EP1631800A1 - Schwimmer für einen füllstandsgeber - Google Patents

Schwimmer für einen füllstandsgeber

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EP1631800A1
EP1631800A1 EP04741576A EP04741576A EP1631800A1 EP 1631800 A1 EP1631800 A1 EP 1631800A1 EP 04741576 A EP04741576 A EP 04741576A EP 04741576 A EP04741576 A EP 04741576A EP 1631800 A1 EP1631800 A1 EP 1631800A1
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Sigrid Heimann
Dieter Keller
Rainer Moser
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Siemens AG
Siemens Corp
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  • Nitrophyl is a plastic containing sulfur.
  • the disadvantage of nitrophyl is its complex production, which has high requirements with regard to the sulfur content

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwimmer (5) für einen Füllstandsgeber, bestehend aus einem kraftstoffbeständigen Kunststoff (7), einem Treibmittel (8) und/oder Füllstoff (9), wobei das Treibmittel gasgefüllten Kunststoffkugeln (11) als Mikrosphären (8) und der Füllstoff Mikrohohlkugeln (9) sind. Die Mikrosphären (8) und die Mikrohohlkugeln (9) sind vom kraftstoffbeständigen Kunststoff (7) umschlossen.

Description

Beschreibung
Schwimmer für einen Füllstandsgeber
5 Gegenstand der Erfindung ist ein Schwimmer für einen Füllstandsgeber, bestehend aus einem kraftstoffbeständigen Kunststoff, einem Treibmittel und/oder Füllstoff. Derartige Schwimmer finden Verwendung in Füllstandsgebern in Kraftstofftanks von Kraftfahrzeugen.
10
Schwimmer aus kraftstoffbeständigem Material sind allgemein bekannt. Aufgrund der geringen Dichte von Kraftstoff müssen Schwimmer eine besonders geringe Dichte aufweisen. Erschwerend kommt hinzu, dass als Füllstandsgeber größtenteils He-
15. beigeber eingesetzt werden. Bei einem als Hebelgeber ausgebildeten Füllstanüsgeber ist der Schwimmer an einem Hebeldraht befestigt. Am Hebeldraht ist weiter ein Schleifkontakt angeordnet, der über ein Widerstandsnetzwerk gleitet. Der Schwimmer muss somit eine wesentlich geringere Dichte als der
20 Kraftstoff aufweisen, da er neben seinem eigenen Gewicht auch das Gewicht des Hebeldrahts kompensieren muss. Bei einer Kraftstoffdichte von ungefähr 0,7 g/cm3 müssen derartige Schwimmer daher eine Dichte von unter 0,5 g/cm3 besitzen.
25 Ein Material, welches sowohl kraftstoffbeständig ist als auch eine ausreichend geringe Dichte besitzt, ist Nitrophyl . Nitrophyl ist ein Schwefel enthaltender Kunststoff. Der Nachteil von Nitrophyl ist dessen aufwendige Herstellung, die aufgrund des Schwefelanteils hohe Anforderungen hinsichtlich
30 des Umweltschutzes bedingt .
Als kraftstoffbeständige Materialien sind weiterhin POM (Po- lyoxymethylen) oder PA (Polyamid) bekannt. Die Herstellung von geschäumten Schwimmern aus diesen Materialien ist jedoch 35 äußerst aufwendig. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass beim Schäumen ein offenporiger Schaum entsteht, dessen Poren untereinander in Verbindung stehen und so bei einer Schädi- gung der äußeren Schicht des Schwimmers mit Kraftstoff geflutet werden. Dadurch verliert der Schwimmer seinen Auftrieb, was zum Ausfall des Füllstandgebers führt .
Es ist weiter bekannt, Schwimmer als Hohlkörper aus POM oder PA herzustellen. Diese Schwimmer haben den Nachteil, dass bei einem Einsatz in einem Kraftfahrzeug aufgrund der Fahrdynamik die Hülle des Schwimmers beschädigt werden kann. Infolge des Lecks wird der Schwimmer geflutet, wodurch er seinen Auftrieb verliert, was zum Ausfall des Füllstandsgebers führt. Aus
Hohlkörpern bestehende Schwimmer konnten sich daher als Füllstandsgeber m Kraftfahrzeugen nicht durchsetzen.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Schwimmers für den Einsatz m Kraftstoffen, wobei der Schwimmer keinen
Schwefel enthalten soll, einfach herzustellen und beständig gegen dynamische Belastungen sein soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Schwimmer als Treibmittel Mikrosphären enthält, wobei die Mikrosphären gasgefullte Kunststoffkugeln sind.
Die Beigabe von Mikrospharen als Treibmittel erlaubt eine wesentlich geringere Beimischung als andere Treibmittel. Durch das Erwarmen wahrend der Herstellung erweicht die Kunststoffhülle, so dass das Gas die Kunststoffhülle expandieren kann und das Volumen der Mikrosphare um den Faktor 40 vergrößert. Die Kunststoffhülle der Mikrosphären bleiben nach der Expansion erhalten. Durch die Hüllen der Mikrosphären ist jeder Hohlraum m sich geschlossen, so dass auch im Falle einer Beschädigung des Schwimmers die nicht betroffenen Hohlräume bestehen bleiben und den Auftrieb des Schwimmers gewährleisten.
Der kraftstoffbestandige Kunststoff umgibt die Mikrosphären und schützt sie zuverlässig gegen den Angriff des Kraftstoffs. Gleichzeitig besitzt er die notwendige Festigkeit, um dynamischen Belastungen dauerhaft zu widerstehen. Aufgrund, des hohen Expansionsfaktors der Mikrosphären können auch höher preisige AusgangsStoffe sowohl für den kraftstoffbeständigen Kunststoff als auch für die Mikrosphären verwen- det werden, da aufgrund der erzielten geringen Dichte der Materialanteil der Mikrosphären als auch des kraftstoffbeständigen Kunststoffs im Schwimmer klein ist. Der erfindungsgemäße Schwimmer ist daher besonders kostengünstig.
Aufgrund der großen Expansion der Mikrosphären sind besonders geringe Beimischungen ausreichend, um eine geringe Dichte des Schwimmers zu erreichen. Es hat sich gezeigt, dass für einen Anteil von ungefähr 85 % Mikrosphären im Schwimmer, Beimischungen in der Größenordnung von 10 % im Herstellungsprozess ausreichend sind. Derartige Schwimmer weisen eine Dichte von ungefähr 0,2 g/cm3 auf. Sie sind damit für den Einsatz in Kraftstoffen bestens geeignet. In Abhängigkeit vom Einsatzort lässt sich die Dichte durch den Anteil von Mikrosphären im Schwimmer variieren. Als vorteilhaft haben sich Beimischungen von 3 % bis 20 % Mikrosphären im Herstellungsprozess herausgestellt.
Eine geringe Dichte des Schwimmers wird erreicht, wenn die Mikrosphären einen durchschnittlichen Kugeldurchmesser von 30 μm bis 40 μm, insbesondere von 34 μm bis 38 μm, aufweisen. Dabei behalten die Mikrosphären ihre geschlossene Hülle, so dass der Schwimmer von in sich geschlossenen und damit voneinander getrennten Hohlräumen durchsetzt ist.
Die Aufgabe wird weiterhin dadurch gelöst, dass der Schwimmer Mikrohohlkugeln als Füllstoff enthält. Die auf Glas basierenden Mikrohohlkugeln führen aufgrund der Hohlräume ebenfalls zu einer signifikanten Verringerung der Dichte. Da Mikrohohlkugeln wesentlich preiswerter als Mikrosphären sind, lassen sich durch deren Verwendung besonders preisgünstige Schwimmer erzeugen . Für eine ausreichend geringe Dichte des Schwimmers haben sich Mikrohohlkugeln mit einer Schüttdichte von 0,09 g/cm3 bis 0,1 g/cm3 bewährt. Der Anteil an Mikrohohlkugeln kann bis zu 98 % betragen. Schwimmerdichten von unter 0,5 g/cm3 werden mit ei- nem Anteil von mehr als 70 % Mikrohohlkugeln im Schwimmer erreicht .
Des weiteren wird die Aufgabe mit einem Schwimmer gelöst, der Mikrohohlkugeln und Mikrosphären enthält. Der Einsatz von Mikrohohlkugeln führt bereits zu einer Reduzierung der Dichte, so dass der Anteil an Mikrosphären zur Erzielung kleiner Schwimmerdichten gesenkt werden kann. Ein derartiger Schwimmer ist besonders kostengünstig mit einer besonders kleinen Dichte herstellbar.
Die Anteile der Mikrosphären und der Mikrohohlkugeln sind in weiten Grenzen in Abhängigkeit vom Einsatzort variierbar. So können Schwimmer für Dieselkraftstoff aufgrund der höheren Dichte von Dieselkraftstoff mit 0,4 g/cm3 eine größere Dichte aufweisen als Schwimmer für Benzin. Die Beimischungen der
Mikrohohlkugeln kann zwischen 3 % und 60 % variieren, während die Mikrosphären mit einem Anteil zwischen 3 % und 20 % während des Herstellungsprozesses zugegeben werden. Eine gute Verarbeitung der Ausgangsstoffe mittels Spritzgießens, Gießen oder Extrodieren wird bei einem Anteil von Mikrohohlkugeln im Schwimmer bis 50 % erreicht.
Aufgrund der geringen Dichte des erfindungsgemäßen Schwimmers können nahezu alle kraftstoffbeständigen Kunststoffe verwen- det werden. Als Thermoplaste haben sich insbesondere POM, PA, PPS (Polyphenylensulfid) , PEEK (Polyaryletherketon) , HDPE (Polyethylen hoher Dichte) PBT (Polybutylenterephtalat ) , PET (Polyethyienterephtalat) und PPA (Polyphtalamid) bewährt. Bei den Duromeren sind Gießharze auf der Basis der Phenolharze und der Epoxydharze besonders geeignet. Die Herstellung des Schwimmers aus einem Thermoplast als kraftstoffbeständigen Kunststoff erfolgt mittels Spritzgießen, Extrodieren oder Pressen. Bei der Verwendung von Durome- ren als kraftstoffbeständigen Kunststoff lässt sich, der Schwimmer durch Gießen, Extrodieren oder Pressen herstellen.
Durch die gezielte Auswahl der Beimischungen an Mikrospharen und/oder Mikrohohlkugeln lässt sich die Dichte des Schwimmers gezielt in einem weiten Bereich von 0,15 g/cm3 bis 0,5 g/cm3 einstellen. Während für den Einsatz des Schwimmers an Dieselkraftstoff eine Dichte von 0,4 g/cm3 bereits ausreichend ist, besitzen an Benzin eingesetzte Schwimmer eine Dichte von 0,25 g/cmJ bis 0,15 g/cm3.
Um den Schwimmer mit dem Hebeldraht des Fullstandsgebers zu verbinden, besitzt der Schwimmer eine Aufnahme für den Hebeldraht. Eine besonders einfach zu erzeugende Aufnahme wird mit einer als Bohrung ausgebildeten Aufnahme im Schwimmer erreicht. Eine derartige Bohrung lässt sich kostengünstig wäh- rend der Herstellung des Schwimmers, beispielsweise durch das Einlegen eines Kerns an dis Schwimmerform erzeugen.
An einem Ausfύhrungsbeispiel wird die Erfindung naher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung in
Fig. 1: einen erfindungsgemäßen Schwimmer und Fig. 2: einen Ausschnitt einer vergrößerten Darstellung eines Schnitts durch den Schwimmer nach Fig. 1.
Fig. 1 zeigt einen Füllstandsgeber 1 für eine Fordereinheit in einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs. Der Fύllstands- geber 1 umfasst einen Dickschichtwiderstand 2 und einen Hebeldraht 3. Im Hebeldraht 3 ist ein Schleifkontakt 4 befestigt, der über den Dickschichtwiderstand 2 gleitet. Am Ende des Hebeldrahts 3 ist ein Schwimmer 5 angeordnet, wobei der Schwimmer 5 eine als Bohrung 6 ausgebildete Aufnahme aufweist, in der der Hebeldraht 3 derart angeordnet ist, dass der Schwimmer 5 frei drehbar am Hebeldraht 3 gelagert ist. Der Schwimmer besitzt eine Lange von 64 mm, eine Breite von 32 mm und eine Höhe von 16 mm, so dass das Volumen des Schwimmers 5 32,77 cm3 beträgt.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Schwimmer auf Fig. 1. Der Schwimmer besteht zu 12,6 % aus POM 1, in das die Mikro- sphären 8, und die Mikrohohlkugeln 9 eingebettet sind. Die MiJcrosphären 8 sind mit einem Gas 10 gefüllte Kunststoffku- geln 11, wie sie von der Fa. AKZO NOBEL unter dem Handelsnamen Expancel angeboten werden. Die Mikrosphären 8 besitzen einen Durchmesser von 36 μm. Der Anteil der Mikrosphären 8 beträgt 81,9 %. Die auf Glas basierenden Mikrohohlkugeln 9 besitzen einen größeren Durchmesser als die Mikrosphären 8. Zur besseren Darstellung sind die Mikrosphären 8 größer gezeichnet. Der Anteil der Mikrohohlkugeln 9 beträgt 5,5 %. Die Dichte des Schwimmers 5 liegt bei 0,2 g/cm3.
Die nachfolgende Tabelle zeigt bei einer Beimischung von 10 % Expancel 8 in die Ausgangsstoffe die erreichbaren Dichten und die Anteile der Bestandteile für Schwimmer 5 bei verschiedenen Mischungsverhältnisse von POM 7 zu Mikrohohlkugeln 9.
Die zweite Tabelle zeigt die Dichte und die Anteile an POM 7 und Expancel 8 für verschiedene Beimischungen von Expancel 8 in die Ausgangsstoffe für einen Schwimmer 5, bestehend aus POM 7 und Expancel 8. POM Expancel Dichte Anteil Anteil (Ausgangs- POM Expancel stoff)
90% 10% 0 , 22g/cm3 13, 75% 86,25%
95% 5% 0 , 37g/cm3 25, 20% 74,80%
Die dritte Tabelle zeigt die Dichte des Schwimmers 5 für verschiedene Anteile an POM 7 und Mikrohohlkugeln 9.

Claims

Patentansprüche
1. Schwimmer für einen Füllstandsgeber, bestehend aus einem kraftstoffbeständigen Kunststoff und einem Treib- mittel, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibmittel gasgefüllte Kunststoffkugeln (11) als Mikrosphären (8) sind, und dass der kraftstoffbeständige Kunststoff (7) die Mikrosphären (8) umschließt.
2. Schwimmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Mikrosphären (8) zwischen 87 % und 70 % beträgt .
3. Schwimmer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich- net, dass die Mikrosphären (8) einen durchschnittlichen
Kugeldurchmesser von 30 μm bis 40 μm aufweisen.
4. Schwimmer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrosphären (8) einen durchschnittlichen Kugel- durchmesser von 34 μm bis 38 μm aufweisen.
5. Schwimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmer (5) eine Dichte unter 0,37 g/cm3 besitzt.
6. Schwimmer mit einem Füllstandsgeber, bestehend aus einem kraftstoffbeständigen Kunststoff und einem Füllstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff Mik— rohohlkugeln (9) sind und dass der kraftstoffbeständige Kunststoff (7) die Mikrohohlkugeln (9) umschließt.
7. Schwimmer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrohohlkugeln (9) aus Glas bestehen.
8. Schwimmer nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrohohlkugeln (9) eine Schüttdichte von 0,09 g/cm3 bis 0,1 g/cm3 besitzen.
9. Schwimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Mikro- hohlJcugeln (9) 3 % bis 98 % beträgt.
10. Schwimmer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Mikrohohlkugeln (9) über 70 % beträgt.
11. Schwimmer nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmer (9) eine Dichte von unter 0,5 g/cm3 besitzt.
12. Schwimmer für einen Füllstandsgeber, bestehen aus einem kraftstoffbeständigen Kunststoff, einem Treibmittel und einem Füllstoff, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibmittel gasgefüllte Kunststoffkugeln (11) als Mik- rospϊiären (8) sind, dass der Füllstoff Mikrohohlkugeln (9) sind, und dass der kraftStoffbeständige Kunststoff (7) die Mikrosphären (8) und die Mikrohohlkugeln (9) umschließt .
13. Schwimmer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrosphären (8) einen Anteil von 20 % bis 87 % am Schwimmer (5) besitzen.
14. Schwimmer nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrohohlkugeln (9) einen Anteil von 1,5 % bis 60 % am Schwimmer (5) besitzen.
15. Schwimmer nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeich- net, dass der Schwimmer (5) einen Anteil des kraft- stoffbeständigen Kunststoffs (7) von 5 % bis 14 % besitzt .
16. Schwimmer nach Anspruch 12 bis 15, dadurch gekennzeich- net, dass der Schwimmer (5) eine Dichte von 0,5 g/cm3 bis 0,1 g/cm3 besitzt.
17. Schwimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, dass der kraftstoffbeständige Kunststoff (7) POM, PA, PPS, PEEK, PBT, HDPE, PET oder PPA ist.
18. Schwimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der kraftstoffbeständige Kunststoff (7) ein Phenolharz oder ein Epoxydharz ist.
19. Schwimmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmer (5) eine Aufnahme (6) für einen Hebeldraht (3) besitzt.
20. Schwimmer nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme eine Bohrung (6) im Schwimmer (5) ist.
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