CN109195780A - 用于对可充气制品进行密封和充气的方法和装置，以及密封剂 - Google Patents
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Abstract
一种用于对可充气制品进行密封和充气的方法、特别是用于对机动车辆轮胎进行密封和充气的方法，其中，借助于优选地通过电动机驱动的压缩机产生密封和泵送压力，其中，借助于密封和泵送压力，经由用于密封剂和压缩气体的阀和分配器装置以及经由在阀和分配器装置与可充气制品的进入阀或入口喷嘴之间的压缩空气和密封剂软管，位于连接到阀和分配器装置的密封剂容器中的密封剂被输送到可充气制品中并且同时，该可充气制品被充气到预先确定的操作压力，其中，通过相应参数、密封剂和装置的配置，在进入阀/入口喷嘴内或下游，该密封剂借助于密封剂或密封剂‑空气混合物在进入阀或入口喷嘴中被转换成具有雷诺数Re≥2300的湍流而至少部分雾化以形成气溶胶。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于对可充气制品进行密封和充气的、特别是用于对机动车辆轮胎进行密封和充气的方法，其中，借助于优选地通过电动机驱动的压缩机产生密封和泵送压力，借助于该压力，经由用于密封剂和压缩气体的阀和分配器装置、并且经由在阀和分配器装置与该可充气制品的进入阀或入口喷嘴之间的压缩空气和密封剂软管，位于连接到阀和分配器装置的密封剂容器中的密封剂被输送到该可充气制品中并且同时，该可充气制品在被密封后被充气到预先确定的操作压力。
本发明还涉及用于实施该方法的装置和特别合适的介质，特别是密封剂。
背景技术
在与轮胎相关的故障的情况下，通常存在的问题(如迄今为止例如在乘用机动车辆中常见的问题)是被安装在轮辋上的填充的备用轮胎必须被装载在车上，备用轮胎然后代替具有缺陷的轮胎的车轮而被装配，随后有缺陷的轮胎必须被紧固到车辆中设置的用于备用轮胎的装载空间中并且随后对其进行修补。为此目的，不仅经常需要对满载车辆进行卸货以进入对应的装载空间，而且还需要使用车辆千斤顶来抬起车辆本身和执行繁琐的修补工作。
为了避免这些缺点，用于轮胎临时修补的修补套装或故障套件早已为人所知，这些修补套装或故障套件包括压缩机、在轮胎中凝结的密封剂(通常是胶乳乳剂混合物)、对应的连接软管和用于能量供应的所需的线缆连接、以及还有开关、压力计以及操作元件，并且因此提供了可永久使用且完整的修补套装，使用该修补套装可以省去在车上携带安装在轮辋上的备胎或者可以省去对其他修补材料(例如软管、各种工具扳手、车辆千斤顶等)的持续检查。
这种故障套件所需的密封剂可以或者由使用者手动(挤压系统)或者通过空气压缩机(泵系统)施加。在泵系统的情况下，在空气压缩机的初始启动之后，将密封剂通过正压力从相应的密封剂容器输送到损坏的轮胎中。然后在第二加工步骤中，将该损坏的轮胎充入空气直至一定的最小压力。在常规系统中，发生轮胎的这种再填充与通过由于轮胎损坏引起的泄露的空气流出相反。由于在向前行进期间密封剂的分配，只有在达到最小压力后才发生泄漏的密封。没有用于将密封剂分配在轮胎中的轮胎运动，因此难以密封轮胎泄漏。
由于在已经发生的损坏被密封之前必须将相应的轮胎填充到一定的最小压力，因此成功操作需要特别高功率的空气压缩机。这一事实显著增加了整个系统的制造成本，并且为轮胎相关的故障套件的结构尺寸和重量设定了下限。
发明内容
因此，本发明的目的是促进使用故障套件进行修补中的工作步骤，并且修改所述工作步骤，使得在已知程度上尽可能不再需要通过轮胎运动来分配密封剂，其中，此外，还寻求提供一种方法和装置，该方法和装置通过减小结构尺寸和重量，可以降低轮胎相关的故障套件的制造成本。
这个目的是通过主权利要求的特征来实现的。从属权利要求中披露了另外的有利配置。同样公开了一种特别适用于该方法的装置和密封剂，借助于该装置和密封剂可以实现单个总体发明构思，特别是密封剂在可充气制品或轮胎内可靠且充分的分配，并且因此实现在压力增加的情况下使用简单的方法在泄露处启动所需的密封剂的快速密封或凝结。
在此，已经在进入阀/入口喷嘴内或下游，密封剂因此借助于密封剂或密封剂-空气混合物在进入阀或入口喷嘴中被转换成具有雷诺数的湍流而至少部分雾化以形成气溶胶Re≥2300，其中该雷诺数满足以下等式/不等式：
该等式/不等式包括以下参数：
T0：环境温度，
D：进入阀或入口喷嘴的特征直径，
ΔT：进入阀或入口喷嘴中的温度与环境温度之间的差异，
p：密封剂或密封剂-空气混合物的输送压力，
ρ：密封剂或密封剂-空气混合物的密度，
η0：密封剂或密封剂-空气混合物的特性粘度，
K：密封剂或密封剂-空气混合物的特征温度。
利用以此方式配置的根据本发明的方法，所产生的气溶胶在填充阶段期间已经在损坏的轮胎中分配，并且在此阶段仍然被通过该泄漏流出的空气所夹带。因此，通过压缩机的体积流动在泄漏位置的方向上输送气溶胶。在损坏/泄露本身中，密封剂气溶胶通过凝结在开始预先密封存在的泄漏的情况下导致尺寸减小。因此开始的预密封导致轮胎泄漏的尺寸相对于没有使用密封剂的情况下存在的泄漏减少了至少20％高达100％。因此，在没有预先密封的故障套件的情况下，相对于常规的修补方法，可以显著缩短填充轮胎所需的时间，或者可以将更低功率的压缩机用于该系统。
在这种情况下，最重要的影响因素是在损坏的轮胎的进入阀或入口喷嘴处(也就是说在轮胎阀处，在这种情况下该轮胎阀充当雾化器喷嘴，在该雾化喷嘴内或下游发生气溶胶的形成)密封剂的动态粘度η和输送压力p以及温度增加ΔT。
有利的改进在于，在压缩机的输送压力p为200kPa至600kPa的情况下，将进入阀或入口喷嘴升温使得该进入阀或入口喷嘴相对于环境温度的温差ΔT总计为至少10℃、优选地至少40℃。
在此，通过空气压缩机的适配的出口温度实现充当雾化器喷嘴(在轮胎、轮胎阀的情况下)的进入阀或入口喷嘴所需的温度增加，其中由于结构类型，典型地使用的空气压缩机的出口温度已经远高于环境温度。通过设计特别适用于根据本发明的方法的装置来实现温度的进一步增加，例如借助于表现出绝热或者至少部分地由低导热率的材料、优选地由塑料组成的压缩机或压缩机部件。
在实现单个总体发明构思的背景下的另一个有利的实施例在于，在该装置的情况下，阀和分配器装置与可充气制品的进入阀或入口喷嘴之间的压缩空气和密封剂软管是绝热的或是由低导热率的材料组成。以这种方式，也实现了空气压缩机的出口温度不会在穿过密封剂软管时再次严重地下降。
具体地，对于根据本发明的方法关键的是冷却在通向雾化器喷嘴(轮胎阀)的路径上输送的空气。典型地，该路径穿过密封剂容器并且通过连接软管。为了确保喷嘴的有效加热，因此可以通过根据本发明的设备部件的设计实现所输送的空气或空气/密封剂混合物与环境绝热。
在此，通过该方法的另一个实施例进而实现了进一步的有利效果，该实施例在于通过电加热器实现进入阀或入口喷嘴的升温。尽管使用电加热器升温的这种实施例也基本增加了装置的复杂性，但是它确实补偿了获得温度可能需要的其他措施。
另一个有利的实施例在于，该装置配备有用于悬挂在或固定到可充气制品或机动车辆轮胎上并且直接邻近进入阀或入口喷嘴的装置。因此，将密封剂软管制造得非常短，并且将空气压缩机的输出与进入阀之间的热损失再次最小化。
另一个有利的实施例在于，该装置指配有风扇，该风扇冷却压缩机并且以取决于进入阀或入口喷嘴的温差ΔT的方式来控制。在压缩机设计允许的情况下，然后可以将冷却风扇短暂停用以进一步增加压缩机的出口温度，并且也从而达到在进入阀或入口喷嘴处形成湍流所需的温度。
该方法的另一个有利的实施例在于，通过使用至少2000冲程/分钟的活塞冲程频率，通过提高压缩机的出口温度来实现进入阀或入口喷嘴的升温。
就其组成部分而言特别适合用于实施该方法的密封剂组成为使得通过雾化形成的气溶胶以其浓缩形式包含以下组成：
对于固体含量，2％-25％、优选地3％-20％的胶乳，
对于固体含量，2％-25％、优选地3％-20％的增粘剂，
2％-40％、优选地5％-30％的一种或多种二醇，其具有在20℃下5Pa-15Pa的蒸气压和180℃至220℃的沸点，以及
20％-85％、优选地30％-80％的水。
出人意料地发现，当在根据本发明的方法中使用时，这种密封剂具有在轮胎或可充气制品中发生非常快速分配的效果，并且上述提及的预密封和凝结非常快速地实现，且不需要轮胎的进一步运动，也就是说例如在修补过程中不必移动车辆。
密封剂的另一个有利的实施例在于胶乳至少部分是天然胶乳，并且优选地仅含有天然胶乳。这有助于气溶胶的形成和快速分配，而不会限制凝结能力。
密封剂的另一个有利的实施例在于增粘剂是黏合用树脂、优选地是松香树脂分散体，特别是如果该增粘剂的平均粒径小于0.4μm、优选地小于0.3μm。这样的实施例特别适合用于实现气溶胶的最佳形成。
密封剂的另一个有利的实施例在于它包含一种或多种表面活性剂磺酸盐(强表面活性剂)、优选地是阴离子单磺酸盐或二磺酸盐和/或一种或多种烷基芳基醚硫酸盐，特别是如果表面活性剂的浓度总计为0.5％-5.0％。
因此可以将因子或参数最大化在此，添加表面活性剂会影响密度ρ和动态粘度η的降低。然而，由于动态粘度以平方形式结合在所描述的因子中，因此典型地在高于一定浓度获得希望的最大值。在这种情况下，所陈述的表面活性剂的浓度有利地为0.5％-5.0％。
具体实施方式
根据本发明的方法的实施将在图的基础上变得清楚。图1示出了用于将流动转换为具有雷诺数Re≥2300的湍流范围的方法参数的优选的实施例。该图示出了根据本发明的密封剂的雷诺数对输送压力p和雾化器喷嘴处的温度增加ΔT。对于200kPa至600kPa的典型输送压力，因此在这种情况下压缩机必须实现喷嘴温度增加40℃至60℃。由虚线包围的区域表示根据本发明的方法的参数范围；根据本发明的优选的工作范围是位于虚线边界的阴影区域。
如上所示，喷嘴温度的增加是通过空气压缩机的适配的出口温度实现的。对于本申请关键的是冷却在通向轮胎阀/轮胎进入阀的路径上输送的空气。压缩空气经由密封剂容器以及通过连接管传导。为了确保喷嘴的有效升温/加热，实施了所陈述的方法实施例和装置配置。因此清楚的是，不同权利要求类别的主题遵循统一且共同的发明概念，并且以其相互作用形成本发明成功的基础。
Claims (15)
1.一种用于对可充气制品进行密封和充气的方法、特别是用于对机动车辆轮胎进行密封和充气的方法，其中，借助于优选地通过电动机驱动的压缩机产生密封和泵送压力，其中，借助于该密封和泵送压力，经由用于密封剂和压缩气体的阀和分配器装置以及经由在阀和分配器装置与该可充气制品的进入阀或入口喷嘴之间的压缩空气和密封剂软管，位于连接到该阀和分配器装置的密封剂容器中的密封剂被输送到该可充气制品中并且同时，该可充气制品被密封且被充气到预先确定的操作压力，
其特征在于，在该进入阀/该入口喷嘴内或下游，该密封剂借助于该密封剂或该密封剂-空气混合物在该进入阀或该入口喷嘴中被转换成具有雷诺数Re≥2300的湍流而至少部分雾化以形成气溶胶，其中，该雷诺数满足以下等式/不等式：
该等式/不等式包括以下参数：
T0：环境温度，
D：该进入阀或该入口喷嘴的特征直径，
ΔT：该进入阀或该入口喷嘴中的温度与环境温度之间的差异，
p：该密封剂或密封剂-空气混合物的输送压力，
ρ：该密封剂或密封剂-空气混合物的密度，
η0：该密封剂或密封剂-空气混合物的特性粘度，
K：该密封剂或密封剂-空气混合物的特征温度。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在该压缩机的输送压力p为200kPa至600kPa的情况下，将该进入阀或该入口喷嘴升温使得该进入阀或该入口喷嘴相对于环境温度的温差ΔT总计为至少10℃、优选地至少40℃。
3.如权利要求2所述的方法，其中，通过使用至少2000冲程/分钟的活塞冲程频率，通过提高该压缩机的出口温度来实现该进入阀或该入口喷嘴的升温。
4.如权利要求2和3中任一项所述的方法，其中，该进入阀或该入口喷嘴的升温是通过电加热器进行的。
5.一种用于实施如权利要求1至4所述的方法的装置，其中，该装置具有优选地借助于电动机驱动的、用于产生该密封和泵送压力的压缩机，并且具有至少一个用于密封剂和压缩气体的阀和分配器装置，该阀和分配器装置具有用于带有密封剂的容器的以及用于在阀和分配器装置与该可充气制品的进入阀或入口喷嘴之间的压缩空气和密封剂软管的端口，并且该阀和分配器装置此外可能具有用于能量供应、转换和/或控制的连接装置以及用于该装置操作的显示装置，其特征在于，该压缩机或该压缩机部件表现出绝热或者至少部分地由低导热率的材料、优选地由塑料组成。
6.如权利要求5所述的装置，其中，在阀和分配器装置与该可充气制品的该进入阀或该入口喷嘴之间的该压缩空气和密封剂软管是绝热的或由低导热率的材料、优选地由橡胶或塑料组成。
7.如权利要求5或6所述的装置，该装置配备有用于悬挂在或固定到该可充气制品或该机动车辆轮胎上并且直接邻近该进入阀或该入口喷嘴的装置。
8.如权利要求5至7中的一项所述的装置，该装置指配有风扇，该风扇冷却该压缩机并且以取决于该进入阀或该入口喷嘴的温差ΔT的方式来控制。
9.一种用于实施如权利要求1所述的方法的密封剂，其特征在于，通过雾化形成的气溶胶以其浓缩形式包含以下组分：
a)对于固体含量，2％-25％、优选地3％-20％的胶乳，
b)对于固体含量，2％-25％、优选地3％-20％的增粘剂，
c)2％-40％、优选地5％-30％的一种或多种二醇，其具有在20℃下5Pa-15Pa的蒸气压和180℃至220℃的沸点，以及
d)20％-85％、优选地30％-80％的水。
10.如权利要求9所述的密封剂，其中，该胶乳至少部分是天然胶乳。
11.如权利要求9或10所述的密封剂，其中，该增粘剂是黏合用树脂，优选地是松香树脂分散体。
12.如权利要求9至11中的一项所述的密封剂，其中，该增粘剂的平均粒径小于0.4μm，优选地小于0.3μm。
13.如权利要求9至12中的一项所述的密封剂，该密封包含一种或多种表面活性剂磺酸盐、优选地是阴离子单磺酸盐或二磺酸盐和/或一种或多种烷基芳基醚硫酸盐。
14.如权利要求13所述的密封剂，其中，表面活性剂的浓度总计为0.5％-5.0％。
15.如权利要求9至14所述的密封剂，其中，这些二醇优选地选自1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,2-丙二醇和/或丙三醇的组。
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