CFK-Hydraulikzylinder steigern die Nutzlast mobiler Arbeitsmaschinen

Anbieter zum Thema

Die CFK-Zylinder können Drücken bis 700 bar ausgesetzt werden. Möglich ist das aufgrund eines besonderen Fertigungsverfahrens, bei dem auf den Einbau eines metallischen Innenrohrs verzichtet wird. Dieses Innenrohr ist bei gängigen Hydraulikzylindern aus Faserverbundwerkstoffen zur Aufnahme der axialen Lasten grundsätzlich erforderlich. Das bedeutet zusätzliches Gewicht und kostenintensive Herstellung – vor allem dann, wenn die Abdichtung gegen einen beweglichen Kolben sehr enge Toleranzen erfordert. Metalllsubstitutionen mit Innenrohren aus thermoplastischen Kunststoffen sind zwar kosten-effizient in der Fertigung, bieten jedoch keine optimale Dichtheit und Stabilität bei Kolbenzylindern.

Absolute Dichtheit des Zylinderrohrs

Die Leichtbauzylinder von Parker haben nur ein CFK-Zylinderrohr. Dennoch hält er Axial- und Umfangslast bei maximalem Arbeitsdruck stand – ohne Permeation von Druckflüssigkeit. So kommen die CFK-Zylinder nicht nur ohne metallisches Innenrohr, sondern auch ohne Zuganker aus. Eine absolute Dichtheit des Zylinderrohrs ist besonders bei Druckgasen mit niedrigem Molekulargewicht wichtig, z. B. bei Kolbenspeichern.

Belastungstests an CFK-Zylindern mit 75 mm Kolbendurchmesser zeigen, dass diese Zylinderbauweise 1 Mio. Arbeitszyklen (von 0 bis 450 bar) bewältigt. Der Berstdruck liegt über 1500 bar. Hochfrequente Kurzhub- sowie Zyklentests bei 700 N Seitenlast an der Führung verdeutlichen, dass die Verschleißbeständigkeit des CFK-Zylinderrohrs genauso gut ist wie bei den metallischen Komponenten.

Verschlusskappen mit der Möglichkeit zur Funktionsintegration

An den CFK-Zylinderrohren sind an beiden Enden metallische Verschlusskappen verschraubt. In diese Endkappen lassen sich zusätzliche hydraulische Funktionselemente integrieren, zum Beispiel Druckbegrenzungs-, Schock- oder Senkbremshalteventile. Die Vorteile der Funktionsintegration liegen auf der Hand: Das antriebsseitige Strukturgewicht wird weiter reduziert.

Die CFK-Zylinder werden momentan mit Kolbendurchmessern bis zu 200 mm und einen Hub bis zu 1200 mm gefertigt.

* Dipl.-Ing. Olaf Stelling, Composite Engineer bei der L&S Business Unit der Parker Hannifin GmbH in Stuhr bei Bremen

(ID:28273600)