4. Internationales CTI-Forum „Tank- und Kraftstoffsysteme“ 2008, Stuttgart

Biokraftstoffe: ein „Muss“

Referenten: v. l.: Prof. Michael Palocz-Andresen, OBM GmbH; Dr. Meike Rinnbauer, Freudenberg; Dr. Heinrich Sielemann, Delphi Powertrain Systems
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Spezialwerkstoffe können Schäden durch organische Kraftstoffe an Tanksystemen verhindern, so lautet eine Feststellung des CTI- Forums „Tank- und Kraftstoffsysteme“. Die Materialien von Tanks, Leitungen und Dichtungen müssen vor Quellung, Zersetzung oder physikalischen Veränderungen geschützt werden. Eine weitere Herausforderung ist die Beständigkeit gegen besonders hohe und tiefe Temperaturen.

Vom 27. bis 29. Mai 2008 fand in Stuttgart das 4. Internationale CTI-Forum „Tank und Kraftstoffsysteme“ statt. Im Fokus der Veranstaltung standen der Einfluss alternativer Kraftstoffe auf Leitungen und Dichtungen, neue Entwicklungen bei Kunststoff- und Stahltanks sowie Tests und Erprobung von Tanksystemen. Lösungen für die aktuellen Anforderungen sind fluorierte Leitungs- und Verbindungswerkstoffe, innovative Kunststoffe oder Stahltanks.

Wechselwirkungen zwischen Kraftstoffen und Werkstoffen
„Kraftstoffe bestehen meist aus aromatischen Kohlenwasserstoffen und sauerstoffhaltigen Verbindungen. Bei Dichtungskunststoffen wie Elastomeren können sie grundsätzlich eine Änderung des Volumens oder der physikalischen Eigenschaften bewirken. Bei einer Volumenquellung sei eine Gewichts- und Massenzunahme ab 30 Prozent kritisch“, legte Dr. Meike Rinnbauer von Freudenberg dar. Als „sehr kritischen Faktor“ bezeichnete sie die so genannte scheinbare Beständigkeit, bei der sich Quellung und Schrumpfung überlagerten. Dieses Phänomen könne durch Prüffeldversuche identifiziert werden.
Johann Mader von Wallstabe & Schneider erklärte, bei der Quellung nähmen Härte, Festigkeit und Dehnung der Elastomere ab, während die Kältebeständigkeit zunehme. Grundsätzlich gelte: Je geringer die Quellung, desto geringer die Durchlässigkeit. Mit steigendem Fluorgehalt im Kunststoff reduziere sich die Quellwirkung, gleichzeitig sinke jedoch auch die Kälteresistenz. Die Verträglichkeit von Elastomer und Kontaktme- dium richte sich nach der Polarität, führte Rinnbauer aus: „Stoffe mit gleicher Polarität haben eine hohe Affinität und lösen einander. Alternative Kraftstoffe bestehen sowohl aus polaren als auch aus unpolaren Komponenten, so dass ein Dichtungswerkstoff gegen beide Polaritäten resistent sein muss.“ Zudem könne bei steigendem Wassergehalt im Kraftstoff ein aggressives Säure-Wasser-Gemisch entstehen, das u. a. Metallkorrosion verursache und den Dichtungswerkstoff schädige. „Fluorkautschuke (FKM) und Fluorsilikone (FVMQ) seien grundsätzlich als Dichtungsmaterialien geeignet“, sagte Rinnbauer. Mader regte an, die Dichtungswerkstoffe nach den jeweils wichtigsten Kriterien auszuwählen. Als „besten Kompromiss“ empfahl er FKM mit einem Fluoranteil von 68 %. Alternativen könnten FKM mit 66 % Fluoranteil oder FVMQ sein.
„Kritischer als Ethanolkraftstoff sei Biodiesel, der sich bei Luftkontakt unter Säurebildung zersetzen könne. FKM mit 66 Prozent Fluoranteil sei hier „relativ resistent“, so Mader.
Auch Rinnbauer riet zu FKM-Terpolymeren für den Einsatz bei Biodiesel; bei Biodiesel-Beimischung bis zehn Prozent und moderaten Temperaturen sei auch Nitrilkautschuk (NBR) einsetzbar.
Füllstandsmessung mit Schallwellen
Dieter Brenner von der Schlemmer GmbH stellte die Resonanzmethode zur Messung des Tankfüllstands vor: „Die Luftsäule oberhalb des Flüssigkeitsstands wird mit wechselnden Tonfrequenzen beschallt. Je nach Füllstand gibt es bei einer bestimmten Frequenz eine Amplitudenerhöhung.“ Das Prinzip gleiche dem Blasen in eine Flasche, wobei sich der Ton je nach Flüssigkeitsmenge verändere. Bei der Resonanzmethode ließen umgekehrt Signalamplitude und -frequenz auf den Flüssigkeitsstand schließen. Es gebe ein tankspezifisches Frequenzband, und die Kennlinien müssten flüssigkeitsspezifisch definiert werden. „Jede Flüssigkeit, ob Wasser, Biosprit, Diesel, Öl oder Harnstoff, bewirkt eine charakteristische Luftsäule im Tank“, so Brenner. Je Tank und je Flüssigkeit sei daher ein eindeutig programmierter Sensor erforderlich. Die Sonde könne mit einem flexiblen Schlauch oder einem festen Rohr eingesetzt werden, bei besonders komplizierter Tankgeometrie auch mit mehreren Schläuchen. Dabei gebe es stets nur einen Sensor. „Nur ein Syphon-Effekt darf nicht entstehen, dann funktioniert das Gerät nicht“, warnte Brenner. Bei Messhöhen von etwa 125 mm liege die Messgenauigkeit bei 0,5 mm. Der Einfluss von Temperatur und Flüssigkeitsspiegel-Veränderungen, etwa bei Bergfahrten, seien im System berücksichtigt, ebenso Fremdschalleinwirkungen durch Motor oder Autoradio. Die Serienreife des neuen Messsystems stellte Brenner im ersten Halbjahr 2009 in Aussicht.
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