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Wärmeisolierender Profilkörper
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====~====================~==== Die Erfindung betrifft einen wärmeisolierenden
Profilkörper, insbesondere zur Verwendung für Tür- oder Fensterrahmen oder dergleichen,
bestehend aus zwei Profilschienen, vorzugsweise solchen aus Metall, die durch zwei
aus wärmeisolierendem Werkstoff bestehenden profilierten Verbindungsleisten unter
Bildung eines mit vor dem Erstarren expandierenden Schaumstoff füllbaren Hohlraums
verbunden sind, wobei die Verbindungsleisten in an den Profilschienen vorgesehenen
Nuten verankert sind, wobei zumindest eine von jeweils zwei zur gegenseitigen Anlage
bestimmten Flächen an den Profilschienen und Verbindungsleisten Hohlräume bildende
Unebenheiten aufweist.
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Ein derartiger wärmeisolierender Profilkörper ist bekannt (vergl.
DE-GM 78 o9 869). Um den Wärmefluß durch die Verbindungsleisten zu v#erringern,
sind bei dem bekannten Profilkörper die Unebenheiten vorzugsweise durch Riefen oder
dergleichen gebildet, um die Berührungsfläche zwischen Profilschienen und Verbindungsleisten
zu verringern.
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Der Wunsch nach einer besseren Isolierung, d.h. geringem Wärmefluß
bzw. hohem Wärmewiderstand führt dazu, die Verbindungsleisten höher, d.h. mit breiterem
Steg auszuführen, um größeren Isolierabstand zu erreichen, und gleichzeitig die
Wanddicke dieser Stege möglichst zu verringern, um einen kleineren Wärmeleit-Quyrschnitt
zu erreichen.
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Die Verankerung der Verbindungsleisten in den Nuten der Profilschienen
erfolgt durch das Auseinanderdrücken des sich expandierenden Schaumstoffs im Hohlraum.
Dabei wird auf den hohlraumseitigen Abschnitt des Stegs der Verbindungsleiste ein
Schaumdruck ausgeübt,der eine Biegekraft erzeugt, die die Verbindungsleiste nach
aussen gegen die Steifigkeit des Stegs ausbeulen möchte. Weiter erzeugt der auf
die Profilschienen ausgeübte Druck des Schaumstoffs in der Verbindungsleiste Zugspannungen
parallel zur Querschnittsachse, wobei diese Kräfte einseitig an den Schenkelteilen
der Verbindungsleisten ausgeübt werden, wodurch sich ein Kippmoment um die zwischen
Schenkelteil und Stegteil der Verbindungsleisten gebildete Hohlkehle -ergibt, wodurch
die Biegekraft weiter erhöht wird. Wird nun der Stegteil verbreitert, um größeren
Isolierabstand zu erreichen, wobei gleichzeitig die Wandstärke verringert wird,
nimmt die Biegekraft oder Biegespannung gegenüber der Zugspannung zu, weshalb die
Verbindungsleisten Uberlastet werden können, z.B. bei einer Wärmebehandlung, durch
die die Steife der Verbindungsleisten verringert wird, wodurch sich der Stegteil
der Verbindungsleiste nach aussen ausbeulen kann und wodurch sich die beiden Halterungen
des Stegteils mehr oder weniger stark öffnen können. Dadurch kann sich.der Abstand
zwischen den beiden Profilschienen vergrößern, wodurch die Gefahr besteht, daß die
Schenkelteile der Verbindungsleisten aus den Nuten herausrutschen können, bevor
die Zugspannung zu einer nennenswerten Dehnung des Stegteils geführt hat.-JEs ist
daher Aufgabe der Erfindung, einen Profilkörper anzugeben, beize die Biegesteife
der Verbindungsleiste erhöht ist, wobei gleichzeitig die Zugfestigkeit zumindest
gleich bleibt und
wobei der Wärmeübergang zumindest nicht verschlechtert
wird.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Zugfestigkeit eines
Stabes proportional dessen Querschnitts ist, während die Biegesteife proportional
der dritten Potenz der Dicke ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest der
Stegteil der Verbindungsleisten über den größten Teil seiner Längsausdehnung dünnwandige
Abschnitte besitzt, wobei einzelne voneinander beabstandete dickwandige Abschnitte
zwischen den Profilschienen vorgesehen sind.
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Die Erfindung wird auch dadurch gelöst, daß zumindest der Stegteil
der Verbindungsleisten über seine Längsausdehnung abwechselnd Vorsprünge in Richtung
auf den Hohlraum und Rücksprünge so aufweist, daß die Vorsprünge am hohlraumseitigen
Teil der Nuten und die Rücksprünge am dem Hohlraum entgegengesetzten Teil der Nuten
anliegen oder umgeohrt. Allerdings muß in diesem Fall darauf geachtet werden, daß
ein Austreten des Schaumstoffs aus dem Hohlraum verhindert wird.
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Dabei kann sich die erfindungsgemäße Ausbildung nur auf den Stegteil
der Verbindungsleiste beziehen, aber auch auf die gesamte Verbindungsleiste, nämlich
sowohl den Stegteil als auch den Schenkelteilen.
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Dabei können die Verbindungsleisten sowohl einteilig ausgebildet sein
als auch aus dünnwandigen Streifen und auf diese aufgesetzte oder in diese eingefügte
selbständigen, die dickwandigen Abschnitte bildenden Elementen gebildet sein.
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Die Erfindung betrifft adch Verfahren zur Herstellung solcher Verbindungsleisten.
Beispielsweise kann zunächst eine kontinuierliche Verbindungsleiste aus Kunststoff
extrudiert werden, wobei danach der Stegteil gegebenenfalls auch die Schenkelteile,
durch
eine Walze mit Zahnradquerschnitt oder dergleichen so gepresst wird, bzw. werden,
daß die dünnwandigen und die dickwandigen Abschnitte abwechselnd ausgebildet werden.
Andererseits können auch die die dickwandigen Abschnitte bildenden selbständigen
Elemente auf dünnwandige Streifen aufgesetzt werden, wobei die Elemente selbst von
einem entsprechenden dickwandigen Profil abgetrennt werden können. Die die dickwandigen
Abschnitte bildenden selbständigen Elemente können auch zwischen zwei miteinander
zu verklebenden Folien eingesetzt bzw. eingelegt oder eingeklebt werden. Die dickwandigen
Abschnitte können aber auch dadurch gebildet werden, daß bei der Herstellung des
Streifens in den den dickwandigen Abschnitten errtsprechenden Abschnitten Bewehrungselemente
wie Glasfasern oder dergleichen in einem Maße angehäuft werden, daß sich bei der
Verfestigung bzw. Erhärtung die dickwandigen Abschnitte dort ausbilden.
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Zur Herstellung der Verbindungsleiste gemäß der anderen erfindungsgemäßen
Lösung werden in einem im wesentlichen streifen- oder bandförmigen Material Vertiefungen(Rücksprünge)
und Vorsprünge abwechselnd ausgebildet, wobei hier ein Wellen-Werkstoff-Streifen
wie ein Wellblechstreifen niedriger Wärmeleitfähigkeit verwendet werden kann.
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Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungsleisten ist es
vorteilhaft, wenn nach Ausbildung der Streifen diese entsprechend dem Abstand der
Schenkelteile zu deren Bildung abge--kantet werden.
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Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Verbindungsleisten im größten
Teil ihrer Ausdehnung dünnwandig ausgebildet werden können, um den gewünschten hohen
Wärmeübergangswiderstand zu erreichen, wobei gleichzeitig eine genügende Biege-
bzw. Beulsteife und eine genügende Zugfestigkeit erreicht ist.
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Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeisplele
näher erläutert: Es zeigen: Fig. 1 perspektivisch im Schnitt einen wärmeisolierenden
Profilkörper gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; I Fig. 2 perspektivisch
die Verbindungsleiste gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 3
bis 6 weitere Ausführungsformen der Verbindungsleiste gemaß dem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 7 bis 9 perspektivisch und im Teilschnitt weitere Ausführungsformen einer Verbindungsleiste
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Der in Fig. 1 dargestellte Profilkörper besteht aus zwei mit Abstand
gegenüberliegend angeordneten Profilschienen 1, 2, beispielsweise aus Aluminium,
die mit hinterschnittenen Nuten 5 versehen sind. In die hinterschnittenen Nuten
greifen C-förmige Verbindungsleisten 3, 4 aus einem wärmeisolierenden Werkstoff
wie einem Kunststoff ein, die voneinander beabstandet sind. Die Profilschienen 1,
2 und die Verbindungsleisten 3, 4 schließen einen Hohlraum ein, der mit einem vor
dem Erstarren expandierenden Schaumstoff 8 gefüllt ist. Beim Expandieren versucht
der Schaumstoff 8 die Profilschienen 1, 2 gemäß den Pfeilen Z auseinanderzudrücken,
wodurch die Verbindungsleisten 3, 4 auf Zug beansprucht werden. Der expandierende
Schaumstoff 8 übt auch einen Druck auf die dem Hohlraum zugewandte Fläche des Stegteils
12 der Verbindungsleisten 3, 4 aus, wodurch eine Biegespannung entsprechend dem
Pfeil B erzeugt wird.
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Um nun den Wärmeübergang zwischen den Profilschienen 1, 2 möglichst
herabzusetzen, ist es erwünscht einerseits die
Querschnittsfläche
der Profilleisten 3, 4 insbesondere in deren dem Stegteil 12 entsprechenden Abschnitt
zu verringern und andererseits die Breite des Stegteils 12 zu vergrößern, um den
Abstand der Profilschienen 1, 2 voneinander zu erhöhen.
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Andererseits muß aber verhindert werden, daß die vom sich expandierenden
Schaumstoff 8 ausgeübten Kräfte auf die Verbindungsleisten 3, 4 ein Ausbeulen deren
Stegteils 12 nach aussen so erreichen, daß die Verbindungsleisten 3, 4 aus den Nuten
5 durch Verformung der Stegteile 12 herausgedrückt werden können.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß (vergl. Fig. 2) insbesondere
der Stegteil 12 der Verbindungsleisten 3, 4 dünnwandige Abschnitte 13 besitzt, die
sich über den größten Teil der Längsausdehnung erstrecken, wobei weiter dickwandige
Abschnitte 14 quer zur Längsausdehnung der Verbindungsleisten 3, 4 entsprechend
der zu erreichenden Beulsteife bzw. Biegesteife vorgesehen sind.
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Wie bereits erwähnt, geht die Erfindung von der Feststellung aus,
daß die Zugfestigkeit eines Stabes proportional seinem Querschnitt ist, während
die Biegesteife der dritten Potenz der Dicke proportional ist.
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Die Wirkung der erfindungsgemäßen Ausbildung lässt sich wie folgt
abschätzen.
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Eine Verbindungsleiste mit einer gleichmäßigen Wandstärke von 0,75
mm besitzt eine Biegesteife von 0,42 F, wobei F einen Faktor darstellt, der durch
die Werkstoffeigenschaften und die Abmessungen insbesondere den Abstand der Profilschienen
1, 2 bestimmt ist. Wird die gleiche Werkstoffmenge so verteilt, daß die Wandstärke
über 90 % der Längsausdehnung nur 0,5 mm beträgt, während die übrigen 10 % der Länge
eine Wandstärke von 3 mm besitze, entsprechend beispielsweise einem di#ckwandigen
Abschnitt mit 3 mm Stärke und Länge alle 3 cm der Längsausdehnung, so bleiben der
Werkstoffbedarf und der durchschnittliche Querschnitt
und damit
die Zugfestigkeit unverändert, wobei jedoch die Biegesteife im Durchschnitt auf
2,81 F ansteigt, und somit etwa das Siebenfache derjenigen einer Verbindungsleiste
mit durchgehend gleichmäßiger Wandstärke aufweist. Um die gleiche Biegesteife mit
einer Verbindungsleiste gleichbleibender Wandstärke zu erreichen, müsste die Wandstärke
durchgehend 1,41 mm, d.h. etwa das Doppelte betragen, wodurch der Werkstoffverbrauch
aber auch der Wärmefluß auf das Doppelte ansteigen würde.
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Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist nicht nur
der Stegteil 12 der Verbindungsleisten 3, 4 dickwandige Abschnitte 14 und dünnwandige
Abschnitte 13 auf, sondern weisen auch die Schenkelteile 11 entsprechende dünnwandige
Abschnitte 15 und dickwandige Abschnitte 16 auf.
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Dabei müssen die dickwandigen Abschnitte 14, 16 nicht unbedingt einstückig
mit den dünnwandigen Abschnitten 13, 15 hergestellt werden. Entsprechend dem in
Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel können die dickwandigen Abschnitte 14,
16 auch durch auf einen die dünnwandigen Abschnitte 13, 15 bildenden Streifen 17
aufgesetzte selbständige Elemente 18 gebildet werden.
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Gemäß Fig. 5 können die dickwandigen Abschnitte 14, 16 auch dadurch
erreicht werden, daß bei der Herstellung an den den dickwandigen Abschnitten 14,
16 entsprechenden Stellen Bewehrungselemente 20 wie beispielsweise Glasfasern oder
dergleichen in einem Maße angehäuft werden, daß bei der Verfestigung oder Erhärtung
der schließlich gebildeten Verbindungsleisten 3, 4 die dickwandigen Abschnitte gebildet
sind. Gemäß dem in Fig.
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6 dargestellten Ausführungsbeispiel können die die dickwandigen Abschnitte
14, 16 bildenden selbständigen Elemente 18 auch zwischen mindestens zwei die dünnwandigen
Abschnitte 13, 15 bildende Folien 19a, 19b vor deren Verbindung miteinander durch
beispielsweise Verkleben oder Heissverkleben eingelegt werden.
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Die in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele können beispielsweise
dadurch hergestellt werden, daß eine Verbindungsleiste gleichmäßiger Wandstärke
aus Kunststoff extrudiert wird, wobei vor dem Erkalten der Stegteil 12 gegebenenfalls
auch die Schenkelteile 11 derart mit einer zahnradähnlichen Walze oder dergleichen
gepresst werden, daß die langen dünnwandigen Abschnitte 13, 15 mit kurzen dickwandigen
Abschnitten 14, 16 abwechseln.: Bei dem in Fig. 4- dargestellten Ausführungsbeispiel
können die einzelnen Elemente 18 beispielsweise von einer Leiste dicker Wandstärke
abgeschnitten werden und dann an dem dünnwandigen Streifen 17 angebracht werden.
Ähnlich kann aflch bei dem in Flg. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel vorgegangen
werden.
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Insbesondere dann, wenn auch die Schenkelteile 11 abwechselnd dünnwandige
und dickwandige Abschnitte 15, 16 aufweisen sollen, wird vorzugsweise zunächst ein
durchgehender Streifen mit abwechselnd dünnwandigen und dickwandigen Abschnitten
hergestellt, wobei dann entsprechend dem Abstand der Schenkelteile 11 voneinander
abgekantet wird.
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Dabei muß der Querschnitt der dickwandigen Abschnitte keineswegs rechteckförmig
sein, beispielsweise kann er trapezförmig sein oder auch halbkreis- oder wellenförmig,
wie das durch die dickwandigen Abschnitte 14a, 16a bzw. das selbständige Element
18a in den Fig. 2 bis 5 dargestellt ist.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann anstatt
die Wandstärke periodisch zu ändern, die gleiche Wirkung- auch dadurch erreicht
werden, daß die Verbindungsleiste wellig ausgebildet wird, d.h. Vorsprünge und Rücksprünge
aufweist. Entsprechend dem bvorgenannten Zahlenbeispiel wäre dann eine Wandstärke
von 0,5 mm bei einer Wellenhöhe von 3 mm erforderlich (Wellenhöhe = Abstand zwischen
Rücksprung und Vorsprung).
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Ausgangsbeispiele einer derartigen Verbindungsleiste sind in den Fig.
7 bis 9 wiedergegeben. Gemäß Fig. 7 ist die Verbindungsleiste 3, 4 durch abwechselnde
kontinuierlich ineinanderübergehende Vorsprünge 32 und Rücksprünge 31 gebildet,
wozu beispielsweise ein Wellblechstreifen aus kaltverformbarem Werkstoff niedriger
Wärmeleitfähigkeit verwendet werden kann, bei dem die Schenkelteile 11 abgekantet
werden.
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Die Vorsprünge und Rücksprünge 31, 32 der Verbindungsleisten 3, 4
können auch dadurch erreicht werden, daß in einem Längsstreifen in den dickwandigen
Abschnitten 14, 1-6 der Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 1 bis 6 entsprechenden
Abstände Vertiefungen ausgeformt werden. Wie in Fig. 8 dargestellt, kann das Abkanten
der Schenkelteile so erfolgen, daß die Vertiefungen die Rücksprünge bilden, während
bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 die Abkantung so erfolgt ist, daß die Vertiefungen
die Vorsprünge 32 bilden.
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Bei dem in den Fig. 7 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispiel der
Verbindungsleiste ist erreicht, daß die Verbindungsleisten 3, 4 nur punktförmig
bzw. linieförmig mit den Profilschienen 1, 2 in Berührung kommen, wodurch der Wärmeübergang
verringert wird. Jedoch muß bei diesen Ausführungsbeispielen durch zusätzliche Maßnahmen
verhindert werden, daß der Schaumstoff 8 durch die Wellungen aus dem Hohlraum nach
ausserhalb des Profilkörpers austreten kann.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, die beiden grundsätzlichen
Ausführungsformen der Erfindung (Fig. 1 bis 6 bzw.
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Fig. 7 bis 9) miteinander zu kombinieren.
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Der Vorteil der Ausführungsbeispiele gemäß der ersteren Ausführungsform
(Fig. 1 bis 6) gegenüber den Ausführungsbeispielen gemäß der letzteren Ausführungsform
(Fig. 7 bis 9)
besteht darin, daß der die dünnwandigen Abschnitte
13, 15 bilden de Streifen 17 bzw. die Folien 19a, 19b sowohl eine Abdichtung des
Hohlraums nach aussen erreicht, wodurch ein Austreten des Schaumstoffs sowie ein
Eintreten von Wasser oder dergleichen verhindert wird, als auch ein bequemes Einführen
der Verbindungsstege 3, 4 in die Nuten 5 ermöglicht, da der Streifen 17 bzw.
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die Folien 19a, 19b die dickwandigen Abschnitte 14, 16, 18 nach Art
eines Zugbandes verbindet.