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Title:
DEVICE AND METHOD FOR THE REPLACEMENT OF TYRE INFLATANTS WITH A NITROGEN-RICH GAS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/076922
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for the replacement of tyre inflatants with a nitrogen-rich gas, or similar, whereby a tyre inflating line, with a tyre inflating valve, is connected to a reservoir container, filled with a nitrogen-rich gas and which is connected up-line to a nitrogen enriching unit. An inflating hose, connected to the tyre inflating line, may be connected to the valve of a tyre, for the rapid and tyre-protective exchange of the tyre inflatant, in particular, with a nitrogen-rich gas, on vehicle tyres filled with compressed air. The tyre inflating line, or the inflating hose, is provided with a tyre emptying valve, the tyre inflation line or the inflating hose is connected to a tyre pressure monitoring device and a two-way switch provided by means of which the tyre emptying valve may be closed, after a predetermined minimum pressure is reached and the tyre filling valve opened, for inflation to a predetermined maximum pressure.

Inventors:
Weymann, Michael (Prinzenstrasse 36 Oberhausen, D-46147, DE)
Application Number:
PCT/EP2000/003002
Publication Date:
October 18, 2001
Filing Date:
April 05, 2000
Export Citation:
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Assignee:
Dwt, Handelsgesellschaft Für Druckluft-werkzeug-technik Mit Beschränkter Haftung (Uferstrasse 10 Gelsenkirchen, D-45881, DE)
Weymann, Michael (Prinzenstrasse 36 Oberhausen, D-46147, DE)
International Classes:
B60S5/04; (IPC1-7): B60S5/04
Foreign References:
US5967198A
US5906227A
EP0994002A2
DE19837550A1
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
Schumacher, Horst (Frühlingstrasse 43A Essen, D-45133, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Ersetzen von Reifenfüllungen durch ein Stickstoffreichgas oder dergleichen, bei der eine mit einem Reifenbefüllungsventil (66) verse hene Reifenbefüllungsleitung (56) an eine Stickstoffreichgasquelle ange schlossen ist, und bei der ein mit der Reifenbefüllungsleitung (56) verbun dener Fullschlauch (16) an das Ventil (52) eines Reifens (50) anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reifenbefüllungsleitung (56) oder der Fülschlauch 16 mit einem ReifenEntleerungsventil (58) versehen ist, daß die Reifenbefüllungsleitung (56) oder der Füllschlauch (16) an ein ReifenfüllungsDrucküberwachungsgerät (62,54) angeschlossen ist, und daß ein Umschalter vorgesehen ist, durch welchen bei Erreichen eines vorgegebenen Mindestdruckes das ReifenEntleerungsventil (58) ge schlossen und das Reifenbefüllungsventil (66) geöffnet wird bis ein vor gegebener Maximaldruck erreicht ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Stickstoffanreicherungsanlage (22), insbesondere eine Membrananlage, wie eine Hohlfasermembrananlage umfaßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen integrierten oder extemen Zwischenspeicher für das Reichgas (Speicherbehälter 28) umfaßt.
4. Verfahren zum Ersetzen von Reifenfüllungen durch ein Stickstoffreichgas oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß beim Reifenfüllungs wechseln zunächst die im Reifen (50) befindliche Druckluft über den Füll schlauch (16) und ein ReifenEntleerungsventil (58) unter Reifendruckkon trolle abgelassen wird, bis ein vorgegebener Mindestdruck, vorzugsweise von 0,1 bis 0,2 bar, erreicht ist und nachfolgend das Wiederauffüllen des Reifens (59) unter Reifendruckkontrolle mit den zwischengespeicherten Stickstoffreichgas bis auf einen vorgegebenen Enddruck erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Reichgas aus Druckluft in einer Stickstoffanreicherungsanlage vor Ort erzeugt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reichgas einen Speicherbehäiter druckabhängig aufgegeben und von ihm im Bedarfsfall entnommen wird.
Description:
Vorrichtung und Verfahren zum Ersetzen von Reifenfüllungen durch ein Stickstoffreichgas Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ersetzen von Rei- fenfüllungen durch ein Stickstoffreichgas mit dem Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 4.

Stickstoff wird seit einiger Zeit im Reifenservice als Füligas eingesetzt, um Oxida- tionen an Felge und Gummi zu vermeiden und den Druckverlust im Reifen zu re- duzieren. Ursache des Druckverlustes, soweit er durch Diffusion durch den Gum- mimantel hervorgerufen wird, ist überwiegend der Sauerstoff aufgrund seiner im Vergleich zum Stickstoff geringeren Molekülgröße. Der Einsatz eines Stickstoff- reichgases ist im übrigen ein Beitrag zur Verminderung von Brandgefahren. Wäh- rend der Stickstoff zunächst durch Gaslieferanten in Stahlflaschen bei einem Full- druck von 200 bar angeliefert und die Stahlflaschen ausgetauscht werden mußten, haben sich seit einiger Zeit vor Ort einsetzbare Stickstoffanreicherungsaniagen durchgesetzt, insbesondere sogenannte Membrananlagen, insbesondere solche, die aus Hohifasermembranbündeln aufgebaut sind. Derartige Stickstoffanreiche- rungsanlagen sind bekannt und bedürfen daher hier keiner weiteren Erläuterun- gen. Mit den vorgenannten Hohlfasermembrananlagen kann aus Luft ein Stick- stoffreichgas mit einem Stickstoffgehalt von > 95 % produziert werden.

Das Ersetzen eines zunächst mit Druckluft gefüllten Fahrzeugreifens durch eine Reifenbefüllung mit Stickstoffreichgas ist bislang zeitaufwendig und personalinten- siv, da ein Fachmann bei aufgebocktem Fahrzeug zunächst das Reifenventil ent- fernen und abwarten mußte bis sich der Reifen vollständig entleert hatte. Danach wurde der Reifen mit Solldruck aus dem Stickstoffreichgas-Speicherbehälter wie- der manuell befüllt, nachdem zuvor das Reifenventil wieder eingesetzt war.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, bei Fahrzeugreifen, die mit Druckluft gefüllt sind, den Austausch der Reifenbefüllung, insbesondere mit einem Stickstoffreichgas (grundsätzlich sind auch andere Inertgase, wie Edelgase geeignet) rasch und reifenschonend durchzuführen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.

Es wurde erkannt, daß der Austausch der Reifenfüllung viel schneller vonstatten geht und auch von einem Nichtfachmann ausgeführt werden kann, wenn die Rei- fenentleerung automatisch und lediglich auf einen vorgegebenen Restdruck er- folgt. Dann braucht auch der Fahrzeugreifen nicht entlastet zu werden sondern das Fahrzeug kann wie bei einem normalen Überprüfen des Reifendruckes mit allen Reifen auf der Erde stehen bleiben.

Durch Vorsehen eines Steuergerätes, wie eines Mikroprozessors mit Solldruck- vorgabe kann der Austauschvorgang auch automatisiert werden. Es versteht sich, daß eine derartige Vorrichtung auch für das Nachfüllen eines Reifens mit Druckluft von Vorteil ist, weil durch Sollwertvorgabe ein überfüllten des Reifen vermieden wird.

Um die Vorrichtung insgesamt klein und dennoch leistungsfähig zu halten, bezieht -in Weiterbildung der Erfindung-eine Stickstoffanreicherungsanlage Luft aus dem in der Servicestation stets vorhandenen Druckluftnetz und arbeitet nur dann und so lange, bis ein nachgeschalteter, als Puffer dienender Speicherbehälter seinen erlaubten Höchstdruck wieder erreicht hat. Leistungsfähige Stickstoffanreiche- rungsanlagen, wie Hohlfasermembrananlagen oder Druckwechseladsorptionsan- lagen können auch ohne nachgeschalteten Zwischenspeicher auskommen.

Die vorgenannten, sowie die beanspruchten und in dem Ausführungsbeispiel be- schriebenen, erfindungsgemäß zu verwendenden Verfahrensschritte sowie Bau- teile unterliegen hinsichtlich ihrer Verfahrensbedingungen, ihrer Größe, Formge- staltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Aus-

nahmebedingungen, so daß die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der-beispielhaft-eine bevorzugte Ausführungsform eines Reifenfüllungs- Wechsel-Automat dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen : Fig. 1 einen Reifenfüllungs-Wechsel-Automat in schematisierter Darstel- lung sowie Fig. 2 ein Blockschaltbild der Anlage nach Fig. 1.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die gesamte Vorrichtung in einem einzigen Gehäuse 10 untergebracht, welches einen Druckluftanschluß 12 und einen Stickstoffauslaß 14 zur Verbindung mit einem Füllschlauch 16 (Fig. 2) aufweist. Dem Druckluftan- schluß 12 ist je ein Vorfilter 18 und 20 zum Reinigen der Druckluft von Wasser, Restölbestandteilen und größeren Partikeln nachgeschaltet. Danach strömt die gereinigte Druckluft durch ein Stickstoffmembranmodul 22, an dessen Ausgangs- seite ein auf > 95 % Stickstoffgehalt angereichertes Stickstoffreichgas über ein Drosselventil 24 und einen Aktivkohlefilter 26 oder ähnliches einem wahlweise verwendeten, ggf. auch entbehrlichen Zwischenspeicher (Speicherbehälter 28) zuströmt. Stickstoffreichgas kann aus dem Zwischenspeicher über eine Steuerung 30 im Bedarfsfalle am Stickstoffanschluß 14 bereitgestellt werden. Die im oberen Gehäusebereich angeordnete Steuerung gestattet über"+"und"-"Tasten 32A und 32B einen Fülldrucksollwert vorzugeben und an einer Anzeige 34 anzuzeigen.

Der für den Reifenfüllungs-Wechsel geeignete Mindestdruck (Restdruck), der vor- zugsweise zwischen 0,1 und 0,2 bar liegt, ist nur geräteintem einstellbar und vom Nutzer daher nicht zu beeinflussen. Über eine Starttaste 36 wird der Reifenfül- lungs-Wechsel-Vorgang automatisch gestartet, nachdem der Füllschlauch mit dem Ventil 56 des Reifens 50 verbunden worden ist. Nach erfolgtem Reifenfüllungs-

Wechsel gibt die Steuerung ein Signal, z. B. ein akustisches Signal, ab, welches das Ende des Vorgangs anzeigt. Ein Auswahlschalter 38 mit Schalthebel oder Ta- stenfeld gestattet ein Umstellen der Anlage zwischen Reifenfüllungs-Austausch und Reifennachfüllung mit Stickstoffreichgas.

Wie Fig. 2 im einzelnen wiedergibt, ist dem Stickstoffmembranmodul vorteilhafter- weise ein Druckminderer 40 und dem Aktivkohlefilter 26 ein Vordruckregler 42 vorgeschaltet, so daß das Stickstoffmembranmodul auf optimalem Druckniveau betrieben werden kann. Dem Speicherbehälter 28 ist vorzugs weise ein Rück- schiagventil 44 vorgeschaltet. Außerdem ist ein Drucküberwacher 46 vorgesehen, über den ein Hauptventil 48 auf der Druckluftseite bei Unterschreiten eines vorge- gebenen Mindestdruckes im Speicherbehälter 28 geöffnet und beim Erreichen ei- nes vorgegebenen Maximaldruckes geschlossen wird. Daraus ergeben sich die Betriebszeiten des Stickstoffmembranmoduls, welche somit nur indirekt vom aku- ten Stickstoffreichgasbedarf beim Reifenfüllungs-Wechseln oder Nachfüllen ist.

Bei entsprechender Auslegung der Stickstoffanreicherungseinrichtung kann der Zwischenspeicher entfallen oder von der Anlage abgesetzt vorgesehen sein.

Die Steuerung 30 sieht zum einen einen Mikroprozessor 54 vor, der mit den we- sentlichen Elementen der Steuerung über Meß-und Steuerleitungen (gestrichelt dargestellt) verbunden ist. Die Stickstoffreichgas führende Reifen-Befüllungslei- tung 56 weist zum einen ein Reifen-Entleerungsventil 58 auf, welches in dem dar- gestellten insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel als 2/3-Wegeventil mit So- lenoid-Betätigung ausgestaltet ist und einen Druckluftausgang 60 aufweist. Ein in der Reifen-Befüllungsleitung 56 eingebauter Druckmeßumformer 62 bildet zu- sammen mit dem Mikroprozessor 54 ein Reifenfüllungs-Drucküberwachungsgerät, welches fortlaufend den aktuellen Reifenfulldruck erfaßt und an den Mikroprozes- sor weitergibt. Da der Speicherbehälter 28 unter vergleichsweise hohem Druck steht, ist femer ein Druckminderer 64 in der Reifen-Befüllungsleitung 56 vorgese- hen. Ein solonoid-betätigtes 2/3-Wegeventil gestattet es den Zustrom von Stick- stoffreichgas zum Reifen 50 ein-und auszuschalten.

Die Anlage wird so betrieben, daß der Anwender den Füttschtauch 16 mit dem Reifenventil 52 verbindet und den gewünschten Reifenfü) ! druck über die Tastatur 32A, 32B eingibt und die Starttaste 36 drückt. Sodann wird automatisch und fort- während über den Druckmeßumformer 62 der im Reifen vorhandene Druck ge- messen. Das 2/3-Wegeventil 58 öffnet sich und läßt Luft aus dem Reifen 50 über den Druckluftausgang 60 ab, bis der intern eingestellte Mindestdruck von 0,1 bis 0,2 bar im Reifen erreicht ist. Nach Erreichen dieses Mindestdruckes wird der Vor- gang des Luftablassens durch Verstellen des 2/3-Wegeventils automatisch been- det. Danach ist dieses Ventil auf Durchgang geschaltet und das 2/2-Wegeventil 66 wird geöffnet und stellt damit eine fluidische Verbindung zwischen dem Reifen 50 und dem kurzfristig relativ große Mengen an Stickstoffreichgas bereitstellenden Speicherbehälter 28 her. Die Stickstoffanreicherungsanlage kann im übrigen auch selbst als Zwischenspeicher oder Pufferbehälter für das Reichgas dienen. Bei Er- reichen des angegebenen Druck-Sollwertes, der von dem Druckmeß-Umformer 62 erfaßt wird, wird über das 2/2-Wegeventil 66 die Stickstoffreichgaszufuhr abge- schaltet und es ertönt ein akustisches Signal, daß der Vorgang beendet ist.

Bezuqszeichenliste 10 Gehäuse 12 Druckluftanschluß 14Stickstoffanschluß 16 Füllschlauch 18 Vorfilter 20 Vorfilter 22 Stickstoffmembranmodul 24 Drosselventil 26 Aktivkohlefilter 28 Speicherbehälter 30 Steuerung 32A Taste 32B Taste 34 Anzeige 36 Starttaste 38 Auswahlschalter 40 Druckminderer 42 Vordruckregeler 44 Rückschlagventil 46 Drucküberwacher 48 Hauptventil 50 Reifen 52 Reifenventil 54 Mikroprozessor 56Reifenbefüllungsleitung 58 Reifen-Entleerungsventil 60 Druckluftausgang 62 Druckmeßumformer 64 Druckminderer 66 2/2-Wegeventil