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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen einstückigen
Isolierfensterrahmen und insbesondere einen Fensterrahmen zum Halten
zweier oder mehrerer voneinander beabstandeter Glasscheiben mit
einem gegebenenfalls zwischen benachbarten Scheiben vorhandenen
Totgasraum. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur
Herstellung des einstückigen Fensterrahmens.
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Hintergrund
der Erfindung
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Die
derzeit gängige
Praxis bei der Herstellung von Isolierfensterrahmen umfasst die
Herstellung einer Isolierglaseinheit und die Anbringung von Fensterrahmenelementen
entlang der Umfangs- und Randkanten der Einheit. Die Isoliereinheit
kann auf beliebige Weise hergestellt werden, so beispielsweise mittels
Techniken, die in den US-Patenten
US 5,655,282 ,
US 5,675,944 ,
US 5,531,047 ,
US 5,617,699 und
US 5,720,836 offenbart sind. Die Isoliereinheiten
stellen einen Totgasraum zwischen benachbarten Scheiben bereit.
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In
der Druckschrift
DE 965 661 ist
ein Fensterrahmen mit einem Rahmen offenbart, der Holzlatten aufweist,
die Glasscheiben einfassen. Die Holzlatten sind miteinander über Schrauben
verbunden. Die vier Latten weisen jeweils zwei voneinander beabstandete
Nuten auf, die sich zwischen und entlang der Länge der Latten erstrecken.
Eine erste Verglasungsscheibe ist in der ersten Nut angeordnet,
und eine zweite Verglasungsscheibe ist in der zweiten Nut angeordnet.
Die Nuten verjüngen
sich oder sind mit Schultern versehen, die von den Latten nach außen weisen.
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Obwohl
die derzeit gängige
Praxis zu annehmbaren Ergebnissen führt, bestehen dennoch Einschränkungen.
Eine Einschränkung
betrifft beispielsweise die Herstellung der Isolierglaseinheit und die
anschließende
Anbringung der Fensterrahmenelemente um den Umfang der Einheit herum.
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Wie
sich einem Fachmann auf dem Gebiet der Herstellung von Isolierfensterrahmen
unmittelbar erschließt,
verringert die Weglassung der Herstellungsschritte betreffend die
Herstellung der Isoliereinheit die Herstellungskosten des Fensters
erheblich. Darüber
hinaus ist die Bereitstellung eines Fensterrahmens von Vorteil,
der die Vorteile einer Isolierglaseinheit aufweist, ohne dass die
Einschränkungen hinsichtlich
der Anbringung von Fensterrahmenelementen um den Umfang der Isoliereinheit
herum bestehen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen einstückigen
Isolierglasfensterrahmen entsprechend Anspruch 1 mit einem Rahmen
aus Fensterrahmenelementen oder -abschnitten, die einen Fensterrahmen
definieren. Der Fensterrahmen umfasst eine Umfangsfläche und gegenüberliegende
Außenseitenflächen, definiert
als eine erste Außenseitenfläche und
eine zweite Außenseitenfläche, zwei
Nuten, definiert als eine erste Nut und eine zweite Nut, die voneinander
beabstandet sind und sich zwischen und um die gegenüberliegenden
Außenseitenflächen herum
erstrecken. Eine erste Scheibe umfasst Rand- und Umfangskanten in der
ersten Nut und eine zweite Scheibe Rand- und Umfangskanten in der
zweiten Nut. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass (a) sich
die Höhe
der ersten Außenfläche, gemessen
von der Umfangsfläche,
von der Höhe
der zweiten Außenfläche, gemessen
von der Umfangsfläche,
unterscheidet, und (b) jede der Nuten eine Basis und eine Wandung
mit einer Erstreckung von der Basis in eine Richtung weg von der
Umfangsfläche
des Fensterrahmens umfasst, wobei die Basis der ersten Nut einen
im Vergleich zur Basis der zweiten Nut anderen Abstand von der Umfangsfläche aufweist,
und die erste Nut neben der ersten Außenseitenfläche und die zweite Nut neben
der zweiten Außenseitenfläche liegt.
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Vorzugsweise
sind benachbarte Enden der Fensterrahmenelemente miteinander verbunden, wodurch
ein geschlossener Fensterrahmen gebildet ist. Gleichwohl können, was
unmittelbar einsichtig ist, ein oder mehrere benachbarte Enden der
Fensterrahmenelemente voneinander beabstandet sein, wodurch ein
offener Fensterrahmen gebildet ist. Zwei Scheiben, so beispielsweise
transparente Scheiben aus Glas, sind innerhalb des Fensterrahmens
voneinander beabstandet. Der Fensterrahmen besteht vorzugsweise
aus wenigstens zwei Fensterrahmenelementen. So weist beispielsweise
ein Fensterrahmen mit der Form eines Parallelepipeds Fensterrahmenelemente
auf, die zwei „L"-förmige
Fensterrahmenelemente oder vier gerade Fensterrahmenelemente aufweisen.
Die Fensterrahmenelemente weisen vorzugsweise auf Gehrung geschnittene
Enden auf.
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Im
Querschnitt weist jedes eine Umfangsfläche und mit der Umfangsfläche verbundene
gegenüberliegende
Außenflächen auf.
Die Nuten weisen vorzugsweise gleiche Tiefe auf und erstrecken sich entlang
der Länge
des Fensterrahmenelementes. Vorzugsweise nimmt der Abstand zwischen
den Wandungen jeder der Nuten zu, wenn der Abstand von der Basis
der Nut abnimmt, wodurch nach innen geböschte Wandungen gebildet werden.
Die Basis der ersten Nut ist im Vergleich zur Basis der zweiten Nut
weiter von der Umfangsfläche
des Fensterrahmenabschnittes entfernt. Die Außenfläche des Fensterrahmenabschnittes
neben der ersten Nut erstreckt sich im Vergleich zur Außenfläche des
Fensterrahmenabschnittes neben der zweiten Nut weiter von der Umfangsfläche weg,
wodurch ein Absatz neben der ersten Nut gebildet ist. Die Umfangs-
und Randkanten einer ersten Glasscheibe sind in der ersten Nut angebracht,
und die Umfangs- und Randkanten einer zweiten Scheibe sind in der
zweiten Nut angebracht. Vorzugsweise befindet sich in jeder der
Nuten ein feuchtigkeitsundurchlässiges
Dichtmittel, um das Eindringen der umgebenden Atmosphäre zu verhindern.
Vorzugsweise ist zwischen der ersten und der zweiten Nut an der
Oberfläche
des Fensterrahmenelementes gegenüberliegend
der Umfangsfläche
ein Kanal vorgesehen. In dem Kanal ist eine Wulst aus feuchtigkeitsdurchlässigem Klebemittel
mit einem Trockenmittel oder ein poröses Rohr mit einem Trockenmittel
vorgesehen, um Feuchtigkeit zwischen den Glasscheiben zu absorbieren.
Ein Verkleidungselement ist an der Außenfläche jedes der Fensterrahmenelemente
neben der zweiten Nut angebracht, um dem einstückigen Fensterrahmen ein gleichmäßiges äußeres Erscheinungsbild
zu verleihen.
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Die
Erfindung betrifft darüber
hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines einstückigen Isolierfensterrahmens
entsprechend Anspruch 18. Wenigstens zwei Fensterrahmenabschnitte
sind vorgesehen, so beispielsweise für ein Fenster in Form eines
Parallelepipeds vorzugsweise vier Fensterrahmenabschnitte mit auf
Gehrung geschnittenen Enden, wobei jeder der Fensterrahmenabschnitte
im Querschnitt eine erste Außenseite
und eine zweite Außenseite
sowie eine Umfangsfläche,
eine erste Nut und eine von der ersten Nut beabstandete zweite Nut
aufweist, wobei jede der Nuten eine Basis und Wandungen aufweist, wobei
die Basis der ersten Nut im Vergleich zur Basis der zweiten Nut
weiter von der Umfangsfläche
entfernt ist, wobei sich die Höhe
der ersten Außenfläche, gemessen
von der Umfangsfläche,
von der Höhe
der zweiten Außenfläche, gemessen
von der Umfangsfläche,
unterscheidet, wobei ein derartiger Abschnitt zwischen der ersten
und der zweite Nut eine Höhe, gemessen
von der Umfangsfläche,
aufweist, die kleiner als die Höhe
der ersten Außenfläche und
größer als
die Höhe
der zweiten Außenfläche ist,
wodurch ein Absatz neben einer Wandung der ersten Nut und ein Absatz
neben ei ner Wandung der zweiten Nut gebildet werden. Das Verfahren
umfasst des Weiteren das Anordnen einer Scheibe an dem Absatz neben der
ersten Nut, das Anordnen einer zweiten Scheibe an dem Absatz neben
der zweiten Nut und das Bewegen der Fensterrahmenabschnitte relativ
zueinander, um die Umfangs- und Randkanten der Scheibe in die benachbarte
Nut zu bewegen. Eine Schicht aus einem feuchtigkeitsundurchlässigen Dichtmittel
ist vorzugsweise in jeder der Nuten vorgesehen, wobei eine Wulst
eines feuchtigkeitsdurchlässigen
Klebemittels mit einem Trockenmittel in dem Kanal zwischen den Nuten
vorgesehen ist. Die Fensterrahmenelemente sind derart angeordnet,
dass deren auf Gehrung geschnittene Enden leicht voneinander beabstandet
sind. Eine erste Scheibe mit einer im Vergleich zur Länge und
Breite einer zweiten Scheibe kleineren Länge und Breite ist an dem Absatz
neben der ersten Nut angeordnet, während die zweite Scheibe an
einem Absatz neben der zweiten Nut angeordnet ist. Anschließend werden
die Fensterrahmenabschnitte aufeinander zu bewegt, um die Umfangs-
und Randkanten der ersten Scheibe in die erste Nut und die Umfangs-
und Randkanten der zweiten Scheibe in die zweite Nut zu bewegen.
Die auf Gehrung geschnittenen Enden der Fensterrahmenelemente sind
vorzugsweise mit einem feuchtigkeitsundurchlässigen Material abgedichtet.
Alternativ kann ein Fensterrahmenelement aus Vinyl verschweißte benachbarte
Enden aufweisen, um eine Bewegung der umgebenden Atmosphäre in die
Kammer zwischen den Scheiben zu verhindern.
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Es
ist einsichtig, dass der erfindungsgemäße einstückige Isolierfensterrahmen
im Vergleich zu einem Fensterrahmen mit vorab zusammengesetzten Einheiten
verbesserte thermische Eigenschaften aufweist.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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1 ist
eine Vorderansicht einer einstückigen
Fensterrahmeneinheit mit erfindungsgemäßen Merkmalen.
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2 ist
eine Ansicht entlang Linien 2-2 von 1.
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3 ist
eine Planansicht einer Anordnung von Fensterrahmenelementen während der
Herstellung des Fensterrahmens, wobei die Fensterrahmenelemente
erfindungsgemäße Merkmale
aufweisen.
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4A bis 4D sind
Seitenansichten mit zum Zwecke darstellerischer Klarheit weggelassenen
Abschnitten, wobei ausgewählte
Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Herstellung des erfindungsgemäße Merkmale aufweisenden Fensterrahmens
dargestellt sind.
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5A und 5B sind
Seitenansichten mit zum Zwecke darstellerischer Klarheit weggelassenen
Abschnitten, wobei ausgewählte
Schritte einer alternativen Ausführungsvariante
des erfindungsgemäßen Verfahrens
dargestellt sind.
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6A und 6B sind
Seitenansichten mit zum Zwecke darstellerischer Klarheit weggelassenen
Abschnitten, wobei ausgewählte
Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Herstellung eines einstückigen
Fensterrahmens mit drei beabstandeten Scheiben dargestellt sind.
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7 ist
eine Teilplanansicht und eine offenliegende Ansicht, die eine Technik
zum Abdichten von Ecken eines geschlossenen Fensterrahmens erläutert.
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8 ist
eine Planansicht eines Fensterrahmenelementes mit erfindungsgemäßen Merkmalen, wobei
das Fensterrahmenelement bei der Herstellung eines Fensterrahmens
mit Fensterrahmenelementen mit nicht auf Gehrung geschnittenen Enden verwendet
wird.
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9 bis 11 sind
Ansichten ähnlich 2,
wobei verschiedene Querschnitte von Fensterrahmenelementen gezeigt
sind, die bei der praktischen Umsetzung der Erfindung zum Einsatz
kommen können.
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Beschreibung
der Erfindung
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In 1 und 2 ist
ein einstückiger
Isolierfensterrahmen 20 mit erfindungsgemäßen Merkmalen
gezeigt. Der Fensterrahmen 20 umfasst ein Paar von Scheiben 22 und 24,
die durch einen Fensterrahmen 25, vorzugsweise einen geschlossenen Fensterrahmen
aus Fensterrahmenelementen oder -abschnitten 26, 28, 30 und 32,
in gegenseitiger Beabstandung gehalten werden.
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Im
Zusammenhang mit der nachfolgenden Diskussion sind die Scheiben 22 und 24 Glasscheiben.
Es sollte jedoch einsichtig sein, dass die Scheiben aus einem beliebigen Material,
so beispielsweise Glas, Kunststoff, Metall und/oder Holz, bestehen
können,
wobei die Auswahl des Materials für die Scheiben nicht erfindungswesentlich
ist. Darüber
hinaus können
die Scheiben aus dem gleichen Material oder auch aus verschiedenen
Materialien bestehen. Zudem kann eine Scheibe eine monolithische
Scheibe sein, wohingegen die andere(n) Scheibe(n) – beispielsweise
in Form einer oder mehrerer auf übliche Weise
zusammenlaminierter monolithischer Scheiben – schichtartig aufgebaut sein
kann (können).
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Mit
Blick auf die praktische Umsetzung der Erfindung können eine
oder mehrere der Glasscheiben unbeschichtete und/oder beschichtete
farbige Scheiben sein. Ohne die Erfindung hierdurch einzuschränken, sei
erwähnt,
dass farbige Scheiben vom in den Patenten mit den Nummern
US 4,873,206 ,
US 4,792,536 ,
US 5,030,593 und
US 5,240,886 offenbarten Typ bei der
praktischen Umsetzung der Erfindung verwendet werden können. Ohne
die Erfindung hierdurch einzuschränken, sei erwähnt, dass
eine oder mehrere Oberflächen
einer oder mehrerer Scheiben eine Umgebungsbeschichtung aufweisen können, um
Licht und Energie vorbestimmter Wellenlängenbereiche selektiv passieren
zu lassen. So können
beispielsweise aus Glas oder Kunststoff bestehende transparente
Schreiben eine Deckbeschichtung von demjenigen Typ, der auch bei
der Herstellung von Spandrillen verwendet wird, oder Beschichtungen
von demjenigen Typ, der in den Patenten mit den Nummern
US 4,170,460 ,
US 4,239,816 ,
US 4,462,884 ,
US 4,610,711 ,
US 4,692,389 ,
US 4,719,127 ,
US 4,806,220 ,
US 4,853,256 und
US 4,898,789 offenbart ist, aufweisen.
Ohne die Erfindung hierdurch einzuschränken, sei erwähnt, dass bei
der praktischen Umsetzung der vorliegenden Erfindung die Oberflächen der
Scheiben einen photokatalytischen Reinigungsfilm oder einen wasservermindernden
Film aufweisen können,
so beispielsweise einen Film von demjenigen Typ, der in der am 28. August
1997 für
James P. Thiel eingereichten US-Patentanmeldung mit der Nummer 08/927,130
und dem Titel „Photoelectrically-Desiccating
Multiple-Gazed Window Units",
in der am 23. Juli 1997 für
Charles B. Greenberg et al. eingereichten US-Patentanmeldung mit
der Nummer 08/899,257 und dem Titel „Photocatalytically-activated
self-cleaning article und method of making saure" und in der am 14. März 1997 für Charles B. Greenberg et al.
eingereichten US-Patentanmeldung mit der Nummer 60/040,566 und dem
Titel „Photocatalytically-activated
self-cleaning glas float ribbon and method of producing same" beschrieben ist.
Der in den US-Patentanmeldungen mit den Seriennummern 08/899,257
und 60/040,566 offenbarte photokatalytische Film wird vorzugsweise auf
die Außenfläche
33 einer
oder beider Scheiben
22 und
24 aufgebracht. Die
Erfindung stellt gleichwohl auf die Aufbringung des photokatalytischen
Filmes auf die Innenfläche
34 einer oder
beider Scheiben
22 und
24 sowie auf die Oberfläche der
Fensterrahmenelemente ab. Der in der US-Anmeldung mit der Seriennummer
08/927,130 offenbarte wasservermindernde Film wird vorzugsweise
auf die Innenfläche
34 einer
oder mehrerer Scheiben
22 und
24 aufgebracht.
Die Erfindung stellt gleichwohl auf die Aufbringung der Beschichtung
auf die Außenfläche
33 einer
oder beider Scheiben
22 und
24 sowie auf die Oberfläche der
Fensterrahmenelemente ab.
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Im
Zusammenhang mit der nachfolgenden Diskussion ist der Fensterrahmen 25 gemäß Darstellung
in 1 ein geschlossener Fensterrahmen. Die nachfolgende
Diskussion kann, außer
es ist anderes angegeben, einen Fensterrahmen betreffen, der sowohl
ein offener Fensterrahmen wie auch ein geschlossener Fensterrahmen
sein kann. Die Umfangsform des Fensterrahmens 25 beschränkt die Erfindung
nicht. Gleichwohl wird zur Vereinfachung der Diskussion davon ausgegangen,
dass die Umfangsform des Fensterrahmens 25 die Form eines Parallelepipeds
ist, so beispielsweise die Form eines Rechtecks, wie in 1 gezeigt
ist. Aus der nachfolgenden Diskussion erschließt sich jedoch unmittelbar,
dass die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, da der Fensterrahmen
eine beliebige Umfangsform aufweisen kann, so beispielsweise trapezförmig, kreisförmig, elliptisch,
eine Kombination aus geraden und kreisförmigen Abschnitten, eine Kombination aus
geraden und elliptischen Abschnitten oder beliebige Kombinationen
hieraus.
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Die
nachfolgende Diskussion betreffend das Fensterrahmenelement 26 gilt
auch für
die Fensterrahmenelemente 28, 30 und 32,
es sei denn, es ist explizit anderes angegeben.
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Gemäß 2 umfasst
jedes der Fensterrahmenelemente (wobei das Fensterrahmenelement 26 lediglich
in 2 gezeigt ist) ein Paar beabstandeter Nuten, beispielsweise
eine erste Nut 36 und eine zweite Nut 38, zur
Aufnahme von Rand- und Umfangskantenabschnitten der Scheiben 22 beziehungsweise 24 auf
eine nachstehend noch zu erläuternde
Weise. Die Nut 36 umfasst eine Basis 40 und Wandungen 42 und 44.
Die Nut 38 umfasst eine Basis 46 und Wandungen 48 und 50.
Der Abstand zwischen den Wandungen 42 und 44 und
der Abstand zwischen den Wandungen 48 und 50 nimmt
zu, wenn der Abstand zu den jeweiligen Basen 40 und 46 abnimmt,
wodurch Nuten 36 und 38 mit nach innen geböschten Wandungen
gebildet werden, wobei diese Ausgestaltung jedoch nicht erfindungswesentlich
ist. Es ist einsichtig, dass die Länge der Wandungen der Nuten
voneinander gleich beabstandet sein können, oder dass die Wandungen
nach außen
geböscht
sein können.
In jeder der Nuten 36 und 38 ist ein feuchtigkeitsundurchlässiges Klebedichtmittel 52 von
einem Typ befindlich, der im Stand der Technik zur Herstellung von
Isolierglaseinheiten verwendet wird, um zu verhindern, dass Umgebungsfeuchtigkeit
oder die Atmosphäre
in die Kammer 54 zwischen den Scheiben gelangt.
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Ohne
die Erfindung hierdurch einzuschränken, sei erwähnt, dass
das Material für
das Klebedichtmittel 52 vorzugsweise eine Feuchtigkeitsdurchlässigkeit
von weniger als ungefähr
20 Gramm × Millimeter/Quadratmeter × Tag (gmmm/M2d) und vorzugsweise von weniger als 5 gmmm/M2d aufweist, wobei diese Werte entsprechend
dem Standard ASTM F 372-73 bestimmt werden. Das Klebedichtmittel 52 kann
von einem beliebigen Typ sein, der im Stand der Technik zum Abdichten
des Raumes zwischen den Scheiben einer Isoliereinheit verwendet wird.
Klebedichtmittel, die bei der praktischen Umsetzung der Erfindung
zum Einsatz kommen, sind beispielsweise, jedoch nicht hierauf beschränkt, Butyle, Silikone,
Polyurethanklebemittel und Butylheißschmelzen von einem Typ, der
beispielsweise von H. B. Fuller unter der Bezeichnung H. B. Fuller 5140 vertrieben
wird. Zudem wird das Klebedichtmittel in Abhängigkeit von dem in dem Raum
zwischen den Scheiben befindlichen Isoliergas, beispielsweise Argon,
Luft, Krypton oder dergleichen, ausgewählt, um das Isoliergas in der
Kammer 54 zu halten.
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Gemäß 2 umfasst
das Fensterrahmenelement 26 eine Innenumfangsfläche 60 und
Außenflächen 62 und 64.
Die Außenfläche 62 weist
eine Höhe,
gemessen von der Umfangsfläche 60 auf,
die kleiner als die Höhe
der Außenfläche 64,
gemessen von der Umfangsfläche 60,
ist. Ein Grund für
die Höhendifferenz
zwischen den Flächen 62 und 64 wird nachstehend
erläutert.
Die Wandung 48 der zweiten Nut 38 weist eine Erweiterung
beziehungsweise einen Absatz 66 auf, der an einem äußeren zweiten Plateau 68 entsprechend
der Außenfläche 64 endet. Das
Plateau 68 liegt gegenüber
der Umfangsfläche 60 des
Fensterrahmenelementes 26. Die Wandung 50 der
zweiten Nut 38 endet an dem inneren Plateau 70.
Die Wandung 42 der ersten Nut 36 endet an dem äußeren ersten
Plateau 72 entsprechend der Außenfläche 62. Das äußere zweite
Plateau 70 ist im Vergleich zu dem äußeren ersten Plateau 72 um
einen größeren Abstand
von der Umfangsfläche 60 des Fensterrahmenelementes 26 entfernt.
Eine Abstandsscheibe 74 ist angebracht und vorzugsweise an
dem Plateau 72 gesichert, um dem Fensterrahmenelement 26 einen
gleichmäßigen Querschnittsaufbau
zu verleihen, und um dem einstückigen
Fensterrahmen einen gleichmäßigen Aufbau
zu verleihen. Der Wandungsabschnitt 44 der ersten Nut 36 weist eine
Erweiterung beziehungsweise einen Absatz 76 auf, der an
dem inneren Plateau 70 endet. Die Absätze 66 und 76 halten
die Scheiben während
der Herstellung auf eine nachstehend noch zu erläuternde Weise.
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Es
ist einsichtig, dass die Abmessungen der Flächen des Fensterrahmenelementes 26 bei
Betrachtung im Querschnitt sowie die Länge des Fensterrahmenelementes 26 nicht
erfindungswesentlich sind, weshalb die nachstehenden allgemeinen
Werte als Anhaltspunkt für
eine Abschätzung
angegeben werden. Gemäß 2 ist
die Höhe
der Erweiterung 66 vorzugsweise ungefähr 0,5 Inch (1,27 cm). Der Abstand
zwischen den Wandungen der Nuten 36 und 38 ist
am weitesten entfernt von der Basis 40 und 46 der
Nuten 36 beziehungsweise 38 um beispielsweise etwa
0,063 Inch (0,159 cm) geringfügig
größer als
die Dicke der Scheibe, die in die Nut zu bewegen ist. Die Wandungsabschnitte
der Nuten sind nach innen geböscht,
um das in den Nuten um die Umfangs- und Randkantenabschnitte der
Scheiben herum befindliche Klebedichtmittel zu führen, wenn die Scheiben auf
eine nachstehend noch zu erläuternde
Weise in die jeweiligen Nuten eingeführt werden. Die Tiefe der Nuten
ist nicht erfindungswesentlich. Die Nuten sollten jedoch eine Tiefe
aufweisen, die ausreichend ist, um eine Abdichtung um die Umfangs- und Randkanten der
Scheiben herum zu bilden, und um die Scheiben in der jeweiligen
Nut festzuhalten. Nuten mit einer Tiefe in einem Bereich von ungefähr 0,188
Inch (0,48 cm) bis ungefähr
0,375 Inch (0,95 cm) sind annehmbar. Der Abstand zwischen den Glasscheiben ist
nicht erfindungswesentlich. Es wird jedoch bevorzugt, wenn der Abstand
ausreichend groß ist,
um einen Isoliergasraum zwischen den Scheiben bereitzustellen, während die
Ausbildung von Gasströmungen in
der Kammer 54 minimiert oder gar gänzlich verhindert wird. Wie
sich einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet unmittelbar erschließt, hängt der Abstand
zwischen den Scheiben von dem Gas in der Kammer ab. So liegt der
Abstand beispielsweise für Luft
in einem Bereich von ungefähr
0,25 Inch (0,63 cm) bis ungefähr
0,625 Inch (1,58 cm).
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Vorzugsweise
ist ein Kanal
78 an der Oberfläche des inneren Plateaus
70 zur
Aufnahme eines Trockenmittels ausgebildet. Es ist einsichtig, dass der
Typ des Trockenmittels, das bei der praktischen Umsetzung der Erfindung
Verwendung findet, nicht erfindungswesentlich ist. So kann beispielsweise, wie
in
2 gezeigt ist, das Trockenmittel eine Wulst
80 aus
einem feuchtigkeitsdurchlässigen
Klebemittel mit einem Trockenmittel
82 sein, durch das
Feuchtigkeit in der Kammer
54 absorbiert wird. Das feuchtigkeitsdurchlässige Klebemittel
kann von einem beliebigen im Stand der Technik bekannten Typ sein,
solange es nur ein Trockenmittel von einem Typ trägt, der
beispielsweise in den US-Patenten mit den Nummern
US 5,177,916 ,
US 5,531,047 und
US 5,655,280 offenbart ist.
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Die
Diskussion geht nunmehr zu einer Ausführungsvariante der Herstellung
eines einstückigen Isolierfensterrahmens
mit erfindungsgemäßen Merkmalen über. Wie
in 2, 3 und 4 gezeigt
ist, sind die Fensterrahmenabschnitte 26, 28, 30 und 32 mit
auf Gehrung geschnittenen Enden und dem in 2 gezeigten
Querschnitt gegebenenfalls mit einer Schicht aus einem feuchtigkeitsundurchlässigen Klebedichtmittel 52 (in 2 gezeigt)
in den Nuten 36, 38 und einer Wulst 80 aus
einem feuchtigkeitsdurchlässigen
Klebemittel mit einem Trockenmittel 82 in dem Kanal 78 (in 2 gezeigt)
versehen. Die Tiefe der ersten Nut wie auch diejenige der zweiten Nut
liegt bei etwa 1/4 Inch (0,64 cm), wobei die Erweiterungen 66 und 76 jeweils
eine Höhe
von ungefähr 1/2
Inch (1,27 cm) aufweisen. Der Abstand zwischen den Wandungen der
Nuten 36 und 38 an der Öffnung der Nuten liegt bei
etwa 0,160 Inch (0,381 cm). Die Fensterrahmenelemente 26 und 28 weisen
eine Länge,
gemessen entlang der Umfangsfläche,
auf, die etwa 3-1/3 Feet (101,6 cm) beträgt, wobei die Fensterrahmenelemente 28 und 32 eine
Länge,
gemessen entlang der Umfangsfläche,
von etwa 2-1/3 Feet (71,12 cm) aufweisen. Wie in 2 gezeigt
ist, beträgt
die Höhe
der Außenwandfläche 62 ungefähr 1-1/8
Inch (2,86 cm), während
die Höhe
der Außenwandfläche 64 ungefähr 2 Inch
(5,08 cm) beträgt.
Die Dicke der Umfangsfläche,
gemessen zwischen den Außenrandflächen 62 und 64,
liegt bei etwa 1-1/2 Inch (3,81 cm).
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Gemäß 3 sind
die vier Fensterrahmenabschnitte 26, 28, 30 und 32 derart
angeordnet, dass das auf Gehrung geschnittene Ende 84 eines
Fensterrahmenabschnittes ungefähr
1/4 bis 1/2 Inch (0,64 bis 1,28 cm) von dem auf Gehrung geschnittenen Ende
des benachbarten Fensterrahmenelementes entfernt ist.
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Gemäß 4 und insbesondere gemäß 4A und 4B ist
ein Glasstück
mit einer Länge von
ungefähr
2 Feet (60,90 cm) und einer Breite von ungefähr 3 Feet (91,44 cm) an der
Erweiterung beziehungsweise dem Absatz 66 der Fensterrahmenelemente
angeordnet, während
ein Glasstück
mit einer Länge
von ungefähr
2 Feet 1 Inch (65 cm) und einer Breite von ungefähr 3 Feet 1 Inch (94 cm) an
der Erweiterung beziehungsweise dem Absatz 76 jedes Fensterrahmenelementes 26, 28, 30 und 32 (nur Fensterrahmenelemente
oder -abschnitte in 4A bis 4D) angeordnet
ist. Jede der Glasscheiben weist eine Dicke von ungefähr 0,1 Inch
(0,25 cm) auf. Die Fensterrahmenelemente 26, 28, 30 und 32 werden
aufeinander zu bewegt, wodurch die Umfangs- und Randkanten der Scheiben 22 und 24 in
die Nuten 36 beziehungsweise 38 der Fensterrahmenelemente in
Kontakt mit dem feuchtigkeitsundurchlässigen Material in den Nuten,
wie in 4C gezeigt, bewegt werden. Die
auf Gehrung geschnittenen Enden benachbarter Fen sterrahmenelemente
werden in Kontakt miteinander gebracht, wodurch die Glasscheiben in
ihren jeweiligen Nuten festgehalten werden, wobei sich das feuchtigkeitsundurchlässige Material
um die Randkante der Scheiben herum derart bewegt, dass die Nut
ausgefüllt
wird. Die Abstandsscheibe 74 mit, wie in 2 gezeigt
ist, einer Breite von ungefähr
0,5 Inch (1,27 cm) und einer Höhe
von ungefähr
7/8 Inch (2,22 cm) ist an dem Plateau 72, wie in 4D gezeigt
ist, gesichert, um dem Fensterrahmen 20 ein gleichmäßiges äußeres Erscheinungsbild
zu verleihen. Die Enden der Fensterrahmenelemente werden auf übliche Weise,
so beispielsweise durch Nägel, Schrauben,
Klebemittel und dergleichen mehr, zusammengehalten.
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Es
ist einsichtig, dass die Erweiterungen 66 und 76 eine
horizontale Stütze
für die
Randkanten der Scheiben 22 beziehungsweise 24 darstellen, während die
Fensterrahmenelemente aufeinander zu bewegt werden. Dies ist jedoch
nicht erfindungswesentlich. 5A und 5B sind
Seitenansichten der Fensterrahmenelemente 90 und 92,
die den Ansichten der Fensterrahmenelemente 28 und 32 in 4A und 4D ähnlich sind.
Die Außenflächen 94 der
Fensterrahmenelemente 90 und 92 weisen dieselbe
Abmessung, gemessen von der Umfangsfläche 96 des Fensterrahmenelementes,
auf. Glasscheiben 98 und 100 ähnlicher Abmessungen werden
in gegenseitiger Beabstandung und in Ausrichtung mit den Nuten 102 in
den Fensterrahmenelementen 90 und 92 auf eine
genehme Weise, so beispielsweise mittels Saugnäpfen 104 (in 5A gezeigt),
gehalten. Eine aufeinander zu erfolgende Bewegung der Fensterrahmenelemente 90 und 92 sowie
der gegenüberliegenden
Fensterrahmenelemente (nicht gezeigt) bewegt die Umfangs- und Randkanten der
Scheiben in die jeweilige Nut 102 der Fensterrahmenelemente.
Die Wulst 80 aus dem Klebemittel mit dem Trockenmittel 82 ist,
wie in 5 gezeigt ist, unter der Außenfläche 94 des
Fensterrahmenelementes befindlich und daher nicht sichtbar. Es ist
jedoch einsichtig, dass die Wulst 80 und die die Wulst tragende
Oberfläche
in einer beliebigen Position relativ zu den Außenflächen 94 befindlich
sein können. So
können
die Wulst 80 und das die Wulst tragende Plateau beispielsweise über den
Außenflächen 94 oder
auf gleicher Höhe
hiermit angeordnet sein.
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Bei
der nachfolgenden Diskussion und in den Figuren wird die Herstellung
erläutert,
wobei die Glasscheiben in einer horizontalen Position befindlich
sind. Es ist jedoch einsichtig, dass die Glasscheiben wie auch die
Fensterrahmenelemente in einer vertikalen, in einer horizontalen
und/oder in einer schrägen
Position befindlich sein können.
Zudem können
sämtliche
Fensterrahmenelemente während der
Herstellung aufeinander zu bewegt werden. Alternativ kann ein Paar
einander gegenüberliegender Fensterrahmenele mente
stationär
sein, wohingegen das andere bewegliche Paar auf das zugehörige stationäre Fensterrahmenelement
zu bewegt wird.
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Es
ist einsichtig, dass die Anzahl der Scheiben des erfidungsgemäßen einstückigen Isolierfensterrahmens
nicht erfindungswesentlich ist. So zeigt beispielsweise 6 eine Ausführung, bei der Fensterrahmenelemente 110 und 112 jeweils
drei Nuten 114, 116 und 118 zur Aufnahme
der Umfangs- und Randkanten einer der Scheiben 120, 122 und 124 aufweisen.
Zur Erreichung eines gleichmäßigen äußeren Erscheinungsbildes
ist ein Abstandsscheibenrahmen 126 an der mittleren Scheibe 122 angebracht.
Der Abstandscheibenrahmen 126 kann Sprossenstangen (nicht
gezeigt) aufweisen. Die Fensterrahmenelemente werden zusammengebracht,
um die Umfangs- und Randkanten der Scheiben 120, 122 und 124 in
ihre jeweilige Nut 114, 116 und 118 zu
bewegen. Anschließend
werden die Abstandsscheiben 128 an den äußeren Absätzen 132 angebracht,
um ein gleichmäßiges äußeres Erscheinungsbild
zu verleihen. Eine Wulst 80 aus einem feuchtigkeitsdurchlässigen Material
mit dem Trockenmittel kann zwischen den Scheiben 120 und 122 vorgesehen
sein, was vorstehend bereits im Zusammenhang mit der Diskussion
der Wulst 80 zwischen den Scheiben 22 und 24 (siehe 2)
diskutiert wurde, und eine Wulst 80 kann an der Innenfläche des Abstandsscheibenrahmens 126 vorgesehen
sein. Es ist einsichtig, dass die Scheibe 122 eine Glasscheibe sein
kann, damit der Isolierwert des einstückigen Fensterrahmens steigt.
Alternativ kann die Scheibe jedoch auch eine Ziertafel sein, was
bei anderen Glasanwendungen im Stand der Technik der Fall ist.
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Bei
der Herstellung der Isoliereinheiten wird vorgezogen, wenn ein trockenes
Gas, so beispielsweise Luft, Krypton, Argon oder eine beliebige
andere Art von isolierendem Gas, in der Kammer zwischen benachbarten
Scheiben befindlich ist. Für
den Fall, dass Luft als isolierendes Gas gewählt wird, kann die Einheit
an der Atmosphäre
hergestellt werden, damit die Atmosphäre in der Kammer zwischen den
Scheiben eingeschlossen wird, wenn die Fensterrahmenelemente zusammengebracht
werden. Für den
Fall, dass das Isoliergas eine bestimmte Reinheit aufweist, oder
für den
Fall, dass ein anderes Gas als atmosphärische Luft für die Kammer
vorgesehen ist, wird der einstückige
Fensterrahmen der Erfindung an der gewünschten Atmosphäre hergestellt.
Alternativ kann die Herstellung derart erfolgen, dass anschließend ein
Loch in eines der Fensterrahmenelemente eingebracht wird. Das Loch
kann sich von der Umfangsfläche
in die Kammer
134 zwischen den Scheiben hinein erstrecken,
was am Beispiel des Loches
136 in
5 gezeigt
ist, woraufhin Gas auf eine beliebige bekannte Weise, beispielsweise
gemäß der Offenbarung
in dem US-Patent mit der Nummer
US 5,531,047 ,
eingebracht wird. Nach der Füllung
der Kammer
134 wird das Loch
136 hermetisch verschlossen.
Es ist einsichtig, dass die Kammer zwischen den Scheiben dadurch
mit der Umgebung verbunden werden kann, dass Löcher vorgesehen werden, die
Luft in die Kammer hinein und aus dieser heraus bewegen, was beispielsweise
in dem US-Patent mit der Nummer
US
4,952,430 offenbart ist. Wird Luft kontinuierlich in die
Kammer hinein und aus dieser heraus bewegt, so sollte die Beschichtung
der Innenfläche
der Glasscheiben in fortwährendem
Kontakt mit der Atmosphäre
sein können,
ohne dass diese hierdurch beschädigt
würde.
Darüber
hinaus kann die in den US-Patentanmeldungen mit den Seriennummern
08/899,257 und/oder 60/040,566 diskutierte Beschichtung an der Innenfläche der
Glasscheibe verwendet werden. Zudem kann die Kammer zwischen den
Scheiben mit der Umgebung dadurch verbunden werden, dass ein Rohr
vorgesehen wird, das mit einem Trockenmittel, so beispielsweise
einem Trockenmittel aus dem Stand der Technik, gefüllt wird.
Auf diese Weise bewegt sich die Luft über das Trockenmittel in die
Kammer hinein und aus dieser heraus.
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Einem
Fachmann auf dem Gebiet der Herstellung von Isoliereinheiten erschließt sich
unmittelbar, dass das Gas zwischen den Glasscheiben vorzugsweise
trocken ist, und dass die Bewegung der Umgebungsluft in die Kammer
hinein und aus dieser heraus vorzugsweise unterbunden wird, da eine übermäßige Feuchtigkeit
zu einer Sättigung
des Trockenmittels sowie einer Kondensierung der Feuchtigkeit an
der Innenfläche
der Scheiben führen
kann. Eingedenk dessen wird empfohlen, dass die auf Gehrung geschnittenen
Enden auf genehme Weise abgedichtet werden. In 7 ist
eine Technik zur Abdichtung der Enden der Fensterrahmenelemente
gezeigt, wobei die Technik darauf beruht, dass eine Vertiefung 140 in
jedes Ende 84 der Fensterrahmenelemente (nur ein Ende jedes
Fensterrahmenelementes 26 und 28 ist in 7 gezeigt)
gefräst
wird, und dass eine feuchtigkeitsundurchlässige Schicht 142,
beispielsweise vom Polyisobutylentyp, oder ein beliebiges anderes
vorstehend diskutiertes Klebedichtmittel in der Vertiefung vorgesehen
wird. Werden die Enden der auf Gehrung geschnittenen Fensterrahmenelemente
zusammengebracht, so wird die feuchtigkeitsundurchlässige Schicht 142 zusammengedrückt, wodurch
sich eine feuchtigkeitsundurchlässige
Dichtung entlang der Umfangs- und Randkanten der Scheiben bildet.
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Der
Aufbau der Enden der Fensterrahmenelemente ist nicht erfindungswesentlich.
So können die
Enden beispielsweise flach, das heißt nicht auf Gehrung geschnitten,
sein, anstatt dass sie auf Gehrung geschnitten sind. In dem Fall,
in dem die Enden nicht auf Gehrung geschnitten sind, weist ein Paar von
Fensterrahmenelementen Nuten auf, die sich entlang ihrer Länge erstrecken,
was beispielsweise bei den Nuten 36 und 38 des
Fensterrahmenelementes 26 von 2 der Fall
ist. Das andere Paar von Fensterrahmenelementen (in 9 ist
nur eines gezeigt) weist Nuten 150 und 152 auf,
die nahe an den Enden 154 und 156 enden, wie es
für das
Fensterrahmenelement 158 in 9 gezeigt
ist. Darüber
hinaus weisen die Enden eines beliebigen Fensterrahmenelementes
eine Anordnung aus Zunge und Nut auf (Zungenabschnitt nur in 9 gezeigt),
mittels derer eine gegenseitige Arretierung benachbarter Fensterrahmenelemente
erfolgen kann.
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Die
erfindungsgemäßen Merkmale
des einstückigen
Isolierfensterrahmens stellen einen ökonomischen Fensterrahmen mit
verbesserter thermischer Leistung bereit. Der Fensterrahmen ist
in der Herstellung wirtschaftlich, da die Notwendigkeit der Herstellung
einer Isoliereinheit entfällt.
Der Fensterrahmen weist verbessertes Leistungsvermögen auf, da
der Gewinn und Verlust des gesamten Fensters an Wärme über den
Rahmen und nicht über
den IG-Kantenbereich vor sich geht. Darüber hinaus zeigen Computersimulationen
von Fensterrahmen aus Holz mit erfindungsgemäßen Merkmalen gemäß obiger
Diskussion, dass der U-Wert (Messung der Rate der Wärmeströmung durch
das Material) durch die Glaskante in der Nähe des Holzrahmens gegebenenfalls
von 0,34 auf 0,28 (eine Verringerung um 18%) und der U-Wert durch
den Rahmen von 0,44 auf 0,39 (eine Verringerung um 11%) gesenkt
werden kann. Die Verwendung von Fensterrahmen aus einen hohlen Kern
aufweisendem extrudiertem Vinyl, schaumgefülltem extrudiertem Vinyl, Zellstruktur
aufweisenden Schaummaterialien und extrudierten Holz-/Kunststoffverbundstoffen
führt,
so steht zu erwarten, bei der praktischen Umsetzung der Erfindung zu
einem ähnlich
verbesserten thermischen Leistungsvermögen.
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Es
ist einsichtig, dass der Materialtyp, der zur Herstellung der Fensterrahmenelemente
verwendet wird, nicht erfindungswesentlich ist. So können die Fensterrahmenelemente
beispielsweise aus Metall bestehen, wobei jedoch aufgrund der Tatsache,
dass Metall Wärme
leitet, eine Wärmeleiterfunktion
gegeben wäre,
durch die Wärme
während
des Winters aus dem Inneren eines Hauses nach draußen und während des
Sommers von draußen
in das Haus hinein gelangt. Bei der Verwendung von Metall wird vorgezogen,
wenn die Metallfensterrahmen mit einer thermischen Sperre von einem
aus dem Stand der Technik bekannten Typ versehen sind, um Wärmeverluste
zu vermindern oder gänzlich
zu unterbinden. Um Spanabrieb der Kanten der Glasscheiben bei der Bewegung
der Umfangskanten der Scheiben in die Nuten zu verhindern, können die
Kanten der Nuten der Metallfensterrahmenelemente abgerundet werden,
und/oder die Kanten der Scheiben können abgerundet werden, und/oder
die Glasscheiben können auf übliche Weise
getempert werden. Gegenüber Metall
wird Holz als Material für
die Fensterrahmenelemente vorgezogen, da es leicht in eine gewünschte Form
mit einem gewünschten
Querschnitt bringbar ist und zudem eine geringe Wärmeleitfähigkeit
aufweist. Eine Einschränkung
bei Holz besteht jedoch darin, dass es porös ist, und Feuchtigkeit durch
das Holz in die Kammer zwischen den Scheiben eindringen kann. Eine
Technik zur Verminderung der Feuchtigkeit, die durch das Holz in
die Kammer eintritt, beruht darauf, eine Abdichtung aus einem feuchtigkeitsundurchlässigen Material
gemäß nachstehender Beschreibung
einzubringen.
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Ein
weiteres Material, das bei der praktischen Umsetzung der Erfindung
bevorzugt wird, ist Kunststoff. Kunststoff weist Vorteile dahingehend
auf, dass es bei niedriger thermischer Leitfähigkeit leichte Formbarkeit,
beispielsweise durch Pultrusion (Ziehstrangpressen) oder Extrusion,
aufweist. Es ist einsichtig, dass der Querschnittsaufbau der Fensterrahmenelemente
nicht erfindungswesentlich ist. So sind beispielsweise in 10 bis 12 Querschnitte
eines Kunststofffensterrahmenelementes gezeigt, die bei der praktischen
Umsetzung der Erfindung zum Einsatz kommen können. Der Fensterrahmenabschnitt 160 gemäß 10 weist
hohle Abschnitte 162 und 164 auf. Der hohle Abschnitt
kann mit einem isolierenden Material (nicht gezeigt) zur Verminderung
der Wärmeübertragung
gefüllt
sein. Die Umfangs- und Randkanten der Scheiben 22 und 24 werden
in den Nuten 166 beziehungsweise 168 gehalten.
Das feuchtigkeitsundurchlässige
Dichtklebemittel 52 ist in jeder der Nuten 166 und 168 vorgesehen. Eine
Abstandsscheibe 170 ist in einem Kanal 172 auf genehme
Weise angebracht, um dem Fensterrahmen ein gleichmäßiges äußeres Erscheinungsbild
zu verleihen. Die Wulst 80 aus dem feuchtigkeitsdurchlässigen Klebemittel
mit dem Trockenmittel ist in dem Kanal 174 zwischen den
Scheiben 22 und 24 (siehe 10) oder
in einem Seitenkanal 176 angebracht, der in dem Fensterrahmen 178 (siehe 11)
ausgebildet ist.
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Für den Fall,
dass das Material des Fensterrahmens porös ist, was beispielsweise bei
Holz oder Kunststoff der Fall ist, kann eine Sperrschicht aus einem
feuchtigkeitsundurchlässigen
Material von einem Typ, der im Stand der Technik für Feuchtigkeitssperrschichten
gängig
ist, so beispielsweise Polyvinylidenchlorid (PVDC), auf die Oberflächen des Fensterrahmenelementes
aufgebracht werden, die die Kammer zwischen den Scheiben bilden
und in Kontakt mit den Umfangs- und Randkanten der Scheiben sind.
Eine derar tige mit dem Bezugszeichen 182 bezeichnete Schicht
ist auf ausgewählten Flächen des
Fensterrahmenelementes 184 gezeigt.
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Es
ist einsichtig, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt ist,
da diese lediglich zur Beschreibung der Erfindung angegeben wurden.
Die Erfindung ist ausschließlich
durch die nachfolgenden Ansprüche festgelegt.