DE69530525T2

DE69530525T2 - Flüssigkeitsaustauschsystem

Info

Publication number: DE69530525T2
Application number: DE69530525T
Authority: DE
Inventors: E. James CLARK
Original assignee: Ch & I Technologies Inc Santa Paula; CH&I Technologies Inc
Current assignee: Ch & I Technologies Inc Santa Paula; CH&I Technologies Inc
Priority date: 1995-09-26
Filing date: 1995-09-26
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2015-09-27
Also published as: EP0852685B1; AU3730295A; DK0852685T3; KR100316430B1; AU693273B2; KR19990063736A; DE69530525D1; EP0852685A4; CA2233035A1; ES2197925T3; CA2233035C; ATE238516T1; PT852685E; WO1997012173A1; HK1012510A1; JPH11506188A; BR9510646A; JP3398900B2; EP0852685A1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft das Gebiet von Fluidübertragung, und, genauer ausgedrückt, ein in sich geschlossenes Heimwerker-Fluidwechselsystem für die Entfernung von Abfallfluidmaterialien einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf verschiedene Typen von Motorölen, Hydraulikölen, Getriebeölen, Schmiermitteln und passender Kühlmittel aus Fahrzeugen und Maschinen an ihrem Standort, und die Zuführung neuer Fluids zu den Fahrzeugen und Maschinen in einer verbesserten Weise, wobei weder die Sammlung solcher Abfallmaterialien noch die Zufuhr neuer Materialien die Reinigung des Systems nach jeder Verwendung erfordert, und kein Verlust von Abfallfluid erfahren wird, und dies alles in einer sicheren und wirksamen Weise durchgeführt wird.
Beschreibung des Standes der Technik
Schmiersysteme in den Motoren von Fahrzeugen und Maschinen erfordern, dass ihre Schmiermittel, d. h. Öl und Ölfilter, periodisch ausgewechselt werden.
Im Fall eines Kraftfahrzeugs, hat die Durchführung eines Ölwechsels traditionell beinhaltet und beinhaltet weiterhin, eine große Wanne oder einen großen Trichter unter die Ölwanne des Fahrzeugs zu stellen, die Ölablassschraube zu entfernen, um das Öl darin durch Schwerkraft ablaufen zu lassen, den alten Ölfilter aus dem Motorblock zu entfernen, einen neuen Ölfilter zu installieren, die Ölablassschraube wieder einzusetzen, und den Motor mit neuem Öl wieder aufzufüllen. Das gesammelte Abfallöl muss dann entsorgt werden.
Aufgrund des verstärkten Bewusstseins der schädlichen Auswirkungen von Motoröl auf die Umwelt, welches jetzt aus ein gefährlicher Abfall klassifiziert ist und als solcher behandelt werden muss, unterliegt die Entsorgung von Abfallmotoröl strengeren Vorschriften, und weniger Menschen sind bereit, dies zu akzeptieren. Ein anderes Problem, das nicht angesprochen wurde, ist die Frage des alten Ölfilters, der Abfallöl zurückbehält. Diese alten Ölfilter werden regelmäßig in Mülldeponien weggeworfen.
Teilweise aufgrund dieser Probleme haben spezialisierte Schnellölwechseleinrichtungen in den letzten Jahren Beliebtheit gewonnen. Diese Schnellschmieröleinrichtungen versprechen und liefern allgemein schnelle und bequeme Wartung und nehmen das Abfallöl und die alten Ölfilter an sich. Diese Einrichtungen sammeln typischerweise das Abfallmotoröl in Fässern oder Tanks, die dann wegbefördert oder durch Tanklastwagen ausgepumpt werden. Die Preise für die Durchführung eines bei diesen Geschäften durchgeführten Ölwechsels übersteigen typischerweise die Kosten des verwendeten neuen Öls und neuen Ölfilters um einen Faktor von drei bis sechs, oder sogar mehr.
Für viele, die entweder bevorzugen, ihre eigenen Fahrzeuge zu warten, oder sich die relativ hohen Kosten nicht leisten können, Ölwechsel durch spezialisierte Einrichtungen durchführen zu lassen, bleibt das Problem, wie das Abfallöl und die Abfallölfilter sicher und legal zu behandeln und zu entsorgen sind, ein großes Problem. In dem Fall des alten Ölfilters behalten diese weiterhin eine beträchtliche Menge von Abfallöl sogar bei Entleerung zurück, und gebrauchte Ölfilter werden typischerweise nicht zusammen mit Abfallmotoröl entgegengenommen. Der Heimwerker-Endbenutzer wird typischerweise neues Öl in Dosen oder Flaschen kaufen, das alte Öl in eine Ölablasswanne ablassen, und entweder die Behälter des neuen Öls mit dem gesammelten Abfallöl füllen, oder es in irgendeinem anderen Behälter sammeln. Der Endbenutzer wird weiterhin dem Problem gegenüberstehen, was mit dem gesammelten Abfallöl, dem alten Ölfilter, und dem restlichen Öl in der Ölsammelwanne zu tun ist. Wiederum aufgrund des Widerstrebens anderer, das Abfallöl und den Abfallölfilter entgegenzunehmen, entsorgen viele Personen das Abfallöl und die ölüberzogenen Behälter und Filter nicht richtig, was zu Umweltverschmutzung führt. Tatsächlich übersteigt die Menge von verkauftem neuem Motorenöl die Menge von gesammeltem Abfallöl um neunundsechzig (69%) Prozent. Während eine gewisse Ölmenge in Fahrzeugen verbrannt wird, endet ein großer Teil dieses Abfallöls in Mülldeponien, wird illegal in Regenwasserabflüsse, in Seen und auf freies Land gekippt, oder wird einfach langfristig in Behältern gelagert.
Für viele Maschinen, Fahrzeuge und Flugzeuge müssen Kühlfluids, Hydraulikfluids und Schmieröle, etc. periodisch nachgefüllt und/oder gewechselt werden. In vielen Fällen ist das Auswechseln ihrer Fluids schwierig und schmutzig. Im Fall von Privatflugzeugen ist der Ölwechselprozess typischerweise zeitaufwendig und schmutzig. Im Fall von Minenmaschinen und Ausrüstung hat die Minenumgebung die Tendenz, staubig zu sein, was häufige Öl- und Schmiermittelwechsel erforderlich, jedoch schwierig durchzuführen macht, ohne Staub in die der Maschine zugeführten neuen Fluids und Schmiermittel einzubringen.
Das US-Patent der Nummern 4,193,487 und 4,095,673 an Takeuchi offenbart eine kombinierte Verkaufvorrichtung für neues Öl und Abfallölentfernungsvorrichtung, die ausgelegt sind, um Entfernung von Abfallöl und Zuführung von neuem Öl zu einem Fahrzeug zu ermöglichen.
US-Patent Nr. 5,349,980 an Spiegel offenbart ein am Fahrzeug angebrachtes Wartungsmodul zum Warten eines Kundenfahrzeugs durch Entfernung von Abfallfluids, d. h. altem Motorenöl und Spezialölen in einem gemeinsamen Abfallfluidtank und Zuführung der neuen Fluids.
US-Patent Nr. 5,370,160 an Parker offenbart ein Gerät zum Warten eines Fahrzeuggetrtebes und dergleichen durch Entfernung des alten Fluids und Einführung von neuem Getrtebefluid.
US-A-4 128 140, auf dem die Präambel von Anspruch 1 basiert, offenbart Ausrüstung zum Ablassen und Wiederauffüllen des Schmiermittelölsumpfes eines Kraftfahrzeugs, das einen Hauptölbehälter großer Kapazität aufweist. Einlassmittel zu dem Behälter von dem Sumpf umfassen einen Behälter, der entleert wird, um Öl aus dem Sumpf zu saugen, und unter Druck gesetzt wird, um das Öl in den Behälter fließen zu lassen. Ölregeneriermittel sind in dem Einlass enthalten. Mittel sind zum Ablassen einer gemessenen Zuteilung von Öl zurück in den Sumpf vom Behälter vorgesehen.
Es bleibt dementsprechend ein Bedarf an einem System bestehen, welches kostengünstig ist, welches verhindert, dass Abfallfluid in die Umwelt gelangt, und welches einfach in allen Situationen zu verwenden ist.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Fluidwechselsystems, das einfach und bequem im Gebrauch ist, jedoch zu Kosten geliefert werden kann, die nicht wesentlich größer als die Kosten des verwendeten Motoröls sind.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Ölwechselsystems, das nicht nur neues Öl dem Fahrzeug zuführt, sondern auch das aus dem Fahrzeug entfernte Abfallöl sammelt.
Noch eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Ölwechselsystems, das eine tragbare Einheit aufweist, die durch einen Verbraucher zu mieten ist, welche, nachdem sie zum Entfernen von Abfallmotoröl und Wiederauffüllen eines Fahrzeugs mit neuem Motoröl verwendet wurde, zum Wiederauffüllen in einer Nachfülleinheit zurückgegeben wird, um die tragbare Einheit für sofortige Wiederverwendung durch einen anderen Benutzer bereit zu machen.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Ölwechselsystems, das in seiner tragbaren Einheit Vakuum und inertes Druckgas verwendet, um das Abfall- und neue Öl zu entfernen bzw. zuzuführen.
Eine weitere Aufgabt der Erfindung besteht in der Schaffung eines Fluidwechselsystems für Maschinen, Fahrzeuge und Flugzeuge, das die Durchführung des Fluidwechsels und/oder Wiederauffüllung am Standort der Maschine, des Fahrzeugs oder Flugzeugs in einer sauberen und nichtverunreinigenden Weise für das zugeführte neue Fluid ermöglicht.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch Schaffen eines Systems wie folgt erreicht:
Ein Schnellfluidwechselsystem zum Gebrauch beim Auswechseln von Fluid, nämlich Öl aus einer Maschine, einem Fahrzeug oder Flugzeug. Das System umfasst eine tragbare Einheit (im folgenden manchmal als eine "Koffer-" Einheit bezeichnet) und eine Nachfülleinheit für die Koffereinheit. Die Koffereinheit weist eine Tankanordnung mit einem Abfallfluidtank zum Sammeln und Lagern von Abfallfluid unter Vakuum, einen Tank für neues Fluid zum Lagern und Zuführen von neuem Fluid, und einen Drucklufttank zum Halten von Druckluft auf. Ein Vierwegventil steuert den Einfluss von Abfallfluid in die Koffereinheit und von neuem Fluid aus derselben heraus. Die Koffereinheit umfasst Nachfüllöffnungen, durch die der Tank für neues Fluid mit neuem Fluid aufgefüllt und mit inertem Druckgas aufgeladen wird, der Abfallfluidtank vom Abfallfluid entleert und unter ein Vakuum gesetzt wird, und der Drucklufttank mit Druckluft wiederaufgefüllt wird. Ein durch Luft von der Druckluft betriebenes Venturi-Rohr ermöglich dem Benutzer, den Abfallfluidtank unter zusätzliches Vakuum zu setzen. Diese Teile passen in ein Gehäuse der Koffereinheit. Die Koffernachfülleinheit liefert eine Station, in die der Kofferteil in Eingriff gebracht werden kann, und umfasst eine Nachfüllöffnungs-Eingriffsrohrverzweigung mit einer Anzahl von Übertragungsöffnungen, die mit den Nachfüllöffnungen der Koffereinheit in Eingriff gebracht werden können. Ein Computer steuert die Nachfüllabfolge, in der der Betrieb von Ventilen den Fluss von Fluids durch die Übertragungsöffnungen von Quellen von Druckluft, inertem Gas, Vakuum und neuem Fluid, und einen Behälter von Abfallfluid, das von der Koffereinheit gesammelt wird, steuert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine teilweise freigelegte Draufsicht der koaxialen Zylinder des Fluidwechselsystems der Erfindung in Form eines Heimwerker-Ölwechselsystems für Autos.
2 ist eine freigelegte Ansicht der koaxialen Zylinder des Heimwerker-Ölwechselsystems der Erfindung von 1.
3 ist eine freigelegte Ansicht des Heimwerker-Ölwechselsystems, die die koaxialen Zylinder, die Rohrleitungen, das Venturi-Rohr, Öffnungen und das Vierwegventil zeigt.
4 ist eine Draufsicht des Kofferteils des Heimwerker-Ölwechselsystems, wobei sein Deckel entfernt ist, um den Teil freizulegen, der dem das System verwendenden Verbraucher sichtbar ist.
5 ist eine Draufsicht des Vierwegventils des Heimwerker-Ölwechselsystems in seiner neutralen Position, wobei sowohl das Abfallfluidventil als auch das Ventil für neues Fluid abgeschaltet ist.
6 ist eine Draufsicht der Vierwegventileinheit von 5 in ihrer Position, um Abfallöl durch Vakuum in den Abfallölzylinder hoch zu saugen.
7 ist eine Draufsicht der Vierwegventileinheit von 5 in ihrer Position, um neues Öl aus dem Zylinder für neues Öl zuzuführen.
8 ist eine Draufsicht der Vierwegventileinheit von 5 in ihrer Position, nachdem das Abfallöl durch Vakuum hochgesaugt wurde, und bevor das neue Öl zugeführt wird.
9 ist eine Draufsicht, die den Kofferteil des Systems zeigt, der in eine Nachfülleinheit der Erfindung gesetzt wurde.
10 ist eine Vorderansicht eines Steuerfelds der Nachfülleinheit.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Zuerst bezugnehmend auf 9, umfasst das Fluidwechselsystem 10 der Erfindung zwei Hauptteile – einen Kofferteil 12 und einen Nachfüllteil 14. Anschließend wird das System manchmal als das "Heimwerker-Ölwechselsystem" für eine seiner Hauptanwendungen beschrieben werden. Das System kann jedoch zum Auswechseln einer breiten Vielzahl von Fluids für Maschinen, Fahrzeuge und Flugzeuge verwendet werden. Der Kofferteil 12 ist der Teil, den der Heimwerker, zu einer Kerngebühr, von einem Autoteilelieferhaus, einem Diskontgeschäft oder einem anderen Einzelhandelsgeschäft mieten wird. Der Kofferteil 12 wird, wenn er gemietet wird, vollständig mit frischem Motoröl, Stickstoffgas, Druckluft beschickt sein, und sein Abfallöltank wird entleert sein, um durch einen Verbraucher aus einem Fahrzeug gesammeltes Abfallöl aufzunehmen. Der Endbenutzer wird dann den Kofferteil 12 benutzen, um einen Öl- und Filterwechsel an dem Fahrzeug durchzuführen, wie im folgenden weiter beschrieben werden wird. Nach Abschluss des Ölwechsels, wird der Heimwerker den mit Abfallöl gefüllten Koffer 12 zur Ausleihstelle für eine Rückerstattung der Kerngebühr zurückbringen, und der Kofferteil 12 wird in dem Nachfüllteil 14 wieder aufgefüllt und für sofortige Wiederverwendung durch andere Kunden bereit gestellt werden. Nach Beschreibung des Systems 10 im Überblick, sollen die verschiedenen Komponenten, Teile und der Betrieb des Systems nun ausführlicher beschrieben werden.
Der Kofferteil 12 der Erfindung umfasst zahlreiche Komponenten. Seine Tankbaugruppe 16 ist in den 1-3 gezeigt. Sie umfasst drei koaxiale Tanks 18, 20 und 22 mit Seitenwänden 24, 26 und 28 und geschlossenen Bodenenden 30, 32 und 34. Die drei Tanks 18, 20 und 22 werden ineinander angeordnet, wobei ihre Seitenwände 24, 26 und 28 und Bodenenden 30, 32 und 34 voneinander beabstandet sind, um Fluidfluss zu ermöglichen. Die offenen oberen feile der drei Tanks werden luftdicht an einem Endteil 36 befestigt. Zum Beispiel können im Fall leichter Stahltanks 18, 20 und 22 eines Metalldichtungsteils 36 (oder einer Platte) die Tanks an den Stahlendteil an ihren oberen Endteilen geschweißt werden, wobei der innere Tank 18 zuerst geschweißt wird, gefolgt durch den mittleren Tank 20, und dann den äußeren Tank 22. Alternativ können die Tanks mittels Gewinden an den Dichtungsteil 36 geschraubt und/oder mit Klebstoff an demselben befestigt werden. Andere Materialien können zum Bilden der Tanks 18, 20 und 22 und des Endteils 36 verwendet werden, d. h. Aluminium oder hochstabile Kunststoffe. In einer Ausführungsform der Tankbaugruppe 16 können für Ölwechsel bis zu 5,68 Liter (sechs Quarts) Öl die Volumen der koaxialen Tanks 18, 20 und 22 wie folgt sein, sie können jedoch auch andere Abmessungen aufweisen.
Für ein Beispiel von Tankabmessungen, die gut arbeiten, können die koaxialen Tanks 18, 20 und 20 die folgenden Abmessungen aufweisen: Lufttank 18, Länge -- 44,5 cm;
Durchmesser -- 15,25 cm, 7,57 Liter, Tank für neues Fluid 20, Länge -- 53,35 cm,
Durchmesser -- 20,30 cm, 8,33 Liter, und Abfallfluidtank 22, Länge -- 60 cm,
Durchmesser -- 25,4 cm, 8,33 Liter.
Der innere Tank 18 wird zum Lagern von Druckluft (im folgenden als "Drucklufttank 18" bezeichnet) verwendet. Der mittlere Tank 20 wird zum Lagern von neuem Öl (im folgenden als "Tank 20 für neues Öl" bezeichnet) verwendet, und der äußere Tank 22 wird zum Lagern von Abfallöl verwendet, das aus dem Fahrzeug zu entnehmen ist (im folgenden "Abfallöltank 22"). Die Endplatte 36 umfasst fünf Öffnungen 38, 40, 42, 44 und 46, die durch dieselben hindurchgehen. Die Öffnung 38 wird verwendet, um Zugang zum Abfalltank 22 zu erhalten, um nicht nur das Vakuum aufzuheben, wenn das System wiederaufgefüllt und zum Gebrauch bereit gemacht wird, sondern auch, um es unter Vakuum zu setzen, wenn es durch den Benutzer benötigt wird (d. h. wenn Vakuum durch Absaugen überschüssiger Luft verloren geht). Die Öffnung 40 in dem Tank 20 für neues Öl wird zum Beschicken desselben mit einem inerten Gas, wie zum Beispiel Stickstoff verwendet, um das neue Öl aus dem Tank 20 für neues Öl herauszutreiben. Die Öffnung 42 mündet in den Drucklufttank 18 und wird zum Nachfüllen desselben mit Druckluft verwendet. Die Druckluft wird verwendet, um eine Venturi-Vakuumerzeugungseinrichtung zu betätigen, welche verwendet werden kann, um den Abfallöltank 22 unter zusätzliches Vakuum zu setzen, wenn Bedarf während des Gebrauchs des Kofferteils 12 des Systems 10 durch den Heimwerker entstehen sollte. Die Öffnung 44 schafft Zugang zu dem Tank 20 für neues Öl und wird für den Einlass und Auslass von neuem Öl aus dem Tank 20 für neues Öl verwendet (Einlass, wenn der Tank 20 für neues Öl nachgefüllt wird, und Auslass, wenn neues Öl aus dem Tank 20 für neues Öl in ein Fahrzeug abgegeben wird). Die Öffnung 46 wird verwendet, um Zugang zu dem Tank 22 für gebrauchtes Öl zu erhalten, und wird für Einlass und Auslass von gebrauchtem Öl aus dem Tank 22 für gebrauchtes Öl verwendet (Auslass, wenn der Tank 22 für Abfallöl während des Nachfüllprozesses entleert wird, und Einlass, wenn Abfallöl aus dem Fahrzeug und in dem Tank 22 für gebrauchtes Öl gesammelt wird).
Bezugnehmend auf die 3 und 4, ist der offene Kofferteil 12 des Systems 10 gezeigt. Er umfasst die Tankbaugruppe 16, Rohrleitungen (Leitungen) von den Öffnungen 38, 40, 42, 44 und 46 der Tankbaugruppe 16, eine Venturi-Vakuumbaugruppe 52, einen Luftregler 54 für den Venturi-Vakuumteil 52, eine Vierwegventilbaugruppe 56, fünf Nachfüllzugangsöffnungen 58, 60, 62, 64 und 66, eine Schlauchbaugruppe 68 für gebrauchtes/neues Öl, alle enthalten in einem Gehäuse 70. Die Nachfüllzugangsöffnungen 58, 60, 62, 64 und 66 sind vorzugsweise in einer Verzweigungsanordnung zusammengehakt, und bleiben geschlossen, bis sie durch Eingriff mit einem passenden Anschlussstück in der Nachfülleinheit 14 geöffnet werden. 3 zeigt das Gehäuse 70 vollständig geöffnet und mit einer Zugangsabdeckung 72 (siehe 4), die zum Freilegen der verschiedenen Komponenten entfernt ist. 4 zeigt den Kofferteil 12 mit der Zugangsabdeckung 72 darauf, aber das Gehäuse ansonsten geöffnet für Gebrauch durch den Heimwerker.
Erneut bezugnehmend auf 3, ist an die Öffnung 38 eine Vakuumleitung 74 angeschlossen. An einem Verzweigungspunkt 76 wird sie in eine Vakuumleitung 78 und einen Entlüftungsleitung 80 unterteilt. Die Entlüftungsleitung 80 ist an die Nachfüllzugangsöffnung 58 (die Abfallölentlüftungs-Nachfüllzugangsöffnung 58) angeschlossen. Die Vakuumleitung 78 wird durch ein Sperrventil 82 angeschlossen, durch das Luft nur unter Druck hindurchgehen kann. Das Sperrventil 82 ist an ein Venturi-Rohr 84 durch eine Vakuumquellenleitung 86 angeschlossen. An die Öffnung 42 (die in den Drucklufttank 18 mündet) ist die Druckluftleitung 92 angeschlossen. Die Druckluftleitung 92 ist an den Luftdruckregler 54 angeschlossen, um den Druck von 689,48 kPa bis 1034,21 kPa (100 bis 150 Pfund/Zoll²) der in dem Drucklufttank 18 gelagerten Druckluft auf einen niedrigeren Druck von etwa 482,63 kPa (70 Pfund/Zoll²) zu senken. Eine andere Leitung 94 trägt die regulierte Druckluft zum Knopfventil 88. Wenn das Knopfventil 88 durch Drücken eines Aktivierungsknopfes 90 geöffnet wird, wird Druckluft zum Venturi-Rohr 84 und zu einer Steuerung an dem Sperrventil 82 fließen gelassen, wodurch es zum Venturi-Rohr 84 geöffnet wird, welches die Vakuumleitung 86 durch das nun offene Sperrrventil 82 und die Vakuumleitung 78 und zu der Vakuumleitung 74 unter Vakuum setzt, um das Vakuum auf dem Abfallöltank 22 wiederherzustellen. Wenn der Knopf 90 des Knopfventils 88 nicht aktiviert ist, wird keine Druckluft durch das Venturi-Rohr 84 fließen, und der Abfallöltank 22 wird unter kein zusätzliches Vakuum durch das Sperrventil 82 gesetzt. Ein Abzweig 96 von der Druckluftleitung 92 ist an die Druckluft-Nachfüllzugangsöffnung 60 angeschlossen.
Eine Stickstoff-Öl-Nachfüllleitung 98 ist an die Öffnung 40 angeschlossen, die mit dem Tank 20 für neues Öl kommuniziert. Die Stickstoffnachfüllleitung 98 ist an die Stickstoff-Nachfüllzugangsöffnung 62 angeschlossen, und wird zum Wiederauffüllen des Tanks 20 für neues Öl mit Stickstoff während des Nachfüllprozesses verwendet. Eine Zuführleitung 100 für neues Öl ist an die Öffnung 44 und ein Ventil 102 für neues Öl des Vierwegventils 56 angeschlossen, und umfasst ferner eine Spurleitung 104, die an die Nachfüllöffnung 66 für neues Öl angeschlossen ist. Eine Abfallöl-Sammelleitung 106 ist an die Öffnung 46 und das Ventil 108 des Vierwegeventils 56 angeschlossen, und umfasst auch eine Spurleitung 110, die an die Abfallöl-Nachfüllöffnung 64 angeschlossen ist.
Der Erfinder hat festgestellt, dass ein Abfallöltank 22 mit einem Innenvolumen von etwa 8,33 Liter (2,2 Gallonen) gut arbeitet, um etwa 5,68 Liter (sechs Quarts) oder weniger Abfallmotoröl abzusaugen.
Die Vierwegventileinheit 56 ist in solcher Weise ausgelegt, dass das Abfallöl zuerst entfernt werden muss, bevor neues Öl zugeführt werden kann, und die Funktion der Vierwegventileinheit 56 ist unter Bezugnahme auf die 5-8 beschrieben. Die Vierwegventileinheit 56 umfasst ein Abfallölkugelventil 108 mit einem Steuerstiel 120 zum Steuern des Flusses von Abfallöl, und ein Kugelventil 102 für neues Öl mit einem Steuerstiel 124 zum Steuern des Flusses von neuem Öl. Das Abfallöl-Steuerventil 108 und das Steuerventil 102 für neues Öl sind angrenzend aneinander angeordnet. Das Abfallöl-Steuerventil 108 umfasst einen Abfallöleinlass 126 und einen Abfallölauslass 128, der an die Abfallöl-Sammelleitung 106 angeschlossen ist. Das Steuerventil 102 für neues Öl umfasst einen Einlass 130 für neues Öl, der an die Zuführleitung 100 für neues Öl angeschlossen ist, und einen Auslass 132 für neues Öl. Der Abfallöleinlass 126 und der Auslass 132 für neues Öl sind miteinander an einer Verbindungsstelle 134 für neues/Abfallöl der Vierwegventileinheit 56 verbunden, an die die Schlauchbaugruppe 68 für gebraucht/neues Öl angeschlossen ist. Die Steuerstiele 120 und 124 weisen jeweils einen darauf positionierten Anschlagteil 136 auf, welcher in Verbindung mit einem Anschlag 138 für Abfallöl und einem Anschlag 140 für neues Öl, die an der Vierwegventileinheit 56 positioniert sind, den Rotationsgrad der Steuerstiele 120 und 124 und daher die Öffnung und Schließung ihrer Steuerventile 108 und 102 begrenzen. Der Abfallölanschlag 138 weist solche Abmessungen auf und ist so geformt, damit der Abfallöl-Steuerstiel 120 um die Hälfte einer Umdrehung rotieren kann, während der Anschlag 140 für neues Öl solche Abmessungen aufweist und so geformt ist, damit der Steuerstiel 124 für neues Öl um ein Viertel einer Umdrehung rotieren kann.
Das Abfallöl-Steuerventil 108 bzw. das Steuerventil 102 für neues Öl weisen drehungsbegrenzende Scheiben 142 und 144 befestigt an ihren Stielen 120 und 124 auf. Die Begrenzungsscheiben 142 und 144 haben eine allgemein kreisförmige Form, und weisen halbmondförmige eingekerbte Teile 146 und 148 auf. Die Ventile 108 und 102 sind derart beabstandet, dass ein Teil des Umfangs des kreisförmigen Teils einer Begrenzungsscheibe 142 oder 144 nahe an den halbmondförmigen eingekerbten Teilen 146 oder 148 vorbeigehen kann. Wie diese Begrenzungsscheiben 142 und 144 genau arbeiten, um die Reihenfolge der Öffnung der Ventile 108 und 102 zu bestimmen, soll nun unter Bezugnahme auf die 5-8 beschrieben werden.
Bezugnehmend auf 5, ist das Vierwegventil 56 bei geschlossenem Abfallölventil 108 und Ventil 102 für neues Öl gezeigt. In dieser Position wird der Umfangsteil 150 der Abfallöl-Begrenzungsscheibe 142 angrenzend an den halbmondförmigen eingekerbten Teil 148 der Begrenzungsscheibe 144 für neues Öl laufen. Der Ventilstiel 124 für neues Öl wird daher an Bewegung aus seiner geschlossenen Position gehindert werden, und es wird weder Abfallöl durch das Abfallfluidventil 108 in den Abfallfluidzylinder 22 fließen, noch wird neues Öl aus dem Zylinder 20 für neues Öl durch das Ventil 102 für neues Öl fließen. Dies ist die Position der Vierwegventileinheit 56, wenn sie durch den Endbenutzer vom Einzelhändler erhalten wird.
6 zeigt das Vierwegventil 56 bei geöffnetem Abfallölventil 108, wobei der Abfallöl-Ventilstiel 120 eine viertel Umdrehung im Uhrzeigersinn aus seiner in 5 gezeigten geschlossenen Position zu einer offenen Position gedreht ist. Der Umfangsteil 152 der Abfallöl-Begrenzungsscheibe 142 wird angrenzend an den halbmondförmigen eingekerbten Teil 148 der Begrenzungsscheibe 144 für neues Öl in dieser Position laufen und fortfahren, eine Öffnung des Ventils 102 für neues Öl zu verhindern. Nachdem die Ölschlauchbaugruppe in Fluidkontakt mit dem Fahrzeug gebracht wurde (in einer weiter unten zu beschreibenden Weise), wird der Abfallöl-Ventilstiel 120 wie oben beschrieben betätigt, um das Abfallöl aus der Ölwanne eines Fahrzeugs abzusaugen.
7 zeigt das Vierwegventil 56, bei dem das Abfallölventil 108 durch Drehen seines Abfallöl-Ventilstiels 120 um eine weitere viertel Umdrehung von seiner offenen Position von 6 zu seiner geschlossenen Position von 7 geschlossen wird. In dieser Position wird der Abfallventil-Stielanschlag 136 auf den Anschlag 138 an dem Ventil auftreffen, wodurch eine jegliche weitere Drehung des Abfallölventils 108 im Uhrzeigersinn verhindert wird. Wenn der Ölfilter (nicht gezeigt) auszuwechseln ist, ist es an diesem Punkt, dass der Benutzer den alten Ölfilter durch einen neuen ersetzen kann. Der alte Ölfilter kann dann in eine leckagedichte Ölfilterabteilung 118 in dem Kofferteil 72 gelegt werden (siehe 4). In der in 7 gezeigt Position wird sich der halbmondförmige eingekerbte Teil 146 der Abfallöl-Begrenzungsscheibe 142 in dichter Nähe zu dem Umfang 154 der Begrenzungsscheibe 144 für neues Öl befinden und Drehung derselben zum ersten Mal im Uhrzeigersinn um eine viertel Umdrehung zulassen, um ihren Umfangsteil 154 in den Raum des halbmondförmigen eingekerbten Teils 146 des Abfallöl-Ventilstiels 120 zu bringen. Dies setzt das Ventil 102 für neues Öl in seine offene Position, und neues Öl wird aus dem Zylinder 20 für neues Öl durch den Einlass 130 für neues Öl, das Ventil 102 für neues Öl, aus dem Auslass 132 heraus, aus dem Fluidverzweigungspunkt 134 heraus und durch den Schlauch heraus fließen, der an dem Fahrzeugmotor angeschlossen ist.
Nachdem die gewünschte Menge von neuem Öl dem Motor des Fahrzeugs zugeführt wurde, wird das Ventil 102 für neues Öl durch Drehen desselben eine viertel Umdrehung gegen den Uhrzeigersinn abgeschaltet, wie am besten in 8 gezeigt ist, so dass die halbmondförmigen eingekerbten Teile 146 und 148 zueinander hin gerichtet sind.
Erneut bezugnehmend auf 4, umfasst der Kofferteil einen Taschenteil 118 zum Lagern des gebrauchten Ölfilters. Zu diesem Zweck kann ein einfach abzudichtender, leckagedichter Beutel (nicht gezeigt) vorgesehen werden, in den der Ölfilter so gelegt wird, dass Auslaufen von Öl aus dem Ölfilter nicht das Innere des Koffers 12 durchtränken wird. Der Ventilstiel 124 für neues Öl und das Abfallölventil 120 arbeiten wie oben beschrieben. Ein Anweisungsfeld 180 beschreibt den Betrieb der Vorrichtung. Die Schlauchbaugruppe 68 für gebrauchtes/neues Öl ist dem Heimwerker zugänglich und weist ein Ventil 182 an seinem freien Ende 184 auf. Das Ventil kann entweder an einem flexiblen Ölmessstab-Saugrohr befestigt sein, welches ausgelegt ist, um in die Ölmessstaböffnung hinunter geführt zu werden, um das am Boden der Ölwanne des Fahrzeugs verbliebene Öl zu entfernen, oder kann direkt aus der Ölablasswanne des Heimwerkers ablaufen.
Nach Anschluss an das Fahrzeug zum Erhalten von Zugang zu dem Fahrzeugölsystem, wird das System betätigt werden, indem das Vierwegventil 56 in der richtigen Abfolge gedreht wird, um zuerst Abfallöl aus dem Fahrzeug zu entfernen, den alten Ölfilter durch einen neuen Ölfilter zu ersetzen, und das leere Kurbelgehäuse mit frischem Öl wieder aufzufüllen. Während des Prozesses der Entfernung von Abfallmotoröl aus dem Fahrzeug, kann manchmal Luft eingesaugt werden, was zu einem Verlust von Vakuum in dem Abfallöltank führt, bevor das gesamte Abfallöl entfernt ist. Der Drucklufttank 18 lagert ausreichend Druckluft, um das vakuumerzeugende Venturt-Rohr 84 zu betätigen, das nach Einschaltung durch die Drucktaste 90 den Abfallölbehälter 22 zwei- oder dreimal mit einer einzigen Ladung von Druckluft unter Vakuum setzen wird. In Fällen, in denen ein Ölmessstab-Saugrohr verwendet wird, kann es verwendet werden, um Öl von dem Boden des alten Ölfilters zu entfernen, bevor er in den leckagedichten Beutel und in die Abteilung 118 des Kofferteils 12 gelegt wird.
Nachdem der Heimwerker den Ölwechsel abgeschlossen hat, wird der Saugschlauch 68 für gebrauchtes/neues Öl von dem Fahrzeug gelöst und zusammen mit dem alten Ölfilter zurück in den Koffer 12 gelegt werden. Der Koffer 12 wird dann geschlossen, und zu dem Einzelhändler für eine Rückgabe der Kerngebühr zurückgegeben. Der Kofferteil 12 kann dann für Wiederverwendung durch einen anderen Benutzer durch Entfernung des alten Ölfilters aus seiner Abteilung 118 und Legen des Kofferteils in eine Nachfülleinheit 14 bereit gemacht werden, wie am besten in 9 gezeigt ist. Die Nachfülleinheit 14 ist so ausgelegt, dass die Koffereinheit 12 zwischen einer nichtergriffenen Position, gezeigt in durchgezogenen Linien, und der ergriffenen Nachfüllposition verschoben werden wird, wie in Phantomlinien gezeigt ist. Die Nachfülleinheit 14 umfasst eine Rohrverzweigung 190, die eingreifende Anschlussstücke 192, 194, 196, 198 und 200 aufweist, welche abdichtend mit den Nachfüllöffnungen 58, 60, 62, 64 und 66 in Eingriff gebracht werden können, und welche dieselben öffnen. Die Anschlussstücke 192, 194, 198 und 200 weisen jeweils ein magnetaktiviertes Ventil 202, 204, 208 und 210 auf. In dem Fall, des Anschlussstücks 196 verzweigt sich dieses in zwei magnetaktivierte Ventile 205 und 206. Die Ventile 202, 204, 205, 206, 208 und 210 sind an eine Computereinheit 212 angeschlossen, welche die automatische Nachfüllabfolge steuert. Das Ventil 202 ist an eine Entlüftungs-/Vakuumleitung 214 für gebrauchtes Öl angeschlossen, welche verwendet wird, um ein Vakuum auf dem Abfallöltank 22 zu entfernen, während des Abfallöl aus diesem abgelassen wird. Das Ventil 204 ist an eine Luftdruckleitung 216 angeschlossen, die verwendet wird, um Druckluft in den Drucklufttank 18 einzubringen. Das Ventil 205 ist an eine Entlüftungsleitung 217 angeschlossen, um Entfernung von Luft aus dem Tank 22 für neues Fluid zuzulassen, wenn dieser mit neuem Fluid gefüllt wird. Während eine Entlüftungsleitung 217 und das Ventil 205 nicht unbedingt erforderlich sind, helfen sie beim schnelleren Nachfüllen durch Senkung von Gegendruck. Das Ventil 206 ist an eine Druckstickstoffleitung 218 angeschlossen, die verwendet wird, um das neue Öl unter Stickstoffdruck zu setzen. Das Ventil 205 wird geschlossen, wenn das Ventil 206 geöffnet wird. Dieser Stickstoffgasdruck liefert die Antriebskraft, um das neue Öl aus dem Tank 20 für neues Öl heraus zum Fahrzeug zu befördern. Das Ventil 208 ist an eine andere Vakuumleitung 220 angeschlossen, die verwendet wird, um das Abfallöl aus dem Abfallölbehälter 22 herauszusagen. Während des Heraussaugens von Abfallöl aus dem Behälter 22, bleiben die Entlüftungsleitung 214 für gebrauchtes Öl und das Ventil 202 offen. Während des Prozesses, den nun leeren Abfallöltank 22 unter ein Vakuum zu setzen, werden die Ölleitung 214 für gebrauchtes Öl und das Ventil 202 geschlossen bleiben. Das Ventil 210 wird an die Nachfüllleitung 222 für neues Öl angeschlossen und wird zum Wiederauffüllen des Tanks 20 für neues Öl verwendet.
Der Nachfülleinheitscomputer 212 erlaubt dem Arbeiter, auszuwählen, ob die tragbare Koffereinheit 12 eingestellt wird, um 2,84, 3,79, 4,73 oder 5,69 Liter (3, 4, 5 oder 6 Quarts) neues Öl zuzuführen, indem die Auswahltasten 224 gedrückt werden. Beleuchtete Ablauftasten 226 werden dem Arbeiter den Ablauf der Nachfüllabfolge anzeigen. Wenn die Koffereinheit 12 vollständig wiederaufgefüllt und gebrauchsbereit ist, wird ein hörbares oder sichtbares Signal gegeben werden, und die Einheit kann sofort wiederverwendet werden. Der Nachfülleinheitscomputer wird die Ventile 202, 204, 205, 206, 208 und 210 und die Zufuhr von Druckluft, Stickstoff, neuem Öl, Vakuum aktivieren, um in einem vollautomatischen Prozess in der richtigen Reihenfolge Abfallfluid zu entfernen und den Abfallöltank 18 unter ein Vakuum zu setzen. Der Kofferteil kann sehr schnell für Wiederverwendung bereit gemacht werden.
Ein Vorteil dieses Heimwerker-Ölwechselsystems besteht darin, dass es zu Kosten zur Verfügung gestellt werden kann, die nicht beträchtlich höher als der Kaufpreis von Öl in 0,95 Liter (Quart) – Behältern sind, jedoch weniger teuer als die Kosten eines Ölwechsels an einer Tankstelle oder einer Schnellölwechseleinrichtung sind. Ein anderer Vorteil ist die Sauberkeit und Einfachheit des Systems, welche Verschüttung von neuem oder Abfallöl oder das Wegwerfen von Abfallöl verhindern werden, welches ein gewöhnliches, aber ernsthaftes Problem bei derzeitigen Heimwerker-Ölwechseln ist. Noch ein anderer durch das System gebotener Vorteil besteht darin, dass, da es ein integriertes Abfallölsammelsystem und Zuführsystem für neues Öl ist, das Problem des Wegwerfens und der Entsorgung von Abfallöl durch den Entbenutzer beseitigt wird.
Obwohl das System in bezug zur Durchführung eines Motorölwechsels oder eines Motorfahrzeugs durch einen Heimwerker beschrieben worden ist, kann das System wiederum verwendet werden, um Ölwechsel und Wechsel anderer Fluids, d. h. Hydraulikfluids, Kühlmittel, oder anderer Chemikalien in einer Maschine, zum Beispiel in Minenausrüstung in einer Mine, in einem Flugzeug auf dem Rollfeld, oder Maschinen in Fabriken, d. h. einer Druckerpresse, sowie andere Verwendungen durchzuführen.
Die Zeichnungen und die vorhergehende Beschreibung sollen nicht die einzige Form der Erfindung in Bezug zu den Details dieses Aufbaus und der Betriebsweise darstellen. Tatsächlich wird es einer Fachperson in diesem Bereich offensichtlich sein, dass Abwandlungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Ansprüche abzuweichen. Obwohl spezielle Ausdrücke verwendet wurden, sind diese nur in einer generischen und beschreibenden Weise und nicht zum Zweck von Begrenzung vorgesehen, wobei der Umfang der Erfindung in den folgenden Ansprüchen aufgezeichnet ist.

Claims

Fluidwechselsystem (10) zum Auswechseln eines Fluids in einer Fluid verwendenden Einrichtung, umfassend: eine Tankanordnung (16), eine Mehrzahl von Nachfüllöffnungen (58, 60, 62, 64, 66) angeschlossen an die Tankanordnung (16); einen Schlauch (68) zur Entleerung von gebrauchtem Fluid aus, und Zuführung von neuem Fluid zu der Fluid verwendenden Einrichtung; ein Steuerventilmittel (56) angeschlossen durch Rohre an die Tankanordnung (16); und ein Venturi-Rohr (84); wobei die Tankanordnung (16) einen Tank (22) für gebrauchtes Fluid, der zum Lagern von gebrauchtem Fluid bei einem niedrigen Druck ausgelegt ist; und einen Tank (20) für neues Fluid umfasst, der zum Lagern von neuem Fluid und eines Druckgases ausgelegt ist; wobei die Mehrzahl von Nachfüllöffnungen (58, 60, 62, 64, 66) mit Nachfüllrohrleitungen (80, 96, 98, 104, 110) an die genannte Tankanordnung angeschossen ist, durch die (a) der genannte Tank (20) für neues Fluid mit neuem Fluid wiederaufgefüllt und mit Druckgas wiederaufgeladen wird; (b) der genannte Tank (22) für gebrauchtes Fluid von Abfallfluid entleert wird und unter ein Vakuum gesetzt wird; wobei die genannte Mehrzahl von Öffnungen Ventile zum Steuern des Eintritts und Austritts von Fluid und Luft durch dieselben aufweist; das Steuerventilmittel (56) durch Rohre (100, 106) an den genannten Tank (20) für neues Fluid, an den genannten Tank (22) für gebrauchtes Fluid, und an den genannten Schlauch (68) angeschlossen ist, und das genannte Steuerventilmittel (56) ausgelegt ist, um einem Benutzer zu ermöglichen, selektiv (d) das Rohr (106) zwischen dem genannten Abfallfluidtank (22) und dem genannten Schlauch (68) zu öffnen, um Entfernung von Abfallfluid aus der Fluid verwendenden Einrichtung zuzulassen; und (b) ein Rohr (100) zwischen dem Tank (20) für neues Fluid und dem genannten Schlauch (68) zu öffnen, um Zuführung von neuem Fluid zu der Fluid verwendenden Einrichtung zuzulassen; wobei das Venturi-Rohr (84) an den genannten Abfallfluidtank (22) angeschlossen und durch ein Ventilmittel (88) bedienbar ist, um einem Benutzer zu ermöglichen, den genannten Abfallfluidtank (22) unter ein Vakuum zu setzen; dadurch gekennzeichnet, dass die Tankanordnung ferner einen Drucklufttank (18) aufweist, der mit Druckluft über eine Nachfüllöffnung (60) und das Steuerventilmittel (56) und entsprechende Rohrleitungen (92) wiederaufgefüllt werden kann, und an den das Venturi-Rohr (84) angeschlossen ist; und dass die Tankanordnung (16), die genannte Mehrzahl von Öffnungen (58, 60, 62, 64, 66) und Rohrleitungen (80, 96, 98, 104, 110), das genannte Steuerventilmittel (56) und das genannte Venturirohr (84) alle in einem Gehäuseteil (70) enthalten sind, um eine tragbare Einheit (12) zu bilden.
System nach Anspruch 1, bei dem der genannte Abfallfluidtank (22), der genannte Tank (20) für neues Fluid und der genannte Drucklufttank (18) koaxial einer innerhalb des anderen vorgesehen sind.
System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem der genannte Schlauch (68) zur Entfernung von gebrauchtem Fluid und Zuführung von neuem Fluid an ein flexibles Rohr angeschlossen wird.
System nach einem der Ansprüche 1-3, das ferner ein Verbindungsventil (180) für Anschluss an den genannten Schlauch (68) aufweist, für Eingriff in eine Fluid verwendende Einrichtung, an der ein Fluidwechsel durchgeführt wird.
System nach einem der Ansprüche 1-4, bei dem das genannte Steuerventilmittel (56) ein Abfallfluidventil (108) und ein Ventil (102) für neues Fluid aufweist, wobei die genannten beiden Ventile (102, 108) nebeneinander positioniert sind, und jeweils eine kreisförmige Scheibenplatte (144, 142) aufweisen, die an denselben befestigt ist und allgemein auf einer selben Ebene liegt, wobei bei jeder der genannten beiden kreisförmigen Scheibenplatten (144, 142) ein halbmondförmiger eingekerbter Teil (150, 146) entfernt ist, so dass die Position der genannten beiden kreisförmigen Scheibenplatten keine gleichzeitige Öffnung der beiden nebeneinanderliegenden Ventile zulassen wird, und wobei die genannten kreisförmigen Scheibenplatte (144, 142) erfordern, dass das genannte Abfallfluid eingeschaltet, und anschließend ausgeschaltet sein muss, bevor das genannte neue Fluid eingeschaltet, und dann ausgeschaltet werden kann, um dadurch die Abfolge der Sammlung von Abfallfluid aus und Zuführung von neuem Fluid zu einer Fluid verwendenden Einrichtung zu steuern.
System nach einem der Ansprüche 1-5, das ferner ein Sperrventil (82) aufweist, um Verlust von Druckluft aus dem genannten Drucklufttank (18) zu verhindern.
System nach einem der Ansprüche 1-6, bei dem das genannte Druckgas ein inertes Gas ist, das aus der aus Stickstoff, Kohlendioxid und Helium bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
System nach einem der Ansprüche 1-7, das ferner eine Nachfüllstation (14) aufweist, in der die tragbare Einiheit (12) in Eingriff gebracht werden kann, wobei die genannte Nachfüllstation (14) aufweist: eine Nachfüllöffnungs-Eingriffsrohrverzweigung (190) mit einer Anzahl von Übertragungsöffnungen, die mit den genannten Nachfüllöffnungen (58, 60, 62, 64, 66) der genannten tragbaren Einheit (12) in Eingriff gebracht werden können, und bei solchem Eingriff die genannten Ventile der genannten Nachfüllöffnungen öffnen; eine Mehrzahl von Ventilen (202, 204, 205, 206, 208, 210) zum Steuern des Flusses von Fluid durch die genannte Mehrzahl von Übertragungsöffnungen (192, 194, 196, 198, 200) und Quellen von Druckluft, inertem Gas, Unterdruck, und neuem Fluid, und einen Behälter für gebrauchtes Fluid, das von der genannten tragbaren Einheit (12) gesammelt wurde.
System nach Anspruch 8, bei dem die genannte Nachfüllstation (14) ferner einen Computer (212) aufweist, der eine Nachfüllabfolge der genannten tragbaren Einheit (12) steuert, während der gebrauchtes Fluid aus dem Tank (22) für gebrauchtes Fluid entfernt wird und es unter Vakuum gesetzt wird, wobei der Drucklufttank (18) mit Druckluft wiederaufgefüllt wird, und der genannte Tank (20) für neues Fluid wieder mit neuem Fluid aufgefüllt und mit inertem Gas unter Druck gesetzt wird, um die genannte tragbare Einheit (12) für Wiederverwendung bereit zu machen.