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Die Erfindung betrifft ein Bauteil zur Herstellung eines Profilkörpers gemäß Anspruch 1, die Verwendung eines solchen Bauteils gemäß Anspruch 13, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Profilkörpers gemäß Anspruch 11.
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Beim Aufbau einer Solarthermieanlage werden üblicherweise einzelne Komponenten, wie zum Beispiel ein in eine isolierende Aufnahme eingefasster Kollektor oder ein isolierter Speicher, an einen Bestimmungsort geliefert und vor Ort zu einer fertigen Anlage montiert. Weil die einzelnen Komponenten, insbesondere durch ihre großvolumigen Isolierungen, Rahmen und/oder Gehäuse, jedoch zumeist sehr sperrig sind, ist deren Transport und Lagerung äußerst umständlich und aufwendig. Hinzu kommt, dass Solarthermiesysteme in einigen Ländern und Märkten auch direkt an Endkunden und über den Baumarkt vertrieben werden. In diesem Fall sind ein möglichst unkomplizierter und kostengünstiger Transport sowie eine einfache Montage der Anlage bzw. ihrer Komponenten besonders wichtig.
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Aus der
DE 77 06 182 ist ein Wärmetauscher als Absorber für Sonneneinstrahlung bekannt, welcher an den Rändern verschweißte Folien aufweist und mit diesen Folien Kammern zur Aufnahme einer Flüssigkeit ausbildet. Die
DE 100 37 088 A1 offenbart einen Sonnenkollektor als Vakuumisolationspanel, wobei ein Absorber zwischen eine transparente Folie und eine rückseitige Folie gepackt wird. Weiterhin zeigt die
DE 20 2005 001 488 U1 einen aufblasbaren Solarkollektor aus flexiblen Werkstoffen, bei dem Hohlräume mit Luft befüllbar sind, um das Ausbilden eines funktionsfähigen Zustandes bzw. einer funktionsfähigen Form des Solarkollektors zu ermöglichen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, und einen Profilkörper für ein Gehäuse, einen Rahmen oder eine Komponente einer Solarthermieanlage bereit zu stellen, der bequem transportierbar und zudem robust ist. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines solchen Profilkörpers zur Verfügung zu stellen.
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Hauptmerkmale der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 1, 8 und 11. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die Erfindung sieht ein Bauteil zur Herstellung eines Profilkörpers für ein Gehäuse, einen Rahmen oder eine Komponente einer Solarthermieanlage vor, mit einer Wandung, die mindestens ein Behältnis für einen Füllstoff bildet, wobei die Wandung zumindest abschnittsweise faltbar und/oder flexibel ist, mit einem Einlass zum Einfüllen eines ersten Füllstoffs in das Behältnis, mit einer Füllvorrichtung zum Einfüllen eines zweiten Füllstoffs in das Behältnis und mit einem Auslass für den ersten Füllstoff.
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Durch die erfindungsgemäß vorgesehene faltbare und/oder flexible Wandung des Bauteils ist es möglich, dass dieses zum Beispiel durch Zusammenfalten, Aufrollen oder Knautschen in eine kompakte und leicht handhabbare Form gebracht werden kann. Probleme bei der Lagerung und beim Transport entfallen somit.
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Das Bauteil weist einen Einlass zum Einfüllen eines ersten Füllstoffs auf. Durch Einbringen des Füllstoffs in das Behältnis kann die faltbare und/oder flexible Wandung des Behältnisses entfaltet und/oder gedehnt werden. Bei vollständiger Befüllung weist das Behältnis eine definierte räumliche Form auf. Ausgehend von dem kompakten, ungefüllten Bauteil kann daher zügig und mit einfachen Mitteln ein Profilkörper mit konkreten Abmessungen bereitgestellt werden.
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Das Bauteil weist außerdem eine Füllvorrichtung zum Einfüllen eines zweiten Füllstoffs auf. Durch Einbringen des zweiten Füllstoffs in das Behältnis kann die Wandung des Behältnisses stabilisiert werden, zum Beispiel mittels eines aushärtbaren Stoffs. Dadurch entsteht ein insgesamt stabiles Bauteil mit exakt reproduzierbaren Abmessungen, das zum Beispiel für ein Gehäuse oder einen Rahmen genutzt werden kann. Zweckmäßigerweise unterscheidet sich der erste Füllstoff vom dem zweiten Füllstoff und verfügt daher über andersartige Materialeigenschaften. Durch Einbringen der beiden Füllstoffe können ausgehend von dem Bauteil jeweils Profilkörper mit unterschiedlichen Eigenschaften wie zum Beispiel mechanische Belastbarkeit oder Dämm- und Isolationseigenschaften hergestellt werden.
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Das Bauteil weist einen Auslass für den ersten Füllstoff auf. Diese Ausgestaltung schafft die Voraussetzung dafür, dass der erste Füllstoff nach dem Einfüllen auch wieder abgelassen werden kann oder entweicht. Für den Fall, dass es beim Befüllen mit dem ersten Füllstoff zu Störungen kommt, beispielsweise wenn ein Teil des Behältnisses, etwa durch Faltenbildung, abgeklemmt ist und daher kein Füllstoff in diesen Teil eindringen kann, kann das Behältnis somit entleert und erneut gefüllt werden. Auf diese Weise können in einfacher Weise ein vollständiges, planmäßiges Entfalten der Wandung erreicht und Fehler bei der Herstellung eines Profilkörpers vermieden werden.
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Von besonders großem Vorteil ist jedoch die Tatsache, dass durch den Auslass ermöglicht wird, dass bereits in dem Behälter enthaltener erster Füllstoff durch Einbringen des zweiten Füllstoffs verdrängt werden kann. Auf diese Weise kann der zweite Füllstoff in das Behältnis eingebracht werden, wenn dieses bereits durch den ersten Füllstoff vollständig entfaltet ist. Es entsteht ein Profilkörper mit konkreten Abmessungen, der stets vollständig entfaltet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der erste Füllstoff gasförmig. Besonders kostengünstig und unkompliziert ist die Verwendung von Luft, aber auch andere Gase oder Gasgemische sind denkbar. Durch den gasförmigen Füllstoff kann das Behältnis des Bauteils zur Ausbildung eines Profilkörpers einfach aufgeblasen werden. Das Risiko für Störungen hierbei ist äußerst gering. Hinzu kommt, dass ein gasförmiger Füllstoff besonders leicht von einem zweiten Füllstoff verdrängt werden kann. Handelt es sich bei dem ersten Füllstoff um Luft oder ein anderes unbedenkliches Gas oder Gasgemisch, so kann dieses einfach über den Auslass abgelassen werden, ohne dass Rückstände entsorgt, oder Verschmutzungen behoben werden müssen.
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Der zweite Füllstoff ist zweckmäßigerweise ein festes oder ein flüssiges Material, bevorzugt sind jedoch Feststoffe. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Füllstoff ein aushärtbarer Stoff oder ein (Kunststoff-)Schaumwerkstoff. Diese Materialien sind besonders leicht und kostengünstig und weisen zudem zum Teil sehr gute Dämm-, Isolations- und mechanische Eigenschaften auf. Vorteilhaft beim Einsatz von Feststoffen wie zum Beispiel Kunststoffen ist außerdem, dass bei einer Beschädigung der Wandung des Behältnisses eine Leckage des Füllstoffs vermieden werden kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Füllstoff einstückig ist, wie beispielsweise ein ausgehärteter Kunststoff oder ein Schaumwerkstoff, wie beispielsweise ein PU-Schaum. Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von (Kunststoff-)Schaumwerkstoffen ist, dass solche Stoffe im Vergleich zu ihren Ausgangsstoffen ein sehr großes Volumen aufweisen. Zur Bereitstellung dieses Füllstoffs können daher kompakte Kunststoffkartuschen verwendet werden.
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In einer wichtigen Ausführungsform der Erfindung ist die Füllvorrichtung in dem Bauteil angeordnet. Im Vergleich zu einer ebenfalls denkbaren Ausgestaltung mit einer separaten Füllvorrichtung, ist hierbei eine geringe Anzahl an Einzelteilen notwendig. Wichtig ist auch, dass ein Kontakt des Anwenders mit dem zweiten Füllstoff vermieden wird. Dies verhindert Verschmutzungen und ist daher im Hinblick auf Sicherheits- und Umweltaspekte von großem Vorteil.
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In einer anderen Ausführungsform ist die Füllvorrichtung an einer Außenseite des Bauteils angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die Füllvorrichtung leicht zugänglich ist, so dass zum Beispiel eventuell vorgesehene Kunststoff-Kartuschen oder andere Behältnisse zur Aufnahme des zweiten Füllstoffs zum Beispiel erst unmittelbar vor dem Einbringen des Füllstoffs in die Füllvorrichtung eingesetzt oder mit dieser verbunden werden können. Dies kann unter Umständen den Transport und die Lagerung des Bauteils vereinfachen und ermöglicht zudem einen separaten Vertrieb der einzelnen Komponenten.
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Die Füllvorrichtung weist bevorzugt einen Auslösemechanismus auf, durch den das Einbringen des zweiten Füllstoffs gesteuert wird. Die Steuerung kann manuell und/oder automatisch erfolgen. Besonders praktikabel ist, wenn der Auslösemechanismus druckabhängig ist. Dies ermöglicht beispielsweise, dass das Befüllen mit dem zweiten Füllstoff automatisch dann ausgelöst wird, wenn das Behältnis vollständig mit dem ersten Füllstoff gefüllt ist und in dem Behältnis ein bestimmter Mindestdruck erreicht ist. Auf diese Weise werden die Handhabung des Bauteils erleichtert und Bedienungsfehler bei der Herstellung eines Profilkörpers wirksam vermieden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Bauteil mindestens eine Füllstandsanzeige für den ersten Füllstoff vorgesehen, mit welcher der Füllvorgang überwacht und somit ein vollständiges Befüllen bzw. Entfalten des Behältnisses mit dem ersten Füllstoff sichergestellt werden kann. Aus den gleichen Gründen ist in einer weiteren Ausführungsform mindestens eine Füllstandsanzeige für den zweiten Füllstoff vorgesehen. Die Füllstandsanzeigen gewährleisten eine einfache und sichere Handhabe des Bauteils. Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Profilkörpers unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Bauteils gemäß der obengenannten Beschreibung, sieht die Erfindung folgende Verfahrensschritte vor, nämlich erstens das Befüllen des Behältnisses mit dem ersten Füllstoff und zweitens das Einfüllen des zweiten Füllstoffs in das Behältnis unter Verdrängung des ersten Füllstoffs.
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Zur Herstellung des Profilkörpers wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst über den Einlass ein erster Füllstoff in das Behältnis des Bauteils eingebracht, wobei sich die faltbare und/oder flexible Wandung des Behältnisses mit zunehmender Befüllung entfaltet und/oder ausdehnt. Im nächsten Schritt wird der zweite Füllstoff eingebracht, wobei der erste Füllstoff durch den Auslass des Bauteils verdrängt wird.
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Durch diese Ausgestaltung des Verfahrens ist das Behältnis vor dem Einbringen des zweiten Füllstoffs, durch Befüllen mit dem ersten Füllstoff bereits vollständig entfaltet, so dass die räumliche Gestalt des später aus dem Bauteil entstehenden Profilkörpers stets zuverlässig erreicht wird. Auf diese Weise werden mit einem einfachen und kostengünstigen Mittel Störungen beim Einfüllen des zweiten Füllstoffs vermieden und stattdessen eine planmäßige Befüllung sichergestellt. Dies ist besonders wichtig, da nur das planmäßige Einbringen des zweiten Füllstoffs gewährleistet, dass aus dem Bauteil ein Profilkörper mit einer konkreten, vordefinierten Form und mit einer bestimmten mechanischen Stabilität bereitgestellt werden kann.
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Von besonders großem Vorteil ist das erfindungsgemäße Verfahren dann, wenn der zweite Füllstoff derart ausgebildet ist, dass er nicht wieder abgelassen und neu eingefüllt werden kann. Dies ist insbesondere bei ausgehärteten Kunststoffen und Schaumwerkstoffen der Fall. Aus diesem Grund ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere dann vorteilhaft, wenn aus dem Bauteil ein mit einem einstückigen Feststoff gefüllter Profilkörper hergestellt werden soll.
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Besonders unproblematisch ist eine Verfahrensdurchführung, bei der das Behältnis vor dem Einfüllen des zweiten Füllstoffs bereits vollständig mit dem ersten Füllstoff gefüllt ist. In diesem Fall ist der Profilkörper bereits fertig ausgebildet. Durch das Einbringen des zweiten Füllstoffs, bei dem es sich vorzugsweise um einen Feststoff oder um ein aushärtendes oder aushärtbares Material handelt, wird der bereits ausgebildete Profilkörper dann schließlich lediglich ausgefüllt und in der gewünschten Form fixiert. Störungen beim Einfüllen des zweiten Füllstoffs durch unvollständiges Entfalten können auf diese Weise vollständig vermieden werden.
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Um das Einbringen eines Feststoffs in das Behältnis zu erleichtern, sieht eine wichtige Ausgestaltung der Erfindung daher vor, dass der zweite Füllstoff nach dem Verdrängen des ersten Füllstoffs aushärtet oder ausgehärtet wird. Dies ermöglicht, dass der zweite Füllstoff zum Beispiel in flüssiger Form in das Behältnis eingebracht werden kann. Das Aushärten eines zuvor flüssigen zweiten Füllstoffs kann manuell geschehen, beispielsweise durch Wärme oder Bestrahlung. Denkbar ist aber auch, dass der Füllstoff aus einer oder mehreren Komponenten gebildet wird, die bei dem Einbringen in das Behältnis unter Ausbildung eines Feststoffs miteinander reagieren.
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Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Bauteils zur Herstellung eines Profilkörpers. Erfasst sind auch Bauteile, welche mehrere Kammern aufweisen, von denen mindestens eine oder nur ein Teil erfindungsgemäß aufgebaut ist und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet wird.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Es zeigt:
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1: ein erfindungsgemäßes Bauteil mit einer gefalteten Wandung,
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2: das in 1 dargestellte Bauteil mit vollständig entfalteter Wandung,
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3: das in 2 Bauteil beim Einbringen des zweiten festen Füllstoffs und
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4: ein aus dem in 3 dargestellten Bauteil hergestellter Profilkörper.
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1 zeigt ein allgemein mit 10 bezeichnetes erfindungsgemäßes Bauteil, mit einer Wandung 24, die einen faltbaren und flexiblen Abschnitt 25 aufweist und die ein Behältnis 20 für einen Füllstoff bildet. Das Bauteil 10 umfasst einen Einlass 21 zum Einfüllen eines ersten Füllstoffs in das Behältnis 20, und eine Füllvorrichtung 23 zum Einfüllen eines zweiten Füllstoffs in das Behältnis 20 auf. Außerdem ist an dem Bauteil 10 ein Auslass 22 für den ersten Füllstoff vorgesehen.
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Der faltbare und flexible Abschnitt 25 der Wandung, der in der in 1 gezeigten Darstellung gefaltet ist, ist bevorzugt aus einem Kunststoff gefertigt. Unabhängig von der gezeigten Ausführungsform können der flexible Abschnitt und/oder die gesamte Wandung aber auch aus anderen, für die vorgesehenen Füllstoffe undurchlässigen Materialien, oder aus Verbundstoffen gefertigt sein. Denkbar sind insbesondere auch geeignete textile Materialien.
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Der Auslass 22 ist an der Außenseite der Wandung 24 vorgesehen. In der dargestellten Ausführungsform ist als erster Füllstoff ein gasförmiger Stoff, nämlich Luft vorgesehen. Als zweiter Füllstoff ist ein Kunststoffschaumwerkstoff vorgesehen.
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Bei dem Einlass 21 handelt es sich um ein Luftventil, durch welches mit Hilfe einer Luftpumpe oder eines Kompressors Luft in das Behältnis 20 eingebracht werden kann. In anderen, besonders einfachen Ausführungsform kann der Einlass 21 aber auch von einer verschließbaren Öffnung gebildet sein, durch die Luft zum Beispiel mit dem Mund eingeblasen werden kann. Der Auslass 22 wird in der gezeigten Ausführung von einem Überdruckventil gebildet. Daneben ist aber beispielsweise auch eine Überdruckmembran als ein zweckmäßiger Auslass zum Ablassen des ersten Füllstoffs denkbar.
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Die Füllvorrichtung 23, die vorliegend innerhalb des Bauteils 10 angeordnet ist, ist von einer Kunststoffkartusche gebildet, die an der Unterseite der Wandung 24 befestigt ist. Je nach Ausgestaltung des Bauteils 10 kann die Füllvorrichtung 23 aber auch anders ausgebildet und/oder angeordnet sein. Denkbar ist beispielsweise, dass die Füllvorrichtung an der Außenseite des Bauteils 10 angeordnet ist, oder dass ein Ventil oder eine Pumpe als Füllvorrichtung vorgesehen sind, durch die der zweite Füllstoff in das Behältnis 20 eingebracht werden kann. Außerdem kann der zweite Füllstoff in die Füllvorrichtung 23 integriert, oder aber separat von dieser vorgesehen sein.
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Bei dem in 1 dargestellten Bauteil weist die Füllvorrichtung 23 einen druckabhängigen Auslösungsmechanismus 231 auf, d. h. der zweite Füllstoff wird erst eingefüllt, wenn durch das Einfüllen des ersten Füllstoffs ein definierter Druck erreicht ist. Außerdem verfügt das Bauteil 10 über eine nicht dargestellte Füllstandsanzeige für den ersten Füllstoff, die zum Beispiel von einem Druckmesser oder einem die Dehnung signalisierenden Aufdruck auf der Außenseite des Bauteils 10 gebildet ist, sowie über eine ebenfalls nicht dargestellte Füllstandanzeige für den zweiten Füllstoff 13, die von mehreren in die Wandung 24 eingelassenen Sichtfenster gebildet ist sein kann.
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Das Bauteil 10 kann zur Herstellung eines Profilkörpers verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist hierbei das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem das Behältnis 20 zunächst über den Einlass 21 mit dem ersten Füllstoff, namentlich Luft, befüllt wird, bevor schließlich in einem weiteren Verfahrensschritt der zweite Füllstoff, nämlich der Schaumwerkstoff, unter Verdrängung des ersten Füllstoffs in das Behältnis 20 eingefüllt wird.
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Beim Befüllen mit Luft wird das Behältnis 20 z. B. durch eine Luftpumpe aufgepumpt, wobei sich der flexible Bereich der Wandung 24 entfaltet. Ist das Behältnis 20 vollständig mit dem ersten Füllstoff Luft gefüllt, bildet das Bauteil 10 einen luftgefüllten Profilkörper mit einer vordefinierten Form. Dieser luftgefüllte Profilkörper wird schließlich durch Einbringen des zweiten Füllstoffs in das Behältnis 20 fixiert bzw. stabilisiert. Durch Einbringen des zweiten Füllstoffs wird das Bauteil in sich stabilisiert. Zudem können die Eigenschaften des Profilkörpers, wie zum Beispiel die Dämm- und Isolationseigenschaften, an den jeweiligen Verwendungszweck angepasst werden.
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Die 2 bis 4 zeigen schematisch verschiedene Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Profilkörpers unter Verwendung des in 1 gezeigten Bauteils 10.
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2 zeigt das in 1 dargestellte Bauteil 10 nach dem ersten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt, wenn das Behältnis 20 vollständig dem ersten Füllstoff 11 befüllt ist. Der Einlass 21 und der Auslass 22 sind in diesem Zustand des Bauteils 10 an zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Bauteils 10 angeordnet. Dies ist besonders vorteilhaft, da es beim Einbringen der Luft 11 einem ungewollten Auslösen des druckabhängigen Auslösemechanismus 231 durch einen kurzfristigen lokalen Druckanstieg im Bereich des Einlasses 21 vorbeugt. Denkbar sind aber auch andere zweckmäßige Ausgestaltungen. Die Füllvorrichtung 23 ist ebenfalls an einer dem Auslass 22 gegenüberliegenden Seite angeordnet. Dies erleichtert ein vollständiges Einbringen des zweiten Füllstoffs 13, nämlich des Kunststoffschaumwerkstoffs, unter sukzessivem Verdrängen der Luft 11.
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3 zeigt das Bauteil 10 schematisch beim Durchlaufen des zweiten erfindungsgemäßen Verfahrensschrittes, bei dem der zweite Füllstoff 13 in das Behältnis 20 eingebracht und dabei der erste Füllstoff 11, nämlich die Luft, verdrängt wird.
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4 zeigt schließlich den Endzustand nach vollständigem Durchlaufen des erfindungsgemäßen Verfahrens. In diesem Zustand ist das Bauteil 10 vollständig mit dem zweiten Füllstoff 13 befüllt und bildet einen Profilkörper 12, bei dem es sich beispielsweise um ein Gehäuse, einen Rahmen eine Komponente einer solarthermischen Anlage, insbesondere einen Sonnenkollektor, handeln kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bauteil
- 11
- erster Füllstoff
- 12
- Profilkörper
- 13
- zweiter Füllstoff
- 20
- Behältnis
- 21
- Einlass
- 22
- Auslass
- 23
- Füllvorrichtung
- 231
- Auslösemechanismus
- 24
- Wandung
- 25
- faltbarer und flexibler Abschnitt
