DE2124928A1

DE2124928A1 - Ringelement für einen Hohlkörper

Info

Publication number: DE2124928A1
Application number: DE19712124928
Authority: DE
Inventors: Robert Alexandre Saudemont Basier (Frankreich)
Original assignee: Houilleres du Bassin du Nord et du Pas de Calais
Current assignee: Houilleres du Bassin du Nord et du Pas de Calais
Priority date: 1970-05-20
Filing date: 1971-05-19
Publication date: 1971-12-02
Also published as: FR2088110A1; CH538924A; FR2088110B1; DE2124928B2; ES197237U; BE767276A; DE2124928C3; ES197237Y

Description

PATENTANWÄLTE DR. ING. OTTO STÜRNER . DR. FRIEDRICH E. MAYE¹R

. Ino. O. Stürner- Dr. F. Meyer .783 Pforzheim, Jullue-Na«h»r-Str.13-|

763 Pforzheim

Jullue-Naeher-Str.

18.Mai 1971

Uneer Zelohen

2061 - E

Ihr Zelohen

Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

^ ₁ I I .1 I

Anm.: HOUILLERES DU BASSIN DU NORD ET DU PAS-DE-CALAIS, 20, rue des minimes, DOUAI, Nord, France

Ringelement für einen Hohlkörper

Die Erfindung betrifft einen weiterentwickelten Ring, der in die Wand eines Hohlkörpers einzusetzen ist,der aus einer Wicklung imprägnierter Kunstharzfasern hergestellt ist,um auf einem der Pole bzw.Endflächen des Hohlkörpers eine Öffnung auszusparen.

Die Erfindung betrifft auch einen Hohlkörper mit einer Öffnung,die mit wenigstens einem derartigen ringförmigen Element versehen ist.

Man stellt schon industriell Hohlkörper großer und mittlerer Abmessungen her,indem man auf einen geeigneten Dorn imprägnierte Pasern und Kunststoffäden aufbringt und aufwickelt; derartige Hohlkörper weisen auf wenigstens einem achsialen Abschnitt oder Pol eine Öffnung auf,die durch einen entsprechenden Deckel verschlossen werden kann.

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Um die Schwierigkeiten bei der Verbindung von Befestigungselementen eines Deckels durch Schweissen oder Kleben auf dem Rand derartiger polarer Öffnungen zu vermeiden,hat die Anmelderin bereits ein ringförmiges Element vorgeschlagen, welches dazu bestimmt ist,teilweise in die Schichten der Fasern und Fäden der Wandung des Hohlkörpers im Verlauf der Herstellung der Schichten eingesetzt zu werden.

Ein derart in die Wand des Hohlkörpers eingesetztes Element vermeidet die herkömmlichen Dichtungsprobleme wegen des Klebens eines Verbindungselementes auf dem Rand der Öffnung einer solchen Wand,aber die Anmelderin hat festgestellt,daß diese Befestigungselemente zu einer festen Bandagierung schlecht geeignet sind,wie sie die Wände von Hohlkörpern erfordern,da diese Strömungsmittel aufnehmen müssen,welche unter einem relativ hohen Druck stehen,wobei aus Gründen der Sparsamkeit die Wände auch so dünn wie möglich sein müssen.

Man kann in der Tat eine relativ dünne und dennoch gegenüber relativ ..' großen Druckkräften beständige Wand nur durch eine wohl überlegte Verknüpfung verschiedener Fadenbündel erreichen,wobei diese Verknüpfung wenigstens eine Wicklungsrichtung von Fadenbündeln aufweist,die gegenüber: der Wicklungsachse relativ wenig geneigt ist.Bei den vorgeschlagenen ringförmigen Elementen sind die zum Einsatz in eine derartige Wand bestimmten Abschnitte schlecht für derartige Wicklungen geeignet.

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Darüberhinaus weisen die bekannten ringförmigen Elemente oft eine Befestigungsrille für einen Bund der Fadenwicklung mit einem Befestigungsring für den Deckel auf;diese Rille gestattet die Herstellung eines Verstärkungswulstes für die Wand,der nur wirksam ist für Wicklungen,die sich wenig von den herkömmlichen Wicklungen mit dichten Spiralen unterscheiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,diese Nachteile zu vermeiden.

Dabei soll ein Ringflächen-Element oder ein Ring geschaffen werden,der teilweise in die Wand eines Hohlkörpers eingesetzt wird,welcher eine Y/icklung von imprägnierten,auf einen geeigneten Dorn aufgebrachten Kunststoffäden aufweist,um auf einem der Pole bzw.Endflächen des Hohlkörpers eine Öffnung zu bilden,welche mittels eines Deckels verschlossen werden kann.Ein derartiges Element weist im wesentlichen einen Ring mit einer Symmetrieachse auf und ist radial durch einen geeigneten Kragen zur Fadenführung verlängert,um eine richtige Ausrichtung der Verknüpfungen der Fäden zu gewährleisten;dieser Ring ist in bekannter Weise mit einer Einrichtung zur lösbaren Befestigung eines Deckels und einem Sitz für eine Dichtung versehen,die zwischen dem Ring und dem Deckel eingepaßt werden kann.

Ausgehend von einem derartigen Element wird die vorgenannte Aufgabe dadurch gelöst,daß erfindungsgemäß die äußere Seitenfläche des Ringes mit der äußeren Fläche des Kragens durch eine Hohlkehle bzw.einen Absatz verbunden ist.

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Nach einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung weist die Außenfläche des Kragens einen ringförmigen Absatz in der Form einer Hohlkehle auf und ist koaxial zur Symmetrieachse des Ringes.

Eine derartige Hohlkehle bildet auf dem Kragen zwei Ringflächen,auf denen die Verknüpfungen der Fadenschicht ausgebreitet werden können,um Wülste oder Verdickungen der Wand wegen zu starker Überlappungen der Fäden zu vermeiden.

Darüberhinaus kann vorteilhafterweise weiter vorgesehen werden,daß das Profil der Hohlkehle des Absatzes mit einer relativ schwachen Neigung für eine geodätische Linie bzw. kurze Verbindung der Wicklung der Fadenbündel versehen ist, um eine optimale Bandagierung der Wandung des Hohlkörpers zu gewährleisten.

Bei einer bevorzugten- Ausführungsform der Erfindung weist der Ring eines derartigen Ringflächen-Elementes auf der Fläche,die der Fläche' gegenüber liegt,welche der Fläche mit dem Absatz des Kragens zugeordnet ist,eine Vertiefung oder ringförmige Nut auf,die das Einfügen der Scheibe oder einer Rippe des Ringes eines anderen ringförmigen Elementes dieser Art gestattet.

Diese Zusammenfassung von zwei ringförmigen Elementen gestattet die Herstellung zusammengesetzter,sehr widerstandsfähiger Wände;diese Wände weisen mehrere Schichten aus Fasern und Fäden auf,welche beispielsweise eine Schicht aus wärmedammendem Material einschließen.

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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Ring eines derartigen Ringflächen-Elementes auf der Fläche, welche der Fläche des Kragens gegenüber liegt,die zur Aufnahme der Fäden der Wand bestimmt ist,eine Stützfläche für den Deckelrand und Abdichtungsmittel für den Deckel aufweisen.

Auch kann vorteilhafterweise die Öffnung eines derartigen ringförmigen Elementes eine elliptische Form aufweisen, um mit einem Deckel entsprechender Form zusammen zu wirken, der durch diese elliptische Öffnung in dem Hohlkörper erfaßt wird und so die Abgabe eines flüssigen oder gasförmigen, unter Druck stehenden Produktes gestattet.

Die Stützfläche für den Rand eines solchen Deckels und "das Abdichtungsmittel dafür können kombiniert werden,um einen Streifen,räumlich im axialen Sinn gesehen,zu bilden, damit auf einen Hohlkörper mit einer Wand aus Kunstharz eine bekannte Art von Dichtung für die Abgabe von unter Druck stehenden Produkten aufgebracht wird. Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert;es stellen dar:

Fig.1 einen teilweise gebrochen dargestellten Axialschnitt mit einer Öffnung eines Hohlkörpers,der mit einem ringförmigen Element nach der Erfindung versehen ist,

Fig. 2 den Endflächen-bzw. polaren Abschnitt ,.der mit einer Öffnung des Hohlkörpers gemäß Fig.1 versehen ist,

Fig.3 einen teilweise gebrochen dargestellten Axial schnitt einer Ausführungsform der Öffnung der Fig.1,

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Pig. 4 im Schnitt -und maßstäblich vergrößert einen Teil einer Ausführungsform der Wandung des Hohlkörpers der Fig.3,

Fig.5 in einem von innen betrachteten Querschnitt eine Ausführungsform des Hohlkörpers der Fig.2, Fig.6 und 7 im,Axialschnitt entsprechend zwei rechtwinkligen Symmetrieflächen des Hohlkörpers dessen Endflächenöffnung .

In Fig.1 ist eine Ringfläche 1 dargestellt,die aus einem Ring 2 und einem Kragen 3 gebildet ist,dessen Dicke kleiner als die Höhe des Ringes 2 ist und sich radial von der äußeren Seitenfläche des Ringes 2 aus erstreckt.Die Außenfläche 5b dieses Kragens ist mit dieser äußeren Seitenfläche des Ringes 2 durch eine Hohlkehle 5c verbunden.

Die Ringfläche 1 weist die Form eines Körpers auf,der durch die Umdrehung des in Fig.1 dargestellten Querschnittes um eine geometrische Achse X₁X' hervorgebracht wird.

Der Kragen 3 weist eine Seite 4 auf,die in der Verlängerung von einer der Scheiben des Ringes 2 angeordnet ist,und ein konkaves in der Mitte leicht verstärktes Profil hat.

Der Außenrand des Kragens 3 ist von der konkaven Fläche aus in Form einer Schrägfläche 3a geneigt,und die gegenüberliegende konvexe Fläche 5 weist einen Absatz auf,der zwei Ringbereiche 5a,5b bildet,die untereinander durch eine Hohlkehle 6 verbunden sind.

Die Scheibe des Ringes 2,die der konvexen Fläche 5 entspricht, weist eine sich in axialer Richtung erstreckende Rippe

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und mit Schraubengewinde versehene Sacklöcher 8 auf,die in den Ring 2 eingebracht sind und zur Ringfläche hin geöffnet sind.

Diese Ringfläche kann leicht durch Verformung eines Gemisches aus einem polymerisierbaren Kunstharz und Glasfasern hergestellt werden.

Darüberhinaus ist 'die Ringfläche dazu bestimmt,eine auf einer der Endflächen bzw.einem der Pole des Hohlkörpers angebrachte Öffnung vorzusehen,wie es bei dem in Fig.2 dargestellten Behälter der Fall ist.

Dieser Behälter wird hergestellt,indem auf einen geeigneten Kern eine Schicht 9 aus polymerisierbarem Kunstharz aufgebracht wird,welche die Dichtheit des Behälters nach einer anderen ähnlichen Schicht 10 gewährleistet,die mit Glasfasern armiert ist.

Die konkave Fläche 4 der Ringfläche 1 wird dann auf den Teil der Schicht 10 aufgebracht,der einem der Pole des Domes ent spricht, und es wird dann mit Hilfe einer geeigneten Maschine auf der Schicht 10 eine Wicklung eines Mantels aus Fäden aufgebracht,welche ebenfalls mit polymerisierbarem Kunstharz getränkt sind.Diese Wicklung bildet eine Schicht 11,die einen guten mechanischen Widerstand ergibt und den Kragen 3 der Ringfläche 1 bedeckt.

Um aus Gründen der Sparsamkeit eine möglichst dünne Schicht zu erhalten,die jedoch für einen optimalen Widerstand der Wand des Behälters geeignet ist,die durch diese Schichten 9-11 gebildet wird,wird der Mantel aus den Fäden im Verlaufe des Wickelvorganges auf die schon auf den Dorn aufgebrachten

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Teile des Mantels geflochten.

Ein Teil dieser Verknüpfungen,die beispielsweise bei 11m, 11n (Fig.2) auf der Außenfläclxe des Behälters erscheinen, sind auf den Bereichen 5a,5b des Kragens der Ringfläche derart angeordnet,daß diese zwischen der Schicht 10 und der somit gebildeten Schicht 11 eingebettet liegt.Indessen erkennt man-,daß die beiden Bereiche 5a,5b,welche durch einen Absatz 6 getrennt sind,die radiale Ausbreitung von Überlappungen auf Grund der Verknüpfungen des Mantels der Fäden gestattet und so einen Wulst vermeidet.

Man kann also Wicklungsrichtungen für den aus den Fäden gebildeten Mantel vorsehen,die einen schwachen Winkel gegenüber der Achse X,X¹ des Behälters (Fig.2) bilden und eine feste Bandagierung von dessen Boden ergeben und dadurch eine übermäßige Verdickung dieses Bodens vermeiden. Hierzu ist zu bemerken,daß derartige Umwicklungen unter solchen schwachen Winkeln praktisch ohne die Hohlkehlen oder Absätze 5c und 6 unmöglich sind,welche jeweils die Verbindungen des Ringes 2 mit der Fläche 5b und der Flächen 5a und 5b untereinander sicherstellen.

Schließlich kann eine derart auf dem Boden des Behälters, ausgebildete Öffnung durch einen an die Ringfläche 1 angepaßten Deckel 12 verschlossen werden mittels der Schrauben 13, die in den Löchern dieses Deckels vorgesehen sind und in den Muttern 8 vexsc&raubt sind.Eine herkömmliche Ringdichtung drückt sich gegen die Rippe 7 und ist zwischen den Querflächen des Deckels 12 und des Ringes 2 festgedrückt.

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Im übrigen ist es möglich,eine dieser weiterentwickelten Ringfläche entsprechende Ringfläche einem anderen Ring der gleichen Art zuzuordnender einen Kragen mit einem einzigen Bereich aufweist.

In Fig.3 findet man eine Ringfläche 11,die der Ringfläche der Fig.1 entspricht{indessen weist der Innenabschnitt der Scheibe des Ringes 2 eine konkave Fläche 4 mit einem Absatz 15 auf.

Ein anderer auf diesen Ring 11 aufgebrachter.Ring 16 weist einen Ring 17 und einen sich radial von der äußeren Seitenfläche des Ringes 17 erstreckenden Kragen 18 auf.Dieser Kragen enthält eine konkave Fläche 19 und eine konvexe Fläche 20,die durch eine Abschrägung 18a am Rand begrenzt sind.

Darüberhinaus ist die freie Fläche des Ringes 17 so angeordnet, daß sie in dem Absatz 15 des Ringes 2 der Ringfläche 11 aufgenommen wird;die inneren Seitenflächen der beiden Ringe 2 und 17 sind somit in gegenseitiger Verlängerung in Form einer kontinuierlichen Fläche angeordnet. Die Ringfläche 16 wird ebenfalls hergestellt,indem eine Verbindung aus Kunstharz und Glasfasern in eine bestimmte Form gebracht wird.

Die beiden Ringflächen 11 und 16 können in eine zusammengesetzte auf einem Dorn hergestellte Behälterwand in ähnlicher Weise eingefugt werden,wie es schon beschrieben wurde,um eine Öffnung in einem Endabschnitt einer Wand auszusparen. Hi er zu werden Schichten 9a,10a gebildet,die den beschriebenen Schichten 9 und 10 gleichen.Auf diese

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Schichten wird die Ringfläche 16 und dann eine Schicht 21 aus wannedämmendem Material aufgebracht,deren Stärke dem Zwischenraum angepaßt ist,der zwischen den Kragen 18 und der beiden Ringflächen 16 und 11 das Einfügen des Endes der Scheibenfläche des Ringes 17 in die Ausnehmung 15 des Ringes 2 ermöglicht.Auf diese Schicht 21 bringt man die konkave Fläche 4 der Ringfläche 11 auf,und man sieht dann durch Wickeln der Fäden einen Mantel 11a vor,der dem bereits beschriebenen Mantel 11 gleicht.

Die Flächen der Ausnehmung 15 sind einfach auf diejenigen des Ringes 17 aufgelegt,aber man kann die Verbindung der beiden Ringflächen 11 und 16 durch Verleimung oder Verschraubung sichern.

Die beiden Ringflächen 11 und 16 sind dann in eine zusammengesetzte, relativ dicke Wand eingesetzt,die dennoch gegenüber mechanischen Kräften einen guten Widerstand bietet.

Darüberhinaus könnte man die Widerstandfähigkeit einer derartigen Wand gemäß Fig.4 erhöhen,indem man auf Schichten ^w 9a,10a eine Wicklung aus Fäden aufbringt und den Kragen des Ringes 16 einschließt,um eine Schicht 11b zu bilden, auf der die Schicht 21 aus wärmedämmendem Material aufgebracht würde.

Auch kann man auf dieser Schicht 21 eine Schicht 10b aus polymerisierbarem Kunstharz aufbringen,welches mit Glasfasern verstärkt ist,um darauf die aus dem Gespinst von Fäden bestehende Schicht 11a aufzubringen.

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Im übrigen kann eine derartige Ringfläche leicht den Verwendungsbedingungen des Behälters angepaßt werden, in dem sie vorgesehen ist;insbesondere kann die Ringfläche den Abgabebedingungen eines unter Druck stehenden Strqmungsmittels angepaßt werden.

In den Fig.5-7 ist ein Behälter dargestellt,der einen elliptischen Querschnitt und eine polare Öffnung aufweist.

Dieser Behälter kann auf einem Dorn mittels der gleichen Herstellungsvorgänge erzeugt werden,wie sie bereits beschrieben wurden,und seine Wand weist eine Abdichtungsschicht 9c und eine Widerstandsschicht 10c auf,die den entsprechenden Schichten 9 und 10 gleichen,und es ist weiterhin eine Schicht 11c vorgesehen,die der bereits beschriebenen mit Fäden aufgebauten Schicht 11 entspricht.

Darüberhinaus ist eine Ringfläche 22,die der beschriebenen Ringfläche 1 gleicht,in der bereits erläuterten Art zwischen die Schichten 10c und 11c eingefügt.Diese Ringfläche bildet praktisch eine ebene Fläche 23»welche vollständig mit den Schichten 9c,10c bedeckt ist,sowie eine konvexe Schicht 24,auf welcher teilweise die Schicht 11c aufgebracht ist.

Im übrigen weist diese Ringfläche eine Öffnung elliptischer Form auf,die zwei Symmetrieebenen hat,welche rechtwinklig zueinander sind und mit den beiden Symmetrieebenen AA¹, BB¹ des Behälters zusammenfallen.Der an diese Öffnung angrenzende Rand der Fläche 23 weist die Form einer ringförmigen Rippe 25 auf,welche durch die Schichten 9c und 10c bedeckt ist.

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Dieser Teil der Ringfläche ist gleich dem Ring 2 der Ringfläche 1.

Die in der Schicht 11c durch die Wicklung eines Mantels aus einem Fadengeflecht gebildete Öffnung ist kreisförmig und koaxial zur Behälterachse ausgerichtet,so daß die beiden Sektoren 26 des Mantels 11c die Teile der Öffnung der Ringfläche 22 bedecken,die den Enden der Hauptachse dieser Ringfläche entsprechen,während die beiden Sektoren 27 der Ringfläche,die den Enden der Nebenachse der Ringfläche zugeordnet sind,nicht durch diese Schicht 11c bedeckt sind.

Es sei angemerkt,daß die Nebenachse der Ringfläche 22 merklich kleiner als der Radius der Ringöffnung der Schicht 11c ist,so daß ein Deckel 26 mit einem elliptischen Rand und an die Rippe 25 angepaßten Abmessungen durch die Öffnung der Schicht 11c in dem Behälter erfaßt werden kann;die Nebenachse des Deckels 28 ist parallel zur Hauptachse der Ringfläche angeordnet.Der Deckel kann auf die Rippe 25 mittels eines herkömmlichen Befestigungssystemes mit einem diametralen Arm 29 aufgebracht werden,der mit einer Schraube und einer Mutter versehen ist,die mit einem Handgriff verbunden ist.Der Arm ist dabei entlang der Nebenachse der Öffnung der Ringfläche ausgerichtet.

Die Anordnung des Deckels stellt also eine herkömmliche Verschlußvorrichtung dar,wie sie allgemein als Autoklav zur Abgabe eines unter Druck stehenden Strömungsmittels in dem Behälter bekannt ist.

Der Druck des Strömungsmittels belastet die Ränder des Deckels 28 auf der durch die Abdichtungsschicht 9c des

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Behälters bedeckten Rippe 25 stark;diese Rippe bildet so eine Stütze für den Deckel und ein Abdichtungsmittel des auf diese Weise geschaffenen Verschlusses. Es ist ersichtlich,daß das Verschlußprinzip unter Druck auf einen Behälter mit einer zusammengesetzten Wand mit zwei Ringflächen angewendet werden könnte,wie sie weiter oben beschrieben wurde.

Es versteht sich für den Fachmann,daß verschiedene Abweichungen von den konkret beschriebenen Ausführungsformen möglich sind,ohne indessen den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

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Claims

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Patentansprüche

ilRingelement zum teilweisen Einsatz in die Wand eines Hohlkörpers,der aus Pasern und einer Y/icklung auf einem Dorn aufgebrachter imprägnierter Kunstharzfäden besteht, so daß an einem der Enden des Hohlkörpers eine durch einen Deckel verschließbare Öffnung gebildet wird und das Ringelement einen mit lösbaren Befestigungsmitteln für einen Deckel und einen Sitz für eine Dichtungsverbindung versehenen Ring und einen sich radial von dem Ring aus erstreckenden Kragen einer zur Verteilung der Verknüpfungen der Fäden bei deren Aufwicklung geeigneten Form aufweist, dadurch gekennzeichnet,daß die Außenfläche des Kragens (3) einfach mit den äußeren Seitenflächen des Ringes (2) durch eine Hohlkehle (5c)verbunden ist.

2.Ringelement nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß der Kragen (3) einen ringförmigen Absatz in der Form einer Hohlkehle (6)aufweist,der zu dem Ring(2) koaxial ist,und wenigstens zwei Flächen (5a,5b) von Fadenverbindungen bildet.

3.Ringelement nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß der Ring(2) einen Einsatz (15)»besonders als Aussparung und Rippe ,auf dem Ring(17) eines anderen Ringelementes der gleichen Art(Fig.3)bildet*

4.Ringelement nach einem der Ansprüche 1-3 _t dadurch gekennzeichnet ,daß der Ring auf seiner der Fläche (24) des Kragens gegenüberliegenden Seite eine Stützfläche (25)

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eines Deckelrandes (28) und Dichtungsmittel für diesen aufweist und der Deckel(28) derart ausgebildet ist,daß er im Inneren des Behälters befestigbar ist.(Fig.6)

5.Hohlkörper,der aus Schichten kunstharzgetränkter Fasern

an
und Fäden besteht und/einem seiner Enden eine Öffnung aufweist>die mit einer Ringfläche nach einem der Ansprüche 1-4 versehen ist,dadurch gekennzeichnet,daß der Kragen zwischen einer Faserschicht und einer Schicht von Fäden eingebettet ist und wenigstens eine für die Verteilung der Faserverknüpfungen geeignete und in einfacher Weise durch eine Hohlkehle mit einer äußeren Seitenfläche des Ringes verbundene Fläche aufweist.

Ö.Hohlkörper nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet,daß die Öffnung mit zwei Ringen versehen ist,welche miteinander durch einen Einsatz bzw.eine Steckverbindung vom Typ Nut und Rippe zusammengefügt sind,und die Ringe mit Kragen verbunden sind,die in Schichten der Wand des Hohlkörpers eingelassen sind und untereinander einen Zwischenraum bilden,der einer Schicht aus wärmedämmendem Material entspricht(Fig.3).

7.Hohlkörper nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet,daß der Ring elliptisch ausgebildet ist und auf seiner Innenfläche eine durch wenigstens eine Innenschicht der Wand des Hohlkörpers bedeckte Rippe aufweist und diese Rippe eine Stützfläche und ein Abdichtungsmittel für den Rand eines in den Hohlkörper eingelassenen Deckels bildet.(Fig.5)

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