Патент на изобретение №2209727

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛИТКИ ДЛЯ ОБЛИЦОВКИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ ЗАГОТОВКИ ИЗ ХРУПКОГО МАТЕРИАЛА

(57) Реферат:

Изобретение относится к строительным материалам и касается способа изготовления плитки для облицовки строительных конструкций и устройства разделения заготовки из хрупкого материала. Технический результат – изготовление плитки для облицовки строительных конструкций, содержащей по меньшей мере две части, каждая из которых образует плитку. В предлагаемом способе из пластичной массы получают заготовку в виде брикета, содержащую по меньшей мере две плитки, соединенные перемычками, и имеющую по меньшей мере одну плоскость разъема, пересекающую перемычки, сушат, обжигают и разделяют заготовки на две плитки по плоскости разъема усилиями, приложенными по меньшей мере к двум поверхностям заготовки, которые пересекают плоскость разъема, по разные стороны этой плоскости разъема и направленными навстречу друг другу. При этом сначала прикладывают усилия, создающие в перемычках предварительное напряжение меньше предела прочности, а затем увеличивают усилия до разрушения перемычек, длительность которых от создания предварительного напряжения до разрушения перемычек выбирают от 0,1 до 1,0 с. Устройство разделения заготовки из хрупкого материала содержит подложку для размещения заготовки, по меньшей мере два силовых элемента, каждый из которых имеет участок с плоской или выпуклой поверхностью, которые установлены так, что расстояние между проекциями указанных плоскостей этих участков на поверхность подложки уменьшается от величины, равной или большей расстояния между двумя параллельными поверхностями заготовки, до величины, меньшей этого расстояния, толкатель, взаимодействующий с заготовкой, и приспособление для приема частей заготовки после ее разделения. 2 с. и 9 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к строительным материалам и касается способа изготовления плитки для облицовки строительных конструкций и устройства разделения заготовки из хрупкого материала.

Предлагаемый способ применяется для изготовления преимущественно методом пластического формования облицовочной плитки различной формы, например прямоугольной, квадратной, шестиугольной. Его также можно с успехом использовать для изготовления угловой Г-образной облицовочной плитки, которая состоит по существу из двух, выполненных за одно целое плоских частей прямоугольной и/или квадратной формы, расположенных по существу под прямым углом друг к другу. Предлагаемый способ может быть также с успехом использован для изготовления методом пластического формования и других, преимущественно плоских, изделий, заготовки которых, например для устойчивости при сушке и обжиге, состоят из двух или более частей, каждая из которых является готовым изделием.

Предлагаемое устройство разделения заготовки из хрупкого материала применяется при изготовлении преимущественно плоских изделий из твердого хрупкого материала, в частности изделий из строительной керамики. К таким изделиям относится преимущественно облицовочная плитка: плоская и угловая Г-образная, заготовки которых после сушки и обжига состоят по меньшей мере из двух соединенных перемычками облицовочных плиток. Предлагаемое устройство используется преимущественно в универсальных непрерывных автоматических линиях для производства керамической плитки для облицовки строительных конструкций.

В процессе изготовления методом пластического формования изделий, в частности керамической облицовочной плитки, после формования их подвергают сушке и обжигу в печах. При их транспортировке в процессе изготовления, а также при сушке и обжиге, для получения соответствующего качества изделий не допускается контакта их лицевых поверхностей с подложками. Для обеспечения устойчивого положения плоских изделий на подложках их обычно формуют в виде заготовок, содержащих два или группу изделий, которые соединены между собой перемычками и имеют плоскости разъема. Заготовки чаще всего выполняют в виде брикетов. Для этого заготовки устанавливают на подложках в положении, при котором лицевые поверхности изделий, в частности облицовочной плитки, располагают по существу вертикально, предотвращая контакт этих лицевых поверхностей с подложками. При этом размер и расположение перемычек выбирают такими, чтобы они не влияли на режим сушки и обжига.

При таком способе изготовления, в частности угловой или плоской плитки, для получения готовых изделий после сушки и обжига заготовки требуется разделить на части.

Широко известны способы изготовления облицовочной плитки, при которых разделение заготовки на части осуществляют путем распиливания перемычек. Однако очевидно, что этот прием достаточно дорогой и требует дорогого и энергоемкого оборудования для распиливания. Кроме того, вследствие достаточно высокой твердости изделий из строительной керамики достаточно высок абразивный износ этого оборудования, что существенно повышает себестоимость плитки, полученной путем распиливания.

Известен также способ изготовления плитки для облицовки строительных конструкций (патент РФ 2132430), при котором из пластичной керамической массы получают заготовки в виде брикетов, каждый из которых содержит по меньшей мере две плитки, соединенные перемычками, и имеет по меньшей мере одну плоскость разъема, пересекающую перемычки, сушат и обжигают заготовки, после чего заготовки из твердого керамического материала разделяют на две плитки по плоскости разъема усилиями, приложенными по меньшей мере к двум поверхностям заготовки по разные стороны плоскости разъема.

Плоскости разъема заготовок могут быть заданы, например, канавками, выполненными в перемычках или в местах соединения перемычек с тыльной поверхностью изделия. При этом у заготовки может быть как одна, так и две и более плоскостей разъема.

В известном способе разделение заготовки на части осуществляют путем воздействия на нее импульсной нагрузкой, то есть ударом.

При этом удар наносят по одной поверхности заготовки по одной стороне по существу вдоль плоскости разъема. Другую часть заготовки фиксируют, например с помощью упора. При этом усилие разделения создается силой импульсного воздействия, приложенного к одной части заготовки, и силой реакции упора. Эти силы приложены к разным частям заготовки и направлены навстречу друг другу.

Длительность импульсного воздействия или удара, как известно? составляет от 10^-6 до 10^-4 с, т.е. это практически мгновенное воздействие. Это импульсное воздействие прикладывается в одной точке или вдоль линии. Таким воздействием трудно управлять. Для партии изделий величину или амплитуду импульсного воздействия определяют экспериментально и воздействуют на все заготовки максимальным усилием, необходимым для разделения всех заготовок в партии, так как предел прочности у заготовок в партии имеет разброс в силу различных причин, например технологических – различного состава и дозировки компонентов формовочной массы, температурный режим сушки и обжига. Величина импульсного воздействия превышает величину наибольшей нагрузки, предшествующей разрушению перемычек от 1,5 до 2 раз и более. Превышение величины импульсного воздействия вызвано также инерционностью удара. Для части заготовок такое импульсное воздействие может вызвать разрушение не только перемычек, но и самих изделий, соединенных перемычками, или привести к образованию “сколов” на кромках плиток, особенно в точках приложения импульсного воздействия.

Кроме того, при импульсном воздействии необходимо, чтобы заготовка была неподвижна, что создает дополнительные сложности при непрерывном процессе производства керамической облицовочной плитки и увеличивает затраты энергии на ее производство.

Получение облицовочной плитки при разделении заготовки является конечной операцией. Процесс разделения влияет на процент брака при разделении, на производительность и на себестоимость облицовочной плитки. Основным требованием, предъявляемым к облицовочным изделиям, является качество их лицевых поверхностей, при этом важными потребительскими характеристиками являются также их стоимость. Она должна быть сравнительно невысока.

Наиболее трудно разделить на части с помощью импульсного воздействия, а именно удара, заготовку Г-образной угловой плитки. Г-образная угловая плитка содержит две плоские части, расположенные по существу под прямым углом одна к другой. Заготовка такой плитки имеет две плоскости разъема, каждая из которых пересекает не только перемычки межу отверстиями, но и одну перемычку со стороны боковой поверхности плиток, поэтому при ее разделении необходимо обеспечить разрушение перемычек, не допустив разрушения плитки в месте соединения ее частей.

При формовании керамического изделия в теле бруса выполняют продольные отверстия, оси которых по существу перпендикулярны плоскостям разделения бруса на заготовки. Эти отверстия при изготовлении облицовочного кирпича необходимы для повышения эффективности изделия, снижения веса, уменьшения расхода сырья, снижения затрат электроэнергии на сушку и обжиг и улучшения теплоизоляционных свойств изделия. При изготовлении облицовочной плитки они необходимы для получения плиток из заготовки керамического изделия путем разделения ее на части после обжига по плоскостям разъема, пересекающим эти отверстия.

В основу изобретения поставлена задача разработать способ изготовления плитки для облицовки строительных конструкций с таким воздействием на заготовку, содержащую по меньшей мере две части, каждая из которых образует плитку, которое при ее разделении обеспечило бы разделение заготовки по плоскости разъема и уменьшило бы возможность разрушения всей заготовки или одной из ее частей, и, тем самым, уменьшило себестоимость плитки.

Задачей изобретения является также создание устройства для разделения заготовки изделия из хрупкого материала, имеющей по меньшей мере одну плоскость разъема и содержащей по меньшей мере две части, соединенные перемычками, которое обеспечило бы ее разделение минимальным усилием, что уменьшило бы возможность разрушения всей заготовки или одной из ее частей, и, тем самым, уменьшило себестоимость изделий.

Поставленная задача решена тем, что в способе изготовления плитки для облицовки строительных конструкций, при котором из пластичной керамической массы получают заготовки в виде брикетов, каждый из которых содержит по меньшей мере две плитки, соединенные перемычками, и имеет по меньшей мере одну плоскость разъема, пересекающую перемычки, сушат и обжигают заготовки, после чего заготовки из твердого керамического материала разделяют на две плитки по плоскостям разъема усилиями, приложенными по меньшей мере к двум поверхностям заготовки по разные стороны этой плоскости разъема, согласно изобретению при разделении заготовки сначала прикладывают усилия, создающие в перемычках предварительное напряжение меньше предела прочности, а затем увеличивают усилия до разрушения перемычек.

Наиболее эффективно усилия направлять так, чтобы проекции равнодействующих сил на плоскость разъема заготовки были расположены под углом к линиям пересечения плоскости разъема с перемычками, составляющим от 90 до 30^o.

Наиболее выгодно действовать на заготовку при ее разделении силами, равнодействующие которых расположены параллельно плоскости разъема заготовки. Это оптимальный вариант, при котором усилия разделения минимальны, однако в реальных условиях в силу различных причин добиться такого расположения достаточно сложно.

На заготовку при ее разделении можно также эффективно действовать силами, равнодействующие которых расположены под углом к плоскости разъема заготовки от 0 до 45^o. Такое расположение равнодействующих сил зависит от разных причин, например от ориентации заготовки, технологических допусков на точность ее изготовления, точности установки силовых элементов, взаимодействующих с заготовкой.

Целесообразно при разделении заготовки длительность усилий, увеличивающихся от создания предварительного напряжения до разрушения перемычек выбирать от 0,1 до 1,0 с.

В качестве усилий, действующих на заготовку при ее разделении, можно использовать как распределенную нагрузку, так и сосредоточенную нагрузку – силу, приложенную в точке или вдоль линии.

Предлагаемый способ позволяет эффективно разделять заготовки усилиями, которые создают напряжение в перемычках, по существу равное их пределу прочности, т. е. минимальным напряжением, необходимым для разделения заготовки. Поскольку предел прочности перемычек всегда меньше предела прочности других частей заготовки, разделение заготовки при таком воздействии происходит по плоскости разъема без разрушения частей заготовки, образующих облицовочные плитки.

По сравнению с импульсным воздействием эта сила по меньшей мере в 1,5 раза меньше, что существенно снижает процент брака при разделении заготовки и, следовательно, ее себестоимость.

За счет снижения усилия разделения уменьшаются затраты энергии на разделение плитки, что также уменьшает себестоимость изготовления плитки.

При изготовлении плитки таким способом ее себестоимость снижается по меньшей мере на 20%.

Важным преимуществом такого увеличивающегося воздействия является возможность разделения заготовки на плитки в процессе непрерывного производства без остановки конвейера.

Поставленная задача решена также тем, что устройство разделения заготовки из хрупкого материала, имеющей по меньшей мере одну плоскость разъема, согласно изобретению содержит подложку для размещения заготовки, установленную горизонтально или под наклоном, по меньшей мере два силовых элемента, каждый из которых имеет участок с плоской или выпуклой поверхностью, предназначенный для взаимодействия с заготовкой и расположенный выше подложки, толкатель, предназначенный для взаимодействия с заготовкой и смонтированный с возможностью перемещения между силовыми элементами, и приспособление для приема частей заготовки после ее разделения, при этом силовые элементы установлены один напротив другого или смещены один относительно другого так, что расстояние между указанными участками, предназначенными для взаимодействия с заготовкой, или между проекциями указанных участков на поверхность подложки изменяется в направлении, перпендикулярном направлению перемещения толкателя.

При таком конструктивном выполнении предлагаемое устройство позволяет разделять заготовки силой, которая создает напряжение в перемычках, по существу равное их пределу прочности, т.е. минимальным усилием, необходимым для разделения заготовки. Это снижает возможность разрушения заготовки и, следовательно, уменьшает себестоимость облицовочной плитки.

Затраты электроэнергии на разделение плитки по существу минимальные.

Такое устройство достаточно простое по конструктивному выполнению и надежно в работе.

Предлагаемое устройство дает возможность разделять заготовки на плитки в процессе непрерывного производства без остановки конвейера.

Предлагаемое устройство позволяет устанавливать при разделении заготовок различную технологически необходимую скорость конвейера.

При установке заготовки на подложке в положении, при котором его плоскость (или плоскости) разъема параллельна подложке, необходимо, чтобы указанный участок одного из силовых элементов был расположен в непосредственной близости от подложки и его высота не превышала расстояние от подложки до плоскости разъема заготовки, а указанный участок другого силового элемента был так смещен от первого участка по вертикали, чтобы проекции этих участков на вертикальную плоскость, расположенную по направлению перемещения толкателя, по существу находились в контакте друг с другом или были расположены на расстоянии, равном или превышающем расстояние между плоскостями разъема заготовки.

При установке заготовки на подложке в положении, при котором его плоскость (или плоскости) разъема расположены вертикально (или перпендикулярно подложке), необходимо, чтобы указанные участки силовых элементов были смещены один относительно другого по горизонтали, или вдоль поверхности подложки так, чтобы проекции этих участков на вертикальную плоскость, расположенную по направлению перемещения толкателя, по существу находились в контакте друг с другом или были расположены на расстоянии, равном или превышающем расстояние между плоскостями разъема заготовки
Устройство в качестве одного силового элемента может содержать упор или клин, или ролик, а в качестве другого клин или ролик.

Желательно, чтобы по меньшей мере один силовой элемент был смонтирован с возможностью перемещения для изменения расстояния между участками силовых элементов, предназначенными для контакта с поверхностями заготовки, и с обеспечением фиксации в выбранном положении.

По меньшей мере один силовой элемент можно смонтировать с возможностью перемещения в вертикальной плоскости и /или в горизонтальной плоскости или в плоскости, параллельной подложке, в направлении, перпендикулярном и/или параллельном направлению перемещения заготовки.

В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется конкретными примерами его осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг. 1 – заготовка плитки для облицовки строительных конструкций с одной плоскостью разъема (пространственное изображение) со схематичным изображением приложенных усилий при ее разделении согласно изобретению;
фиг.2 – заготовка, имеющая две плоскости разъема, со схематичным изображением приложенных усилий при ее разделении (поперечное сечение) согласно изобретению;
фиг.3 – частичное изображение устройства разделения заготовки из хрупкого материала (вид сверху) с упором и роликом в качестве силовых элементов согласно изобретению;
фиг.4 – разрез по линии IV-IV на фиг.3 согласно изобретению;
фиг. 5 – схематичное изображение варианта устройства с упором и клином в качестве силовых элементов (вид сверху) согласно изобретению;
фиг. 6 – вариант устройства с толкателем, смонтированным с возможностью возвратно-поступательного перемещения (вид сверху) согласно изобретению;
фиг. 7 – вариант устройства с толкателем, смонтированным с возможностью вращения (вид сверху) согласно изобретению.

Предлагаемый способ изготовления плитки для облицовки строительных конструкций заключается в следующем.

Для изготовления облицовочной плитки методом пластического формования предварительно готовят пластичную формовочную массу. В частности, для керамической облицовочной плитки используют преимущественно массу на основе природной ископаемой глины влажностью от 15 до 20% любого известного состава, применяемого для метода пластического формования. Эта масса содержит также наполнители, например шамот с размером частиц от 0,01 до 5 мм и более. Можно также использовать и любую другую известную пластичную формовочную массу, используемую для производства плитки для облицовки строительных конструкций, например методом полусухого прессования.

Из пластичной формовочной массы формуют брус, имеющий в поперечном сечении по существу форму прямоугольника или квадрата с гладкими наружными поверхностями, которые являются лицевыми поверхностями облицовочной плитки.

При формовании в брусе выполняют продольные отверстия. Форма отверстий, их расположение и расстояние между ними определяют конфигурацию и толщину перемычек между частями заготовки, каждая из которых образует облицовочную плитку, и могут быть различными. Их выбирают опытным путем для каждого конкретного вида и габаритов облицовочной плитки из условия обеспечения необходимой прочности перемычек, соединяющих части заготовки, каждая из которых образует облицовочную плитку. Расположение отверстий также задает необходимую толщину плиток. В перемычках выполняют канавки, параллельные осям продольных отверстий, которые задают положение плоскостям разъема заготовки. Глубину канавок выбирают также из условия обеспечения необходимой прочности перемычек, соединяющих части заготовки.

Эти отверстия располагают по меньшей мере в один ряд между наружными поверхностями бруса. Отверстия могут быть расположены в два и более рядов одно под другим, а также в шахматном порядке. Отверстия также могут быть расположены в любом другом технологически необходимом порядке. Например, в средней части бруса отверстия могут быть расположены в три ряда, а между средней частью брикета и наружными поверхностями бруса может быть по одному отверстию. При этом размер и форму отверстий, а также их расположение и расстояние между ними выбирают для каждой конкретной формы плитки и ее габаритов. Эти отверстия могут иметь в сечении различную форму, например прямоугольную, круглую, квадратную.

Затем из бруса получают заготовки в виде брикетов, отделяя от него с помощью режущих инструментов одновременно одну или группу заготовок. Формование бруса и получение заготовок в виде брикетов в используемых современных технологических процессах процесс непрерывный. Причем в зависимости от места расположения плоскостей разделения бруса можно получать заготовки для квадратной и прямоугольной плоской и угловой облицовочной плитки. У заготовки прямоугольной облицовочной плитки перемычки могут быть расположены как по длине, так и по ширине плитки.

Далее заготовки подвергают сушке и обжигу, режимы которых известны для каждой конкретной формовочной массы и размеров и формы заготовки облицовочной плитки.

После обжига материал заготовки, как известно, становится твердым и хрупким. Прочность строительной керамики на сжатие после обжига составляет от 10 до 15 МПа.

После обжига заготовку разделяют по меньшей мере на две плитки по плоскости или по плоскостям разъема.

На фиг. 1 показана схема приложения усилий при разделении заготовки 1, имеющей одну плоскость R разъема. Заготовка 1, выполненная в виде брикета, имеет по существу форму параллелепипеда и состоит из двух частей 2 и 3, каждая из которых после разделения заготовки 1 представляет собой облицовочную плитку с лицевой поверхностью соответственно L или L₁. Эти части 2 и 3 в заготовке 1 соединены перемычками 4, отделенными друг от друга отверстиями 5 и канавками 6, задающими положение плоскости R разъема. Оси отверстий 5 и канавок 6 расположены в один ряд по существу параллельно лицевым поверхностям L и L₁. Плоскость R разъема также параллельна лицевым поверхностям L и L₁ и пересекает перемычки 4 по линиям, которые параллельны осям отверстий 5 и канавок 6. На фиг.1 показана линия РР₁ пересечения плоскости R с одной перемычкой 4.

Заготовку 1 разделяют на части 2 и 3 усилиями, равнодействующие которых – силы F и F₁, направлены навстречу друг другу. Силу F прикладывают к боковой поверхности В заготовки 1, а силу F₁ – к боковой поверхности B₁ заготовки 1. Эти поверхности В и B₁ пересекает плоскость R разъема. Усилия прикладывают по разные стороны плоскости R разъема: силу F прикладывают к участку поверхности В заготовки 1, расположенному между поверхностью L и плоскостью разъема R, а силу F₁ – к участку поверхности B₁, расположенному между поверхностью L₁ и плоскостью R разъема заготовки 1.

В качестве усилий, равнодействующими которых являются силы F и F₁, может быть как сосредоточенная нагрузка, т.е. сила, приложенная в точке или вдоль линии, так и распределенная нагрузка, т.е. сила, приложенная к участку поверхности заготовки. При этом усилие, приложенное к одной поверхности заготовки, может быть распределенной нагрузкой, а к другой – сосредоточенной нагрузкой.

На фиг. 1 для простоты изображены проекции сил F и F₁ в положении, при котором они параллельны плоскости R разъема заготовки 1 и расположены под углом 90^o к линиям PP₁ пересечения плоскости R разъема с перемычками 4. При таком расположении равнодействующих усилия разделения заготовки 1 минимальные. Однако на практике добиться такого расположения равнодействующих сил вследствие различных причин, например наличия технологических допусков, достаточно сложно. Практически усилия, воздействующие на заготовку, могут быть расположены так, что их равнодействующие направлены под углом к плоскости разъема и к линиям пересечения плоскости разъема с перемычками.

Для эффективного разделения заготовки 1 на нее воздействуют усилиями, равнодействующие F и F₁ которых расположены под углом не более 45^o к плоскости R разъема заготовки, а их проекции на плоскость R разъема – под углом от 90 до 30^o к линиям PP₁ пересечения плоскости R разъема заготовки 1 с перемычками 4.

При этом заготовка 1 может быть расположена так, что ее плоскость разъема R может быть расположена как горизонтально, так и вертикально.

На фиг. 1 изображена заготовка 1 с одной плоскостью разъема R, которая пересекает отверстия 5, имеющие в поперечном сечении форму круга, по существу по их оси, и перемычки 4, протяженность которых меньше толщины каждой плитки не менее чем в два раза. Однако размер и форма отверстий и канавок в заготовках, а также их расположение и расстояние между ними для каждой конкретной формы плитки и габаритов могут быть различными.

Заготовка 7, представленная на фиг. 2, состоит из двух частей 8 и 9, каждая из которых после разделения заготовки 7 представляет собой угловую Г-образную облицовочную плитку. Лицевыми поверхностями угловой плитки, образованной частью 8, являются поверхность L₂ и часть поверхности В₂, а плитки, образованной частью 9, являются поверхность L₃ и часть поверхности В₃. Эти части 8 и 9 в заготовке 7 соединены перемычками 10, отделенными друг от друга отверстиями 11. Отверстия 11 расположены в один ряд и имеют в поперечном сечении прямоугольную форму, при этом большая сторона прямоугольника расположена по существу перпендикулярно поверхностям L₂ и L₃. Поверхности Т или T₁ крайних в ряду отверстий 11, образующей которой является большая сторона прямоугольника, образуют тыльную поверхность участков плиток с лицевыми поверхностями соответственно В₂ или В₃. Поверхности Т₂ или Т₃ отверстий 11, образующими которых являются меньшие стороны прямоугольника, образуют тыльную поверхность участков плиток с лицевыми поверхностями соответственно L₂ или L₃. Заготовка 7, представленная на фиг.2, имеет две плоскости ₁ и R₂ разъема. Причем канавки 12, задающие положение плоскости R₁ разъема, выполненные в перемычках 10, расположены в непосредственной близости от поверхностей Т₂ отверстий 11. Канавки 13, задающие положение плоскости R₂ разъема, расположены в непосредственной близости от поверхностей Т₃ отверстий 11. Плоскость R₁ разъема пересекает также перемычку 14 между канавками 15, выполненными на поверхностях В₃ и T₁. Плоскость R₂ разъема пересекает также перемычку 16 между канавками 17, выполненными на поверхностях В₂ и Т. Толщина перемычек 10 в месте расположения канавок 12 и 13 равна примерно одной трети от их толщины в средней части и одной трети толщины частей 8 и 9, образующих плитки.

Предлагаемую заготовку 7 можно использовать для изготовления трех плиток, угловой и двух плоских, например прямоугольной – с лицевой поверхностью L₃, и квадратной – с лицевой поверхностью В₃. В этом случае на поверхностях В₃ и T₁ заготовки 7 вдоль линии пересечения с плоскостью R₂ разъема можно выполнить канавки (на фиг.2 не показаны), аналогичные канавкам 15.

Предлагаемую заготовку 7 можно также использовать для изготовления четырех плоских плиток, в этом случае на поверхностях В₂ и Т, В₃ и T₁ заготовки 7 вдоль линий пересечения с плоскостями R₁ и R₂ разъема можно выполнить канавки (на фиг.2 не показаны), аналогичные канавкам 15 и 17.

При разделении заготовки 1 (фиг.1) сначала прикладывают усилия F и F₁, создающие в перемычках 4 предварительное напряжение меньше предела прочности, а затем увеличивают усилия до разрушения перемычек 4.

При разделении заготовки 8 (фиг.2) сначала прикладывают усилия F₂ и F₃, создающие в перемычках 10, 14 и 16 предварительное напряжение меньше предела прочности, а затем увеличивают усилия до их разрушения.

Длительность воздействия на заготовку при ее разделении увеличивающимся усилием от создания предварительного напряжения до разрушения перемычек составляет от 0,1 до 1,0 с.

Меньше 0,1 с длительность этого воздействия выбирать нецелесообразно, так как при этой длительности воздействие подобно к импульсному.

Больше 1,0 с длительность этого воздействия выбирать нецелесообразно, поскольку при более длительном воздействии его эффективность не изменяется. Конкретную длительность воздействия устанавливают чаще всего в зависимости от скорости конвейера.

Предлагаемый способ позволяет разделять заготовки силой, которая создает напряжение в перемычках, в местах расположения канавок, по существу равное их пределу прочности, т. е. максимальное напряжение, минимальным усилием, необходимым для их разрушения, т.е. разделения заготовки по плоскости или плоскостям разъема. Это напряжение существенно меньше предела прочности разрушения частей заготовки, образующих плитки. Это снижает возможность разрушения заготовки и, следовательно, уменьшает себестоимость облицовочной плитки.

Каждая часть является плиткой для облицовки строительных конструкций с лицевой поверхностью, которой является одна из наружных поверхностей бруса и с тыльной поверхностью, являющейся поверхностью разъема заготовки. Эта тыльная поверхность образована поверхностью отверстий и канавок для разделения заготовки, а также шероховатой поверхностью, по которой разделены перемычки заготовки.

В предлагаемом способе изготовления плитки для облицовки строительных конструкций технологическая операция разделения заготовки на плитки может быть реализована с помощью различных устройств.

Предлагаемое устройство разделения заготовки из хрупкого материала описано на примере устройства, используемого в универсальных непрерывных автоматических линиях для производства керамической облицовочной плитки. Это устройство содержит подложку 18 (фиг.3), предназначенную для размещения заготовки 19 облицовочной плитки и для ее перемещения по подложке 18. При этом подложка 18 может быть расположена как горизонтально, так и под наклоном к горизонтальной плоскости, например в виде склиза. Заготовка 19 выполнена в виде брикета, имеющего две плоскости (не показаны) разъема, и расположена на подложке 18 в положении, при котором ее лицевая поверхность L₂ и плоскости разъема расположены горизонтально. В описываемом примере подложкой 18 служит двойная лента транспортера, на которой установлена группа заготовок 19, которые расположены на заданном расстоянии одна от другой так, что их боковые поверхности В₄ и В₅, расположенные по ширине брикета, параллельны направлению перемещения (на чертеже показано стрелкой N) заготовок 19, а боковые поверхности W и W₁ по существу расположены перпендикулярно направлению перемещения.

Устройство содержит по меньшей мере два силовых элемента, предназначенные для создания при взаимодействии с заготовкой возрастающего усилия при ее разделении.

В качестве силовых элементов могут быть использованы элементы, каждый из которых имеет участок с плоской или выпуклой поверхностью, предназначенный для контакта с заготовкой при ее разделении и расположенный выше подложки или в непосредственной близости от нее. Одним из таких элементов может быть, например, упор, клин или ролик, а другим – клин или ролик.

Упор может представлять собой металлическую пластину. Клин должен иметь одну рабочую наклонную поверхность. Ролик может иметь выпуклую поверхность любой кривизны, например цилиндрическую или сферическую.

В показанном на фиг.3 варианте устройства в качестве силовых элементов использованы один ролик 20 с цилиндрической поверхностью С и упор 21. Ролик 20 смонтирован на оси 22 с возможностью вращения, его цилиндрическая поверхность С предназначена для взаимодействия с заготовкой 19. Упор 21 жестко закреплен на станине (на чертеже показана условно), его плоскость U, предназначенная для взаимодействия с заготовкой 19, обращена к цилиндрической поверхности С ролика 20 и расположена по существу параллельно боковой поверхности В₄ заготовки 19. На фиг.3 линии С, U и В₄ – это проекции соответствующих плоскостей на поверхность подложки 18.

Ролик 20 и упор 21 установлены по разные стороны одной из заготовок 19, которая находится в одном положении, при котором ее боковая поверхность В₄ контактирует с плоскостью U упора 21, а поверхность В₅ – с цилиндрической поверхностью С ролика 20. В этом положении заготовки 19 боковая поверхность В₄ контактирует с участком плоскости U упора 21 по всей ширине заготовки 19, а с цилиндрической поверхностью С ролика 20 заготовка 19 контактирует по существу по линии пересечения боковой поверхности В₅ и боковой поверхности W₁, проходящей через точку К.

Расстояние S между поверхностью С в точке К и плоскостью U равно расстоянию между боковыми поверхностями В₄ и В₅, т.е. длине D заготовки 19. Расстояние S₁ между поверхностью С в точке K₁ и плоскостью U – максимальное расстояние между упором 21 и роликом 20. Расстояние S₂ между поверхностью С в точке К₂ и плоскостью U – минимальное расстояние между упором 21 и роликом 20. Таким образом расстояние между поверхностями указанных участков силовых элементов различно, оно изменяется в направлении, перпендикулярном направлению N перемещения заготовки 19.

При этом расстояние h между положением, в котором расстояние равно S и положением, в котором расстояние равно ₂, т.е. минимальное, может составлять от 0,1 до 1,0 ширины заготовки 19, а разность t = S – S₂ может составлять от 1,0 до 10 мм. Конкретные значения величин h и t определяются для каждого вида заготовок опытным путем из условия гарантированного разделения заготовки без ее разрушения.

Устройство содержит толкатель, предназначенный для взаимодействия с заготовкой и смонтированный с возможностью перемещения между силовыми элементами. При взаимодействии с заготовкой он перемещает ее в направлении, в котором расстояние между указанными участками силовых элементов уменьшается, т. е. из одного крайнего положения, в котором поверхности силовых элементов находятся в контакте с боковыми поверхностями заготовки, в другое положение, в котором заготовка разделяется на части. В показанном на фиг.3 варианте устройство содержит группу толкателей 23, в качестве которых использованы металлические пластины, связанные с приводом (не показан) их перемещения посредством цепной передачи, и жестко смонтированные на цепи 24 на заданном расстоянии, необходимом для размещения заготовок 19 на подложке 18. Толкатели 23 предназначены также для перемещения заготовок 19 по подложке 18 в направлении к силовым элементам предлагаемого устройства и контактируют с боковыми поверхностями W заготовок 19.

Устройство содержит также приспособление для приема частей 25 и 26 заготовки 19 после ее разделения, в качестве которого может быть использован приемный транспортер 27 или накопитель (на фиг.3 не показан).

Заготовка 19 (фиг.4) выполнена в виде брикета с двумя плоскостями R₁ и R₂ разъема, параллельными лицевым поверхностям L₂ и L₃ двух плиток, одна из которых образована частью 25 заготовки 19, а другая – частью 26. В заготовке 18 эти части 25 и 26 соединены перемычками 28.

В показанном варианте устройства каждая заготовка 19 на подложке 18 установлена так, что ее лицевая поверхность L₃ контактирует с подложкой 18. Плоскости R₁ и R₂ разъема заготовки 19 расположены по существу горизонтально, на расстоянии с одна от другой. Боковые поверхности В₄ и В₅ заготовки 19, которые пересекаются с плоскостями R₁ и R₂ разъема, расположены вертикально. Перемычки 28 также расположены вертикально.

Силовые элементы при такой установке заготовки 19 расположены на разном расстоянии от подложки 18. Один из силовых элементов – упор 21, расположен в непосредственной близости от подложки 18. Высота а его участка, предназначенного для взаимодействия с заготовкой 19, не превышает протяженности b поверхности B₄ заготовки 19 от подложки 18 или ее лицевой поверхности L₃ до плоскости R₂ разъема, т.е. ширины плитки. Цилиндрическая поверхность С ролика 20 смещена по высоте от подложки 18. Расстояние между проекциями участков ролика 20 и упора 21, предназначенных для взаимодействия или контакта с заготовкой 19, на вертикальную плоскость, расположенную по линии перемещения заготовки, расположены на расстоянии, по существу равном (как показано на фиг. 4) или превышающем расстояние с между плоскостями R₁ и R₂ разъема заготовки 19.

В положении, при котором происходит разделение заготовки 19 (фиг.4), ролик 20 контактирует с участком боковой поверхности В₅, расположенным по одну сторону плоскостей разъема R₁ и R₂, а упор 21 – с участком боковой поверхности B₄, расположенным по другую сторону плоскостей R₁ и R₂ разъема заготовки 19. Т.е. упор 21 контактирует в участком боковой поверхности в между подложкой 18 или лицевой поверхностью L₃, и плоскостью разъема R₂, а ролик 20 – с участком боковой поверхности В₅, расположенным между лицевой поверхностью L₂ и плоскостью разъема R₁. Ролик 20, контактируя с заготовкой 19 по линии КК¹, воздействует на нее сосредоточенной нагрузкой, а упор 21 – нагрузкой, распределенной по поверхности контакта U, высота которого равна а.

Ось 22 ролика 20 может быть смонтирована с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направлении М (фиг.3, 4), перпендикулярном направлению перемещения заготовки 19. Это позволяет путем изменения величины S использовать устройство для разделения заготовок облицовочной плитки, имеющей другие габаритные размеры.

Ролик 20 на оси 22 может быть смонтирован с возможностью возвратно-поступательного перемещения по вертикали Е, что также позволяет использовать устройство для разделения других заготовок.

Это устройство можно использовать также для разделения заготовки 1 (фиг. 1), имеющей одну плоскость разъема R, переместив ролик 20 вниз в положение, при котором проекции участков ролика 20 и упора 21, предназначенных для взаимодействия или контакта с заготовкой 1, на вертикальную плоскость, расположенную по линии перемещения заготовки, по существу находятся в контакте друг с другом (на чертеже не показано). В том случае, если силовые элементы или один силовой элемент смонтирован с возможностью перемещения в горизонтальной или вертикальной плоскости или в плоскости, параллельной подложке 18 (фиг. 3, 4), в предлагаемом устройстве должны быть предусмотрены известные приспособления для их жесткой фиксации в выбранном положении.

Использование роликов в предлагаемом устройстве в качестве силового элемента снижает усилие проталкивания заготовки 19 между силовыми элементами за счет снижения потерь на трение, так как трение качения на порядок ниже трения скольжения. При этом чем больше диаметр ролика, тем более плавно нарастает усилие разрушения заготовки, что исключает возможность импульсного воздействия и разрушения заготовки 19.

На фиг.5 схематично изображено устройство разделения заготовки 19, в котором в качестве силовых элементов использованы клин 29 и упор 30. На подложке 18 заготовка 19 установлена в другом положении, при котором ее лицевые поверхности L₂ и L₃ расположены вертикально. Протяженность участков клина 29 и упора 30, предназначенных для взаимодействия с заготовкой 19, по существу равна высоте заготовки 19. Клин 29 контактирует с заготовкой 19 по линии, проходящей через точку К₅, а упор 30 с поверхностью В₅. Эти силовые элементы установлены в непосредственной близости от подложки 18. При этом клин 29 и упор 30 смещены относительно друг друга в направлении N перемещения заготовки 19. В положении, при котором заготовка 19 контактирует с силовыми элементами, расстояние d между упором 30 и линией контакта клина 29 с заготовкой 19, проходящей через точку К₅ превышает расстояние с между плоскостями R₁ и R₂ разъема заготовки 19.

Расстояние S’ между поверхностью Q клина 29 в точке К₅ и плоскостью U равно расстоянию между боковыми поверхностями В₄ и В₅, т.е. длине D заготовки 19. Расстояние S’₁ – максимальное расстояние между упором 30 и клином 29. Расстояние S’₂ – минимальное расстояние между упором 30 и клином 29. Таким образом расстояние между поверхностями указанных участков силовых элементов различно, оно изменяется в направлении, перпендикулярном направлению N перемещения заготовки 19.

Предлагаемое устройство разделения заготовки 31 (фиг.6) из хрупкого материала содержит три ролика 32, 33, 34, один 32 из которых, имеющий больший диаметр, установлен с одной стороны заготовки 31, а два других ролика 33 и 34, диаметр которых меньше диаметра ролика 32, – с другой ее стороны. Ролик 34 является направляющим и предназначен для исключения возможности разворота заготовки 31 относительно направления N ее перемещения. Ролик 32 является силовым и вместе с роликом 33 создает усилие разрушения заготовки 31. Такой вариант устройства позволяет существенно уменьшить усилие, воздействующее на заготовку при ее разрушении, поскольку заготовка перемещается между силовыми элементами за счет трения качения. Однако использование роликов в качестве силовых элементов эффективно для таких заготовок, при разделении которых направление и положение точки приложения усилий может быть неопределенным, так как направление усилия со стороны ролика проходит через центр вращения ролика и точку контакта с заготовкой, которая изменяет свое положение при перемещении заготовки.

В том случае, когда при раскалывании заготовки, например угловой плитки, необходимо создать усилие, направление которого при перемещении заготовки не изменяется, в качестве одного силового элемента используют клин, т.е. упор, участок поверхности которого, взаимодействующий с заготовкой, расположен под углом к направлению перемещения заготовки. При взаимодействии клина с заготовкой усилие разрушения заготовки направлено перпендикулярно наклонной плоскости клина в любом положении заготовки 31 при ее перемещении.

Вторым силовым элементом может быть также клин или упор, поверхность которого, взаимодействующая с боковой поверхностью заготовки, расположена параллельно направлению перемещения заготовки. Можно использовать также упор, поверхность которого, взаимодействующая с боковой поверхностью заготовки, является выпуклой цилиндрической поверхностью.

При разделении заготовки толкатель, предназначенный для перемещения заготовки между силовыми элементами, может перемещаться поступательно как в устройстве, представленном на фиг.3. В варианте устройства, представленного на фиг.6, толкатель 35, смонтирован с возможностью возвратно-поступательного перемещения, что позволяет создавать большие усилия при разделении заготовки. При этом заготовки 31 подаются на подложку 32 в направлении по стрелке Z.

В варианте устройства, представленного на фиг.7, использован толкатель 37 барабанного типа, который смонтирован с возможностью вращения, что позволяет создавать большие усилия при разделении заготовки, а также таким толкателем 37 возможно одновременно разделять большее количество заготовок например две – 38 и 39.

Можно в таком устройстве в качестве силовых элементов для разделения каждой заготовки 38 и 39 использовать также по два клина 40 и 41.

Устройство для разделения заготовки из хрупкого материала работает следующим образом. Заготовки 19 (фиг.3) с участка для сушки и отжига (на фиг. 3 не показан) непрерывно подаются на подложку 18. Каждая заготовка 19 (фиг. 4) в описываемом варианте устройства устанавливается на подложке 18 в положении, при котором лицевая поверхность L₂ одной из плиток располагается по существу параллельно подложке 18, а лицевая поверхность L₃ другой плитки контактирует с ней, т. е. лицевые поверхности плиток и плоскости R₁ и R₂ разъема заготовки 18 расположены по существу горизонтально.

Толкатели 23 (фиг.3) непрерывно перемещают заготовки 19 по подложке 18 к силовым элементам: ролику 20 и упору 21.

При непрерывном перемещении очередной заготовки 19 сначала входит в контакт с поверхностью U упора 21 ее боковая поверхность B₄. В положении, при котором с поверхностью U упора 21 контактирует вся боковая поверхность В₄ заготовки 19, ее боковая поверхность В₅ входит в контакт с цилиндрической поверхностью С ролика 20, контактируя с ней вдоль вертикальной линии КК¹ (фиг. 4). При дальнейшем перемещении толкателем 23 заготовки 19 в том же направлении N, сначала выбираются все зазоры за счет уменьшения расстояния между поверхностями С и U, затем под воздействием усилия толкателя 23 со стороны силовых элементов возникают реакции: упор 21 действует на заготовку 19 распределенной нагрузкой, а ролик 20 – сосредоточенной нагрузкой, направленной вдоль линии КК¹ Равнодействующая сил со стороны упора 21 направлена по существу перпендикулярно поверхности U, а со стороны С – через точку К и ось 22. Эти реакции направлены по существу навстречу друг другу.

Под действием реакций со стороны упора 21 и ролика 20 в перемычках 26 заготовки 19 по плоскостям R₁ и R₂ разъема возникает предварительное напряжение, затем при дальнейшем перемещении заготовки 19 силы, действующие на заготовку 19, увеличиваются, что увеличивает напряжение в перемычках 26, которые при напряжении, по существу равном пределу их прочности, разрушаются по плоскостям R₁ и R₂ разъема, разделяя заготовку 19 на две части 25 и 26, одну – с лицевой поверхностью L₂, а другую – с лицевой поверхностью L₃. При таком воздействии на заготовку 19 практически не происходит разрушения как всей заготовки 19, так и ее отдельных частей 25 и 26, что снижает себестоимость плитки.

Устройство, представленное на фиг.5, работает по существу аналогично, за исключением того, что при воздействии клина 29 на заготовку 19, направление равнодействующей силы со стороны клина 29 при перемещении заготовки 19 не изменяется.

Устройство, представленное на фиг.6, работает по существу аналогично, за исключением того, что при разделении заготовки 31, толкатель 35 перемещается возвратно-поступательно.

Устройство, представленное на фиг.7, работает по существу аналогично, за исключением того, что при разделении заготовки 31, толкатель 35 при вращении одновременно перемещает две заготовки 38 и 39 между силовыми элементами 40 и 41.

Формула изобретения

1. Способ изготовления плитки для облицовки строительных конструкций, при котором из пластичной керамической массы получают заготовки в виде брикетов, каждый из которых содержит по меньшей мере две плитки, соединенные перемычками, и имеет по меньшей мере одну плоскость разъема, пересекающую перемычки, сушат и обжигают заготовки, после чего заготовки из твердого керамического материала разделяют на две плитки по плоскости разъема усилиями, приложенными по меньшей мере к двум поверхностям заготовки по разные стороны плоскости разъема, создающими в перемычках предварительное напряжение меньше предела прочности, увеличивая их до разрушения перемычек, длительность которых от создания предварительного напряжения до разрушения перемычек выбирают от 0,1 до 1,0 с.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что усилия направляют так, чтобы проекции равнодействующих сил на плоскость разъема заготовки были расположены под углом к линиям пересечения плоскости разъема с перемычками, составляющим от 90^o до 30^o.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на заготовку при ее разделении действуют силами, равнодействующие которых расположены параллельно плоскости разъема заготовки.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на заготовку при ее разделении действуют силами, равнодействующие которых расположены под углом к плоскости разъема заготовки от 0^o до 45^o.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что в качестве усилий, действующих на заготовку при ее разделении, используют распределенную нагрузку и /или сосредоточенную нагрузку – силу, приложенную в точке или вдоль линии.

6. Устройство разделения заготовки из хрупкого материала, имеющей по меньшей мере одну плоскость разъема, содержащее подложку для размещения заготовки, установленную горизонтально или под наклоном, по меньшей мере два силовых элемента, каждый из которых имеет участок с плоской или выпуклой поверхностью, предназначенный для взаимодействия с заготовкой и расположенный выше подложки, толкатель, предназначенный для взаимодействия с заготовкой и смонтированный с возможностью перемещения между силовыми элементами, и приспособление для приема частей заготовки после ее разделения, при этом силовые элементы установлены один напротив другого или смещены один относительно другого так, что расстояние между указанными участками, предназначенными для взаимодействия с заготовкой, или между проекциями указанных участков на поверхность подложки изменяется в направлении, перпендикулярном направлению перемещения толкателя.

7. Устройство разделения заготовки из хрупкого материала по п.6, отличающееся тем, что указанный участок одного из силовых элементов расположен в непосредственной близости от подложки и его высота не превышает расстояние от подложки до плоскости разъема заготовки, а указанный участок другого силового элемента смещен от первого участка по вертикали так, что проекции этих участков на вертикальную плоскость, расположенную по направлению перемещения толкателя, по существу, находятся в контакте друг с другом или расположены на расстоянии, равном или превышающем расстояние между плоскостями разъема заготовки.

8. Устройство разделения заготовки из хрупкого материала по п.7, отличающееся тем, что указанные участки силовых элементов смещены один относительно другого по горизонтали или вдоль поверхности подложки так, что проекции этих участков на вертикальную плоскость, расположенную по направлению перемещения толкателя, по существу, находятся в контакте друг с другом или расположены на расстоянии, равном или превышающем расстояние между плоскостями разъема заготовки.

9. Устройство разделения заготовки из хрупкого материала по любому из пп. 6-8, отличающееся тем, что в качестве одного силового элемента содержит упор, или клин, или ролик, а в качестве другого – клин или ролик.

10. Устройство разделения заготовки из хрупкого материала по любому из пп. 6-9, отличающееся тем, что по меньшей мере один силовой элемент смонтирован с возможностью перемещения для изменения расстояния между участками силовых элементов, предназначенными для контакта с поверхностями заготовки, и с обеспечением фиксации в выбранном положении.

11. Устройство разделения заготовки из хрупкого материала по п.10, отличающееся тем, что по меньшей мере один силовой элемент смонтирован с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, и/или горизонтальной плоскости, и/или в плоскости, параллельной подложке, в направлении, перпендикулярном и/или параллельном направлению перемещения заготовки.

РИСУНКИ

PC4A – Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 21-2004

(73) Патентообладатель:

Ефремов Михаил Николаевич (VG)

(73) Патентообладатель:

ООО “Корвэл”

(73) Патентообладатель:

КОНАК ИНДАСТРИ ИНК

Дата и номер государственной регистрации перехода исключительного права: 03.06.2004 № 19231

Извещение опубликовано: 27.07.2004

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): КОНАК ИНДАСТРИ ИНК (GB)

НИЛ

Лицензиат(ы): УОЛДЕН ТЕХНОЛОДЖИ ЛИМИТЕД (GB)

Договор № 20837 зарегистрирован 04.02.2005

Извещение опубликовано: 10.05.2005 БИ: 13/2005

* ИЛ – исключительная лицензия НИЛ – неисключительная лицензия

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): КОНАК ИНДАСТРИ ИНК. (GB)

НИ Сублицензия

Лицензиат(ы): УОЛДЕН ТЕХНОЛОДЖИ ЛИМИТЕД (GB)

Договор № 20838 зарегистрирован 04.02.2005

Извещение опубликовано: 10.05.2005 БИ: 13/2005

* ИЛ – исключительная лицензия НИЛ – неисключительная лицензия

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Компания УОЛДЕН ТЕХНОЛОДЖИ ЛИМИТЕД (GB)

НИЛ

Лицензиат(ы): Общество с ограниченной ответственностью “Кудиновский завод”

Договор № РД0024950 зарегистрирован 02.08.2007

Извещение опубликовано: 20.09.2007 БИ: 26/2007

* ИЛ – исключительная лицензия НИЛ – неисключительная лицензия