Способ образования вертикального канала в замочном соединении стены и устройство для его осуществления
METHOD FOR FORMING A VERTICAL CHANNEL IN THE WALL INTERLOCK CONNECTION AND A DEVICE FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Область техники
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при строительстве различных зданий и сооружений, преимущественно деревянных, для улучшения теплоизоляционных характеристик последних.
Уровень техники
В настоящее время при строительстве зданий или сооружений известно множество способов повышения уровня теплоизоляции стен с применением различных материалов. При этом, как правило, первичное утепление происходит на стадии возведения конструкции, а повторное - после окончательного возведения. Зачастую, первичное утепление является трудоемким и, как показывает практика, не всегда качественным.
В процессе эксплуатации деревянных строений, построенных из профилированного бруса, существенным недостатком является именно продувание замковых соединений, как в углах, так и в перерубах пролетов. На производстве и в строительной практике предпринимали и предпринимают на сегодняшний день для решения данной проблемы различные способы утепления. Предусмотрены типы замковых соединений, сконструированные специально для решения вопроса, это тип соединений бруса с остатком в четырехсторонний замочный паз, а также соединение бруса без остатка с коренным шипом. Остальные типы замковых соединений по классификации ГОСТ 30974-2002 можно не рассматривать, так как теплопроводность и продуваемость у них значительно выше, чем у упомянутых типов соединений.
Улучшают показатели герметичности углов и дополнительные мероприятия, такие как:
- высокоточное, сложное в производстве изготовление замковых соединений, в основном на зарубежных предприятиях, в единичных случаях;
- применение различного вида замковых и межвенцовых саморасширяющихся уплотнителей;
- открытые в помещение, вертикально пропиленные пазы в углах замковых соединений, которые позже заполняются различными утеплителями и далее закрываются декоративными планками.
Но и эти методы качественно вопрос не решают, так как от процесса усушки и деформаций древесины в процессе усушки полностью уйти не удается.
Из предшествующего уровня техники известна конструкция возводимого здания из профилированного бруса, который содержит продольные и поперечные брусья, укладываемые в угловое соединение, которые имеют пазы, выполненные фигурно таким образом, чтобы нижнее бревно плотно прилегало к верхнему бревну, при этом в пазы нижнего бревна укладываются герметизаторы, а бревна имеют пропилы, в которые вставляются деревянные шпонки, как для гидроизоляции, так и для повышения теплоизоляционных свойств (см., например, патент на полезную модель RU 101721, 27.01.2011 г.).
Известна конструкция здания, содержащая продольные и поперечные брусья, укладываемые в угловое соединение, которые имеют пазы, выполненные фигурно таким образом, чтобы нижнее бревно плотно прилегало к верхнему бревну, при этом в месте углового соединения двух бревен выполняются отверстия, которые проходят перпендикулярно поверхности стыкуемых бревен через линии пересечения пазов, после чего отверстия заполняются герметиком (см., например, патент на изобретение US 4787185, 29.11.1988 г.).
Раскрытие изобретения
Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в разработке устройства, при котором будет осуществляться достаточно простой способ образования канала в замковых соединениях, обеспечивающий последующую надежную теплоизоляцию наиболее сложного участка здания или сооружения.
Поставленная проблема решается в части объекта «устройство» за счет того, что устройство для образования вертикального канала в замочном соединении стены с возможностью размещения в нем утеплителя, согласно изобретению, выполнено в виде П-образной рамы, представляющей собой оснастку, одна из вертикальных опор которой выполнена неподвижной в виде углового упора, жестко закрепленного к горизонтальной полке рамы, при этом на верхней плоскости горизонтальной полки, с возможностью перемещения и фиксации относительно последней, установлена регулировочная линейка, с выполненным на ее горизонтальной поверхности по длине рядом установочных отверстий под вторую подвижную опору, выполняющую роль упора, кроме того, устройство содержит съемный корпус с фланцем, выполненный с возможностью закрепления к горизонтальной полке, в котором установлена коренная втулка с подшипниками и коаксиально ей сменная втулка, при этом к нижней горизонтальной плоскости горизонтальной полки П-образной рамы с возможностью поворота закреплена дополнительная П-образная опора.
Регулировочная линейка выполнена шириной, превышающей ширину горизонтальной полки П-образной рамы, с двумя боковыми параллельными стенками, выполняющими роль направляющих при перемещении относительно горизонтальной полки П-образной рамы.
В частном варианте изобретения в горизонтальной полке П-образной рамы выполнено протяженное в горизонтальной плоскости овальное отверстие, размер которого выполнен из условия перемещения регулировочной линейки относительно горизонтальной полки П-образной опоры.
В еще одном частном варианте исполнения регулировочная линейка выполнена с возможностью фиксации относительно горизонтальной полки П-образной рамы посредством зажимного приспособления.
Целесообразно, чтобы в горизонтальной полке П-образной рамы было выполнено центровочное отверстие, которое соосно сменной втулке, установленной в съемном корпусе.
Съемный корпус целесообразно закрепить к горизонтальной полке П-образной рамы с возможностью ограниченного перемещения относительно нее за счет по меньшей мере трех протяженных в горизонтальной плоскости овальных отверстий, при помощи которых съемный корпус крепится к П-образной раме.
В другом частном варианте выполнения устройства дополнительная П-образная опора выполнена с регулируемыми по высоте вертикальными опорными элементами, с возможностью регулировочного хода 50÷200 мм.
Дополнительная П-образная опора может быть соединена с горизонтальной полкой основной П-образной рамы посредством одного из крепежных элементов, с помощью которого фланец съемного корпуса крепится к верхней плоскости упомянутой горизонтальной полки.
Поставленная проблема в части объекта «способ» решается за счет того, что в способе образования вертикального канала в замочном соединении стены, с возможностью размещения в нем утеплителя, при помощи указанного выше устройства согласно изобретению на замковое соединение стены устанавливают П-образную раму, представляющую собой оснастку, фиксируют в замковом соединении регулировочную линейку по диагонали замка от внутреннего угла к наружному и с помощью винтового зажима производят фиксацию рамы в замочном соединении, после чего с помощью дополнительной П-образной опоры позиционируется вся рама в замке, после чего коренной втулкой, выполняющей роль центровочного элемента рабочего органа, производят образование канала, после образования всех заданных на данной высотной отметке стены каналов в замковых соединениях и наращивания стены по высоте, переставляют раму на следующую высотную отметку и процесс повторяют.
Глубина канала на одной высотной отметке составляет до 450 мм.
В качестве материала стены используют деревянный брус, в частности, профилированный брус, а также профилированный клееный брус, а в качестве рабочего органа используют сверло.
Техническим результатом изобретения является повышение теплоизоляционных свойств возводимых зданий или сооружений.
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 изображен общий вид устройства;
- на фиг. 2 - вид устройства снизу в изометрии;
- на фиг. 3 - вид устройства в рабочем положении.
Осуществление изобретения
В данном разделе описания будет приведен наиболее предпочтительный вариант осуществления изобретения, который, тем не менее, ни коим образом не ограничивает другие возможные варианты осуществления, явным образом следующие из материалов заявки и понятные специалисту.
Согласно указанной технической проблеме найден способ устранения недостатка и сконструирована оснастка для получения в толще стены сплошного вертикального соосного углу отверстия, в зоне замковых соединений профилированного бруса. Технология позволяет в процессе сборки силовой части строения выполнять технологический канал от 1-го до последнего венца, который впоследствии заполняется мелкодисперсной монтажной пеной.
В работу по утеплению попадают все углы замковых соединений, расположенные только во внутренней части ограждающей стены, так как получать теплый угол, работая с внешними углами, по ряду технических особенностей профилей деревянного бруса наиболее трудоемко и абсолютно не эффективно.
Устройство для образования вертикального канала в замочном соединении стены с возможностью размещения в нем утеплителя представляет собой оснастку, выполненную в виде в виде П-образной рамы 1.
Рама 1 содержит две вертикальные опоры 2, 3. Неподвижная опора 2 выполнена в виде углового упора, жестко закрепленного к горизонтальной полке 4 рамы 1. На верхней плоскости 5 горизонтальной полки 4, с возможностью перемещения и фиксации относительно последней, установлена регулировочная линейка 6 с ходом от 250 до 400 мм и с выполненным на ее горизонтальной поверхности по длине рядом установочных отверстий 7 под вторую подвижную опору 3, также выполняющую роль углового упора, для регулировки диагональной ширины захвата линейкой замковой части бруса, под ширину бруса от 140 до 280 мм.
Регулировочная линейка 6 выполнена шириной, превышающей ширину горизонтальной полки 4 П-образной рамы 1, с двумя боковыми параллельными стенками 13, выполняющими роль направляющих при перемещении относительно горизонтальной полки 4 П-образной рамы 1.
В горизонтальной полке 4 рамы 1 выполнено протяженное в горизонтальной плоскости овальное отверстие 14, размер которого выполнен из условия перемещения регулировочной линейки 6 относительно горизонтальной полки 4 П-образной опоры 1. Регулировочная линейка 6 выполнена с возможностью фиксации относительно горизонтальной полки 4 рамы 1 посредством зажимного приспособления 15, выполненного в виде винтового зажима.
Кроме того, рама 1 содержит съемный корпус 8 с фланцем 9, выполненный с возможностью продольного хода от 0 до 60 мм и с возможностью закрепления к горизонтальной полке 4. В корпусе 8 установлена коренная втулка 10 на подшипниках скольжения рабочим диаметром и коаксиально ей сменная втулка 11 для беспрепятственного прохождения сверла, диаметром от 45 до 15 мм, длиной от 60 до 210 мм.
К нижней горизонтальной плоскости горизонтальной полки 4 рамы 1 с возможностью поворота закреплена дополнительная П-образная опора 12 для межосевого баланса, с поворотом на 160°. В горизонтальной полке 4 П-образной рамы 1 выполнено центровочное отверстие 16, которое соосно сменной втулке 11.
Съемный корпус 8 закреплен к горизонтальной полке 4 рамы 1 с возможностью ограниченного перемещения относительно нее за счет трех протяженных в горизонтальной плоскости овальных отверстий 17, при помощи которых съемный корпус 8 крепится к П-образной раме 1.
Дополнительная П-образная опора 12 выполнена с регулируемыми по высоте вертикальными опорными элементами 18, с возможностью регулировочного хода по вертикали на величину 50÷200 мм. П-образная опора 12 соединена с горизонтальной полкой 4 основной П-образной рамы 1 посредством одного из крепежных элементов 19, с помощью которого фланец 9 съемного корпуса 8 закреплен к верхней плоскости упомянутой горизонтальной полки 4.
Детали оснастки выполнены из алюминиевого сплава, также имеют металлические части, пластиковые элементы. Применение различных материалов в конструкции нацелено на снижение веса самой конструкции, при обеспечении качества работы с самой оснасткой, увеличение срока эксплуатации оснастки, а также снижение стоимости и соответственно доступности изделия широкому кругу потребителей.
Конструктивной особенностью оснастки можно считать вращающуюся на подшипниках втулку 10, размещенную в корпусе 8 с фланцем 9, смонтированным на регулировочной линейке 6 с упорами.
При сверлении древесины, происходит постоянное отклонение сверла из-за особенностей строения древесины и большой глубины сверления, стечение упомянутых обстоятельств проявляется в виде горизонтально направленных ударных воздействий на центровочную втулку 10 оснастки и соответственно на всю оснастку, что в свою очередь влияет на отклонение сверла от оси сверления и быстрый выход из строя режущего инструмента (спиральное сверло).
Для устранения ударных нагрузок на центровочную втулку 10 в конструкцию был заложен вращающийся узел, а именно центровочная втулка 10, вращающаяся на радиальных подшипниках. Втулку можно применять для работы с различными диаметрами спиральных сверл по дереву. Работа со сверлами различных диаметров производится путем установки сменной втулки 11 под соответствующий размер сверла. Внешний диаметр посадочной сменной втулки 11 имеет размер 45 мм, под посадочный диаметр коренной вращающейся втулки 10, а внутренние диаметры отверстий для прохождения сверла могут быть от 40 до 15 мм, так как работать с меньшими диаметрами сверл, не имеет смысла из-за отсутствия захвата замка в диаметр канала и, соответственно, отсутствие эффекта утепления угла.
Смена диаметров сверла необходима, для подгонки отверстия, далее канала, под индивидуальные особенности профиля бруса и его углового замочного соединения, так как производствами применяются различные типы комплектов фрезерного инструмента, для получения замковых соединений бруса. Такого рода подбор диаметров проходных отверстий и режущего инструмента, а также регулировка самой втулки на регулировочной линейке помогут достичь максимального эффекта в деле утепления угла.
Так же сменная втулка 11 позволяет увеличить срок службы коренной втулки 10, за счет исключения возможного износа коренной втулки. Материалы, из которых изготавливается сменная втулка 11, в основном алюминий, полимерные материалы, стеклотекстолиты.
Технология производства работ с помощью оснастки разработана на основании практического применения оснасток на стройплощадках, где и был разработан перечень последовательных действий, позволяющих получить качественные вертикальные каналы, для размещения в них монтажной пены.
При разработке методики, одной из основных задач было повышение производительности при производстве работ и, как следствие, снижение трудоемкости при производстве работ.
Способ производства работ осуществляется следующим образом.
На первом этапе собирают первые 3 венца (№1, 2, 3), в среднем берется высота от верхней профилированной части 3-го венца, которая не должна превышать 400 мм, до оси отверстия для отвода стружки, расположенного в зоне будущего междуэтажного перекрытия 1-го и цокольного этажей.
Собранную базовую часть стенового комплекта выставляют в осевых отметках диагонального и вертикального положения всего набора деталей.
Далее выставляют корпус 8 с фланцем 9 на регулировочной линейке 6. Устанавливают в коренную втулку 10 сменную втулку 11 под нужный диаметр сверла, который подбирается под индивидуальные особенности замкового соединения, чтобы спиральное сверло создавало канал для размещения пены, точно в центре зоны начала соединения шеек скрещивающихся осей замка.
Сверлят отверстия для отвода стружки в зоне будущего междуэтажного перекрытия, в точке каждого углового канала. Отверстие сверлят на глубину около 70 мм от угла, под небольшим углом, для лучшего отвода стружки. Сверло применяют то же, которым будут далее производить сверление вертикальных каналов.
Местами для размещения каналов под размещения монтажной пены считаются все углы замковых соединений, расположенных во внутренней части строения.
Существуют два вида замковых соединений - это «угол здания» с одним каналом, а также «переруб пролета стены» с двумя каналами.
Устанавливают оснастку на замковое соединение стены.
Фиксируют в замковом соединении регулировочную линейку 6 по диагонали замка от внутреннего угла к наружному, и с помощью винтового зажима 15 производят фиксацию всей оснастки в замочном соединении деталей.
С помощью горизонтального поворотного упора, оснастку позиционируют в замке, что позволяет без лишних действий перейти от правого угла замка к левому, имея при этом опору в пересекающихся осях, после чего начинают непосредственное образование канала.
Через вращающуюся втулку, необходимую так же как центровочный элемент сверла, производят сверление древесины для получения отверстия.
За счет длины спирального сверла и надежно фиксированной оснастки, получают отверстие глубиной до 450 мм, без особых отклонений от оси угла, что позволяет качественно выполнить каналы, по всем необходимым углам замковых соединений, расположенных внутри строения, затратив при этом не более 30 минут на «круг», состоящий из первых 3-х, а далее 2-х венцов.
Собирают следующие 2 венца (№4, 5), высота которых не должна превышать 400-450 мм, до отверстия в верхней части венца №3. Снова устанавливают оснастку и сверлят отверстия, при этом контролируют отвод стружки из нарастающего по высоте канала.
Так, соблюдая разработанный на практике технологический процесс, собирают весь стеновой комплект до последних венцов.
Далее повторяют последовательность действий, приведенных выше.
После изготовления стропильной системы, перед укладкой утеплителей и монтажом пленок, можно приступить к заполнению каналов монтажной пеной.
Можно эту часть процедуры произвести и позже, ничего принципиального в этой части технологического процесса нет, просто в этот момент наиболее удобней.
Для этого сопло монтажного пистолета с баллоном пены вставляют в отверстие для отвода стружки, убедившись предварительно в том, что канал полностью очищен от стружки, и возможных посторонних предметов.
Устанавливают в отверстие для отвода стружки, в зоне 1-го венца, уплотнительную пробку, например, из вспененного ППЭ материала, диаметром 40 мм, длиной 40-50 мм, далее соплом пистолета протыкают пробку, тем самым получают герметичный канал подачи пены. Равномерно подают пену в канал, заполняют весь канал, снизу-вверх, при этом контролируют заполнение пеной всех зазоров и технологических пазов замковых соединений, попавших в зону канала, через профиль капельного свеса профилированного бруса, который в угловом соединении выглядит как треугольное углубление, в зоне продольного соединения венцов.
Не заполняемая часть канала определяется исходя из расчета расширения пены в канале и определена на практике как 5 см на 1 м/п высоты канала, для предупреждения последствий ее расширения.
После полного заполнения канала пеной, пробку оставляют на месте, вынимают сопло пистолета, тем самым уплотнительная пробка полностью предотвращает выдавливание пены.
В итоге, угол получается максимально утепленным, при этом полностью скрытым от глаз, не требующий декоративного оформления с помощью различного вида профилированных материалов (плинтус, рейка, различного вида наличники и т.д.).
Полученный канал, заполненный пеной из-за наличия к нему доступа в межвенцовой зоне, определяется как канал с возможным обслуживанием, так как при необходимости его можно прочистить и вторично запенить, на отдельном вертикальном участке, что делает канал пригодным к ремонту и обслуживанию.
При этом не нужно производить никаких столярно-плотницких работ и привлекать сторонних специалистов, так как эта процедура под силу любому домовладельцу, без каких-либо финансовых затрат.
После утепления таким способом угловых замковых соединений, благодаря тепловизионным обследованиям углы находятся в плюсовой зоне, в температурном диапазоне от +14 до +19 °С, при уличной температуре на момент проведения обследования -25 °С. Если принять во внимание тот факт, что ранее обследуемые углы в аналогичных строениях, без мероприятий по их утеплению показывали температурный диапазон от -3 до +8 °С в зданиях, построенных как из клееного бруса, так и бруса камерной сушки и соответственно естественной влажности.
Для объективности, нужно принять во внимание тот факт, что углов в замках внутри строения как минимум 4 и в зависимости от проекта их количество может достигать до 20, 30 и более, при стандартной высоте строений около 6 м. Приняв во внимание упомянутые аргументы, становится вполне очевидно, что деревянное строение, построенное из деталей с замковыми соединениями, имеют большие теплопотери в упомянутых зонах, и способ устранения недостатка на сегодняшний день существует и успешно применяется.
Сконструированная оснастка позволяет без особых усилий при помощи дрели с установленным в нее спиральным сверлом, диаметром 32 мм, высверливать в замковой части отверстия до 450 мм глубиной за одно сверление, без видимых отклонений от оси угла, создавая при этом один сплошной вертикальный канал, для будущего заполнения монтажной пеной.
Оснастка применима для всех типов угловых соединений строганых и профилированных деталей деревянных зданий и сооружений, исключение составляют следующие типы угловых соединений и типы стенового материала, согласно классификации по ГОСТ 30974-2002, такие как:
- с коренным шипом (брус пиленый, строганый, профилированный);
- в чашку (оцилиндрованное, тесаное, рубленое бревно).
Утепление углов деревянного брусового строения является одним из необходимых мероприятий, для достижения энергоэффективности деревянного строения, так как углы в замковых соединениях любого деревянного строения не герметичны и являются зоной повышенной экс-фильтрации и инфильтрации.
Оснастка может применяться в работе с различными видами сечений бруса.
Толщина бруса (стены) от 140 до 250 мм.
Высота бруса от 145 до 270 мм.
К бревну оснастка не применима, там задача решается конопаткой или утеплением межвенцовых и замковых зазоров с помощью специального герметика и уплотнителя.