Комплект деревянных деталей, вертикально устанавливаемая деревянная деталь, горизонтально устанавливаемая деревянная деталь и стена
Группа полезных моделей относится к области строительства, а точнее к деревянному домостроению и к деревянным стенам с вертикальными несущими элементами. Предложен комплект деревянных деталей стены, содержащий вертикально устанавливаемые детали (ВД) с сужающимися наружу продольными пазами (СПП) и горизонтально устанавливаемые детали (ГД) для установки между ними с расширяющимися на концах шипами (РШ), в котором по бокам от СПП и РШ под углом друг к другу выполнены плоские пропилы (ПП), образующие стыковочные поверхности ответной формы. Технический результат - без применения сложных технологий деревообработки, при соединении вертикальных и горизонтальных деталей обеспечивается высокая прочность соединений, низкий люфт деталей в стыках и низкая проницаемость стыков к вредным факторам окружающей среды.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСЯТСЯ ПОЛЕЗНЫЕ МОДЕЛИ
Группа полезных моделей относится к области строительства, а точнее к деревянному домостроению и к деревянным стенам с вертикальными несущими элементами.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Широко известны различные способы соединения деревянных деталей, применяемые в деревянном домостроении, в частности способы соединения «в обло», «в лапу», «в погон», «в режь», «в перевязку», «в пол дерева», «в иглу», «в охряпку», «в забир», «в столб» и многочисленные разновидности соединений типа «шип-паз» (см. патенты и заявки ВЕ 1016616 А3, СН 490618 А, DE 19546261 A1, DE 29921825 U1, FR 2456177 A1, FR 2758839 A1, FR 2926572 A1, FR 528621 A, RU 2178483 C2, US 2008134599 A1, US 2009199497 A1, US 4250677 A, US 5577356 A, US 5799452 A, US 6272802 B1 и WO 0194711 A1).
При создании деревянных стен, содержащих вертикальные деревянные детали (стойки) и уложенные друг на друга горизонтальные деревянные детали (обычно - бревна или брус) разработчики обычно стремятся достигнуть оптимального компромисса между ресурсоемкостью (то есть максимальной полноты использования сырья при минимальных затратах на обработку), степенью изолированности от вредных факторов окружающей среды (холода, влаги, шума, ветра), прочностью, и долговечностью изделий. При этом известно, что, как правило, с увеличением степени обработки и количества отходов, перечисленные показатели ухудшаются по сравнению с натуральным сырьем. Поэтому все еще актуально создание простых в изготовлении и экономичных по сырью стеновых конструкций.
Известна деревянная стена, состоящая из вертикальных деталей, имеющих продольные пазы со стреловидным поперечным сечением, и уложенных друг на друга между ними горизонтальных деталей, торцы которых снабжены стреловидными шипами ответной формы, заведенными в упомянутые пазы (бельгийский патент 
BE 1016616). При таком способе соединения деревянных деталей практически исключается возможность размыкания, однако, стреловидные шипы и пазы при этом не могут быть изготовлены без фрезеровки, причем шипы имеют невысокую прочность и долговечность из-за низкого отношения площади поперечного сечения к длине.
Известна деревянная стена, состоящая из вертикальных деталей с сужающимися наружу продольными пазами, и уложенных между ними друг на друга горизонтальных деталей призматической формы с расширяющимися шипами, заведенными в упомянутые пазы (опубликованная немецкая заявка 29921825). Так как плоскости стыков в известной стене перпендикулярны плоскости самой стены, соединения деревянных деталей характеризуются высокими люфтами и проницаемостью для вредных факторов окружающей среды. Кроме того для изготовления деталей необходимо опиливать бревна на четырехкантный брус по всей длине, что ведет к высокой ресурсоемкости.
Известна деревянная стена, состоящая из вертикальных деталей с сужающимися наружу продольными пазами и уложенных друг на друга между ними горизонтальных деталей с расширяющимися шипами на концах, которые заведены в упомянутые пазы, причем стыки расположены в плоскости перпендикулярной к плоскости стены (опубликованная заявка на патент США 2008/0134599 А1). Стыки известной стены имеют высокую проницаемость и высокие люфты деталей в горизонтальных плоскостях.
Известна деревянная стена, содержащая вертикальные детали с широкими призматическими пазами и сужающимися наружу пазами на внутренней стороне упомянутых призматических пазов, и уложенные друг на друга между ними горизонтальные детали призматической формы с расширяющимися выступами на торцах, которые заведены в упомянутый продольный паз, а упомянутые выступы заведены в упомянутый сужающийся паз (патент на изобретение РФ 2178483, упомянутый выше). Известная стена характеризуется высокой ресурсоемкостью, повышенной требовательностью к точности обработки концов (все концы должны быть точно подогнаны по ширине призматического паза), а также сложностью выполнения соединительных узлов (не обеспечен беспрепятственный доступ режущих плоскостей цепной, дисковой и/или ленточной пилы вглубь пазов).
Таким образом, известные решения характеризуются либо высокой ресурсоемкостью и сложностью технологии изготовления, либо высоким люфтом деталей в горизонтальной плоскости.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНЫХ МОДЕЛЕЙ
Для определенности терминам и выражениям, используемым в настоящем контексте, а также их словообразовательным и грамматическим эквивалентам придают следующие значения. Деревянная деталь - любая деталь, изготовленная из натурального ствола дерева, в том числе окоренное бревно, оцилиндрованное бревно или брус. Шип - выступающий элемент деревянной детали, предназначенный для соединения с другой деревянной деталью. Нагель - деревянный брусок или стержень, концы которого заводят с натягом в отверстия соединяемых деревянных деталей. Шпонка - конструктивно обособленный соединительный элемент, предназначенный для соединения деревянных деталей между собой. Остальные термины и выражения имеют обычный смысл, известный специалистам.
Задачами настоящей полезной модели является создание комплекта деревянных деталей для возведения деревянных стен, производство которого характеризуется малоотходностью и небольшими энергозатратами, для изготовления которого пригодны бревна неправильной формы с большой разницей диаметров макушки и комля, а стыки между деталями имеют низкую проницаемость, небольшие люфты венцов, высокую надежность и долговечность. Задачей настоящей полезной модели также является создание технологических предпосылок для промышленного поточного производства всех деревянных деталей стены согласно настоящей полезной модели.
Вышеуказанная техническая задача решена благодаря тому, что в комплекте деревянных деталей стены (первая полезна модель), содержащем вертикально устанавливаемые детали (ВД) с сужающимися наружу продольными пазами (СПП) и горизонтально устанавливаемые детали (ГД) для установки между ними с расширяющимися на концах шипами (РШ), по бокам от СПП и РШ под углом друг к другу выполнены плоские пропилы (ПП), образующие стыковочные поверхности ответной формы.
Суживающиеся наружу продольные пазы и расширяющиеся продольные шипы служат для соединения горизонтальных и вертикальных деталей между собой. Наличие вышеупомянутых стыковочных поверхностей, образованных плоскостями спилов не позволяет концам ГД шататься в горизонтальной плоскости и снижает проницаемость стыков к вредным факторам окружающей среды. Особенность предлагаемой конструкции состоит в том, что не требуется обрабатывать всю поверхность натуральных бревен и в качестве сырья пригодны бревна с большими отклонениями от идеальной формы, для возведения деревянной стены будет достаточно, если только поверхности спилов, а не вся поверхность деталей будет выполнена с нужной точностью.
В качестве ГД могут быть использованы любые пиломатериалы, имеющие достаточную толщину для формирования вышеупомянутых пазов и шипов.
В частной форме выполнения ГД представляют собой окоренные бревна, четырехкантный брус или оцилиндрованный брус.
При укладке вертикальными рядами ГД могут быть соединены между собой посредством известных типов соединений, которые обычно применяются для соединения бревен между собой (см., например, ГОСТ 30974-2002 «Типовые профили и венцовые пазы бревенчатых элементов сруба»).
В одной частной форме выполнения ГД для соединения между собой по длине дополнительно снабжены цилиндрическим и/или трапецеидальным венцовым пазом и/или венцовым пазом с соединением типа «шпунт-гребень».
В еще одной частной форме выполнения ГД для соединения между собой по длине дополнительно снабжены плоскими пропилами, при этом смежные пропилы с одной из сторон ГД образуют продольную впадину, а с другой стороны ГД - продольный выступ. Такой тип соединения в целом обеспечивает ту же прочность соединения ГД по длине и при этом позволяет обрабатывать сырье без применения сложного оборудования и технологий.
В другой частной форме выполнения концы РШ и внутренняя поверхность СПП снабжена выступами и впадинами ответной формы. Иными словами в данной частной форме выполнения самая широкая часть поверхности шипа и паза имеет зигзагообразное поперечное сечение, что позволяет дополнительно повысить степень изоляции стыков.
В частной форме выполнения концы РШ имеют, по меньшей мере, два выступа.
Одно из главных достоинств предлагаемого типа соединений состоит в том, что все деревянные детали могут быть изготовлены из натурального сырья без применения сложных технологий деревообработки (фрезерования).
В одной частной форме выполнения СПП, РШ, ПП, упомянутые выступы и/или упомянутые впадины выполнены цепной, дисковой и/или ленточной пилой. При этом направление и глубина пиления выбраны таким образом, что цепная, дисковая и/или ленточная пила имеет возможность сделать все необходимые пропилы в заданной проекции, что позволяет наиболее рационально использовать материал.
В еще одной частной форме выполнения угол между смежными ПП составляет, по меньшей мере, 170 градусов, предпочтительно, по меньшей мере, 160 градусов, особенно предпочтительно, по меньшей мере, 150 градусов. С увеличением угла между смежными ПП прочность и степень изолированность соединений увеличивается, однако толщина и несущая способность вертикальных деталей, соответственно, уменьшается, поэтому оптимальный угол между ПП может быть в зависимости от толщины ГД.
Вышеупомянутая техническая задача также решена благодаря тому, что в вертикально устанавливаемой деревянной детали (вторая полезная модель) для монтажа стены посредством соединения с вышеупомянутыми горизонтально устанавливаемыми деревянными деталями, имеющей, по меньшей мере, один сужающийся наружу продольный паз (СПП) для соединения с упомянутыми ГД, по разные стороны от СПП выполнены плоские продольные пропилы (ПП), образующие стыковочные поверхности, выполненные с возможностью плотного примыкания к стыковочным поверхностям ответной формы в упомянутых ГД.
В частной форме выполнения упомянутый паз выполнен посредством цепной, дисковой и/или ленточной пилы.
В одной частной форме выполнения угол между ПП составляет, по меньшей мере, 170 градусов, предпочтительно, по меньшей мере, 160 градусов, особенно предпочтительно, по меньшей мере, 150 градусов.
В еще одной частной форме выполнения, по меньшей мере, два СПП для соединения ГД, уложенных под углом друг к другу вертикальными рядами.
В другой частной форме выполнения, по меньшей мере, два СПП, для соединения с ГД, уложенными по существу параллельными вертикальными рядами.
Вышеуказанные технические задачи также решены благодаря тому, что горизонтально устанавливаемая деревянная деталь (третья полезная модель) для монтажа стены посредством соединения с вышеупомянутыми вертикально устанавливаемыми деревянными деталями (ВД), имеющей конец с расширяющимся на конце шипом (РШ) для соединения с ВД, с разных сторон от РШ под углом к продольной оси выполнены плоские поперечные пропилы (ПП), образующие стыковочные поверхности, выполненные с возможностью плотного примыкания к стыковочным поверхностям ответной формы в ВД.
В частной форме выполнения, горизонтальную деталь получают посредством окорки натурального бревна, опиливания натурального бревна на четырехкантный брус или оцилиндровки бруса.
В одной частной форме выполнения для соединения с другими деталями в детали выполнены цилиндрические и/или трапецеидальные венцовые пазы и/или венцовые пазы с соединением типа «шпунт-гребень».
Вышеуказанные задачи также решены благодаря тому, что стену (четвертая полезная модель), возводят посредством соединения вышеупомянутых вертикально и горизонтально устанавливаемых деревянных деталей (ВД и ГД).
В частной форме выполнения ГД дополнительно соединены между собой в вертикальный ряд посредством нагелей, устанавливаемых в плоскости упомянутого ряда.
В одной частной форме выполнения ГД дополнительно соединены между собой посредством шпонок типа «ласточкин хвост».
Технический результат вышеупомянутой группы полезных моделей состоит в том, что без применения сложных технологий деревообработки (за исключением пиления цепной, дисковой и/или ленточной пилой), при соединении вертикальных и горизонтальных деталей обеспечивается высокая прочность соединений, низкий люфт деталей в стыках и низкая проницаемость стыков к вредным факторам окружающей среды.
Как указано выше технический результат достигается в частности благодаря тому, что в отличие от известных аналогов стыки между горизонтальными и вертикальными деревянными деталями образованы плоскими поверхностями спилов, выполненных под углом друг к другу. Такое выполнение обеспечивает дополнительную фиксацию и не позволяет концам горизонтальных деталей шататься в стороны, когда между шипом и пазом имеется люфт. Кроме того, в связи с ограничением подвижности концов горизонтальных деталей в стороны не требуется высокой прочности шипа к нагрузкам на срез, что позволяет уменьшить размер шипа по сравнению с аналогами.
Необходимо понимать, что полезные модели охарактеризованы только такими признаками, которые достаточны для достижения технического результата; специального упоминания всех без исключения признаков полезных моделей не требуется, если специалистам известно, что изделия того же рода должны обладать такими признаками и без них не реализуется основное назначение, тем более не требуется ограничивать обобщенные признаки какими-то конкретными вариантами, если таковые известны специалистам, могут быть подобраны по известным правилам и/или раскрыты в настоящем тексте.
Следует понимать, что полезные модели могут обладать всеми или только некоторыми из признаков вышеописанных частных и/или предпочтительных форм выполнения, при условии, что такие признаки совместимы друг с другом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фигуре 1 показан разрез узла соединения деревянных деталей, в котором угол между плоскостями спилов вертикально устанавливаемой детали больше 180 градусов.
На фигуре 2 сверху и снизу показан общий вид узла соединения деревянных деталей.
На фигуре 3 показан разрез соединения вертикально устанавливаемой деревянной детали и горизонтально устанавливаемой деревянной детали, угол между плоскостями спилов вертикально устанавливаемой детали меньше 180 градусов.
На фигуре 4 и 5 показан общий вид узла соединения деревянных деталей, в котором угол между плоскостями спилов вертикально устанавливаемой детали меньше 180 градусов.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ МОДЕЛЕЙ
Нижеследующие примеры даются только для иллюстрации общей концепции полезной модели. Ничто в настоящем разделе описания не должно быть истолковано как ограничение объема притязаний. Должно быть понятно, что средний специалист, знакомый с общей концепцией настоящей полезной модели, может использовать ее главные отличительные особенности и/или внести эквивалентные замены с достижением поставленной задачи и без отклонения от духа и области концепции.
Вертикальные и горизонтальные детали выпиливают цепной или циркулярной пилой из окоренного бревна в соответствии с выбранным контуром сечения. Вертикальные деревянные детали устанавливают в проектные положения с точным выравниванием пазов по вертикали и фиксируют. Концы горизонтальных деталей наживляют в противолежащие пазы вертикальных деталей сверху и опускают, стараясь соблюдать горизонтальный уровень во избежание заклинивания.
Любые изменения и/или модификации полезной модели, связанные с дополнением вышеописанной совокупности ее существенных признаков без изменения достигаемого результата или с их заменой известными эквивалентами, а также любые дополнительные применения, подпадают под объем правовой охраны, определяемый нижеприведенной формулой.
1. Комплект деревянных деталей стены, содержащий вертикально устанавливаемые детали (ВД) с сужающимися наружу продольными пазами (СПП) и горизонтально устанавливаемые детали (ГД) для установки между ними с расширяющимися на концах шипами (РШ), в котором по бокам от СПП и РШ под углом друг к другу выполнены плоские пропилы (ПП), образующие стыковочные поверхности ответной формы.
2. Комплект по п.1, в котором ГД представляют собой окоренные бревна, четырехкантный брус или оцилиндрованный брус.
3. Комплект по п.1, в котором ГД для соединения между собой по длине дополнительно снабжены цилиндрическим и/или трапецеидальным венцовым пазом и/или венцовым пазом с соединением типа «шпунт-гребень».
4. Комплект по п.1, в котором ГД для соединения между собой по длине дополнительно снабжены плоскими пропилами, при этом смежные пропилы с одной из сторон ГД образуют продольную впадину, а с другой стороны ГД - продольный выступ.
5. Комплект по п.1, в котором концы РШ и внутренняя поверхность СПП снабжена выступами и впадинами ответной формы.
6. Комплект по п.5, в котором концы РШ имеют, по меньшей мере, два выступа.
7. Комплект по любому из пп.1, 5 или 6, в котором СПП, РШ, ПП, упомянутые выступы и/или упомянутые впадины выполнены цепной, дисковой и/или ленточной пилой.
8. Комплект по п.1, в котором угол между смежными ПП составляет, по меньшей мере, 170º, предпочтительно, по меньшей мере, 160º, особенно предпочтительно, по меньшей мере, 150º.
9. Вертикально устанавливаемая деревянная деталь для монтажа стены посредством соединения с горизонтально устанавливаемыми деревянными деталями (ГД) по любому из пп.1, 2, 3 или 4, имеющая, по меньшей мере, один сужающийся наружу продольный паз (СПП) для соединения с упомянутыми ГД, по разные стороны от которого выполнены плоские продольные пропилы (ПП), образующие стыковочные поверхности, выполненные с возможностью плотного примыкания к стыковочным поверхностям ответной формы в упомянутых ГД.
10. Деталь по п.9, в которой упомянутый паз выполнен посредством цепной, дисковой и/или ленточной пилы.
11. Деталь по п.9, в которой угол между ПП составляет, по меньшей мере, 170º, предпочтительно, по меньшей мере, 160º, особенно предпочтительно, по меньшей мере, 150º.
12. Деталь по п.9, содержащая, по меньшей мере, два СПП для соединения ГД, уложенных под углом друг к другу вертикальными рядами.
13. Деталь по п.8, содержащая, по меньшей мере, два СПП, для соединения с ГД, уложенными, по существу, параллельными вертикальными рядами.
14. Горизонтально устанавливаемая деревянная деталь для монтажа стены посредством соединения с вертикально устанавливаемыми деревянными деталями (ВД) по любому из пп.1, 9, 10, 11, 12 или 13, имеющая конец с расширяющимся на конце шипом (РШ) для соединения с ВД, с разных сторон от которого под углом к продольной оси выполнены плоские поперечные пропилы (ПП), образующие стыковочные поверхности, выполненные с возможностью плотного примыкания к стыковочным поверхностям ответной формы в ВД.
15. Деталь по п.14, полученная посредством окорки натурального бревна, опиливания натурального бревна на четырехкантный брус или оцилиндровки бруса.
16. Деталь по п.14, в которой для соединения с другими деталями выполнены цилиндрические и/или трапецеидальные венцовые пазы и/или венцовые пазы с соединением типа «шпунт-гребень».
17. Стена, получаемая посредством соединения вертикально устанавливаемых деревянных деталей (ВД) по любому из пп.1, 9, 10, 11, 12 или 13 с горизонтально устанавливаемыми деревянными деталями (ГД) по любому из пп.1 или 14, 15 или 16.
18. Стена по п.17, в которой ГД дополнительно соединены между собой в вертикальный ряд посредством нагелей, устанавливаемых в плоскости упомянутого ряда.
19. Стена по п.17, в которой ГД дополнительно соединены между собой посредством шпонок типа «ласточкин хвост».
