RU2656061C1 - Method of continuous three-dimensional pouring of monolithic walls made of glass (options) and device for its implementation - Google Patents
Method of continuous three-dimensional pouring of monolithic walls made of glass (options) and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2656061C1 RU2656061C1 RU2017122823A RU2017122823A RU2656061C1 RU 2656061 C1 RU2656061 C1 RU 2656061C1 RU 2017122823 A RU2017122823 A RU 2017122823A RU 2017122823 A RU2017122823 A RU 2017122823A RU 2656061 C1 RU2656061 C1 RU 2656061C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- walls
- wall
- furnace
- glass furnace
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
- E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
- E04G21/14—Conveying or assembling building elements
- E04G21/16—Tools or apparatus
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительства, в частности к способу возведения стен зданий из стекла. The invention relates to the field of construction, in particular to a method for the erection of walls of buildings made of glass.
Известен аналог – способ изготовления гофрированного стекла, патент США № 1888965 A, 22.11.1932, включающий установку плоского листа на скруглённые параллельно расположенные опоры, и формирование изгибов стекла путём воздействия на стекло скруглёнными параллельно расположенными выступами в промежутки между опор.A similar analogue is known - US Patent No. 1888965 A, 11/22/1932, including the installation of a flat sheet on rounded parallel supports, and the formation of glass bends by exposing the glass to rounded parallel protrusions in the spaces between the supports.
Первым недостатком аналога является малая прочность получаемых стеклянных листов из-за их малой толщины. При увеличении толщины осуществление способа становится затруднительным, так как энергетические затраты на поддержание стеклянного листа в нагретом состоянии и на его деформацию растут в геометрической прогрессии относительно роста габаритов стекла. Вторым недостатком аналога является отсутствие отжига или стадии позволяющей осуществить равномерное остывание листа. Это тоже является ограничивающим фактором в обеспечении изготовления стекла больших габаритов. Приведенные недостатки делают невозможным осуществление способа для строительства монолитных стен зданий.The first disadvantage of the analogue is the low strength of the resulting glass sheets due to their small thickness. With increasing thickness, the implementation of the method becomes difficult, since the energy costs of maintaining the glass sheet in a heated state and its deformation grow exponentially with respect to the growth of glass dimensions. The second disadvantage of the analogue is the absence of annealing or a stage allowing uniform cooling of the sheet. This is also a limiting factor in ensuring the manufacture of glass of large dimensions. The above disadvantages make it impossible to implement the method for the construction of monolithic walls of buildings.
Известен аналог – способ изготовления стеклянных стен фасада здания музея «ан де Стром» в Антверпене (Бельгия), описанный в статье “Designing and constructing corrugated glass facades”, https://www.glassonweb.com/article/designing-and-constructing-corrugated-glass-facades, 11.01.2016. Стеклянные секции стен аналога имеют длину 5,5 м. В статье сказано, что современные возможности производства стекла по флоат-технологии и транспортные ограничения не позволяют изготовить стёкла для зданий размерами больше указанного, поэтому стены изготовлены из отдельных секций по 5,5 м. Недостатком аналога является ограничение габаритных размеров изготавливаемых данным способом монолитных частей стеклянных стен. Стена в аналоге получается не монолитной, а собранной из отдельных секций.The analogue is known - a method of manufacturing glass walls of the facade of the building of the Museum an de Strom in Antwerp (Belgium), described in the article “Designing and constructing corrugated glass facades”, https://www.glassonweb.com/article/designing-and-constructing -corrugated-glass-facades, 01/11/2016. Glass sections of analog walls have a length of 5.5 m. The article says that the modern possibilities for the production of glass by float technology and transport restrictions do not allow glass to be made for buildings larger than the specified size, so the walls are made of separate sections of 5.5 m. An analogue is the limitation of the overall dimensions of the monolithic parts of glass walls manufactured by this method. The wall in the analogue is not monolithic, but assembled from separate sections.
Основная причина сложности изготовления монолитной стены здания из стекла большой протяженности в том, что под действием температуры, локально или по всей поверхности, стекло изменяет свои геометрические размеры. Это приводит к возникновению напряжений в стекле, а при превышении определенного порога - к появлению трещин и разрыву всего полотна. Особенно сильно влияет растяжение стекла при понижении температуры, так как стекло выдерживает на порядок меньшие напряжения при его растяжении в сравнении со сжатием. Нагрузки на сжатие стекло выдерживает почти как металл. The main reason for the difficulty of manufacturing a monolithic wall of a building from long glass is that under the influence of temperature, locally or over the entire surface, the glass changes its geometric dimensions. This leads to stresses in the glass, and if a certain threshold is exceeded, to cracks and rupture of the entire canvas. The stretching of the glass is especially strongly affected by lowering the temperature, since the glass withstands an order of magnitude lower stresses when stretched in comparison with compression. Glass can withstand compression loads almost like metal.
Мировой рекорд на самое длинное стекло равен 21 м. Оно хранится при относительно постоянной температуре – в холле компании Glas Troesch AG в Швейцарии. http://wt.com.ua/novosti/332-samoe-dlinnoe-steklo-v-mire.html. При его производстве используется технология триплекс. Использование такого стекла при изготовлении стен здания не эффективно из-за необходимости поддержания постоянной температуры стекла.The world record for the longest glass is 21 m. It is stored at a relatively constant temperature - in the lobby of Glas Troesch AG in Switzerland. http://wt.com.ua/novosti/332-samoe-dlinnoe-steklo-v-mire.html. Its production uses triplex technology. The use of such glass in the manufacture of building walls is not effective because of the need to maintain a constant glass temperature.
Близким аналогом предлагаемого технического решения, принятый за прототип, является способ трехмерной печати зданий, патент РФ №2618235, 03.05.2017, заключающийся в нанесении материала стен печатающей головкой в процессе перемещения печатающей головки по координатам расположения стен в трехмерном пространстве, отличающийся тем, что в качестве печатающей головки используют стекловаренную печь, одновременно используют более одной стекловаренной печи, одновременно осуществляют загрузку материала в стекловаренные печи, расплавление материала в стекловаренных печах, дозированную подачу расплавленного материала через выходные отверстия стекловаренных печей в процессе перемещения стекловаренных печей по координатам в трехмерном пространстве с формированием конструкций здания.A close analogue of the proposed technical solution adopted for the prototype is the method of three-dimensional printing of buildings, RF patent No. 2618235, 05/03/2017, which consists in applying the material to the walls with a print head in the process of moving the print head along the coordinates of the walls in three-dimensional space, characterized in that a glass melting furnace is used as the printhead, more than one glass melting furnace is used at the same time, material is simultaneously loaded into glass melting furnaces, and the material is melted in glass melting furnaces, the dosed supply of molten material through the outlet openings of the glass melting furnaces in the process of moving the glass melting furnaces along the coordinates in three-dimensional space with the formation of building structures.
Недостатком прототипа является невозможность изготовления данным способом стеклянных стен, имеющих большие габаритные размеры, например протяженную длину, так как при больших габаритах стекла в нём с изменением температуры создаются напряжения, которые приводят к его разрушению. Это может происходить как на этапе производства стекла, что является ограничивающим размеры производимого флоат методом стекла, так и при эксплуатации. Например, при похолодании в стеклянной стене возникают растягивающие напряжения, которые из-за большой длины стены суммируются и приводят к разрушению стены. The disadvantage of the prototype is the impossibility of manufacturing this method of glass walls having large overall dimensions, for example, an extended length, since with large dimensions of the glass, stresses are created in it with a change in temperature, which lead to its destruction. This can occur both at the glass production stage, which is the limiting size of the glass produced by the float method, and during operation. For example, during cooling in a glass wall tensile stresses arise, which, due to the long length of the wall, add up and lead to the destruction of the wall.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении габаритов изготавливаемых монолитных стеклянных стен благодаря предотвращению их разрушения под действием температурной деформации с сохранением оптимальной скорости строительства.The technical result of the invention is to increase the dimensions of the manufactured monolithic glass walls due to the prevention of their destruction under the influence of temperature deformation while maintaining the optimal speed of construction.
Решение технической задачи в способе непрерывной трехмерной заливки монолитных стен из стекломассы, в его первом варианте, заключающемся в нанесении материала стен стекловаренной печью в процессе перемещения стекловаренной печи по координатам расположения стен в трехмерном пространстве, с одновременной загрузкой сырья в стекловаренную печь, расплавлением сырья в стекловаренной печи, дозированной подачей расплавленного материала через выходные отверстия стекловаренной печи в процессе перемещения стекловаренной печи по координатам в трехмерном пространстве с формированием стен здания путём их заливки, достигается тем, что траектория, по которой перемещают стекловаренную печь в пределах расположения каждой стены строящегося здания, является не прямолинейной, а с изменением направления, обеспечивающим касание границ области расположения стены.The solution to the technical problem in the method of continuous three-dimensional pouring of monolithic walls of glass melt, in its first embodiment, which consists in applying the material of the walls with a glass furnace in the process of moving the glass furnace along the coordinates of the walls in three-dimensional space, while loading the raw materials into the glass furnace, melting the raw materials in the glass furnace, dosed by feeding molten material through the outlet openings of the glass furnace in the process of moving the glass furnace in coordinate in three-dimensional space with the formation of the walls of buildings by pouring them, it is achieved by the fact that the path along which the glass furnace within the walls of the location of each building under construction, is not straightforward, and a change in direction, providing boundaries touch the walls of the location area.
Решение технической задачи в способе непрерывной трехмерной заливки монолитных стен из стекломассы, в его втором варианте, заключающемся в нанесении материала стен стекловаренной печью в процессе перемещения стекловаренной печи по координатам расположения стен в трехмерном пространстве, с одновременной загрузкой сырья в стекловаренную печь, расплавлением сырья в стекловаренной печи, дозированной подачей расплавленного материала через выходные отверстия стекловаренной печи в процессе перемещения стекловаренной печи по координатам в трехмерном пространстве с формированием стен здания путём их заливки, достигается тем, что траектория, по которой перемещают стекловаренную печь в пределах расположения каждой стены строящегося здания, является не прямолинейной, а с изменением направления, обеспечивающим касание границ области расположения стены, одновременно осуществляют заливку нескольких слоёв стены, причём некоторые слои заливают при движении расплава через выходные отверстия стекловаренной печи самотёком, а другие слои заливают при движении расплава через выходные отверстия под избыточным давлением.The solution to the technical problem in the method of continuous three-dimensional casting of monolithic walls of glass melt, in its second embodiment, which consists in applying the material of the walls with a glass furnace in the process of moving the glass furnace along the coordinates of the walls in three-dimensional space, while loading the raw materials into the glass furnace, melting the raw materials in the glass furnace, dosed by feeding molten material through the outlet openings of the glass furnace in the process of moving the glass furnace in coordinate in three-dimensional space with the formation of the walls of the building by pouring them, it is achieved by the fact that the trajectory along which the glass furnace is moved within each wall of the building under construction is not straightforward, but with a change in direction that ensures that the boundaries of the wall area are touched, several layers of the wall, and some layers are poured when the melt moves through the outlet openings of the glass melting furnace by gravity, and other layers are poured when the melt moves through Khodnev openings under overpressure.
Решение технической задачи в способе непрерывной трехмерной заливки монолитных стен из стекломассы, в его третьем варианте, заключающемся в нанесении материала стен стекловаренной печью в процессе перемещения стекловаренной печи по координатам расположения стен в трехмерном пространстве, с одновременной загрузкой сырья в стекловаренную печь, расплавлением сырья в стекловаренной печи, дозированной подачей расплавленного материала через выходные отверстия стекловаренной печи в процессе перемещения стекловаренной печи по координатам в трехмерном пространстве с формированием стен здания путём их заливки, достигается тем, что траектория, по которой перемещают стекловаренную печь в пределах расположения каждой стены строящегося здания, является не прямолинейной, а с изменением направления, обеспечивающим касание границ области расположения стены, одновременно с перечисленными действиями осуществляется отжиг стены путём нагрева готовых участков стены до температуры отжига нагревателем, перемещаемым сразу после стекловаренной печи.The solution to the technical problem in the method of continuous three-dimensional casting of monolithic walls of glass melt, in its third embodiment, which consists in applying the material of the walls with a glass furnace in the process of moving the glass furnace along the coordinates of the walls in three-dimensional space, while loading the raw materials into the glass furnace, melting the raw materials in the glass furnace, dosed by feeding molten material through the outlet openings of the glass furnace in the process of moving the glass furnace in coordinates m in three-dimensional space with the formation of the walls of the building by pouring them, it is achieved by the fact that the path along which the glass furnace is moved within each wall of the building under construction is not straightforward, but with a change in direction, ensuring that the boundaries of the wall area are touched, simultaneously with the listed actions anneal the wall by heating the finished sections of the wall to the annealing temperature with a heater that moves immediately after the glass melting furnace.
Решение технической задачи в способе непрерывной трехмерной заливки монолитных стен из стекломассы, в его четвёртом варианте, заключающемся в нанесении материала стен стекловаренной печью в процессе перемещения стекловаренной печи по координатам расположения стен в трехмерном пространстве, с одновременной загрузкой сырья в стекловаренную печь, расплавлением сырья в стекловаренной печи, дозированной подачей расплавленного материала через выходные отверстия стекловаренной печи в процессе перемещения стекловаренной печи по координатам в трехмерном пространстве с формированием стен здания путём их заливки, достигается тем, что траектория, по которой перемещают стекловаренную печь в пределах расположения каждой стены строящегося здания, является не прямолинейной, а с изменением направления, обеспечивающим касание границ области расположения стены, одновременно с перечисленными действиями осуществляется отжиг стены путём нагрева готовых участков стены до температуры отжига нагревателем, перемещаемым сразу после стекловаренной печи, а перед началом заливки стен здания весь объем будущего здания с целью проведения отжига стен термически изолируют от внешней среды.The solution to the technical problem in the method of continuous three-dimensional casting of monolithic walls of glass melt, in its fourth embodiment, which consists in applying the material of the walls with a glass furnace in the process of moving the glass furnace along the coordinates of the walls in three-dimensional space, while loading the raw materials into the glass furnace, melting the raw materials in the glass furnace, dosed by feeding molten material through the outlet openings of the glass furnace in the process of moving the glass furnace along the coordinates there, in three-dimensional space with the formation of the walls of the building by pouring them, it is achieved by the fact that the path along which the glass furnace is moved within each wall of the building under construction is not straightforward, but with a change in direction, ensuring that the boundaries of the wall area are touched, simultaneously with the listed actions anneal the wall by heating the finished sections of the wall to the annealing temperature with a heater that moves immediately after the glass melting furnace, and before starting to fill the walls buildings, the entire volume of the future building with the aim of annealing the walls is thermally isolated from the external environment.
Решение технической задачи в устройстве для непрерывной трехмерной заливки монолитных стен из стекломассы, содержащем стекловаренную печь, механизм трехмерного перемещения стекловаренной печи и выравнивающее устройство для выравнивания плоскости стены, расположенное с возможностью формирования плоскости стены после нанесения материала стены стекловаренной печью, достигается тем, что имеется инфракрасный нагреватель, размещённый с возможностью перемещения и обеспечения нагрева сформированной части стены на механизме трехмерного перемещения, а механизм трехмерного перемещения с печью, устройством выравнивания плоскости стены и инфракрасным излучателем расположены в объёме, который ограничен каркасом, закрытым теплоизолирующими плитами, покрытыми с внутренней стороны теплоотражающими экранами, и имеющими открываемые окна с возможностью создания конвекции и регулирования температуры в данном объёме, а двигатели и система управления механизма трехмерного перемещения вынесена за пределы каркаса.The solution to the technical problem in a device for continuous three-dimensional pouring of monolithic walls of glass melt containing a glass melting furnace, a mechanism for three-dimensional movement of a glass melting furnace and a leveling device for leveling a wall plane, arranged to form a wall plane after applying the wall material with a glass melting furnace, is achieved by the fact that there is infrared a heater placed with the ability to move and ensure heating of the formed part of the wall on the three-dimensional mechanism movement, and a three-dimensional movement mechanism with a furnace, a wall plane alignment device and an infrared emitter are located in a volume that is limited by a frame closed by heat-insulating plates, heat-reflecting screens coated on the inside, and openable windows with the possibility of convection and temperature control in this volume, and the engines and the control system of the three-dimensional movement mechanism are moved outside the frame.
На фиг.1 показана стекловаренная печь.Figure 1 shows a glass melting furnace.
На фиг.2 показана стекловаренная печь сбоку.Figure 2 shows a glass melting furnace on the side.
На фиг.3 изображен вид сверху на механизм трехмерного позиционирования.Figure 3 shows a top view of the three-dimensional positioning mechanism.
На фиг.4 изображены варианты траекторий перемещения стекловаренной печи (конфигурации стеклянных стен) в плане.Figure 4 shows the options for the trajectories of the glass furnace (configuration of glass walls) in the plan.
На фиг.5 изображена схема деформации фрагмента стены при нагреве.Figure 5 shows a diagram of the deformation of a fragment of the wall during heating.
На фиг.6 изображен каркас, закрытый теплоизолирующими плитами, внутри которого размещена строительная площадка.Figure 6 shows the frame, closed with insulating plates, inside which is placed the construction site.
На фиг. 7 изображен питатель (выходное сопло) печи с отверстиями для слива расплава стекломассы.In FIG. 7 shows the feeder (output nozzle) of the furnace with holes for draining the molten glass.
Приведём пример конкретной реализации устройства для непрерывной трехмерной заливки монолитных стен из стекломассы. Перемещаемая по траектории мобильная стекловаренная печь 1, изображенная на фиг.1 и 2, используется для расплавления и дозированной подачи расплавленного материала. Сырьем для литья стекла является шихта, состоящая на 60-90% из кварцевого песка, остальную часть составляют добавки. На каждой печи имеется выходное отверстие 2. Для заливки стен выходное отверстие 2 в сечении имеет прямоугольную форму. Для подачи материала служат гибкий шихтопровод 3 и дозатор 4, в который высыпается сырье из гибкого шихтопровода 3. Дозатор 4 представляет собой с расположенным внутри вращающимся шнеком для перемещения материала, он является буферной частью и служит для формирования стабильного потока сырья под давлением перед ее попаданием в печь 1. Для выравнивания материала только что сформированной части стены 5, который до застывания является пластичным и может деформироваться в процессе остывания, используют специальные вращающиеся валики 6, которые прикреплены к печи 1 и перемещаются вместе с печью 1. Валик 6 перфорирован и через отверстия перфорации изнутри валика 6 выходит воздух, который способствует более быстрому остыванию стены и выравниванию края стены после слива горячего расплава, после чего расплав быстро застывает, фиксируя приданную ему валиком 6 форму. Here is an example of a specific implementation of a device for continuous three-dimensional casting of monolithic walls of glass melt. Moving along the trajectory of the mobile
Для перемещения стекловаренной печи применяют традиционный механизм трехмерного перемещения, который изображен на фиг.3. Механизм трехмерного перемещения включает столбы 7 и раму 8, имеющую конструкцию фермы. Рама 8 перемещается по столбам 7 по направлению оси Z, которая направлена вертикально. На раме 8 имеются направляющие 9, по которым перемещается портал 10 по направлению оси Y. По направляющей портала 10 перемещается каретка 11 со стекловаренной печью по направлению оси X. Это позволяет обеспечить перемещение стекловаренной печи в любую точку пространства расположения стеклянных стен здания по любой траектории, в пределах описанных перемещений. Движением каретки 11 в направлении каждой из осей управляют отдельные реверсивные двигатели, управляемые электронно-вычислительной машиной. To move the glass melting furnace, use the traditional mechanism of three-dimensional movement, which is shown in Fig.3. The three-dimensional movement mechanism includes columns 7 and a frame 8 having a truss structure. The frame 8 moves along the pillars 7 in the direction of the Z axis, which is directed vertically. On the frame 8 there are guides 9 along which the
Изображенная на фиг.4 траектория 12 перемещения стекловаренной печи 1 в пределах расположения стен 5 строящегося здания является не прямолинейной, а с изменением направления, обеспечивающим касание границ 13 области расположения стены 5. Условная граница 13 заливаемой стены может быть увеличена за счет дополнительного утепления, например, заливкой пеностекла. Траектория перемещения стекловаренной печи формирует форму стены 5 в плане. Получаемая криволинейная форма стены предотвращает разрушение стены 5 в результате температурных деформаций, тем самым обеспечивая возможность изготовления монолитных стеклянных стен большой протяженности.The
Благодаря криволинейной форме стены 5 силы расширения и сжатия действуют в пределах каждого её локального участка – отрезка ограниченного точками A и B, показанного на фиг.4б. Силы расширения и сжатия на локальном участке не приводят к его разрушению, так как не суммируются с такими же силами на других участках, что происходит в прямолинейной стене. Поэтому напряжение в прямолинейной стене пропорционально её длине. В криволинейной стене влияние этих сил ограничивается отклонением в ту или иную сторону соседнего ребра, но так как длина ребра небольшая, то и отклонение не велико и также не приводит к разрушению стекла. Due to the curved shape of the
Рассмотрим вариант расширения стекла при повышении температуры на примере перемещения двух сторон i-го ребра стеклянной стены, имеющей зигзагообразную конфигурацию, показанную на фиг.4б. Оценим, на какой угол отклонится ребро при подъеме температуры и расширении стекла. Считаем, что точки A и C, показанные на фиг.5а, зафиксированы, так как общий размер стены неизменен и количество ребер тоже неизменно. Кроме того, все ребра одного размера. На фиг.5а показаны два положения ребра – до и после повышения температуры. Температурный коэффициент линейного расширения стекла равен 9*10-6 м/(мºС). Прирост ΔLi длины ребра Li при изменении температуры на 100 градусов равен примерно 9*10-4 длины Li. Угол отклонения ребра длиной Li+1, равен:Consider the option of expanding glass with increasing temperature by the example of the movement of two sides of the ith edge of the glass wall having the zigzag configuration shown in Fig.4b. Let us estimate the angle the rib deflects when the temperature rises and the glass expands. We believe that points A and C shown in Fig. 5a are fixed, since the total size of the wall is unchanged and the number of edges is also unchanged. In addition, all ribs are the same size. On figa shows two positions of the ribs - before and after temperature increase. The temperature coefficient of linear expansion of the glass is 9 * 10 -6 m / (m º C). The increase ΔL i of the length of the rib L i when changing the temperature by 100 degrees is approximately 9 * 10 -4 of the length L i . The deflection angle of the ribs of length L i + 1 is:
Угол ABC = 360*ΔLi/2*3,1415*Li = (360* Li*9*10-4)/6,283* Li = (360 * 9*10-4)/6,283 = 0,3240 /6,283 = 0,05º градуса.Angle ABC = 360 * ΔL i / 2 * 3.1415 * L i = (360 * L i * 9 * 10-4) / 6.283 * L i = (360 * 9 * 10 -4 ) / 6.283 = 0.3240 / 6.283 = 0.05º degrees.
Приведённая оценка завышена, так как реальный угол будет меньше, как показано на фиг.5б, но это делает оценку более надежной. Приведённая оценка сделана для примера изменения температуры на 100 градусов. При её изменении на 200 градусов угол составит 0,1 градус. Из методики расчёта стекла на прочность известно, что при расчетной нагрузке прогиб стекла не должен превышать 1/100 длины стороны листа. Поэтому в приведённом примере мы имеем десятикратный запас прочности до излома. Ситуация с охлаждением стекла идентична, кроме того, что сложно представить охлаждение конструкции здания на 100 и 200 градусов Цельсия. Приведённый расчёт доказывает, что осуществление способа печати не по прямолинейной траектории, а с изменением направления, обеспечивающим касание границ области расположения стены, обеспечивает стойкость получаемой таким способом стеклянной монолитной стены к изменению температуры и делает напряжения, обусловленные изменением температуры, недостаточными для разрушения стены.The above estimate is overestimated, since the real angle will be smaller, as shown in Fig.5b, but this makes the estimate more reliable. The above estimate is made as an example of a temperature change of 100 degrees. When it is changed by 200 degrees, the angle will be 0.1 degrees. From the methodology for calculating glass for strength, it is known that at the design load, the glass deflection should not exceed 1/100 of the length of the sheet side. Therefore, in the above example, we have a tenfold margin of safety before breaking. The situation with the cooling of glass is identical, except that it is difficult to imagine the cooling of the building structure at 100 and 200 degrees Celsius. The above calculation proves that the implementation of the printing method not along a straight path, but with a change in direction, ensuring that the boundaries of the wall area are touched, ensures that the glass monolithic wall obtained in this way is resistant to temperature changes and makes the stresses caused by the temperature change insufficient to destroy the wall.
Для увеличения описанного эффекта применяется перемещение печи 1 по криволинейной траектории в двух измерениях – горизонтальном и вертикальном, обеспечивая волнообразный характер движения печи 1, и создавая сложную структуру стен 5 с наличием горизонтальных и вертикальных «волн».To increase the described effect, the
Приведём пример осуществления способа непрерывной трехмерной заливки монолитных стен из стекломассы. Перед возведением здания на месте его размещения возводят временный быстровозводимый каркас 14, изображенный на фиг.6, закрытый теплоизолирующими плитами 15, покрытыми с внутренней стороны теплоотражающими экранами. Теплоизолирующие плиты 15 предназначены для сохранения тепловой энергии в объёме, ограниченном каркасом 14, что позволяет существенно экономить энергию для отжига заливаемых стеклянных стен 5. Внутри объёма, ограниченного каркасом 14 собирают механизм трехмерного позиционирования. Двигатели и система управления перемещением вынесена за пределы каркаса 14. Перед заливкой стен осуществляют загрузку материалов в бункеры (на фигурах не показаны), закрепленные над каркасом 14 в центре наиболее длинной сторона и расположенные выше печей 1. Бункер не перемещается вместе с печью. Загрузка материала из бункеров в печи 1 осуществляют путем его высыпания из бункера под действием силы тяжести через гибкий шнекопровод шланги 3. Материал дозируется в печь 1 путем проталкивания шнеком, размещенным в дозаторе 4. Перед началом печати запускают программу электронно-вычислительной машины, управляющей реверсивными двигателями механизма трехмерного позиционирования, подачей сырья, температурами печи 1 и выходного отверстия 2, лазерными датчиками по контролю уровня заливки стен 5. Нанесение материала стен 5 начинают после разогрева предварительно помещенного в печь 1 сырья. Далее сырье непрерывно загружается в печь 1 по мере расходования расплава. Печь 1 начинают перемещать механизмом трехмерного позиционирования по указанным на фиг.4 траекториям в пределах зоны расположения стены 5. В процессе перемещения расплавленный материал вытекает из выходных отверстий 2 печи 1, создавая слои стены 5. Так как поверхностный слой стены 5 остывает быстрее после заливки, то это приводит к возникновению в нём сжимающих напряжений. Внутренняя часть стекломассы долгое время остается горячей. Поэтому сразу после заливки стены 5 осуществляют её отжиг путём принудительного нагрева поверхностного слоя для снятия его внутренних напряжений в процессе снижения температуры внутренних слоёв. Чем толще стена 5, тем большее время необходимо нагревать ее поверхность. Нагрев осуществляется в пределах температур отжига стекломассы – ее верхней и нижней границами и это также зависит от ее состава. В приведённом примере нагрев осуществляют до 500ºС, но может быть в пределах 400-600ºС. Для отжига используют инфракрасный обогреватель, перемещаемый с помощью механизма трехмерного перемещения сразу за стекловаренной печью 1. Инфракрасный обогреватель перемещается вдоль залитой стены, разогревая ее внешнюю поверхность. Вместо инфракрасного нагревателя может использоваться газовая горелка. В некоторых случаях возможно осуществление отжига без применения инфракрасного нагревателя. Температура для отжига может быть обеспечена энергией нагретых стен, которая сохраняется за счёт размещения строительной площадки внутри каркаса 14, закрытого теплоизолирующими плитами 15. Контроль температуры внутри объёма, ограниченного каркасом 14, поддерживается за счёт наличия в теплоизолирующих плитах 15 окон 16, путём их открытия и создания воздушной тяги холодного воздуха, находящегося снаружи. Проводимый описанным способом отжиг позволяет снимать напряжения, возникающие из-за неравномерности остывания различных частей стеклянной монолитной стены 5 в процессе её изготовления. Это обеспечивает возможность осуществления изготовления такой стены, так как величина напряжений, возникающих в процессе изготовления стеклянной монолитной стены 5 без отжига, из-за разности температур различных её частей, приводит к её разрушению. Here is an example of the implementation of the method of continuous three-dimensional casting of monolithic walls of glass melt. Before the erection of the building at the place of its placement, a temporary
Из-за тонкого слоя заливаемой стеклянной стены, каждый из которых равен 4-6 мм для плотного стекла, и необходимости проведения цикла остывания и закалки, заливка одноэтажного дома одной печью занимает около 40 дней на дом 10×10 м. С целью увеличения производительности до 20 дней осуществляется заливка сразу нескольких слоев одновременно и заливка слоёв стены пеностеклом, толщина заливки которых может достигать 5 см. Для этого используется одновременно четыре выходных отверстия в питателе 2 печи 1. Расположение выходных отверстий печи в такой схеме показаны на фиг.7. Два внутренних выходных отверстия 17 осуществляют литьё пеностекла, а два наружных 18 осуществляют литьё плотной массы. Плотная стекломасса из выходных отверстий 18 выливается под атмосферным давлением, а пеностекло из выходных отверстий 17 под повышенным давлением. В результате такой заливки наружные слои стены из плотного стекла защищают гигроскопичные внутренние слои из пеностекла и создают надёжную опалубку во время литья, предотвращая растекание внутренних слоёв. Процесс заливки за счёт осуществления печати внутренних слоёв пеностеклом обладает большей производительностью, что обеспечивает оптимальную скорость строительства.Due to the thin layer of the glass wall being poured, each of which is 4-6 mm for thick glass, and the need for a cooling and tempering cycle, filling a single-story house with one furnace takes about 40 days per 10 × 10 m house. In order to increase productivity up to For 20 days, several layers are poured simultaneously and the layers of the wall are filled with foam glass, the filling thickness of which can reach 5 cm. For this purpose, four outlet openings in the
Достижение технического результата первым вариантом предлагаемого способа обеспечивается благодаря тому, что The achievement of the technical result of the first embodiment of the proposed method is ensured due to the fact that
- траектория, по которой перемещают стекловаренную печь в пределах расположения каждой стены строящегося здания, является не прямолинейной, а с изменением направления, обеспечивающим касание границ области расположения стены. - the trajectory along which the glass furnace is moved within the limits of each wall of the building under construction is not straightforward, but with a change in direction, ensuring that the boundaries of the wall area are touched.
Достижение технического результата вторым вариантом предлагаемого способа обеспечивается благодаря тому, что The achievement of the technical result of the second embodiment of the proposed method is due to the fact that
- одновременно осуществляют заливку нескольких слоёв стены, причём наружные слои заливают при движении расплава через выходные отверстия стекловаренной печи самотёком, а внутренние слои заливают при движении расплава через выходные отверстия под избыточным давлением.- simultaneously carry out the filling of several layers of the wall, and the outer layers are poured when the melt moves through the outlet openings of the glass melting furnace by gravity, and the inner layers are poured when the melt moves through the outlet holes under excessive pressure.
Достижение технического результата третьим вариантом предлагаемого способа обеспечивается благодаря тому, что The achievement of the technical result of the third embodiment of the proposed method is ensured by the fact that
- осуществляется отжиг стены путём нагрева готовых участков стены до температуры отжига инфракрасным нагревателем, перемещаемым сразу после стекловаренной печи,- the wall is annealed by heating the finished sections of the wall to the annealing temperature with an infrared heater, moved immediately after the glass melting furnace,
Достижение технического результата четвертым вариантом предлагаемого способа обеспечивается благодаря тому, чтоThe achievement of the technical result of the fourth embodiment of the proposed method is due to the fact that
- перед началом заливки стен здания весь объем будущего здания с целью проведения отжига стен термически изолируют от внешней среды.- before starting to fill the walls of the building, the entire volume of the future building in order to conduct annealing of the walls is thermally isolated from the external environment.
Достижение технического результата в устройстве для непрерывной трехмерной заливки монолитных стен из стекломассы обеспечивается благодаря тому, чтоThe achievement of the technical result in a device for continuous three-dimensional pouring of monolithic walls of glass melt is ensured by the fact that
- имеется инфракрасный нагреватель, размещённый с возможностью перемещения и нагрева сформированной части стены на механизме трехмерного перемещения, - there is an infrared heater, placed with the ability to move and heat the formed part of the wall on the three-dimensional movement mechanism,
- механизм трехмерного перемещения с печью, устройством выравнивания плоскости стены и инфракрасным излучателем расположены в объёме, который ограничен каркасом, закрытым теплоизолирующими плитами, покрытыми с внутренней стороны теплоотражающими экранами, и имеющими открываемые окна с возможностью создания конвекции и регулирования температуры в данном объёме.- a three-dimensional movement mechanism with a furnace, a wall plane leveling device and an infrared emitter are located in a volume that is limited by a frame closed by heat-insulating plates, heat-reflecting screens coated on the inside, and having openable windows with the possibility of convection and temperature control in this volume.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017122823A RU2656061C1 (en) | 2017-06-28 | 2017-06-28 | Method of continuous three-dimensional pouring of monolithic walls made of glass (options) and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017122823A RU2656061C1 (en) | 2017-06-28 | 2017-06-28 | Method of continuous three-dimensional pouring of monolithic walls made of glass (options) and device for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2656061C1 true RU2656061C1 (en) | 2018-05-30 |
Family
ID=62560232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017122823A RU2656061C1 (en) | 2017-06-28 | 2017-06-28 | Method of continuous three-dimensional pouring of monolithic walls made of glass (options) and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2656061C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1131990A1 (en) * | 1983-02-04 | 1984-12-30 | Ереванский политехнический институт им.К.Маркса | Large-panel building |
| DE3638850C1 (en) * | 1986-11-13 | 1988-04-28 | Rastra Ag | Filling device for pulpy or pasty materials, in particular expanded polystyrene-cement mixtures |
| US5529471A (en) * | 1995-02-03 | 1996-06-25 | University Of Southern California | Additive fabrication apparatus and method |
| JP2007518586A (en) * | 2004-01-20 | 2007-07-12 | ユニバーシティ オブ サウザーン カリフォルニア | Automated construction including robotic systems |
| RU2371556C1 (en) * | 2008-06-26 | 2009-10-27 | Иван Иванович Сташевский | Stashevsky's method for house construction |
-
2017
- 2017-06-28 RU RU2017122823A patent/RU2656061C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1131990A1 (en) * | 1983-02-04 | 1984-12-30 | Ереванский политехнический институт им.К.Маркса | Large-panel building |
| DE3638850C1 (en) * | 1986-11-13 | 1988-04-28 | Rastra Ag | Filling device for pulpy or pasty materials, in particular expanded polystyrene-cement mixtures |
| US5529471A (en) * | 1995-02-03 | 1996-06-25 | University Of Southern California | Additive fabrication apparatus and method |
| JP2007518586A (en) * | 2004-01-20 | 2007-07-12 | ユニバーシティ オブ サウザーン カリフォルニア | Automated construction including robotic systems |
| RU2371556C1 (en) * | 2008-06-26 | 2009-10-27 | Иван Иванович Сташевский | Stashevsky's method for house construction |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Статья "3D-принтер - в каждый дом", 26.02.2015, Найдено в интернет: URL: https://geektimes.ru/company/mvideo/blog/246458/. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2618235C1 (en) | Method of three-dimensional printing of buildings (versions) and device for its implementation | |
| KR101196574B1 (en) | Glass sheet manufacturing method | |
| TWI469937B (en) | Float bath for manufacturing float glass and cooling method of the same | |
| RU2656061C1 (en) | Method of continuous three-dimensional pouring of monolithic walls made of glass (options) and device for its implementation | |
| US10870217B2 (en) | Basalt sandwich-panel additive manufacturing | |
| US9593890B2 (en) | Thermal control insert and thermal resistant hollow block | |
| TWI495621B (en) | Apparatus and method for manufacturing float glass | |
| JP5409693B2 (en) | Float tank for glass plate production, method for forming float glass using the same, and method for constructing a barrier in the float tank | |
| CN111433161B (en) | Glass manufacturing apparatus and method including thermal shield | |
| US2272217A (en) | Glass melting furnace | |
| RU2616311C1 (en) | Wall panels (versions) | |
| CN204198576U (en) | A kind of TFT-LCD kiln pool wall that is used for is fixed and the spacing brick structure that expands | |
| KR20210122696A (en) | Glass melting furnace, apparatus for producing glass and method for producing glass | |
| US8221661B2 (en) | General-purpose method for producing large-sized ceramic products such as houses or rooms from clay, large-sized blocks, bricks, and ceiling slabs | |
| KR20120000981A (en) | Heating furnace having carrier | |
| TWI457294B (en) | Apparatus and method for manufacturing float glass | |
| CN101498552A (en) | Molten pool working layer of aluminum melting furnace built by flame-proof precast blocks | |
| KR20150058086A (en) | Equipment for producing float plate glass | |
| CN110181651A (en) | The loose tool and its application method of furnace lining for moulding by casting with radiator | |
| CN217053860U (en) | Interior wall structure | |
| SU165529A1 (en) | TUNNEL FURNACE FOR THE MANUFACTURING OF PENOSITALL | |
| CN201425423Y (en) | Molten pool work layer of aluminum melting furnace made of fire-resistant precut masonry block | |
| EP3950608A1 (en) | Crown structure and production method therefor | |
| CN216106774U (en) | Bracket structure of chute area of coke dry quenching furnace | |
| CN110820991B (en) | Building energy-saving self-insulation wall and construction method thereof |