AUFBLASBARER GEGENSTÄNDE UND DICHTMITTEL

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abdichten und Aufpumpen aufblasbarer Gegenstände, insbesondere zum Abdichten und Aufpumpen von Kraftfahrzeugreifen, wobei mit Hilfe eines durch vorzugsweise einen Elektromotor angetriebenen Kompressors ein Abdicht- bzw. Pumpdruck erzeugt wird, mit dem über eine Ventil- und

Verteilereinrichtung für Dichtmittel und Druckgas und über Druckluft- bzw- Dichtmittelschläuche zwischen Ventil- und Verteilereinrichtung und einem Eingangsventil bzw. einer Einlassdüse des aufblasbarem Gegenstands ein in einem an die Ventil- und Verteilereinrichtung angeschlossenen Dichtmittelbehälter befindliches Dichtmittel in den aufblasbaren Gegenstand gefördert wird und gleichzeitig der aufblasbare Gegenstand nach Abdichtung auf einen vorgegebenen Betriebsdruck aufgepumpt wird.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung sowie ein besonders geeignetes Mittel zur Durchführung des Verfahrens, nämlich ein Dichtmittel.

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. Im Falle des Pumpsystems wird nach erstmaligem Start des Luftkompressors das Dichtmittel durch einen Überdruck aus dem entsprechenden Dichtmittelbehälter in den beschädigten Reifen gefördert. 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.

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 sind eine Vorrichtung und ein für das Verfahren besonders geeignetes Dichtmittel offenbart, mit deren Hilfe die Verwirklichung einer einzigen allgemeinen erfinderischen Idee ermöglich wird, nämlich die der sicheren und ausreichenden Verteilung des Dichtmittels innerhalb eines aufblasbaren Gegenstandes bzw. Reifens und damit die Einleitung der erforderlichen schnellen Dichtung bzw, Koagulation des Dichtmittels in der Leckage bei Druckerhöhung mit einfachen Mitteln.

Dabei wird bereits im bzw. hinter dem Eingangsventil / der Einlassdüse das Dichtmittel mindestens teilweise dadurch zu einem Aerosol zerstäubt, indem das Dichtmittel bzw. das Dichtmittel-Luft-Gemisch im Eingangsventil bzw. in der Einlassdüse in eine turbulente Strömung mit einer Reynoldszahl R _e > 2300 überführt wird, wobei die Reynoldszahl der folgenden Gleichung/Ungleichung genügt

in der die folgende Parameter enthalten sind: T ₀ : Umgebungstemperatur,

D : Charakteristischer Durchmesser des Eingangsventil bzw. der Einlassdüse,

ΔΓ: Differenz zwischen der Temperatur im Eingangsventil bzw. in der Einlassdüse und der Umgebungstemperatur,

p: Förderdruck des Dichtmittels bzw. Dichtmittel-Luft-Gemisches,

p: Dichte des Dichtmittels bzw. Dichtmittel-Luft-Gemisches ,

η ₀ Grenzviskosität des Dichtmittels bzw. Dichtmittel-Luft-Gemisches κ charakteristische Temperatur des Dichtmittels bzw. Dichtmittel-Luft-Gemisches.

Mit der so ausgebildeten erfindungsgemäßen Verfahrensweise verteilt sich das erzeugte Aerosol schon während der Befüllungsphase im beschädigten Reifen und wird von der in diesem Stadium noch durch die Leckage ausströmenden Luft mitgenommen. Das Aerosol wird durch den Volumenstrom des Kompressor also in Richtung der Leckageposition transportiert. In der Beschädigung/Leckage selbst bewirkt das Dichtmittel- Aerosol durch Koagulation nun eine Verkleinerung im Sinne einer beginnenden Vorabdichtung der vorhandenen Leckage. Die so beginnende Vorabdichtung bewirkt eine Verkleinerung der Reifenleckage um mindestens 20% bis zu 100% im Vergleich zur bestehenden Leckage ohne Dichtmitteleinsatz. Somit kann die für die Befüllung des Reifens erforderliche Zeit gegenüber einem herkömmlichen Reparaturverfahren einem Pannenset ohne

Vorabdichtung signifikant verkürzt bzw. kann ein leistungsschwächerer Kompressor für das System eingesetzt werden.

Die wichtigsten Einflussfaktoren sind hierbei die dynamische Viskosität η des Dichtmittels sowie der Förderdruck p und die Temperaturerhöhung ΔΤ am Eingangsventil bzw. in der Einlassdüse des beschädigten Reifens, d.h. also an der in diesem Fall als Zerstäuberdüse wirkendem Reifenventil, in bzw. hinter dem die Bildung des Aerosols erfolgt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass bei einem Förderdruck p des

Kompressors von 200 bis 600 kPa das Eingangsventil bzw. die Einlassdüse so erwärmt wird, dass die Temperaturdifferenz ΔΓ des Eingangsventils bzw. der Einlassdüse zur Umgebungstemperatur mindestens 10°C, vorzugsweise mindestens 40°C beträgt.

Hierbei wird die benötigte Temperaturerhöhung des als Zerstäuberdüse wirkenden

Eingangsventils bzw. der Einlassdüse (bei einem Reifen das Reifenventil) über eine angepasste Auslasstemperatur des Luftkompressors erzielt, wobei bereits die

Auslasstemperatur eines typischerweise verwendeten Luftkompressors bauartbedingt deutlich über der Umgebungstemperatur liegt. Die weitere Erhöhung der Temperatur erreicht man durch die Ausbildung einer für das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeigneten Vorrichtung zum Beispiel dadurch, dass der Kompressor bzw. die

Kompressorbauteile eine thermische Isolation aufweisen oder mindestens teilweise aus Materialen niedriger Wärmeleitfähigkeit bestehen, vorzugsweise aus Kunststoff. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung im Sinne der Verwirklichung einer einzigen allgemeinen erfinderischen Idee besteht bei der Vorrichtung darin, dass die Druckluftbzw- Dichtmittelschläuche zwischen Ventil- und Verteilereinrichtung und dem

Eingangsventil bzw. der Einlassdüse des aufblasbaren Gegenstands thermisch isoliert sind oder aus Materialen niedriger Wärmeleitfähigkeit bestehen. Auch hierdurch wird erreicht, dass die Auslasstemperatur des Luftkompressors über die Dichtmittelschläuche nicht wieder gravierend absinkt.

Kritisch für das erfindungsgemäße Verfahren ist nämlich die Abkühlung der geförderten Luft auf dem Weg bis zur Zerstäuberdüse (Reifenventil). Typischerweise führt dieser Weg über den Dichtmittelbehälter und durch einen Verbindungsschlauch. Um eine effektive

Heizung der Düse zu gewährleisten, kann also durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtungsbauteile erreicht werden, dass die geförderte Luft bzw. das

Luft/Dichtmittelgemisch von der Umgebung thermisch isoliert werden. Hier wiederum wirkt auch vorteilhaft eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens, die darin besteht, dass die Erwärmung des Eingangsventils bzw. der Einlassdüse durch eine elektrische Heizung erfolgt. Eine solche Ausbildung der Erwärmung mit einer elektrischen Heizung erhöht zwar grundsätzlich die Komplexität auch der Vorrichtung, kompensiert aber andere Maßnahmen, die für den Erhalt der Temperatur erforderlich sein könnten.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Vorrichtung mit Einrichtungen versehen ist, die zur Aufhängung oder Befestigung am aufblasbaren Gegenstand bzw. am Kraftfahrzeugreifen und in unmittelbarer Nähe des Eingangsventils bzw. der Einlassdüse dienen. Damit werden die Dichtmittelschläuche sehr kurz und der Wärmeverlust zwischen Auslass des Luftkompressors und Eingangsventil noch einmal minimiert. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der Vorrichtung ein den

Kompressor kühlender Ventilator zugeordnet ist, der abhängig von der

Temperaturdifferenz ΔΓ des Eingangsventils bzw. der Einlassdüse steuerbar ist. Soweit die Auslegung des Kompressors es erlaubt, kann dann der Kühlventilator kurzzeitig ausgeschaltet werden, um die Auslasstemperatur am Kompressor weiter zu erhöhen und somit auch die erforderliche Temperatur zur Ausbildung der turbulenten Strömung am Eingangsventil bzw. der Einlassdüse zu erreichen.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens besteht darin, dass die Erwärmung des Eingangsventils bzw. der Einlassdüse durch eine Erhöhung der Auslasstemperatur des Kompressors dadurch erfolgt, dass eine Kolbenhub frequenz von mindestens 2000 Hüben pro Minute verwendet wird..

Ein für die Durchführung des Verfahrens besonders geeignetes Dichtmittel ist in seinen Bestandteilen so zusammengesetzt dass das durch Zerstäubung entstandene Aerosol in seiner kondensierten Form folgende Bestandteile enthält:

2 - 25%, vorzugsweise 3 - 20% Latex, bezogen auf den Feststoffgehalt,

2 - 25%o, vorzugsweise 3 - 20%> eines Klebrigmachers, bezogen auf den

Feststoffgehalt,

2 - 40%, vorzugsweise 5 - 30% eines oder mehrerer Glykole mit einem Dampfdruck von 5-15 Pa bei 20°C einem Siedepunkt von 180°C bis 220°C, und

20 - 85%o, vorzugsweise 30 - 80%> Wasser.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass ein solches Dichtmittel bei der

Anwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren dazu führt, dass eine sehr schnelle

Verteilung im Reifen bzw. im aufblasbaren Gegenstand erfolgt und die oben genannte vorAbdichtung und Koagulation sehr schnell herbeigeführt wird, ohne dass weitere

Bewegungen des Reifens erfolgen müssen, also beispielsweise ohne dass das Fahrzeug während des Reparaturvorganges bewegt werden muss. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Dichtmittels besteht darin, dass das Latex mindestens teilweise Naturlatex ist, bevorzugt nur Naturlatex aufweist. Dies unterstützt die Aerosolbildung und die schnelle Verteilung, ohne dass die Koagulationsfähigkeit eingeschränkt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Dichtmittels besteht darin, dass der

Klebrigmacher ein Klebeharz ist, vorzugsweise eine Kolophoniumharzdispersion, insbesondere dann, wenn die mittlere Partikelgröße des Klebrigmachers kleiner als 0,4 μιη ist, vorzugsweise kleiner als 0,3 μιη. Eine solche Ausbildung ist in besonderer Weise dazu geeignet, eine optimale Bildung des Aerosols zu erhalten.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Dichtmittels besteht darin, dass ein oder mehrere tensidische Sulfonate (starke Tenside ) enthalten sind, vorzugsweise anionische Mono- oder Di-Sulfonate und/oder eines oder mehrere Alkylarylethersulfate, insbesondere dann, wenn die Konzentration der Tenside von 0,5 - 5,0% beträgt.

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. Vorteilhaft ist hier die genannte Konzentration der Tenside von 0,5 - 5,0%.

Anhand eines Diagramms wird die erfindungsgemäße Verfahrensausbildung deutlich. Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausbildung der Verfahrensparameter zur Überführung der Strömung in den turbulenten Bereich mit einer Reynoldszahl R _e > 2300 . Dargestellt sind die Reynoldszahlen für ein erfindungsgemäßes Dichtmittel gegen den Förderdruck P und die Temperaturerhöhung ΔΤ an der Zerstäuberdüse. Für typische Förderdrücke von 200 bis 600 kPa muss der Kompressor in diesem Fall also eine Erhöhung der

Düsentemperatur um 40 bis 60°C erzielen. Der von der gestrichelten Linie eingeschlossene Bereich gibt den Parameterbereich für das erfindungsgemäße Verfahren an, der bevorzugte erfindungsgemäße Arbeitsbereich ist der in der Umrandung der gestrichelten Linie befindliche schraffierte Bereich.

Die Erhöhung der Düsentemperatur wird, wie oben dargestellt, über eine angepasste Auslasstemperatur des Luftkompressors erzielt. Kritisch ist für die vorliegende

Anwendung die Abkühlung der geförderten Luft auf dem Weg bis zum

Reifenventil/Reifeneingangsventil. Die komprimierte Luft wird über den

Dichtmittelbehälter und durch einen Verbindungsschlauch geführt. Um eine effektive Erwärmung/Heizung der Düse zu gewährleisten, werden die genannten

Verfahrensausbildungen und Vorrichtungsgestaltungen durchgeführt. Es wird somit deutlich, dass die Gegenstände der unterschiedlichen Anspruchskategorien einer einheitlichen und gemeinsamen erfinderische Idee folgen und mit ihrem Zusammenwirken den Erfindungserfolg begründen.