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Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbundscheibe für eine Lichteintrittsöffnung, insbesondere bei Lawinengalerien, bestehend aus zwei parallel zueinander angeordneten lichtdurchlässigen Platten und mehreren zwischen denselben angeordneten, Abstände voneinander aufweisenden und parallel zueinander verlaufenden, zu den Platten im wesentlichen rechtwinkelig angeordneten Stegen, welche kanalförmige, in der Ebene der Verbundscheibe nebeneinanderliegende, die Scheibenfläche unterteilende Kammern begrenzen und die Verbundscheibe an ihren offenen Schmalseiten, wo die Stirnflächen der kanalförmigen Kammern liegen, beidseitig durch je eine Abdeckung verschlossen ist und die Scheibe bzw. die Abdeckung vorzugsweise mindestens eine eventuell durch einen Staubfilter verschlossene Luftaustauschöffnung besitzt.
Scheiben dieser Art sind bekannt. Sie werden aus schlagzähem Kunststoff gefertigt und sind praktisch unzerbrechlich. Sie sind leicht zu bearbeiten, haben ein geringes Gewicht und eine hohe Lichtdurchlässigkeit. Sie sind sehr alterung-un witterungsbeständig und darüberhinaus noch hoch belastbar. Es ist ferner bekannt, beispielsweise bei Lawinengalerien die Lichteintrittsöffnung mit Kunststoff Scheiben zu verschliessen. Diese haben die Aufgabe, einerseits das Licht einzulassen, so dass auf eine künstliche Beleuchtung der Lawinengalerie verzichtet werden kann, anderseits sollen sie verhindern, dass Schnee durch diese Lichteintrittsöffnungen in die Lawinengalerie verfrachtet wird, wodurch der Verkehr in diesen Lawinengalerien behindert würde.
Trotz der in der Regel ausserordentlich schwierigen Benetzbarkeit von Kunststoffen hat sich überraschenderweise gezeigt, dass unter bestimmten Wetterverhältnissen solche Fenster von Lawinengalerien allmählich vereisen bzw. sich mit angewehtem Schnee belegen, so dass ihre Lichtdurchlässigkeit immer mehr und mehr reduziert wird und sie allmählich ihre Funktion als Lichteintrittsöffnung verlieren. Setzt dann mit beginnendem Frühjahr eine wärmere Periode ein, so schmilzt das Eis an diesen Scheiben und sie werden wieder für den Lichtdurchgang frei.
Hier setzt nun die Erfindung ein, welche darauf abzielt, Scheiben der eingangs erwähnten Art mit der im Gebirge auch im Winter intensiv einfallenden Sonnenenergie zu beheizen, so dass laufend die eventuelle Vereisung abtaut.
Es sind Strömungsmittelblenden bzw. lichtdämmende Einrichtungen zur Regulierung der Lichtdurchlässigkeit bei Hohl- bzw. Zwischenräumen und durchsichtigen bzw. durchscheinenden Oberflächen bekannt (DE-OS 2461195 bzw. 2313881), die ein wasserdichtes Paneelwerk aufweisen, welches bei seinem Ausströmen unter allmählichem Anstieg oder Abstieg im Inneren des Paneelwerkes zwischen den beiden Wänden eine Dämmung auf Grund der durch die Färbung des Strömungsmittels herbeigeführten Undurchsichtigkeit ergibt. Derart aufwendige Konstruktionen sind für den vorgesehenen Zweck völlig ungeeignet, noch bieten sie eine Anregung, wie das vorstehend skizzierte Problem gelöst werden soll.
Ferner ist eine andere Vorrichtung zur Veränderung der Lichtdurchlässigkeit bekannt (DE-PS Nr. 1409994), die eine Trägerschicht aus steifem oder flexiblem Werkstoff aufweist und eine zweite Schicht, die die Durchlässigkeit beeinflusst, die in Streifen unterteilt ist, wobei diese Streifen relativ zur Trägerschichte nach Art von Jalousielamellen verstellt werden können. Die Verstellung erfolgt dabei vorzugsweise durch die Wirkung elektrostatischer Kräfte. Auch eine solche Anordnung vermag zur Lösung des oben aufgezeigten Problems wohl nichts beizusteuern.
Schlussendlich ist noch ein Doppelfenster bekanntgeworden mit einer Anordnung, die das Anlaufen der Fensterscheiben verhindern soll. Dieses Doppelfenster besitzt einen Rahmen, in welchem zwei voneinander distanzierte Scheiben angeordnet sind. Im Zwischenraum zwischen diesen beiden Scheiben ist eine dritte Scheibe vorgesehen, die parallel zu den beiden andern Scheiben liegt, so dass in Lichtdurchfallrichtung gesehen zwei Teilräume entstehen. Die mittlere Scheibe ist kürzer als die beiden Aussen- scheiben, so dass am oberen und am unteren Rand zusammen mit der Innenseite des Rahmens spaltförmige Öffnungen entstehen. In Lichtdurchfallsrichtung liegen daher zwei jeweils oben und unten miteinander verbundene plattenförmige Teilräume vor.
Dabei wird bei dieser bekannten Konstruktion davon ausgegangen, dass die Innenseite der Scheibe, also die raumzugewendete Seite der Scheibe wärmer ist.
Der durch die innere Scheibe hindurchtretende Wärmeverlust bewirkt eine Erwärmung der in der Scheibe befindlichen Luft, wodurch eine Luftbewegung innerhalb des skizzierten Scheibenraumes erzwungen werden soll, der dafür sorgt, dass die Innenseite der Aussenscheibe sozusagen ständig belüftet und damit niederschlagsfrei gehalten werden kann. Scheiben für Lichteintrittsöffnungen bei Lawinengalerien sind ausserordentlich starken mechanischen Beanspruchungen und extremen Witterungseinflüssen ausgesetzt.
Solche Scheiben können daher nicht so ausgebildet werden, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist.
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Zur Lösung der erfindungsgemässen Aufgabe wird nun vorgeschlagen, dass im Bereich der Abdeckungen benachbarte Kammern in an sich bekannter Weise miteinander verbunden sind und in bzw. an mindestens einer der Kammern der Scheibe ein Wärmestrahlen absorbierender Körper angeordnet ist.
Durch die Anordnung eines solchen wärmeabsorbierenden Körpers an einer oder in mehreren Kammern wird die normalerweise die Kammer durchsetzende Wärmestrahlung aufgenommen, der Körper erwärmt sich und gibt diese von ihm aufgenommene Wärme durch natürliche Konvektion an die in der Kammer befindliche Luft weiter. Auf Grund der innerhalb der Scheibe miteinander strömungsmässig verbundenen Kammern und bedingt durch das vom Wärmestrahlen absorbierenden Körper aufgebaute Temperaturfeld bilden sich infolge von Dichteunterschieden der in den Kammern der Scheibe eingeschlossenen Luft Strömungsvorgänge aus, durch welche die erwärmte Luft über die ganze Scheibe verteilt wird und in der Folge dadurch die Scheibe enteist wird.
Um die Erfindung zu veranschaulichen, wird sie an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen : Fig. 1 eine Scheibe der bekannten Art in einstückiger Ausführung, eine sogenannte Stegdoppelplatte in Schrägsicht ; Fig. 2 eine Scheibe der verwendeten Art, die aus zwei kammartig profilierten Platten gebildet ist, ebenfalls in Schrägsicht ; die Fig. 3 und 4 Ansicht der Scheiben in zwei Ausführungsvarianten. Hier sind im Verhältnis zur gezeigten Scheibengrösse die Kammern übergross dargestellt. Fig. 5 bis 12 zeigen Schnitte durch Kammern mit wärmeabsorbierenden Materialien in verschiedenen Ausführungsvarianten ; die Fig. 13 und 14 Querschnitte durch den oberen Scheibenrand mit der Abdeckung in zwei Ausführungsformen.
Fig. l zeigt nun eine sogenannte Stegdoppelplatte, die einstückig aus einem geeigneten Kunststoffmaterial genügender Schlagzähigkeit und hinreichender Lichtdurchlässigkeit ausgebildet ist. Diese besteht aus den beiden äusseren Platten --1 und 2-- sowie den diese Platten verbindenden Stegen --3--, die voneinander im wesentlichen gleichen Abstand haben und welche über die Höhe H der Stegdoppelplatte durchlaufende, kanalförmige Kammern --4-- begrenzen. Die Stärke S der Scheibe ist verschieden, sie richtet sich nach dem Verwendungszweck und kann mehrere Zentimeter betragen.
Wie Fig. 2 nun zeigt, kann eine Scheibe aber auch mehrteilig, hier zweiteilig, ausgebildet sein. Diese Scheibe nach Fig. 2 besteht aus zwei mit Stegen--5 und 6--kammartig profilierten Platten--7 und 8--, die in der aus Fig. 8 ersichtlichen Weise zusammengefügt sind. Diese kammartig profilierten Platten --7 und 8-- können miteinander verklebt oder sonst in geeigneter Weise fest verbunden sein, beispielsweise durch einen äusseren Konstruktionsrahmen, der hier jedoch nicht dargestellt ist.
Fig. 3 zeigt nun eine Scheibe in einer ersten erfindungsgemässen Ausführungsvariante, wobei diese Scheibe grundsätzlich in der aus Fig. l oder Fig. 2 ersichtlichen Art aufgebaut sein kann. Die Länge und Breite dieser Scheibe aus Fig. 3 kann bis zu mehreren Metern betragen. Diese Fig. 3 zeigt die Scheibe bei entfernter Frontplatte (äussere Platte --2-- in Fig. 1). Wesentlich ist nun, dass die die kanalartigen Kammern --4-- begrenzenden Stege --3-- etwas kürzer sind als die Gesamthöhe H'der Scheibe, wobei sowohl am oberen wie auch am unteren Rand--9 und 10-- der Scheibe benachbart liegende Kammern --4-miteinander strömungsmässig verbunden sind. Dies kann dadurch erreicht werden, dass im randnahen Bereich die Stege --3-- aus gefräst oder ausgeklinkt werden.
Oben und unten ist die Scheibe durch dichte Abdeckungen --11 und 12-- verschlossen. Es kann dazu eine entsprechende Profilleiste aufgesteckt oder in die Scheibe selbst eingesetzt sein. Eine für den Gasaustausch vorgesehene Luftaustauschöffnung --13-- mit einem Staubfilter ist in der unteren Abdeckung --12-- angeordnet. In den randseitigen Kammern --4' und 4"-- sind hier nun Wärmestrahlen absorbierende Körper angeordnet. Diese können sich über die gesamte Höhe der Kammer erstrecken oder auch nur über einen Teil dieser Höhe. Im letzteren Fall können sie oben oder unten oder aber oben und unten angeordnet sein.
Ausser der randseitigen Anordnung dieser Wärmestrahlen absorbierenden Körper, die hier in Fig. 3 gezeigt ist, ist es auch möglich, in andern und weiteren Kammern solche Wärmestrahlen absorbierende Körper einzusetzen. Auf diese Ausbildung dieses Wärmestrahlen absorbierenden Körpers wird noch im einzelnen eingegangen werden, vorausgeschickt wird nur, dass es wesentlich ist, dass dieser Körper den Querschnitt der ihn aufnehmenden Kammer --4'-- nicht zur Gänze ausfüllt.
Fällt nun Sonnenlicht auf die Scheibe nach Fig. 3, so wird der überwiegende Teil dieser einfallenden Strahlung durch die Scheibe hindurchgehen. Der Strahlungsanteil, der auf die Kammern --4'bzw. 4"-- entfällt, wird jedoch am Durchgang gehindert und von dem die Wärmestrahlen absorbierenden Körper - aufgenommen und in Wärme umgewandelt, die anschliessend an die in den Kammern --4'bzw. 4"--
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befindliche Umgebungsluft übergeht. Dadurch wird die Luft in diesen Kammern --4'und 4"-- erwärmt und steigt nach oben, wodurch von unten her kältere Luft nachgezogen wird. So entsteht innerhalb der Scheibe nach Fig. 3 allmählich ein Kreislauf erwärmter Luft, der in der Folge die angestrebte Enteisung bewirkt.
Die Scheibe nach Fig. 3 ist so ausgebildet, dass hier ein im wesentlichen in sich geschlossener Kreislauf entsteht. Da die Scheiben in der Regel von unten nach oben vereisen bzw. mit Schnee belegt werden, kann unter Umständen die noch zu erwartende Erfahrung zeigen, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn die Wärmestrahlen absorbierenden Elemente im oberen Bereich der Scheiben vorgesehen werden, doch soll die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt sein.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind nun die über die Breite der Scheibe aufeinanderfolgenden Stege --3'-- wechselweise einmal oben und einmal unten ausgefräst oder ausgeklinkt, so dass nur jeweils zwei aufeinanderfolgende Kammern wechselweise am oberen bzw. unteren Rand --9'bzw. 9"-- miteinander verbunden sind. Dies zeigt deutlich die Fig. 4.
Über die Breite der Scheibe können hier verteilt in einzelnen Kammern mehrere Wärmestrahlen
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Staubfilter verschlossen, vorgesehen. In Strömungsrichtung gesehen sind diese Gasaustauschöffnungen oder Luftaustauschöffnungen --13'bzw. 15'-- jeweils der ersten und der letzten Kammer der Scheibe zugeordnet. Die Funktionsweise ergibt sich aus dem vorstehend Gesagten und aus den eingezeichneten Pfeilen --16--, die die Strömungsrichtung der erwärmten Luft anzeigen. Hier bei dieser Scheibenausbildung liegt kein geschlossener Kreislauf vor. Er kann jedoch zu einem geschlossenen Kreislauf werden, wenn über einen, in Fig. 4 nicht gezeigten zusätzlichen Kanal die Öffnungen --13'und 15'-- strömungs- mässig miteinander verbunden werden.
Für den Wärmestrahlen absorbierenden Körper --14 bzw. 14'-- eignen sich besonders jene, die im Sinne der klassischen Wärmelehre als schwarzer oder zumindest grauer Körper angesprochen werden können, die also ein hohes Absorptionsvermögen besitzen. Für sie wird zweckmässigerweise ein solches Material und eine solche Form gewählt, durch welche ein möglichst hoher Wert für die Wärmeübergangszahl a erreicht wird, die ja bekannterweise nicht allein von den Strömungszuständen, sondern auch von den Stoffwerten und der geometrischen Form der festen Fläche in hohem Masse abhängig ist. Für diese wärmeabsorbierenden Elemente oder Körper können Metallfolien oder dünne Metallbleche verwendet werden, auch massive Profile wären durchaus für diesen Zweck brauchbar.
Der Wärmestrahlen absorbierende
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den Infrarotanteil bzw. die Wärmestrahlen, besonders gut absorbieren, jedoch den mittel- und hochfrequenten Lichtanteil weitgehend durchlassen. Auch Stoffe mit energietransformierenden Eigenschaften sind hier verwendbar. Die Fig. 5 bis 8 zeigen nun Querschnitte durch die Kammern --4'bzw. 4"-- mit den eingesetzten Wärmestrahlen absorbierenden Körpern, die hier in Form von Folien oder dünnen Blechen vorliegen. Der eingesetzte absorbierende Körper --14-- kann als U-förmige Rinne (Fig. 5) ausgebildet sein, er kann als gewölbter Streifen eingesetzt sein (Fig. 6 und Fig. 8).
In den erwähnten Fällen ist die belegte Kammer nicht mehr licht-und strahlendurchlässig, zumindest nicht in jenem Bereich, über den sich der eingesetzte Wärmestrahlen absorbierende Körper --14-- erstreckt. Um auch die aufheizbar Kammer lichtdurchlässig zu gestalten, können die wärmeabsorbierenden Körper --14-- ausschliesslich im Bereich der Stege --3-- angeordnet sein (Fig. 7). Die diese Elemente aufnehmenden Kammern können zusätzlich benachbart den Stegen --3-- kleine Leisten --17-- erhalten (Fig. 7), so dass eine offene, randseitig etwas hinterschnittene Nut entsteht, in welche diese streifenförmigen wärmeabsorbierenden Körper --14-- eingeschoben werden können.
Fällt die Sonnenstrahlung rechtwinkelig auf die Scheibe, so sind diese Körper --14-- bei der Ausgestaltung nach Fig. 7 praktisch "ausgeschaltet". Bei südseitig angeordneten Scheiben ist in einem solchen Fall die Strahlung besonders intensiv und vermag eventuell von sich aus ohne Unterstützung eine gewisse Enteisung der Scheibe zu erreichen. Fällt die Strahlung aber dann winkelig ein (Morgen- bzw. Abendsonne), dann treten diese Körper --14-- bei der Ausgestaltung nach Fig. 7 in Funktion, die Elemente werden dann "eingeschaltet".
Die Ausbildung des Wärmestrahlen absorbierenden Körpers --18-- nach der Fig. 9 unterscheidet sidh von den bisher besprochenen dadurch, dass hier ein Profilstab vorgesehen ist. Dieser Profilstab kann einen massiven Querschnitt haben oder er kann als Hohlprofil ausgebildet werden, und dann kann in das
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Hohlprofil eine Masse mit hoher Wärmekapazität eingefüllt werden, so dass dieser Wärmestrahlen absorbierende Körper noch zusätzlich eine gewisse Speicherfunktion auszuüben vermag.
Bei den Ausführungsvarianten nach den Fig. 10 und 12 ist nun kein "Heizelement" im bisher beschriebenen Sinne eingesetzt oder eingefügt, hier ist ein entsprechendes wärmeabsorbierendes Material in den Kunststoff von vornherein mit eingearbeitet. Mit entsprechenden Doppel-Extrudern können solche Profile mit unterschiedlichen Materialien extrudiert werden. Eine Kombination der Ausführungsformen nach den Fig. 10 und 12 ist ebenfalls möglich. Eine solche Kombination läuft im wesentlichen auf eine Ausgestaltung hinaus, die der im Zusammenhang mit Fig. 5 gezeigten entspricht.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 zeigt im Querschnitt eine Scheibe, die aus zwei kammartig profilierten Platten nach Fig. 2 zusammengefügt worden ist. Zwischen benachbarten Stegen--5 und 6-können hier "schwarze" Streifen eingelegt sein. Da durch diese Anordnung der Streifen, und dasselbe gilt auch für die Ausführungsformen nach den Fig. 7 und 10, die Lichtdurchlässigkeit der Scheibe nur um ein geringes Mass reduziert wird, können mehrere dieser Stege über die Breite der Platte mit solchen "schwarzen" Folien bedeckt, belegt oder überhaupt als "schwarze" Körper ausgebildet sein.
Eine weitere Möglichkeit bestünde darin, an der Aussenseite der Scheibe "schwarze" Körper anzubringen, doch erscheint eine solche Massnahme nicht besonders effektiv zu sein, da die von ihnen aufgenommene Wärme nach aussen abstrahlt und nur ein Teil durch die Wandung der Scheibe hindurch in die Kammern gelangt.
Die Fig. 13 zeigt einen Querschnitt durch den oberen Rand einer Scheibe nach Fig. 3. Die Stege --3-sind ausgefräst, der Verlauf der Kontur --19-- dieser Ausfräsung ist nicht von erheblicher Bedeutung.
Auf den Rand der Scheibe ist dann die Abdeckung --11-- in Form eines Profils aufgesetzt. Ein Dichtungsstreifen-20-- ist hier eingelegt. Durch die Ausfräsung oder Ausklinkung der Stege --3-- in Verbindung mit der Abdeckung --11-- werden die benachbarten Kammern strömungsmässig miteinander verbunden.
Die randseitige Querverbindung dieser Kammern kann aber auch über eine entsprechend gestaltete Abdeckung --11'-- (Fig. 14) erreicht werden. Die Scheibe bzw. deren Stege sind hier nicht nachträglich bearbeitet. Das U-förmige Profil --11'-- der Abdeckung ist jedoch innseitig abgesetzt, wobei die äussere Absetzung den Scheibenrand aufnimmt. Die durch die Stege --3-- begrenzten Kammern werden hier durch den Hohlraum --21-- des Profils --11'-- miteinander verbunden.
Der Wärmestrahlen absorbierende Körper kann auch aus transparentem Kunststoff oder Glas sein, u. zw. aus jenen bekannten Materialsorten, die den dem menschlichen Auge meist nicht mehr sichtbaren langwelligen Anteil des Lichtes, also insbesondere den Infrarotanteil bzw. die Wärmestrahlung, besonders gut absorbieren, jedoch den mittel- bis hochfrequenten Lichtanteil weitgehend durchlassen. Bei der Verwendung solcher Körper wird einerseits der gewünschte Wärmeumsatz erzielt, anderseits wird der Lichtdurchtritt durch die Scheibe nicht beeinträchtigt.
Bei den beiden im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 beschriebenen Ausführungsbeispielen sind in den Abdeckungen Luftaustrittsöffnungen --13, 13'und 15'-- vorgesehen, die jeweils durch einen Staubfilter verschlossen sind. Grundsätzlich wäre es auch möglich, die Verbindung zwischen der Scheibe einerseits und den Abdeckprofilen --11 und 11'-- anderseits so zu gestalten, dass die Trennfugen zwischen den beiden Bauteilen als Gasaustauschöffnung wirken.
Bei den beiden vorstehend besprochenen Ausführungsformen nach den Fig. 3 und 4 wurden Scheiben gezeigt, bei welchen die Stege --3 bzw. 3'-- voneinander etwa gleichen Abstand haben. Es ist möglich, die Scheiben so auszugestalten, dass Kammern verschiedener Grösse vorliegen, wobei je nach den äusseren Bedingungen die "Heizelemente" entweder in den grossen oder in den jeweils kleineren Kammern untergebracht sind, um auf diese Weise die Strömungsverhältnisse zu beeinflussen. Es ist auch möglich, nur einen Teil der Scheibe in der erfindungsgemässen Weise auszustatten.
Für die vorstehend im einzelnen erläuterte Erfindung können zwei grundsätzliche Ausführungsvarianten zusammengefasst betrachtet werden :
1. Ein Wärmestrahlen absorbierender Körper von flächiger oder massiver Bauweise wird als zusätzlicher Bestandteil in die Scheibe eingebracht. Dieser Körper kann folienartig, also flächenhaft, ausgebildet sein oder aber als profilierter Stab.
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es wird von vornherein in den Kunststoff eingearbeitet, der in der Folge zur Scheibe verarbeitet wird. Dieser das Wärmestrahlen absorbierende Material aufweisende Kunststoff wird jedoch nur für einen Teil der Scheibe verwendet, wie dies im Zusammenhang mit den Fig. 10 bis
12 schematisch erläutert worden ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verbundscheibe für eine Lichteintrittsöffnung, insbesondere bei Lawinengalerien, bestehend aus zwei parallel zueinander angeordneten lichtdurchlässigen Platten und mehreren, zwischen denselben angeordneten, Abstände voneinander aufweisenden und parallel zueinander verlaufenden, zu den Platten im wesentlichen rechtwinkelig angeordneten Stegen, welche kanalförmige, in der Ebene der Verbundscheibe nebeneinanderliegende, die Scheibenfläche unterteilende Kammern begrenzen und die Verbundscheibe an ihren offenen Schmalseiten, wo die Stirnflächen der kanalförmigen Kammern liegen, beidseitig durch je eine Abdeckung verschlossen ist und die Scheibe bzw.
die Abdeckung vorzugsweise mindestens eine eventuell durch einen Staubfilter verschlossene Luftaustauschöffnung besitzt, dadurch ge- k e n n z e i c h n e t, dass im Bereich der Abdeckungen (11,12, 11', 12') benachbarte Kammern (4, 4', 4") in an sich bekannter Weise miteinander verbunden sind und in bzw. an mindestens einer der Kammern der Scheibe ein Wärmestrahlen absorbierender Körper (14, 14', 18) angeordnet ist.