DE3130691A1 - Thermisch isolierter rahmen fuer die verwendung an einem gebaeude - Google Patents

Description

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35 345 p/we

Alcan International Limited
Montreal, Quebec / Canada

Thermisch isolierter Rahmen für die Verwendung an einem Gebäude

Die Erfindung bezieht sich auf thermisch isolierte Rahmen für die Verwendung an Gebäuden und insbesondere auf Rahmen mit inneren und äußeren Metallrahmenteilen, die durch eine thermische Barriere miteinander verbunden sind. Die thermische Barriere dient der Hemmung der Wärmeleitung zwischen dem Inneren und Äußeren eines Gebäudes.

Bei den heutigen Gebäudekonstruktionen ist es wohl bekannt, Rahmenkonstruktionen aus Metall für Elemente wie Türen- und Fensterrahmen und Zargen zu verwenden. Metallrahmen haben verschiedene Vorteile, einschließlich der Lebensdauer und der leichten Montage und Wartung. Jedoch dank der relativ hohen thermischen Leitfähigkeit von Metallen sieht ein Metallrahmen, welcher sowohl zum Inneren und Äußeren des Gebäudes freiliegt, einen Weg vor für eine schnelle Wärmeübertragung durch die

Gebäudewand, und zwar hinsichtlich einer Beeinträchtigung der gewünschten thermischen Isolierung der Gebäudekonstruktionen. Die Kleinhaltung derartiger Wärmeverluste ist vom Standpunkt des Energieverbrauchs besonders wichtig.

Dementsprechend wurde bereits vorgeschlagen, Metallrahmen (beispielsweise Fenster- oder Türrahmen) als Anordnungen von inneren und äußeren Metallrahmenteilen vorzusehen, die voneinander getrennt, jedoch konstruktiv durch eine sogenannte thermische Barriere oder Unterbrechung miteinander verbunden sind. Diese thermische Barriere besteht dabei aus einem Körper oder Körpern eines Materials geringerer thermischer Leitfähigkeit als die des Metalls. Beispielsweise kann die die Rahmenteile verbindende thermische Barriere aus Polyurethan bestehen, welches in den Raum zwischen den inneren und äußeren Rahmenteilen eingegossen und dort verfestigt wurde, während die thermische Barriere seitlich von einer Metallwand begrenzt . wird, die anfänglich integriert mit den inneren und äußeren Rahmenteilen ausgebildet ist und zwischen diesen verläuft, jedoch weggearbeitet wurde, nachdem das Polyurethan sich im Festzustand befindet. Solche Anordnungen sind jedoch unerwünscht komplex und schwierig herzustellen, und dies unter anderem dank der Tatsache, daß ein wesentlicher Zeitaufwand erforderlich ist für die Verfestigung des die thermische Barriere bildenden Materials. Alternativ kann eine thermische Unterbrechung von extruidierten Kunststoffteilen (üblich hergestelltes Polyvinylchlorid) des Einschnapptyps oder des Rollenverriegelungstyps vorgesehen sein. Jedoch neigen wiederum bekannte Formen derartiger Teile zu einer konstruktiven Komplexheit und sind umständlich zu installieren und/oder anfällig hinsichtlich eines Lösens, insbesondere, wenn eine derartige Teile beinhaltende Rahmenanordnung yerwindungskräften unterworfen ist. Hinzu kommt, daß die Verwendung der letztgenannten Teile im allgemeinen die Einhaltung sehr enger Dimensionstoleranzen erfordert.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Rahmen vorzusehen, dessen Rahmenteile bei optimaler thermischer Isolierung auf einfache Weise sicher miteinander verbindbar und gehalten sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst/ daß ein in weitem Umfang verwendbarer thermisch isolierter Rahmen mit im Abstand zueinander angeordneten inneren und äußeren Metallrahmenteilen vorgesehen wird, die in parallelen Ebenen zueinander verlaufen und von einem Paar von im wesentlichen starren, parallelen, länglichen und thermisch isolierten Kanalteilen miteinander verbunden sind, die den Spalt zwischen den Rahmenteilen überbrücken. Dabei ist die Erfindung weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß die Kanalteile so angeordnet sind, daß die Schenkel jedes Kanalteils in Richtung auf die Schenkel des anderen Kanalteiles ragen, daß der eine Schenkel jedes Kanalteiles in eine Nut eines Rahmenteils und der andere Schenkel in eine Nut des anderen Rahmenteils eingreift, daß beide Kanalteile mit den Rahmenteilen einen seitlich geschlossenen, längs verlaufenden Luftraum im Spalt bilden, daß beide Seitenwände jeder Nut mit in Längsrichtung verlaufenden Verzahnungen versehen sind und daß die Schenkel der Kanalteile an beiden Seiten mit einer Vielzahl von längsverlaufenden Widerhaken versehen sind, die mit den Nuten in verriegelnden Eingriff gelangen, um die Schenkel in den Nuten zu halten, wobei die Querschnittsdimensionen jeder der Nuten im Verhältnis zu denen der Schenkel ausreichend groß ist, damit die Schenkel mit Preßsitz in die jeweilige Nut einsetzbar sind.

Der Ausdruck "thermisch isolierend" bedeutet hinsichtlich der Kanalteile, daß das Material, aus dem die Kanalteile bestehen, im wesentlichen eine niedrigere thermische Leitfähigkeit hat als das Material der Rahmenteile selbst. Typischerweise oder bevorzugt sind die Kanalteile unter Verwendung eines organischen polymeren Materials extrudiert, beispielsweise unter Verwendung

eines synthetischen Harzes, wie Polyvinylchlorid. Die Kanalteile sind nicht nur in ihrer Form selbsttragend, sondern sind durch eine relativ hohe Zug- und Druckfestigkeit gekennzeichnet.

Beim Rahmen entsprechend der Erfindung bilden die aufeinander zuweisend angeordneten Kanalteile zusammenwirkend eine thermische Barriere einer kastenförmigen Gestalt bei Gewährung der gewünschten strukturellen Festigkeit und unter Sicherstellung, daß, wenn die Anordnung einer Verwindung um ihre Längsachse unterworfen ist, die Kanalteile eher unter Zug und Druck stehen, als unter einer Biegespannung, wodurch der Vorteil der mechanischen Eigenschaften des thermisch isolierenden Materials, wie Polyvinylchlorid,ausgenutzt wird, welches Polyvinylchlorid trotz einer niedrigen Biegefestigkeit eine wesentliche Zug- und Druckfestigkeit hat. Besonders bedeutend für die Erzielung der gewünschten Resultate ist das Vorsehen der Längswiderhaken an jeder Seite der Schenkel jedes Kanalteiles und das komplementäre Vorsehen der Längsverzahnungen an beiden aufeinander zuweisenden Wänden jeder Rahmenteilnut. Das dadurch erzielte miteinander Verriegeln (bewirkt durch den Preßsitz der Schenkel in den Nuten; beispielsweise durch Verformen des im wesentlichen starren Vinyls unter Kraftaufwand mit einem Kaltfluß der Widerhaken an ihren.Ort so, daß die Widerhaken unter die Verzahnungen eingeklemmt und gehalten werden) verhindert ein Lösen oder Vorsetzen der Kanalteile beim Auftreten von Torsionskräften, was vorteilhafterweise mit relativ großen Dimensionstoleranzen erzielbar ist, und zwar dank des Vorhandenseins der Widerhaken und der damit zusammenwirkenden Wandverzahnungen an beiden Seiten jedes Schenkels.

Die Herstellung der vollständigen Anordnung erfolgt schnell und einfach und erfordert weder eine Zeitverzögerung für die Verfestigung der thermischen Barriere, noch jeglichen Schritt der Beseitigung einer anfänglich eine Flüssigkeit enthaltenden Metallwand oder Brücke zwischen dem inneren und äußeren Metall-

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rahmenteil. Die thermische Barriere hat höchst zufriedenstellende Isolierungseigenschaften, und zwar dank der überragenden Isolierwirkung des Luftraumes, welcher zwischen den Kanalteilen innerhalb des Spaltes gebildet wird und außerdem dank der niedrigen thermischen Leitfähigkeit der Kanalteile selbst..Konsequenterweise können Rahmen entsprechend der Erfindung in einem weiten Bereich von Gebäudelementen verwendet werden, einschließlich (jedoch nicht darauf eingeschränkt) Fensterrahmen, Türrahmen und dergleichen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:

Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Teilansicht einer illustrativen Rahmenanordnung einer besonderen Form der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht der eine thermische Barriere bildenden Kanalteile und der zugehörigen Abschnitte der Metallrahmenteile der Anordnung der Fig. 1 und

Fig. 3 eine geschnittene Teildraufsicht auf einen die Erfindung beinhaltenden Fensterrahmen.

Zunächst wird auf Fig. 1 und 2 Bezug genommen, in denen eine Baukonstruktions-Rahmenanordnung 10 dargestellt ist, die die Erfindung beinhaltet und ein inneres Metallrahmenteil 11, ein äußeres Metallrahmenteil 12 und eine thermische Barriere oder Unterbrechung 14 aufweist. Die thermische Barriere 14 weist ein Paar von thermisch isolierenden, aufeinander zugerichteten Kanalteilen 16 auf, die die beiden Metallrahmen-

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teile miteinander verbinden. Wie aus der nachfolgenden Beschreibung noch verständlich wird, ist die Anordnung 10 dazu bestimmt, auf etwas vereinfachte schematische Weise einen Rahmen (wie einen Fenster- oder Türrahmen) darzustellen, welcher in einer Gebäudewand so zu montieren ist, daß das innere Rahmenteil 11 zum Inneren des Gebäudes und das äußere Rahmenteil 12 zum Äußeren des Gebäudes weist.

Jedes Rahmenteil 11 und 12 ist als längliches, einheitliches, integriertes Teil ausgebildet, welches aus Metall, wie beispielsweise Aluminium, besteht (d.h. reines Aluminium oder eine Aluminiumlegierung). Diese Rahmenteile werden auf herkömmliche und geeignete Weise durch Extrusion hergestellt. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die Teile 11 und 12 so dargestellt, daß sie Querschnitte oder Profile haben, die spiegelbildlich zueinander sind. In der Praxis jedoch (wie dies insbesondere durch Bezugnahme auf Fig. 3, welche später beschrieben wird, verständlich ist) müssen diese Teile hinsichtlich ihrer Gestaltung nicht identisch oder sogar gleich sein, mit Ausnahme der Bereiche, die unmittelbar neben der thermischen Barriere liegen.

Die beiden Teile 11 und 12 sind dicht beieinander und parallel zueinander so angeordnet, daß sie gegenseitig einen parallelseitigen, länglichen Spalt 18 zwischen sich bilden. Insbesondere bei der dargestellten Ausführungsform ist der Spalt zwischen einer auf das Teil 12 weisenden ebenen Längsfläche 21 des Teils 11 und einer auf das Teil 11 weisenden ebenen Längsfläche 22 des Teils 12 ausgebildet.

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Jeder der Kanalteile 16 besteht aus einem im wesentlichen starren Element, welches' sich aus einem Material zusammensetzt, das im wesentlichen eine niedrigere thermische Leitfähigkeit hat als das Metall der Rahmenteile 11 und 12. Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung bestehen die Teile 16 aus Polyvinylchlorid (PVC) und werden auf herkömmliche Weise durch Extrusion hergestellt. Dabei sind die Teile so dimensioniert, daß sie hinsichtlich ihrer Form selbsttragend sind. Entsprechend der Darstellung hat jedes Kanalteil 16 einen Mittelsteg 24 und ein Paar von parallelen Schenkeln 25 bzw. 26, die an den entgegengesetzten Kanten des Steges 24 verlaufen. Bei der Anordnung der Fig. 1 und 2 ragen.die Schenkel jedes der beiden Kanalteile 16 in Richtung auf die Schenkel des anderen Kanalteiles. Die beiden Kanalteile verlaufen aufeinander zuweisend im Abstand voneinander und parallel zueinander so entlang dem Spalt 13,daß sie den Spalt überbrücken und die Rahmenteile 11 und 12 miteinander verbinden, um mit diesen eine konstruktiv stabile Anordnung mit einem seitlich geschlossenen länglichen Luftraum im Spalt auszubilden.

Jedes der Rahmenteile hat eine erste Nut 28, die zur Aufnahme eines der Schenkel des einen der Kanalteile 16 entlang dem Spalt verläuft und eine zweite, entgegengesetzt offene Nut 30, die zur Aufnahme eines der Schenkel des anderen Kanalteiles entlang verläuft, so daß die Schenkel jedes Kanalteiles jeweils von den Nuten der beiden Rahmenteile an entgegengesetzten Seiten des Spaltes aufgenommen werden. Es ist ersichtlich, daß die Nut 28 auf jeder Seite des Spaltes mit der Nut 30 auf derselben Seite des Spaltes ausgerichtet ist, so daß die beiden Kanalteile 16 (die in der Breite zueinander gleich sind) in Ausrichtung miteinander angeordnet sind, um eine thermische Barriere einer kastenförmigen Gestalt zu bilden.

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Jede der Nuten 28 hat zwei aufeinander zuweisende Seitenwände 32a, 32b, von denen jede eine Vielzahl von parallelen Längsverzahnungen 34 trägt. Es ist verständlich, daß diese Verzahnungen aus rippenförmigen VorSprüngen bestehen, die von den Wänden in Richtung auf die Nutmitte vorstehen und entlang der Länge der Nut verlaufen. Gleicherweise hat jede Nut 30 zwei aufeinander zuweisende Seitenwände 36a, 36b, von denen jede eine Vielzahl von parallelen Längsverzahnungen 38 trägt, die mit den Verzahnungen 34 der Nuten 28 identisch sind. Die Verzahnungen sind integriert mit den Nutwänden ausgebildet und können auf geeignete Weise durch eine entsprechend ausgestaltete Extrusionsmatrize beim Extrudieren der Teile 10 und hergestellt werden.

Jeder der Kanalteilschenkel 25 und 26 hat zwei entgegengesetzt ■ liegende Seitenflächen 40a, 40b, von denen beide eine Vielzahl von elastisch verformbaren parallelen Widerhaken 42 trägt, zum gleichzeitigen Verriegeln mit den gegenüberliegenden •Wandverzahnungen 34 oder 38 einer Nut 28 oder 30, wenn die Schenkel von der Nut aufgenommen werden, wodurch die Schenkel in der ■Nut gehalten werden. Diese Widerhaken sind als VorSprünge ausgebildet, welche über die gesamte Länge der Kanalteilschenkel verlaufen und mit diesen einstückig ausgebildet sind. Die Widerhaken werden bei der Extrusion der Kanalteile ausgebildet.

Die Querschnittsabmessung jeder Nut 28 und 30 ist im Verhältnis zu dem von dieser aufgenommenen Kanalteilschenkel ausreichend groß, um ein Preßsitz-Einsetzen des Schenkels in die Nut zu ermöglichen. Dies bedeutet, daß die relativen Abmessungen der Nut bei der Anordnung der Metallrahmenteile 11 und 12 gemäß Fig. 1 und 2 so sind, daß die Kanalteile 16 durch ein Preßsitz-Einsetzen ihrer Schenkel in die Nuten montiert werden können (um die Rahmenteile miteinander zu verbinden). Wenn die Kanalteile 16 so montiert sind, werden sie durch Zusammenwirken der Widerhaken der Kanalteilschenkel mit den Verzahnungen der Nutwände

entlang von beiden Seiten jedes Schenkels am Ort zurückgehalten. Um die Deformation der Kanalteilschenkel aufzunehmen, welche notwendig ist, um den zuvor beschriebenen Preßsitz zu erreichen, ist es vorteilhaft,· die Nuten so zu dimensionieren und diesen eine solche Form zu geben, daß, wenn die Schenkel entsprechend dem Endzustand eingesetzt sind, zwischen dem äußeren Ende jedes Schenkels und dem Boden der Nut, von der der Schenkel aufgenommen wird, ein Freiraum 44 verbleibt.

Es ist erwünscht, daß bei der Rahmenanordnung gemäß Fig. 1 und 2 das innere Metallrahmenteil 11 und das äußere Metallrahmenteil 12 durch die thc3~mische Barriere 14, die von dem Paar der Kanalteile 16 gebildet wird und innerhalb des Spaltes 18 einen Luftraum bildet, vollständig thermisch voneinander isoliert sind. Die Komponenten der Anordnung werden leicht und auf geeignete Weise durch herkömmliche Extrusionsverfahren hergestellt und werden mit vorteilhafter Leichtigkeit durch einfaches Positionieren' der Metallrahmenteile und die Preßsitz-Anordnung der thermisch isolierenden Kanalteile zusammengesetzt. Die so hergestellte Anordnung ist baulich stabil und ist vollständig in der Lage, der Belastung zu widerstehen, der die Rahmen üblicherweise bei der Verwendung unterworfen werden.

Zur Darstellung einer besonderen Verwendungsumgebung für die Rahmenanordnung der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3 ein Beispiel eines Fensterrahmensystems dargestellt, welches die Erfindung enthält. Dieses System ist geeignet, in einer Gebäudewand (nicht dargestellt) montiert zu werden und umfaßt eine Fensterrahmenanordnung 50, die so ausgerichtet ist, daß sie in einer Fensteröffnung einer Wand mittels Befestigungsmitteln 52 festgelegt ist. Dieser Fensterrahmen ist dazu bestimmt, für eine unabhängige vertikale Gleitbewegung ein Fenstergitter 54, einen oberen Fensterrahnen 56 und einen unteren Fensterrahmen 58 abzustützen, wobei das Fenstergitter 54 an dor Außen-

sexte des Gebäudes angeordnet ist.

Die Fensterrahmenanordnung 50 umfaßt ein extrudiertes inneres Aluminiumrahmenteil 60 und ein äußeres Aluminiumrahmenteil 62, die miteinander verbunden, jedoch durch eine thermische Barriere 14a entsprechend der Erfindung thermisch isoliert sind. Diese thermische Barriere 14a ist im wesentlichen identisch mit der thermischen Barriere 14 gemäß Fig. 1 und 2. Entsprechend der Darstellung besteht die thermische Barriere aus einem Paar von aufeinander zuweisenden, thermisch isolierten Kanalteilen mit Widerhaken aufweisenden Schenkeln, die mit Preßsitz von gezahnten Nuten aufgenommen sind, welche in den Rahmenteilen und 62 entlang dem zwischen den Rahmenteilen ausgebildeten Spalt 18 ausgebildet sind. Gleicherweise umfaßt der Fensterrahmen 56 ein extrudiertes inneres Aluminiumrahmenteil 64 und ein extrudiertes äußeres Aluminiumrahmenteil 66, die zusammenwirkend eine Anordnung 68 aus Glasfensterscheiben halten. Die inneren und äußeren Rahmenteile des Fensterrahmens 56 sind miteinander verbunden, jedoch mittels einer thermischen Barriere 14b thermisch voneinander isoliert, wobei diese thermische Barriere 14b wiederum im wesentlichen identisch mit der thermischen Barriere 14 gemäß Fig. 1 und 2 ist. Der Fensterrahmen kann von derselben Konstruktion sein, mit extrudierten inneren und äußeren Aluminiumrahmenteilcn 70 und 72, die über eine thermische Barriere 14c des selben Typs miteinander verbunden sind.

In Fig. 3 sind Konstruktionsmerkmale des Rahmensystern, die für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich sind, zur vereinfachten Darstellung weggelassen.

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Leerseite

Claims (3)

1. 3130891

   5 34 5 ρ/we

   Alcan International Limited
   Montreal, Quebec / Canada

   Thermisch isolierter Rahmen für die Verwendung an einem Gebäude

   Patentansprüche

   Thermisch isolierter Rahmen mit im Abstand zueinander angeordneten inneren und äußeren Metallrahmenteilen, die in parallelen Ebenen zueinander verlaufen und von einem Paar von im wesentlichen starren,parallelen, länglichen, thermisch isolierenden Kanalteilen miteinander verbunden sind, welche Kanaltolle den Spalt zwischen den Rahmentellon überbrücken, dadurch gekennzeichnet , daß die Kanalteile (16) so angeordnet sind, daß die Schenkel (25, 26) jedes Kanalteiles in Richtung auf die Schenkel des anderen Kanalteiles ragen, daß der eine Schenkel (26) jedes Kanalteiles (16) in eine Nut (28) eines Rahmenteils (12) und der andere Schenkel (25) in eine Nut (28) des anderen Rahmenteils (11) eingreift, daß beide Kanalteile (16) mit den Rahmenteilen

   (11, 12) einen seitlich geschlossenen, längs verlaufenden Luftraum im Spalt (18) bilden, daß beide Seitenwände (32a, 32b; 36a, 36b) jeder Nut (28, 30) mit in Längsrichtung verlaufenden Verzahnungen (34; 38) versehen sind und daß die Schenkel (25, 26) der Kanalteile (16) an beiden Seiten mit einer Vielzahl, von längs verlaufenden Widerhaken (42) versehen sind, die mit den Nuten (28, 30) in verriegelnden Eingriff gelangen, um die Schenkel (25, 26) in den Nuten (28, 30) zu halten, wobei die Querschnittsdimensionen jeder der Nuten (28, 30) im Verhältnis zu denen der Schenkel (25, 26) ausreichend groß ist, damit die Schenkel mit Preßsitz in die jeweilige Nut einsetzbar sind.
2. 2. Rahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Rahmenteile (11, 12) Strangpreßprofile sind.
3. 3. Rahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Kanalteile (16) aus Polyvinylchlorid extrudiert sind.