DE602005001137T2

DE602005001137T2 - Kraftstofftank und sein Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE602005001137T2
Application number: DE602005001137T
Authority: DE
Inventors: Biagio Nicosia
Original assignee: Iveco SpA
Current assignee: Iveco SpA
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2025-06-11
Also published as: ITMI20041172A1; EP1604858B1; ES2284129T3; ATE362435T1; EP1604858A1; DE602005001137D1

Description

Technischer Bereich
Diese Erfindung betrifft einen Kraftstofftank, insbesondere einen Tank für flüssigen Kraftstoff für Fahrzeuge, speziell für Industriefahrzeuge.
Allgemeiner Stand der Technik
Die Verwendung von aus Kunststoff hergestellten Tanks wie beispielsweise Kraftstofftanks für Fahrzeuge ist allgemeine Praxis geworden. Gewöhnlich wird für diesen Zweck vernetztes Polyethylen (PE) eingesetzt, da es für diese spezifische Anwendung die erforderlichen Eigenschaften hinsichtlich der mechanischen Festigkeit sowie die geeignete chemische Beständigkeit gegenüber Kraftstoffen wie beispielsweise Dieselöl aufweist. Im Allgemeinen werden derartige Tanks unter Verwendung des Rotationsgussverfahrens (oder Rotogießen) hergestellt. Dieses besteht darin, dass das Kunststoffmaterial in der Gussform zusammen mit den geeigneten Zusatzstoffen, welche während des Festwerdens die Vernetzung bewirken, geschmolzen wird. Sobald die Vernetzung erfolgt ist, kann der Kunststoff nicht erneut geschmolzen werden, was bedeutet, dass er auch nicht geschweißt werden kann. Die Patentschrift US 4.357.293 , welche als diejenige betrachtet wird, die dem jüngsten Stand der Technik entspricht, offenbart einen Tank der genannten Art.
Kraftstofftanks müssen üblicherweise eine Reihe von Strukturmerkmalen enthalten wie beispielsweise Öffnungen, durch welche der Kraftstoff eingefüllt wird, Öffnungen, durch welche der Kraftstoff abgelassen werden kann, und Öffnungen für die Kraftstoff-Füllstandsanzeige. Derartige Öffnungen, insbesondere die Öffnung, welche zum Einführen und zum Anschluss der Kraftstoff-Anzeigevorrichtungen verwendet wird, erfordern den Einbau von geeigneten Befestigungsvorrichtungen wie beispielsweise Metallteilen, mit welchen beispielsweise Schraubverbindungen hergestellt werden können oder die aus Bajonettkupplungen für strukturelle Anschlussvorrichtungen unterschiedlicher Art bestehen können. Derartige Metallteile werden üblicherweise in die Gussform eingebracht und an Ort und Stelle auf eine geeignete Art und Weise befestigt, bevor der Gussvorgang ausgeführt wird, so dass sie ein Teil des fertigen Tanks werden, d. h. direkt in der Struktur des Tanks enthalten sind.
Was die Öffnung für die Aufnahme der Kraftstoffanzeiger betrifft, so besteht eine häufig angewandte Lösung darin, dass ein Metallflansch verwendet wird, der zwei Einfassungen an den Enden aufweist, um sein Herausgleiten aus der Öffnung zu verhindern. Der genannte Flansch wird an einer geeigneten Stelle in der Gussform (koaxial zu der Öffnung, welche im Tank ausgebildet werden soll) angeordnet, bevor der Tank gegossen wird, so dass nach Abschluss des Verfahrens dieser nicht wieder entfernt werden kann.
Diese Lösung ist nicht völlig zufriedenstellend, was die Dichtheit der Kupplung zwischen dem Metallflansch und dem Tank betrifft wird, denn diese Verbindungsstelle längs der Wand des Tanks bis hin zur Außenfläche des Metallflansches stellt eine Verbindungsstelle zwischen unterschiedlichen Materialien dar, welche unterschiedliche lineare thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, und die Verwendung von irgendeinem anderen Dichtungstyp ist offensichtlich nicht möglich. Die Verbindungsstelle ist ebenfalls während des Gussprozesses schwierig zu erreichen, was durch die Geometrie des Flansches vorgegeben ist.
Darstellung der Erfindung
Diese Probleme sind nunmehr mit einem Kraftstofftank, vorzugsweise einem Tank für flüssigen Kraftstoff, gelöst worden, welcher eine aus einem vernetzten Kunststoff bestehende Wandung und eine Anschlussvorrichtung mit einem aus einem thermoplastischen Material gefertigten Körper umfasst, welcher in Verbindung mit einer Öffnung an die genannte Wand angeschweißt ist. Die genannte Anschlussvorrichtung ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet und umfasst vorzugsweise eine Metallstruktur. Gemäß einem Aspekt dieser Erfindung wird die genannte Anschlussvorrichtung vor dem Gießen des Tanks, vorzugsweise durch ein Spritzgussverfahren, gegossen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Tanks, welches die folgenden Arbeitsschritte umfasst:
Herstellen einer aus einem thermoplastischen Material hergestellten Anschlussvorrichtung, welche einen Metalleinsatz umfasst;
Einbringen der genannten Anschlussvorrichtung in eine geeignete Gussform für das Rotogießverfahren;
Schmelzen eines thermoplastischen Materials zusammen mit einem Vernetzungsmittel in der Gussform und Gießen des Tanks.
Der Gegenstand der Erfindung ist in den angefügten Ansprüchen dargelegt.
Verzeichnis der Zeichnungen
Diese Erfindung soll nun durch eine ausführliche Beschreibung der bevorzugten, aber nicht ausschließlichen Ausführungsformen dargestellt werden, welche mit Hilfe der angefügten Zeichnungen lediglich als Beispiel dienen sollen. Bei den Zeichnungen handelt es sich um:
1 ist eine schematische Darstellung, welche einen Schnitt durch die Anschlussvorrichtung eines erfindungsgemäßen Kraftstofftanks veranschaulicht;
2 ist eine schematische Darstellung, welche einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Tank veranschaulicht darstellt;
3 ist eine schematische Darstellung, welche eine Einzelheit der Ansicht in 2 veranschaulicht, welche die an den Tank angegossene Anschlussvorrichtung umfasst.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Der Tank gemäß dieser Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben werden. Dort sind dargestellt: eine aus einem vernetztem Kunststoff bestehende Wand 1, eine im oberen Teil befindliche Öffnung 2, durch welche der Kraftstoff eingefüllt wird, wobei diese zusammen mit der Wandung als einheitliches Ganzes erhalten wird, eine am Boden des Tanks befindliche Ablassöffnung 3, damit der Kraftstoff abgelassen werden kann, wobei diese Ablassöffnung die Vorrichtungen zum Befestigen eines abnehmbaren Deckels oder anderer Ablassvorrichtungen enthält.
Im oberen Teil des Tanks ist eine Öffnung 4 vorhanden, an welcher die Anschlussvorrichtung 5 angebracht ist. Die Wandung 1 des Tanks wird vorzugsweise unter Anwendung des Rotogießverfahrens gegossen und wird aus einem vernetzten thermoplastischen Material, vorzugsweise aus vernetztem Polyethylen (PE), hergestellt. Wie bei den herkömmlichen Herstellungsverfahren wird die Wand dadurch erhalten, dass Pulver des thermoplastischen Materials (PE) zusammen mit einem Additiv (z.B. Peroxid), welches die Vernetzung bewirkt, in die Gussform gebracht wird. Sobald die erforderliche Form und Dicke erreicht worden sind, wird durch die Steuerung des Kunststoffschmelzprozesses der gegossene Teil auf eine geeignete Art und Weise (durch einen Luftstrahl oder Wasserstrahlen) gekühlt, wobei die Vernetzung während der Verfestigung auftritt.
Die Anschlussvorrichtung 5 ist vorzugsweise ringförmig und umfasst ein Teil 6, welches aus thermoplastischem Polyethylen mit hoher Dichte hergestellt ist, welches nicht vernetzt ist. Sie umfasst vorzugsweise auch ein Strukturteil 7, welches aus einem geeigneten Material, vorzugsweise Metall, hergestellt ist. Das genannte Strukturteil kann dazu benutzt werden, um weiterer Vorrichtungen anzubringen, welche die entsprechenden Kupplungsvorrichtungen enthalten, wie dies beispielsweise eine Bajonettkupplung sein kann. Die Anschlussvorrichtung 5 wird vorzugsweise unter Anwendung des Gussverfahrens, beispielsweise durch ein Spritzgussverfahren, hergestellt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird sie in der Gussform, welche zur Herstellung des Tanks verwendet wird, in Position gebracht und befestigt. Wenn der Tank unter Verwendung eines thermoplastischen Materials und eines Vernetzungsmittels gegossen wird, dann wird auch dank des oberflächlichen Schmelzens des thermoplastischen Körpers des Letzteren infolge der Verfahrenstemperatur der Tank folglich mit der Anschlussvorrichtung ein Ganzes bilden.
Die thermoplastischen Materialien, welche den Körper der Anschlussvorrichtung ausmachen, und diejenigen, welche mit einem Vernetzungsmittel verwendet werden, um die Wandung des Tanks zu gießen, müssen in Bezug auf ihre chemischen Eigenschaften kompatibel sein und müssen auch den gleichen Schmelzpunkt aufweisen. Die Verfahrenstemperaturen hängen offensichtlich von den Eigenschaften der zum Einsatz gelangenden Materialien ab, welche in Anbetracht der speziellen Verwendung des Endproduktes die geeigneten Eigenschaften hinsichtlich der mechanischen Festigkeit und der chemischen Beständigkeit aufweisen müssen.
Sobald die Wandung des Tanks gegossen worden ist, kann jegliches überschüssiges Material, welches die Anschlussvorrichtung blockiert, auf eine geeignete Art und Weise entfernt werden, um die Öffnung 4 auszubilden; es ist ersichtlich, dass während des Rotationsgussverfahrens ein Teil des geschmolzenen Materials austritt und die Öffnung der Anschlussvorrichtung blockiert, was beispielsweise rings um einen hervorstehenden Teil herum oder den Kern in der Gussform vorkommen kann. In dem Fall, der in den Abbildungen dargestellt ist, überdeckt während des Gussverfahrens das für die Wandung verwendete Material die Seitenwand 8 und eine Vorderwand 9 der Anschlussvorrichtung und verbleibt an diesen angegossen im Endprodukt, wie dies in den Abbildungen dargestellt ist. Derjenige Teil, welcher sich im Zusammenhang mit der Öffnung 10 der Anschlussvorrichtung ausgebildet haben mag, ist in den 2 und 3 bereits entfernt worden, so dass die Öffnung 4 ausgebildet worden ist.
Der Vorteil des Tanks gemäß dieser Erfindung besteht darin, dass die Anschlussvorrichtung voll und ganz Bestandteil des Tankkörpers ist, wodurch die Möglichkeit einer fehlerhaften Dichtung zwischen der Anschlussvorrichtung und der Wandung des Tanks und zwischen der Anschlussvorrichtung und dem Metallflansch ausgeschlossen ist. Dies ist wichtig im Hinblick auf die Tatsache, dass häufig in dem Fall, wo bei Kraftstofftanks von Fahrzeugen wie dem einen, der in den Zeichnungen dargestellt ist, die Anschlussvorrichtung sich unterhalb der Füllstandshöhe des Kraftstoffs im Tank befindet, wenn dieser voll ist. Die Verwendung einer vorgegossenen Anschlussvorrichtung, wie dies weiter oben beschrieben worden ist, hat zur Folge, dass der Metalleinsatz von einer geeigneten Gestalt sein kann, um eine bessere Abdichtung längs der Verbindung mit dem Körper des Flansches zu gewährleisten, als dies zwischen einem herkömmlichen Metallflansch und der Wandung des Tanks erreicht werden kann. Darüber hinaus ist die Kupplung zwischen Metall und Kunststoff auf einen Bereich innerhalb der Anschlussvorrichtung beschränkt, wie dies in 1 dargestellt ist, was bedeutet, das selbst im Fall des Durchsickerns durch die Verbindung zwischen den Metall- und Kunststoffteilen keine nachteiligen Folgen auftreten würden.
Dieses Beispiel beschreibt eine Anschlussvorrichtung für den Einbau von Kraftstoff-Füllstandsanzeigern, aber die hier beschriebene Technik kann auch auf andere Anschlussvorrichtungen wie beispielsweise auf Öffnungen zum Ablassen oder Einfüllen von Kraftstoff und auf anderweitige Öffnungen angewendet werden.

Claims

Kraftstofftank, welcher eine aus einem vernetzten Kunststoff bestehende Wandung (1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Anschlussvorrichtung (5) mit einem aus einem thermoplastischen Material gefertigten Körper (6) umfasst, welcher in Verbindung mit einer Öffnung (4) zusammen mit der genannten Wandung als Ganzes gegossen ist.
Tank gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Anschlussvorrichtung eine Metallstruktur (7) zur Befestigung weiterer Vorrichtungen umfasst.
Tank gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Anschlussvorrichtung nach einem Spritzgussverfahren erhalten wird.
Tank gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Wandung nach einem Rotationsgussverfahrens erhalten wird.
Tank gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Wandung aus vernetztem PE gefertigt ist und dass die genannte Anschlussvorrichtung einen aus PE gefertigten Körper (6) aufweist.
Tank gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Anschlussvorrichtung ringförmig ist.
Verfahren zur Herstellung eines Kraftstofftanks, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Arbeitsschritte umfasst: Herstellen einer Anschlussvorrichtung mit einem aus thermoplastischem Material gefertigten Körper; Einbringen der genannten Anschlussvorrichtung in einen geeigneten Typ von Gussform für das Rotationsgussverfahren; Schmelzen eines thermoplastischen Materials zusammen mit einem die Vernetzung bewirkenden Mittel in der Gussform und Gießen des Tanks.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Anschlussvorrichtung nach einem Spritzgussverfahrens hergestellt wird.