DE69727463T2

DE69727463T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Reifenaufpumpen

Info

Publication number: DE69727463T2
Application number: DE69727463T
Authority: DE
Inventors: Robert Clive Sowry
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA a Directoire et Conseil de Surveillance pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2017-05-31
Also published as: EP0857631A3; BR9703380A; DE69727463D1; PT857631E; EP0857631A2; AR007933A1; ES2216114T3; EP0857631B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufpumpen und Entlüften von Reifen.
Es wird weithin anerkannt, dass eine Verschlechterung von Fahrzeugreifen auf Gummibasis zumindest teilweise auf das Vorhandensein von Sauerstoff in dem Gas, mit dem die Reifen aufgepumpt werden, zurückzuführen ist. Aus diesem Grunde ist es zum Beispiel bei Flugzeugreifen gemeinhin üblich, die Reifen mit inertem Stickstoff anstatt mit Druckluft aufzupumpen. Herkömmlicherweise wird dies durch Aufpumpen der Reifen aus Druckstickstoff enthaltenden Flaschen erreicht.
In der Schrift US-A-3498341, die den nächstliegenden Stand der Technik darstellt, wird ein Verfahren zum Entlüften eines Reifens und danach Wiederaufpumpen des Reifens durch ein dem Reifen zugeordnetes Reifenventil mit einem Inertgas offenbart, bei dem man:

a) das Reifenventil öffnet und ein erstes Ende einer ersten Leitung damit verbindet, so dass Gas durch ein gegenüberliegendes zweites Ende der ersten Leitung aus dem Reifen an die Atmosphäre entlüften kann, wodurch Druckluft durch eine Venturidüse eingeleitet wird, so dass sie in der ersten Leitung eine Druckverringerung verursacht, wodurch die Geschwindigkeit, mit der Gas aus dem Reifen an die Atmosphäre entlüftet wird, erhöht wird, bis der Gasdruck im Reifen eine subatmosphärische Höhe erreicht;
b) das zweite Ende der ersten Leitung mit einer Inertgasquelle verbindet, so dass inertes Druckgas durch die erste Leitung und durch das Ventil in den Reifen strömt, wodurch der Reifen mit Inertgas wieder aufgepumpt wird.

Wenn ein zuvor mit Luft aufgepumpter Reifen mit Stickstoff aufgepumpt werden soll, wird das Reifenventil anfangs entfernt oder es wird so darauf eingewirkt, dass die Luft entweichen kann. Während der Luftdruck im Reifen größer ist als der Umgebungsluftdruck, entweicht die Luft frei.
Wenn jedoch der Innen- und der Außendruck ein Gleichgewicht erreichen, bleibt der Reifen mit einem Luftvolumen auf Atmosphärendruck gefüllt. Bei dem Versuch, diese Restluft zu entfernen, wird gemäß bestehender Praxis ein Spülsystem verwendet, bei dem der Reifen nach seiner Entlüftung auf Atmosphärendruck mit reinem Stickstoff wieder aufgepumpt wird. Der Sauerstoffgehalt der Restluft wird demgemäß verdünnt. Der Reifen wird wieder entlüftet und sofort wieder mit reinem Stickstoff aufgepumpt, wodurch der Sauerstoffgehalt des Gases im Reifen weiter verdünnt wird. Dieser Entlüftungs- und Wiederaufpumpvorgang muss möglicherweise mehrmals durchgeführt werden, um ein akzeptables Niveau des reinen Stickstoffs zu erreichen. Ein wiederholtes Entlüften und Wiederaufpumpen ist jedoch zeitaufwendig und vergeudet Stickstoff. Die US-A-3,498,341 beschreibt ein Verfahren zum Aufpumpen eines Luftreifens mit Inertgas, wobei der Reifen mittels einer Vakuumquelle auf einen Druck entlüftet wird, der niedriger ist als Atmosphärendruck, und danach wird der Reifen mit einer Inertgasquelle aufgepumpt.
Es hat sich unerwarteterweise herausgestellt, dass bei weniger als ca. 5 Vol.-% O₂ und vorzugsweise 3 Vol.-% O₂ in dem den Reifen füllenden Gasgemisch die Beeinträchtigung des Reifens im Wesentlichen gleich der Beeinträchtigung eines mit im Wesentlichen reinem Stickstoff gefüllten Reifens ist, während sich die Beeinträchtigung des Reifens wesentlich verstärkt, wenn der Reifen mit Luft gefüllt ist. Es kommt zu einer maximalen Beeinträchtigung des Reifens, wenn der Reifen mit Luft, das heißt mit einem ca. 21 Vol.-% O₂ enthaltenden Gasgemisch, gefüllt ist.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Auf Grundlage dieses unerwarteten Ergebnisses ist ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zum Aufblasen von Reifen mit Inertgas entwickelt worden. Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Aufblasen eines Reifens bereitgestellt, bei dem ein Reifen auf einer Felge mit einem Reifenventil zum Aufpumpen oder Entlüften des Reifens angebracht ist, wobei der Reifen mit einer bestimmten Luftmenge gefüllt wird. Der Reifen wird entlüftet, um einen Druck zu erreichen, der kleiner gleich einem vorbestimmten Niederdruck ist, der unter Atmosphärendruck liegt. Danach wird der Reifen mit einer Inertgasquelle aufgepumpt, um einen Druck zu erreichen, der mindestens gleich einem empfohlenen Druck ist, der über Atmosphärendruck liegt, um im Reifen ein Gasgemisch zu erhalten, das weniger als ca. 5 Vol.-% O₂ enthält.
Das Entlüften des Reifens unter Umgebungsdruck kann durch ein beliebiges Mittel erfolgen, um eine Saugwirkung zu erzeugen, wie zum Beispiel eine Pumpe, ein Entlüftungssystem usw., einschließlich eines Saugmittels gemäß der folgenden Offenbarung. Dieses Saugmittel kann vorzugsweise Luft aus dem Reifen saugen, um einen Druck weit unter Atmosphärendruck zu erreichen, vorzugsweise von mindestens ca. 10 kPa unter Atmosphärendruck und besonders bevorzugt mindestens 50 kPa unter Atmosphärendruck.
Nach der Entlüftung des Reifens kann ein Aufpumpen mit unreinem Stickstoff erfolgen, der weniger als 5 Vol.-% O₂, vorzugsweise weniger als 3 Vol.-% O₂ enthält, um ein Gasgemisch im Reifen zu erhalten. Als Alternative dazu kann auch Argon oder irgendein anderes Inertgas verwendet werden, wie für einen Durchschnittsfachmann offensichtlich sein würde.
Das Füllen eines Reifens mit reinem Stickstoff oder technisch reinem Stickstoff (wie zum Beispiel aus einer kryogenen Einheit erhaltenem Stickstoff, mit dem danach Flaschen gefüllt werden und der 99,95 Vol.-% N₂ enthält) nach den Lehren des Stands der Technik ist sehr teuer.
Gemäß der Erfindung hat sich herausgestellt, dass es in der Regel sehr schwierig und übermäßig teuer sein würde, in dem aufgepumpten Reifen ein Gasgemisch bereitzustellen, das weniger als ca. 1 Vol.-% O₂ enthält, und zwar insbesondere, wenn das Aufpumpen des Reifens in einem Schritt erfolgt. Demgemäß besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung darin, Reifen mit so genanntem unreinem Stickstoff zu füllen, das heißt Stickstoffgas (gegebenenfalls in Mischung mit Argon oder irgendeinem anderen Inertgas), das mindestens ca. 0,5 Vol.-% O₂ und vorzugsweise mindestens ca. 1 Vol.-% Sauerstoff enthält, um nach dem Aufpumpen des Reifens in dem Reifen ein Gasgemisch zu erhalten, das zwischen ca. 5 Vol.-% und 0,5 Vol.-% Sauerstoff und vorzugsweise weniger als ca. 3 Vol.-% Sauerstoff enthält. Ganz besonders bevorzugt ist ca. mindestens 1 Vol.-% 0₂ geeignet.
Obgleich unter gewissen Umständen eine PSA-Stickstoffvorrichtung (PSA – Pressure Swing Adsorption) geeignet ist, liegt die Reinheit des von solchen Vorrichtungen erzeugten Stickstoffgases in der Regel zwischen 95 Vol.-% und 99,5 Vol.-% Stickstoff. Sie werden zur Durchführung der Erfindung nur in solchen Fällen verwendet, in denen ein großer Stickstoffgasstrom erforderlich ist. Es wird jedoch bevorzugt, Stickstoffmembrangeneratoren, wie im Folgenden offenbart, zu verwenden. In beiden Fällen kann ein Gasgemisch, das mehr als 90 Vol.-% N₂ und in der Regel mehr als 95 Vol.-% enthält, durch jene PSA oder Membrangeneratoren erzeugt werden.
In Abhängigkeit von der Reinheit des erzeugten Stickstoffs und dem für den Reifen beabsichtigten Sauerstoffgehalt kann der Druck, mit dem der Reifen in einem ersten Schritt entlüftet wird, variieren und von dem Fachmann abgestimmt werden. Es wird jedoch in der Regel empfohlen, einen vorbestimmten Niederdruck zu erreichen, der in der Regel (insbesondere für Lastwagenreifen) mindestens 10 kPa unter Atmosphärendruck und (insbesondere für Pkw-Reifen) vorzugsweise mindestens 50 kPa unter Atmosphärendruck beträgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Ansaugen von Luft aus dem Reifen mittels einer Inertgasquelle, zum Beispiel Stickstoffquelle, erfolgen. Der hohe Druck, zum Beispiel ein Druck über Atmosphärendruck, des Inertgases aus der Inertgasquelle kann dazu verwendet werden, die Saugwirkung und somit den Niederdruck der im Reifen verbleibenden Luft zu erzeugen.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist die Verwendung eines Stickstoffgenerators „vor Ort", wie zum Beispiel Generatoren, die Kompressionsmittel zur Komprimierung von Luft mit einem Druck über Atmosphärendruck, in der Regel einem Druck von mehreren bar, umfassen. Die komprimierte Luft wird nach dem Filtrieren, Entfernen von Wasserdampf usw. der Speiseseite einer Membraneinheit zugeführt, die eine Membran aus Polyimid, Polyamid, Polyolefin oder einem anderen glasartigen Polymer enthält. Auf der Nichtdurchdringungs- (Speise-)Seite der Membran wird ein stickstoffhaltiges Gasgemisch abgezogen, das weniger als ca. 5 Vol.-% O₂ enthält, und auf der Durchdringungsseite der Membran (vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, die Bohrungsseite) wird ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch bei Umgebungs- oder Niederdruck entlüftet.
Die Erfindung betrifft das Verfahren zum Aufpumpen eines Reifens, bei dem man:
einen auf einer Felge montierten Reifen bereitstellt, der ein Reifenventil aufweist, um ein gezieltes Aufpumpen oder Entlüften des Reifens zu gestatten, wobei der Reifen mit einer bestimmten Luftmenge gefüllt wird;
den Reifen auf einen Druck entlüftet, der kleiner gleich einem vorbestimmten Niederdruck ist, wobei der vorbestimmte Niederdruck geringer als Atmosphärendruck ist;
den Reifen mit einer Inertgasquelle auf einen Druck aufpumpt, der mindestens gleich einem Druck über Atmosphärendruck ist, um im Reifen ein Gasgemisch zu erhalten, das zwischen 5 Vol.-% O₂ und 0,5 Vol.-% O₂ enthält.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufpumpen eines Reifens mit Stickstoff oder einem anderen Inertgas, bei dem man
eine erste Leitung mit dem Reifenventil verbindet, das geöffnet ist, damit Gas, mit dem der Reifen bereits gefüllt ist, entlang der ersten Leitung entweichen kann,
ein Spülgas unter Druck durch eine zweite Leitung, die die erste Leitung an einer von dem Ventil entfernten Stelle in einem spitzen Winkel kreuzt, in die erste Leitung leitet, wobei das Spülgas stromabwärts in die erste Leitung geleitet wird, wodurch in der ersten Leitung ein subatmosphärischer Druck erzeugt und der Gasgehalt des Reifens entlang der ersten Leitung abgezogen wird, und
nachdem ein erforderlicher Entlüftungsgrad des Reifens erreicht worden ist, die erste Leitung von dem Reifenventil trennt und den Reifen mit dem Stickstoff oder anderen Inertgas durch das Ventil auf einen vorbestimmten Druck aufpumpt.
Bei der bevorzugten Implementierung des Verfahrens handelt es sich bei dem Spülgas um Stickstoff.
Gemäß dem Hauptaspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Entlüften eines Reifens und danach Wiederaufpumpen des Reifens durch ein dem Reifen zugeordnetes Reifenventil mit einem Inertgas, in der Regel Stickstoff, bereitgestellt, bei dem man:

a) das Reifenventil öffnet und ein erstes Ende einer ersten Leitung damit verbindet, so dass Gas durch ein gegenüberliegendes zweites Ende der ersten Leitung aus dem Reifen an die Atmosphäre entlüften kann;
b) und, wenn der Gasdruck im Reifen eine subatmosphärische Höhe erreicht, ein Inertgas entlang einer zweiten Leitung in die erste Leitung einleitet, wobei die zweite Leitung die erste Leitung in einem spitzen Winkel kreuzt, das zweite Ende der ersten Leitung schließt, so dass das inerte Druckgas entlang der ersten Leitung und durch das Ventil in den Reifen zurückströmt, wodurch der Reifen mit dem Inertgas wieder aufgepumpt wird,

Das Inertgas wird entlang einer zweiten Leitung, die die erste Leitung vorzugsweise in einem spitzen Winkel kreuzt, in die erste Leitung eingeleitet.
Zum Erreichen einer Reifendruckendeinstellung nach dem Wiederaufpumpen des Reifens mit dem Inertgas wird das erste Ende der ersten Leitung von dem Reifenventil getrennt, der Einsatz des Reifenventils ausgetauscht und weiteres inertes Druckgas in den Reifen eingeleitet, um den Reifen mit während einer solchen Trennung und eines solches Einsatzaustausches aus dem Reifen verloren gegangenem Inertgas wieder aufzufüllen und den Reifen auf einen gewünschten Endfülldruck aufzupumpen.
Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Reifenentlüftungs- und -aufpumpvorrichtung zum Entlüften eines Reifens und danach Aufpumpen des Letzteren mit einem Inertgas bereitgestellt, wobei der Reifen ein ihm zugeordnetes Reifenventil aufweist und wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst:

– eine erste Leitung, von der zumindest ein Teil flexibel ist;
– einen Reifenventilverbinder an einem ersten Ende der ersten Leitung, mittels dessen die erste Leitung nach dem Öffnen des Reifenventils mit Letzterem verbunden werden kann, so dass Gas durch ein gegenüberliegendes zweites Ende der ersten Leitung aus dem Reifen an die Atmosphäre abgelassen werden kann;
– ein Steuerventil an oder zu einem gegenüberliegenden zweiten Ende der ersten Leitung hin;
– eine zweite Leitung, die die erste Leitung zwischen dem Reifenventilverbinder und dem Steuerventil in einem spitzen Winkel kreuzt, der zwischen der zweiten Leitung und einem Teil der ersten Leitung zwischen dem Kreuzungspunkt und dem Reifenventilverbinder definiert wird, und
– einen Verbinder an einem freien Ende der zweiten Leitung, mittels dessen die zweite Leitung mit einer Quelle von inertem Druckgas verbunden werden kann; wobei
– der Kreuzungspunkt zwischen der ersten Leitung und der zweiten Leitung derart ist, dass durch die zweite Leitung in die erste Leitung eingeleitetes inertes Druckgas eine Druckverminderung in der ersten Leitung verursacht, die die Geschwindigkeit, mit der Gas aus dem Reifen an die Atmosphäre entlüftet wird, erhöht und es ermöglicht, dass der Reifendruck auf eine subatmosphärische Höhe verringert wird; und
– durch Schließen des Steuerventils nach einer solchen Verringerung des Reifendrucks ein Zurückströmen von inertem Druckgas entlang der ersten Leitung und durch das Reifenventil in den Reifen verursacht wird, wodurch der Reifen mit dem Inertgas auf eine erforderliche Höhe wieder aufgepumpt wird.

Die erste Leitung enthält vorzugsweise einen flexiblen Teil, der den Reifenventilverbinder trägt, und einen starren Teil, mit dem der erste Teil verbunden ist und an dem die zweite Leitung die erste Leitung kreuzt. Der starre Teil der ersten Leitung kann durch ein erstes Rohr bereitgestellt werden und die zweite Leitung durch ein zweites starres Rohr mit kleinerem Durchmesser als das erste starre Rohr.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Im Folgenden wird die Erfindung rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die eine zur Entlüftung eines Reifens verwendete beispielhafte Vorrichtung als Explosionsdarstellung zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Zeichnung zeigt eine Reifenentlüftungsvorrichtung 10, die eine erste, der Entlüftung dienende Leitung 12 mit einem mit einem Kugelventil 14 versehenen Auslassende aufweist. Der Griff des Kugelventils 14 ist mit der Bezugszahl 15 versehen. Über einen ersten Teil ihrer Länge ist die Leitung 12 mit einem starren Rohr 16 versehen. Der verbleibende Teil der Länge der Leitung 12 ist mit einer flexiblen Röhre 18 versehen, die an einem Anschluss 20 koaxial mit dem Rohr 16 verbunden ist. An ihrem freien Ende trägt die Röhre 18 einen Buchsenverbinder 22 herkömmlicher Art.
Der Buchsenverbinder 22 ist zur luftdichten Verbindung mit einem herkömmlichen Steckverbinder 24, der eine Gewindebuchse aufweist, ausgeführt. Die Verbindung des Buchsenverbinders 22 mit dem Steckverbinder 24 gestattet eine Drehung des Steckverbinders um seine Achse. Der Steckverbinder 24 weist eine Gewindebuchse auf, die sein Aufschrauben auf das Ende 26 des Zapfens eines herkömmlichen Ventils 28, zum Beispiel eines Hochleistungs-Lastwagenreifenventils, gestattet.
Eine zweite, dem Spülen dienende Leitung 32 in Form eines starren Rohrs mit einem kleineren Durchmesser als das Rohr 16 kreuzt das Rohr 16 der Entlüftungsleitung 12 an einem Kreuzungspunkt 30. Es versteht sich, dass die Leitung 32 am Kreuzungspunkt 30 mit dem zum Buchsenverbinder 22 weisenden Abschnitt des Rohrs 16 einen spitzen Winkel bildet. Auf das freie Ende der Leitung 32 ist ein Steckverbinder 34 geschraubt, der dem Steckverbinder 24 ähnelt. Ein Druckmesser 35 ist zwischen dem Kreuzungspunkt 30 und dem Kugelventil 14 mit dem Rohr 16 verbunden.
Die Zahl 36 bezeichnet einen Buchsenverbinder, der dem Verbinder 22 ähnelt und am Ende eines von einer Druckstickstoffquelle führenden Schlauchs 37 vorgesehen ist. Bei der Stickstoffquelle kann es sich um eine Druckstickstoffflasche handeln. Als Alternative dazu kann die Quelle jener Art sein, die eine Inline-Filtriereinheit zur Entfernung des Sauerstoffgehalts einer Speiseluftversorgung und einen mit der Filtriereinheit in Reihe geschalteten Kompressor zur Inline-Komprimierung des verbleibenden Stickstoffs enthält.
Die Funktionsweise der dargestellten Vorrichtung zur Entlüftung eines mit dem Ventil 28 versehenen und Luft enthaltenden Lastwagenreifens ist wie folgt. Wenn der herkömmliche Ventileinsatz von dem Ventil 26 abgeschraubt und das Ventil 14 geöffnet ist, wird der Buchsenverbinder 22 mit dem Steckverbinder 24 verbunden. Demgemäß kann Luft durch die Leitung 12 aus dem Reifen an die Atmosphäre abgelassen werden. Gleichzeitig wird der Buchsenverbinder 36 mit dem Steckverbinder 34 am Ende der Spülleitung 32 verbunden, und Druckstickstoff wird durch die Spülleitung in und durch das Rohr 16 geleitet. Der schnelle Druckstickstoffstrom in das Rohr 16 am spitzwinkligen Kreuzungspunkt 30 bewirkt an dieser Stelle durch Venturiwirkung einen Innendruckabfall in der Leitung 12. Die Druckverminderung in der Leitung 12 legt eine effektive Saugwirkung an das Innere des Reifens an und beschleunigt die Entlüftung des Reifens auf eine subatmosphärische Druckhöhe. Es versteht sich, dass die Spülleitung 32 mit einer inneren, gekrümmten Abschrägung in das Rohr 16 eintritt und mit dieser ausgebildet ist, welche die Venturiwirkung verstärkt.
Wenn ein den Reifen anschauender Beobachter sieht, dass die Reifenwand zusammenzufallen beginnt, weiß er, dass der gewünschte subatmosphärische Druck im Reifen erreicht worden ist. Nun wird der Reifen durch Schließen des Ventils 14 mit Stickstoff wieder aufgepumpt, so dass der in das Rohr 16 eintretende Druckstickstoff in umgekehrter Richtung durch die Leitung 12 zum Reifenventil 28 strömt. Der Reifen wird bis zu dem gewünschten Reifenendfülldruck aufgepumpt, wobei zu diesem Zeitpunkt dann die Versorgung mit Druckstickstoff beendet wird. Der Druckmesser 35 bietet eine optische Anzeige des erforderlichen Reifendrucks.
Nun wird der Buchsenverbinder 22 schnell von dem Reifenventil 28 getrennt, und der Ventileinsatz wird schnell wieder in Position geschraubt. Bevor der Ventileinsatz in die Ausgangsstellung geschraubt ist, geht ein Teil des Reifendrucks verloren, wenn Stickstoff aus dem Reifen direkt in die Atmosphäre entlüftet. Sobald der Ventileinsatz in Position ist, kann der Buchsenverbinder wieder mit dem Reifenventil 28 verbunden und die Druckstickstoffströmung wieder hergestellt werden, um den Reifeninnendruck auf die erforderliche Endhöhe anzuheben, wie durch den Druckmesser 35 angezeigt.
Es versteht sich, dass ein wichtiger Vorteil der Vorrichtung zum Entlüften und Aufpumpen von Reifen nach der obigen Beschreibung die Geschwindigkeit ist, mit der der Luftgehalt des Reifens durch Stickstoff ersetzt wird.
Bei Lastwagen oder anderen Fahrzeugen, die Doppelreifen aufweisen, kann das Reifenventil des Außenreifens nach innen vorragen. In dieser Situation kann der verwendete Buchsenverbinder 22 jener Art sein, die nach innen durch die Felge des Außenrads eingesetzt und dann mit dem Reifenventil in Eingriff gebracht wird, indem der Verbinder gegen das Ende des Reifenventils nach außen gezogen wird.
Obgleich bei der vorliegenden Ausführungsform Stickstoff als Spülgas verwendet wird, um subatmosphärische Bedingungen in der Leitung 12 zu erzeugen, versteht sich, dass auch irgendein anderes geeignetes, mit Druck beaufschlagtes Gas für diesen Zweck verwendet werden könnte. (Es kann unter gewissen Umständen auch Kohlendioxidgas sowie irgendein anderes Inertgas verwendet werden.)
Vorzugsweise handelt es sich bei der Stickstoffquelle um eine PSA-Stickstoffvorrichtung, besonders bevorzugt jedoch um einen Membrangenerator, der im Wesentlichen einen Luftkompressor zum Komprimieren von Luft mit einem Druck, der vorzugsweise mindestens gleich ca. 10 bar ist, umfasst. Die Druckluft wird danach gefiltert (die ersten Stufen umfassen vorzugsweise einen Wasserabscheider, Koaleszenz- und Teilchenfilter und einen Aktivkohleturm), um reine Trockenluft zu liefern, die vorzugsweise weniger als 1 ppm Feuchtigkeit (einen Taupunkt von –70°C oder darunter), vorzugsweise weniger als 0,01 Mikron Teilchen und vorzugsweise keine detektierbaren Öldampfreste enthält. Danach wird die reine Trockenluft zu Membranmodulen (mindestens einem) geleitet, in denen durch gezielte Permeation von O₂ durch eine glasartige Polymermembran (wie zum Beispiel Polyimid, Polyamid, Polysulfon und Derivate davon), von der das stickstoffhaltige nicht durchdringende Gas mit einem Druck, der im Wesentlichen gleich dem Druck des Speisegases (Luft) ist, abgezogen wird. Vorzugsweise umfasst solch ein Stickstoffgenerator einen Sauerstoffsensor und ein Sauerstoffüberwachungssystem, um den Sauerstoffgehalt des erzeugten „unreinen" Stickstoffgases zu überwachen. Des Weiteren wird bevorzugt, einen Druckausgleichsbehälter bereitzustellen, der zwischen dem Generator (oder parallel dazu) und dem Reifen angeschlossen ist und in dem der Druck vorzugsweise über Normaldruck zur Verwendung des Stickstoffs, in der Regel ca. 10 bar oder sogar darüber, gehalten wird.
Zu geeigneten Membrangeneratoren zählen zum Beispiel jene der Serie M 500 C von FLOXAL (ein Warenzeichen von L'AIR LIQUIDE) Stickstoffmembrangeneratoren, wie zum Beispiel in den technischen Spezifikationen solcher Systeme offenbart, auf die hiermit Bezug genommen wird (solche Generatoren können in der Regel Stickstoff mit unterschiedlichen Durchflussmengen und verschiedenen Reinheiten von ca. 95 Vol.-% Inertgas bis 99,5 Vol.-% liefern).
Zur Bestimmung des maximalen Sauerstoffgehalts im Reifen, was besonders auf Lastwagenreifen anwendbar ist, hat sich herausgestellt, dass die folgende Formel verwendet werden sollte: Atmosphärendruck × O2-Gehalt der Luft = Reifendruck × Maximum 02 Vol.-% im Reifen.
In der Praxis, wenn der Atmosphärendruck auf Meereshöhe ca. 100 kPa und der Sauerstoffgehalt ca. 21 Vol.-% beträgt, gilt:
Für einen Lastwagenreifen, dessen Druck in der Regel ca. 700 kPa beträgt, liegt der der maximale Sauerstoffgehalt somit bei ca. 3 Vol.-%.
Zur Bestätigung der Anwendbarkeit dieser Formel ist gefunden worden, dass, wenn die 02 Vol.-% im Reifen korrekt sind (weniger als 5 Vol.-%), der Druckverlust in einem Lastwagenreifen um das 3- bis 4-Fache langsamer ist als bei Luft (um den gleichen Druck zu erreichen).
Beispielsweise wird bei Verwendung der in dieser Spezifikation beschriebenen Vorrichtung und von Stickstoff aus einem Membrangenerator (97 Vol.-% Reinheit), wie oben offenbart, bei einem Druck von ca. 10 bar, die Luft im Reifen in ca. 7 bis 8 Minuten herausgesaugt, und der mit diesem Stickstoff (97 Vol.-%) wieder aufgefüllte Reifen weist einen Sauerstoffgehalt von ca. 3 Vol.-% auf.
Obgleich die Erfindung ausführlich beschrieben worden ist, liegt für einen Fachmann auf der Hand, dass verschiedene Änderung durchgeführt und Äquivalente eingesetzt werden können, ohne von dem in den Ansprüchen definierten Schutzbereich abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Entlüften eines Reifens und danach Wiederaufpumpen des Reifens durch ein dem Reifen zugeordnetes Reifenventil mit einem Inertgas, bei dem man: a) das Reifenventil öffnet und ein erstes Ende einer ersten Leitung (22) damit verbindet, so dass Gas durch ein gegenüberliegendes zweites Ende der ersten Leitung (20) aus dem Reifen an die Atmosphäre entlüften kann, wodurch inertes Druckgas entlang einer zweiten Leitung (32) in die erste Leitung (12) eingeführt wird, wobei die zweite Leitung (32) die erste Leitung (12) in einem spitzen Winkel kreuzt, so dass eine Druckverminderung in der ersten Leitung (12) verursacht wird, die die Geschwindigkeit, mit der Gas aus dem Reifen an die Atmosphäre entlüftet wird, erhöht, bis der Gasdruck in dem Reifen eine subatmosphärische Höhe erreicht; b) das zweite Ende der ersten Leitung (20) schließt, so dass das inerte Druckgas entlang der ersten Leitung (12) und durch das Ventil in den Reifen zurückströmt, wodurch der Reifen mit dem Inertgas wieder aufgepumpt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Reifenventil durch Entfernen des Einsatzes daraus geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das erste Ende der ersten Leitung (22) nach dem Wiederaufpumpen des Reifens mit dem Inertgas von dem Reifenventil getrennt wird, der Einsatz des Reifenventils wieder angeordnet wird und weiter inertes Druckgas in den Reifen eingeleitet wird, um den Reifen mit während einer solchen Trennung und Wiederanordnung des Einsatzes aus dem Reifen entwichenem Inertgas wieder aufzufüllen und den Reifen auf einen gewünschten Endfülldruck aufzupumpen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Inertgas ein Stickstoff, Argon oder Mischungen davon umfassendes Gas ist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Inertgas mindestens 95 Vol.-% Inertgas umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Inertgas mindestens 97 Vol.-% Inertgas umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Inertgas durch einen Membrangenerator bereitgestellt wird, in dem Luft einer Membran mit einem Druck zugeführt wird, der größer ist als Atmosphärendruck, wobei die Membran Sauerstoff durchlässt, das Sauerstoffpermeat entlüftet wird, während Stickstoff die Membran im Wesentlichen nicht durchdringt, wobei ein nicht durchdringendes Gas oder Gasgemisch mit einem Druck zurückgewonnen wird, der im Wesentlichen gleich dem des Speisegases ist.
Vorrichtung (10) zum Entlüften und Aufpumpen eines Reifens zum Entlüften des Reifens und danach Aufpumpen des Letzteren mit einem Inertgas, wobei der Reifen ein ihm zugeordnetes Ventil aufweist und wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: – eine erste Leitung (12), von der zumindest ein Teil flexibel (18) ist; – einen Reifenventilverbinder (28) an einem ersten Ende der ersten Leitung (22), mittels dessen die erste Leitung (12) nach dem Öffnen des Reifenventils mit Letzterem verbunden werden kann, so dass Gas durch ein gegenüberliegendes zweites Ende der ersten Leitung (20) aus dem Reifen an die Atmosphäre abgelassen werden kann; – ein Steuerventil (14, 15) an oder zu einem gegenüberliegenden zweiten Ende der ersten Leitung (20) hin; – eine zweite Leitung (32), die die erste Leitung (12) zwischen dem Reifenventilverbinder (28) und dem Steuerventil (14, 15) in einem spitzen Winkel kreuzt, der zwischen der zweiten Leitung (32) und einem Teil der ersten Leitung zwischen dem Kreuzungspunkt (30) und dem Reifenventilverbinder (28) definiert wird, und – einen Verbinder (36) an einem freien Ende der zweiten Leitung (32), mittels dessen die zweite Leitung (32) mit einer Quelle (40) von inertem Druckgas verbunden werden kann; dadurch gekennzeichnet, dass – der Kreuzungspunkt (30) zwischen der ersten Leitung (12) und der zweiten Leitung (32) derart ist, dass durch die zweite Leitung (32) in die erste Leitung (12) eingeleitetes inertes Druckgas eine Druckverminderung in der ersten Leitung (12) verursacht, die die Geschwindigkeit, mit der Gas aus dem Reifen an die Atmosphäre entlüftet wird, erhöht und es ermöglicht, dass der Reifendruck auf eine subatmosphärische Höhe verringert wird; und – durch Schließen des Steuerventils (14, 15) nach einer solchen Verringerung des Reifendrucks ein Zurückströmen von inertem Druckgas entlang der ersten Leitung (12) und durch das Reifenventil in den Reifen verursacht wird, wodurch der Reifen mit dem Inertgas auf eine erforderliche Höhe wieder aufgepumpt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die erste Leitung (12) einen flexiblen Teil (18) enthält, der den Reifenventilverbinder (28) und einen starren Teil (16) trägt, mit dem der erste Teil (22) verbunden ist und an dem die erste Leitung (12) die zweite Leitung (32) kreuzt.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9 mit einem Druckmesser (35), der mit dem starren Teil der ersten Leitung (16) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei dem der starre Teil der ersten Leitung (16) mit einem ersten starren Rohr und die zweite Leitung (32) mit einem zweiten starren Rohr kleineren Durchmessers als das erste starre Rohr versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei der das Steuerventil 14, 15 ein manuell betätigbares Kugelventil (14) ist.