Some content of this application is unavailable at the moment.
If this situation persist, please contact us atFeedback&Contact
1. (WO2019063144) METHOD FOR SEALING AND INFLATING INFLATABLE OBJECTS
Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

Beschreibung

Verfahren zum Abdichten und Aufpumpen aufblasbarer Gegenstände

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abdichten und Aufpumpen aufblasbarer Gegenstände, insbesondere zum Abdichten und Aufpumpen von Kraftfahrzeugreifen, wobei ein in einem Dichtmittelbehälter befindliches Dichtmittel in den aufblasbaren Gegenstand gefördert wird und danach mit Hilfe eines durch vorzugsweise einen

Elektromotor angetriebenen Kompressors ein Abdicht- bzw. Pumpdruck erzeugt wird, wodurch der aufblasbare Gegenstand abgedichtet und auf einen vorgegebenen

Betriebsdruck aufgepumpt wird.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung.

Bei Reifenpannen besteht in aller Regel das Problem, dass - wie beispielsweise bei einem PKW bisher üblich - ein gefüllter und auf einer Felge montierter Reservereifen mitgeführt werden muss, der dann anstelle des Rades mit dem defekten Reifen montiert wird, wonach der defekte Reifen in dem für den Reservereifen vorgesehenen Stauraum im Fahrzeug befestigt werden und später einer Reparatur zugeführt werden muss. Hierzu ist es nicht nur oft notwendig, ein beladenes Fahrzeug auszuräumen, um an den entsprechenden Stauraum zu gelangen, sondern es muss auch das Fahrzeug selbst mit Wagenhebern aufgebockt und eine umständliche Reparaturarbeit durchgeführt werden.

Um diese Nachteile zu vermeiden, sind bereits seit längerer Zeit Reparatursätze oder Pannensets zur temporären Reparatur des Reifens bekannt, die einen Kompressor, ein im Reifen koagulierendes Dichtmittel, meistens ein Latexmilch-Gemisch, die entsprechenden Verbindungsschläuche und die notwendigen Kabelanschlüsse zur Energiezufuhr sowie Schalter, Manometer und Bedienelement beinhalten und somit einen ständig einsetzbaren und vollständigen Reparatursatz bereitstellen, mit dem auf das Mitführen eines auf eine Felge aufgezogenen Reserverades oder auf die ständige Kontrolle anderer

Reparaturmaterialien wie Schläuche, verschiedene Werkzeugschlüssel, Wagenheber etc. verzichtet werden kann.

Das für solche Pannensets erforderliche Dichtmittel kann entweder vom Benutzer manuell (Squeeze-System) oder mithilfe des Luftkompressors (Pumpsystem) appliziert werden. Bei einem Pumpsystem wird nach erstmaligem Start des Luftkompressors das Dichtmittel über ein Verteilerventil durch einen Überdruck aus dem entsprechenden Dichtmittelbehälter in den beschädigten Reifen gefördert. Im Falle des Squeeze-Systems wird vor erstmaligem Start des Luftkompressors das Dichtmittel mithilfe einer Quetschflasche durch den

Benutzer manuell in den beschädigten Reifen gepresst.

In einem zweiten Prozessschritt wird nun der beschädigte Reifen bis zu einem bestimmten Mindestdruck mit Luft befüllt. In herkömmlichen Systemen erfolgt dieses Wiederbefüllen des Reifens gegen das Ausströmen der Luft durch die durch die Reifenbeschädigung verursachte Leckage. Ein Abdichten der Leckage erfolgt erst nach Erreichen des

Mindestdrucks durch Verteilung des Dichtmittels bei der Weiterfahrt. Ohne eine

Reifenbewegung zur Verteilung des Dichtmittels im Reifen ist eine Abdichtung der Reifenleckage daher schwierig. Insbesondere beim oben genannten„Squeeze-System", d.h. beim manuellen Einfüllen von Dichtmittel aus einer Quetschflasche, ist eine von vornherein gleichmäßige Verteilung des Dichtmittels im Reifen eher unwahrscheinlich und hängt von der Kraft des Anwenders ab.

Da vor dem Abdichten der vorhandenen Beschädigung der entsprechende Reifen bis zu einem bestimmten Mindestdruck aufgefüllt werden muss, sind für einen erfolgreichen Betrieb ausgesprochen leistungsfähige Luftkompressoren erforderlich. Dieser Sachverhalt trägt signifikant zu den Fertigungskosten des Gesamtsystems bei und setzt eine untere Grenze für die Baugröße sowie das Gewicht von Reifenpannensets.

Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, die Arbeitsschritte bei Durchführung einer Reparatur mit einem Pannenset zu erleichtern und so zu verändern, dass ein Verteilen des Dichtmittels durch Reifenbewegung möglichst nicht mehr in dem bekannten Ausmaß nötig wird, wobei weiterhin ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen war, die durch eine Verkleinerung der Baugröße bzw. des Gewichts die Fertigungskosten von

Reifenpannensets reduzieren kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart. Ebenfalls ist eine Vorrichtung offenbart, mit deren Hilfe in Verwirklichung einer einzigen allgemeinen erfinderischen Idee es ermöglicht wird, eine sichere und ausreichende Verteilung des Dichtmittels innerhalb eines aufblasbaren Gegenstandes bzw. Reifens und damit die Einleitung der erforderlichen schnellen Dichtung bzw, Koagulation des Dichtmittels in der Leckage zu erreichen.

Dabei wird dem Dichtmittel während des Einfüllens oder nach dem Eintritt in den aufblasbaren Gegenstand ein Treibmittel beigesetzt, welches mit mindestens einer der chemischen Komponenten des Dichtmittels ein Treibgas bildet, das mit mindestens einer Teilmenge des Dichtmittels ein Aerosol bildet.

Als Aerosol wird üblicherweise ein heterogenes Gemisch aus festen oder flüssigen Schwebeteilchen in einem Gas bezeichnet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dem Dichtmittel während des Beförderns in den Reifen ein Treibmittel beigemischt, so dass bereits im bzw. hinter dem Eingangsventil / der Einlassdüse zum aufblasbaren Gegenstände, spätestens aber in dem Gegenstand bzw. Reifen in einer chemischen

Reaktion mit einer der Dichtmittelkomponenten ein Treibgas erzeugt wird, das einen Teil des Dichtmittels in ein Aerosol überführt.

Das Aerosol verteilt sich dann bereits während der Reifenbefüllung mit dem

Luftkompressor im beschädigten Reifen und wird auch von dem Luftstrom mitgerissen, der noch durch eine evtl. vorhandene Leckage ausströmt. Die Leckage besteht

üblicherweise aus einem mehr oder minder großen Loch oder einer Beschädigung im aufblasbaren Gegenstand bzw. im Reifen. In der Beschädigung selbst bewirkt das

Dichtmittelaerosol nun eine Verkleinerung durch Koagulation im Sinne einer beginnenden Vorabdichtung der vorhandenen Leckage. Mit dem Begriff„Vorabdichtung" ist hier eine Verkleinerung der Reifenleckage um mindestens 20% bezeichnet. Somit wird die Füllzeit des Reifens gegenüber dem Fall ohne Vorabdichtung signifikant verkürzt und es kann ein kostengünstiger Kompressor mit einer verringerten Leistung eingesetzt werden, jedenfalls verglichen mit den üblichen Systemerfordernissen ohne die Anwendung des

erfindungsgemäßen Verfahrens, das heißt ohne Bildung eines Aerosols.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass das Treibmittel durch Strömungskräfte oder Druckkräfte, die während der Förderung des Dichtmittels in letzterem entstehen, freigesetzt und /oder mit dem Dichtmittel vermischt wird. Damit vermeidet man ein vor der Applikation sonst nötiges aufwändiges Mischen der beiden Bestandteile Dichtmittel und Treibmittel .

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass ein in einem verformbaren Dichtmittelbehälter, vorzugsweise ein in einer Quetschflasche befindliches Dichtmittel durch manuelle Verformung in den aufblasbaren Gegenstand gefördert wird. Eine solche Ausbildung des Verfahrens erfordert keine aufwändige Steuerung der einzelnen

Verfahrensschritte und erlaubt die Verwendung sehr kostengünstiger Bauteile.

Quetschflaschen sind sehr einfach herzustellen und auch leicht auszutauschen, etwa dann, wenn nach einem Einsatz bei einer Reifenpanne zur Durchführung des Verfahrens notwendige Teile ersetzt werden müssen.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Treibmittel aus einem separaten Behältnis dem Dichtmittel beigesetzt wird. Damit wird die Haltbarkeit des Treibmittels gesichert und es wird ein vorzeitiges Vermischen mit Dichtmittel verhindert.

Eine weitere vorteilhafte, weil besonders einfache Ausbildung besteht darin, dass das

Treibmittel durch die manuelle Verformung freigesetzt und mit dem Dichtmittel vermischt wird. So kann beispielsweise durch einen kräftigen Druck auf eine Quetschflasche nicht nur das Dichtmittel ausgetrieben, sondern etwa auch ein Folienbeutel gesprengt werden, der ein Treibmittel enthält.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Treibmittel durch den

Pumpdruck des Kompressors dem Dichtmittel beigesetzt wird, vorzugsweise beim Eintritt in den aufblasbaren Gegenstand. Eine solche Verfahrensausbildung kann die Handhabung dadurch vereinfachen, dass die zur Vermischung nötigen Strömungskräfte oder der erforderliche Druck nicht manuell, sondern durch einen„sowieso" beiliegenden

Kompressor bereitgestellt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Treibmittel im Wesentlichen eine Mischung aus einem Hydrogencarbonat, bevorzugt Natriumhydrogencarbonat und/oder Kaliumhydrogencarbonat, einem Säurungsmittel und einem Trennmittel enthält, wobei das Säurungsmittel vorzugsweise aus einer oder mehreren der Säuren Weinsäure, Zitronensäure, Dinatriumdihydrogendiphosphat oder Monocalciumorthophosphat gebildet ist.

Das Triebmittel besteht damit aus sehr einfach erhältlichen und preiswerten

Komponenten, die sich analog auch für den Einsatz als Brausepulver oder Backpulver eignen. Die Mischung aus einem Hydrogencarbonat und beispielsweise einem

Säurungsmittel aus einer oder mehrerer Säuren aus der Lebensmittelindustrie ist einfach und ohne Schwierigkeiten herzustellen. Zur besseren Lagerbeständigkeit und zum Schutz vor Feuchtigkeit kann ein für solche Anwendungen übliches Trennmittel verwendet werden, wie z.B. Getreidestärke.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Treibmittel eine Körnung mit einem Äquivalentdurchmesser von 0,2 mm bis 1,0 mm aufweist. Das wirkt sich günstig auf die Mischungsfähigkeit von Dichtmittel und Treibmittel aus. Die Dichtmittelflüssigkeit kann so durch das Treibmittel hindurch fließen, es dabei vollständig aufnehmen und in einer hinreichenden Zeitspanne auflösen.

Durch das Auflösen des Triebmittels im wässrigen Anteil des Reifendichtmittels kommt es dabei, je nach gewählter Zusammensetzung, zu folgender Reaktion:

3NaHC03(aq) + C6H807(aq) -^Na3C6H507(aq) + 3H20(1) + 3 C02(g)

Aufgrund von meist basischen pH Werten bei Latexbasierten Dichtmitteln, ist es von Vorteil eine um 10-30% erhöhte Menge an Säurungsmittel hinzuzufügen, um einen möglichst vollständigen Reaktionsablauf zu erhalten.

Ein Ausführungsbeispiel mit einem Treibmittel einer Zusammensetzung von 2,2 g Natriumhydrogencarbonat, 2 g Zitronensäure und 0,4 g Maisstärke führt zur Bildung von bis zu 0,6 Liter C02 Gas bei 20°C.

Um eine optimale Aerosolbildung zu erhalten, besteht eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens darin, die Dichtmittel-Mischung so anzupassen, dass das Aerosol in kondensierter Form folgende Zusammensetzung enthält

• 3-20% Latex, bezogen auf den Feststoffgehalt, vorzugsweise Naturlatex,

• 3-20 %> eines Klebrigmachers, bezogen auf den Feststoffgehalt, vorzugsweise eines Klebeharzes, insbesondere einer Kolophoniumharzdispersion, wobei die mittlere Partikelgröße des Klebrigmachers vorzugsweise <1 μιη, insbesondere <0,5 μιη ist,

• 5-30 % eines oder mehrerer Glykole mit einem Dampfdruck von 5-15 Pa bei 20°C und einem Siedepunkt von 180°C bis 220°C, und

• 30-80% Wasser.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Dichtmittel 0,5 % - 5 % eines oder mehrerer starker Tenside enthält, vorzugsweise tensidische Sulfonate, insbesondere anionische Mono- oder Di-Sulfonate und/oder eines oder mehrere Alkylarylethersulfate. Damit gelingt es, den Faktor bzw. Parameter zu maximieren. Der Zusatz von Tensiden

bewirkt hierbei eine Verringerung der Dichte p und der dynamischen Viskosität η. Da

jedoch die dynamische Viskosität quadratisch in den beschriebenen Faktor eingeht, wird ab einer bestimmten Konzentration typischerweise die gewünschte Maximierung erzielt.

Eine aufgrund ihrer einfachen Ausbildung vorteilhafte und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung weist einen als verformbare Quetschflasche ausgebildeten Dichtmittelbehälter auf und ist mit einem zur Befüllung und zur Durchleitung von Dichtmittel in den aufblasbaren Gegenstand ausgebildeten Verbindungselement oder Adapter versehen, insbesondere und bei

Abdichtung von Reifen mit einem zum Anschluss an ein Ventil eines Kraftfahrzeugreifen ausgebildeten im Wesentlichen schlauchförmigen Verbindungselement mit Endstücken zur jeweiligen Verbindung mit Dichtmittelbehälter und Ventil. Der Dichtmittelbehälter weist dabei eine mindestens durch eine Versiegelung, insbesondere eine Siegelfolie

verschlossene Öffnung auf, an die das Verbindungselement so anschließbar ist, das bei Herstellung einer Verbindung zwischen Dichtmittelbehälter und Verbindungselement die Versiegelung zur Herstellung des Betriebszustands durchbrochen wird.

Dabei ist das Treibmittel dem Verbindungselement oder dem Dichtmittelbehälter so zugeordnet ist, dass beim Befüllen des aufblasbaren Gegenstands, d.h. beim Fördern des Dichtmittels vom Behälter über das Verbindungselement in den aufblasbaren

Gegenstand/Reifen, ein Vermischen von Dichtmittel und Treibmittel erfolgt. Durch eine solche Konstellation wird erst dann das Zusammenfügen von Dichtmittel und Treibmittel ermöglicht, wenn es zur Abdichtung erforderlich ist und in Mischung gebraucht wird. Es entfällt also eine zusätzliche Vorbereitung oder separate Mischungszubereitung.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung besteht darin, dass das

Verbindungselement beidseitig je einen zur Herstellung des Betriebszustandes zu öffnenden Verschluss aufweist und das Treibmittel innerhalb des Verbindungselements im Leitungsweg des Dichtmittels angeordnet ist, vorzugsweise als pulverförmige Füllung mindestens eines Teils des Verbindungselements. Das ist eine besonders einfach herzustellende Ausbildung der Vorrichtung und stellt sicher, dass das Treibmittel „automatisch" im dann am richtige Ort ist, wenn es benötigt wird. Das

Verbindungselement wird allemal für den Prozess der Abdichtung gebraucht, so dass durch eine Anordnung des Treibmittels im Verbindungselement sichergestellt ist, dass

Treibmittel vorhanden ist.

Eine weitere und in ähnlicher Weise vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die

Versiegelung als doppelwandige Siegelfolie ausgebildet ist und das Treibmittel zwischen den beiden Wänden der Siegelfolie so angeordnet ist, dass bei Durchbrechen der

Versiegelung ein Vermischen von Dichtmittel und Treibmittel erfolgt. Mit einer solchen Ausbildung wäre es beispielsweise möglich, unabhängig von der Ausbildung des

Verbindungselements das Treibmittel immer für den Gebrauch zur Verfügung zu haben. Es könnten beispielsweise Verbindungselemente einfacher Art, wie oben beschrieben, nur dann ohne Treibmittelzusatz, oder auch Verbindungselemente in Form von

Verteilereinrichtungen an einen so ausgebildet Dichtmittelbehälter angeschlossen werden, die ein Einfüllen von Dichtmittel und Treibmittel mithilfe des Kompressordrucks ermöglichen.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Verbindungselement durch eine Schraub Verbindung mit dem Dichtmittelbehälter verbindbar ist und die

Schraub Verbindung eine Einrichtung zum Durchbrechen der Versiegelung aufweist. Auch eine solche Ausbildung vereinfacht die Anwendung der Vorrichtung und vermeidet, dass zusätzliche Öffnungsvorgänge einem ungeübten Nutzer zugemutet werden.

Anhand eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung sollen letztere und auch das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 Prinzipiell eine Vorrichtung zur Durchführung des

erfindungsgemäßen Verfahrens in Form einer manuell zu

betätigenden Quetschflasche mit Verbindungselement,

Fig. 2 das Verbindungselement für die Vorrichtung nach Figur 1 mit

Treibmittel-Befüllung im Schnitt.

Die Fig. 1 zeigt prinzipiell eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, nämlich eine als„Squeeze-System" für Kraftfahrzeugreifen gestaltete Vorrichtung 1 mit einer vom Benutzer manuell zu betätigenden Quetschflasche 2 als Dichtmittelbehälter, auf der linken Seite im Lager- oder Transportzustand und auf der rechten Seite im betriebsbereiten Zustand.

Die Vorrichtung weist außerdem ein zur Befüllung und zur Durchleitung von Dichtmittel in den Reifen ausgebildetes schlauchförmiges Verbindungselement 3 auf, welches zum Anschluss an ein hier nicht näher dargestelltes Ventil eines Kraftfahrzeugreifen ausgebildet und mit einem Endstück in Form eine Schraubmuffe 4 zur Verbindung mit dem Gewinde 5 der Quetschflasche 2 versehen ist. Der auf der rechten Seite der Fig. 1 dargestellte betriebsbereite Zustand zeigt die Vorrichtung mit aufgeschraubtem Verbindungselement.

Die Quetschflasche 2 weist eine hier ebenfalls nicht näher dargestellte Versiegelung auf, nämlich eine einfache Siegelfolie, die die Öffnung 6 Quetschflasche 2 im Lager- oder Transportzustand verschließt. Bei Herstellung einer Verbindung zwischen

Dichtmittelbehälter und Verbindungselement, also dann, wenn das Verbindungselement, welches in seiner Schraubmuffe 4 ein Innengewinde 7 aufweist, auf die Quetsch-Flasche aufgeschraubt ist, wird zur Herstellung des Betriebszustands die Versiegelung

durchbrochen.

Das Verbindungselement 3 weist beidseitig je einen zur Herstellung des Betriebszustandes zu öffnenden Verschluss 8, 9 in Form von Verschlusskappen auf. Der linksseitige

Verschluss 8 muss bereits vor dem Aufschrauben auf die Quetschflasche 2 geöffnet werden, der rechtsseitige Verschluss 9 kann nach dem Aufschrauben auf die

Quetschflasche geöffnet werden.

Um nach Öffnung der Verschlusskappe 8 die Versiegelung zu durchbrechen, weist das Verbindungselement 3 in der Schraub Verbindung bzw. in der Schraubmuffe 4 eine

Einrichtung in Form einer Ringspitze bzw. Hohlnadel 10 zum Durchbrechen der

Versiegelung auf.

Im Verbindungselement 3, d.h. im für das Dichtmittel vorgesehenen rohr- oder

schlauchförmigen Leitungsweg 11 des Verbindungselements, ist das Treibmittel 12 für das Dichtmittels angeordnet, hier ausgebildet als pulverförmige Füllung innerhalb des

Leitungselements. Das Treibmittel ist hier dem Verbindungselement also so zugeordnet, dass beim Befüllen, d.h. beim Druck auf die Quetschflasche und beim dadurch bedingten Fördern des Dichtmittels durch den Leitungsweg 11 in den Reifen ein Vermischen von Dichtmittel und Treibmittel erfolgt.

In der vorliegenden Vorrichtung erfüllt das Verbindungselement bzw. Adapterstück neben dem Dichtmitteltransport also noch eine zusätzliche Funktion, nämlich die der

Aufbewahrung eines pulverförmiges Substanzgemisch, welches als Triebmittel fungiert. Das Treibmittel wird somit aus einem separaten Behältnis dem Dichtmittel beigesetzt. Bei der Vermischung zwischen Dichtmittel und Treibmittel kommt es zu einer chemischen Reaktion, bei der es zu einer Freisetzung des entstehenden Gases kommt, vergleichbar mit sprudelnder Brause aus dem Lebensmittelbereich.

Bezugszeichenliste

(Teil der Beschreibung)

1 Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens als„Squeeze-System'

2 Dichtmittelbehälter / Quetschflasche

3 Verbindungselement

4 Schraubmuffe

5 Gewinde

6 Öffnung der Quetschflasche

7 Innengewinde in der Schraubmuffe

8 Verschluss, Verschlusskappe

9 Verschluss, Verschlusskappe

10 Ringspitze bzw. Hohlnadel

11 Leitungsweg

12 Treibmittel