JP6770081B2

JP6770081B2 - 膨張可能な物品をシールして膨張させる方法および装置、ならびにシーリング材

Info

Publication number: JP6770081B2
Application number: JP2018545189A
Authority: JP
Inventors: ツァウム・クリストファー; ビアラッハ・フィリップ・マティアス; デーテリング・ライナー
Original assignee: コンチネンタル・ライフェン・ドイチュラント・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
Priority date: 2016-05-30
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2020-10-14
Anticipated expiration: 2037-02-27
Also published as: JP2019508293A; CN109195780A; DE102016209302A1; CN109195780B; WO2017207121A1; EP3463833A1; US11383466B2; PL3463833T3; KR20180107205A; EP3463833B1; US20220281189A1; KR102222379B1; US20190275756A1

Description

本発明は、膨張可能な物品をシールして膨張させる方法に関し、特に、自動車のタイヤをシールして膨張させる方法に関し、ここで、好ましくは電気モータによって駆動されるコンプレッサを用いて、シールおよびポンプ圧力が生成され、シールおよびポンプ圧力を用いて、シーリング材および圧縮ガス用のバルブおよび分配装置を経由して、およびバルブおよび分配装置と、膨張可能な物品の入口バルブまたは入口ノズルとの間の圧縮空気およびシーリング材ホースを経由して、バルブおよび分配装置に接続されたシーリング材容器内に位置するシーリング材が、膨張可能な物品の中へ搬送され、同時に、膨張可能な物品は、シールされた後、所定の動作圧力まで膨張される。

さらに、本発明は、この方法を実施するための装置に、および特に適切な媒体、具体的にはシーリング材に関する。

タイヤ関連の破損の場合、以下のような問題が一般に生じる、すなわち、これまで例えば乗用車で一般的だったように、ホイールリムに取り付けられた充填済みスペアタイヤを車載しなければならず、次いでスペアタイヤを、欠陥のあるタイヤが付いたホイールの代わりに装着し、その後、欠陥のあるタイヤをスペアタイヤ用に車両に設けられた収容スペースに固定し、その後修理に出さなければならないという問題が一般に生じる。このため、対応する収容スペースにアクセスするために荷物が積まれた車両から荷物を降ろすことがしばしば必要になるだけでなく、車両自体を、ジャッキを用いて持ち上げ、煩雑な修理作業を行うことも必要になる。

これらの欠点を回避するために、タイヤの一時的修理のための修理セットまたは破損キットが、既に長きにわたり知られており、それらセットまたはキットは、コンプレッサ、タイヤ内で凝固するシーリング材、通常はラテックスミルク混合物、対応する接続ホースおよびエネルギー供給のために必要なケーブル接続部、およびまたスイッチ、圧力計および作業要素を含み、その結果として永久的に使用可能かつ完全な修理セットを提供し、それを用いることによって、ホイールリムに装着されたスペアホイールを車載しないで済むことが可能になる、またはホース、各種工具レンチ、ジャッキ等など、他の修理用具の定期的な検査をしないで済むことが可能になる。

そのような破損キットに必要なシーリング材は、ユーザによって手動で（圧搾システム）またはエアコンプレッサによって（ポンプシステム）適用されてもよい。ポンプシステムの場合、エアコンプレッサの最初の始動後、シーリング材は正圧によって対応するシーリング材容器から損傷したタイヤ内に供給される。第２のプロセスステップにおいて、損傷したタイヤは、ある最小圧力まで空気で充填される。従来のシステムでは、このタイヤの再充填は、タイヤの損傷によって生じる漏れを介した空気の流出に対抗して起こる。漏れのシーリングは、前方移動中のシーリング材の分配の結果として、最小圧力に達した後にのみ起こる。従って、シーリング材をタイヤ内に分配するためにタイヤを動かすことなく、タイヤの漏れをシールすることは困難である。

生じた損傷がシールされる前に、対応するタイヤを所定の最小圧力まで充填しなければならないので、作業を成功させるためには特に高出力のエアコンプレッサが必要である。この事実は、システム全体の製造コストを大幅に増やし、タイヤ関連破損キットの構造サイズおよび重量のより低い限度を設定する。

従って、本発明の目的は、破損キットを用いて修理を実行する際の作業ステップを容易にすること、および、タイヤ移動によるシーリング材の分配が、できるだけ既知の範囲までもはや必要とされないように前記作業ステップを改良することであり、ここで、さらに、構造サイズおよび重量を低減することによって、タイヤ関連破損キットの製造コストを低減することができる方法および装置を提供することも試みられた。

この目的は、主請求項の特徴によって達成される。さらなる有利な実施形態は従属項に開示されている。同様に開示されているのは、装置および本方法に特に適したシーリング材であり、これにより、単一の一般的な発明概念の実現、具体的には膨張可能な物品またはタイヤ内のシーリング材の確実で適切な分配、従って、単純な手段を用いた、必要とされる迅速なシールすなわち圧力増大の存在下の漏れの中のシーリング材の凝固の開始の実現が可能になる。

ここで、既に入口バルブ／入口ノズルの中または下流で、シーリング材は、シーリング材またはシーリング材空気混合物が入口バルブまたは入口ノズル内でレイノルズ数Ｒ_ｅ≧２３００を有する乱流に変換されることによって、少なくとも部分的に霧化されてエアロゾルを形成し、ここで、前出のレイノルズ数は以下の等式／不等式：

を満たし、
この等式／不等式は以下のパラメータを含む：
Τ_０：周囲温度、
Ｄ：入口バルブまたは入口ノズルの特性直径、
ΔΤ：入口バルブまたは入口ノズルの温度と周囲温度との間の差、
ｐ：シーリング材またはシーリング材空気混合物の搬送圧力、
ρ：シーリング材またはシーリング材空気混合物の密度、
η_０：シーリング材またはシーリング材空気混合物の固有粘度、
κ：シーリング材またはシーリング材空気混合物の特性温度。

このようにして構成された本発明による方法では、生成されたエアロゾルは、損傷したタイヤの充填段階の間に既に分配され、この段階で漏れを介して依然として流れ出る空気によって運ばれる。このようにして、エアロゾルは、コンプレッサの体積流れによって漏れ位置の方向に運搬される。そして損傷／漏れ自体の中で、シーリング材エアロゾルは、存在する漏れの事前シールが始まる状況において、凝固によってサイズを低減させる。このようにして始まる事前シールは、シーリング材を使用することなく存在する漏れと比較して、タイヤ漏れのサイズを少なくとも２０％、最大１００％低減させる。従って、タイヤを充填するのに必要な時間は、事前シールのない破損キットの場合における従来の修理方法と比較して、大幅に短縮することができる、またはより低い出力のコンプレッサをシステムに使用することができる。

この場合最も重要な影響因子は、シーリング材の動的粘度ηおよび搬送圧力ｐおよび損傷したタイヤの入口バルブまたは入口ノズルにおける、すなわち、その中でまたはその下流でエアロゾルの形成が生じる霧化器ノズルとしてこの場合作用するタイヤバルブにおける、温度上昇ΔΤである。

有利な改良形態は、２００〜６００ｋＰａのコンプレッサの搬送圧力ｐの場合、入口バルブまたは入口ノズルが、周囲温度に対する入口バルブまたは入口ノズルの温度差ΔΤが少なくとも１０℃、好ましくは少なくとも４０℃になるように昇温されるものである。

ここで、霧化器ノズルとして作用する入口バルブまたは入口ノズル（タイヤの場合、タイヤバルブ）の必要とされる温度の上昇は、エアコンプレッサの適合された出口温度によって達成され、ここで、典型的に使用されるエアコンプレッサの出口温度は、構造の種類のせいで、既に周囲温度よりもかなり高い。温度のさらなる上昇は、本発明による方法に特に適した装置の設計によって、例えば、断熱を示すまたは低い熱伝導性の材料から、好ましくはプラスチックから少なくとも部分的に構成されるコンプレッサまたはコンプレッサ構成要素によって、達成される。

単一の一般的な発明概念を実現する状況においてさらに有利な実施形態は、装置の場合、バルブおよび分配装置と、膨張可能な物品の入口バルブまたは入口ノズルとの間の圧縮空気およびシーリング材のホースが、断熱されている、または低い熱伝導性の材料から構成されるものである。このような方法において、同じく、エアコンプレッサの出口温度がシーリング材ホースを横切って再び極端に低下しないことが達成される。

詳細には、本発明による方法にとって危険なことは、霧化器ノズル（タイヤバルブ）に至る経路で搬送される空気が冷却されることである。典型的には、この経路はシーリング材容器を横切って、そして接続ホースを通って延びる。ノズルの効果的な加熱を保証するために、搬送される空気または空気／シーリング材混合物が周囲から断熱されることが、装置構成要素の本発明による設計によって達成されることができる。

ここで、さらなる有利な効果が、入口バルブまたは入口ノズルの昇温が電気ヒータによって実現されるものである方法のさらなる実施形態によって実現される。電気ヒータによるこのような昇温の実施形態は基本的に装置の複雑さを増大させるが、温度を得るために必要であり得る他の手段を補う。

さらなる有利な実施形態は、膨張可能な物品または自動車のタイヤに、および入口バルブまたは入口ノズルのすぐ近くに、吊り下げるまたは固定するための手段が装置に備えられているものである。この結果、シーリング材ホースは非常に短くされ、エアコンプレッサの出力部と入口バルブとの間の熱損失は再び最小化される。

さらなる有利な実施形態は、コンプレッサを冷却するファンであって入口バルブまたは入口ノズルの温度差ΔΤに依存した方法で制御可能であるファンが装置に割り当てられるものである。コンプレッサの設計によって許容される場合、コンプレッサの出口温度をさらに上昇させるために、従って入口バルブまたは入口ノズルにおいて乱流を形成するのに必要な温度を得るために、冷却ファンを短時間停止することが可能である。

本方法のさらなる有利な実施形態は、入口バルブまたは入口ノズルの昇温が、少なくとも２０００ストローク／分のピストンストローク頻度が使用されることによって、コンプレッサの出口温度を上昇させることによって実現されるものである。

本方法を実施するために特に適したシーリング材は、噴霧によって生成されたエアロゾルが、その凝縮された形態において、以下の成分を含むように、その成分の点で構成される：
固形分を基準にして２〜２５％、好ましくは３〜２０％のラテックス、
固形分を基準にして２〜２５％、好ましくは３〜２０％の粘着付与剤、
２〜４０％、好ましくは５〜３０％の、２０℃で５〜１５Ｐａの蒸気圧、および１８０℃〜２２０℃の沸点を有する１種または複数種のグリコール、および
２０〜８５％、好ましくは３０〜８０％の水。

驚くべきことに、このようなシーリング材は、本発明による方法で使用される場合、以下のような効果を有することが発見された、すなわち、タイヤ内または膨張可能な物品内での非常に迅速な分散が起こり、上述の事前シールおよび凝固が、タイヤをさらに移動する必要なく、すなわち例えば修理プロセスの間に車両を移動させる必要なく、非常に迅速に生じるという効果を有することが発見された。

シーリング材のさらなる有利な実施形態は、ラテックスが少なくとも部分的に天然ラテックスであり、好ましくは天然ラテックスのみを有するものである。これにより凝固能力が制限されることなくエアロゾルの形成および迅速な分散が促される。

シーリング材のさらなる有利な実施形態は、粘着付与剤が、特に粘着付与剤の平均粒子サイズが０．４μｍ未満、好ましくは０．３μｍ未満である場合に、接着樹脂、好ましくはロジン樹脂分散液であるものである。そのような実施形態は、エアロゾルの最適な形成を実現するのに特に適している。

シーリング材のさらなる有利な実施形態は、シーリング材が、特に界面活性剤の濃度が０．５〜５．０％である場合に、１種または複数種の界面活性剤スルホネート（強力界面活性剤）、好ましくはアニオン性モノ−またはジスルホネートおよび／または１種または複数種の硫酸アルキルアリールエーテルを含むものである。

従って、係数またはパラメータ

の最大化が可能である。ここで、界面活性剤の添加は、密度ρおよび動的粘度ηの低下を引き起こす。しかしながら、動的粘度は、記載された係数に２乗の形で組み込まれるので、所望の最大化は典型的に特定の濃度を上回って達成される。記載された界面活性剤濃度はこの場合有利には０．５〜５．０％である。

本発明による方法の実行は、図に基づいて明らかになる。

レイノルズ数Ｒ_ｅ≧２３００を有する乱流範囲に流れを変換するための方法パラメータの好ましい実施形態を示す。

図は、霧化器ノズルにおける搬送圧力Ｐおよび温度上昇ΔΤに対する本発明によるシーリング材のレイノルズ数を示している。２００〜６００ｋＰａの典型的な搬送圧力の場合、コンプレッサはこの場合、４０〜６０℃のノズル温度の上昇を実現する。破線で囲まれた領域は、本発明による方法のパラメータ範囲を示す。本発明による好適な作業領域は、破線の境界に位置する斜線を引かれた領域である。

ノズル温度の上昇は、上に示したように、エアコンプレッサの適合された出口温度を介して実現される。本出願にとって危険なのは、タイヤバルブ／タイヤ入口バルブに至る経路で搬送される空気が冷却されることである。圧縮空気は、シーリング材容器を経由して、および接続ホースを通して導かれる。ノズルの効果的な昇温／加熱を保証するために、記載した方法実施形態および装置構成が想定される。従って、異なる請求項カテゴリーの主題は均一で共通の発明概念に従い、およびその相互作用において本発明の成功の基盤を形成することが明らかである。
本願は特許請求の範囲に記載の発明に係るものであるが、本願の開示は以下も包含する：
１．
膨張可能な物品をシールして膨張させる方法、特に、自動車のタイヤをシールして膨張させる方法であって、好ましくは電気モータによって駆動されるコンプレッサを用いて、シールおよびポンプ圧力が生成され、前記シールおよびポンプ圧力を用いて、シーリング材および圧縮ガス用のバルブおよび分配装置を経由して、およびバルブおよび分配装置と、前記膨張可能な物品の入口バルブまたは入口ノズルとの間の圧縮空気およびシーリング材ホースを経由して、前記バルブおよび分配装置に接続されたシーリング材容器内に位置するシーリング材が、前記膨張可能な物品の中へ搬送され、同時に、前記膨張可能な物品がシールされ、所定の動作圧力まで膨張される方法において、
前記入口バルブ／前記入口ノズルの中または下流で、前記シーリング材が、前記シーリング材またはシーリング材空気混合物が前記入口バルブまたは前記入口ノズル内でレイノルズ数Ｒ _ｅ ≧２３００を有する乱流に変換されることによって、少なくとも部分的に霧化されてエアロゾルを形成し、前記レイノルズ数は以下の等式／不等式：

を満たし、
前記等式／不等式は以下のパラメータ：
Τ _０：周囲温度、
Ｄ：前記入口バルブまたは前記入口ノズルの特性直径、
ΔΤ：前記入口バルブまたは前記入口ノズルの温度と前記周囲温度との間の差、
Ρ：前記シーリング材またはシーリング材空気混合物の搬送圧力、
ρ：前記シーリング材またはシーリング材空気混合物の密度、
η _０：前記シーリング材またはシーリング材空気混合物の固有粘度、
κ：前記シーリング材またはシーリング材空気混合物の特性温度
を含むことを特徴とする方法。
２．
２００〜６００ｋＰａの前記コンプレッサの搬送圧力Ρの場合、前記入口バルブまたは前記入口ノズルは、前記周囲温度に対する前記入口バルブまたは前記入口ノズルの前記温度差ΔΤが少なくとも１０℃、好ましくは少なくとも４０℃になるように昇温される、上記１に記載の方法。
３．
前記入口バルブまたは前記入口ノズルの前記昇温が、少なくとも２０００ストローク／分のピストンストローク頻度が使用されることによって、前記コンプレッサの出口温度を上昇させることによって実現される、上記２に記載の方法。
４．
前記入口バルブまたは前記入口ノズルの前記昇温が電気ヒータを用いて実行される、上記２または３に記載の方法。
５．
上記１〜４に記載の方法を実行するための装置であって、シールおよびポンプ圧力を生成するために、好ましくは電気モータによって駆動されるコンプレッサを有し、および、シーリング材および圧縮ガス用の少なくとも１つのバルブおよび分配装置を有し、前記バルブおよび分配装置は、シーリング材の容器用のポート、および、バルブおよび分配装置と、膨張可能な物品の入口バルブまたは入口ノズルとの間の圧縮空気およびシーリング材ホース用のポートを有し、前記バルブおよび分配装置はさらに、エネルギー供給、切替えおよび／または制御用の接続手段、および、前記装置の操作用のディスプレイ装置を有する場合もある装置において、
前記コンプレッサまたは前記コンプレッサの構成要素が断熱性を示す、または、低い熱伝導性の材料から、好ましくはプラスチックから少なくとも部分的に構成されることを特徴とする装置。
６．
バルブおよび分配装置と、前記膨張可能な物品の前記入口バルブまたは前記入口ノズルとの間の前記圧縮空気およびシーリング材ホースが断熱される、または、低い熱伝導性の材料から、好ましくはゴムまたはプラスチックから構成される、上記５に記載の装置。
７．
前記膨張可能な物品または自動車のタイヤに、および前記入口バルブまたは前記入口ノズルのすぐ近くに、吊り下げるまたは固定するための手段が備えられる、上記５または６に記載の装置。
８．
前記コンプレッサを冷却するファンであって前記入口バルブまたは前記入口ノズルの温度差ΔΤに依存した方法で制御可能であるファンが割り当てられる、上記５〜７のいずれか一項に記載の装置。
９．
霧化によって形成されたエアロゾルが、その凝縮された形態において、以下の成分：
ａ）固形分を基準にして２〜２５％、好ましくは３〜２０％のラテックス、
ｂ）固形分を基準にして２〜２５％、好ましくは３〜２０％の粘着付与剤、
ｃ）２〜４０％、好ましくは５〜３０％の、２０℃で５〜１５Ｐａの蒸気圧、および１８０℃〜２２０℃の沸点を有する１種または複数種のグリコール、および
ｄ）２０〜８５％、好ましくは３０〜８０％の水
を含むことを特徴とする、上記１に記載の方法を実行するためのシーリング材。
１０．
前記ラテックスが少なくとも部分的に天然ラテックスである、上記９に記載のシーリング材。
１１．
前記粘着付与剤が接着樹脂、好ましくはロジン樹脂分散液である、上記９または１０に記載のシーリング材。
１２．
前記粘着付与剤の平均粒子サイズが０．４μｍ未満、好ましくは０．３μｍ未満である、上記９〜１１のいずれか一項に記載のシーリング材。
１３．
１種または複数種の界面活性剤スルホネート、好ましくはアニオン性モノ−またはジスルホネートおよび／または１種または複数種の硫酸アルキルアリールエーテルを含む、上記９〜１２のいずれか一項に記載のシーリング材。
１４．
界面活性剤の濃度が０．５〜５．０％になる、上記１３に記載のシーリング材。
１５．
前記グリコールが好ましくは、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，２−プロパンジオールおよび／またはグリセリンの群からのものである、上記９〜１４のいずれか一項に記載のシーリング材。

Claims

膨張可能な物品をシールして膨張させる方法、特に、自動車のタイヤをシールして膨張させる方法であって、好ましくは電気モータによって駆動されるコンプレッサを用いて、シールおよびポンプ圧力が生成され、前記シールおよびポンプ圧力を用いて、シーリング材および圧縮ガス用のバルブおよび分配装置を経由して、およびバルブおよび分配装置と、前記膨張可能な物品の入口バルブまたは入口ノズルとの間の圧縮空気およびシーリング材ホースを経由して、前記バルブおよび分配装置に接続されたシーリング材容器内に位置するシーリング材が、前記膨張可能な物品の中へ搬送され、同時に、前記膨張可能な物品がシールされ、所定の動作圧力まで膨張される方法において、
前記入口バルブ／前記入口ノズルの中または下流で、前記シーリング材が、前記シーリング材またはシーリング材空気混合物が前記入口バルブまたは前記入口ノズル内でレイノルズ数Ｒ_ｅ≧２３００を有する乱流に変換されることによって、少なくとも部分的に霧化されてエアロゾルを形成し、前記レイノルズ数は以下の等式／不等式：

を満たし、
前記等式／不等式は以下のパラメータ：
Τ_０：周囲温度、
Ｄ：前記入口バルブまたは前記入口ノズルの特性直径、
ΔΤ：前記入口バルブまたは前記入口ノズルの温度と前記周囲温度との間の差、
Ρ：前記シーリング材またはシーリング材空気混合物の搬送圧力、
ρ：前記シーリング材またはシーリング材空気混合物の密度、
η_０：前記シーリング材またはシーリング材空気混合物の固有粘度、
κ：前記シーリング材またはシーリング材空気混合物の特性温度
を含むことを特徴とする方法。
２００〜６００ｋＰａの前記コンプレッサの搬送圧力Ρの場合、前記入口バルブまたは前記入口ノズルは、前記周囲温度に対する前記入口バルブまたは前記入口ノズルの前記温度差ΔΤが少なくとも１０℃、好ましくは少なくとも４０℃になるように昇温される、請求項１に記載の方法。
前記入口バルブまたは前記入口ノズルの前記昇温が、少なくとも２０００ストローク／分のピストンストローク頻度が使用されることによって、前記コンプレッサの出口温度を上昇させることによって実現される、請求項２に記載の方法。
前記入口バルブまたは前記入口ノズルの前記昇温が電気ヒータを用いて実行される、請求項２または３に記載の方法。
請求項１〜４に記載の方法を実行するための装置であって、シールおよびポンプ圧力を生成するために、好ましくは電気モータによって駆動されるコンプレッサを有し、および、シーリング材および圧縮ガス用の少なくとも１つのバルブおよび分配装置を有し、前記バルブおよび分配装置は、シーリング材の容器用のポート、および、バルブおよび分配装置と、膨張可能な物品の入口バルブまたは入口ノズルとの間の圧縮空気およびシーリング材ホース用のポートを有し、前記バルブおよび分配装置はさらに、エネルギー供給、切替えおよび／または制御用の接続手段、および、前記装置の操作用のディスプレイ装置を有する場合もある装置において、
前記コンプレッサまたは前記コンプレッサの構成要素が断熱性を示す、または、低い熱伝導性の材料から、好ましくはプラスチックから少なくとも部分的に構成されることを特徴とする装置。
バルブおよび分配装置と、前記膨張可能な物品の前記入口バルブまたは前記入口ノズルとの間の前記圧縮空気およびシーリング材ホースが断熱される、または、低い熱伝導性の材料から、好ましくはゴムまたはプラスチックから構成される、請求項５に記載の装置。
前記膨張可能な物品または自動車のタイヤに、および前記入口バルブまたは前記入口ノズルのすぐ近くに、吊り下げるまたは固定するための手段が備えられる、請求項５または６に記載の装置。
前記コンプレッサを冷却するファンであって前記入口バルブまたは前記入口ノズルの温度差ΔΤに依存した方法で制御可能であるファンが割り当てられる、請求項５〜７のいずれか一項に記載の装置。