опалубку-облицовку помещают чистой ее внешней стороной (последующей видимой стороной) в опалубку и она не подвержена в ней влиянию загрязнения. Только на тыльную сторону этой видимой стороны фасадной панели заливают заливочную массу или выборочно изоляционный элемент, или приформовывают или фиксируют их, что отрицательно не сказывается на передней стороне этой фасадной панели. Поэтому не требуется дорогостоящей очистки видимой стороны фасадной панели, а также вскрытия уже вошедших "заподлицо" в сверления световодных стержней или вошедших в расположенные там вырезы световодных элементов.
Предмет данного изобретения получается не только из предмета отдельных пунктов формулы изобретения, но и из комбинации отдельных пунктов формулы изобретения между собой.
Все заявленные в документах данные и признаки, включая реферат, в частности изображенная на чертежах трехмерная компоновка, заявлены существенными для изобретения, насколько они в отдельности или в комбинации являются новыми по сравнению с уровнем техники.
Далее приводится более подробное разъяснение изобретения со ссылкой на чертежи, на которых изображено нескольких вариантов его выполнения. При этом чертежи и их описание раскрывают другие существенные признаки и преимущества изобретения. На чертежах показаны:
фиг.1 - световодная сетка в перспективном изображении;
фиг.2 - увеличенный фрагмент согласно фиг.1 с повернутыми, примерно, на 90° световодными стержнями, схематическое изображение;
фиг.3 - связка световодных стержней, дистанция между которыми не фиксирована;
фиг.4 - первый этап способа изготовления внутреннего изоляционного элемента перед нагнетанием изоляционного материала в полость опалубки;
фиг.5 - такое же изображение, как на фиг.4 после нагнетания изоляционного материала;
фиг.6 - изображение по фиг.5 после удаления расположенных со стороны концов панелей опалубки;
фиг.7 - элемент согласно фиг.6 при помещении во вторую полость опалубки с компоновкой фасадных панелей в виде расположенных со стороны концов панелей опалубки перед нагнетанием заливочной массы;
фиг.8 - другой, согласно фиг.7, изготовленный многослойный комбинированный строительный элемент;
фиг.9 - элемент, согласно фиг.8, перспективное изображение, вид сбоку;
фиг.10 - введение световодных стержней со стороны концов в сверления видимой стороны фасадной панели, схематичное изображение.
На фиг.1 и 2 схематически изображено, что световодные стержни 1 могут быть предусмотрены в любой конфигурации, любом составе и с любым поперечным сечением при соблюдении дистанции посредством соответствующих фиксирующих элементов.
В показанном примере выполнения каждый световодный стержень состоит из световодного полимерного материала, например полиуглерода или подобного ему материала. Каждый световодный стержень 1 имеет верхний конец 2 и нижний конец 3 и может иметь любое профилирование. В показанном примере выполнения по фиг.1 и 2 изображено, что световодные стержни 1 нанесены литьем под давлением в точках пересечения решетчатой сетки 4, состоящей из перекрещивающихся и соединенных друг с другом продольных стержней 5 и поперечных стержней 6. Указанные продольные стержни 5 и поперечные стержни 6 также выполнены из световодного полимерного материала, поэтому получается очень благоприятное распределение света на все расположенные в решетчатой сетке 4 световодные стержни 1, так как световодные продольные стержни 5 и поперечные стержни 6 обеспечивают благоприятное и равномерное распределение света по поверхности решетчатой сетки 4. Световодные стержни могут быть также нанесены литьем под давлением на верхней и нижней сторонах пленки или решетки, состоящей из полимерного материала.
В качестве другого примера выполнения согласно фиг.3 изображено, что имеются в виде связки 7 световодные стержни 1 любой конфигурации, формы поперечного сечения, которые могут быть выполнены также в виде дискообразных элементов или элементов в форме прямоугольника, причем эту связку 7 фиксируют при помощи не изображенных детально дистанцирующих средств световодных стержней 1 в их предусмотренной конфигурации.
Но важным преимуществом изобретения является именно то, что размещение отдельных световодных стержней 1 можно осуществлять без средств фиксации для соблюдения дистанции светопроводов, как это изображено на фиг.4.
В частности, для соединения световодных стержней 1, не имеющих средств фиксации, в определенной желаемой конфигурации с соблюдением дистанции, предусмотрена первая опалубка, состоящая из двух расположенных напротив друг друга панелей 8, 9 опалубки, причем панели 8, 9 опалубки пронизаны множеством сверлений 11, расположенных на одной прямой относительно друг друга и в которые вставлены световодные стержни 1.
Итак, в соответствии с видом и компоновкой сверления 11, световодные стержни 1 вставляются вручную или автоматически в сверления 11 панелей 8, 9 опалубки до тех пор, пока они не будут иметь изображенную на фиг.4 форму. В частности, передний конец 2 выступает на одной стороне из полости 12 опалубки, а тыльный конец 3 - на другой стороне. Кроме того, полость опалубки замыкается еще покровными панелями 10, расположенными с верхней и нижней сторон.
Затем согласно фиг.4 в полость опалубки нагнетают в направлении стрелки 14 с помощью подходящего устройства для наполнения быстро отверждаемый изоляционный материал 15, например пенополиуретан, затем, согласно фиг.5, он затвердевает и охватывает со всех сторон световодные стержни 1. Благодаря этому они фиксируются вместе особенно благоприятным способом, как это изображено на фиг.6.
После удаления панелей 9 опалубки и расположенных со стороны верха и дна панелей 10 в итоге получают изображенный на фиг.6 изоляционный элемент 16, в котором световодные стержни 1 охвачены с фиксацией от перемещения и с обвертыванием со всех сторон изоляционным материалом 15. Вследствие этого фиксированы все световодные стержни 1, и не требуются другие дистанцирующие фиксирующие элементы или подобные средства, в частности, для установки изготовленного согласно фиг.6 элемента в другую опалубку согласно фиг.7.
Кроме того, важно, что для изготовления опалубки по фиг.7 сначала на конечные стороны световодных стержней 1 насаживают панели 18, 19 опалубки, и, в частности, так, чтобы конечные стороны световодных стержней 1 входили в зацепление в сверления 23 панелей 18, 19 опалубки. Вследствие этого панели 18, 19 опалубки фиксируются световодными стержнями на дистанции и образуется стабильная полость опалубки без необходимости фиксирования панелей опалубки в своем положении другими фиксирующими средствами.
Согласно изобретению предусмотрено, что, по меньшей мере, панель 18 опалубки с видимой стороны выполнена как фасадная панель 21 и образует вследствие этого опалубку-облицовку для полости 17 опалубки.
Полость 17 опалубки образована, кроме того, покровными панелями 20, расположенными со стороны дна и верхней стороны, так что в целом образуется замкнутая полость 17 опалубки.
Когда затем, при наполнении затвердевающей заливочной массы 26 в направлении стрелки 25 посредством подходящего устройства 24 для наполнения, относительно тяжелая заливочная масса втекает в полость 17 опалубки, световодные стержни 1 отлично предохраняются от возникающего вследствие этого давления деформации, так как они размещены своими конечными сторонами соответственно в сверления 23 панелей 18, 19 опалубки и не могут перемещаться или изгибаться.
Согласно первому варианту выполнения изобретения также и тыльная панель 19 опалубки изготовленного по фиг.7 многослойного комбинированного строительного элемента выполнена как тыльная фасадная панель 22. При таком решении отсутствует необходимость расположения материала с видимой стороны фасадной панели 21, совпадение его с материалом расположенной с тыльной стороны фасадной панели 22.
В описании указывается, что после заливки полости 17 опалубки можно также полностью снимать и тыльную панель 19 опалубки, так что может отсутствовать образованная из нее фасадная панель 22.
Тем не менее в показанном более простом примере выполнения согласно фиг.8 исходят из того, что имеются как фасадная панель 21 с видимой стороны, так и тыльная фасадная панель 22, так что в результате получают изображенный на фиг.8 многослойный комбинированный элемент. Он схематически изображен на фиг.9 на виде сбоку, на котором можно увидеть, что к тыльной стороне видимой стороны фасадной панели 21, являющейся одновременно панелью 18 опалубки, примыкает первый слой 28 из быстро отверждаемой заливочной массы 26. Этот слой 28 образует внутреннее соединение с передней стороной изоляционного элемента 16, а на тыльной стороне этого изоляционного элемента 16 нанесен напылением и приформован второй слой 29 из отверждаемой, с высокой механической нагрузкой заливочной массы 26, а к его тыльной стороне снова примыкает тыльная фасадная панель 22 в виде панели 19 опалубки-облицовки.
Показанный на чертежах фасадный блок 30 не обязательно должен состоять из слоев 28, 16, 29. Слой 28 может отсутствовать, а фасадная панель 21 с видимой стороны может примыкать непосредственно к передней стороне изоляционного элемента 16. Также и при другом выполнении может отсутствовать тыльный слой 29, а тыльная фасадная панель 22, если она имеется в наличии, примыкает непосредственно к тыльной стороне изоляционного элемента 16.
Далее на фиг.9 показано, что один или несколько источников 31 света облучают тыльную сторону тыльной фасадной панели 22, вследствие чего свет захватывается входящими в сверления 23 торцевыми сторонами световодных стержней 1, направляется через продольную ось световодных стержней 1 в направлении стрелки 32 через фасадный блок 30 и создает свечение расположенных на видимой стороне фасадной панели 21 сверлений 23, поскольку в ней концы световодных стержней 1 заполняют сверления 23 с наибольшим геометрическим замыканием и "заподлицо".
На фиг.10 изображено, что торцевые стороны каждого световодного стержня могут снабжаться еще ступенчатыми выступами 33, которые по центру входят в зацепление в сверления 23 для обеспечения легкой установки световодных стержней при изготовлении опалубки согласно фиг.7. Ступенчатый выступ 33 образует тыльные упорные кромки 34 на световодном стержне, при помощи которых световодный стержень прилегает к тыльной стороне соответствующей фасадной панели 21, 22. Теплоизоляционный слой 35 может быть выполнен также составным или многослойным.
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1. Световодный стержень
2. Верхний конец
3. Нижний конец
4. Решетчатая сетка
5. Продольный стержень
6. Поперечный стержень
7. Связка
8. Панель опалубки
9. Панель опалубки
10. Покрывная панель
11. Сверление
12. Полость опалубки
13. Устройство для наполнения
14. Направление стрелки
15. Изоляционный материал
16. Изоляционный элемент
17. Полость опалубки
18. Панель опалубки
19. Панель опалубки
20. Покровная панель
21. Фасадная панель
22. Фасадная панель
23. Сверление
24. Устройство для наполнения
25. Направление стрелки
26. Заливочная масса
27. Направление стрелки
28. Слой (из 26)
29. Слой (из 26)
30. Фасадный блок
31. Источник света
32. Направление стрелки
33. Ступенчатый выступ
34. Упорная кромка
35. Слой (из 16).