Treibstofftank - Fuel tank

Ein Kraftstofftank (auch Benzintank oder Gastank genannt ) ist ein sicherer Behälter für brennbare Flüssigkeiten. Obwohl jeder Speichertank für Kraftstoff so genannt werden kann, wird der Begriff typischerweise auf einen Teil eines Motorsystems angewendet, in dem der Kraftstoff gespeichert und angetrieben ( Kraftstoffpumpe ) oder in einen Motor abgegeben (Druckgas) wird . Kraftstofftanks reichen in Größe und Komplexität vom kleinen Kunststofftank eines Butan- Feuerzeugs bis hin zum kryogenen Außentank des Space Shuttle mit mehreren Kammern .

Die Treibstofftanks für B-25- Bomber
Tankdeckel an einem BMW Automobil für Wasserstoff- (links) und Benzintanks (rechts)

Verwendet

Normalerweise muss ein Kraftstofftank Folgendes zulassen oder bieten:

  • Kraftstofflagerung: Das System muss eine bestimmte Kraftstoffmenge enthalten, Leckagen vermeiden und Verdunstungsemissionen begrenzen.
  • Befüllen: Der Kraftstofftank muss sicher und ohne Funken befüllt werden.
  • Geben Sie eine Methode zum Bestimmen des Kraftstoffstands im Tank, Messen (die verbleibende Kraftstoffmenge im Tank muss gemessen oder ausgewertet werden).
  • Entlüftung (wenn Überdruck nicht zulässig ist, müssen die Kraftstoffdämpfe über Ventile abgeführt werden).
  • Speisung des Motors (durch eine Pumpe).
  • Schadenspotenziale antizipieren und sicheres Überlebenspotenzial bereitstellen.

Kunststoff ( Polyethylen mit hoher Dichte HDPE) als Konstruktionsmaterial für Kraftstofftanks ist zwar kurzfristig funktionsfähig, hat jedoch ein langfristiges Potenzial zur Sättigung, da Kraftstoffe wie Diesel und Benzin das HDPE-Material durchdringen.

In Anbetracht der Trägheit und kinetischen Energie des Kraftstoffs in einem Kunststofftank, der von einem Fahrzeug transportiert wird, ist die Spannungsrissbildung in der Umwelt ein eindeutiges Potenzial. Die Entflammbarkeit von Kraftstoff macht Spannungsrisse zu einer möglichen Ursache für katastrophale Versagen. Abgesehen von Notfällen eignet sich HDPE-Kunststoff zur kurzfristigen Lagerung von Diesel und Benzin. In den USA wären Tanks mit Zulassung von Underwriters Laboratories (UL 142) eine minimale Konstruktionsüberlegung.

Konstruktion des Kraftstofftanks

Kraftstofftank für die Apollo-Mondlandefähre , 1960er Jahre

Während die meisten Tanks hergestellt werden, werden einige Kraftstofftanks immer noch von Metallhandwerkern hergestellt oder im Falle von Blasentanks von Hand gefertigt. Dazu gehören Custom- und Restaurierungstanks für Automobile, Flugzeuge, Motorräder, Boote und sogar Traktoren. Der Bau von Kraftstofftanks folgt einer Reihe spezifischer Schritte. Der Handwerker erstellt im Allgemeinen ein Modell, um die genaue Größe und Form des Tanks zu bestimmen, normalerweise aus Schaumstoff. Als nächstes werden Konstruktionsprobleme angesprochen, die sich auf die Struktur des Tanks auswirken – wie z. Dann müssen die Handwerker die Dicke, die Härte und die Legierung des Blechs bestimmen, aus dem er den Tank herstellen wird. Nachdem das Blech in die benötigten Formen geschnitten wurde, werden verschiedene Teile gebogen, um die Grundschale und/oder Enden und Leitbleche für den Tank zu bilden. Die Leitbleche vieler Kraftstofftanks (insbesondere in Flugzeugen und Rennwagen) enthalten Blitzlöcher . Diese geflanschten Löcher dienen zwei Zwecken: Sie reduzieren das Gewicht des Tanks und erhöhen gleichzeitig die Festigkeit der Leitbleche. Gegen Ende der Bauarbeiten werden Öffnungen für den Einfüllstutzen, die Kraftstoffaufnahme, den Ablass und die Kraftstoffstandmeldeeinheit hinzugefügt. Manchmal werden diese Löcher auf der flachen Schale erzeugt, manchmal werden sie am Ende des Herstellungsprozesses hinzugefügt. Blenden und Enden können angenietet werden. Die Köpfe der Nieten werden häufig hartgelötet oder gelötet, um ein Auslaufen des Tanks zu verhindern. Die Enden können dann eingesäumt und angelötet oder angeflanscht und gelötet (und/oder mit einem Epoxid-Dichtmittel abgedichtet) werden oder die Enden können angeflanscht und dann verschweißt werden. Nach dem Löten, Löten oder Schweißen wird der Kraftstofftank auf Dichtheit geprüft.

In der Luft- und Raumfahrtindustrie ist die Verwendung von Kraftstofftank-Dichtmitteln eine häufige Anwendung für integrierte Hochtemperatur-Kraftstofftanks. Dies bietet eine hervorragende Beständigkeit gegenüber Flüssigkeiten wie Wasser, Alkoholen, synthetischen Ölen und erdölbasierten Hydraulikflüssigkeiten.

Kraftstofftanks für Kraftfahrzeuge

Die maximale Distanz, die ein vollgetanktes Fahrzeug mit Verbrennungsmotor zurücklegen kann, ist das Produkt aus Tankinhalt und Kraftstoffeffizienz (in Meilen pro Gallone). Größere Tanks erhöhen zwar die maximale Reichweite, nehmen aber auch mehr Platz ein und tragen (insbesondere im gefüllten Zustand) zum Gesamtgewicht bei, was bei gleicher Leistung einen höheren Kraftstoffverbrauch erfordert. Die Kraftstofftankkapazität ist daher das Ergebnis eines Kompromisses bei Designüberlegungen. Bei den meisten Kompaktwagen liegt das Fassungsvermögen im Bereich von 45 bis 65 Liter (12 bis 17 US gal); das Originalmodell Tata Nano ist mit seinem 15 Liter (4 US gal) Kraftstofftank außergewöhnlich. SUVs und Trucks haben in der Regel deutlich größere Kraftstofftanks.

Für jedes neue Fahrzeug wird ein spezifisches Kraftstoffsystem entwickelt, um den verfügbaren Platz optimal zu nutzen. Darüber hinaus werden für ein Fahrzeugmodell je nach Fahrzeugtyp, Kraftstoffart (Benzin oder Diesel), Düsenmodellen und Region unterschiedliche Kraftstoffsystemarchitekturen entwickelt.

Zwei Technologien werden verwendet, um Kraftstofftanks für Autos herzustellen:

  • Kraftstofftanks aus Metall ( Stahl oder Aluminium ), aus gestanzten Blechen geschweißt. Obwohl diese Technologie die Kraftstoffemissionen sehr gut begrenzt, ist sie tendenziell weniger konkurrenzfähig und damit weniger auf dem Markt, obwohl die Kraftstofftanks von Automobilen bis vor kurzem fast ausschließlich aus Blech hergestellt wurden.
  • Kraftstofftanks aus Kunststoff mit hoher Dichte aus Polyethylen (HDPE), die durch Blasformen hergestellt werden . Blasgeformtes HDPE kann komplexe Formen annehmen, so dass der Tank beispielsweise direkt über der Hinterachse montiert werden kann, was Platz spart und die Crashsicherheit verbessert. Anfangs gab es Bedenken hinsichtlich der geringen Bruchzähigkeit von HDPE im Vergleich zu Stahl oder Aluminium. Bedenken hinsichtlich der Sicherheit und langfristigen Funktionsfähigkeit sollten berücksichtigt und überwacht werden.

Moderne Autos verfügen oft über eine Fernöffnung der Tankklappe per E-Motor oder Kabelentriegelung. Aus Komfort- und Sicherheitsgründen können viele moderne Kraftstofftanks nicht von Hand oder auf andere Weise von der Außenseite des Autos geöffnet werden.

Reservetank

Der Reservetank wird manchmal auch als sekundärer Kraftstofftank bezeichnet (in vielen Autos/Fahrrädern enthält er etwa 15% des Fassungsvermögens des primären Tanks). Diese finden sich häufiger bei Fahrrädern, älteren Autos (einige ohne Tankanzeige) und Fahrzeugen, die für lange Distanz oder spezielle Verwendung. Eine Leuchte auf der Instrumententafel zeigt an, wenn der Kraftstoffstand unter einen bestimmten Punkt im Tank sinkt. Es gibt keinen aktuellen Standard, obwohl einige Anstrengungen unternommen werden, um diese Daten für alle Automobile zu sammeln.

Bei Fahrzeugen, die auf Dauer umgebaut wurden, wird der Primärtank (der mit dem Auto geliefert wird) zu einem Reservetank gemacht und ein größerer eingebaut. Einige 4x4-Fahrzeuge können vom Händler mit einem Zweittank (oder Untertank) ausgestattet werden.

Buddelschiff

Das Schiff in einem Flaschenkraftstofftank ist ein von TI Automotive in Rastatt, Deutschland, entwickeltes Fertigungsdesign , bei dem alle Kraftstoffförderkomponenten einschließlich der Pumpe, der Steuerelektronik und der meisten Schläuche in einem blasgeformten Kunststoffkraftstofftank untergebracht und nach dem traditionellen Schiff benannt sind -mechanisches Puzzle in einer Flasche . Die Technik wurde entwickelt, um die Kraftstoffdampfemissionen als Reaktion auf die Anforderungen des partiellen Null-Emissions-Fahrzeugs (PZEV) zu reduzieren. Die erste Anwendung war für den 2005er Ford GT .

Rennbrennstoffzelle

FIA FT3 Sicherheitstankblase im Porsche GT3 Cup Rennwagen

Eine Renn-Brennstoffzelle verfügt über eine starre Außenhülle und eine flexible Innenverkleidung, um die Gefahr von Reifenpannen im Falle einer Kollision oder eines anderen Missgeschicks, das zu schweren Schäden am Fahrzeug führen kann, zu minimieren. Er ist mit einem offenzelligen Schaumkern gefüllt, um eine Dampfexplosion im leeren Teil des Tanks zu verhindern und das Schwappen von Kraftstoff während des Wettbewerbs zu minimieren, das das Fahrzeug aus dem Gleichgewicht bringen oder zu einer unzureichenden Kraftstoffzufuhr zum Motor führen kann ( Kraftstoffmangel ).

Flugzeug

Anordnung der Hauptkraftstofftanks eines modernen Verkehrsflugzeugs

Flugzeuge verwenden typischerweise drei Arten von Kraftstofftanks: integral, starr entfernbar und Blase.

  • Integrale Tanks sind Bereiche innerhalb der Flugzeugstruktur, die abgedichtet wurden, um eine Kraftstofflagerung zu ermöglichen. Ein Beispiel für diesen Typ ist der " Wet Wing ", der üblicherweise in größeren Flugzeugen verwendet wird. Da diese Tanks Teil der Flugzeugstruktur sind, können sie für Service- oder Inspektionszwecke nicht entfernt werden. Inspektionstafeln müssen bereitgestellt werden, um eine interne Inspektion, Reparatur und allgemeine Wartung des Tanks zu ermöglichen. Die meisten großen Transportflugzeuge verwenden dieses System und speichern Treibstoff in den Flügeln, im Bauch und manchmal im Heck des Flugzeugs.
  • Starre abnehmbare Tanks sind in einem Fach installiert, das für die Aufnahme des Tanks bestimmt ist. Sie sind typischerweise aus Metall und können zur Inspektion, zum Austausch oder zur Reparatur entfernt werden. Das Flugzeug verlässt sich nicht auf den Tank für die strukturelle Integrität. Diese Panzer sind häufig in kleineren Flugzeugen der allgemeinen Luftfahrt wie der Cessna 172 zu finden .
  • Blasentanks oder Brennstoffzellen sind verstärkte gummierte Taschen, die in einem Abschnitt der Flugzeugstruktur installiert sind, um das Gewicht des Kraftstoffs aufzunehmen. Die Blase wird aufgerollt und durch den Kraftstoffeinfüllstutzen oder die Zugangsklappe in das Fach eingebaut und mit Metallknöpfen oder Druckknöpfen im Fach gesichert. Viele Hochleistungs-Leichtflugzeuge, Hubschrauber und einige kleinere Turboprops verwenden Blasentanks. Ein großer Nachteil dieser Art von Tanks ist die Tendenz von Materialien, sich durch intensiven Gebrauch zu verhärten , wodurch sie spröde werden und Risse verursachen. Ein großer Pluspunkt ist die Möglichkeit, so viel wie möglich vom Flugzeug zur Speicherung von Treibstoff zu nutzen.
  • Kampfflugzeuge und Hubschrauber verwenden in der Regel selbstdichtende Treibstofftanks .

Treibstofftanks wurden in Verbindung gebracht Luftfahrt Katastrophen , ist die Ursache des Unfalls oder der Verschlechterung es (Kraftstofftank Explosion ). Beispielsweise:

  • Die offizielle "wahrscheinliche Ursache" für die Explosion und den anschließenden Absturz von TWA-Flug 800 ist, dass in einem der Treibstofftanks des Flugzeugs ein explosives Treibstoff-Luft-Gemisch vorhanden war. Eine fehlerhafte Verkabelung lieferte dann eine Zündquelle im Tank und zerstörte das Verkehrsflugzeug. Während die Richtigkeit der offiziellen Erkenntnisse in diesem Fall noch in Frage gestellt wird, sind ähnliche Explosionen in anderen Flugzeugen aufgetreten. Es ist möglich, die Gefahr von Kraftstofftankexplosionen durch ein Tankinertisierungssystem oder Löschschaum in den Tanks zu verringern .
  • Verbrennender Kraftstoff kann explodieren oder das gleiche Flugzeug oder benachbarte Objekte und Personen in Brand setzen. Beim Absturz der Convair 340 in München 1960 krachte ein Transporter in eine Hauptstraße. Brennender Treibstoff setzte eine Straßenbahn in Brand. Alle 20 Menschen an Bord des Flugzeugs und 32 Passagiere der Straßenbahn starben.

In manchen Bereichen wird der Treibstofftank eines Flugzeugs auch als Flugzeugbrennstoffzelle bezeichnet .

Wasserversorgung

Wasserversorgungssysteme können Primär- oder Reservestrom haben, die von dieselbetriebenen Generatoren geliefert werden, die von einem kleinen "Tagestank" und einem viel größeren Massenspeicherkraftstofftank gespeist werden.

Sicherheit

Die richtige Konstruktion und Konstruktion eines Kraftstofftanks spielen eine wichtige Rolle für die Sicherheit des Systems, zu dem der Tank gehört. In den meisten Fällen sind intakte Kraftstofftanks sehr sicher, da der Tank mit Kraftstoffdampf-Luft-Gemischen gefüllt ist, die weit über den Entzündbarkeitsgrenzen liegen und daher auch bei vorhandener Zündquelle nicht brennen können (was selten vorkommt).

Gebündelte Öltanks dienen der sicheren Lagerung von Heizöl und anderen Gefahrstoffen. Von Versicherungsunternehmen wird oft eine Bündelung anstelle von einhäutigen Öllagertanks verlangt.

Mehrere Systeme, wie BattleJacket und Gummiblasen, wurden entwickelt und eingesetzt, um die Kraftstofftanks von Militärfahrzeugen in Konfliktgebieten (vor Explosionen durch feindliches Feuer) zu schützen.

Für stationäre Kraftstofftanks besteht eine wirtschaftliche Möglichkeit, sie vor Gefahren wie extremen Temperaturen und Fahrzeugunfällen zu schützen, darin, sie zu vergraben. Vergrabene Tanks sind jedoch schwer auf Lecks zu überwachen. Dies hat zu Bedenken hinsichtlich der Umweltgefahren von unterirdischen Lagertanks geführt .

Siehe auch

Verweise

Externe Links