几百年来,木料一直是建造平房、村舍及小屋的优选材料。目前圆木结构非常普遍,因为它美观、经济和舒适。许多圆木建筑正作为商品出售,这种建筑可根据施工图和供应商所提供的预先加工好的圆木商品材建造。 附图中1A-1C表示已有技术中使用的圆木墙的组装方法。在图1A中,每根圆木L沿其全长凿有一弧形切口C,用以与下一根圆木L配合而成叠套关系。这种组装方法叫做“瑞典墙帽”,它通过贯穿定位孔B的垂直的钢索或螺栓而使圆木固定就位。
图1B中的圆木L配备了两个榫舌T和两个凹槽G以构成彼此间的互锁关系。图1C表明了一种组装方法,它将图1A中的弧形切口C和图1B中的榫槽技术结合起来。为了利用空隙隔热效应并提供类似暗线,暗管等隐蔽铺设的通道,将图1C中的圆木L如图示0处沿轴向通体钻孔。
按照上述方法所构造的墙对于简陋的临时房屋是合适的,但是当墙厚D、D′和D″减小时,由于这一厚度影响着通过每一道墙的冷热传递,因而它们都具有由此引起的隔热效应弥补这一缺点。此外,在圆木结合部地缝隙处所聚集的尘土是难以防止或清除的,为了住得更舒服,内墙表面必须覆以石膏板或其它干墙板结构,这将大大增加建筑物的造价,并将失去保持干干净净的木质内装修的魅力和美观的可能性。
图1D表示目前使用的木质外墙的结构形式,它的特点是采用了胶合板P,并且具有互相锁紧的榫舌T′和凹槽G′,在中心还配置了泡沫隔热芯体。采用这种方法建成的结构在外观和性能方面都很满意,但是它太贵了,这主要是由于大面积的刨铣以及为形成这种复合层压建筑材料而要求的工艺所致。
本发明的主要目的是提供一种经过制备的圆木以克服上述已有技术中所有缺点的方法和制品,它本身还具有以下突出的优点:
1)可采用较小的圆木,它要求较短的生长期,因而比普通的圆木结构所用的圆木便宜。
2)用本发明所改制的圆木作墙时,建筑物的内外面都显得光滑和平整、易于装修,因而不需要安装石膏板之类作为墙的内侧,可保持温暖并在墙内和墙外都保持了木纹的美观。
3)本发明所改制的圆木的重量较之通常所用的圆木要轻得多,并且很容易加工和安装。
4)这样改制的圆木的强度至少和比它大得多的通常所用的圆木一样的高,可以将它们用作梁、桁条或用于承重墙,而不论这种新型的改制圆木的指向是垂直的还是水平的。
5)这种改制圆木的隔热效果大于那些直径至少是其一倍或一倍半的通常所用的圆木。
6)不会切去或浪费原木的有效部分。
7)所有上述特点都有助于降低材料、加工和建造方面的劳务成本。因而用这一发明所改制的圆木所建造的房屋比类似的普通的圆木建筑物要便宜得多。
经整修、剥皮的圆木被彼此垂直的两道径向锯口沿纵向开成四分,每一块四开的圆木至少有一任选的外侧面被同时进行平整。将四开的圆木锯成所需长度,然后,采用常规的方法进行防腐处理,并进而在窑内烘干,用刨铣使切割表面光滑后,将四开的圆木装配起来,如果有些圆木的直径沿长度方向变化过大,则将其一端颠倒与另一端相对,或是以顶部对底部以进行匹配。然后将它转一个位置,使所有4块的弧形表面面朝里彼此相对,并使每一对的平整侧面的表面彼此平行。这样每一块四开圆木的棱边(原为整块圆木的中轴线)成为四方形的外角。如果愿意的话,这时就可采用常用的连接方法(如粘结剂、螺栓等)将四块扇形截面的木料组装起来,形成一个四方形截面的“刨光木材”成品,用这种直径小于通常所用圆木制成的木材适用于内墙,这种墙可以是临时的也可移动的,它的隔热较差且没有承重的要求,对于准备用作外墙、梁、桁条之类的具有四方截面的较大的承重木材,在其由四块扇形截面的圆木组装后,基本上为四个弧形组成的内空间中可填充隔热体,并可任选一种支撑件,沿圆木的长度方向以一定间隔插入此空间内以增加强度。隔热体可采用挤压成型的硬质泡沫塑料,其形状与内部空间相适配,并且还与四个弧形表面相贴合,这些表面都面朝里,从而限定了这一空间。另一种方法是将松散的隔热体颗粒装在防潮的塑料袋内,甚至还可在建造房屋时再将其灌入组装好改制的圆材的空间内。
诸如与铁路铺轨一起有时要建挡土墙,该挡土墙需最大强度和稳定,在挡土墙建造前或建造时,都可在本发明的制圆木的内部空间填充混凝土如果需要还可填充加强混凝土。
关于本发明以及用于改建它们的方法的最佳实施例将结合附图进行详细说明。
图1A-1C是已有技术圆木墙结构的截面示意图。
图1D是胶合板墙结构的截面示意图。
图2是按照本发明的方法进行锯切和改制的圆木的截面视图。
图3是图2所示圆木经四开并将扇形块改变方向后的局部分解的透视图。
图4是本发明在实施中用作芯部隔热体的硬质泡沫塑料挤压件的局部透视图。
图5是图3中的圆木扇形块和图4的泡沫挤压件经组合后形成的代表本发明的最佳实施例四方形刨光木材的截面和透视图。
图6是两个水平布置的木材的截面和分解图。它们组装成好象正在建造的一堵墙的一部分,这是本发明产品另一实施例。
图7是两根刨光木材的截面图。它类似于图5中的视图,但是增加了紧固件。
图8是两根刨光木材的截面图。它类似于图5,但增加了定位件和密封件。
图9是图8中两个圆木扇形块的透视图。其中一块掉头以平衡由于原来的圆木从一端到另一端在直径方面的变化。
图10是一段刨光木材的透视图,四个扇形块中两块是不等长的,用以提供两根水平方向相连的刨光木材的锁定方法。
图11是图10中刨光木材的后视图。
图12是本发明产品的另一实施例的端部透视图。
图13是图12中沿13-13所取的截面视图。
图14仍然是本发明产品的另一实施例的端部透视图。
图15是图14中沿15-15所取的截面图。
图16仍然是另一实施例的端面透视图。
图17是本发明产品的简单形式。
图18是一个流程示意图,它概述了本发明中通过不同的途径制备圆木的各个步骤。
图19是根据本发明另一实施例的方法切开的改制圆木的端视图。
图2和图3显示了经修整和剥皮的圆木10被加工的情况,它首先由两道沿平面14和16的彼此垂直的径向锯口从纵向分成四开的扇形块12。在同一操作过程中沿平面18和18′(如图所示,平行于平面14)稍作修整。显然,如果想要在平行于平面16的面上进行类似的修整也是可以的。然后,这四开圆木用浸清或加压浸渍进行防腐处理,再在窑内烘干以保持尺寸的稳定性(见图18)。
如图3所示,当四开的扇形块12被转动,从而使相互垂直的锯口表面20和22朝外而每一个被修整的平面24彼此相对,这时即可得到一个四方形的横截面轮廓。如果进行如上所述的第二次修整,则可得到一个正方形轮廓。
本发明的一个最佳实施例是采用了硬质泡沫塑料挤压件26(见图4)作为芯体以填充在四开组装圆木12之间形成的空间28(图5)。泡沫塑料挤压件26的形状做成具有4个凹形表面30,彼此交于尖点32。如图所示,凹形表面30的顶端和底端在水平面34处相连。加工挤压件26时可在中心留一个孔洞36,以作为电缆、电线、管道之类的通道,当图3、4所示的制件12和26用常规的连接方法组合到一起时(如粘结剂,加热或加压粘结剂,螺栓、螺钉等,图中未表明),图5所示的改制圆木刨光木材成品就做成了。
图6中的改制圆木40a与图5中的圆木40相类似,但制件40a的泡沫隔热芯体26a是偏心的。向外突出的榫舌42和向内延伸的凹槽44允许在建墙时将制件40a如图所示与其垂直对中的另一改制圆木40a相互锁紧。
在图7中,除了键46,孔48和榫钉50外,改制的圆木件40b和40是完全一样的,当制件40b进行组装时,将键46安装在四开圆木12b之间以进行加强。孔48亦可同时钻好。当建墙时,将榫钉50安装好并粘牢,这样有助于对中和定位,并可改善每一对改制圆木件40b的连接。
图8中所示的改制圆木件40c在其每一个四开圆木12c上的52和54处开有纵向槽以分别与密封件56和58配合,密封件56的形状与槽52相应,它用于定位、隔热,并起防潮的作用。它将每一个改制圆木件40c内部的四开圆木12c密封起来,当圆木件40c用于建墙时密封件58在中间起同样的作用。
图9表明了两个四开圆木扇形块12c,它们沿长度方向略带锥度。如图所示,上面一块圆木12c自左至右越来越细,而下面一块则相反。当组装时,两个四开圆木的相反的锥度可彼此抵消。当将这一对四开圆木12c放到一起并与另一对也已经进行过类似取向的四开圆木相连后,结果就得到均匀的四方形横截面。
在图10和图11中表明了锁紧改制的圆木以进行端头对端头的组装方法。这里,改制的圆木40d中一对交错的四开圆木12d在长度方向上与其它两个四开圆木12d′不等,这允许将两个相邻的改制了的圆木40d横向锁定。
在图12和13中,显示了具有四开圆木12e的改制圆木制品40e用螺钉62使空心的环状支撑件60固定。支撑件60可用金属、塑料或木料制成,并可通过图示之外的其它通常的方法(粘结剂、螺栓等)固定到四开圆木12e上。四开圆木12e之间形成的并延伸到支撑件之间的空间28e可填充松散的隔热颗粒64,采用防潮的塑料薄膜66将改制圆木品40e顶部和底部的开口67封住,以便将隔热体颗粒64保持在改制圆木结构内。根据需要可将端帽68固定到圆木结构的任意一端。防潮塑料薄膜可用Tyvek材料(杜邦公司的注册商标)或其它相当的材料制成,亦可用玻璃纤维束(图中未显示)来代替隔热体颗粒64。
图14和15表明了改制圆木制品的又一实施例。这里的刨光木材制品40f包括已组装的四开圆木12f及其周围的以一定间隔放置的支撑件60f,在这种情况下,支撑件60f被制成形状与四开圆木12f的内表面的曲率相适配,支撑件60f之间的空间28f填充装满隔热体颗粒65和预装袋70,该袋70在形状和尺寸上都与空间28f相适配,它可方便地由Tyvek材料或相当的防潮薄膜制成。
图16表示图14和15所示结构的另一种形式。这里,改制的圆木件40g具有支撑件60g,这种支撑件在两个方向上相对于四开圆木12g是偏心的或不对称的。这为每个圆木件40g提供了榫舌72和相应的凹槽74,以便在建墙时可以锁紧改制圆木。图中显示并介绍了在建造墙W时将松散的隔热体颗粒64灌入空间28g,并继而用图12中所示防潮薄膜66和图13中所示的端帽68将填好的空间28g密封起来(图中未显示)。
图17表明了一种改制圆木制品40h的简单实施例,这里四开圆木12h具有比前述方案较小的直径。它被组装后,内部具有空间28h,这产生了空气的隔热效应。所制得的木材制品40h其横截面基本上是正方形的,它可用于建造内墙或隔断墙。亦可安装成永久或临时的房间隔断。如前所述用于其它实施例的紧固、对中与密封方法也可用于改制的圆木材40h。
图18中的流程图说明了为实施本发明所述的各种不同方法所采取的步骤,并说明了由此制得不同的改制圆木制品。结合上文对实施例的描述,图18应该是一目了然的。
本发明所制得的圆木制品具有许多超过正规圆木以及已有加工技术的优点。例如由一根直径为8英寸的圆木可改制成7英寸×12英寸的成品木材。它可以用作承重外墙,亦可作梁或桁条。这使得用于这一目的用材树生长期大大缩短,从而将原材料成本降至最低,而无论哪种木料都可选用,这种光滑美观的木料内墙和外墙表面使得既不要求在墙外钉上鱼鳞板,也不要求在墙内使用象石膏板那样的干墙板,进一步大大地降低房子结构的成本。这种改制的圆木自身在重量上轻得多,易于加工,加工费用也较低,且更结实,用它建造的墙的隔热效果超过通常的其直径几乎为本发明所制的圆木制品两倍的圆木的隔热效果。
改制圆木的方法和由此而得的制品已经进行了充分详细的说明。在实施本发明中还可能有许多其它的组合、替代以及不同的工艺过程,只要它们不偏离本发明构思,精神或范围,这些只能由以下权利要求书来说明和限制。