Потолочная панель

Полезная модель относится к области промышленного и гражданского строительства, а именно к устройству потолочной облицовки помещений зданий и сооружений, навешиваемой как при строительстве новых зданий, так и при реконструкции ранее эксплуатируемых сооружений. В частности полезная модель относится к устройству элементов облицовки потолков и предназначена, преимущественно, для использования в качестве реечной потолочной панели для оформления потолочной поверхности.
Потолочные реечные панели для создания потолочной облицовки помещений здания представляют собой современное технологическое решение, позволяющее не только спрятать необработанную поверхность потолка, но и в короткие сроки декорировать потолок. Это экономически выгодная технология обеспечивает быструю замену вышедших их строя панелей и имеет достаточно короткие сроки по созданию облицовки потолка. Система обустройства потолочной облицовки в любом здании состоит из каркасной основы, которую монтируют на потолке без обработки последнего, и набора потолочных реечных панелей, которые закрепляются на этой каркасной основе.
Сами реечные панели относятся к категории простых по конструкции и изготовлению деталей, которые при монтаже на каркасной основе стыкуются между собой, в основном, двумя способами. В первом: по принципу введения торцевого выступа одной панели в торцевое углубление на другой, смежно закрепляемой, панели. При таком закреплении панели дополнительно выравниваются между собой в общей горизонтально ориентированной плоскости, и придавая собранной конструкции дополнительную жесткость. Bo-втором, панели закреплены только в клипсе, и просто касаются друг друга, или же выставляются с заданной величиной шва.
В последнее время широкое применение находят потолочные панели увеличенной длины, например, до 7 м по отношению к высоте/ширине, составляющей при толщине 2-4 мм, примерно, 180-250 мм. Такие панели при такой длине позволяют существенно сократить объем работ и плотность укладки реек каркасной основы системы облицовки. Но при такой длине и небольшой высоте/ширине такие панели подвержены изгибу под нагрузкой собственного веса и прогибам. В рамках настоящей полезной модели рассматривается потолочная панель реечного типа повышенной длины до 7 м.
Настоящая полезная модель ставит задачу изменения конструкции потолочной панели реечного типа и выполнения ее с узлом ее прикрепления к рейке каркасной основы, не требующим наладки и подгонки положения панели по отношению к положению реек, на которые панель устанавливается. При этом если учитывать, что сама панель не является функциональным элементом системы облицовки, а такой она становится только при наличии на ней узлов ее прикрепления к рейкам, то в рамках настоящей полезной модели рассматривается потолочная панель реечного типа, оснащенная или выполненная заодно с узлом ее крепления на каркасной основе системы потолочной облицовки. В таком исполнении потолочная панель переходит в категорию функционального узла системы потолочной облицовки, а не ее составной детали.
Так, известна потолочная панель, содержащая срединную часть в виде плоской пластины, и элементы прикрепления панели к рейкам каркасной системы облицовки, имеющей ответные элементы, при этом элементы прикрепления панели выполнены в виде выполненных на тыльной стороне пластины примерно в ее центральной зоне перпендикулярно отходящих от пластины и на расстоянии друг от друга плоских выступов, несущих на своих свободных концах фиксаторы полуовальной формы, направленные в разные стороны по отношению друг к другу, при этом элементы прикрепления панели выполнены упругими для возможности входа в рейку с ответными элементами под фиксаторы (RU 2694635, Е04В 9/06, E04F 13/09, опубл. 16.07.2019 г.).
Данное решение принято в качестве прототипа.
Данная известная панель используется в системе потолочной облицовки в качестве панели для закрепления в зоне между двумя такими отстоящими друг от друга панелями на ней декоративного покрытия. То есть такая панель реализует две функции: непосредственно потолочной панели и элемента позиционирования декоративного натяжного покрытия типа широкого полотна, концы которого закрепляются на тыльной поверхности панели.
При этом ответные элементы крепления выполнены в стальной рейке, которую используют для формирования дугообразных линий крепления реек каркасной основы. Недостаток такого решения заключается в том, что элементы крепления панели выполнены упругими для возможности их ввода в рейку каркасной системы. Но панель является силовой, так как держит свой вес и нагрузку от натяжного покрытия. В таких условиях упругие фиксаторы могут выйти из рейки. Кроме того, сама пластина в панели - это твердый материал, а элементы крепления выполнены упругими при том, что панель является тонкостенной конструкцией. Так как панель выполняется за одну технологическую операцию (формование или литье для полимеров или метод порошкового прессования для алюминия), то при исполнении выступов с фиксаторами упругими и сама пластина выходит как обладающая упругой составляющей на уровне упругих свойств выступов. В результате такая панель приобретает неустойчивое состояние при нагружении. При выполнении панели длинномерной она деформируется и скручивается. Так как элементы крепления выполнены упругими и поэтому не являются ребрами жесткости для организации пространственно устойчивой формы панели. Получить панель с жесткой поверхностью лицевой части (чтобы удерживать элементы крепления натяжного полотна) и использовать упругие элементы крепления панели на рейке, возможно только в том случае, если панель и упругие элементы - это два отдельных изделия, которые каким-то образом соединяются между собой. Если считать, что плоские выступы упругость проявляют в результате их возможного отклонения (по типу упругой клипсы), то применительно к известной потолочной панели это невозможно в силу того, что панель длинномерная и эти выступы то же длинномерные. Возможность отклонения под силами упругости материала проявляется только на отдельно расположенных одиночных выступах, высота которых серьезно превышает их толщину и длину. Но эта особенность выполнения упругих выступов не является конструктивом прототипа.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении сопротивления конструкции потолочной панели деформирующим ее нагрузкам, в том числе и под собственным весом для исключения ее закручивания при монтаже на каркасную основу потолочной облицовки.
Указанный технический результат достигается тем, что в потолочной панели, преимущественно из алюминийсодержащего материала, содержащей срединную часть в виде длинномерной тонкостенной пластины и закрепленные на тыльной стороне пластины элементы прикрепления панели к опорной поверхности, имеющей ответные элементы, элементы прикрепления панели к опорной представляют собой два поперечно срединной части расположенных на расстоянии друг от друга выступа в виде пластины каждый, несущей на свободном крае выступ с выпуклой наружной поверхностью в виде фрагмента поверхности второго порядка, при этом пластины расположены в центральной зоне срединной части и направлены вдоль краев панели по ее длине, а оба выступа этих пластин направлены в противоположные стороны по отношению друг к другу, пластины, несущие каждая на свободном крае выступ с выпуклой наружной поверхностью в виде фрагмента поверхности второго порядка, выполнены заодно со срединной частью тонкостенной панели и неупругими, а срединная часть выполнена с отогнутыми от нее в направлении от лицевой поверхности к тыльной ее стороне боковыми краями по двум боковым сторонам вдоль ее длины.
В панели срединная часть панели может быть выполнена из трех участков, центральный из которых выполнен со стороны лицевой поверхности в виде плоской поверхности, перпендикулярной пластинам элементов прикрепления панели к опорной поверхности, а по бокам от центрального участка расположены наклонные участки, заканчивающиеся отогнутыми краями. Как вариант исполнения, срединная часть с плоской поверхностью лицевой стороны может быть расположена под углом к пластинам с выступами. А одноименные точки на выступах пластин расположены в общей плоскости, проходящей перпендикулярно одной из пластин.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретными примерами исполнения, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг. 1 - профиль фасадной панели по первому примеру исполнения;
фиг. 2 - закрепление фасадной панели по фиг.1 на каркасной основе;
фиг. 3 - увеличено, форма клипсового упора;
фиг. 4 - профиль фасадной панели по второму примеру исполнения;
фиг. 5 - закрепление фасадной панели по фиг.4 на каркасной основе.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается конструкция разработанной потолочной панели, используемой для организации потолочной облицовки в помещении здания. В рамках настоящей полезной модели рассматривается конструкция металлической потолочной панели, выполненной из алюминийсодержащего материала, в частности из алюминиевого сплава серии 6ххх в состоянии Т6: 6060 (AlMgSi0.5) или А6063 (AlMgSi0.7) по EN 573 или АД31 по ГОСТ 4784-2019 (в новой модификации с 2000) или алюминиевый сплав 606035. Выбор этих сплавов обусловлен необходимостью поддержания прочностных качеств панелей при тонколистовом их изготовлении прессованием и возможностью термического упрочнения. Алюминиевые сплавы серии 6ххх относительно легко прессуются и подвергаются закалке прямо на прессе с достижением максимально прочного состояния Т6. При этом исключается из технологии производства алюминиевых профилей операции закалки с отдельного нагрева - это большая экономия для производства.
Полезная модель рассматривает потолочную панель увеличенной длины, например, до 7 м по отношению к высоте/ширине, составляющей при толщине 2-4 мм, примерно, 180-200 мм. Но при такой длине и небольшой высоте/ширине такие панели подвержены изгибу под нагрузкой собственного веса и прогибам.
В общем случае, потолочная панель из алюминийсодержащего материала содержит срединную часть 1 в виде длинномерной тонкостенной пластины с отогнутыми от нее в направлении от лицевой поверхности срединной части панели к тыльной ее стороне боковыми краями 2 по двум боковым сторонам, а также элементы 3 прикрепления панели к опорной поверхности, которая выполнена с ответными элементами 4. При этом боковые края пластины отогнуты от нее по двум боковым сторонам вдоль ее длины, обеспечивая отогнутыми краями элементы жесткости для увеличения сопротивления изгибу и продольному прогибу.
Элементы прикрепления панели к опорной поверхности располагают на тыльной стороне панели примерно в ее центральной зоне (фиг. 1). Элементы прикрепления представляют собой два поперечно срединной части 1 расположенных на расстоянии друг от друга выступа в виде пластины 5 каждый. Каждая пластина 5 несет на свободном крае, поперечно пластине, направленный выступ 6 с выпуклой наружной поверхностью в виде фрагмента поверхности второго порядка (фиг. 3). Пластины 5 расположены вдоль отогнутых краев панели, а оба выступа 6 этих пластин направлены в противоположные стороны по отношению друг к другу. Так как панель может быть выполнена повышенной длины (до 7 м), то такие пластины могут быть выполнены в виде отдельных дискретно расположенных узлов крепления или в виде одного узла крепления по всей длине панели. По своей конструкции пластины 5 с выступами представляют собой одни элементы клипсового соединения/крепления. Такие пластины формируются одновременно со срединной частью при изготовлении прессованием алюминиевого порошка (метод порошковой металлургии). То есть элементы крепления выполнены заодно со срединной частью тонкостенной панели и неупругими, то есть не деформируемыми в поперечном направлении пластин с выступами. В этом случае эти пластины с выступами реализуют функцию ребер жесткости по всей длине панели, повышая сопротивление длинномерной панели изгибу.
Применение отгибов позволило (по отношению к прототипу) существенно повысить изгибную прочность панели. В данном случае, способность сопротивления изгибу можно рассматривать как способность тела выйти из состояния покоя, при котором оно сохраняет равновесную устойчивую форму. В физике способность тел сохранять состояние покоя или движения в отсутствие действия внешних сил называется инерцией тела. Как пример, можно указать, что чем больше масса, тем большее внешнее воздействие необходимо, чтобы изменить состояние равновесного положения в сторону изменения формы или изменения движения. Характеризуется моментом инерции - мера инертности во вращательном движении вокруг оси, подобно тому, как масса тела является мерой его инертности в поступательном движении. Характеризуется распределением масс в теле: момент инерции равен сумме произведений элементарных масс на квадрат их расстояний до базового множества (точки, прямой или плоскости).
3
3
Для прямоугольных форм осевой момент инерции равен Jx=(b⋅h)/12 (относительно продольной оси) или Jy=(h⋅b)/12 (относительно поперечной оси), где b - длина стороны прямоугольника, h - высота прямоугольника. Видно, что по отношению к прототипу (где есть только длина и нет высоты) моменты инерции заявленной потолочной панели существенно выше. Это указывает, что заявленная потолочная панель как длинномерное плоское тонкостенное изделие если и будет винтообразно изгибаться, то это будет в диапазоне небольших изгибов и практически без потери формы.
а
b
c
Конструктивно срединная часть с отгибами представляет собой открытый короб, деформация которого, то есть прочность (жесткость) на изгиб (FS) определяют по формуле Мак-Ки (на основе классической теории изгиба тонких пластин, которая представляет собой классический подход к оценке поведения исходных материалов в механике при прогнозировании сопротивления изгибу (жесткости). Сопротивление коробки сжатию = К×ЕСТ×FS×D, где D - периметр коробки; FS - жесткость материала на изгиб; ЕСТ - сопротивление материала торцевому сжатию, К, а, b и с - эмпирические коэффициенты. Эта жесткость так же определяется моментом инерции материала.
Ответные элементы клипсового соединения/крепления выполнены на рейке 7 каркасной основы (фиг. 2). То есть сама рейка уже выполнена в виде клипсового устройства. По сути, такая рейка является П-образным профилем из тонколистового металла, на вертикальных стенках которого сформированы углубления для приема выступов 6 пластин 5 панели. При этом у такого тонкостенного профиля вертикальные (боковые) стенки обладают упругостью. Поэтому, когда вводят выступы 6 в рейку, то боковые стенки у профиля отгибаются, а потом, когда выступы попадают во впадины, стенки возвращаются в исходное положение. При этом панель самоустанавливается в рейке по отношению к смежной панели (с которой она контактирует поверхностью отогнутого края) за счет того, что выступы выполнены с дугообразной контактной поверхностью в виде фрагмента поверхности второго порядка (в клипсовом устройстве контакт по такой поверхности относится к паре скольжения).
Особенностью заявленной потолочной панели является то, что одноименные точки на выступах 6 пластин 5 расположены в общей плоскости, проходящей перпендикулярно одной из пластин 5. То есть выступы расположены на одном уровне, который определяется тем, что впадины на рейке так же расположены на одном уровне, параллельном основанию рейки (то есть горизонтальной полке между боковыми стенками). Простым примером исполнения является панель, у которой срединная часть выполнена полоской и расположенной перпендикулярно пластинам 5. В этом случае одноименные точки на выступах 6 пластин 5 расположены в общей плоскости, которая параллельна плоскости лицевой поверхности потолочной панели. Данный пример иллюстративно не приведен. Но на фиг. 1 показан пример исполнения фасадной панели, у которой центральная часть панели выполнена из трех участков, центральный 8 из которых выполнен со стороны лицевой поверхности в виде плоской поверхности, перпендикулярной пластинам элементов прикрепления панели к опорной поверхности и лицевая плоская поверхность которой параллельна плоскости, проходящей через одноименные точки на выступах 6. А по бокам от центрального участка 8 расположены наклонные участки 9, заканчивающиеся отогнутыми краями. При этом один или все наклонные участки так же могут быть выполнены с плоскими участками 10 параллельными поверхности центрального участка 8.
При этом, как показано на фиг. 4 и 5, отогнутые боковые края 2 могут располагаться смещено относительно друг друга (один выше другого) или на одном уровне. В последнее время появилась тенденция отхода от плоских облицовочных решений потолков зданий. Новая тенденция заключается в создании на потолке объемной облицовки за счет укрепления неплоских панелей. Пример исполнения потолочной панели по фиг. 1 является элементом объемной облицовки.
Как вариант в потолочной панели для объемной облицовки срединная часть может быть выполнена на лицевой стороне с плоской поверхностью, которая расположена под углом к пластинам с выступами (фиг. 4 и 5). Так как срединная часть расположена наклонно, то отогнутые боковые края 2 располагаются смещено относительно друг друга (один выше другого). В этом примере исполнения пластины 5 выполнены разной высоты с тем, чтобы обеспечить расположение выступов 6 в плоскости, которая совпадет с плоскостью, проходящей через углубления на боковых стенках рейки каркаса основы системы облицовки. При монтаже потолочные пластины такой конструкции стыкуются по краям 2, расположенным на одном уровне.
Наличие пластин 5 на тыльной стороне панели, кроме функции клипсового крепления, так же позволяет повысить сопротивление панели изгибу и прогибу по длине, что важно при больших длинах этих панелей. Эти пластины 5 являются ребрами жесткости для срединной части панели и повышают сопротивление длинномерной панели продольному изгибу.
Заявленная конструкция потолочной панели по сравнению с прототипом обладает упрощенной конструкцией, технологически удобной при изготовлении методом порошковой металлургии из алюминийсодержащего материала, обеспечивает упрощение монтажа панели в системе потолка при том, что клипсовое соединение/крепление обеспечивает самоустановку равновесного положения панели по отношению к смежным панелям за счет опирания панелей отогнутыми краями друг на друга.