B e s c h r e i b u n g

Die Erfindung betrifft einen zylindrischen Körper, wie Rohre, Speicher, Gefäße und dergleichen, insbesondere zur Anwendung in der Hydraulik, hergestellt aus einem aus mit einem Harz imprägnierten Fasern aufgebauten faserverstärkten Kunststoff mit einem an seiner Außenfläche aus dem faserverstärkten Kunststoff gebildeten Innenkörper und mit einem den Innenkörper auf dessen Umfang umschließenden, an seiner Innenfläche aus dem faserverstärkten Kunststoff bestehenden Außenkörper, wobei die im Innenkörper verarbeiteten Fasern in Umfangsrichtung des Innenkörpers ausgerichtet und die im Außenkörper verarbeiteten Fasern in Längsrichtung des zylindrischen Körpers ausgerichtet sind.

Ein zylindrischer Körper der vorgenannten Art in einer sogenannten Leichtbauweise ist aus der US 4 802 404 A bekannt. Der in diesem Stand der Technik beschriebene und aus einem Kompositmaterial bestehende Zylinder besteht aus einem Innenkörper zur Aufnahme beziehungsweise Durchleitung einer Hydraulikflüssigkeit und aus einem Außenkörper, der den Innenkörper zu dessen Schutz auf dessen äußeren Umfang umschließt. An den stirnseitigen Enden des zylindrischen Körpers ist jeweils ein mit dem Innenkörper und mit dem Außenkörper verbundener Endbeschlag angebracht. Der Innenkörper besteht aus einem Aluminiumrohr, auf dessen äußerem Umfang zur Bildung des faserverstärkten Kunststoffs in einer Lage oder in mehreren Lagen mit einem Harz wie Epoxy, Polyester, Polyamid oder dergleichen imprägnierte Fasern in Umfangsrichtung gewickelt sind. Diese Wicklung hat die Aufgabe, die Widerstandsfähigkeit des Innenkörpers gegen auf diesen einwirkende radiale Druckkräfte zu vergrößern. Der so gebildete Innenkörper ist von einem separat und ebenfalls aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellten Außenkörper umschlossen. Da die Ausrichtung der harzimprägnierten Fasern in dem Außenkörper in Längsrichtung des Innenkörpers vorgenommen ist, besteht der Zweck des Außenkörpers darin, auf den zylindrischen Körper einwirkende axiale Zug- bzw. Druckkräfte aufzunehmen.

Bei dem bekannten zylindrischen Körper sind Innenkörper und Außenkörper mit einem radialen Abstand zueinander angeordnet, damit der Innenkörper leicht aus dem zylindrischen Körper demontiert und somit von dem Außenkörper getrennt werden kann. Damit sollen Reparaturen des Innenkörpers beziehungsweise dessen vollständiger Ersatz erleichtert sein. Nachteilig bei dieser Anordnung sind jedoch der größere Platzbedarf; außerdem können Innenkörper und Außenkörper nicht im Sinne der Erzielung einer Gesamtfestigkeit zusammenwirken.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem zylindrischen Körper mit einem den gattungsgemäßen Merkmalen entsprechenden Aufbau die Gesamtfestigkeit zu erhöhen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.

Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, dass in der Kontaktfläche zwischen dem faserverstärkten Kunststoff des Innenkörpers und dem faserverstärkten Kunststoff des Außenkörpers eine die Übertragung von Scherkräften zwischen dem Innenkörper und dem Außenkörper vermeidende Zwischenlage angeordnet ist. Somit besteht ein Aspekt der Erfindung darin, dass entgegen dem Stand der Technik Außenkörper und Innenkörper in einem unmittelbaren Kontakt miteinander stehen, indem sie unter Einschluss der zwischen ihnen angeordneten Zwischenlage aneinander anliegen.

Die Anordnung der Fasern in Umfangsrichtung des Innenkörpers ist dabei nicht auf einen Faserverlauf in einem Winkel von 90° zur Längsachse des zylindrischen Körpers beschränkt; auch Faserverläufe in einem abgewandelten Winkel von beispielsweise 90° bis 45° zur Längsachse des zylindrischen Körpers sind von dem erfindungsgemäßen Gegenstand umfasst. Entsprechendes gilt für die in Längsrichtung des zylindrischen Körpers verlaufenden Fasern des Außenkörpers; auch hier schließt der Faserverlauf in Längsrichtung Verläufe der Fasern in Winkeln zwischen 0° und 45° zur Längsachse des zylindrischen Körpers ein.

Mit der Erfindung ist zunächst der Vorteil verbunden, dass Innenkörper und Außenkörper einen gemeinsamen Mantel an dem zylindrischen Körper ausbilden, so dass sich insgesamt eine größere Widerstandsfähigkeit des zylindrischen Körpers gegen auf ihn einwirkende Belastungen sowohl radialer als auch axialer Art ergibt. Soweit die den faserverstärkten Kunststoff bildenden Fasern in Innenkörper und Außenkörper jeweils eine unterschiedliche Ausrichtung in radialer Richtung beziehungsweise in axialer Richtung aufweisen, ergibt sich das mit der Vereinheitlichung von Innenkörper und Außenkörper zu einem gemeinsamen Mantel verbundene Folgeproblem, dass es bei aufeinanderliegendem Innenkörper und Außenkörper aufgrund von Verklebungen des Harzmaterials als Bestandteil des faserverstärkten Kunststoffs an der Kontaktfläche zu einer Scherbeanspruchung kommen kann, weil die Kraftwirkungen in Innenkörper und Außenkörper eine unterschiedliche Richtung aufweisen. Zur Vermeidung dieses Umstandes sieht die Erfindung weiterhin vor, dass in der Kontaktfläche zwischen dem faserverstärkten Kunststoff des Innenkörpers und dem faserverstärkten Kunststoff des Außenkörpers eine die Übertragung von eben solchen Scherkräften vermeidende Zwischenlage angeordnet ist. Auf diese Weise ist eine Übertragung der im Innenkörper in radialer Richtung wirkenden Kräfte auf den Außenkörper beziehungsweise umgekehrt eine Übertragung der im Außenkörper wirkenden axialen Kräfte auf den Innenkörper vermieden.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zwischenlage aus zwei aufeinander liegenden und gegeneinander beweglichen Lagen eines ausgewählten Material besteht, von denen die eine Lage mit dem Innenkörper und die andere Lage mit dem Außenkörper in Kontakt steht. Soweit j ede der beiden Lagen mit dem Kunststoffanteil des den Innenkörper beziehungsweise den Außenkörper bildenden faserverstärkten Kunststoffs verklebt sein kann, liegen die jeweils abgewandten Oberflächen der beiden Lagen gegeneinander an und können aufeinander abgleiten. Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass das ausgewählte Material aus einem Kunststofffilm besteht.

Hinsichtlich des Aufbaus des Innenkörpers kann in an sich bekannter Weise vorgesehen sein, dass der Innenkörper vollständig aus dem faserverstärkten Kunststoff besteht, wobei zu der Herstellung des Innenkörpers ein Dorn herangezogen wird, auf den die Fasern aufgewickelt werden. Nach Herstellung der Wicklung wird der Dorn entfernt, und der so hergestellte Körper wird einer Temperaturbehandlung unterzogen. Im einzelnen kann vorgesehen sein, dass die Fasern vor deren Verwendung mit dem Harz imprägniert sind, oder dass das Harz erst nach der Wicklung der Fasern auf den Dorn aufgebracht wird. Hierbei handelt es sich j edoch um aus dem Stand der Technik bekannte Maßnahmen beziehungsweise Alternativen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Innenkörper aus einem gesonderten Innenrohr mit einer auf dessen Außenfläche aufgebrachten Schicht aus dem faserverstärkten Kunststoff besteht.

Wie in der gattungsbildenden US 4 802 404 A ebenfalls bereits beschrieben kann auch nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein, dass der faserverstärkte Kunststoff des Außenkörpers einen an den Stirnseiten des Innenkörpers angesetzten Endbeschlag überdeckt und diesen dadurch in den zylindrischen Körper integriert.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben ist. Es zeigen:

Fig. 1 einen zylindrischen Körper in Form eines Rohrabschnitts in einer teilweise aufgeschnittenen Perspektivdarstellung,

Fig. 2 eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung von Innenkörper,

Außenkörper und dazwischen angeordneter Zwischenlage bei einem zylindrischen Körper gemäß Figur 1 .

Der in Figur 1 dargestellte zylindrische Körper 10 in der Form eines Rohrabschnitts besteht aus einem Innenkörper 1 1 , der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vollständig aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht. Da der Innenkörper 1 1 zur Durchleitung beispielsweise einer unter Druck stehenden Flüssigkeit oder eines Gases dienen kann, unterliegt die Wandung des Innenkörpers 1 1 im wesentlichen einer radialen Druckbeanspruchung, und aus diesem Grund sind die Fasern als Bestandteil des faserverstärkten Kunststoffs im wesentlichen in Umfangsrichtung des zylindrischen Körpers 10 angeordnet.

An den beiden Stirnseiten des Innenkörpers 1 1 ist jeweils ein mit einem Innengewinde 14 versehener Endbeschlag 13 angeordnet, der über einen außen über den Innenkörper 1 1 aufgebrachten und ebenfalls aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehenden Außenkörper 12 an den Innenkörper 1 1 angeschlossen ist. Über das Innengewinde 14 sind die beiderseitigen Endbeschläge 13 jeweils mit weiteren zylindrischen Körpern beziehungsweise entsprechenden Verbindungsstücken oder weiteren Anschlussbeschlägen beziehungsweise Anschlussarmaturen zu verbinden.

Soweit über die Endbeschläge 14 im wesentlichen axiale Kräfte in den zylindrischen Körper 10 eingeleitet werden, werden diese axialen Kräfte von dem Außenkörper 12 aufgenommen, und hierzu sind die Fasern des den Außenkörper 12 bildenden faserverstärkten Kunststoffs in Längsrichtung des zylindrischen Körpers 10 ausgerichtet. Zur Verbindung von Endbeschlag 13 und Außenkörper 12 weist der jeweilige Endbeschlag 13 eine umlaufende Nut 15 auf. Bei der Herstellung des zylindrischen Körpers 10 wird die aus dem in Längsrichtung des zylindrischen Körpers 10 angeordneten Fasern bestehende Materiallage 17 über den j eweiligen Endbeschlag 13 hinausgeführt, und es wird im Bereich der Nut 15 ein die Materiallage 17 außen umgreifendes und in die Nut 15 hineindrückendes Band aus einem geeigneten Material, beispielsweise ebenfalls Fasermaterial aber auch Metall, angeordnet. Im Anschluss an die Fixierung des Bandes 1 7 einschließlich der Materiallage 16 in der Nut 15 wird der nach außen über den jeweiligen Endbeschlag 13 hinausgeführte Abschnitt der Materiallage 16 um das Band 17 wieder zurück auf sich selbst umgeschlagen, so dass sich eine innere Materiallage 16a und eine äußere Materiallage 16b ergibt. Die beiden äußeren Enden der zurückgeschlagenen Materiallagen 16 bilden jeweils stirnseitige Stoßstellen 18 aus.

Wie sich aus Figur 2 entnehmen lässt, ist zwischen der Außenseite des Innenkörpers 1 1 und der Innenseite des Außenkörpers 12 beziehungsweise von dessen innerer Materiallage 16a eine Zwischenlage 19 angeordnet, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei aufeinander liegenden und gegeneinander beweglichen Lagen 20a und 20b eines ausgewählten Materials, beispielsweise eines Kunststofffilms, besteht, von denen die eine Lage 20a mit dem Innenkörper 1 1 und die andere Lage 20b mit dem Außenkörper 12 in Kontakt stehen. Da die beiden Lagen 20a und 20b gegeneinander beweglich sind, sind Außenkörper 12 und Innenkörper 1 1 gegeneinander entkoppelt, so dass keine Kraftübertragung dazwischen stattfindet.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.