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Die Erfindung betrifft ein plattenförmiges Verbundelement zur Verkleidung von Wänden oder Fassaden mit den Merkmalen vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein derartiges Verbundelement ist beispielsweise aus der
WO 2010/028984 A2 bekannt geworden. Konkret wird dort eine Fassadenplatte zur Herstellung eines Energiegewinnungssystems vorgestellt, wobei die Fassadenplatte mindestens eine Dämmschicht und mindestens eine Gasleitschicht umfasst und die Fassadenplatte Kunststoff aufweist. Der in der Fassadenplatte enthaltende Kunststoff umfasst mindestens ein Polyolefin, insbesondere Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) und/oder cycloolefinisches Copolymer (COC), beispielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polycarbonat (PC). Die Gasleitschicht umfasst eine transluzente Schicht mit einem Transmissionsgrad von vorzugsweise mindestens 50 Prozent. Die Dämmschicht kann aus Kunststoff gefertigte Fasern, Schäume und/oder Partikel umfassen. Die Gasleitschicht kann Kanäle oder andere Strukturen aufweisen, die zum Leiten von Gasen geeignet sind.
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In der
DE 197 56 634 C2 wird ebenfalls ein plattenartiges Verbundelement beschrieben, welches als Wandelement zur Verkleidung von Gebäuden eingesetzt werden kann. Das Verbundelement weist ein plattenartiges Bauteil auf, welches aus einem ersten, plattenartigen Wandelement und einem zweiten, plattenartigen Wandelement besteht, die mit Abstand zueinander angeordnet und durch Querwände miteinander verbunden sind. Zwischen den plattenartigen Wandelementen ist ein Hohlkörper ausgebildet, in dem ein plattenförmiges Bauteil eingebracht ist. Das plattenförmige Bauteil wiederum besteht aus parallel verlaufenden Wandelementen, welche durch Querelemente miteinander verbunden sind. Durch die Wandelemente und die Querwände wird ein zweiter Hohlkörper ausgebildet, der zahlreiche, nebeneinander angeordnete Kammern oder Kanäle aufweist, die zur Aufnahme eines gasförmigen oder flüssigen Mediums dienen und die untereinander kommunizieren können. Das plattenartige Bauteil kann aus Glasfaserbeton bestehen, der eine hohe Elastizität aufweist. Für das plattenförmige Bauteil wird als Material Kunststoff, insbesondere PVC oder Polypropylen vorgeschlagen.
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Der
DE 199 02 532 C1 ist ein Fassadenverkleidungselement zur thermischen Isolation und solaren Energiegewinnung in quaderförmiger Gestalt zu entnehmen. Das Fassadenverkleidungselement weist eine Solarfläche als Sichtfläche auf, eine dieser gegenüberliegende Unterseite sowie einen dazwischen befindlichen Wasserdurchlauf, mit an dessen Enden angeordneten Zu- und Ablauforganen. Das Fassadenverkleidungselement ist im hohlkörperblastechnischen Verfahren als einstückiger, thermoplastischer Flachhohlkörper hergestellt.
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In der
EP 2 428 739 A2 wird ein Flächen-Heizsystem und/oder -Kühlsystem für einen Innenraum als Boden-, Decken- und/oder Wandtemperierung vorgestellt. Das Flächen-Heizsystem und/oder -Kühlsystem besteht aus mindestens einem Modul, wobei das Modul eine Trägerplatte und eine im Abstand dazu angeordnete Deckplatte aufweist. In dem entstehenden Freiraum zwischen der Trägerplatte und der Deckplatte sind mehrere Leitungen für ein Wärmemedium vorgesehen. Die Trägerplatte weist an der den Leitungen abgewandte Seite eine mit der Trägerplatte fix verbundene Isolierung auf. Die Leitungen können in einem Speichermedium (beispielsweise Quarzsand oder Sägemehl) eingebettet sein. Zum Verbinden der Leitungsenden von zwei aneinander gereihten Modulen sind Steckverbindungen vorgesehen.
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Vor dem Hintergrund des genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein plattenartiges Verbundelement zur Verkleidung von Wänden oder Fassaden bereitzustellen, welches kostengünstig herstellbar und kompakt ausführbar ist und welches eine wirksame Wärmetauscherfunktion an Wänden oder Fassaden ausfüllen kann.
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Vorliegende Aufgabe wird durch ein plattenartiges Verbundelement mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen beziehungsweise Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
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Dabei geht die Erfindung von einem plattenartigen Verbundelement zur Verkleidung von Wänden oder Fassaden aus, welches eine im Montagezustand sichtbare Sichtfläche und wenigstens einen hinter der Sichtfläche befindlichen Kanal zur Leitung eines Fluids aufweist. Das Fluid kann beispielsweise ein Gas oder auch eine Flüssigkeit sein.
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Die Erfindung schlägt nun vor, dass die Sichtfläche einstückiger (also stoffschlüssiger) Bestandteil eines ersten, plattenartigen Elementes ist und der wenigstens eine Kanal einstückiger Bestandteil einer Fluidleitschicht, welche mit dem plattenartigen Element verbunden ist.
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Durch ein derartiges Verbundelement wird die Voraussetzung dafür geschaffen, dass dieses kostengünstig herstellbar ist, kompakt aufgebaut sein kann und gut als Wärmetauscher eingesetzt werden kann.
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In einer ersten Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Fluidleitschicht aus thermoplastischem Kunststoff ausgebildet und als im Spritzgussverfahren aufgebrachte Schicht mit dem ersten, plattenartigen Element mittel- oder unmittelbar verbunden ist.
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Diese Ausgestaltung des Verbundelementes ermöglicht eine äußerst kostengünstige und prozesssichere Massenherstellung des Verbundelementes. Durch die Aufbringung der Fluidleitschicht im Spritzgussverfahren kann überdies eine äußerst zuverlässige Verbindung zwischen dem ersten, plattenartigen Element und der Fluidleitschicht erzeugt werden, was einer guten Wärmeübertragung zuträglich ist.
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Je nach Material des ersten, plattenartigen Elementes kann zwischen dem ersten, plattenartigen Element und der Fluidleitschicht zusätzlich ein Haftvermittler vorhanden sein. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn das erste, plattenartige Element aus einem Material besteht, welches kein thermoplastischer Kunststoff ist oder zumindest keinen Anteil an thermoplastischen Kunststoff aufweist.
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In einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, dass die Fluidleitschicht aus einem plattenartigen Grundkörper besteht, an den wenigstens eine längliche Ausbuchtung angeformt ist. Die längliche Ausbuchtung kann sich über eine Seite des Grundkörpers erstrecken, wobei in der wenigstens einen Ausbuchtung der wenigstens eine Kanal ausgebildet ist.
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Derartige Merkmale tragen zu einem einfachen Aufbau des Verbundelementes bei, wobei auch die Herstellbarkeit des Verbundelementes vereinfacht wird.
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Das plattenartige Verbundelement kann derart weitergebildet sein, dass, im Querschnitt der Fluidleitschicht gesehen, der plattenartige Grundkörper eine Höhe aufweist, die um ein Mehrfaches geringer ist als eine Höhe der Ausbuchtung senkrecht zur Flächenerstreckung des plattenartigen Grundkörpers. Mit anderen Worten ist die Ausbuchtung wenigstens doppelt so hoch wie eine Höhe des plattenartigen Grundkörpers.
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Hierdurch wird eine thermisch gut leitende Anbindung der Fluidleitschicht an das erste, plattenartige Element erleichtert. Insbesondere wird dadurch ein Wärmeübergang vom ersten, plattenartigen Element hin zum wenigstens einen Kanal, welcher das Fluid führt, erleichtert.
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Eine andere, höchst vorteilhafte Weiterbildung schlägt vor, dass die Ausbuchtung Enden aufweist, die, in Längserstreckung der Ausbuchtung gesehen, geschlossen sind. Im Bereich eines jeden Endes ist eine senkrecht zu einer Längserstreckung des plattenartigen Grundkörpers weisende Öffnung vorhanden. Die Öffnung bildet einen freien Zugang zum Kanal, wobei die Öffnung in etwa flächenbündig mit einer Oberfläche der Ausbuchtung ist.
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Eine derartige Weiterbildung trägt dazu bei, dass das plattenartige Verbundelement in der Höhe wenig aufbaut und somit kompakt ausgebildet werden kann.
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Wenn die Öffnung ein Innengewinde aufweist, kann dies dazu beitragen, dass eine sichere fluidische Verbindung zwischen Kanälen unterschiedlicher plattenartiger Verbundelemente hergestellt werden kann. Beispielsweise können so in die Öffnungen Verbinder eingeschraubt werden, die als Anschluss für Schläuche oder dergleichen dienen, welche wiederum mit anderen Verbindern benachbarter Verbundelemente verbunden werden können.
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Dabei ist es von Vorteil, wenn die Ausbuchtung im Querschnitt gesehen bogenartige Abschnitte aufweist, die im Bereich der Öffnung in einen ebenen Abschnitt übergehen. Der ebene Abschnitt kann dann besonders gut als Auflagefläche für einen Verbinder genutzt werden.
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Eine höchst vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung schlägt vor, dass das Innengewinde Bestandteil eines gesonderten Bauteils ist, welches vom Material der Fluidleitschicht zumindest überwiegend umschlossen ist.
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Diese Ausbildung der Erfindung trägt dazu bei, dass das Innengewinde der Öffnung auf leichte Weise gleich während des Spritzgießprozesses der Fluidleitschicht herstellbar ist und zudem das Innengewinde nach der Fertigstellung des plattenartigen Verbundelementes nicht mehr nachbearbeitet werden muss.
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Das gesonderte Bauteil mit dem Innengewinde kann auch als Einleger bezeichnet werden.
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Damit eine möglichst große Wärmeleitfläche zwischen dem wenigstens einen Kanal und dem plattenartigen Grundkörper erzielt werden kann, wird in einer anderen Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass sich der wenigstens eine Kanal, in einer Draufsicht auf dem Umriss des plattenartigen Verbundelementes gesehen, mäanderartig über das plattenartige Verbundelement oder genauer gesagt, dass sich die Ausbuchtung mit dem Kanal mäanderartig über den plattenartigen Grundkörper erstreckt.
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Das erste, plattenartige Element kann in einer Ausbildung des Erfindungsgedankens zumindest anteilsmäßig einen thermoplastischen Kunststoff aufweisen. Dies trägt dazu bei, dass das erste, plattenartige Element im Spritzgießverfahren herstellbar ist. Der thermoplastische Kunststoff des ersten, plattenartigen Elementes kann mit Additiven angereichert sein, die beispielsweise zum Brandschutz, zur UV-Stabilisierung oder auch zur Farbgebung dienen. Hauptbestandteile der Additive können Mineralien, Glas, Keramik oder Kohlenstoff in diversen Formen sein. Auch die Verwendung von Naturfasern ist denkbar. Beispielsweise ist denkbar, dass der thermoplastische Kunststoff einen Anteil von weniger als 50 Prozent am gesamten Material des ersten, plattenartigen Elementes ausmacht.
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Durch eine Herstellung des ersten, plattenartigen Elementes im Spritzgießverfahren kann dieses auch auf leichte Weise mit einer strukturierten Oberfläche nach Art eines Dekors versehen sein. Eine derartige Oberflächenstruktur kann durch die Innenfläche des verwendeten Werkzeugs vorgegeben werden.
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Um eine sehr sichere, zumindest bereichsweise stoffschlüssige Verbindung zwischen der Fluidleitschicht und dem ersten, plattenartigen Element realisieren zu können, wird gemäß einer anderen Weiterbildung vorgeschlagen, dass der thermoplastische Kunststoff, aus dem die Fluidleitschicht besteht und der thermoplastische Kunststoff, den das erste, plattenartige Element zumindest anteilsmäßig aufweist, gleiche Thermoplaste sind.
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Mit anderen Worten können also die Fluidleitschicht und das erste, plattenartige Element die gleichen Basispolymere aufweisen und beispielsweise beide als Thermoplaste Polypropylen (PP), Polycarbonat (PC), Polyamid (PA) oder auch Polymethylmethacrylat (PPMA) aufweisen. Die Aufzählung ist nicht als abschließend zu betrachten.
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Um im Montagezustand des plattenartigen Verbundelementes dessen Wärmeverluste gering zu halten, wird ferner vorgeschlagen, dass die Fluidleitschicht mit einer wärmedämmenden Schicht überdeckt ist.
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Hierbei ist denkbar, dass die wärmedämmende Schicht wenigstens eine längliche Einbuchtung aufweist, in der die wenigstens eine längliche Ausbuchtung der Fluidleitschicht aufgenommen ist. Auf diese Weise kann die Wärmedämmung durch die wärmedämmende Schicht optimiert werden.
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Damit bei der Montage des plattenartigen Verbundelementes ein nahtloses Aneinanderlegen und ein Befestigen an einer Fassade oder dergleichen erleichtert werden kann, wird gemäß einer anderen Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass sowohl das erste, plattenartige Element als auch die Fluidleitschicht einen rechteckigen Umriss aufweisen, wobei der Umriss der Fluidleitschicht kleiner ist als der Umriss des ersten, plattenartigen Elementes.
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Schließlich soll mit der Erfindung auch ein Montageverbund aus wenigstens zwei nebeneinander, also vertikal und/oder horizontal nebeneinander angeordneten, plattenartigen Verbundelementen unter Schutz gestellt werden. Dabei ist eine den Zugang zu einem Kanal freigebende Öffnung einer Ausbuchtung in der Fluidleitschicht eines ersten Verbundelementes fluidisch mit einer den Zugang zu einem Kanal freigebenden Öffnung einer Ausbuchtung in der Fluidleitschicht eines zweiten Verbundelementes verbunden. Auf diese Weise kann eine gute Weiterleitung eines wärmeaufnehmenden Fluids von einem plattenartigen Verbundelement zu einem anderen plattenartigen Verbundelement realisiert werden.
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Ein derartiger Montageverbund kann dadurch weitergebildet sein, dass die fluidische Verbindung über einen flexiblen Schlauch erfolgt. Der flexible Schlauch kann an seinen Enden mit Verbindern verbunden sein, die ihrerseits jeweils fluidisch dicht mit einer der Öffnungen verschraubt sind. Vorzugsweise erfolgt dies derart, dass die flexiblen Schläuche kleine Bögen ausbilden, die sich senkrecht zur Flächenerstreckung der Fluidleitschicht erstrecken. Auf diese Weise können Relativbewegungen zwischen den einen Montageverbund ausbildenden Verbundelementen, die aufgrund von Temperaturschwankungen auftreten können, leichter ausgeglichen werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird anhand der Figuren in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dadurch werden auch noch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung deutlich. Gleiche Bezugszeichen, auch in unterschiedlichen Figuren, beziehen sich auf gleiche, vergleichbare oder funktional gleiche Bauteile. Dabei werden entsprechende oder vergleichbare Eigenschaften und Vorteile erreicht, auch wenn eine wiederholte Beschreibung oder Bezugnahme darauf nicht erfolgt. Die Figuren sind nicht oder zumindest nicht immer maßstabsgetreu. In manchen Figuren können Proportionen oder Abstände übertrieben dargestellt sein, um Merkmale eines Ausführungsbeispiels deutlicher hervorheben zu können. Wird der Begriff „und/oder“ in einer Aufzählung aus zwei oder mehr Begriffen bzw. Gegenständen verwendet, so kann dies bedeuten, dass ein beliebiger der aufgezählten Begriffe bzw. Gegenstände allein verwendet werden kann. Es kann auch bedeuten, dass eine beliebige Kombination aus zwei oder mehr der aufgezählten Begriffe bzw. Gegenstände verwendet werden kann.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 ein plattenartiges Verbundelement in einer rückseitigen Draufsicht auf den Umriss,
- 2 eine Schnittdarstellung gemäß Schnittverlauf II aus 1,
- 3 eine Detaildarstellung gemäß Detail III aus 1,
- 4 eine Schnittdarstellung gemäß Schnittverlauf IV aus 3,
- 5 eine Einzeldarstellung des im Bereich der Zugangsöffnungen angeordneten, gesonderten Bauteils,
- 6 eine Seitenansicht gemäß Ansicht VI aus 5,
- 7 die Darstellung eines Montageverbundes aus zwei untereinander angeordneten, plattenartigen Verbundelementen an einer Fassade,
- 8 eine Ansicht auf den Montageverbund gemäß Ansicht VIII aus 7 und
- 9A bis C Herstellungsschritte des plattenartigen Verbundelementes im Spritzgussverfahren.
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Es wird zunächst auf die 1 und 2 Bezug genommen. In diesen Figuren ist ein plattenartiges Verbundelement 1 ersichtlich. Das plattenartige Verbundelement 1 besteht aus einem plattenartigen Element 100 und einer mit diesem verbundenen Fluidleitschicht 200.
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Das plattenartige Verbundelement 1 dient zur Verkleidung von Wänden oder Fassaden, was später noch näher erläutert wird. Es weist eine Sichtfläche 101 auf. Die Sichtfläche 101 kann vorzugsweise auch strukturiert ausgebildet sein. Beispielsweise ist denkbar, dass durch die Sichtfläche 101 des plattenartigen Elementes 100 das Aussehen einer Schieferplatte nachempfunden werden soll.
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Das plattenartige Element 100 besteht bevorzugt aus einem thermoplastischen Kunststoff als Basismaterial, welches mit Additiven (vorzugsweise zum Brandschutz, zur UV-Stabilisierung, gegebenenfalls zur Farbgebung usw.) versehen ist. Hauptbestandteil der Additive können Mineralien, Glas, Keramik, Kohlenstoff in diversen Formen oder auch Naturfasern sein. Der Anteil der Additive beträgt vorzugsweise mehr als 50 Gewichtsprozent. Sowohl das thermoplastische Basismaterial als auch die Additive können als Granulat einer Spritzgussmaschine zugeführt werden, so dass das plattenartige Element 100 im Spritzgussverfahren hergestellt werden kann.
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Es ist ferner ersichtlich, dass das plattenartige Element 100 einen rechteckigen Umriss aufweist. Auch die Fluidleitschicht 200 weist einen rechteckigen Umriss auf. Der rechteckige Umriss der Fluidleitschicht 200 ist jedoch deutlich geringer als der Umriss des plattenartigen Elementes 100. Dies ermöglicht einen im Wesentlichen spaltfreies Aneinanderlegen der plattenartigen Verbundelemente 1 an einer Fassade. Des Weiteren wird so Platz für notwendige Befestigungselemente geschaffen, wie später noch deutlich wird.
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Es ist ersichtlich, dass die Fluidleitschicht 200 aus einem plattenartigen Grundkörper 200a besteht, an den auf einer Seite 200c zwei längliche Ausbuchtungen 200b angeformt sind.
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Die länglichen Ausbuchtungen 200b weisen im Querschnitt in etwa die Form eines Halbrunds auf und schließen jeweils einen Kanal 203 ein, der sich in einer Längserstreckung I einer jeden länglichen Ausbuchtung 200b nahezu über die gesamte Länge einer Ausbuchtung 200b erstreckt.
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Die Kanäle 203 dienen zur Leitung eines Fluids, beispielsweise Wasser oder Gas), wodurch das plattenartige Verbundelement 1 die Funktion eines Wärmetauschers oder Wärmekollektors übernehmen kann.
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Ferner ist erkennbar, dass die länglichen Ausbuchtungen 200b Enden 201 aufweisen, die in Längserstreckung I verschlossen sind. Im Bereich der Enden 201 befindet sich jedoch jeweils eine Öffnung 204a, die senkrecht zu einer Flächenerstreckung FE des plattenartigen Grundkörpers 200a weist. Durch die Öffnung 204a wird jeweils ein freier Zugang zum Kanal 203 gebildet.
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Um eine möglichst große Wärmeleitfläche zwischen den länglichen Ausbuchtungen 200b und dem plattenartigen Grundkörper 200a realisieren zu können, erstrecken sich die länglichen Ausbuchtungen 200b mäanderartig entlang der Flächenerstreckung FE auf der Seite 200c des plattenartigen Grundkörpers 200a.
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Abweichend vom Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass sich auf dem plattenartigen Grundkörper 200a auch mehr oder weniger als zwei längliche Ausbuchtungen 200b erstrecken. Es ist jedoch zumindest eine längliche Ausbuchtung 200b vorhanden. Außerdem ist vorstellbar, dass die Ausbuchtungen 200b auch einen anderen Verlauf aufweisen und nicht mäanderartig ausgebildet sind. Beispielsweise ist denkbar, dass der Verlauf der Ausbuchtung 200b gerade, nur einfach gebogen oder zumindest bereichsweise auch schnecken- oder labyrinthartig verläuft.
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Um Wärmeverluste möglichst gering halten zu können, kann eine wärmedämmende Schicht 300 vorhanden sein, welche gestrichelt angedeutet ist. Die wärmedämmende Schicht 300 kann derart auf die Fluidleitschicht 200 aufgebracht sein, dass sie längliche Einbuchtungen 301 ausbildet, in der genau die länglichen Ausbuchtungen 200b der Fluidleitschicht 200 aufgenommen werden.
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Des Weiteren ist erkennbar, dass der plattenartige Grundkörper 200a senkrecht zur Flächenerstreckung FE eine Höhe h1 und die länglichen Ausbuchtungen 200b senkrecht zur Flächenerstreckung FE eine Höhe h2 aufweisen. Dabei ist die Fluidleitschicht 200 derart ausgebildet, dass die Höhe h1 des plattenartigen Grundkörpers 200a um ein Mehrfaches geringer ist als die Höhe h2 der länglichen Ausbuchtungen 200b.
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Auf diese Weise wird eine Wärmeübertragung vom plattenartigen Element 100 in ein wärmeübertragendes Fluid, welches in den Kanälen 203 geführt ist, erleichtert.
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Die Fluidleitschicht 200 besteht ebenfalls aus einem thermoplastischen Kunststoff, der bevorzugt derselbe thermoplastische Kunststoff ist, wie ihn auch das plattenartige Element 100 zumindest anteilsmäßig aufweist.
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Auf diese Weise kann in einem Spritzgussverfahren die Fluidleitschicht 200 unmittelbar auf das plattenartige Element 100 aufgespritzt werden. Hierdurch wird eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem plattenartigen Element 100 und der Fluidleitschicht 200 geschaffen. Dies ermöglicht insbesondere eine abstandslose Verbindung zwischen dem plattenartigen Element 100 und der Fluidleitschicht 200, wodurch die Wärmeübertragung zwischen diesen Schichten erheblich verbessert werden kann.
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Alternativ kann für die Fluidleitschicht 200 auch ein anderer thermoplastischer Kunststoff eingesetzt werden, der haftungsadditiviert, also mit Additiven versehen ist, die eine Haftung mit dem plattenartigen Element 100 unterstützen.
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Aus den 3 und 4 wird deutlich, dass sich im Bereich einer jeden Öffnung 204a ein gesondertes Bauteil 204 befindet. Das gesonderte Bauteil 204 wird vom Material der länglichen Ausbuchtung 200b umgeben. Genauer gesagt, ist das gesonderte Bauteil 204 derart im Bereich eines Endes 201 einer länglichen Ausbuchtung 200b angeordnet, dass es die Öffnung 204a selbst ausbildet. Durch die Öffnung 204a wird ein freier Zugang zum Kanal 203 geschaffen.
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Des Weiteren ist ersichtlich, dass jede längliche Ausbuchtung 200b, im Querschnitt gesehen, zwei bogenartige Abschnitte 200b1 aufweist, die oberseitig in einen ebenen Abschnitt 200b2 übergehen. Der ebene Abschnitt 200b2 wird durch eine ebene Stirnfläche 204e des gesonderten Bauteils 204 ausgebildet (vgl. auch 6). Die Öffnung 204a ist auf diese Weise in etwa flächenbündig mit einer Oberfläche der Ausbuchtung 200b ausgerichtet, wobei die Oberfläche der Ausbuchtung 200b im Bereich der Öffnung 204a im Ausführungsbeispiel durch das gesonderte Bauteil 204, insbesondere durch dessen Stirnfläche 204e ausgebildet wird.
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Ferner ist dargestellt, dass die Öffnung 204a mit einem Innengewinde 204b versehen ist.
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Durch die Bereitstellung einer Öffnung 204a mit einem Innengewinde 204b wird ein sicherer, fluidisch dichter Anschluss eines Kanals 203 eines plattenartigen Verbundelementes 1 mit dem Kanal 203 eines anderen plattenartigen Verbundelementes 1 ungemein erleichtert. Zusätzlich kann die resultierende Höhe der Fluidleitschicht 200 senkrecht zur Flächenerstreckung FE gegenüber einer denkbaren Bauart mit einem Außengewinde spürbar reduziert werden, da ein notwendiger Anschlussstutzen entfallen kann. Ferner ist noch erkennbar, dass das gesonderte Bauteil 204 einen umlaufenden Innenabsatz 204c und auf seiner Mantelfläche eine umlaufende Nut 204d aufweist.
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Durch die umlaufende Nut 204d kann ein sicherer Halt des gesonderten Bauteils 204 im Material der Ausbuchtung 200b begünstigt werden. Der Innenabsatz 204c erhöht die Prozesssicherheit bei der Herstellung des Verbundes.
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In den 5 und 6 wird das gesonderte Bauteil 204 in Einzeldarstellung dargestellt. Das Bauteil 204 ist rotationssymmetrisch und weist mit der Öffnung 204a und dem Innengewinde 204b eine buchsenartige Form auf. Durch die bereits erwähnte, umlaufende Nut 204d wird die Mantelfläche des gesonderten Bauteils 204 in zwei in etwa gleichgroße Mantelflächen 204f aufgeteilt. Eine Mantelfläche 204f oder auch beide Mantelflächen 204f können mit einer Riffelung 204g versehen sein, die in Richtung einer Längsachse L ausgerichtet ist. Hierdurch kann der Halt des gesonderten Bauteils 204 im Material der Ausbuchtung 200b insbesondere in Rotationsrichtung um die Längsachse L erhöht werden. Beim Einschrauben eines Verbinders in das Innengewinde 204b kann somit ein Verdrehen des gesonderten Bauteils 204 wirksam verhindert werden.
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In den 7 und 8 ist nun ein Montageverbund M dargestellt, welcher aus nebeneinander angeordneten, plattenartigen Verbundelementen 1 besteht. Konkret sind die plattenartigen Verbundelemente 1 in Horizontal- und Vertikalrichtung an einer Fassade F eines Gebäudes nebeneinander angeordnet. Die Anordnung erfolgt vorzugsweise so, dass sich zwischen den plattenartigen Verbundelementen 1 kein Spalt oder nahezu kein Spalt ergibt.
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Wie ersichtlich ist, ist das plattenartige Element 100 mit seiner Sichtseite 101 einer äußeren Umgebung U zugewandt, während die Fluidleitschicht 200 rückseitig angeordnet und der Fassade F zugewandt ist.
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Die plattenartigen Verbundelemente 1 können mittels geeigneter Befestigungselemente 5 (beispielsweise Schrauben) an Montageelementen 4 befestigt sein. Die Montageelemente 4 können beispielsweise leistenartig ausgebildet sein. Denkbar ist der Einsatz von Holzleisten. Durch die Montageelemente 4 wird ein Abstand zwischen den plattenartigen Verbundelementen 1 und der Fassade F geschaffen, derart, dass ein freier Zwischenraum Z zwischen den Verbundelementen 1 und der Fassade F entsteht.
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Durch den Zwischenraum Z wird Platz geschaffen für die mechanische beziehungsweise fluidische Verbindung zwischen Kanälen 203 benachbarter Verbundelemente 1.
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Bevorzugt erfolgt die fluidische Verbindung über Verbinder 2, die in die Öffnungen 204a hineingeschraubt und miteinander über ein flexibles, schlauchartiges Element 3 miteinander verbunden sind.
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Der Zwischenraum Z kann bei Bedarf durch die bereits erwähnte, wärmedämmende Schicht 300 ausgefüllt werden. Die wärmedämmende Schicht 300 kann vorzugsweise ebenfalls im Spritzgussverfahren auf die Fluidleitschicht 200 aufgespritzt werden. Sie besteht bevorzugt aus dem gleichen thermoplastischen Kunststoff wie die Fluidleitschicht 200. Dabei wird dem thermoplastischen Kunststoff vorzugsweise ein Additiv zugesetzt, das bei der Verarbeitung zu Gas wird, oder es wird ein Gas in den thermoplastischen Kunststoff injiziert. Durch Volumenvergrößerung des Gases entsteht ein Schaum, so dass die wärmedämmende Schicht 300 als geschäumter Thermoplast aufgebracht werden kann.
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Bei der Montage mehrere plattenartiger Verbundelemente 1 und bei einer fluidischen Verbindung mehrerer, untereinander angeordneter, plattenartiger Verbundelemente 1 übernimmt pro Verbundelement 1 bevorzugt jeweils eine längliche Ausbuchtung 200b mit innenliegendem Kanal 203 die Leitung eines Fluids in einer Richtung (beispielsweise aufwärts), während die jeweils andere, längliche Ausbuchtung 200b mit dem Kanal 203 die Leitung des Fluids in entgegengesetzter Richtung (also beispielsweise abwärts) übernimmt.
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Die Verbundelemente 1 können fluidisch in nicht näher dargestellter Weise mit einer Anlage zur Gebäudeklimatisierung verbunden sein.
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Schließlich soll anhand der 9A bis 9C kurz erläutert werden, wie das plattenartige Verbundelement 1 bevorzugt hergestellt werden kann:
- So ist in 9A ein Werkzeug W1 dargestellt, welches Werkzeughälften W1a und W1b aufweist. Durch die Werkzeughälften W1a, W1b, die in Richtung der Doppelpfeile geöffnet und geschlossen werden können, wird in geschlossenem Zustand des Werkzeugs W1 eine Kavität K1 ausgebildet.
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Anschließend wird einer nur gestrichelt angedeuteten Spritzgussanlage ein fertiges Mischgranulat (sogenanntes Compound) aus einem ersten Material M1 und einem zweiten Material M2 zugeführt. Das erste Material M1 kann beispielsweise aus Additiven bestehen, dessen Hauptbestandteile Mineralien, Glas, Keramik, Kohlenstoff oder Naturfasern sind. Das zweite Material M2 ist ein thermoplastischer Kunststoff. Das Mischungsverhältnis der Materialien M1 und M2 muss vom Fachmann bedarfsweise ausgelegt werden. Der Gewichtsanteil des ersten Materials M1 kann beispielsweise mehr als 50 Prozent betragen. Im anschließenden Spritzgussvorgang wird nun das aus den Materialien M1 und M2 bestehende Materialgemisch aufgeschmolzen und über einen geeignete Zugang in die Kavität K1 gespritzt. Die Kavität K1 wird mit dem Materialgemisch ausgefüllt, wobei das Materialgemisch nach Abkühlung das plattenartige Element 100 in der Kavität K1 ausbildet.
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In einer weiteren Form W2 (vergleiche 9B) wird durch Umsetzen oder Einlegen von Werkzeugteilen oder Werkzeughälften W2a sowie W2b1 und W2b2 eine Kavität K2 ausgebildet. Alternativ kann das plattenartige Element 100 auch manuell in ein anderes, geeignetes Werkzeug mit einer geeigneten, weiteren Kavität umgelegt werden (nicht dargestellt).
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Die Kavität K2 entspricht der späteren Form der Fluidleitschicht 200 (vgl. 2). Im Querschnitt bildet die Kavität K2 einen ersten Kavitätsbereich K2a und zweite Kavitätsbereiche K2b aus.
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Anschließend wird einer gestrichelt angedeuteten Spritzgussanlage wiederum ein Material zugeführt, das vorzugsweise dem Material M2 entspricht, also der gleiche thermoplastische Kunststoff ist, aus dem auch das plattenartige Element 100 zumindest anteilig besteht. Nach dem Aufschmelzen wird das Material M2 über einen geeigneten Zugang der Kavität K2 zugeführt. Alternativ kann der Spritzgussanlage auch das in Zusammenhang mit der Fluidleitschicht 200 bereits erwähnte, additivierte Thermoplastmaterial zugeführt werden.
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Nachdem die Kavität K2 mit dem Material M2 gefüllt ist, wird eine bestimmte Wartezeit eingelegt, bis das Material M2 in Randbereichen der Kavität K2 bereits erstarrt ist. Die Wartezeit bestimmt sich für den Fachmann nach Art und Temperatur des Materials M2 sowie nach Geometrie und Volumen der Kavität K2.
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Dabei ist in 9C ersichtlich, dass in die Werkzeughälfte W2a Einsatzelemente E eingebracht sind, die mit ihren Enden jeweils in den zweiten Kavitätsbereich K2b hineinragen. Auf die Enden der Einsatzelemente E sind die gesonderten Bauteile 204 aufgeschoben. Die gesonderten Bauteile 204 sind vom eingespritzten Material M2 umgeben.
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Die Einsatzelemente können jeweils auch als Kern bezeichnet werden. Das Einsetzen der Einsatzelemente E in die Werkzeughälfte W2a kann durch ein Einstecken, Einschieben, Einschrauben oder dergleichen erfolgen.
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Dann wird unter Nutzung des an sich bekannten Fluidinjektionsverfahrens ein mit Druck beaufschlagtes Fluid P durch Kanäle EK der Einsatzelemente E derart in das in der Kavität K2 befindliche Material M2 eingebracht, dass sich im noch nicht erstarrten Bereich des Materials M2 die bereits beschriebenen Kanäle 203 ausbilden. Nach Fertigstellung und Erhärtung bildet das Material M2 in der Kavität K2 sowohl den plattenartigen Grundkörper 200a als auch die länglichen Ausbuchtungen 200b aus.
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Die Kanäle 203 reichen von einem gesonderten Bauteil 204 einer länglichen Ausbuchtung 200b bis zum anderen gesonderten Bauteil der länglichen Ausbuchtung 200b (vgl. 1).
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Nach dem Öffnen des Werkzeugs W2 (vgl. Doppelpfeile) kann dann das fertig gespritzte Bauteil, das heißt das aus dem plattenartigen Element 100 und der Fluidleitschicht 200 bestehende, plattenartige Verbundelement 1 entnommen werden. Dabei werden die Enden der Einsatzelemente E einfach aus den in der Fluidleitschicht 200 nunmehr fest eingebetteten, gesonderten Bauteile 204 wieder herausgezogen.
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Abweichend vom Ausführungsbeispiel ist es auch denkbar, dass das plattenartige Element 100 nicht aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht oder einen solchen aufweist. Es ist beispielsweise denkbar, das plattenartige Element 100 auch aus einem anderen Werkstoff, beispielsweise aus Holz oder aus Metall herzustellen. In diesem Falle entfällt der Verfahrensschritt gemäß 9A.
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Im Verfahrensschritt in 9B wird dann bevorzugt zunächst ein geeigneter Haftvermittler auf diejenige Oberfläche des plattenartigen Elements 100 aufgetragen, die der Kavität K2 zugewandt ist. Durch den Haftvermittler (in 9B nicht dargestellt) wird die Voraussetzung dafür geschaffen, dass im anschließenden Spritzgussvorgang zwischen dem Material M2 und dem plattenartigen Element 100 eine zuverlässige (mittelbare) Verbindung entsteht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- plattenartiges Verbundelement
- 2
- Verbinder
- 3
- schlauchartiges Element
- 4
- Montageelement
- 5
- Befestigungselemente
- 100
- plattenartiges Element
- 101
- Sichtfläche
- 200
- Fluidleitschicht
- 200a
- plattenartiger Grundkörper
- 200b
- längliche Ausbuchtung
- 200b1
- bogenartige Abschnitte
- 200b2
- ebener Abschnitt
- 200c
- Seite
- 201
- Enden
- 203
- Kanäle
- 204
- gesondertes Bauteil
- 204a
- Öffnung
- 204b
- Innengewinde
- 204c
- Innenabsatz
- 204d
- umlaufende Nut
- 204e
- ebene Stirnfläche
- 204f
- Mantelflächen
- 204g
- Riffelung
- 300
- wärmedämmende Schicht
- 301
- längliche Einbuchtung
- E
- Einsatzelement
- EK
- Kanal im Einsatzelement
- F
- Fassade
- FE
- Flächenerstreckung
- h1
- Höhe
- h2
- Höhe
- K1
- Kavität
- K2
- Kavität
- K2a
- erster Kavitätsbereich
- K2b
- zweiter Kavitätsbereich
- I
- Längserstreckung
- L
- Längsachse
- M
- Montageverbund
- M1
- erstes Material
- M2
- zweites Material, thermoplastischer Kunststoff
- P
- mit Druck beaufschlagtes Fluid
- U
- Umgebung
- W1
- Werkzeug
- W1 a
- Werkzeughälfte
- W1 b
- Werkzeughälfte
- W2
- Werkzeug
- W2a
- Werkzeughälfte
- W2b1
- Werkzeughälfte
- W2b2
- Werkzeughälfte
- Z
- Zwischenraum
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010/028984 A2 [0002]
- DE 19756634 C2 [0003]
- DE 19902532 C1 [0004]
- EP 2428739 A2 [0005]
