СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БРЕВЕНЧАТОГО ИЗДЕЛИЯ И БРЕВЕНЧАТОЕ ИЗДЕЛИЕ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1998 года по МПК E04B1/10 E04C3/12 B27M3/00 

Настоящее изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, а точнее к способу изготовления бревенчатого изделия из бревен и самому бревенчатому изделия.

Известен способ изготовления бревенчатого изделия, включающий распиливание бревна продольно и по диаметру на четыре равных прямоугольных сегмента, разрезку поперек бревна, разделенного на четверти, на требуемые отрезки, сборку отрезков бревна, разделенного на четверти таким образом, что дугообразные поверхности четырех четвертей обращены друг к другу, а продольные поверхности среза наружу и образуют конфигурацию с прямоугольным поперечным сечением [1].

Кроме того, известно бревенчатое изделие, включающее одно бревно, продольно разделенное двумя диаметральными разрезами, причем эти разрезы выполнены под прямыми углами одним к другому для образования четырех сегментов в виде четвертей из каждого бревна и средства скрепления вместе четырех четвертей сегментов бревна, причем четыре четверть-сегмента бревна расположены так, что дугообразные поверхности четырех сегментов обращены один к другому так, что каждая поверхность разреза четырех сегментов обращена так, что профиль поперечного сечения является прямоугольным [1].

Известно также бревенчатое изделие, включающее четыре одинакового pазмеpа прямоугольные удлиненные сегменты, вырезанные симметрично и продольно из бревен, причем оставшиеся центральные части бревен представляют собой пригодный пиломатериал в виде балок, досок, брусков и других конструкционных элементов, а также средства для скрепления четырех прямоугольных сегментов вместе, причем прямоугольные сегменты расположены так, что дугообразные поверхности сегментов обращены внутрь друг к другу и каждая поверхность среза сегментов обращена наружу так, что профиль поперечного сечения преобразованного бревенчатого изделия является прямоугольным [1].

Однако известный способ получения бревенчатого изделия и полученные этим способом изделия обладают тем недостатком, что имеют невысокие теплоизолирующие свойства. Кроме того, в щелях на стыках таких бревенчатых изделий накапливается пыль и грязь. Дополнительные меры, связанные с повышением теплоизолирующих свойств строений, выполненных из известных бревенчатых изделий, приводят к увеличению стоимости строений и к утрате эстетических свойств интерьера. Для получения известных бревенчатых изделий больших размеров используются бревна большого диаметра, что повышает их стоимость и вес. Техническим результатом настоящего изобретения является создание такого способа получения бревенчатых изделий и таких бревенчатых изделий, которые позволяют использовать бревна малого диаметра для получения изделий больших размеров с большой прочностью.

Дополнительным техническим результатом является повышение теплоизоляционных свойств бревенчатых изделий.

Кроме того, техническим результатом настоящего изобретения является создание бревенчатых изделий легких, простых в установке и обладающих высокими эстетическими свойствами.

Данные технические результаты достигаются за счет того, что в способе изготовления бревенчатого изделия, включающем распиливание бревна продольно и по диаметру на четыре равных прямоугольных сегмента, разрезку бревна, разделенного на четверти, на требуемые отрезки, сборку отрезков бревна, разделенного на четверти таким образом, что дугообразные поверхности четырех четвертей обращены друг к другу, а продольные поверхности среза наружу и образуют конфигурацию с прямоугольным поперечным сечением, в соответствии с изобретением бревно очищают от веток и коры, а во внутреннее пространство с интервалами вдоль собранных отрезков бревна, разрезанного на четверти, вставляют и закрепляют разнесенные опорные элементы.

После поперечного разрезания разделенные на четверти отрезки бревна могут быть обработаны консервантами, и/или высушены в печи, и/или обработаны их поверхности на строгальном станке.

Внутреннее пространство, образованное при сборке разрезанных на четверти отрезков бревен прямоугольной конфигурации, может быть заполнено теплоизоляционными и упрочняющими средствами.

Кроме того, технические результаты могут быть достигнуты за счет того, что бревенчатое изделие, включающее по меньшей меpе одно бревно, продольно разделенное двумя диаметральными разрезами, причем эти разрезы выполнены под прямыми углами один к другому для образования четырех сегментов в виде четвертей из каждого бревна и средства скрепления вместе четырех четвертей сегментов бревна, причем четыре четверть-сегмента бревна расположены так, что дугообразные поверхности четырех сегментов обращены один к другому так, что каждая поверхность разреза четырех сегментов обращена наружу так, что профиль поперечного сечения является прямоугольным, согласно изобретению снабжено опорными элементами, соответствующими изгибам дугообразных поверхностей четырех четверть-сегментов и прикрепленные к ним посредством крепежных средств, причем опорные элементы разнесены при введении и закреплении во внутреннем пространстве между четвертями сегментов с интервалами вдоль собранных четырех четвертей-сегментов бревна, причем четверть-сегмент бревна может иметь одну отдельную и плоскую поверхность среза из двух поверхностей между углами, соединяющими дугообразную поверхность с получением плоской поверхности, перпендикулярной к другой из поверхностей среза.

Изделие может быть снабжено теплоизоляционными и упрочняющими средствами, расположенными во внутреннем пространстве между четвертями-сегментами бревна и скрепленными с сегментами с образованием унитарного изделия, причем теплоизоляционные и упрочняющие средства могут быть выполнены или из предварительно отформованного жесткого экструдированного пенопластика, или из предварительно отформованного жесткого экструдированного пенопластика, соответствующего по своей форме и размеру внутреннему пространству, или из свободных теплоизоляционных частиц, или из свободных теплоизоляционных частиц, удерживаемых в паро-барьерных пластиковых пленочных мешках, или из фибергласовых элементов, или из бетона, или из бетона, усиленного арматурой.

Изделие может быть снабжено средствами для выравнивания, совмещения и скрепления вместе сегментов разделенного на четверти бревна, а также бревенчатых изделий.

Изделие может быть снабжено средством для взаимного замыкания любых двух бревенчатых изделий в любом направлении.

Технические результаты могут быть достигнуты за счет того, что бревенчатое изделие, включающее четыре одинакового размера прямоугольные удлиненные сегменты, вырезанные симметрично и продольно из бревен, причем оставшиеся центральные части бревен представляют собой пригодный пиломатериал в виде балок, досок, брусков и других конструкционных элементов, а также средства для скрепления четырех прямоугольных сегментов вместе, причем прямоугольные сегменты расположены так, что дугообразные поверхности сегментов обращены внутрь друг к другу и каждая поверхность среза сегментов обращена наружу так, что профиль поперечного сечения преобразованного бревенчатого изделия является прямоугольным, согласно изобретению снабжено опорными элементами, соответствующими изгибами дугообразных поверхностей четырех четверть-сегментов и прикрепленными к ним посредством крепежных средств, причем опорные элементы разнесены при введении и закреплении во внутреннем пространстве между четырьмя сегментами с интервалами вдоль собранных четырех четвертей-сегментов бревна.

Далее изобретение будет пояснено подробно со ссылками на чертежи, где дано на фиг. 1 - вид тоpца бревна, подлежащего распилу и преобразованию в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 2 - частичный вид в перспективе (раздвинуто) бревна по фиг. 1, после того, как оно распилено на четверти и изменена ориентация его сегментов; фиг. 3 - частичный вид в перспективе жесткого пенопластикового экструдера для использования в качестве теплоизолирующей сердцевины при осуществлении настоящего изобретения; фиг. 4 - вид в сечении и в перспективе сегментов бревна по фиг. 2, скомбинированных с пеноэкструдатом по фиг. 3 с образованием законченного прямоугольного куска обработанной древесины (пиломатериала), представляющего предпочтительный вариант изобретения; фиг. 5 - вид в поперечном сечении (раздвинуто) двух горизонтально размещенных кусков другого варианта продукта по настоящему изобретению, собранные в виде участка возводимой стены; фиг. 6 - вид в поперечном сечении двух кусков обработанного пиломатериала, подобного изображенному на фиг. 4, но с добавлением крепежных средств; фиг. 7 - вид в поперечном сечении двух кусков обработанной древесины, подобно виду на фиг. 4, но с добавлением выравнивающих и фиксирующих средств; фиг. 8 - вид в перспективе двух сегментов бревна по фиг. 7, причем одно повернуто задом наперед для выравнивания диаметра от одного конца исходного бревна к его другому концу; фиг. 9 - вид в перспективе куска обработанного пиломатериала с двумя из четырех сегментов, смещенными по длине для обеспечения замыкающего средства для двух сбоку присоединенных кусков обработанного пиломатериала; фиг. 10 - вид снизу (в плане) на кусок обработанного пиломатериала по фиг. 9; фиг. 11 - вид торца в перспективе другого варианта продукта по настоящему изобретению; фиг. 12 - сечение I-I на фиг. 11; фиг. 13 - вид торца в перспективе еще одного варианта продукта по настоящему изобретению; фиг. 14 - сечение II-II на фиг 13; фиг. 15 - вид торца в перспективе еще одного варианта; фиг. 16 - простая форма продукта по настоящему изобретению; фиг. 17 - схема, показывающая последовательность операций, характеризующих стадии альтернативных путей преобразования бревен согласно изобретению; и фиг. 18 - вид торца бревна, разрезанного для преобразования согласно альтернативному способу по настоящему изобретению. фиг. 1 и 2 показывают очищенное от коры и веток бревно 1, которое обрабатывают сначала посредством его продольного разделения на четверти-сегменты 2 с помощью двух распилов по его диаметру под прямыми углами вдоль плоскостей 3 и 4. Во время этой же операции, по желанию могут осуществляться отделочные срезы по плоскостям 5, 5', параллельно плоскости 3, как показано; очевидно, что аналогичные отделочные срезы могут быть также выполнены и в плоскостях, параллельных плоскости 4. После этого, четверти бревна могут быть обработаны консервантами либо посредством их пропитывания, либо импрегнацией под давлением, а затем их сушат в печи для обеспечения пространственной стабильности (фиг. 17). Как показывает фиг. 3, когда четверть-сегменты 2 повернуты так, что перпендикулярные поверхности срезов 6 и 7 обращены наружу, а каждая отделанная плоская поверхность 8 обращена к другой такой поверхности, достигается прямоугольная в поперечном сечении конфигурация (со вторым отделочным срезом, упомянутым выше, достигается конфигурация с квадратным сечением).

Предпочтительный вариант настоящего изобретения использует жесткий пенопластиковый экструдат 9 по фиг. 3 в качестве сердцевины для заполнения пространства 10 между четвертями бревен 2 при их сборке (фиг. 4). Пенопластиковый экструдат 9 сформован с четырьмя вогнутыми поверхностями, встречающимися одна с другой на перегибах (выступах) 11. Верхний и нижний концы вогнутых поверхностей 12, как показано, оканчиваются и соединяются горизонтальными поверхностями 13. Экструдат 9 может быть выполнен с центрально расположенным отверстием (каналом) 14 в качестве прохода для кабелей, проводов, труб или т. п. Когда элементы 2 и 9, показанные на фиг. 2 и 3, сочетают с традиционными методами прикрепления (клей, клеи плюс тепло/давление, болты, винты и т.д. - не показано), то получают готовый кусок обработанного бревенчатого изделия 15, показанный на фиг. 4.

Бревенчатые изделия 15a на фиг. 5 похожи на бревенчатое изделие 15 на фиг. 4, но элементы 15a имеют изоляционную сердцевину из пеноматериала 9a, сдвинутую так, что образованы шипы 16, выступающие наружу и канавки 17, простирающиеся внутрь, для обеспечения взаимодействия элементов 15a при возведении стены, либо как показано, либо с вертикально расположенными изделиями 15a.

На фиг. 6 элементы бревенчатого изделия 15b идентичны элементам изделия 15, за исключением того, что дополнительно имеются шпонки 18, каналы 19 (отверстия), и штифты 20. Шпонки 18 устанавливаются между четвертями 12b при сборке элементов изделия 15b для их укрепления; каналы (отверстия) 19 могут быть просверлены в то же время; штифты 20 должны быть установлены и зафиксированы с помощью клея при сборке стены, чтобы обеспечить выравнивание и регистрацию, а также для улучшения связи между каждой парой элементов бревенчатого изделия 15b.

Элементы бревенчатого изделия 15c, показанные на фиг. 7, содержат четверти 2c, каждая из которых выполнена с продольными канавками 21 и 22 для размещения в них скрепляющих средств 23 и 24 соответственно. Скрепляющие элементы 23, соответствующие по форме канавки 21, служат для выравнивания, теплоизоляции, газобарьера и средства фиксации четвертей 2с внутри каждого элемента бревенчатого изделия 15с; скрепляющие элементы 24 выполняют те же функции между элементами бревенчатого изделия 15с, когда их используют при возведении стены.

Фиг. 8 иллюстрирует две четверти-сегмента 2с, которые немного сужаются по своей длине. Верхний элемент 2с, как показано, сужается слева направо, а нижний элемент наоборот. При сборке, противолежащие сужения двух четвертин бревна взаимно уничтожаются и получается равномерное прямоугольное поперечное сечение, когда эту пару четвертей 2с складывают вместе и присоединяют к ней вторую пару, ориентированную подобным образом.

Средства взаимного замыкания преобразованных бревен при их сборке торец в торец показаны на фиг. 9 и 10. Здесь бревенчатое изделие 40d имеет альтернативные четверти 2d, сдвинутые по длине по отношению к другим двум четвертям 2d, обеспечивая возможность латерального (бокового) взаимного замыкания бревенчатых изделий 15d.

Бревенчатое изделие, показанное на фиг. 11 и 12, имеет четверти 2e, скрепленные друг с другом и с разнесенными кольцеобразными опорами 25 посредством винтов (шурупов) 26. Опорные элементы 25 могут быть выполнены из металла, пластика или дерева, и могут быть прикреплены к четвертям бревна 2e традиционными средствами, отличающимися от показанных (клеи, болты и т.д.). Пространство 10a, образованное между четвертями 2e и простирающееся между опорных элементов 25, может быть заполнено свободными теплоизолирующими частицами 27, удерживаемыми внутри структуры бревенчатого изделия 15e посредством паробарьерной пластиковой пленки 28, покрывающей верхние и нижние отверстия 29 в изделии 15e, могут быть применены торцевые крышки 30, и пpикpепленные по желанию, к одному или обоим концам. Пластиковая паробарьерная пленка может быть выполнена из "Tyvek" (Reg.TM of E.I.Dupont de Nemours, Inc. , Wilmington, Del) или ее эквивалента. Фибергласовые элементы (не показаны) могут заменять теплоизолирующие частицы 27. Еще один вариант преобразованного бревенчатого продукта показан на фиг. 14 и 15, согласно которому бревенчатое изделие 15 f включает четверти бревна 2f, которые с собранном состоянии окружают выборочно разнесенные опорные элементы 25f. В данном случае, опорные элементы 25f выполнены такой формы, чтобы соответствовать изгибам четвертей 2f, их обращенных внутрь поверхностей, в пространства 10f между опорами 25f заполнены предварительно собранными пакетами 31, наполненными теплоизолирующими частицами 27. Пакеты 31 также соответствуют по своей форме и размерам пространствам 10f и могут быть удобно выполнены из "Tyvek" или эквивалентной паробарьерной пленки.

Фиг. 15 показывает вариант конструкции по фиг. 13 и 14. Здесь элементы бревенчатого изделия 15q имеют опорные элементы 25q, которые смещены в двух направлениях по отношению к четвертям 2q, чтобы снабдить каждый элемент 15q выступающим шипом 32 и соответствующим пазом 33 для взаимного замыкания преобразованных бревен при возведении стены. Свободные теплоизолирующие частицы 27 введены посредством заливания их пространства 10q при строительстве стены w, с последующим запечатыванием заполненных пространств 10q паробарьерной пленкой 28, как на фиг. 11, и торцевыми крышками, как на фиг. 12 (не показано).

Простое базовое выполнение бревенчатого изделия 15h проиллюстрировано на фиг. 16, по которому четверти 2h, относительно меньшего диаметра, чем те, которые использовались в вышеприведенных вариантах, собираются с внутренним пространством 10h, обеспечивающим теплоизолирующее действие воздуха. Полученный пиломатериал 15h, практически квадратный в поперечном сечении, может использоваться для возведения внутренних стен или перегородок, которые могут быть установлены в качестве постоянных или временных разделителей комнат или т.п. Могут использоваться также средства взаимного замыкания, выравнивания и скрепления преобразованных бревен, которые были описаны выше для других выполнений.

Схема процесса на фиг. 17 описывает стадии, которые должны быть предприняты при осуществлении альтернативных вариантов способа согласно изобретению и получении различных бревенчатых изделий согласно ему. В сочетании с представленным выше описанием различных вариантов, фиг. 17, в основном, ясна сама по себе.

Бревенчатые изделия согласно настоящему изобретению имеют много преимуществ по сравнению с обычными бревнами и их обработке согласно предшествующему уровню техники. Поскольку бревно диаметром 8 дюймов, например, может быть преобразовано в готовое бревенчатое изделие размером 7 дюймов на 12 дюймов, который обладает свойствами, достаточными для его использования для несущей нагрузку конструкции внешней стены, или в качестве балки или стойки, то цикл выращивания дерева, используемого для таких целей, значительно сокращается, уменьшая, таким образом, стоимость сырья, независимо от выбранного вида дерева. Полученные гладкие, привлекательные деревянные поверхности стен снаружи и внутри не требуют ни наружной облицовки, ни наложения сухой штукатурки внутри, что еще более заметно снижает расходы на строительство. Сами по себе бревенчатые изделия значительно легче по весу, проще и менее дорогостоящие в отношении обработки; они прочнее и создают стену с теплоизолирующими свойствами, превышающими такие свойства традиционных бревен, которые почти вдвое толще по диаметру, чем бревна, использованные для получения преобразованных бревенчатых продуктов по настоящему изобретению.

Фиг. 18 иллюстрирует расширение концепций и способа по настоящему изобретению для бревен большого диаметра чем те, которые были описаны выше и обычно находились в пределах диаметра 6-9 дюймов. Поскольку более толстые бревна, очевидно, требуют больше времени для их выращивания, то преимущества небольших потерь или их отсутствия при резании, согласно настоящему изобретению, делают преобразованные бревна, полученные из них, экономически желательными. Как показано на фиг. 18, из бревна 1, посредством симметричных распилов в перпендикулярных направлениях могут быть получены четыре равных сегмента 2, с прямыми углами. Сегменты 2i могут быть использованы точно как четверти 2-2h, описанные выше, для бревенчатых изделий; остающиеся продольные куски 34 и 35 бревна 1i могут быть легко отделены для использования в качестве традиционных балок, досок или других пиломатериалов с минимальными отходами.

Способ получения бревенчатых изделий, а также получаемые пор нему изделия были описаны во всех деталях. Однако возможны другие комбинации, замены и альтернативные операции в практике настоящего изобретения без отхода от его концепций, идей и объема, который определяется и ограничивается только прилагаемыми пунктами формулы изобретения.

Способ изготовления бревенчатых изделий содержит преобразование бревен 10, в котором разрезают каждое бревно 10 продольно и диаметрально под прямыми углами на равные сегменты-четверти 12 бревна, размещают сегменты-четверти 12 так, что дугообразные поверхности сегментов обращены внутрь одна к другой, а их плоские поверхности среза 20, 22 расположены с образованием прямоугольного поперечного сечения. Расположенные, таким образом, сегменты-четверти соединяют вместе. Приспособления 46, 50, 56 обеспечивают выравнивание совмещение и скрепление преобразованных бревен вместе. Опорные элементы 60 доставлены в пространство между сегментами четвертями. Жесткая пепопластиковая теплоизоляция может быть введена в пространство между сегментами. Полученные преобразованные бревна или бревенчатые изделия используют в качестве балок, стоек или деталей несущих стен. 3 с. и. 6 з.п. ф-лы. 18 ил.

1. Способ изготовления бревенчатого изделия, включающий распиливание бревна продольно и по диаметру на четыре равных прямоугольных сегмента, разрезку поперек бревна, разделенного на четверти, на требуемые отрезки, сборку отрезков бревна, разделенного на четверти таким образом, что дугообразные поверхности четырех четвертей обращены друг к другу, а продольные поверхности среза наружу и образуют конфигурацию с прямоугольным поперечным сечением, отличающийся тем, что бревно очищают от веток и коры, а во внутреннее пространство с интервалами вдоль собранных отрезков бревна, разрезанного на четверти, вставляют и закрепляют разнесенные опорные элементы. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после поперечного разрезания разделенные на четверти отрезки бревна по крайней мере обрабатывают консервантами, и/или сушат в печи, и/или обрабатывают их поверхности на строгальном станке. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что внутреннее пространство, образованное при сборке разрезанных на четверти отрезков бревен прямоугольной конфигурации, заполняют теплоизоляционными и упрочняющими средствами. 4. Бревенчатое изделие, включающее по меньшей мере одно бревно, продольно разделенное двумя диаметральными разрезами, причем эти разрезы выполнены под прямыми углами один к другому для образования четырех сегментов в виде четвертей из каждого по меньшей мере бревна и средства скрепления вместе четырех четвертей сегментов бревна, причем четыре четверть-сегмента бревна расположены так, что дугообразные поверхности четырех сегментов обращены внутрь один к другому так, что каждая поверхность разреза четырех сегментов обращена наружу так, что профиль поперечного сечения является прямоугольным, отличающееся тем, что оно снабжено опорными элементами, соответствующими изгибам дугообразных поверхностей четырех четверть-сегментов и прикрепленными к ним посредством крепежных средств, причем опорные элементы разнесены при введении и закреплении во внутреннем пространстве между четвертями сегментов с интервалами вдоль собранных четырых четвертей-сегментов бревна. 5. Изделие по п.4, отличающееся тем, что четверть-сегмент бревна имеет по меньшей мере одну отделанную и плоскую поверхность среза из двух поверхностей между углами, соединяющими дугообразную поверхность с получением плоской поверхности, перпендикулярной к другой из поверхностей среза. 6. Изделие по п.6, отличающееся тем, что оно снабжено теплоизоляционными и упрочняющими средствами, расположенными во внутреннем пространстве между четвертями-сегментами бревна и скрепленными с сегментами с образованием унитарного изделия, причем теплоизоляционные и упрочняющие средства выполнены или из пенопластика, или из предварительно отформованного жесткого экструдированного пенопластика, соответствующего по своей форме и размеру внутреннему пространству, или из свободных теплоизоляционных частиц, или из свободных теплоизоляционных частиц, удерживаемых в паробарьерных пластиковых пленочных мешках, или из фибергласовых элементов, или из бетона, или из бетона, усиленного арматурой. 7. Изделие по п. 4, отличающееся тем, что оно снабжено средствами для выравнивания, совмещения и скрепления вместе сегментов разделенного на четверти бревна, а также бревенчатых изделий. 8. Изделие по п. 4, отличающееся тем, что оно снабжено средством для взаимного замыкания любых двух бревенчатых изделий в любом направлении. 9. Бревенчатое изделие, включающее четыре одинакового размера прямоугольные удлиненные сегмента, вырезанные симметрично и продольно из бревен, причем оставшиеся центральные части бревен представляют собой пригодный пиломатериал в виде балок, досок, брусков и других конструкционных элементов, а также средства для скрепления четырех прямоугольных сегментов вместе, причем прямоугольные сегменты расположены так, что дугообразные поверхности сегментов обращены внутрь друг к другу и каждая поверхность среза сегментов обращена наружу так, что профиль поперечного сечения преобразованного бревенчатого изделия является прямоугольным, отличающееся тем, что оно снабжено опорными элементами, соответствующими изгибам дугообразных поверхностей четырех четверть-сегментов и прикрепленными к ним посредством крепежных средств, причем опорные элементы разнесены при введении в закреплении во внутреннем пространстве между четырьмя сегментами с интервалами вдоль собранных четырех четвертей-сегментов бревна.