DE4035051A1 - Isolierendes, selbsttragendes bauelement zum aufbau freistehender klimaraeume - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein isolierendes, selbsttragendes Bauelement zum Aufbau freistehender Klimaräume mit einer einen evakuierten Hohlraum umschließenden, gasdichten Hülle, die aus miteinander verbundenen Blechelementen gebildet ist, und einem den Hohlraum ausfüllenden Faserele­ ment, an dem die Blechelemente der Hülle abgestützt sind.

Aus der EP-A-1 28 235 ist ein plattenförmiges Isolationsele­ ment bekannt, dessen Hülle aus einer tiefgezogenen Blech­ platte in Form einer flachen Schale und einer ebenen, etwas dünneren Blechplatte besteht, die an ihren Rändern mitein­ ander verschweißt sind. Im Innern der Hülle befindet sich eine Platte aus verdichtetem Glasfasermaterial, welche auf­ grund ihrer Stützfunktion bei der Erzeugung eines Vacuums im Hohlraum die Verringerung des Abstands zwischen den Platten vermindert. Das bekannte Isolationselement hat den Nachteil, daß die direkt miteinander verbundenen Ränder der Blechplatten Wärmeleitbrücken bilden, die die Isola­ tionswirkung verringern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein isolierendes, selbsttragendes Bauelement der eingangs genannten Art zu schaffen, welches sich durch eine geringe Wärmeleitung im Bereich der miteinander verbundenen Randzonen der Bleche auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Profilrahmen aus einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit einen Zwischenraum zwischen den Rändern der Blechelemente überbrückt. Hierbei ist vorteilhaft wenigstens das dem iso­ lierten Raum zugekehrte Blechelement an seinen Rändern zweifach abgekantet und ein durch die zweite Abkantung gebildeter oder mit dieser verbundener Randstreifen ist mit einem sich längs des Randstreifens erstreckenden Profilrah­ men verbunden.

Das erfindungsgemäße Bauelement zeichnet sich durch eine erhebliche Verringerung der Wärmeleitung im Bereich seiner Randzone aus und erreicht damit eine bessere Isola­ tionswirkung. Gleichzeitig wird durch die zweifache Abkan­ tung des einen Blechelements die Verbindung zwischen dem Blechelement und dem Profilrahmen von im Betrieb auftreten­ den Wärmespannungen entlastet, wodurch die Auswahl geeigne­ ter Rahmenmaterialien vergrößert und die Herstellung der gasdichten Verbindung zwischen dem Profilrahmen und dem Blechelement erleichtert wird. Als vorteilhaft hat sich vor allem das Verkleben des Profilrahmens mit dem jeweiligen Blechelement erwiesen. Zudem trägt die Abkantung zur Ver­ steifung des Bauelements bei.

Zur Vereinfachung der Herstellung des erfindungsgemäßen Bauelements kann weiterhin vorgesehen sein, daß der Rand­ streifen oder die den Randstreifen bildende Abkantung durch einen Blechrahmen gebildet ist, der an dem Blechelement angeschweißt ist. Der Profilrahmen besteht vorzugsweise aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff, insbesondere aus glasfaserverstärktem Epoxidharz. Dieses Material zeichnet sich durch eine hohe Formsteifigkeit und eine geringe Wärmeleitfähigkeit aus. Zur Erhöhung des Wärmewiderstands im Bereich der durch den Profilrahmen gebildeten Verbin­ dungszone kann erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen sein, daß die durch den Profilrahmen gebildete Wärmeleitstrecke zwischen den Blechelementen größer ist als die Dicke des Bauelements.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann der Pro­ filrahmen aus einem rechtwinkligen Winkelprofil bestehen, dessen einer Schenkel senkrecht zur Mittelebene des Bauele­ ments ausgerichtet ist und dessen anderer Schenkel mit dem Randstreifen eines Blechelements verklebt ist. Hierdurch erhält das Bauelement einen formsteifen Randbereich, der ein Überlappen der Kanten zweier aneinanderstoßender Bau­ elemente ermöglicht und eine gute Abdichtung der Stoßstel­ len gewährleistet.

Um das erfindungsgemäße Bauelement zusätzlich zu versteifen und seine Tragfähigkeit zu erhöhen, kann nach einem weite­ ren Vorschlag der Erfindung vorgesehen sein, daß der Pro­ filrahmen mit einem Versteifungsrahmen aus Metall verbunden ist. Der Versteifungsrahmen kann erfindungsgemäß unmittel­ bar mit einem Blechelement verschweißt sein und eine Nut aufweisen, in die der Profilrahmen eingeklebt ist. Vorzugs­ weise ist der Versteifungsrahmen auf der dem isolierten Raum abgekehrten Seite des Bauelements angeordnet, um die Wärmekapazität gegenüber dem isolierten Raum klein zu hal­ ten.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungs­ beispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Die Zeichnung zeigt einen Vertikalschnitt durch die Wand einer Klimakammer, die aus erfindungsgemäßen Bauele­ menten zusammengesetzt ist.

Die Zeichnung zeigt eine Bodenschale 1, ein Wandelement 2 und eine in eine Öffnung im Wandelement 2 eingesetzte Tür 3 einer Klimakammer, deren Innenseite sich in der Zeich­ nung links befindet. Der Grundaufbau der Bodenschale 1, des Wandelements 2 und der Tür 3 ist im wesentlichen gleich und besteht aus einem innenseitigen Blechelement 11, 21, 31, einem außenseitigen Blechelement 12, 22, 32 und einem zwischen diesem angeordneten, formsteifen Faserelement 13, 23, 33. Die Faserelemente 13, 23, 33 bestehen aus einem hochverdichteten, mikroporösen Glasfa­ serverbundmaterial, dessen Feststoffanteil ca. 30 Vol% beträgt und das in der Lage ist, Belastungen bis zu einer Höhe von ca. 5 bar aufzunehmen.

Die Blechelemente 11, 12 der Bodenschale 1 haben jeweils die Form einer flachen Wanne und sind an ihren hochste­ henden Rändern durch einen Versteifungsrahmen 14 und einen Profilrahmen 15 gasdicht miteinander verbunden. Der Versteifungsrahmen 14 besteht ebenso wie die Blechele­ mente 11 und 12 aus Edelstahl und ist mit dem Blechele­ ment 11 verschweißt. Der Profilrahmen 15 ist aus glasfa­ serverstärktem Kunststoff hergestellt und als rechtwink­ liges Winkelprofil ausgebildet. Der eine Schenkel des Profilrahmens 15 ist mit der Innenseite des Blechele­ ments 12 verklebt. Der andere Schenkel des Profilrahmens 15 greift in eine Nut im Versteifungsrahmen 14 ein und ist mit diesem ebenfalls durch Klebung fest verbunden.

Das innenliegende Blechelement 21 des Wandelements 2 ist an seinem äußeren Rand zweimal rechtwinklig abgekantet, wodurch ein parallel zur Ebene des Blechelements 21 ver­ laufender Randstreifen 26 gebildet ist, der mit einem Schenkel eines durch ein rechtwinkliges Profil gebildeten Profilrahmens 25 verklebt ist. Der Profilrahmen 25 greift mit diesem Schenkel in die Bodenschale 1 ein und liegt mit seinem anderen Schenkel auf dem Versteifungsrahmen 14 der Bodenschale 1 auf. Dieser andere Schenkel des Profil­ rahmens 25 ist in einer Nut eines Versteifungsrahmens 24 befestigt, der mit dem ebenen, außenliegenden Blechele­ ment 22 verschweißt ist.

Für das Einsetzen der Tür 3 weist das Wandelement 2 eine Öffnung 27 auf, die durch Ausschnitte in den Blechelemen­ ten 21, 22 gebildet ist. Das Blechelement 21 ist in sei­ nem der Öffnung 27 benachbarten Randbereich zweifach in jeweils entgegengesetzter Richtung rechtwinklig abgekan­ tet, wodurch eine Stufe 28 gebildet ist, auf der ein im Innern der Klimakammer vorgesehener Boden 4 aufliegt. Die Blechelemente 21 und 22 sind im Bereich der Öffnung 27 durch einen Profilrahmen 29 aus glasfaserverstärktem Kunststoff miteinander verbunden. Eine in die Öffnung 27 eingesetzte, ebenfalls aus glasfaserverstärktem Kunst­ stoff hergestellte Schwelle 5 verbindet den Boden 4 mit einem außerhalb der Klimakammer angeordneten Boden 6.

Das innenliegende Blechelement 31 der Tür 3 ist an seinem Rand zweifach in jeweils entgegengesetzter Richtung rechtwinklig abgekantet, wodurch ein nach außen gerichte­ ter Randstreifen 36 gebildet ist. Der Randstreifen 36 ist mit einem ebenen Blechrahmen 37 verschweißt, der sich zwischen den Blechelementen 31, 32 befindet und das Blechelement 31 mit einem Schenkel eines Profilrahmens 35 aus glasfaserverstärktem Kunststoff verbindet. Der andere Schenkel des Profilrahmens 35 ist mit einem aus einem Winkelprofil hergestellten Blechrahmen 38 verbunden, der mit dem umgebogenen Rand des ebenen Blechelements 32 ver­ schweißt ist. Durch den Blechrahmen 38 wird eine Stufe gebildet, an der ein Dichtungselement 7 abgestützt ist, mit welchem die Tür in der Öffnung 27 abgedichtet ist.

Zur Halterung des Dichtelements 7 greift in eine Nut im Dichtelement 7 ein Streifen 8 ein, der an einem parallel zum Profilrahmen 35 angeordneten Profilrahmen 39 ange­ schraubt ist. Der Profilrahmen 29 besteht ebenfalls aus glasfaserverstärktem Kunststoff und ist unmittelbar an dem Blechelement 31 befestigt.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt in Form der Bodenschale 1, des Wandelements 2 und der Tür 3 verschie­ dene Ausgestaltungen selbsttragender Bauelemente gemäß der Erfindung. Alle Ausführungsformen zeichnen sich durch eine niedrige spezifische Wärmeleitfähigkeit aus, die zusätzlich zur Dämmwirkung der Faserelemente durch die Verringerung der Wärmeleitfähigkeit an den Rändern der Bauelemente erreicht wird. Der leichte, selbsttragende Aufbau der Bauelemente ermöglicht eine niedrige Wärmeka­ pazität und vergleichsweise große Abmessungen der einzel­ nen Elemente, so daß die Zahl der die Wärmeleitfähigkeit herabsetzenden Stoßstellen klein gehalten werden kann.

Durch die gasdichte Ausbildung der die Faserelemente auf­ nehmenden Hohlräume wird eine Eisnest- oder Taubildung vermieden, so daß es nicht zu Schimmelbildung und Verrot­ tung kommen kann. Die Erzeugung eines Vacuums in den Hohlräumen trägt weiterhin erheblich zu einer Verringe­ rung der Wärmeleitfähigkeit bei.

Die Blechelemente und die Versteifungsrahmen sind bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel aus Gründen der Korro­ sionsunempfindlichkeit aus Edelstahl hergestellt, der im Vergleich zu anderen metallischen Werkstoffen eine nied­ rige Wärmeleitfähigkeit hat. Die Wärmeleitfähigkeit von glasfaserverstärktem Kunststoff ist jedoch um Größenord­ nungen niedriger und führt somit selbst bei größeren Wanddicken zu einer deutlich verminderten Wärmeleitung an den Randzonen der Bauelemente. Das unterschiedliche Dehnungsverhalten zwischen den Profilrahmen und den Wandelementen wird durch die konstruktive Gestaltung der Wandelemente ausgeglichen und erlaubt beispielsweise im Innern der als Ausführungsbeispiel beschriebenen Klima­ kammer erhebliche Temperaturschwankungen. In der Formge­ bung der Bauelemente ist man weitgehend frei. Es lassen sich ohne besondere Schwierigkeiten sowohl glatte Wände wie auch Eckelemente oder wannenförmige Gebilde herstellen. Aufgrund der selbsttragenden Ausführung der Bauelemente können freistehende Klima- oder Kühlräume geschaffen werden, ohne daß es zusätzlicher Trag­ konstruktionen bedarf.

Claims (9)

1. Isolierendes, selbsttragendes Bauelement zum Aufbau freistehender Klimaräume mit einer einen evakuierten Hohlraum umschließenden, gasdichten Hülle, die aus mit­ einander verbundenen Blechelementen gebildet ist, und einem den Hohlraum ausfüllenden Faserelement, an dem die Blechelemente der Hülle abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Profilrahmen (15, 25, 35) aus einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit einen Zwi­ schenraum zwischen den Rändern der Blechelemente über­ brückt.

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Blechelement (21, 31), insbesondere das dem iso­ lierten Raum zugekehrte, an seinen Rändern zweifach abgekantet ist und ein durch die zweite Abkantung gebildeter oder mit dieser verbundener Randstreifen (26, 37) mit dem sich längs des Randstreifens erstreckenden Profilrahmen (25, 35) verbunden ist.

3. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilrahmen (15, 25, 35) durch Kleben befestigt ist.

4. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Randstreifen oder die den Randstreifen bildende Abkantung durch einen Blech­ rahmen (37, 38) gebildet ist, der an dem Blechelement angeschweißt ist.

5. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Profilrahmen (25) gebildete Wärmeleitstrecke zwischen den Blech­ elementen (21, 22) größer ist als die Dicke des Bauele­ ments (2).

6. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilrahmen (15, 25, 35) aus einem rechtwinkligen Winkelprofil besteht, des­ sen einer Schenkel senkrecht zur Mittelebene des Bauelements ausgerichtet ist und dessen anderer Schen­ kel mit dem Randstreifen eines Blechelements verklebt ist.

7. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilrahmen (15, 25) mit einem Versteifungsrahmen (14, 24) aus Metall ver­ bunden ist.

8. Bauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Versteifungsrahmen (14, 24) unmittelbar mit einem Blechelement (11, 22) verschweißt ist und eine Nut auf­ weist, in die der Profilrahmen eingeklebt ist.

9. Bauelement nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Versteifungsrahmen (24) auf der dem isolierten Raum abgekehrten Seite des Bauelements (2) angeordnet ist.