Каталог статей

Самым простым было – скопировать процесс ручного формования, сделав его машинным, т.е. изобрести машину, которая запрессовывала бы относительно твердую глину в форму. Но как заложить глину в форму, как вынуть кирпич-сырец из машины, заменить одну заготовку другой и затем вынуть кирпич-сырец?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На рисунке представлен запатентованный Альфредом Холлсом в 1845 г. машинный пресс, к которому относилась также глинорезка с конским приводом; глина замешивалась и потом прессовалась в формах.

 

 

Один из первых патентов на такие машины был выдан в Соединенных Штатах, а именно, Дэвиду Риджуею за «улучшение производства кирпичей». Описание его машины не сохранилось, но она работала, скорее всего, так же, как и машина, заявленная год спустя Аполло Кингсли из Коннектикута, состоявшая из «мундштука, двигающегося вверх и вниз, и горизонтального стола, на котором одна за другой подавались под мундштук формы, в которые подавалась глина». Машина такого типа с восемью разными формами работала в 1819 г. в Вашингтоне, ОК, и производила в день 30 000 шт. кирпичей, которые, по утверждению, были такими сухими, что их можно было сразу обжигать. Если это соответствует действительности, то это была самая старая модель методики, названной позже ленточным прессованием. При этом глина замешивалась и потом пода-валась под большим давлением в форму. В 19 веке было выдано много патентов на подобные машины, однако, только некоторым из них удавалось удовлетворительно решить основную проблему, заключавшуюся в том, чтобы прикладывалось достаточно давления на обе стороны заготовки. Чаще всего использовалась довольно влажная глина, имевшая приблизительно такую же консистенцию, как и глина для ручного формования. После прессования заготовки должны были достаточно долго просушиваться перед обжигом.

 

 

Множество патентов и довольно скромная информация из документов мастерских затрудняют точное воспроизведение разработки и успехов отдельных технологий. В период с 1820 по 1850 гг. только в Великобритании было выдано ни много, ни мало, целых 109 патентов. Около 1820 года стали использоваться машины для подпрессовки изготовленных вручную заготовок, чтобы улучшить их консистенцию, а в 30-е годы в Великобритании появились подпрессовочные машины, формующие заготовки по описанному методу.

Самый эффективный метод прессования кирпичей из относительно твердой глины был разработан в начале 19 века: в марте 1810 года в Великобритании Джоанну Джорджу Дегерлейну был выдан патент, его машина продавливала ленту влажной глины через форму, которая разрезалась потом на отдельные кирпичи. Патент на машину для экструдирования глины с отрезным приспособлением в виде туго натянутых струн получили в ноябре 1839 года маркиз фон Тведдале и Томас Энсли. Раньше глина обрезалась простыми ножами; позднее стали применяться проволочные струны, натянутые на определенном расстоянии друг от друга и отрезавшие одновременно по нескольку кирпичей. Движение режущего приспособления должно было быть точно согласовано с постоянным движением глины, что представляло собой определенный вызов.

 

 

При правильной установке из этого ленточного пресса выходили гладкие, одинаковые кирпичи, которые можно было класть с очень узкими швами. Многие архитекторы 19 века достойно ценили эту равномерность, другие жаловались на дефекты текстуры и характера, чем положительно отличались сформованные вручную кирпичи. Поэтому стали разрабатываться машины, создававшие искусственным образом структуру поверхности.

Кажется, что в Соединенных Штатах, где господствовал большой недостаток рабочей силы, машины для производства кирпичей быстрее завоевали свое место в жизни, чем в Европе, где рабочие сопротивлялись внедрению таких машин. До 1847 года в США было выдано 93 патента на машины для производства кирпичей. В 1828 году одна машина в Нью-Йорк-Сити производила, как утверждалось, 25 000 шт. кирпичей в день. Статистика 1890 показала, что 5828 фирм по производству кладочных и кровельных кирпичей инвестировали в Соединенных Штатах 18 миллионов долларов на приобретение машин. Англия и Европа сильно отставали, а в большинстве английских кирпичных заводов даже в начале 20 века кирпичи формовались вручную.
Новые обжиговые печи.
Несмотря на все усилия, прилагаемые к разработке механических методов формования кирпичных заготовок, кирпичи, как и раньше, обжигались по старинке. И только в середине 19 века в США и Европе появились патенты на новые, более производительные обжиговые печи. При этом речь шла о непрерывном обжиге и о печах с верховым пламенем, которые в несколько иной форме употребляются и в наши дни. Благодаря этому изобретению стало возможным значительно увеличить производительность кирпичей.
Обжиговые печи с верховым пламенем были изобретены не в Европе. Китайцы пользовались таким печами уже в эпоху династии Минь, если не раньше; в Европе они появились лишь в 19 веке. Нельзя точно установить, когда именно эти печи стали использоваться в Европе для производства обожженных кирпичей. Эти печи повторяли конструкцию печей для обжига фарфора, и за них в 1837 году Томас Минтон получил патент.
Перед изобретением обжиговой печи с верховым пламенем существовали печи с восходящим пламенем, по которым дымовые газы поднимались через камеру сгорания наверх. Римские полевые печи и шотландские печи, которые использовались также в 18 веке в Европе, были сконструированы по принципу восходящего пламени, но трудность при этом заключалась в том, что лежащие в самом низу кирпичи слишком сильно разогревались и становились очень прочными, в то время как верхние кирпичиk> получали недостаточный обжиг.
Эта проблема была решена при помощи печи с верховым пламенем, в которой горячий воздух подавался в верхнюю часть печи и отводился потом по системе колосников в нижнюю часть. Самое значительное отличие обжиговой печи с верховым пламенем от ее предшественниц заключалось в том, что она имела высокую дымовую трубу, чтобы эффективно гнать воздух по печи и препятствовать угасанию пламени. Решающую роль при этом играла сила ветра, а печники должны были точно регулировать выход горячего воздуха из трубы количество горючего материала, а также подачу кислорода, чтобы поддерживать в печи постоянную температуру.
Имеются разные типы обжиговых печей с верховым пламенем. Наиболее простой из них – «обжиговая печь - улей» - круглая печь с куполом и отдельно стоящей дымовой трубой. Шуровочные отверстия для загрузки горючего материала расположены на регулярных расстояниях по окружности; для загрузки кирпичей-сырцов выбрано отверстие. Когда печь загружена, отверстие закладывается кирпичами. Вокруг печи были пристроены навесы – для защиты истопников и содержания сухим топлива.
Производительность обжиговых печей такого типа колеблется в зависимости от их раз-меров от 13 000 до 100 000 кирпичей. Преимущество состоит в том, что в них можно одновременно обжигать кирпич-сырец разной формы и величины, если они будут тщательно уложены слоями. За счет функциональности и того факта, что в ней можно обжигать небольшие партии, они до наших дней используются в специализированных кирпичных заводах, где производятся особые кирпичи.
Подобная печь с верховым пламенем работает еще сегодня под командой Питера Минтера на Бальмских кирпичных заводах в Суффолке. Его печь имеет производительность 12 000 обожженных кирпичей и загружается раз в две недели. Загрузкой занимаются четверо рабочих в течение двух дней. После заполнения печь закладывается кирпичами и растапливается. Необходимая температура достигается через два дня, затем она поддерживается на этом уровне 36 часов. После этого открываются вытяжки, и печь начинает охлаждаться, что длится еще два дня. Только после этого разбирается загрузочное отверстие и можно выгружать кирпичи – процесс, который длится еще два дня. Весь процесс занимает, таким образом, две недели.

 

 

Обжиговые печи с верховым пламенем, такие, как была только что описана, отличаются, как и полевые печи, шотландские печи (с восходящим пламенем) и римские печи, прерывистым режимом отопления. Во всех этих типах кирпич-сырец загружается в холодную печь, которая затем разжигается. После обжига печь должна охладиться до начала выемки обожженных кирпичей. Так как весь процесс длится неделями, производи-тельность таких печей ниже производительности печей последовательного горения. Пер-вую печь подобного типа Фридрих Эдуард Гофман запатентовал в 1858 году.
Эта обжиговая печь с режимом последовательного горения работает 24 часа в сутки и 365 дней в году – некоторые из этих печей работали, якобы, без перерыва даже по пятьдесят лет. При подобном виде обжиговых печей речь идет о круглых печах с определенным количеством камер, каждая соответственно с дверью для загрузки и разгрузки обожженных кирпичей. Камеры соединяются друг с другом поддувалами и могут загружаться последовательно кирпичом-сырцом, который затем обжигается, охлаждается и выгружается, а огонь переводится в следующую камеру. Когда кирпичи в одной камере обожжены правильно, горячий воздух отводится в следующую камеру. Топливо загружается через шуровочные отверстия в крыше печи.
Правда, производительность печей Гофмана было ограниченной. В семидесятых годах было найдено лучшее решение, а именно, расширение печи до овала. Имелся также прямоугольный вариант, так называемая «бельгийская печь». И хотя топливо в одной камере подогревало кирпичи в следующей камере, печь Гофмана была более экономичной по расходу топлива и более безвредна для окружающей среды.
Фридрих Эдуард Гофман был сыном школьного учителя. Он родился 18 октября 1818 года в городке Грёнинген под Хальберштадтом в Саксонии, где учился в школе. В 1845 году он окончил Королевский Строительную академию в Берлине и был назначен правительственным мастером железной дороги Берлин-Гамбург. В 1858 году он получил немецкий патент за свою новую печь, которая, как в нем было написано, может использоваться для «производства стенных и кровельных кирпичей, цемента и раствора». С тех пор все его усилия были направлены на промышленность строительной керамики, он проектировал печи, издавал журналы и даже лично руководил заводами.
Круглая печь Гофмана одно из наиболее успешных изобретений, которое в той или иной форме применяется в мире до сих пор. Около 1950 года А. Б. Сирле сравнил печь Гофмана с печью с верховым пламенем: «Восемь обжиговых печей с верховым пламенем и производительностью каждая 28 000 штук в год, произвели бы за год пять миллионов кирпичей разного строения. Печь непрерывного режима обжига с 18 камерами и производительностью каждой из них 16 000 штук стоила бы столько же, но обошлась бы ровно половиной топлива для работы».
Печь Гофмана была оптимально приспособлена для массового производства, а не для обжига объектов разной формы и габаритов, она не могла эффективно работать с маленькими партиями. Охлаждение и новый разогрев печи Гофмана – трудоемкий процесс, поэтому печь не приспособлена для обжига менее чем 2 миллионов кирпичей в год. Печи Гофмана и их разновидности хотя и доминировали в конце 19 века в кирпичной промышленности, но позднее еще большую роль стали играть более маленькие печи.