Система безопасного возврата паров в установке заправки горючим

Изобретение касается новой системы возврата паров, применяемой, в частности,для установок заправки горючим. Эта система не только гарантирует эффективную. безопасную и полную утилизацию (возвращение обратно) паров при условии отсутствия в ней уплотнительных элементов сильфонного типа, но и, допуская опасные при возможности взрыва условия, обеспечивает максимум безопасности по отношению к образованию взрывоопасных смесей при любых условиях работы системы. Система способна также работать в критических условиях, для чего она снабжена соответствующими устройствами, исключающими распространение взрыва.Системы возврата паров в установках заправки горючим известны в технике. В состав таких систем входит сильфонный элемент, который предназначен для создания уплотнения между заправочным пистолетом и горловиной топливопровода подлежащего заправке топливного бака автомобиля. а также дополнительная трубка,которая проходит от верхней (прикупольной) части расположенного под землей резервуара установки заправки горючим к указанному топливному баку автомобиля и которая обеспечивает возвращение паров горючего из этого бака с помощью или без помощи всасывающего насоса (патент США М 3052378, кл, В 65 О 5/04, опублик. 1966).Такие системы обладают рядом недостатков, наиболее важным из которых являются специфические требования. предъявляемые к герметичности уплотнения. создаваемого указанными сильфонами. Это уплотнение требует точной и относительно трудоемкойлодгонки сильфонов. а также проведения их постоянного профилактического ремонта. Если сильфоны не обеспечивают совершенного уплотнения, может произойти не только значительное падение эффективности системы по той причине. что не все пары горючего всасываются, но и возникают условия,когда появляется опасность взрыва, особенно при использовании всасывающего горючего насоса. Последнее обстоятельство связано с тем, что в данной ситуации возможно неконтролируемое всасывание воздуха, при котором паровоздушная смесь оказывается чрезмерно разбавленной воздухом, что приводит к возникновению критических с точки зрения опасности взрыва условий. С целью исключения данного явления существующие заправочные пистолеты снабжены специальным устройством. которое осуществляет прекращение подачи горючего в том случае, когда уплотнениеоказывается не совершенным (отсутствует уплотнение, нет всасывания паров горючего). Однако такие устройства не пользуются популярностью у пользователей. особенно на станциях самообслуживания. по той причине, что наблюдается тенденция к их повреждению, результатом которого является снижение эффективности системым повышение ее опасности.В качестве другого недостатка известных систем возврата паров горючего можно указать трудность в снабжении расположенного под землей резервуара. входящего в состав установки заправки горючим. определенным количеством воздуха. Это количество воздуха необходимо для компенсации уменьшения объема возвращенных в расположенный под землей резервуар паров горючего. обусловленной тем, что резервуар имеет более низкую температуру по сравнению с топливным баком автомобиля. Данное обстоятельство может явиться причиной появления вакуума в прикупольной части расположенного под землей резервуара, что в установках, в которых отсутствует система возврата паров горючеГО. ЯВЛЯЭТСЯ НОРМЗЛЬНЫМ состоянием, не ПОИВОДЯЩИМ К ВОЗНИКНОВЭНИЮ ОПЗСНЫХ УС ловий. Однако в известных установках. содержащих систему возврата паров горючего обратно в резервуар. в которых контур возврата паров горючего подсоединен непосредственно к прикупольной части расположенного под землей резервуара. могут возникать в данной ситуации очень опасные условия. Это обусловлено возможным неконтролируемым и непрерывным поглощением воздуха через дефекты в УПЛОТНЭНИИ. ЧТО ППИВОДИТ К УКЭЗЭННЫМ ПО следствиям.Еще одним возможным недостатком известных систем возврата паров горючего обратно в подземный резервуар служит тот факт. что в таких системах использование ВСЗСЫВЭЮЩИХ НЗСОСОВ ИЛИ ИНЖЗКТОООВ МОжет привести при любом избыточном всасыВЗНИИ паров горючего В ПОДЗЗМНЫЙ резервуар не только к возникновению опасных с точки зрения возможности взрыва усповий, но и является причиной возникновения повышенного давления в расположенном под землей резервуаре с горючим, вследствие чего появляется опасНОСТЬ ВОЗМОЖНОЙ УТЕЧКИ ПЭООВ горючего ИЗ подземного резервуара в атмосферу и возникают проблемы защиты окружающей среды.Целью изобретения является устранение указанных недостатков путем создания системы безопасности возврата паров, в ча 44085 стности. пригодной для установок заправки горючим. в которой не используются какиелибо уплотнительные элементы сильфонного типа и которая гарантирует эффективноеи полное возвращение паров горючего безпоявления какой-либо опасности взрыва или нежелательного наддува объема расположенного под землей резервуара.для этого возвратная трубка, по которой подается возвращаемая в резервуар паровоздушная смесь. не подает больше эту смесь в верхнюю прикупольную часть расположенного под землей резервуара установки заправки горючим. вместо этого указанная смесь поступает в придонную часть резервуара. из которой смесь в виде пузырьков проходит через горючее (барботирует) в прикупольную часть подземного резервуара. При этом контролируемое всасывание паровоздушной смеси осуществляется при помощи нагнетательного поршневого насоса. скорость вращения которого постоянно контролируется в соответствии с заправляемым объемным количеством горючего так. чтобы всасывать такое количество (объемное) паровоздушной смеси. которое равнялось бы объемному количеству направленного горючего плюс возможное дополнительное количество воздуха с учетом значений температуры обоих резервуаров (подземного и топливного бака автомобиля). Одновременно с этим осуществляется непрерывное сравнение плотности всасываемой паровоздушнойгде Ос - объемное количество заправленного горючегоРо - измеренная величина атмосферного давленияАР - величина падения давления паровоздушной смеси. измеренная на входе нагнетательного поршневого насосаТс - измеренная величина температуры заправляемого горючего. практически соответствующая температуре паровоздушной смеси. заключенной в прикупольном пространстве расположенного под землей резервуара заправочной установкиТн измеренная величина температуры паровоздушной смеси, всасываемой в заправочный пистолетРЛС) величина характеристического давления паров горючего при ТсРЛ) величина характеристического давления паров горючего при Тсмеси по крайней мере с одним предельным значением, характеризующим степень разбавленности смеси воздухом и ее взрывоопасность.Таким образом. за счет барботирования возвращенной обратно в резервуар паровоздушной смеси через горючее температура этой паровоздушной смеси быстро меняется, приближаясь к температуре расположенного под землей резервуара, В результате этого происходит быстрое выравнивание объемов. позволяющее всасывать большее объемное количество смеси по сравнению с объемным количеством заправленного горючего. что особенно важно в том случае. когда подземный резервуар имеет более низкую температуру. чем возвращаемая обратно в резервуар паровоздушная смесь. Кроме того. продление возвратной трубки вплоть до придонной части расположенного под землей резервуара означает. что давление в этой трубке будет всегда повышенным. Это исключает возможность возникновения нежелательного просачивания воздуха снаружи резервуара и наддув его прикупольной части.Использование нагнетательного поршневого всасывающего насоса обеспечивает возможность довольно просто всасывать указанное потребное объемное количествозанного объемного количества Ом паровоздушной смеси можно записать в следующем видер величина плотности паровоздушной смесирт ирд - зависимые от температуры предельные значения. определяющие диапазон плотностей паровоздушной смеси. в пределах которого объемная производительность 0 должна постепенно уменьшаться до нуля для того. чтобы исключить любую опасность взрыва для паровоздушной смеси, которая слишком разбавлена воздухом.В указанной формуле первый член. расположенный в квадратных скобках. характеризует избыток количества воздуха. которое должно быть всосано для того. чтобы ком пенсировать уменьшение объема паровоз-душной смеси вследствие того. что расположенный под эемлейрезервуар имеет более ниэкую температуру по сравнению с возвращаемой в резервуар паровоздуш 4408ной смесью. Это соотношение работает только при условии, что Т 2 Тс. В том случае. когда Т Тс соотношение принимает значение. равное 1. Второй член, расположенный в квадратных скобках. показывает. представляет ли Паровоздушная смесь опасность вследствие своей чрезмерной разбавленности воздухом и что в случае опасности объемная производительность Ом должна быть уменьшена. Этот член работает только.при условии. что р р р 1 в то время как при рр 1 он принимает значение. равное 1, а при р рд значение. равное 0.Наличие указанного члена в выражении(1) обеспечивает защиту системы даже в том случае. когда имеет место неправильное обращение с ней в процессе заправки горючим, в частности при извлечении заправочного пистолета из заправочной горловины топливного бака автомобиля. а также в случае появления дефектов или при наличии в конструкции топливного бака автомобиля каких-либо специальных устройств. Из изложенного также следует. что заправка горючим может быть легко прервана в случае возникновения каких-либо аномальных ситуаций. приводящих к появлению чрезмерного разбавления воздухом паровоздушной смеси.И, наконец. последний член в выражении (1) учитывает падение давления паровоздушной смеси. поступающей в возвратную трубку из заправочного пистолета. на входе нагнетательного поршневого насоса. который служит для обеспечения необходимого давления в паровоздушной смеси.В данном случае указанная величинагде / величина скорости паровоздушной смеси в возвратной трубке. которая практически пропорциональна скорости вращения п привода нагнетательного поршневого насосаКГГ) переменная величина, являющаяся функцией температуры и типа используемого горючегоАР величина указанного падения давпенияа и Ь полученные экспериментальным путем величины. которые зависят от геометрии и шероховатости возвратной трубки наее участке от места всасывания паровоздушной смеси до всасывающего насоса.При этом всасывающая трубка должна быть изготовлена таким образом. чтобы для всех ситуаций обеспечивался турбулентный характер перемещения по ней всасываемой паровоздушной смеси. Это является необходимым условием для использования формулы (2). Для выполнения данного условия указанная возвратная трубка снабжается вставляемым в нее спиральным элементом. или на ее внутреннюю поверхность наклеивают гранулированные присадки. или ее внутренней поверхности придается шероховатость механическим или химическим способом, Все это придает внутренним стенкам возвратной трубки значительную шероховатость и гарантирует высокую степень турбулентности движения паровоздушной смеси по возвратной трубке.Кроме того. в соответствии с наиболее предпочтительным вариантом данного изобретения указанная шероховатость внутренних стенок создается в жесткой металлической части возвратной трубки, на ХОДЯЩЕЙСЯ В пределах ЗЭПОЗВОЧНОГО ПИСТОлета. Эта часть возвратной трубки имеет значительно меньшие размеры поперечного сечения по сравнению с остальной частью возвратной трубки, которая выполняется в виде резиновой трубки,вследствие чего не имеет постоянной гео метрии.При этом падение давления АР в возвратной трубке, на ее отрезке от заправочного пистолета до входа в нагнетательный поршневой насос. практически приходится на указанный участок. который в результате того. что имеет неизменяемые геометрические характеристики. обеспечивает эффективное и непрерывное измерение указанного падения давления. Выполнение таких измерений характеризует безопасность системы. так как позволяет правильно. точно и непрерывно оценить величину указанной плотности р всасываемой заправочным пистолетом паровоздушной смеси. Таким образом. обеспечивается безопасность работы системы. при этом значение величины К(Т). получаемой экспериментальным путем. вводится в аппаратуру в зависимости от того. какое используется горючее. При применении летнего горючего вычисленное значение величины плотности р всегда оказывается меньшим или равным фактическому значению плотности горючего. что для любых случаев обеспечивает предохранение от излишнего разбавления паровоздушнойСМЕСИ И предупреждает появление взрывоопасных ситуаций. При применении зимнего горючего. которое дает более низкоезначение величины К(Т). происходит возра стание величин 01 (Т ) ирд (Т )для обеспечения необходимого запаса. особенно для температур. превышающих 0 С.Во втором случае происходит более точная работа при низких температурах и при применении зимнего горючего, при этом заПЭС ОТКЛОНЗНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ПЛОТНОСТИ ГОПЮ чего ротносительно ее предельного значения. при котором возможен взрыв паровоздушной смеси. оказывается довольно умеренным. В случае же использования первой процедуры (значение плотности длялетнего горючего) происходит быстрое пре кращение всасывания.Очевидно. что если приводной двигатель нагнетательного поршневого насоса вращается со скоростью. задаваемой следующим соотношениемгде с - рабочий объем цилиндра насоса. то нагнетательный насос всегда всасывает оптимальное объемное количество паровоздушной смеси. Таким образом, в системе безопасного возврата паров. в частности, пригодной для установки заправки горючим. содержащей трубку, предназначенную для подачи паровоздушной смеси из заправочного пистолета обратно в размещенный под землей резервуар заправочной установки. насос. приводимый в действие электрическим двигателем и предназначенный для всасывания указанной паровоздушной смеси, вентиляционную трубку. соединяющую придонную часть размещенного под землей резервуара с атмосферой, трубку. предназначенную для перемещения излишков паров горючего из прикупольной части размещенного под землей резервуара в, блок конденсации паров. и возвратную трубку. подсоединенную между указанным блоком конденсации паров горючего и указанной прикупольной частью и предназначенную для возвращения в указанный подземный резервуар сконденсированных паров горючего. указанная возвбатная трубка для перемещения паровоздушной смеси снабжена стопорным клапаном, расположенным ниже по потоку относительно нагнетательного насоса, и подсоединена к вентиляционной трубке, которая доходит до придонной части размещенного под землей резервуарастопорным клапаном. обращенным в сторону атмосферы. Всасывающий насос. являясь нагнетательным поршневым насосом. воздействует на возвратную трубку. при этом его электрический двигатель контролируется устройством. осуществляющим непрерывное управление скоростью вращения В ЗЗВИСИМОСТИ ОТ объемного ПО ступления заправляемого горючего и с учетом падения давления паровоздушной СМЕСИ С ВОЗМОЖНЫМ ИЗОЫТКОМ В ней ВОЗДУХЕ. определяемых величинами температур размещенного под землей резервуара для горючего и паровоздушной смеси,непрерывно измеряющим величину эффективной плотности указанной паровоздушНОЙ СМЕСИ И СОЗВНИВЗЮЩИМ ЭТУ величину С некоторым предельным значением. характеризующим степень чрезмерной разбавленности паровоздушной смеси воздухом. при которой смесь становится взрывоопасной. В состав системы входит также устройство, которое предназначено для исключения и/или ограничения распространения взрыва и для обеспечения гарантии того. что паровоздушная смесь в указанной возвратной трубке имеет турбулентный характер перемещения на участке, расположенном выше по потоку относительно нагнетательного поршневого насоса. Другой отличительной особенностью данного изобретения является то, что указанное устройство. предназначенное для исключения и/или ограничения распространения взрыва. включает два ПЛЗМЯГЭСИТЕЛЯ, ОДИН ИЗ которых вводится в трубку возврата паров горючего из заправочного пистолета, адругой располагается ниже по потоку относительно нагнетательного поршневого насоса, а также то, что указанная возвратная трубка проходитот блока конденсации паров горючего вплотьдо придонной части размещенного под землей резервуара для горючего заправочной установки и она снабжена всасывающим насосом. Благодаря этому любой взрыв паровоздушной смеси не сможет распространиться через всасывающий насос ни вниз по потоку относительно насоса, где трубка находится под повышенным давлением, ни вверх в заправочный топливный бак автомобиля. Тот факт, что барботирование паров. поступающих из блока конденсации через топливо. находящееся в подземном резервуаре, происходит при температуре последнего и без охлаждения паров, обеспечивает возврат паров без какой-либо опасности возникновения взрыва.Еще одной отличительной особенностью данного изобретения является то. что указанное устройство, предназначенное