ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ КРОНШТЕЙН ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ФАСАДА СО СТЕНОЙ ЗДАНИЯ
HEAT-INSULATING BRACKET FOR CONNECTING FACADE WITH WALL OF BUILDING

Настоящее изобретение касается кронштейна (консоли) для соединения фасада со стеной здания согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Такой кронштейн оборудован металлической стеновой частью для монтажа на стене здания, металлической фасадной частью для соединения с фасадом, и мостиком (мостовой частью), который соединяет фасадную часть со стеновой частью, причем мостик включает в себя пластмассовый материал и образует теплозащитный барьер между стеновой частью и фасадной частью.
Типичный для отрасли кронштейн известен из ЕР 2180115 А1. У такого кронштейна предусмотрен мостик, который образует теплозащитный барьер и таким образом противодействует нежелательному оттоку тепла от стены по кронштейну. Еще один кронштейн с теплозащитным барьером известен из DE 202004008376 U.
Задача изобретения состоит в том, чтобы представить кронштейн, который особо выгоден в изготовлении и при этом особенно надежен в установке и применении, и одновременно обладает особо благоприятными механическими и термическими свойствами.
Эту задачу согласно изобретению решает кронштейн, обладающий признаками, описанными в пункте 1 формулы. Предпочтительные формы исполнения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Кронштейн согласно изобретению отличается тем, что мостик представляет собой деталь из армированной волокном пластмассы, изготовленную методом литья под давлением, и что стеновая часть и фасадная часть по меньшей мере на некоторых участках, предпочтительно только на некоторых участках, окружены мостиком (заключены в мостик заформовкой).
Первую основную мысль изобретения можно усмотреть в том, что мостик представляет собой окружение стеновой части и фасадной части методом заформовывания. Таким образом, мостик в процессе формования соединяют со стеновой частью и фасадной частью, то есть при изготовлении создают контакт материала мостика в состоянии жидкого расплава со стеновой частью и с фасадной частью, и мостик затвердевает в контакте со стеновой частью и с фасадной частью. Благодаря тому, что согласно изобретению в качестве мостика предусмотрено окружение методом формования, можно получить в кронштейне особо хороший механический композит, который особо надежен, в частности, также и с точки зрения сил и изменений температуры в области фасада.
Согласно изобретению мостик образует теплозащитный барьер, то есть термический изолятор. В частности, у материала мостика теплопроводность меньше, чем у материала стеновой части, и чем у материала фасадной части. Мостик соединяет фасадную часть со стеновой частью, а также мостик механически фиксирует фасадную часть на стеновой части. Предпочтительно, чтобы фасадная часть, в частности, когда фасад демонтирован, соединялась со стеновой частью исключительно через мостик. Благодаря этому можно избежать параллельных потоков тепла и дополнительно улучшить реализацию термоизоляции. Фасадная часть и/или стеновая часть предпочтительно соединены с мостиком непосредственным образом, что может дополнительно упростить изготовление.
Также изобретение предусматривает, что мостик состоит из армированной волокном пластмассы. Как более подробно изложено ниже, такая пластмасса часто обладает механическими и термическими свойствами, которые делают ее особо удобной для применения в кронштейне.
Фасад может предпочтительно представлять собой облицовку вентилируемой наружной стены, в частности согласно DIN 18516-1, то есть кронштейн предпочтительно применяют там, где фасад монтируют перед закрытой наружной стеной. В частности, изобретение можно применять в комбинации со слоем теплоизоляционного материала, который пронизывается кронштейном, причем предпочтительно, чтобы мостик был интегрирован в слой теплоизоляционного материала. Фасад выгодным образом включает множество фасадных пластин. Фасадные пластины предпочтительно соединять с кронштейнами согласно изобретению, в частности с их фасадными частями, посредством конструкции из несущих профилей, которая, в частности, может состоять из металла. Если имеется конструкция из несущих профилей, то ее согласно изобретению можно рассматривать как составную часть фасада. Фасадная часть кронштейна согласно изобретению выгодным образом включает в себя средства для удержания несущего профиля, например, зажим.
Особо предпочтительно, чтобы у мостика имелись две расположенные на отдалении друг от друга несущие полки, которые соединяют фасадную часть и стеновую часть. Это позволяет особенно эффективно поглощать возникающие усилия, в частности силу ветра. Предпочтительно, чтобы стеновая часть и фасадная часть были, например, на некоторых участках охвачены (заформовкой) обеими несущими полками мостика, предпочтительно - исключительно обеими несущими полками. Это позволяет получить особо компактную конструкцию. Предпочтительно, чтобы обе несущие полки проходили параллельно друг другу и/или горизонтально.
Также предпочтительно, чтобы у мостика имелось четыре бруса, расположенных крестообразно, в частности в виде косого креста, посредством которых обе несущие полки соединены друг с другом. Область пересечения четырех брусьев, то есть область, в которой сходятся четыре бруса, предпочтительно располагается между обеими несущими полками, в частности посредине между обеими несущими полками. В частности, точка впрыска для мостика, сформированного как деталь, изготовленная методом литья под давлением, может находиться в области пересечения брусьев. Указанные брусья могут особенно простым и надежным образом усиливать обе несущие полки (придавать им жесткость), так что возможно особо надежное восприятие усилия, например, веса фасада. Сверх того, в процессе литья под давлением можно получить особо предпочтительной взаимодействие между крестообразной формой брусьев и применением армированной волокном пластмассы. Дело в том, что изготовление мостика в виде скошенного креста, то есть Х-образная конструкция, может вызвать особую ориентацию волокон. В частности, волокна могут быть ориентированы таким образом, что предпочтительное направление волокон в брусьях располагается параллельно данному конкретному брусу. Соответственно, волокна оказываются ориентированы преимущественно диагонально и в частности в направлении основного усилия при ветровой и/или силовой нагрузке.
Согласно изобретению четыре бруса могут заключать (охватывать) четыре поля, а именно, в частности, два поперечных поля, которые открываются в направлении несущих полок, и два лежащих противоположно друг другу продольных поля, которые открываются в направлении стеновой части либо же, соответственно, в направлении фасадной части. Угол раскрытия поперечных полей соответствующим образом меньше, чем у продольных полей.
Особо предпочтительно, чтобы у мостика по меньшей мере в одном из продольных полей, предпочтительно в обоих продольных полях, по меньшей мере на некоторых участках, предпочтительно везде, толщина материала была меньше, чем на брусьях. В качестве альтернативы или дополнения предпочтительно, чтобы у мостика по меньшей мере в одном из поперечных полей, предпочтительно в обоих поперечных полях, по меньшей мере на некоторых участках, предпочтительно везде, толщина материала была меньше, чем на брусьях. Эти формы исполнения предусматривают, что возникающие усилия по существу можно воспринять уже соединительными полками и брусьями, так что поля, расположенные между брусьями, можно выполнить относительно слабыми без значительных механических потерь. Предусмотрев на полях лишь сравнительно небольшую толщину материала, теплоизоляционные свойства мостика можно дополнительно улучшить без значительных механических потерь. Согласно изобретению под толщиной материала подразумевают толщину по направлению, которое перпендикулярно полям и/или перпендикулярно крестообразной форме брусьев. В случае кронштейна, смонтированного по назначению, этим направлением предпочтительно может быть горизонтальное направление. У четырех брусьев предпочтительно постоянная толщина материала и/или же у всех одинаковый профиль изменения толщины материала.
В частности, по меньшей мере на одном из продольных полей, предпочтительно на обоих продольных полях, толщина материала по меньшей мере на некоторых участках может быть равна нулю. Это особо предпочтительно, потому что по меньшей мере на одном из обоих продольных полей имеется по меньшей мере один проход. Предпочтительно, чтобы оба продольных поля имели в каждом случае по меньшей мере один проход. Эти проходы могут представлять собой, например, воздушные прослойки, которые могут еще сильнее уменьшить проведение тепла по мостику. Под проходом можно, в частности, подразумевать проем, который проходит сквозь мостик перпендикулярно полям и/или перпендикулярно крестовидной форме брусьев.
Далее предпочтительно, чтобы по меньшей мере одно из поперечных полей было закрытым, предпочтительно полностью, так чтобы в нем, также выгодным образом, прохода не было. В частности, оба поперечных поля могут быть замкнуты, предпочтительно полностью. Это может быть выгодно с точки зрения механической прочности. С такой конструкцией при определенных обстоятельствах можно предотвратить, или по меньшей мере сократить, формирование соединяющих швов (линий "спая") в области соединительных полок. Предпочтительно, чтобы у поперечных полей была сплошной (закрытой) большая процентная доля площади, чем у продольных полей.
Далее предпочтительно, чтобы стеновая часть включала в себя пластинчатый элемент с двумя лежащими противоположно друг другу плоскими сторонами и двумя лежащими противоположно друг другу продольными сторонами и/или чтобы фасадная часть включала в себя пластинчатый элемент с двумя лежащими противоположно друг другу плоскими сторонами и двумя лежащими противоположно друг другу продольными сторонами, который предпочтительно проходит в одной плоскости с пластинчатым элементом стеновой части. Это может оказаться предпочтительным с точки зрения затрат на изготовление. В частности, стеновая часть и/или фасадная часть могут быть деталью, изготовленной методом непрерывного литья. Стеновая часть, например, может иметь монтажную пластину для прилегания к стене, от которой под углом, в частности под прямым углом, отстоит пластинчатый элемент стеновой части. Фасадная часть может иметь фиксатор (удерживающий зажим), который выступает из пластинчатого элемента фасадной части, причем между фиксатором и пластинчатым элементом фасадной части можно зажимать несущий профиль, принадлежащий к конструкции фасада из несущих профилей. Предпочтительно, чтобы торцевая сторона фасадной части была обращена к торцевой стороне стеновой части.
У смонтированной согласно назначению консоли брусья и обе пластины, что предпочтительно, проходят по меньшей мере в одной проходящей вертикально плоскости, предпочтительно - в точности в одной проходящей вертикально плоскости. В частности, можно предусмотреть, чтобы лежащие противоположно друг другу продольные стороны стеновой части и/или лежащие противоположно друг другу продольные стороны фасадной части были на некоторых участках охвачены мостиком, причем предпочтительно, чтобы мостик формировал калибровую посадку для лежащих противоположно друг другу продольных сторон стеновой части либо же, соответственно, лежащих противоположно друг другу продольных сторон фасадной части. С помощью продольной точной посадки можно особенно хорошо передавать вес фасада.
Согласно изобретению у армированной волокном пластмассы имеется матрикс и множество волокон. Матрикс может, в частности, представлять собой термопласт, например, полиамид, предпочтительно - полиамид 6.6.
Еще один предпочтительный вариант изобретения состоит в том, что коэффициент теплового расширения матрикса больше, а коэффициент теплового расширения волокон меньше, чем коэффициент теплового расширения обоих пластинчатых элементов. Это снова дает возможность выгодного взаимодействия с геометрическими характеристиками согласно изобретению: ведь поскольку предпочтительно направление волокон в брусьях выгодным образом проходит параллельно данному конкретному брусу, коэффициент термического расширения брусьев, если смотреть вдоль брусьев, будет находиться между коэффициентом термического расширения волокон и коэффициентом термического расширения пластмассового матрикса. В указанном предпочтительном варианте конструкции можно, таким образом, уравнять термическое расширение мостика с термическим расширением прилегающей металлической стеновой части и/или прилегающей металлической фасадной части, так что можно избежать нежелательного термического напряжения на переходе от мостика к стеновой части либо же, соответственно, на переходе от мостика к фасадной части. Благодаря ориентации волокон вдоль диагоналей можно приблизить термическое расширение пластмассы к термическому расширению прилегающего металла.
Выгодным образом можно предусмотреть, чтобы четыре бруса, предпочтительно - четыре бруса и обе несущие полки, особо предпочтительно - весь мостик, были выполнены, либо же, соответственно, был выполнен зеркально-симметричным(и) относительно одной, предпочтительно - относительно двух плоскостей симметрии. Плоскость симметрии может, в частности, располагаться перпендикулярно крестовидной форме брусьев и проходить сквозь стеновую часть и фасадную часть. У смонтированного согласно назначению кронштейна эта плоскость симметрии предпочтительно располагается горизонтально. Симметричное исполнение может быть выгодно с точки зрения механических свойств и/или ориентации волокон. В частности, симметричное исполнение может дать возможность при одинаковых значениях нагрузки устанавливать кронштейн в различных вариантах ориентации, так что применение упрощается.
Еще одно выгодное усовершенствование изобретения состоит в том, что точка впрыска мостика располагается по меньшей мере в одной плоскости симметрии мостика. Благодаря этому можно дополнительно улучшить ориентацию волокон и/или механические свойства.
Особо предпочтительно, чтобы мостик имел в точности одну точку впрыска, что может упростить изготовление.
Предпочтительно можно предусмотреть, чтобы точка впрыска мостика находилась в области пересечения четырех брусьев, то есть, в частности, посредине на диагоналях. Благодаря геометрическим характеристикам согласно изобретению и выбору точки впрыска в плоскости симметрии и/или в области пересечения брусьев можно целенаправленно ориентировать волокна в мостике и благодаря этому добиться следующего:
a) Тепловое расширение пластмассового фасонного изделия приближается к тепловому расширению соприкасающихся металлических деталей. Благодаря этому минимизируют механические напряжения в детали при изменениях температуры.
b) Основное усилие прилагают в направлении волокон, и таким образом используют более высокую прочность материала в направлении волокон.
Предпочтительно, чтобы у стеновой части и/или у фасадной части в каждом случае имелась ребристая структура, которую охватывает (заформовкой) мостик. Благодаря этому можно добиться еще лучшей передачи усилия между отдельными деталями.
Ребристую структуру можно, в частности предусмотреть на пластинчатом элементе стеновой части либо же, соответственно, фасадной части. У каждой ребристой структуры надлежащим образом имеется множество ребер, которые простираются по меньшей мере по одной плоской стороне, предпочтительно - по обеим плоским сторонам, данного конкретного пластинчатого элемента и/или проходят параллельно торцевой стороне данного конкретного пластинчатого элемента.
Далее предпочтительно, чтобы мостик был выполнен в виде одной детали. Благодаря этому можно снизить затраты на изготовление и еще дополнительно улучшить механическую стабильность. В частности, брусья и соединительные полки можно выполнить в виде одной детали.
Ниже дано подробное описание изобретения на основании предпочтительных примеров исполнения, которые схематически представлены на прилагаемых фигурах, причем отдельные признаки показанных ниже примеров исполнения можно в контексте изобретения реализовывать по отдельности или в произвольных комбинациях. На фигурах схематически показано:
Фигура 1: Первая форма исполнения кронштейна согласно изобретению в аксонометрической проекции (в перспективе);
Фигура 2: Подробное изображение кронштейна согласно фигуре 1 сбоку, и
Фигура 3: Вторая форма исполнения кронштейна согласно изобретению в аксонометрической проекции (в перспективе).
Элементы с одинаковой функцией имеют на фигурах одни и те же обозначения.
Первый пример исполнения кронштейна согласно изобретению представлен на фигурах 1 и 2. Кронштейн имеет стеновую часть 1, которая смонтирована на стене здания 100, фасадную часть 2, которая смонтирована на не изображенном фасаде, а также мостик 3, который механически удерживает фасадную часть 2 на стеновой части 1 и при этом образует теплозащитный барьер между стеновой частью 1 и фасадной частью 2.
Стеновая часть 1 имеет монтажную пластину 19, которая всей плоскостью прилегает к стене здания 100, и пластинчатый элемент 11, который под прямым углом выступает из монтажной пластины 19, и на которой располагается мостик 3. У фасадной части 2 также имеется пластинчатый элемент 21. Мостик 3 несет на себе пластинчатый элемент 21 фасадной части 2. При этом пластинчатый элемент 21 фасадной части 2 проходит параллельно пластинчатому элементу 11 стеновой части 1, а в представленной форме исполнения - в одной плоскости с ним.
Пластинчатый элемент 11 стеновой части 1 имеет две лежащие противоположно друг другу плоские стороны 12 и 13, две лежащие противоположно друг другу узкие продольные стороны 14 и 15 и узкую, свободную торцевую (лобовую) сторона 16. У пластинчатого элемента 21 фасадной части 2 также имеются две лежащие противоположно друг другу плоские стороны 22 и 23, две лежащие противоположно друг другу узкие продольные стороны 24 и 25 и узкая, свободная торцевая (лобовая) сторона 26. Свободная торцевая сторона 26 фасадной части 2 и свободная торцевая сторона 16 стеновой части 1 обращены друг к другу и к мостику.
При монтаже согласно назначению плоские стороны 12, 13, 22 и 23 и/или торцевые стороны 16 и 26, как правило, проходят вертикально, т.е. продольные стороны 14 и 24 лежат выше продольных сторон 15 либо же, соответственно, 25. В принципе, однако, возможен также и монтаж, при котором плоские стороны 12, 13, 22 и 23 проходят горизонтально или под наклоном.
Мостик 3 - это деталь, изготовленная методом литья под давлением из волоконно-армированной пластмассы. У него имеется первая, предпочтительно верхняя, несущая полка 31 и вторая, предпочтительно нижняя, несущая полка 32. Обе несущие полки 31, 32 проходят на некотором расстоянии друг от друга, предпочтительно в горизонтальном направлении, в каждом случае от стеновой части 1 к фасадной части 2, и соединяют фасадную часть 2 со стеновой частью 1. При этом стеновая часть 1 и фасадная часть 2 окружены несущими полками 31 и 32 мостика 3, выполненными формованием. Каждая из обеих несущих полок 31 и 32 находится в контакте с обеими плоскими сторонами 12 и 13 стеновой части 1 и с обеими плоскими сторонами 22 и 23 фасадной части 2. Кроме того первая несущая полка 31 может предпочтительно находиться в контакте с продольной стороной 14 стеновой части 1 и продольной стороной 24 фасадной части 2, и/или вторая несущая полка 32 - находиться в контакте с продольной стороной 15 стеновой части 1 и продольной стороной 25 фасадной части 2.
Также мостик характеризуется четырьмя брусьями 35, 36, 37, 38 посредством которых обе несущие полки 31 и 32 соединены друг с другом и которые придают обоим несущим полкам 31 и 32 жесткость друг относительно друга. Четыре бруса 35, 36, 37, 38 формируют структуру крестообразной формы и проходят в плоскости, проходящей параллельно, в частности компланарно (совпадающей с) пластинчатым элементам 11 и/или 21, причем область пересечения четырех брусьев 35, 36, 37, 38, то есть область, в которой сходятся четыре бруса 35, 36, 37, 38, располагается посредине между двумя несущими полками 31 и 32. Четыре бруса 35, 36, 37, 38 и обе несущие полки 31 и 32 выполнены зеркально-симметричными относительно плоскости, которая перпендикулярна крестовидной форме брусьев 35, 36, 37, 38 и которая проходит между двумя несущими полками 31 и 32 (на Фиг. 2 эта плоскость симметрии перпендикулярна плоскости чертежа и проходит слева направо). Четыре бруса 35, 36, 37, 38 и обе несущие полки 31 и 32 выполнены также зеркально-симметричными относительно еще одной плоскости симметрии, которая перпендикулярна крестовидной форме брусьев 35, 36, 37, 38 и которая пересекает обе несущие полки 31 и 32 (на Фиг. 2 эта вторая плоскость симметрии перпендикулярна плоскости чертежа и проходит сверху вниз).
Точка впрыска 40 мостика, то есть область, в которой в процессе литья под давлением в инструмент для литья под давлением подают армированный волокнами пластмассовый материал, находится в области пересечения четырех брусьев 35, 36, 37, 38. В четырех брусьях 35, 36, 37, 38 предпочтительное направление волокон армированного волокном пластмассового материала, как показано стрелками на Фигуре 2, проходит по меньшей мере приблизительно параллельно соответствующему брусу.
В плоскости своего перекрещивания (образования крестообразной формы) четыре бруса 35, 36, 37, 38 охватывают четыре поля 41, 42, 43, 44, а именно два расположенных диаметрально противоположно друг другу поперечных поля 41 и 42, которые раскрываются от области пересечения брусьев 35, 36, 37, 38 в направлении несущей полки 31, либо же, соответственно, в направлении несущей полки 32, и два расположенных диаметрально противоположно друг другу продольных поля 43 и 44, которые раскрываются от области пересечения брусьев 35, 36, 37, 38 в направлении стеновой части 1, либо же, соответственно, в направлении фасадной части 2. Угол раскрытия поперечных полей 41 и 42 меньше, чем у продольных полей 43 и 44.
В изображенном примере исполнения поля 41, 42, 43, 44 не заполнены пластмассовым материалом и в каждом случае образуют проход. Поля 41, 42, 43 и/или 44 также могут быть, однако, заполнены пластмассовым материалом. Применительно к значениям толщины материала в этом случае справедливо неравенство:
0 <= а <= b <= с, причем
а - это толщина материала в данном конкретном продольном поле 43 и/или 44,
b - это толщина материала в данном конкретном поперечном поле 41 и/или 42, и
с - это толщина материала по меньшей мере в одном из брусьев 35, 36, 37, 38, предпочтительно - во всех брусьях.
Это соотношение не ограничено примером исполнения фигур 1 и 2, но может применяться также и в случае других геометрических форм согласно изобретению.
Кронштейн, показанный на фигурах 1 и 2, может воспринять, в частности, силу Fi, например, силу воздействия ветра на фасад, и силу F2, например, вес фасада.
Еще одна форма исполнения кронштейна согласно изобретению представлена на фигуре 3. Форма исполнения соответственно фигуре 3 реализует ряд признаков формы исполнения с фигуры 1 и 2 аналогичным ей образом, так что можно аналогично применять вышеизложенное описание, а ниже рассматриваются различия.
В примере исполнения фигуры 3 несущие полки 31 и 32 выполнены структурированными. У них есть перемычки и лежащие между ними углубления.
Поперечные поля 41 и 42 в примере исполнения фигуры 3 заполнены целиком. В продольных полях 43 и 44 размещены перемычки 53 либо же, соответственно, 54, которые граничат с областью пересечения брусьев 35, 36, 37, 38, и которые характеризуются меньшей толщиной материала, чем брусья 35, 36, 37, 38. В продольных полях 43 и 44, кроме того, расположены проходы 45 и 46. При этом перемычка 53 находится между проходом 45 и областью пересечения, а перемычка 54 между проходом 46 и областью пересечения. Перемычка 53 по площади меньше, чем соседствующий проход 45, а перемычка 54 по площади меньше, чем расположенный по соседству проход 46.
В примере исполнения, соответствующем фигуре 3, у стеновой части 1 и фасадной части 2 в каждом случае на их пластинчатом элементе 11 либо же, соответственно, 21 имеется по ребристой структуре 18 либо же, соответственно, 28, на которой мостик 3 присоединяется к стеновой части 1 либо же, соответственно, к фасадной части 2. У стеновой части 1 на монтажной пластине 19 имеется отверстие для проведения анкерного болта в целях фиксации на стене здания. У фасадной части 2 на фигуре 3 имеется удерживающий зажим 70, который расположен на пластинчатом элементе 21 фасадной части 2. Между удерживающим зажимом 70 и пластинчатым элементом 21 можно во время монтажа предварительно удерживать путем зажатия несущий профиль 101 конструкции несущих профилей, который представлен на фигуре 3 лишь крайне схематично и фрагментарно. В пластинчатом элементе 21 фасадной части 2 предусмотрены сквозные отверстия для окончательного винтового соединения предварительно зажатого несущего профиля 101 с фасадной частью 2.