DE3011308A1 - Pneumatisch steuerbares, isolierendes form- und flaechenelement - Google Patents

Description

• Pneumatisch steuerbares, isolierendes Form- und Flächenelement
• Die Erfindung bezieht sich auf eine pneumatische Konstruktlon zun Einsatz als wahlwelse dynamisch steuerbares oder statisch ruhendes Form- und Flächenelement zum vornehmlichen Einsatz im Bauwesen als raumbedeckendes, rauntetlendes, raumumschließendes Bauteil, Jedoch auch für andere Etnsatzberelche als im Bauwesen geelgnet.
• Seit eh und Je bestehen pneumatische Konstruktionen, d.h. mit einem gasförmigen Medium stabillslerte Hüllen, im Bauwesen als statische, über druckgesteuerte einkammerige Elemente mit eigenstatischer Hülle, deren ausschließliche, Aufgabe die Überdeckung von Räumen und damit Schutz vor Witterungseinflüssen darstellt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, über den Schutz vor Witterungseinflüssen hinaus durch dynamische Regelung von mehreren übereinanderliegenden Gasschichträumen einen Körper mit stufenlos regelbaren Funktionen in den Bereichen der thennischen, schall- und strahlungstechnischen Wtrkungswelsen aufzubauen, um bedarfsgerechte Wechselwirkungen aus der tmgebenden und umschlossenen Atmosphäre aussteuern und nutzen zu können, z.B. bei transparenter oder transluzenter Ausführung die gleichzeitige Nutzung der Energie im Sinne von Energlesammlung und -bewahrung.
• Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig wie folgt gelöst: Die Konstruktion besteht aus zwei parallel zueinander angeordneten Flächentragwerken, welche zwischen festen oder flexiblen Spanrwerksrahmen (z.B.
• Seile) umschließend fixiert werden. Dieser Spannwerksrahmen kann einzeln bzw. ein- oder zwelachsig stch wiederholend ausgebildet werden.
• Das Flächentragwerk kann aus parallelen oder asymetrisch zueinander geordneten und/oder auch sich kreuzenden, ein Netzwerk ausbildendes Setl-, Gurt-, Band- oder Stabwerk bestehen. Das elnzelne gerahmte Segment des Flächentragwerks kann zwischen festen, zwlschen gespannten oder zwischen wechselweise festen und gespannten zuelnander geordneten Rahmenteilen fixiert werden.
• Von den das Flächentragwerk rahmenden Teilen erfolgt alsdann die Abtragung der das Spannen auslösenden Kräfte durch ein eingespanntes oder abgespanntes Rahmenlager an den lastabtragenden Begrenzungs- oder Teilungslinlen eines ein oder mehrere Segmente beinhaltenden Gesamtflächentragwerks.
• Zwischen den in der Vertikalen parallel zueinander geordneten zweilagigen Flächentragwerken werden deren Begrenzungsitnten folgend Stege ausgebildet, welche mittels fester oder trennbarer Anschlüsse eine oder mehrere, einfach oder mehrschichtig verbundene opake, transluzente oder transparente, armierte, dublierte oder einfache Folien umlaufend mit den Rahmen verbinden.
• Die so zwischen den Flächentragwerken eingeschlossenen Membranen werden mittels einer manuell oder programmgesteuerten gasdruck-ltefernden Einrichtuna mit elnem gasförmigen Medium auselnandergedrückt bzw. zuelnander höhenregu-1 lert.
• Hierbei schließen die den Flächentragwerken zunächst liegenden Membranen an diese an und verformen die Flächentragwerke abhängig von dem erzeugten Überdruck gegenüber dem atmosphärischen Umgebungsdruck, wobet sich die beiden begrenzenden Flächentragwerke voneinander druckabhängig entfernen und somit einen konstruktiv begrenzten, von zwei Flächentragwerken im Rahmen verbundenen Hohlkörper ausbilden.
• Die vorbeschriebenen Membranen, welche den Druckraum des Hohl körpers umschließen, werden zufolge des sie begrenzenden, gerahmten Flächentragwerks niedergehalten und somit hinsichtlich ihrer dehnungs- und druckabhängigen Verformung und Verspannung durch das Flächentragwerk bestlmmt.
• Demzufolge ist ein solcher Hohlkörper von der Scheibe bis zum vollen Krels im Querschnitt durch das Flächentragwerk zu besetmmen.
• Die Membranen sind hinsichtlich Ihrer Druck- und Sogbeanspruchung durch die mehrteilige ein- bzw. zweiachsige Zerlegung Ihrer Fläche abhängig von ihren Mater 1 al kennwerten gemäß den vorzubest 1 meenden Lastannahnen durch die entsprechend zu ermittelnde Ausbildung des Flächentragwerkes zu wählen.
• Die Membranen, welche den Inneren Druckraum zur umgebenden Atmosphäre begrenzen, sind als Ganzes vorbestimpar, teilungsverformbare, nicht gespannte, welche Membranen. Sle dlenen ausschließlich als den Druckraum begrenzende, den verspannten Flächentragwerken anliegende Schließebenen.
• Zwischen den Begrenzungsmembranen können etne oder mehrere dlesen parallel zugeordnete, am Steg angeschlossene oder mit den Begrenzungsmenbranen bzw.
• mit Gleichartigen verbundene Membranen eingelagert werden.
• Der durch die Begrenzungsmembranen vorgegebene Hohlraum kann durch die einliegenden Teilungsmembranen in eine mehrfach vertikal geschichtete Zahl von Hohlräumen bei bleibender Körperform zerlegt werden. Dle so entstehenden horizontalen, follenbegrenzten Gasschlchtungen können mittels eines ventllgesteuerten Gasdrucksystems In manueller oder programmgesteuerter Regel 1 rung hinsichtlich ihres Abstandes untereinander und zwischen den Beyrenzungsmembranen eingestellt werden. Dleses erfolgt durch Volumentausch Innerhalb des umgrenzten Gesamtdruckkörpers.
• Somit können alle zwischen den Beg renzungsmembranen eingelagerten Tel lungsmembranen eine Ihrer Zahl entsprechende Anzahl von zusätzlichen Gasschichträumen ausbilden. Weiterhin können sle gegen die Begrenzungsmembranen und untereinander beliebig dubliert werden. Ebenso können sle, abhängig von der Zahl der Teilungen, mehrere konvektionsarme, thermisch isolierende Schichten ausbilden, die druck- und abstandshaltend zufolge entsprechender Ness- und Regeltechnik als Gasdurchlaufräume genutzt werden.
• Dle so beschrlebene Konstruktion elnes ruhend oder dynamisch zu handhabenden Form- und Flächenelements mit druckabhängiger und/oder regulierender Formungscharakteristik soll unter anderem in den Berelchen der raunumschließenden, der raumbedeckenden und der raumtei lenden Bauweisen Ihren Elnsatz finden.
• In der transparenten und begrenzt auch In der translzenten Version hat das Element energlesarmelnde und energiehaltende Funktionen. Zufolge selnes Aufbaus mit welchen, nicht gespannten Membranen wirkt es schallbegrenzend und schallmindernd für Raum- und Körperschall. Durch Beheizung des der Bewitterung nächst liegenden Gasschichtraumes wird es ermöglicht, das Element bel selner Anwendung als raumdeckendes Bautell schnee- und elsfrel zu halten, wodurch slch die rechnerisch anzusetzenden Belastungen wesentlich verringern.
• In der Relhung der flächigen Tragwerkssektlonen werden daher Spannwerke mit großen Dimensionierungen In beiden Achsen unterstützungsfret ermöglicht.
• Diese können zufolge der zu wählenden Haupttragwerke In konkaver oder konvexer Gesamtformung in beliebigen geometrischen Ausbildungen zur Anwendung gelangen.
• Die der Erfindung zugrundellegenden zeichnerischen Darstellungen zeigen in den Flguren 1 - 9 AusführungsbeTsplele mit allen wesentlichen Funktlonsinhalten und konstruktiven Merkmalen.
• Figur 1 zeigt elnen Halbschnitt für eine Sektlon eines mehrschichtigen Form- und Flächenelements mit einem festen Rahmen (1).
• Von oben nach unten und von links nach rechts ist eln oberes, begrenzendes Flächentragwerk (3) mit Anschlußelement C5) zum Rahmenliek (2) dargestellt; weiter zelgt slch elne Begrenzungsmembran C6), verbunden (11) mit einer ersten Teilungsmembran (6a) über Anschlußsteg (13), einer teilbaren Verbindung C12), elnem weiteren Steg C13) mit abschließendem Keder (14), angeschlossen am Liek (2) des festen Rahmens C1). Es folgen dreifach verbundene Teilungsmembranen (6a) mit glelchem Rahmenanschluß C1) wie zu Beginn beschrieben und daran anschließend drel Teilungsmambranen (6a), verbunden mit elner Begrenzungsmembran (6) mit glelchem Rahmenanschluß (1) und das untere, begrenzende Flächentragwerk (4) mit Anschlußelement (5) zum Rahmenliek (2).
• Figur 2 zeigt als Perspektive die Aufsicht auf den Ausschnitt -eines sich kreuzenden Fl ächentragwerks (3) mit entwässerndem Rahmenanschl uß (1) der oberen Begrenzungsmembran (6), sowie den Halbschnitt eines einkammerigen Gasdruckraums, gebildet durch zwei miteinander über Steg verbundene Begrenzungsmembranen (6) mit Rahmenanschluß über zwel Keder (14) und zwel Rahmenlieks (2). Weiter ist der Anschluß C15) zum gasdruck-llefernden System dargestellt.
• Figur 3 zeigt den Schnitt A-A der Darstellung in Flgur 4 als Ausführungsbelsplel für eine Rahnenecke In fester Ausbildung.
• Flgur 4 zeigt den Halbschnitt einer Sektlon eines Form- und Flächenelements analog Figur 2, alleln dadurch unterschleden, daß die über Steg verbundenen Begrenzungsmembranen vor der Stegverbtndung jeweils mit einer Teilungsmembran (6a) verbunden sind C11) und somit drei Gasdruckräume (10) ausbilden.
• Flgur 5 zelgt den Eckausschnitt der Aufslcht einer Sektlon eines Flächentragwerks (3) mit Rahmenanschluß (5), darunterllegender Begrenzungsmembran mit gasdichtem, trennbarem Verschlußelement (12) und gasdichtem Eckverschluß (17).
• Flgur 6 zeigt den Schnitt durch mehrere slch aneinanderreihende Sektlonen eines Flächentragwerks C3 + 4) mit rahmend teilender Sell-, Gurt- oder Bandwerkkonstruktion (1a + Ib), durch Steg (16) verbunden, bei einer unterschledllchen Zahl von Tel lungseembranen (6a) und der dadurch zu bildenden Gasdruckräume (10).
• Flgur 7 zelgt Sektlonen analog Figur 6, Jedoch In der horizontalen und in der vertikalen Ebene In asymmetrischer Verformung.
• Figur 8 zeigt das System rahnend umgrenzter Sektionen von Flächentragwerken: 8a Flächentragwerk In umlaufend fester Rahmung, 8b Flächentragwerk mit In der einen Achse paralleler fester und In der anderen Achse paralleler flexibler Rahmung, 8c Flächentragwerk mit umlaufend flexibler Rahmung.
• Figur 9 zelgt Form- und Flächenelemente In mehrfacher und endloser Relhung mit randschließender fester (1) und teilender flexibler (1a + Ib) Rahmung in beiden Achsen.

Claims (1)

1. PATENTANSPROCHE Anspruch Nr. 1: Pneumatisch steuerbares isolierendes Form- und Flächenelement, gekemzeich net durch ein zweilagiges, Ubereinander angeordnetes Flächentragwerk (3 + 4) glelchen oder unterschiedlichen Aufbaues, das zweiachsig über Befestigungen (5) zwischen festen (1) oder flexiblen Spannwerisrahmen (la + 1b) umschileßend gehalten wird, wobel zwischen den beiden Tragwerken wenigstens zwel, In der Zahmung miteinander gasdlcht abschließende, armierte, dubllerte oder einfache Follen (6) elngelagert werden, welche mittels elnes, den atmosphärlschen Umgebungsdruck übersteigenden Gasdrucks gegen die Tragwerke (3 + 4) verpreßt werden, dlese somit verspannend stabllisleren und gemäß vorgegebener rechnerischer und formender Abstcht nach außen deformieren.

   Es ist weiter dadurch gekennzeichnet, daß zufolge der vorbeschriebenen Wtrkungsmechanismen ein allseitig angeschlossener, vcm Tragwerk unschlossener, maßlich fixierter, formstabilisierter Hohlkörper entsteht. (Fig. 1, 2, 6, 7 + 8) Anspruch Nr. 2: Form- und Flächenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzelchnet, daß es hinsichtlich des rahmenden Anschlusses in Begrenzungs- und Teilungslinien (1, la + b) zu unterschelden ist, wobei die Rahmen aus festen oder flexiblen Baustoffen bestehen können. (Fig. 8a, 8c) Es ist weiter dadurch gekennzetchnet, daß die festen oder flexiblen, das Tragwerk begrenzenden oder teilenden Rahmen auch wechselweise In symmetrischer und/oder asymetrischer Anordnung zur Anwendung gelangen können.

   (Fig. 8b) Anspruch Nr. 3: Form- und Flächenelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es hinsichtlich seiner begrenzenden und/oder tellenden Rahmung (1, la + 1b) ganz oder teilweise aus elnem oberen und unteren, miteinander durch Steg (16) verbundenen und auf Abstand gehaltenen Seil-, Gurt-, Band- (la + Ib) oder Stabwerk (1) bestehen kann, welches in der 2. Achse über Seil-, Gurt-, Band- (1a + Ib) oder Stabwerk (1) miteinander verbunden werden kann. (Fig.

   6, 7 + 9) Anspruch Nr. 4: Form- und Flächenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzetchnet, daß die gerahmten Flächentragwerkssektionen In belden Achsen In endloser Reihe wie derholt werden können. (Fig. 9) Anspruch Nr. 5: Form- und Flächenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwlschen den Begrenzungsfol len (6) - Membranen - eine oder mehrere Membranen (6a) eingelagert werden können, welche zufolge Volunentausch vonelnander abgelöst und zwischen den Begrenzungsmembranen bedarfsgerecht höhenregul 1 erbar geordnet werden können. (Fig. 1, 6 + 7) Anspruch Nr. 6: Form- und Flächenelement nach wenigstens elnem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen (6 + 6a) einzeln oder mehrfach gasdicht miteinander verbunden (11), an den Rahmen fest (14 + 2) oder trennbar (12, 13 + 17) umlaufend angeschlossen werden. (Fig. 1, 3, 4 + 5) Anspruch Nr. 7: Form- und Flächenelement nach wenigstens elnem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß begründet durch modifizierte Standardmeß- und -regeltechnik über gasdruck-llefernde Systeme (15) die druck- und abstandhaltend (1, la + 1b In Verbindung mit 3 + 4) regulierten Membranen als Gasdurchlaufräume (10) genutzt werden können, die hinsichtlich der Bemessung der Schichthöhe des Raumes zwlschen den Membranen bedarfsgerecht regul i ert werden können. (Fig. 1, 6 + 7) Es ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdurchlaufräume (10) dazu genutzt werden können, wechselwelse unterschiedliche Fül lmedien In reiner oder gemischter Form aufzunehmen, wobel der Aggregatzustand des Füllmediuns am Ein- und Auslaß des Raunes unterschiedlich selen kann.

   Anspruch Nr. 8: Form- und Flächenelement nach wenlgstens einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innen 1 legenden Membranen (usa) aus der Ruhelage in Doublierung der Begrenzungsmembranen (6) durch Volumentausch progranmgerecht schichtenbildend ausgesteuert werden können und somit elnen den anteilfugen Lichteinfall und thennischen Isollerwert bestinnmenden Elnfluß regeln.

   Anspruch Nr. 9: Form- und Flächenelement nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzelchnet, daß seine hohlraumformenden, gasschichten-begrenzenden Membranen (6 + 6a) abzüglich der flächenantelilgen konstruktiven Elemente C1, 1a + Ib, 3 + 4) In maximal möglicher Transparenz ausgeführt werden können, dte dem optischen und energetischen Strahlungsspektrum den geringstmöglichen Durchdrtngungswiderstand entgegensetzen, bei gleichzeitiger temperaturspeichernder, raum-und körperstrahlungshaltender Wirkung.

   Anspruch Nr. 10: Form- und Flächenelement nach weinigstens einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzelchnet, daß die Begrenzungsmembranen C6) gasdruckabhängig gegen das umschließende, nieder- und gegenhaltende Tragwerk (3 + 4) anliegen und, weil nicht gespannt, als weiche Membranen zu charakterisieren sind, die schallbegrenzend und schallmtndernd gleichermaßen für Raum- und Körperschall wirken.

   Anspruch Nr. 11: Form- und Flächenelement nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch Beschickung eines oder mehrerer Gasdurchlaufräume (10) mit tempertertem Gas das Element bei seiner Anwendung als raumbedeckendes Bauteil schnee-und etsfrel gehalten werden kann.