ТОПЛИВОРАЗДАТОЧНАЯ КОЛОНКА Российский патент 1998 года по МПК B67D5/00 

Изобретение относится к системам отпуска нефтепродуктов на автозаправочных станциях и предназначено для конденсации паров бензина, образующихся при прохождении топлива через топливораздаточную колонку (ТРК).

Известен способ наполнения емкости легкокипящей жидкостью, в котором извлечение паров легкокипящей жидкости осуществляют путем отбора парогазовой смеси в промежуточную емкость, перед отделением жидкого компонента от воздуха остаточную парогазовую смесь охлаждают путем ее расширения [1].

Данный способ может быть реализован в ТРК. Однако его реализация приведет к значительному усложнению ТРК, т.к. потребует включения в свой состав промежуточных емкостей, теплообменника, турбодетандера, влагоотделителя, дополнительных клапанов и др.

Известны системы извлечения паров топлива в установках для заправки топливом транспортных средств, в которых пары топлива, образующиеся в баке потребителя при заправке, откачиваются насосом переменной скорости через кран раздаточный (пистолет) с дополнительным жестким каналом, пламеуловители, фильтр и трубу с пористой поверхностью во внутрь резервуара с топливом [2]. В системе извлечения паров топлива в установке для заправки топливом, описанной в [3], потери топлива дополнительно снижаются посредством использования соединенной с резервуаром с топливом вытяжной трубы со значительным диаметром, имеющей гребни и экраны, оказывающие дополнительное влияние на задержку потока газа, его охлаждение и конденсацию.

Однако в данных системах не решается задача конденсации паров топлива, образующихся в газоотделителе самой ТРК, который необходим для обеспечения высокоточной работы ее измерителя объема.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является ТРК, описанная в [4].

ТРК включает в себя последовательно включенные приемный клапан, фильтр, насос, соединенный с двигателем, газоотделитель, клапаны снижения расхода топлива и отсечной клапан, измеритель объема топлива, соединенный с отсчетным устройством, индикатор, раздаточный кран с рукавом.

Для частичной конденсации паров топлива в крышке газоотделителя имеется втулка для отвода парогазовой смеси (воздуха и паров топлива) в поплавковую камеру.

В поплавковой камере парогазовую смесь частично охлаждают за счет расширения, что приводит к конденсации паров. Воздух с оставшимися парами топлива отводится в атмосферу, а скопившееся топливо по мере накопления поднимает поплавок поплавковой камеры, который открывает отверстие в ее штуцере и через него уходит в фильтр.

Недостатком устройства является низкая эффективность утилизации паров топлива.

Цель изобретения - более полная утилизация паров топлива. Указанная цель достигается тем, что колонка снабжена ультразвуковым мембранным устройством, выполненным в виде цилиндра из оргстекла, содержащего продольные капилляры и соединяющие их каналы, расположенные перпендикулярно продольным капиллярам, вблизи верхнего основания цилиндра вдоль его радиусов, а также ультразвуковым излучателем, соединенным с генератором ультразвуковых колебаний, трубной решеткой для поглощения ультразвуковых колебаний, закрепленной на нижнем основании цилиндра, и кольцевыми уплотнителями, расположенными между внутренней поверхностью выходного патрубка и боковой поверхностью цилиндра мембранного устройства, из них один расположен непосредственно вблизи верхнего основания цилиндра, а другой - ниже каналов, расположенных вблизи верхнего основания, а к выходному патрубку в промежутке между кольцевыми уплотнителями присоединен вытяжной патрубок.

Кроме того, для лучшего охлаждения паров бензина входной трубопровод, закрыт с торца, имеет отверстия, расположенные ниже уровня топлива, покрыт сеткой или тканью и удлинен до дна поплавковой камеры, при этом последняя с ультразвуковым мембранным устройством покрыта теплоизоляционным материалом. На фиг. 1 показана функциональная схема ТРК; на фиг. 2 - устройство предлагаемой поплавковой камеры ТРК с мембранным устройством; на фиг. 3 - мембранное устройство, разрез; на фиг. 4 - то же, вид со стороны поглощающей ультразвуковые колебания трубной решетки; на фиг. 5 и 6 - принцип действия мембранного устройства.

Предлагаемая колонка содержит приемный клапан 1, фильтр 2, насос 3, двигатель насоса 4, газоотделитель 5, поплавковую камеру 6, клапаны 7 снижения расхода топлива и отсечной клапан, измеритель объема, отсчетное устройство 9, индикатор 10, раздаточный кран 11 с рукавом.

Приемный клапан 1, фильтр 2, насос 3, соединенный с двигателем 4, газоотделитель 5, клапаны снижения расхода топлива и отсечной клапан 7, измеритель объема 8, соединенный с отсчетным устройством 9, индикатор 10 и раздаточный кран с рукавом соединены последовательно, вход поплавковой камеры 6 подключен к второму выходу газоотделителя 5, а выход - к входу фильтра 2.

Предлагаемая колонка также содержит корпус 12, игольчатый клапан 13, поплавок 14, крышку 15, входной трубопровод 16, отверстия 17 на входном трубопроводе, сетку 18, теплоизоляционное покрытие 19, выходной патрубок 20 с установленным в нем мембранным устройством 21, цилиндр 22 мембранного устройства с капиллярами 23 и каналами 30, ультразвуковой излучатель 24, генератор 25 ультразвуковых колебаний, поглощающую ультразвуковые колебания трубную решетку 26, кольцевые уплотнители 27, 28 вытяжной патрубок 29, крышку 31 выходного патрубка.

В поплавковой камере ТРК (фиг. 2) входной трубопровод 16 удлинен до ее дна, закрыт с торца, имеет отверстия 17, расположенные ниже уровня топлива в поплавковой камере, и покрыт сеткой 18. Мембранное устройство 21 установлено в выходном патрубке 20 с помощью двух кольцевых уплотнителей 27, 28. Цилиндр 22 мембранного устройства изготовлен из оргстекла, имеет продольные капилляры 23 и соединяющие их каналы 30 (фиг. 2, 3), расположенные перпендикулярно продольным капиллярам, вблизи верхнего основания цилиндра вдоль его радиусов. На верхнем основании цилиндра установлен ультразвуковой излучатель 24, соединенный с генератором 25 ультразвуковых колебаний. На нижнем основании цилиндра установлена поглощающая ультразвуковые колебания трубная решетка 26 (фиг. 2, 3, 4). К выходному патрубку 20 в промежутке между кольцевыми уплотнителями 27, 28 присоединен вытяжной патрубок 29.

Кольцевые уплотнители 27, 28 расположены между внутренней поверхностью цилиндра 22 мембранного устройства и внутренней поверхностью выходного патрубка, причем кольцевой уплотнитель 27 установлен непосредственно вблизи верхнего основания цилиндра 22, а кольцевой уплотнитель 28 - ниже каналов, расположенных вблизи верхнего основания. Такая установка уплотнителей способствует лучшему сливу сконденсированного в выходном патрубке топлива в поплавковую камеру.

Поплавковая камера с ультразвуковым мембранным устройством покрыта теплоизоляционным материалом (покрытием) 19.

Функциональная схема и принцип действия предложенной ТРК в целом не отличается от прототипа. Более эффективно в предложенной ТРК решается задача утилизации паров топлива с использованием установленного в выходном патрубке поплавковой камеры ультразвукового мембранного устройства.

Поступающая в поплавковую камеру из газоотделителя 5 (фиг. 1) через входной трубопровод 16 (фиг. 2) паровоздушная смесь проходит по дну поплавковой камеры и охлаждается топливом. Далее паровоздушная смесь через отверстия во входном трубопроводе 17 и сетку 18 в виде мелких пузырьков, охлаждаясь, проходит через топливо), подымается вверх к крышке 15 поплавковой камеры и поступает в капилляры цилиндра 22 ультразвукового мембранного устройства 21 (фиг. 3, 5).

Ультразвуковой излучатель 24 мембранного устройства вызывает ультразвуковые колебания капилляров (фиг.6). Вдоль стенок капилляров распространяются бегущие поверхностные ультразвуковые волны, затухающие в поглощающей ультразвуковые колебания трубной решетки 26. Стенки капилляров (фиг. 4), периодически сжимаясь и расширяясь, действуют как ультразвуковые насосы, замедляющие движение паровоздушной смеси, разделяющие ее и возвращающие топливо и пары топлива в поплавковую камеру.

Действительно, производительность ультразвуковых насосов зависит от плотности среды, проходящей через капилляры. Так как плотность топлива и его паров существенно больше плотности воздуха, то ультразвуковые насосы при определенной интенсивности ультразвуковых колебаний в них будут задерживать продвижение топлива и его паров к выходному патрубку и возвращать их в поплавковую камеру, но пропускать воздух.

Увеличение давления паров топлива в поплавковой камере вызывает их дополнительную конденсацию.

Конденсация топлива в капиллярах мембранного устройства и возвращение их в поплавковую камеру дополнительно могут быть обусловлены также следующими эффектами.

Частицы топлива и парогазовой смеси, совершая движение в области между пузырьками паров топлива, расположенными так, как показано на фиг. 6а, движутся с большей скоростью, чем в остальном объеме. По закону Бернулли давление в указанной области снижается. Вследствие уменьшения давления между пузырьками паров топлива на них будут действовать силы F, сближающие их, что приводит в конечном счете к уменьшению скорости движения паров топлива к выходному патрубку, к их охлаждению, к увеличению плотности паров в объединенных пузырьках и к конденсации паров.

Воздушные же пузырьки, объединяясь, будут эффективно подниматься к вытяжному патрубку 32.

Если пузырьки паров топлива будут расположены вдоль направления распространения ультразвука (фиг. 6б), то колебательная скорость частиц топлива и парогазовой смеси в области между пузырьками паров будет меньше, чем в окружающем их пространстве. Поэтому в промежутке между пузырьками паров топлива давление возрастает, что приводит к возникновению сил отталкивания F₁, F₂, которые вследствие дополнительного воздействия ультразвукового давления будут в большей степени действовать на пузырьки паров, находящихся ниже, и возвращать их в поплавковую камеру. Лучшей конденсацией паров топлива в охлаждаемой топливом поплавковой камере способствует также и ее изоляции от окружающего воздуха с помощью теплоизоляционного покрытия 19.

Для обеспечения дополнительной конденсации паров топлива при температуре окружающей среды ниже температуры топлива, вытяжной патрубок, как и в аналоге [3], может быть оснащен ребрами для рассеяния тепла.

Таким образом, конструктивная доработка поплавковой камеры ТРК, связанная с ее тепловой изоляцией, удлинением входного патрубка до дна камеры, применение дополнительных мер по охлаждению паров путем закрытия с торца входного трубопровода с отверстиями, находящимися ниже уровня топлива, и покрытия его сеткой или тканью, а также установка в выходном патрубке мембранного устройства, способствуют эффективному возвращению паров топлива в поплавковую камеру, их охлаждению и относительно свободному проходу воздуха в атмосферу, и, следовательно, обеспечивает решение поставленной задачи - более полной утилизации паров топлива.

Описанное мембранное устройство, установленное в поплавковой камере предложенной ТРК, может быть использовано и самостоятельно для разделения паров топлива и воздуха в других аналогах.

Изобретение относится к системам отпуска нефтепродуктов на автозаправочных станциях и предназначено для конденсации паров бензина, образующихся при прохождении топлива через топливораздаточную колонку (ТРК). ТРК содержит последовательно включенные приемный клапан, фильтр, насос, газоотделитель, клапаны снижения расхода топлива и отсечной клапан, измеритель объема топлива. Колонка снабжена ультразвуковым мембранным устройством, выполненным в виде цилиндра из оргстекла, содержащего продольные капилляры и соединяющие их каналы, расположенные перпендикулярно продольным капиллярам, вблизи верхнего основания цилиндра вдоль его радиуса, а также ультразвуковым излучателем, соединенным с генератором ультразвуковых колебаний, трубной решеткой для поглощения ультразвуковых колебаний, закрепленной на нижнем основании цилиндра, и кольцевыми уплотнителями, расположенными между внутренней поверхностью выходного патрубка и боковой поверхностью цилиндра мембранного устройства, из них один расположен непосредственно вблизи верхнего основания цилиндра, а другой - ниже каналов, расположенных вблизи верхнего основания, а к выходному патрубку в промежутке между кольцевыми уплотнителями присоединен вытяжной патрубок. При этом насос соединен с двигателем, а измеритель объема топлива подключен к отсечному устройству. Кроме того, для лучшего охлаждения паров бензина входной трубопровод, закрыт с торца, имеет отверстия, расположенные ниже уровня топлива, покрыт сеткой или тканью и удлинен до дна поплавковой камеры, при этом последняя с ультразвуковым мембранным устройством покрыта теплоизоляционным материалом. За счет этого достигается более полная утилизация паров топлива. 1 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Топливораздаточная колонка, содержащая последовательно включенные приемный клапан, фильтр, насос, соединенный с двигателем, газоотделитель, клапаны снижения расхода топлива и отсечной клапан, измеритель объема топлива, соединенный с отсечным устройством, индикатор и раздаточный кран с рукавом, а также поплавковую камеру, вход которой подключен к второму выходу газоотделителя, а выход подсоединен к фильтру, отличающаяся тем, что колонка снабжена ультразвуковым мембранным устройством, выполненным в виде цилиндра из оргстекла, содержащего продольные капилляры и соединяющие их каналы, расположенные перпендикулярно продольным капиллярам вблизи верхнего основания цилиндра вдоль его радиусов, а также ультразвуковым излучателем, соединенным с генератором ультразвуковых колебаний, трубной решеткой для поглощения ультразвуковых колебаний, закрепленной на нижнем основании цилиндра, и кольцевыми уплотнителями, расположенными между внутренней поверхностью выходного патрубка и боковой поверхностью цилиндра мембранного устройства, из них один расположен непосредственно вблизи верхнего основания цилиндра, а другой - ниже каналов, расположенных вблизи верхнего основания, а к выходному патрубку в промежутке между кольцевыми уплотнениями присоединен вытяжной патрубок. 2. Колонка по п.1, отличающаяся тем, что входной трубопровод закрыт с торца, имеет отверстия, расположенные ниже уровня топлива, покрыт сеткой или тканью и удлинен до дна поплавковой камеры, при этом последняя с ультразвуковым мембранным устройством покрыта теплоизоляционным материалом.