ТОПЛИВОРАЗДАТОЧНАЯ КОЛОНКА ТРК "САМАРА" Российский патент 2005 года по МПК B67D5/30 

Изобретение относится к системам отпуска нефтепродуктов на автозаправочных станциях и предназначено для упрощения конструкции, снижения габаритов и металлоемкости топливораздаточных колонок и соответственно для сокращения трудозатрат и повышения экономической эффективности производства ТРК. Определенное внимание в предлагаемой разработке, названной “ТРК “Самара”, уделено вопросам повышения надежности и долговечности топливораздаточных колонок.

Известна топливораздаточная колонка НАРА-5010 (ГОСТ 15150-69), включающая блок управления и индикации с электронным отсчетным устройством (разовым и суммарным), приемный клапан, моноблок со встроенным насосом подачи, фильтрами грубой и тонкой очистки топлива, газоотделителем и поплавковой камерой отстойника, а также измеритель объема, связанный с отсчетным устройством, электромагнитный клапан, индикатор, рукав напорный и раздаточный кран (см. Цагарели Д.В. и др. Технологическое оборудование автозаправочных станций (комплексов). М.: 2000, с.65-72, рис.2.10, 2.12).

Недостатками данной колонки являются сложность ее конструкции, выраженная в наличии двух основных агрегатов - насоса подачи и измерителя объема, а также большие габаритные размеры и увеличенная металлоемкость ТРК.

Целью изобретения является упрощение конструкции топливораздаточной колонки, снижение габаритных размеров и металлоемкости, а также трудоемкости изготовления.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемой ТРК “Самара” насос подачи топлива выполнен в виде ролико-лопастного насоса-дозатора, содержащего впускное и выпускное отверстия, датчик расхода, связанный с отсчетным устройством, корпус со щекой, в цилиндрической расточке которого установлен ротор с лопастями с образованием межлопастных камер и кинематически связанный с двумя роликами-разделителями, размещенными сбоку в дополнительных расточках и имеющими радиальные выемки для свободного пропуска лопастей ротора, при этом в зоне выпускного отверстия помещен пружинный плунжер, кинематически связанный с датчиком расхода для прерывания связи датчика расхода с отсчетным устройством в случае закрытия раздаточного крана до остановки электродвигателя, а для регулирования точности объема отпускаемого топлива колонка снабжена перепускным клапаном, например, поршневого типа, в донце которого установлен регулируемый юстировочный игольчатый жиклер.

Датчик расхода топлива выполнен по оптоэлектронному типу на основе инфракрасного излучателя и фотоприемника, охватывающих установленный на оси насоса-дозатора диск-обтюратор с отверстиями, и кинематически связан с плунжером с возможностью вывода датчика расхода из зоны отверстий обтюратора с прекращением учета топлива при закрытии раздаточного крана до остановки электродвигателя.

В насосе-дозаторе ролико-лопастного типа отсутствуют интенсивно трущиеся детали в связи с неподвижными лопастями ротора, что вместе с гарантированными торцевыми и радиальными зазорами обеспечивает его высокую быстроходность, малые размеры и большую долговечность.

Насос-дозатор имеет рабочий объем, кратный установленной дискретности дозирования, при этом максимальный расход колонки подсчитывается по формуле:

где Q_max - расход максимальный в литрах,

V_o - рабочий объем насоса-дозатора в литрах,

n - частота вращения насоса-дозатора в об/мин,

D₁ - дискретность дозирования в литрах,

К - кратность рабочего объема по дискретности.

Кратность рабочего объема насоса-дозатора по дискретности дозирования обеспечивается путем выполнения на вращающемся диске обтюратора оптоэлектронного датчика расхода одного или нескольких отверстий, равных по количеству кратности дозирования и равномерно размещенных по окружности.

Для обеспечения эффективной смазки на больших оборотах путем создания в зазорах гидродинамического подпора ротор и ролики-разделители насоса-дозатора имеют осевые отверстия, соединенные с каналом перепускного клапана с одной стороны и двумя рядами радиальных или тангенциальных отверстий, выходящих наружу в районе цапф ротора и роликов-разделителей.

Особенностью ТРК “Самара” является размещение в моноблоке газоотделительной камеры и поплавкового клапана отстойника в линии всасывания, что повышает надежность работы системы газоотделения и исключает необходимость использования клапана байпаса для снижения давления топлива в случае размещения системы газоотделения в линии нагнетания.

Насос-дозатор снабжен размещенным в моноблоке П-образным всасывающим патрубком, соединенным одним концом с верхним входным отверстием насоса, обеспечивая движение топлива сверху вниз, при этом второй конец П-образного патрубка загибается, проходит через уплотненное отверстие выпуклой крышки-газосборника внутрь фильтра тонкой очистки, куда топливо попадает из фильтра грубой очистки, размещенного ниже, обходя сплошную перегородку между фильтрами.

Под крышкой-газосборником моноблока смонтирован кольцевой поплавок с клапаном для перепуска парогазовой фракции топлива в соседнюю поплавковую камеру отстойника через изогнутую вниз трубку, снабженную обратным клапаном. Наличие обратного клапана исключает возможность подсоса воздуха в гидросистему, особенно в момент включения ТРК.

Целесообразно фильтры тонкой и грубой очистки выполнять в виде фильтра-тандема для удобства их совместной замены. При этом верхняя часть фильтра для тонкой очистки топлива должна быть отделена от нижней части фильтра грубой очистки сплошной перегородкой.

Для удобства заливки топлива в камеру газоотделения моноблока при подготовке колонки к работе в верхней части П-образного всасывающего патрубка выполнено отверстие с резьбовой пробкой, причем крышка моноблока над резьбовой пробкой также снабжена дренажным отверстием, обеспечивающим заливку топлива в камеру газоотделения без снятия крышки моноблока при первом пуске колонки.

На фиг.1 изображена принципиальная гидравлическая схема ТРК “Самара”.

На фиг.2 - продольный разрез моноблока.

На фиг.3 - продольный вертикальный разрез ролико-лопастного насоса-дозатора.

На фиг.4 - продольный горизонтальный разрез насоса-дозатора.

Размещенная в моноблоке 2 система газоотделения содержит фильтры тонкой очистки 7, грубой очистки 8, выпуклую крышку-газосборник 9 с поплавковым клапаном 10, а также поплавковую камеру 11 отстойника с прямым и обратным клапанами 12.

Вне моноблока размещены электромагнитный клапан 13 (фиг.1), индикатор 14, напорный рукав 15 с раздаточным краном 16.

В блоке индикации и управления размещено отсчетное устройство 17 для разового и суммарного учета отпускаемого топлива, связанное с оптоэлектронным датчиком расхода 18.

Насос-дозатор 3 (фиг.3 и 4) состоит из корпуса 19, щеки 20, крышки 21, ротора 22 с лопастями 23 роликов разделителей 24 с выемками 25. Для синхронизации работы ролики-разделители снабжены шестернями 26, связанными с зубчатым колесом 27 ротора 22.

Насос-дозатор 3 имеет сверху впускное отверстие 28, соединенное с всасывающим патрубком 5, а снизу - выпускное отверстие 29, соединенное с отсечным электромагнитным клапаном. Оба отверстия сообщаются каналами 30 при открытии перепускного клапана 4.

Ротор 22 и ролики-разделители 24 имеют осевые отверстия 31 и 32, постоянно сообщающиеся с выпускным отверстием 29. Через тангенциальные отверстия 33 жидкость под давлением обеспечивает эффективную смазку цапф ротора и роликов-разделителей, а также торцов ротора.

Оптоэлектронный датчик расхода 18 размещен в передней изолированной части насоса-дозатора и выполнен на основе инфракрасного излучателя и фотоприемника, охватывающих обтюратор 34, то есть диск, укрепленный на валу ротора и имеющий на периферии одно или несколько отверстий 35 для пропуска инфракрасных лучей, формирующих импульсы, направляемые на отсечное устройство 17.

Датчик расхода 18 установлен на подвижное основание 36, кинематически связанное через рычаг 37 и шток 38 с подпружиненным плунжером 39, находящееся в зоне выпускного отверстия 29.

В случае закрытия раздаточного крана 16 давление жидкости воздействует на плунжер 39 и выводит оптоэлектронный датчик 18 из зоны отверстий 35 обтюратора 34, в связи с чем прекращается подача импульсов на электронное отсчетное устройство 17 и прерывается разовый и суммарный учет топлива. При этом насос-дозатор до остановки электродвигателя работает в режиме перепуска.

Подача импульсов на электронное отсчетное устройство может прерываться путем использования микровыключателя, кинематически связанного с подпружиненным плунжером.

В донце подпружиненного поршня перепускного клапана 4 смонтирован регулируемый котировочный игольчатый жиклер 40.

Принцип работы ТРК “Самара” поясняется гидравлической схемой (фиг.1). На дистанционном устройстве или блоке местного управления задается доза. Дистанционным устройством может быть пульт, компьютер или кассовый аппарат.

При снятии раздаточного крана 16 (фиг.1) автоматически включается электродвигатель и открывается отсечной электромагнитный клапан 13.

Насос-дозатор 3 получает вращение от электродвигателя через соосную муфту. Под действием разрежения, создаваемого насосом-дозатором 3, топливо из резервуара через приемный клапан 1 попадает в моноблок 2.

Пройдя фильтр 8 грубой очистки, топливо оказывается в резко расширенной камере газоотделения 6 моноблока 2. При этом скорость потока значительно замедляется, в результате чего из топлива интенсивно выделяются воздух и пары топлива, скапливающиеся под выпуклой крышкой-газосборником 9.

Из газосборника паровоздушная фракция через поплавковый клапан 10, изогнутую трубку 41 с обратным клапаном 42 поступает в поплавковую камеру 11 отстойника, откуда конденсат топлива по мере накопления периодически сливается через клапаны 12 в наружную полость фильтра 8 грубой очистки, а воздух удаляется через дренажное отверстие в люке крышки моноблока.

Дегазированное топливо повторно очищается, проходя внутрь фильтра тонкой очистки 7, откуда оно через П-образный патрубок 5 всасывается в насос-дозатор 3.

Насос-дозатор направляет поток топлива в бак потребителя через отсечной клапан 13, индикатор 14, напорный рукав 15 и раздаточный кран 16 с одновременным измерением его объема путем подсчета импульсов, вызываемых оптоэлектронным датчиком расхода.

При достижении заданного количества поступивших в отсчетное устройство импульсов электродвигатель и отсечной клапан автоматически отключаются, перекрыв проход.

По инерции электродвигатель и, соответственно, ротор насоса-дозатора совершают несколько оборотов при закрытой системе, что не отражается на точности измерения отпускаемой дозы топлива, так как при этом резко повышается давление топлива в районе выпускного отверстия насоса-дозатора. Это давление воздействует на плунжер 39, который отключает оптоэлектронный датчик расхода и при этом открывает перепускной клапан.

Приведем конкретный пример измерения объема отпускаемой дозы топлива ТРК “Самара”. Здесь рабочий объем насоса-дозатора устанавливается кратным дискретности дозирования топлива в литрах. В частности, при дискретности в 0,01 л и кратности, равной двум, рабочий объем V_o насоса-дозатора будет равен:

Расчет рабочего объема насоса-дозатора по геометрическим параметрам ротора производится по формуле, используемой для ролико-лопастных гидромашин однократного действия:

где π = 3,14159

R - радиус лопастей ротора,

r - радиус цилиндрической поверхности ротора,

L - аксиальная длина ротора.

Максимальный расход топлива колонки при оборотах ротора насоса-дозатора n = 2700 об/мин будет равен:

При кратности рабочего объема по дискретности, равной двум, обтюратор оптоэлектронного датчика расхода снабжается двумя отверстиями, размещенными через 180°.

При этом в датчике расхода за 1 оборот ротора возникает два импульса, то есть каждый импульс соответствует 0,01 л (дискретности измерения при разовом учете).

Отсюда 1 л отпущенной дозы топлива на отсчетном устройстве отобразится через 100 импульсов, 10 литров - через 1000 импульсов и т.д.

Для регулирования точности измерения топлива можно воспользоваться предлагаемым юстировочным устройством, встроенным в донце поршня перепускного клапана и выполненного в виде регулируемого игольчатого жиклера. Однако имеется целесообразность юстировочное устройство исключить из конструкции при точном выдерживании рабочего объема насоса-дозатора, что повысит надежность колонки и при этом отпадет необходимость юстирочовных регулировок.

Упрощение конструкции ТРК “Самара” достигнуто за счет выполнения насоса подачи топлива и измерителя объема в виде ролико-лопастного насоса-дозатора. Как показывает проведенный анализ, совмещенный насосно-измерительный агрегат имеет в два раза меньше основных деталей и в полтора раза меньше наименований деталей, чем в известных аналогах. Кроме того, электромагнитный клапан ТРК “Самара” имеет упрощенную конструкцию и содержит отсечной клапан, синхронно включаемый и отключаемый вместе с электродвигателем.

Более простым и компактным стал моноблок. В целом площадь, занимаемая агрегатами ТРК “Самара”, уменьшена в 1,5 раза.

Снижение веса и металлоемкости колонки происходит за счет сокращения размеров каркаса, уменьшения площади обшивки, снижения веса и габаритов насоса-дозатора и моноблока.

Повышению надежности и долговечности ТРК “Самара” способствует эффективная система смазки за счет гидродинамического подпора ротора и роликов-разделителей основного агрегата колонки - насоса-дозатора.

Муфтовое соосное соединение электродвигателя с насосом-дозатором устраняет боковое давление на вал и соответственно исключает перекосы ротора.

Таким образом, технико-экономический эффект при внедрении ТРК “Самара” выразится существенным упрощением конструкции колонки, снижением ее габаритов и металлоемкости, уменьшением трудоемкости изготовления.

Изобретение относится к системам отпуска нефтепродуктов на автозаправочных станциях и для упрощения конструкции, уменьшения габаритов, снижения металлоемкости и трудоемкости изготовления топливораздаточных колонок (ТРК). ТРК включает блок управления и индикации с электронным отсчетным устройством, приемный клапан, моноблок с закрепленным снизу насосом-дозатором, фильтрами грубой и тонкой очистки, газоотделителем и поплавковой камерой отстойника, а также электромагнитный отсечной клапан, индикатор, рукав напорный и раздаточный кран. При этом насос-дозатор с электроприводом имеет оптоэлектронный датчик расхода, связанный с электронным отсчетным устройством. Насос подачи выполнен в виде ролико-лопастного насоса-дозатора однократного действия, обеспечивающего одновременно подачу топлива потребителю и измерение отпускаемого объема дозы с возможностью прекращения разового и суммарного учета в блоке индикации и информации путем прерывания электрической связи между оптоэлектронным датчиком расхода и отсчетным устройством в случае закрытия раздаточного крана до остановки электродвигателя при работающем насосе-дозаторе в режиме перепуска. Насос-дозатор содержит размещенный в корпусе ротор с неподвижными лопастями и два ролика-разделителя с шестеренчатым механизмом синхронизации, при этом ролики-разделители имеют радиальные выемки для свободного прохода лопастей ротора. Насос-дозатор имеет рабочий объем, кратный установочной дискретности дозирования. Перепускной клапан поршневого типа размещен в задней торцевой части насоса-дозатора и снабжен регулируемым юстировочным жиклером игольчатого типа. Устройство имеет простую конструкцию и малые габариты. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Топливораздаточная колонка, включающая блок управления и индикации с электронным отсчетным устройством (разовым и суммарным), приемный клапан, моноблок со встроенным насосом подачи, фильтрами грубой и тонкой очистки топлива, газоотделителем и поплавковой камерой отстойника, а также измеритель объема, связанный с электронным отсчетным устройством, электромагнитный клапан, индикатор, рукав и раздаточный кран, отличающаяся тем, что насос подачи выполнен в виде роликолопастного насоса-дозатора, содержащего впускное и выпускное отверстия, датчик расхода, связанный с отсчетным устройством, корпус со щекой, в цилиндрической расточке которых установлен ротор с лопастями с образованием межлопастных камер и кинематически связанный с двумя роликами-разделителями, размещенными сбоку в дополнительных расточках и имеющих радиальные выемки для свободного пропуска лопастей ротора, при этом в зоне выпускного отверстия размещен подпружинный плунжер, кинематически связанный с датчиком расхода для прерывания связи датчика расхода с отсчетным устройством в случае закрытия раздаточного крана до остановки электродвигателя, а для регулирования точности объема отпускаемого топлива колонка снабжена перепускным клапаном, например, поршневого типа, в донце которого установлен регулируемый юстировочный игольчатый жиклер.2. Колонка по п.1, отличающаяся тем, что датчик расхода выполнен по оптоэлектронному типу на основе инфракрасного излучателя и фотоприемника, охватывающих установленный на оси ротора насоса-дозатора диск-обтюратор с отверстиями и кинематически связан с плунжером с возможностью вывода датчика расхода из зоны отверстий обтюратора с прекращением учета топлива при закрытии раздаточного крана до остановки электродвигателя.3. Колонка по п.2, отличающаяся тем, что насос-дозатор имеет рабочий объем, кратный установленной дискретности дозирования, а количество отверстий обтюратора оптоэлектронного датчика расхода равно указанной кратности при равномерном размещении отверстий по окружности при кратности более двух.4. Колонка по п.1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что для обеспечения эффективной смазки путем создания в зазорах гидродинамического подпора ротор насоса-дозатора и ролики-разделители снабжены осевыми отверстиями, соединенными с линией нагнетания и двумя рядами радиальных или тангенциальных сверлений в районе цапф и торцов ротора.5. Колонка по пп.1-3, отличающаяся тем, что для обеспечения надежной работы системы газоотделения поплавковый клапан отстойника и газоотделительная камера размещены в моноблоке в линии всасывания.6. Колонка по п.1 или 5, отличающаяся тем, что для упрощения конструкции камера газоотделения моноблока с вертикально размещенными фильтрами грубой и тонкой очистки снабжена выпуклой крышкой-газосборником с отверстием для прохода П-образного всасывающего патрубка насоса-дозатора, конец которого размещен во внутренней полости нижней части фильтра тонкой очистки, при этом под крышкой-газосборником смонтирован кольцевой поплавок с клапаном для перепуска парогазовой фракции топлива в соседнюю поплавковую камеру отстойника.7. Колонка по п.6, отличающаяся тем, что фильтры грубой и тонкой очистки топлива выполнены в виде фильтра-тандема, причем верхняя часть фильтра для тонкой очистки отделена от нижней части фильтра для грубой очистки сплошной перегородкой.8. Колонка по п.6, отличающаяся тем, что для удобства заливки топлива в камеру газоотделения моноблока при подготовке колонки к работе в верхней части П-образного всасывающего патрубка выполнено отверстие с резьбовой пробкой, причем крышка моноблока над резьбовой пробкой также снабжена дренажным отверстием, обеспечивающим заливку топлива в камеру газоотделения без снятия крышки моноблока при первом пуске колонки.