專利名稱：三免四節(jié)能砌塊的制造技術(shù)
秦磚漢瓦用窯燒成，因粘土的物理化學(xué)和音響熱功及工程造型優(yōu)于其他材料，就地取土價格最低，農(nóng)村到處可以建窯燒磚，故沿用幾千年不衰，窯磚在國內(nèi)外仍占主導(dǎo)和重要地位;但它耗煤大，污染環(huán)境，占用農(nóng)田，引起水土流失和損害生態(tài)平衡，急需革新。
三免四節(jié)能砌塊(又稱三免繡面多用節(jié)能粘土磚)的制造，其相應(yīng)能耗(克煤/塊)為生產(chǎn)(壓制) 運輸 建造(疊碼) 使用 總耗83 7 5 62 157比窯磚(608克煤/塊)每年可減少CO2排量3.2×1011m3，能緩解和改善地球氣溫變暖。
三免四節(jié)能砌塊制造的特點是高頻一維振動壓實代替窯燒，節(jié)約生產(chǎn)煤耗67～131克/塊;高強榫聯(lián)鎖代替漿砌，繡面即外表面繡刻有關(guān)花紋、圖案、節(jié)理和調(diào)配各種顏色代替漿砌與抹面，節(jié)約建造煤耗286～357克/塊;薄壁空心節(jié)約使用煤耗95～134克/塊/年;總煤耗節(jié)約447～571克/塊。
歐洲磚瓦制造協(xié)會(TBE)資料，雖然塑性成型燒結(jié)出薄壁空心保溫較高的如法國G型等粘土磚(砌塊)，但生產(chǎn)能耗高，漿砌漏漿，抹面費漿(多25%)，損壞一角，報廢一塊(相應(yīng)幾塊窯磚);因此，八十年前開始壓制粘土空心磚，銳意免去窯磚，一般用偏心拐軸壓力機或液壓機，靜壓力約100噸，8秒壓一塊。技術(shù)關(guān)鍵是粘土內(nèi)含有約1/3的空氣，高壓快速下壓時，有空氣壓縮在胚體內(nèi)，空氣壓縮的反彈力可以損壞模具卡死模具，壓不實脫模不成型。后來僅能壓制出60mm厚的實心免燒磚，七、八年前廣東佛崗、汕頭引用了這一技術(shù)，偏心拐軸壓力機，靜壓80噸，壓制的實心免燒磚240×115×53，容重2克/cm3，壓強70kgf/cm2，其性能經(jīng)廣州建材所測試，達到超過窯磚標(biāo)準(zhǔn)。由于較重，一手拿起來漿砌費勁，尺寸沒模數(shù)化，砍七分頭、半磚、二寸條、二寸頭、砍角、楔形等達不到尺寸要求，兩表面光滑，掛漿難，不能代替窯磚與混凝土砌塊。
根據(jù)專利檢索，70年代葡萄牙人桑托斯，發(fā)明水泥四面聯(lián)鎖快建磚，廣東西樵山引進此一生產(chǎn)流水線，由于水泥是高能耗緊俏材料，隔熱性能(0.8千卡/米·時·度以上)遠(yuǎn)不如粘土，還要批蕩抹面，尺寸不模數(shù)化，塊重較大，施工不便不安全，香港、澳門也不用，現(xiàn)已倒閉。
中國大陸引進意大利、西德、波蘭等國粘土空心磚生產(chǎn)線，靜壓塑性成型后900℃窯燒(1100℃釉面)，能耗與成本都高，尺寸沒模數(shù)化，漿砌抹面更費漿，所以二十多年來未能代替窯磚與混凝土砌塊。
我國臺灣曾用振動方法壓制粘土空心磚，由于用一般機械振動方法，機械磨損嚴(yán)重，振動慣性使磚難于達到標(biāo)定尺寸而停止。臺灣專利還有聯(lián)扣磚及粘土免燒實心磚制造機等，但都沒實施。
本發(fā)明的《三調(diào)壓磚機》用一維振動技術(shù)壓制出的《三免四節(jié)能砌塊》，樣品技術(shù)條件如下


圖1為本發(fā)明之《三調(diào)壓磚機》，它由機械傳動部份(圖1之左邊部份)與液壓傳動部分(圖1之右邊部份)組成。圖2～10為本發(fā)明之《三免四節(jié)能砌塊》，它由模數(shù)化砌塊、模數(shù)化協(xié)調(diào)砌塊、特種砌塊組成。
一、液壓傳動部份油箱1中的液壓油經(jīng)粗濾器2，由柱塞變量泵4(電機5驅(qū)動，調(diào)頻器10調(diào)頻)泵入高壓管道，經(jīng)溢流閥6調(diào)定工作壓力后，進入精濾器9，通過單向閥11，進入多相多路交流液壓脈沖閥12，脈沖閥為轉(zhuǎn)閥，閥芯每旋轉(zhuǎn)一周，即向沖壓油缸21輸送4次高壓脈沖流，使沖壓油缸21的活塞桿作一維高頻振動。圖1中直流液壓與交流液壓是同時起動，油箱1的油經(jīng)過粗濾器2，由高壓柱塞變量泵4泵入管道，經(jīng)溢流閥6、方向閥7、流量閥8、精濾器9、過單向閥11，進入沖壓油缸21上部，直流液壓使活塞桿向下沖壓，同時交流液壓使活塞桿作一維高頻振動，兩者聯(lián)合作功，進行一維振動壓實，壓出《三免四節(jié)能砌塊》。
高頻一維振動使磚模中粘土內(nèi)的空氣迅速逸出，模具模芯的間隙與氣孔不被堵死暢通無阻地排氣;高頻一維振動使每一土粒都按最低重心最緊密地排列，使壓實密度達到最大;脫模順利成型準(zhǔn)確。
脈沖閥的頻率為驅(qū)動閥芯電機5的頻率4倍，二級微電機為50Hz，脈沖閥由調(diào)頻器調(diào)節(jié)調(diào)頻范圍為0～200Hz。如電機5為80Hz之微電機則調(diào)頻范圍為0～320Hz。
脈沖流產(chǎn)生的振幅b，設(shè)油缸21下行的有效面積為A，脈沖流量為q，則∵A·b＝q ∴b＝q/AA為常數(shù)，振幅b與脈沖流量q成正比變化，調(diào)節(jié)流量就能調(diào)節(jié)振幅。
變量泵4當(dāng)其轉(zhuǎn)速為1000rpm時為320kgf/cm2，1500rpm時則為210kgf/cm2。調(diào)力范圍為210～320kgf/cm2。
三調(diào)一維振動還有以下特征對含沙量不同，粒徑匹配各異，土質(zhì)及其粘性有別，含水量不同的各種粘土，優(yōu)選其最佳振動頻率、振幅與振動力，達到高效節(jié)能;三調(diào)在限定的頻幅力及時限內(nèi)起振停振，避免共振與通過共振，避免機械磨損與基礎(chǔ)破壞;停振不產(chǎn)生慣性，準(zhǔn)確定位。
二、機械傳動部分沖壓油缸21安裝在獨立支架22上，當(dāng)其活塞桿上的頂模20對準(zhǔn)模匣18內(nèi)的底模16時即進行一維振動壓實。
底模16與滾輥15連結(jié)安置在升降弧道14頂面上，沿其頂面滾動，所以底模16在模匣18內(nèi)隨弧道而升降，弧道14高低是按裝料、沖壓、脫模、卸胚(19)而設(shè)定?；〉朗枪潭ㄔ诨希?3中心軸上配有滾動軸承23與推力軸承24，保證模箱作水平旋轉(zhuǎn)，使底模16在模匣18內(nèi)依次完成裝料、沖壓、脫模、卸胚各工序。
脈沖閥12可同時輸出多組高壓脈沖流供多個沖壓油缸同時進行一維振動壓實，所以《三調(diào)壓磚機》可單缸、雙缸、多缸作一維振動壓實，故模箱不一定是園形，根據(jù)需要可以作成直線、平行線及其他形式。
單缸或雙缸《三調(diào)壓磚機》輕便，可移動就地取荒山、荒地、荒灘之土，這是廣東省環(huán)保局提示的要求。
三、三免四節(jié)能砌塊圖2、3為內(nèi)墻模數(shù)化砌塊，圖4、5為外墻模數(shù)化砌塊(內(nèi)外墻砌塊只是寬度B與縱向空心孔的行數(shù)不同);圖6為模數(shù)化管線砌塊(連通空心安管線);圖7、8、9為模數(shù)化協(xié)調(diào)砌塊;圖10為特種砌塊(柱磚)。闡明如下三免四節(jié)能砌塊有三種聯(lián)鎖機構(gòu)直線型榫如圖示b g及剖面Ⅰ、Ⅱ;矩型榫如圖示c h;園型榫如圖示φg及φb。均以其凸凹配合機構(gòu)，將砌塊的四個接觸面緊密聯(lián)鎖，其強度為50＃沙漿(3kgf/cm2)的8～13倍，凸凹配合機構(gòu)的高度不小于10mm，具有防震、防水、保溫功能。直線與矩型榫b g、c h之凹形配合槽可安設(shè)門窗。連鎖機構(gòu)便于壓制、疊碼、裝配。直線型和矩型榫可鎖定一字、丁字、十字、直角墻和造門窗洞;園型榫可鎖定一字、丁字、十字、直角、園形、弧形墻及造拱。
窯磚導(dǎo)熱系數(shù)一般為0.65千卡/米·時·度，空氣為0.02千卡/米·時·度，故空心率大則隔熱節(jié)能效應(yīng)愈高、容重愈小、防震愈好。三免四節(jié)能砌塊的薄壁空心按0.3～0.2千卡/米·時·度設(shè)計，空調(diào)采暖比窯磚相應(yīng)節(jié)約能耗50～60%，容重可在0.9～0.6克/cm3。要增大空心率則圖中之a(chǎn)、b、c、d、e之壁要薄，薄壁可小于10mm。窗下矮墻用螺栓或鋼筋混凝土錨定一定空心孔做地震維護屏，錨錠也可用來鎖定圍墻與圍欄?？招目譮×f1為長矩形孔，寬度(f1)20mm左右，減少空心內(nèi)空氣對流與熱輻射;錯位列排使薄壁傳熱長度增長(如圖6中MM線所示)，加強保溫。
三免四節(jié)能砌塊的繡面多用是外表面要繡刻和壓制各種花紋、圖形或節(jié)理，以滿足生活與建筑藝術(shù)的要求，滿足隔音、防噪、防滑、防水、防滲和抗老化要求，做飾面、地面、路面、屋頂、框架結(jié)構(gòu)的承重柱等等。圖10為柱磚，φa為空心，φb為園型榫，φc為埋置鋼筋混凝土園孔，i為鋼筋或鋼環(huán)，高頻高壓下使壓強達到400kgf/cm2或以上，這樣可節(jié)約混凝土3/4～4/5，不需模板不需混凝土28天凝固期，可連續(xù)快速施工。其他特種磚依照設(shè)計壓制。
三免四節(jié)能砌塊的模數(shù)化，其長度L與高度(厚)H必須模數(shù)化，其寬度B則是要滿足節(jié)能要求?，F(xiàn)將磚混住宅三免四節(jié)能砌塊的模數(shù)化及其模數(shù)協(xié)調(diào)方法闡明，其他可依此類推。
磚混住宅的基本模數(shù)(Basic module)數(shù)值大多數(shù)國家和地區(qū)為100mm，其符號為M，即1M等于100mm。住宅的水平開間與進深的擴大模數(shù)(Multi-module)基數(shù)為n1M;如大陸的n1＝3，則相應(yīng)尺寸為300mm，其相應(yīng)幅度由3M至51M，各國不同。豎向?qū)痈邤U大模數(shù)的基數(shù)為n2M;大陸的n2＝1，相應(yīng)尺寸為100mm，其幅度由1M至28M，各國不同。分述如后(一)、三免四節(jié)能模數(shù)化砌塊
(a)、水平長度L符合下式L＝n3·n1M……(1)式中n3為正整數(shù);n1M同前。
當(dāng)n1M等于300mm時，(1)式L＝n3·300mm。
(b)、豎向高度H符合下式H＝n4·n2M……(2)式中n4為正整數(shù);n2M同前。
當(dāng)n2M等于100mm時，(2)式L＝n4·100mm。
綜合選定n3、n4的平衡條件①按0.3～0.2千卡/米·時·度設(shè)計a、b、c、d、e壁厚及f×f1等空心孔與其布置;②容重按0.9～0.6克/cm3、壓強按70～400kgf/cm2;③塊重按手工疊碼。
(c)、寬度B應(yīng)符合下式B＝(λ/0.65)×K＝1.538λK…(3)式中λ/0.65為三免四節(jié)能砌塊與窯磚導(dǎo)熱系數(shù)之比;λ為0.3～0.2;k值分別為內(nèi)外墻之不同地區(qū)(嚴(yán)寒、寒冷、溫和、炎熱區(qū)分)窯磚墻最佳保溫寬度經(jīng)驗寬度。
綜合選定B的平衡條件①選定窯磚墻的內(nèi)外墻最佳寬度K值;②空心孔f×f1長矩形孔縱向行數(shù)之選定;③bg、ch榫連鎖機構(gòu)剪推力大于1.1噸;④便于壓制。
(二)、模數(shù)化協(xié)調(diào)砌塊。
(a)、半磚(圖7)。B、H同模數(shù)化磚，長度符合下式L1＝1/2L;1M;2M;1/2M;1/5M…(4)(b)、協(xié)調(diào)磚(圖8、9)。共有六種型磚;兩端頭分別為雙凸與雙凹兩類，每類中上下底面又有上凸下凹與雙凸雙凹三種，兩類共六種，是協(xié)調(diào)連鎖、門窗洞、非模數(shù)化尺寸的。B、H同模數(shù)化砌塊，長度L諸值符合下式L2＝(3/2)×L;L。
(三)、特種磚(a)、柱磚，水平尺寸應(yīng)符合下式φD、L3、L4＝n5·n1M……(5)式中n5為正整數(shù)，n1M同前。
豎向厚度H符合下式H＝n·n2M……(6)式中n為正整數(shù);n2M同前。n2＝1時;
H＝nM……(7)綜合選定L、∮、H之平衡條件①按框架承重柱的設(shè)計要求;②按雙手搬疊重量。
(b)、其他特種磚按設(shè)計要求。
權(quán)利要求
1.三免四節(jié)能砌塊的制造，包含有一種三調(diào)高頻一維振動壓制機，它又有一基座，其上有固定升降孤道；四底模，它伸入模匣內(nèi)，其底部有滾輥安置在孤道頂面上可滾動；四模匣，繞基座中心旋轉(zhuǎn)，帶動底模在升降孤道上依次完成裝料、沖壓、脫模、卸胚各工序；一支架，它是多立柱的安設(shè)在基座上；一沖壓油缸，安裝在支架上；一頂模，安裝在沖壓油缸的活塞桿上；當(dāng)頂模對準(zhǔn)裝好原料的底模時，實施一維振動壓實。一種直流液壓系統(tǒng)，驅(qū)動頂模進行沖壓。一種交流液壓系統(tǒng)，它有一多相多路交流液壓脈沖閥，驅(qū)動頂模一維振動。交直流聯(lián)合作功，進行一維振動壓實，壓制出一種三免四節(jié)能砌塊，它的特征是四個接觸面的高強凸凹榫聯(lián)鎖機構(gòu)；薄壁空心輕質(zhì)結(jié)構(gòu)；兩外表面繡面配色；尺寸模數(shù)化；施工裝配化。
2.如權(quán)利要求第1項所述的三調(diào)高頻一維振動壓實，其調(diào)頻為0～320Hz;其調(diào)幅為0～10mm;其調(diào)力為210～320kgf/cm2;一維振動的頂模與模具模蕊之間的間隙始終保持不變;原料粉粒不能進入間隙;原料顆粒在底模中保持最低重心與最緊密的排列;三調(diào)優(yōu)選原料最佳壓實的頻幅力，避開壓制機的共振與通過共振;在限定的時限內(nèi)起振停振;停振不產(chǎn)生慣性。
3.如權(quán)利要求第1項所述的多相多路交流液壓脈沖閥，一種轉(zhuǎn)閥;閥蕊每旋轉(zhuǎn)一周，即產(chǎn)生四次交變的高壓脈沖流作功;驅(qū)動閥蕊的微電機是50HZ，則交流液壓頻率為200HZ;電機為80HZ，交流頻率為320HZ。
4.如權(quán)利要求第1項所述的高強聯(lián)鎖機構(gòu)，一種模數(shù)化砌塊的四個接觸面上分別有三種凸凹配合的榫;直線型、矩型與圓型三種聯(lián)鎖機構(gòu);四個接觸面可相互聯(lián)鎖成一字、丁字、十字、直角、圓形、弧型各種墻體和造拱;凹槽安設(shè)門窗洞;聯(lián)鎖的剪應(yīng)力≥10kgf/cm2。
5.如權(quán)利要求第1項所述的薄壁空心輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，空心孔的側(cè)壁厚度小于10mm，長矩型孔錯位對稱布署;輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)限定小于0.3千卡/米·時·度;容重限定0.9-0.6克/cm3;空心孔可安裝管線和用鋼筋混凝土錨定。
6.如權(quán)利要求第1項所述的兩外表面繡面配色，一種兩外表面繡刻或壓制花紋、圖形、節(jié)理并調(diào)配顏色者。
7.如權(quán)利要求第1項所述的尺寸模數(shù)化(a)內(nèi)外墻砌塊長(L) 寬(B) 高(H)的尺寸L＝n3·n1M B＝(λ/0.65)·K H＝n4·n2M其中λ≤0.3，K為嚴(yán)寒、寒冷、溫和、炎熱地區(qū)的內(nèi)外窯磚墻體的最佳寬度。(b)長度協(xié)調(diào)砌塊的尺寸;B、H同(a);L1＝1/2L;3M(n3＞2時用)(c)高度協(xié)調(diào)砌塊的尺寸B、L同(a);H1＝M;(n4＞2時用)(d)門窗協(xié)調(diào)B、H同(a);L2＝3/2L;L(e)多用砌塊圓柱φD＝n5·n1M;H＝n·n2M方柱L3＝n5·n1M;H＝n·n2M。(其他按設(shè)計)。
8.如權(quán)利要求第1項所述的施工裝配化，一種快速疊碼墻體者。
全文摘要
三免四節(jié)能砌塊(三免繡面多用節(jié)能粘土磚)的制造，是用三調(diào)一維振動壓實成型，代替窯燒，節(jié)約生產(chǎn)能耗，保護地球環(huán)境；用高強凸凹榫配合聯(lián)鎖機構(gòu)，代替漿砌，節(jié)約運輸與施工能耗；用繡面配色，免去批蕩抹面，節(jié)約墻體建造能耗?！叭{(diào)壓磚機”可用荒山、荒地、荒灘之瘠土，壓出薄壁空心砌塊，節(jié)約使用能耗50～60％；砌塊的尺寸模數(shù)化，可實施裝配式快速疊碼施工。是新型節(jié)能住宅建材的新生產(chǎn)方法。
文檔編號E04B2/18GK1074167SQ9110967
公開日1993年7月14日 申請日期1991年10月11日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月11日
發(fā)明者文演進, 陳寶琴 申請人:文演進, 陳寶琴