NL1014619C2

NL1014619C2 - Werkwijze voor het vormen van een ruimtelijke constructie.

Info

Publication number: NL1014619C2
Application number: NL1014619A
Authority: NL
Inventors: Augustinus Wilhelmus M Bertels
Original assignee: Inventum B V
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2001-09-14
Also published as: WO2001068351A1; AU4891101A

Description

WERKWIJZE VOOR HET VORMEN VAN EEN RUIMTELIJKE CONSTRUCTIE

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vormen van een ruimtelijke constructie van een hol sandwichpaneel, dat bestaat uit twee platen, die op afstand van elkaar worden gehouden door 5 zich evenwijdig aan elkaar uitstrekkende en op afstand van elkaar gelegen afstandselementen, welke werkwijze bestaat uit het verkleinen van de buigstijfheid van het sandwichpaneel door de stijfheid van tenminste een van de platen te verkleinen en het buigen van het sandwichpaneel 10 rond een kromteas, zodanig dat in het gebied van de buiging een binnenplaat met relatief kleine kromtestraal en een buitenplaat met relatief grote kromtestaal ontstaan.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit de 15 Nederlandse octrooipublicatie nr 8800102. Bij deze bekende werkwijze wordt het sandwichpaneel gebogen rond een kromteas, die evenwijdig loopt aan de afstandselementen. Een nadeel van deze bekende werkwijze is dat de door toepassing van die werkwijze te verkrijgen 20 constructies qua vormgeving beperkt zijn, doordat slechts in een richting gekromd kan worden. Daarnaast is de hoek waarover het sandwichpaneel kan worden gebogen beperkt.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het vormen van een 25 ruimtelijke constructie waarbij de nadelen, die aan de uit de stand van de techniek bekende werkwijze kleven, zijn ondervangen. Daartoe wordt de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding gekenmerkt doordat allereerst de buigstijfheid van tenminste een van de platen wordt 30 verkleind door het vervormen van een deel van de betreffende plaat en dat vervolgens het sandwichpaneel wordt gebogen rond de kromteas gevormd door het vervormde plaatdeel. De kromteas kan rechtlijnig of gekromd zijn.

I 0 1 »6 19 2

Het. vervormen wordt uitgevoerd door het deel van de betreffende plaat te verwarmen, zodat dit deel en de daaronder gelegen afstandselementen versmelten met de tegenoverliggende plaat, en/of door het over snijvlakken 5 doorsnijden van de betreffende plaat en het verwijderen van het tussen de snijvlakken gelegen deel van de betreffende plaat. Hierdoor is het mogelijk het sandwichpaneel in meer dan een richting te buigen, waardoor een driedimensionale constructie kan worden verkregen onder een 10 grotere vormvrijheid.

Om de gewenste ruimtelijke constructie te verkrijgen kan het vervormen zodanig worden uitgevoerd, dat het vervormde plaatdeel in het vlak van de betreffende plaat gekromd is en/of dat het vervormde 15 plaatdeel in het vlak van de betreffende plaat in hoofdzaak evenwijdig is aan de afstandselementen.

Verder kunnen, wanneer de betreffende plaat over snijvlakken wordt doorgesneden en het tussen de snijvlakken gelegen deel van de betreffende plaat wordt 20 verwijderd, ook de afstandselementen tussen de snijvlakken worden verwijderd om de buigstijfheid van de betreffende plaat nog verder te verkleinen en het sandwichpaneel over een nog grotere hoek te kunnen buigen. Het is dan zelfs mogelijk het sandwichpaneel over 25 een hoek in orde van grootte van 180° te buigen, zodat de aan het vervormde deel grenzende delen van de binnenplaat tegen elkaar aan komen te liggen.

Bij voorkeur wordt na het buigen de vorm van het gebogen sandwichpaneel gefixeerd door de vorm van de 30 binnenplaat met de relatief kleine kromtestraal te fixeren. Dit kan bijvoorbeeld worden uitgevoerd door de aan het vervormde deel grenzende delen van de binnenplaat met elkaar te verbinden, bijvoorbeeld door lijmen of lassen. Het verbinden van de aan het vervormde deel 35 grenzende delen van de binnenplaat wordt bij voorkeur uitgevoerd door middel van een daaraan hechtend materiaal, bijvoorbeeld een schuimstof zoals poly-urethaan.

101*6 19 3

Om de ruimtelijke constructie verder te verstijven kan voor of na het buigen in tenminste een tussen de afstandselementen en de platen gelegen kanaal een verstijvingselement worden aangebracht. Als 5 verstijvingselement kan bijvoorbeeld een staaf met een met het kanaal overeenkomstige doorsnede en bijvoorbeeld vervaardigd van staal worden gebruikt.

Bij voorkeur wordt voor het sandwichpaneel een paneel vervaardigd van polycarbonaat of een andere 10 kunststof, die overeenkomstige mechanische en fysische eigenschappen heeft, gekozen. Polycarbonaat laat zich goed bewerken, vervormen en buigen, terwijl het zijn sterkte blijft houden bij lage en hoge temperaturen.

Verder heeft de onderhavige uitvinding betrek-15 king op een ruimtelijke constructie die wordt verkregen door toepassing van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding. Een toepassing voor een ruimtelijke constructie is een behuizing voor een zonne-energie-systeem volgens conclusie 14.

20 De uitvinding zal nu aan de hand van de bijgevoegde tekeningen nader worden verduidelijkt. In de tekeningen toont:

Figuur 1 een hol sandwichpaneel dat gedeeltelijk is vervormd volgens de werkwijze van de onderhavige 25 uitvinding,

Figuur 2 een doorsnede van het in fig. 1 getoonde sandwichpaneel volgens lijn II-II,

Figuur 3 een perspectivisch aanzicht van een ruimtelijke constructie verkregen door het buigen van het 30 in figuur 1 getoonde sandwichpaneel,

Figuur 4 een ruimtelijke constructie verkregen door toepassing van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding in perspectivisch aanzicht,

Figuur 5 een detailaanzicht van het in figuur 4 35 met V aangeduide element,

Figuur 6 een detailaanzicht van het in figuur 4 met VI aangeduide element, 1 0 1 $6 1 9 4

Figuur 7 een detailaanzicht van het in figuur 4 met VII aangeduide element,

Figuur 8 een andere ruimtelijke constructie verkregen door toepassing van de werkwijze volgens de 5 onderhavige uitvinding,

Figuur 9 een perspectivisch en gedeeltelijk doorgesneden detailaanzicht van de in figuur 8 getoonde ruimtelijke constructie,

Figuur 10 een perspectivisch en gedeeltelijk 10 weggebroken aanzicht van een zonne-energiesysteem, waarvan de behuizing is verkregen door toepassing van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding, en

Figuur 11 een detail aanzicht van het in figuur 10 getoonde zonne-energiesysteem.

15 In figuur 1 is een hol sandwichpaneel 1 getoond. Figuur 2 toont een doorsnede van dit sandwichpaneel l. Het sandwichpaneel 1 bestaat uit twee evenwijdige platen 2, die op afstand van elkaar worden gehouden door zich evenwijdig aan elkaar uitstrekkende en 20 op afstand van elkaar gelegen afstandselementen 3. De buigstijfheid van het sandwichpaneel 1 is verkleind doordat de stijfheid van de, gezien in figuur 1, bovenste plaat 2 is verkleind door het vervormen van een deel van deze plaat 2. Volgens de uitvinding kan het vervormen op 25 twee wijzen worden uitgevoerd. In het midden van de bovenste plaat 2 is een deel 4 daarvan vervormd doordat dit deel 4 is verwarmd. Door het sandwichpaneel 1 aan de zijde van de te vervormen plaat 2 te verwarmen, en bij voorkeur aan de zijde van de tegenovergelegen plaat 2 te 30 koelen, zal een deel 4 van de verwarmde plaat 2 en de daaronder gelegen afstandselementen 3 uit het vlak van deze plaat 2 worden verwijderd en met de andere plaat 2 versmelten.

Aan elke buitenzijde van het sandwichpaneel 1 35 is een deel 5 van de bovenste plaat 2 vervormd doordat deze plaat 2 over snijvlakken 6 is doorgesneden en het tussen de snijvlakken 6 gelegen deel van de plaat 2 is 1 o 1 $6 1 9 5 verwijderd. Ook de afstandselementen gelegen tussen de snijvlakken 6 zijn verwijderd.

De vervormde plaatdelen 4,5 vormen kromteassen, rond welke het sandwichpaneel 1 vervolgens kan worden 5 gebogen om een ruimtelijke constructie te verkrijgen. De daardoor verkregen ruimtelijke constructie is afgebeeld in figuur 3. Door delen van een of beide platen 2 op geschikte wijze te vervormen, waarbij de vervormde plaatdelen in het vlak van de betreffende plaat gekromd 10 en/of evenwijdig aan de afstandselementen 3 kunnen zijn, kan elke gewenste ruimtelijke constructie worden verkregen.

In figuur 4 wordt een eerste voorbeeld van een ruimtelijke constructie getoond, die door toepassing van 15 de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding kan worden verkregen. Het betreft hier een lichtdoorlatende dakkapel, die geheel is vervaardigd van holle sandwichpanelen van lichtdoorlatend materiaal. De dakkapel is opgebouwd uit verscheidene kapelementen 7, tussen-20 elementen 8, zijelementen 9 en bevestigingselementen 10. Elk kapelement 7 bestaat uit twee op afstand van elkaar gelegen holle sandwichpanelen 11. Deze sandwichpanelen 11 worden op afstand gehouden door aan beide langszijden van het kapelement 7 aangebrachte bevestigingselementen 10.

25 Door middel van de bevestigingselementen 10 wordt de constructie op een dak 12 bevestigd. Middels een tussenelementen 8 worden telkens twee kapelementen 7 aan elkaar gekoppeld tot een voor de dakkapel gewenste lengte. Elk tussenelement 8 bestaat uit een gekromde 30 profiel 13 met aan de einden daarvan bevestigde koppelstukken 14, die in de holle ruimten van de bevestigingselementen 10 kunnen worden geschoven. Zoals in figuur 4 is te zien, komt hierbij elk gekromd profiel 13 tussen de twee sandwichpanelen 1 van de gekoppelde kapelementen 7 35 te liggen. Aan elke zijde van de dakkapel wordt een zijelement 9 aangebracht. Elk zijeleraent 9 worden middels koppelstukken 15, die in de bevestigingselementen 10 worden gestoken, aan het uiterste kapelement 7 gekoppeld.

101^619 6

Hierbij komt een uitstekende, aan de bovenzijde van het zijelement 9 gelegen rand 16 tussen de twee sandwichpanelen 11 van het uiterste kapelement 7 te liggen. Alle koppelingen tussen de verschillende elementen worden bij 5 voorkeur verlijmd, zodat een goede afdichting van de gehele constructie wordt verkregen. Polyurethaan is daarvoor uitermate geschikt aangezien het thermische expansie van de constructie kan opnemen.

In figuur 5 wordt een aanzicht gegeven van een, 10 in figuur 4 met V aangeduid detail. Het koppelstuk 15 is gevormd van een hol sandwichpaneel dat is gevormd volgens de werkwijze van de onderhavige uitvinding. Doordat delen van de aan de binnenzijde gelegen plaat van het sandwichpaneel zijn vervormd, door de plaat te verwarmen of door 15 te snijden over snijvlakken en het tussen de snijvlakken gelegen deel van de plaat te verwijderen, kan het holle sandwichpaneel tot de in figuur 5 getoonde vorm worden gevouwen. Een eerste deel 17 van dit koppelstuk 15 wordt in een holle ruimte 18 van het zijelement 9 geschoven en 20 een tweede deel 19 wordt, in een holle ruimte 20 van het bevestigingselement 10 geschoven (zie ook figuur 4 en 6) .

In figuur 6 wordt een aanzicht van een in figuur 4 met VI aangeduid detail van de constructie getoond. Het in figuur 6 getoonde bevestigingselement 10 25 is wederom volgens de werkwijze van de uitvinding gevormd. Het bevestigingselement 10 bevat een holle ruimte 20 voor het opnemen van een koppelstuk 10 voor het koppelen van een zijelement 9 en/of voor het opnemen van een koppelstuk 14 voor het koppelen van een tussenelement 30 8. Het bevestigingselement 10 bevat een eerste oppervlak 21, waaraan het onderste sandwichpaneel 11 van een kapelement 7 wordt bevestigd, en een tweede (geknikt) oppervlak 22 waaraan het bovenste sandwichpaneel 11 van een kapelement 7 wordt bevestigd (zie ook figuur 4).

35 Figuur 7 toont een deel van het in figuur 3 getoonde tussenelement 8 dat is gevormd door een aantal holle sandwichpanelen op elkaar te plaatsen en aan elkaar te verlijmen, waarbij in een aantal kanalen 23 van de 1 01 ¢6 19 7 sandwichpanelen verstijvingselementen 24 zijn aange-bracht.

Met de in figuren 4-7, getoonde constructie kan een grote vrije overspanning worden verkregen.

5 In figuur 8 wordt een andere ruimtelijke constructie getoond die kan worden verkregen door toepassing van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding. Het betreft hier een zogenaamd brandraam 25 dat is aangebracht in het dak 12 van een gebouw. Ook dit 10 brandraam 25 is geheel vervaardigd van de holle sandwichpanelen onder toepassing van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding.

In figuur 9 wordt een gedeeltelijk doorgesneden detailaanzicht van het in figuur 8 getoonde brandraam 25 15 getoond. Het brandraam 25 is opgebouwd uit een aantal evenwijdig aan elkaar gelegen elementen 26, die elk dubbelgevouwen kunnen worden om het brandraam in geval van brand te openen. Elk element 26 omvat twee holle sandwichpanelen 27, die op enige afstand van elkaar 20 worden gehouden door afstandselementen 28 gevormd van holle sandwichpanelen. Overeenkomstig de werkwijze van de uitvinding, is de buigstijfheid van de platen van de sandwichpanelen 27 verkleind doordat geschikte delen daarvan zijn vervormd, zodat het vervolgens mogelijk is 25 de sandwichpanelen 27 rond de kromteassen gevormd door de vervormde plaatdelen te buigen en voor elk element 26 de in figuur 9 met gestreepte lijnen weergegeven stand te verkrijgen. Hiertoe is de bovenste plaat van het bovenste sandwichpaneel 27 bij delen aangeduid met 29, en de 30 bovenste plaat van het onderste sandwichpaneel 27 bij deel 30 vervormd. Ook de omranding 31 van het brandraam 25 is vervaardigd van sandwichpaneel, zoals is te zien in figuur 9. Tussen de elementen 26, enerzijds, en de buitenste elementen 26 en de omranding 31 van het 35 brandraam 25, anderzijds, zijn afdichtingen 32 voorzien, die telkens tussen de sandwichpanelen 27 zijn aangebracht.

101 $6 19 δ

Figuur 10 toont in perspectivisch aanzicht een zonne-energiesysteem 100 volgens de uitvinding. Dit zonne-energiesysteem 100 heeft een holle collector 101 waarop de zonnestraling invalt en waarin een warmte-5 transportmedium is aangebracht. Door de invallende zonnestraling zal het warmtetransportmedium in de collector 101 verdampen en in de collector 101 omhoog stijgen en aan de bovenzijde via pijpen 102 door een warmtewisselaar gedwongen worden, waar het warmtetrans-10 portmedium weer condenseert.

De warmtewisselaar bestaat uit warmteopslagvat bestaande uit langwerpige elementen 103 en tussen deze elementen geplaatste langwerpige platte kanaalplaten 104, waardoorheen het warmtetransportmedium loopt. Het 15 gecondenseerde warmtetransportmedium stroomt vanuit de warmtewisselaar verder via pijpen 105 naar de onderzijde van de collector 101.

Het zonne-energiesysteem 100 heeft verder een behuizing, die bestaat uit een transparante bovenzijde 20 106 gevormd van een sandwichpaneel, bijvoorbeeld van polycarbonaat, en een bakvormige onderzijde 107. Het zonne-energiesysteem 100 wordt met de behuizing 106,107 direct op het dakbeschot 108 geplaatst. Om een goede afdichting te waarborgen tussen de behuizing 106, 107 en 25 de dakpannen .109, die op het dakbeschot 108 liggen, heeft de behuizing 106,107 verder nog een schortdeel 110, dat door verhitting aangepast kan worden aan de vorm van de dakpannen 109 (zie ook figuur 11). Het schortdeel 110 is verschuifbaar met de behuizing 106,107 gekoppeld, zodat 30 wanneer de behuizing 106,107 door verwarming als gevolg van zonnestraling uitzet het schortdeel 110 ten opzichte van de behuizing 106,107 kan verschuiven, waardoor scheurvorming voorkomen wordt.

In het opslagvat 103 is water opgeslagen, dat 35 door warmte-uitwisseling met het warmtetransportmedium opgewarmd wordt. Om warmteverlies via het dakbeschot 108 te voorkomen, is de behuizing 106,107 verder gevuld met een samengestelde isolatiestructuur 111 (zie figuur 11).

101 .^6 19 9

Op een deel van de langwerpige elementen 103 kan verder een verwarmingselement 112 zijn aangebracht, dat bij een tekort aan warmtestraling bijdraagt aan de verwarming van het water in de langwerpige elementen 103.

5 De volgende voordelen worden verkregen wanneer ruimtelijke constructies volgens de werkwijze van de onderhavige uitvinding wordt gevormd. Zoals de in de tekeningen getoonde voorbeelden laten zien, kan een volledig glad buitenoppervlak worden verkregen. Dit is 10 met name bij dakkapellen en zonne-energiesystemen, om te zorgen voor een goede hemelwater- en vuilafvoer en om windgeruis te verhinderen, van belang. In vergelijking met uit de stand van de techniek bekende dakkapellen en brandramen, kunnen daarnaast dakaansluitingen en 15 afdichtingen in termen van tocht, isolatiewaarde, condensvorming- en afvoer worden verbeterd. Hierdoor is het probleem dat zich voordoet bij bekende licht-doorlatende dakconstructies, waarbij dikwijls aluminium constructielementen worden toegepast om koudebruggen te 20 voorkomen, opgelost. Daarnaast kan het eigengewicht van een dakkapel of een brandraam volgens de onderhavige uitvinding ten opzichte van een bekende dakkapel of brandraam tot orde van grootte % worden verlaagd en worden materiaal- en fabricagekosten navenant bespaard.

25 Tenslotte is door de uitvinding een ruimtelijke constructie met grotere vormvrijheid te maken, zijn grotere overspanningen te verkrijgen en kan lichtdoorlaatbaarheid worden gemaximaliseerd.

101^6 19

Claims

1. Werkwijze voor het vormen van een ruimtelijke constructie van een hol sandwichpaneel, dat bestaat uit twee platen, die op afstand van elkaar worden gehouden door zich evenwijdig aan elkaar uitstrekkende en 5 op afstand van elkaar gelegen afstandselementen, welke werkwijze bestaat uit het verkleinen van de buigstijfheid van het sandwichpaneel door de stijfheid van tenminste een van de platen te verkleinen en het buigen van het sandwichpaneel rond een kromteas, zodanig dat in het 10 gebied van de buiging een binnenplaat met relatief kleine kromtestraal en een buitenplaat met relatief grote kromtestraal ontstaan, met het kenmerk, dat allereerst de buigstijfheid van tenminste een van de platen wordt verkleind door het vervormen van een deel van de 15 betreffende plaat en dat vervolgens het sandwichpaneel wordt gebogen rond de kromteas gevormd door het vervormde plaatdeel.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het vervormen wordt uitgevoerd door het deel van de 20 betreffende plaat te verwarmen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij het vervormen wordt uitgevoerd door het over snijvlakken doorsnijden van de betreffende plaat en het verwijderen van het tussen de snijvlakken gelegen deel van de 25 betreffende plaat.

4. Werkwijze volgens een van de conclusie 1-3, waarbij het vervormen zodanig wordt uitgevoerd, dat het vervormde plaatdeel in het vlak van de betreffende plaat gekromd is. 3 0

5. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-4, waarbij het vervormen zodanig wordt uitgevoerd, dat het vervormde plaatdeel in het vlak van de betreffende plaat in hoofdzaak evenwijdig is aan de afstandselementen.

6. Werkwijze volgens een van de conclusies 3-5, 35 waarbij verder de afstandselementen tussen de snijvlakken worden verwijderd. 1 01 $6 19 Λ

7. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij na het buigen de vorm van het gebogen sandwichpaneel wordt gefixeerd door de vorm van de binnenplaat met de relatief kleine kromtestraal te 5 fixeren.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarbij de vorm van de binnenplaat wordt gefixeerd door de aan het vervormde deel grenzende delen daarvan met elkaar te verbinden, bijvoorbeeld door lijmen of lassen.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, waarbij de aan het vervormde deel grenzende delen van de binnenplaat worden gefixeerd door een daaraan hechtend materiaal.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij als hechtend materiaal een schuimstof wordt gebruikt, 15 bijvoorbeeld polyurethaan.

11. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij verder in tenminste een tussen de afstandselementen en de platen gelegen kanaal een verstijvingselement wordt aangebracht.

12. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij voor het sandwichpaneel een sandwichpaneel vervaardigd van polycarbonaat of een ander kunststof, die overeenkomstige mechanische en fysische eigenschappen heeft, wordt gekozen.

13. Ruimtelijke constructie verkregen door toepassing van de werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies.

14. Zonne-energie systeem, omvattende: een behuizing omvattende een aan een bovenzijde 30 aangebracht zonnestraling doorlatend deel; een in de behuizing aangebrachte collector, die een gehelde, via het doorlatende deel aan zonnestraling blootgestelde ruimte omvat, welke ruimte doorstroombaar is door een warmtetransportmedium, dat in een eerste 35 omloop stroomt en gekoppeld is met een tweede medium circuit, waarbij de eerste omloop plaatsvindt in een gedeeltelijk met vloeistof en gedeeltelijk met damp daarvan gevuld circulatievat, dat werkzaam is als een 101 $6 19 circulatiesysteem, dat gedreven wordt door natuurlijke convectie van gescheiden verdamping en condensatie; een in het tweede medium circuit aangebracht warmte opslagvat, dat thermisch gekoppeld is met een wand 5 van het circulatievat, nabij een deel van de eerste omloop, dat neerwaarts gericht is; en - in de behuizing aangebrachte isolatie, met het kenmerk, dat de behuizing omvat een ruimtelijke constructie volgens conclusie 13. 1 01 $6 19