Система безопасного возврата паров в установке заправки горючим

 

Использование: в установках заправки горючим. Сущность изобретения: в данной системе нагнетательный поршневой насос осуществляет контролируемое всасывание паровоздушной смеси в трубку возврата паров, которая проходит вплоть до придонной части расположенного под землей резервуара установки заправки горячим и которая снабжена стопорным клапаном, расположенным по потоку относительно указанного нагнетательного поршневого насоса. В состав системы также входит специальная электрическая цепь, которая обеспечивает указанное контролируемое всасывание, осуществляемое в соответствии с количеством заправленного горючего, разностью температур расположенного под землей резервуара и возвращаемой обратно в резервуар паровоздушной смеси и особенно плотностью указанной смеси, определяющей степень ее взрывоопасности. Кроме того, в состав системы входит устройство, предназначенное для исключения или ограничения распространения взрыва. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

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 N 3052378, кл, В 65 D 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 трудоемкой подгонки 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 уплотнение оказывается 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 системы и 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, является нормальным состоянием, не приводящим к возникновению опасных условий. 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 уплотнении, что приводит к указанным последствиям.

Еще одним возможным недостатком известных систем возврата паров горючего обратно в подземный резервуар служит тот факт, что в таких системах использование всасывающих насосов или инжекторов может привести при любом избыточном всасывании паров горючего в подземный резервуар не только к возникновению опасных с точки зрения возможности взрыва условий, но и является причиной возникновения повышенного давления в расположенном под землей резервуаре с горючим, вследствие чего появляется опасность возможной утечки паров 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 частности, пригодной для установок заправки горючим, в которой не используются какие-либо уплотнительные элементы сильфонного типа и которая гарантирует эффективное и полное возвращение паров горючего без появления 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 паровоздушной смеси 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 количество паровоздушной смеси. Выражение для указанного объемного количества Q_м паровоздушной смеси можно записать в следующем виде Q_м= Q1+ · - 1- (1) где Q_с - объемное количество заправленного горючего; Р_о - измеренная величина атмосферного давления; ΔР - величина падения давления паровоздушной смеси, измеренная на входе нагнетательного поршневого насоса; Т_с - измеренная величина температуры заправляемого горючего, практически соответствующая температуре паровоздушной смеси, заключенной в прикупольном пространстве расположенного под землей резервуара заправочной установки; Т_м - измеренная величина температуры паровоздушной смеси, всасываемой в заправочный пистолет; Р_v(Т_с) - величина характеристического давления паров горючего при Т_с; Р_v(Т_м) - величина характеристического давления паров горючего при Т_м; ρ - величина плотности паровоздушной смеси; ρ₁иρ₂ - зависимые от температуры предельные значения, определяющие диапазон плотностей паровоздушной смеси, в пределах которого объемная производительность Q_м 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 компенсировать уменьшение объема паровоздушной смеси вследствие того, что расположенный под землей резервуар имеет более низкую температуру по сравнению с возвращаемой в резервуар паровоздушной смесью. Это соотношение работает только при условии, что Т_м ≥ Т_с. В том случае, когда Т_м < Т_с 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 Q_м должна быть уменьшена. Этот член работает только при условии, что ρ₂≅ρ≅ρ₁, в то время как при ρ>ρ₁ он принимает значение, равное 1, а при ρ<ρ₂ - 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 величина плотности ρ вычисляется по эмпирической формуле следующего вида ρ = K(T)· (2) где V - величина скорости паровоздушной смеси в возвратной трубке, которая практически пропорциональна скорости вращения n привода нагнетательного поршневого насоса;
К(Т) - переменная величина, являющаяся функцией температуры и типа используемого горючего;
ΔР - величина указанного падения давления;
а и b - полученные экспериментальным путем величины, которые зависят от геометрии и шероховатости возвратной трубки на ее 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, находящейся в пределах заправочного 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 геометрии.

При этом падение давления ΔР 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 ρ 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 ρ всегда оказывается меньшим или равным фактическому значению плотности горючего, что для любых случаев обеспечивает предохранение от излишнего разбавления паровоздушной смеси и предупреждает появление взрывоопасных ситуаций. При применении зимнего горючего, которое дает более низкое значение величины К(Т), происходит возрастание величин ρ₁(Т)иρ₂(Т)для обеспечения необходимого запаса, особенно для температур, превышающих 0^оС.

Во втором случае происходит более точная работа при низких температурах и при применении зимнего горючего, при этом запас отклонения величины плотности горючего ρотносительно ее предельного значения, при котором возможен взрыв паровоздушной смеси, оказывается довольно умеренным. В случае же использования первой процедуры (значение плотности для летнего горючего) происходит быстрое прекращение всасывания.

Очевидно, что если приводной двигатель нагнетательного поршневого насоса вращается со скоростью, задаваемой следующим соотношением
n = Q_м/c, (3), где 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 возвратная 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 резервуара заправочной установки и которая снабжена стопорным 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 зависимости от объемного поступления заправляемого горючего и с учетом падения давления паровоздушной смеси с возможным избытком в ней воздуха, определяемых величинами температур размещенного под землей резервуара для горючего и паровоздушной смеси, непрерывно измеряющим величину эффективной плотности указанной паровоздушной смеси и сравнивающим 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 пламягасителя, один из которых вводится в трубку возврата паров горючего из заправочного пистолета, а другой располагается ниже по потоку относительно нагнетательного поршневого насоса, а также то, что указанная возвратная трубка проходит от блока конденсации паров горючего вплоть до 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 для непрерывного управления скоростью вращения электрического двигателя, служащего приводом нагнетательного поршневого насоса, осуществляющего всасывание паровоздушной смеси, содержит запоминающий регистр, в котором хранятся значения величины давления паров в виде функции от значений температуры Р_v(Т) для соответствующего направляемого горючего, на входы регистра поступают измеренные значения температуры заправляемого горючего Т_с и температуры паровоздушной смеси Т_м, а выходы соединены с операционным блоком, на входы которого подаются измеренные значения атмосферного давления Р_о и температур Т_с и Т_м, при этом выходной сигнал указанного операционного блока, в котором происходит обработка входных сигналов в соответствии с выражением вида
1+ · - поступает на вход компаратора, осуществляющего сравнение этого сигнала с 1. В том случае, если он оказывается меньшим 1, на выходе компаратора формируется 1, а во всех остальных случаях этот сигнал остается неизменным. Выходной сигнал с данного компаратора поступает на вход блока перемножения, на другие входы которого подаются сигнал, соответствующий измеренной величине объемного количества Q_cзаправленного горючего, и выходной сигнал другого операционного блока, в котором производится вычисление выражения Р_с/(Р_о - ΔР), для чего на его входы поступают сигналы, соответствующие измеренной величине атмосферного давления Р_о и величине падения давления ΔР паровоздушной смеси, измеренной на входе нагнетательного поршневого насоса. В еще одном запоминающем регистре хранятся значения зависимых от температуры предельных величин плотностей ρ₁иρ₂ и на его вход поступает сигнал, соответствующий величине измеренной температуры Т_м, при этом его выходные сигналы поступают на входы третьего операционного блока, соединенного с выходом второго блока перемножения, на входы которого поступают, во-первых, выходной сигнал с запоминающего регистра, хранящего в своей памяти экспериментально полученные значения величины К в функции от значений температуры и на вход которого подается сигнал, соответствующий указанной измеренной величине температуры Т_м, и, во-вторых, выходной сигнал с другого операционного блока, на входы которого подаются сигнал, соответствующий указанной измеренной величине падения давления ΔР, и сигнал обратной связи с электрического двигателя, обеспечивающий эффективную скорость вращения последнего. При этом указанный операционный блок осуществляет обработку входных данных в соответствии с выражением вида ΔР^а/V^b, а выходной сигнал с третьего операционного блока, который соответствует выражению 1- , поступает на компаратор, в котором он не претерпевает изменений в том случае, если его величина лежит в диапазоне между 0 и 1, принимает значение, равное 1, если оказывается больше 1, и значение, равное 0, если оказывается меньше 0. Данный компаратор формирует выходной сигнал, обеспечивающий отключение подачи заправляемого горючего. Кроме того, сигнал с выхода компаратора поступает на указанный перемножающий блок, выход которого соединен с делительным блоком, обеспечивающим деление на известную величину рабочего объема цилиндра используемого нагнетательного поршневого насоса, при этом выход делителя соответствует значению оптимальной скорости вращения нагнетательного насоса. Сигнал с выхода делителя поступает совместно с указанным выходным сигналом обратной связи электрического двигателя на вход котроллера, выходной сигнал которого поступает через преобразователь вращающий момент-электрический ток на вход указанного электрического двигателя.

Таким образом, обеспечивается гарантия того, что выходной сигнал указанного блока перемножения соответствует выражению (1), в котором величина плотности ρопределяется только по выражению (2), так что в контроллере фактическое значение скорости вращения электрического двигателя сравнивается с оптимальным значением, которое задается выражением (3). Также обеспечивается гарантия того, что заправка горючим прекращается каждый раз, когда паровоздушная смесь оказывается слишком разбавленной.

В соответствии с еще одной отличительной особенностью данного изобретения в состав устройства, предназначенного для обеспечения турбулентного характера перемещения паровоздушной смеси в указанной возвратной трубке на ее участке, расположенном выше по потоку относительно нагнетательного насоса, входит элемент спиральной формы, который вводится в возвратную трубку на ее участке, расположенном выше по потоку относительно нагнетательного поршневого насоса, или этот элемент представляет собой гранулированный материал, приклеенный к внутренней стенке возвратной трубки, или непосредственно внутренним стенкам возвратной трубки механическим или химическим способом придана шероховатость.

Кроме того, устройство, которое предназначено для обеспечения турбулентного характера перемещения паровоздушной смеси в указанной возвратной трубке на ее участке, расположенном выше по потоку относительно нагнетательного поршневого насоса, приложено к тому отрезку указанной возвратной трубки, который лежит непосредственно в заправочном пистолете, при этом указанный отрезок в поперечном сечении имеет существенно меньшие размеры по сравнению с остальной частью возвратной трубки.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение установки заправки горючим, в котором используется система возврата паров горючего; на фиг.2 - схема электрической цепи, обеспечивающей непрерывное управление скоростью вращения нагнетательного поршневого насоса в системе возврата паров горючего.

На фиг.1 показаны насосная колонка 1 установки заправки горючим, размещенный под землей резервуар 2 заправочной установки, горючее 3 из которого закачивается в подающую трубку 4 и фильтрующий патрон 5 при помощи подающего насоса 6, приводимого в действие электрическим двигателем 7. Далее горючее проходит через дегазификатор 8, измеритель 9 объемного прохождения горючего и затем поступает по заправочному шлангу 10 в присоединенный к последнему заправочный пистолет 11.

Измеритель 9, который осуществляет измерение объемного количества Q_с заправленного горючего, подсоединен к счетчику 12 и по линии 13 к логическому блоку 14. К последнему подходит сигнал, соответствующий величине измеряемой температуры Т_с заправляемого горючего. Считается, что это значение температуры практически совпадает со значением температуры паровоздушной смеси, содержащейся в прикупольной части 16 пространства размещенного под землей резервуара 2. По линии 17 в логический блок 14 поступает сигнал, соответствующий величине измеренного атмосферного давления Р_о.

Заправочный пистолет 11 снабжен вторым жестким каналом 18, служащим для всасывания паровоздушной смеси из горловины подачи горючего в топливный бак автомобиля (не показана), подлежащий наполнению. Указанный канал подсоединен к возвратной трубке (шлангу ) 19, по которой паровоздушная смесь поступает через фильтрующий патрон 20 к придонной части размещенного под землей резервуара 2. Из придонной части резервуара смесь барботирует в прикупольную часть 16 этого резервуара. Такое принудительное перемещение достигается с помощью нагнетательного поршневого насоса 21, а также за счет подсоединения трубопровода 22, с которым соединены возвратные шланги всех остальных насосных колонок, входящих в состав данной установки заправки горючим, к вентиляционной трубке 23 заправочной установки. Эта вентиляционная трубка соединяет придонную часть размещенного под землей резервуара 2 с атмосферой любым известным способом.

Поскольку трубопровод 22 находится всегда под повышенным давлением, для того чтобы исключить любую утечку паровоздушной смеси в атмосферу, через заправочный пистолет или через вентиляционную трубку устанавливаются два стопорных клапана - один стопорный клапан 24 размещается ниже по потоку относительно нагнетательного поршневого насоса 21, а другой стопорный клапан 25 размещается на свободном конце вентиляционной трубки 23. Кроме того, для того чтобы исключить распространение взрыва, устанавливаются два пламягасителя 26 и 27: один размещается на конце канала 18 и соединяется с возвратной трубкой 19, а другой - ниже по потоку относительно нагнетательного поршневого насоса 21.

Для исключения и/или ограничения повреждений, которые могли бы произойти в случае возможного взрыва в блоке 28 конденсации паров горючего, подсоединенном при помощи четырехходового двухпозиционного клапана 29 и трубки 30 к прикупольной части 16 размещенного под землей резервуара 2, возвратная трубка 31, идущая от указанного блока конденсации паров, снабжена всасывающим насосом 32 и установлена так, чтобы доходить до придонной части резервуара 2. При этом возвращаемые пары горючего принудительным образом без предварительного охлаждения достигают прикупольной части 16 подземного резервуара путем барботирования, охлаждаясь при своем прохождении через горючее 3, которое находится внутри подземного резервуара 2.

Величина температуры Т_м всасываемой паровоздушной смеси измеряется выше по потоку относительно нагнетательного поршневого насоса 21. Эта измеренная величина температуры поступает в виде соответствующего сигнала в логический блок 14 по линии 33. Производится также измерение величины падения давления ΔР паpовоздушной смеси в возвратной трубке на ее участке, расположенном между заправочным пистолетом и нагнетательным поршневым насосом. Сигнал, соответствующий этой величине по линии 34 поступает в указанный логический блок 14.

Так как точность измерения величины падения давления ΔР зависит от точности вычисления эффективного значения плотностиρ паровоздушной смеси, от чего зависит и безопасность заправочной установки, внутренние стенки жесткого канала 18, предназначенного для всасывания паровоздушной смеси, специально делаются шероховатыми путем, например, приклеивания к ним гранулированного материала 35. Это сделано по двум причинам. Во-первых, чтобы обеспечить турбулентный характер перемещения указанной паровоздушной смеси, что является необходимым условием для применимости соотношения (2), и, во-вторых, постоянный искусственно созданный высокий перепад давлений делает практически незаметным влияние различного рода случайных отклонений падения давления, которые могут иметь место в возвратной трубке 19 на ее участке, расположенном между заправочным пистолетом 11 и нагнетательным насосом 21. Указанный искусственно созданный перепад давлений определяется как величина ΔР.

Нагнетательный поршневой насос 21 приводится в действие при помощи электрического двигателя 36, который посредством линий 37 и 38 подсоединен к логическому блоку 14 и который непрерывно управляется этим логическим блоком так, чтобы его скорость вращения n соответствовала выражению (3). С этой целью в состав логического блока 14 входят (см.фиг.2) запоминающий регистр 39, на входы которого поступают по линиям 15 и 33 сигналы, соответствующие измеренным величинам температур Т_с и Т_м, сигналы на выходах 40 и 41 которого соответствуют величинам давления паров горючего Р_v(T_c) и Р_v(Т_м) для указанных двух температур соответственно. Сигналы с двух выходов 40 и 41 запоминающего регистра затем поступают совместно с сигналом, соответствующим измеренной величине атмосферного давления Р_о, подаваемого по линии 42 с линии 17, и с сигналами, соответствующими указанным величинам температур Т_с и Т_м и поступающими с линий 15 и 33 по линиям 43 и 44 соответственно, на вход операционного блока 45, который производит вычисления на основе следующего выражения
1+ · -
Сигнал с выхода 46 операционного блока 45 затем поступает на вход компаратора 47, в котором осуществляется его сравнение с 1; в том случае, если он оказывается меньшим 1, формируется сигнал, равный 1, в противном случае этот сигнал остается неизменным. С выхода 48 компаратора 47 сигнал поступает в блок 49 перемножения совместно с сигналом, соответствующим измеренной величине объемного количества Q_сзаправленного горючего и подаваемым по линии 13, и с сигналом, подаваемым с выхода 50 операционного блока 51, в котором производится вычисление по формуле Р_о/(Р_о - ΔР), для чего на его входы по линиям 17 и 34 поступают сигналы, соответствующие измеренным величинам атмосферного давления Ро и падения давления ΔР соответственно. На вход запоминающего регистра 52 поступает сигнал по линии 53 с линии 33, соответствующий величине измеренной температуры Т_м, а на выходах 54 и 55 этого запоминающего регистра формируются сигналы, соответствующие значениям предельных величин плотности ρ₁иρ₂, которые поступают на входы третьего операционного блока 56. К последнему по линии 57 поступает сигнал с выхода второго перемножающего блока 58, в котором практически происходит формирование сигнала, соответствующего величине эффективной плотности ρ , на основе выражения (2). При этом на один из входов перемножающего блока 58 поступает сигнал с выхода 59 запоминающего регистра 60, на вход которого поступает сигнал по линии 53, соответствующий величине измеренной температуры Т_м, и который формирует сигнал, соответствующий величине К(Т), а на другой его вход поступает сигнал с выхода 61 операционного блока 62, в котором происходит вычисление выражения ΔР^а/V^b или, что то же самое, выражения ΔР^а/n^b, при подаче на входы блока 62 сигнала, соответствующего измеренной величине ΔР и поступающего по линии 63 с линии 34, и сигнала по линии обратной связи 38 с электрического двигателя 36 (см.фиг.1), который соответствует скорости вращения n электрического двигателя.

Сигнал с выхода 64 третьего операционного блока 56, который фактически соответствует величине, определяемой из выражения [1-(ρ₁-ρ)/(ρ₁-ρ₂)] , поступает на вход компаратора 65, который оставляет его неизменным, если его значение лежит в пределах между 0 и 1, делает его равным 1, если его значение больше 1, и делает его равным 0, если его значение меньше 0. Одновременно компаратор 65 формирует сигнал, обеспечивающий прекращение подачи заправляемого горючего, который поступает по линии 66. Сигнал с выхода 67 компаратора 65 поступает также на вход переключающего блока 49, выход которого 68 фактически соответствует величине объемного количества Q_м, определяемой выражением (1), делится в делителе 69 на величину, соответствующую известному рабочему объему цилиндра с нагнетающего поршневого насоса 21. При этом на выходе 70 делителя 69 формируется сигнал, соответствующий оптимальной величине скорости вращения n для указанного нагнетательного поршневого насоса. Наконец, указанный сигнал с выхода 70 поступает совместно с сигналом обратной связи от электрического двигателя 36, подаваемого по линии 38, на вход контроллера 71, с выхода которого сигнал через преобразователь 72 вращательный момент - электрический ток поступает для питания электрического двигателя 36 по линии 37.

Формула изобретения

1. СИСТЕМА БЕЗОПАСНОГО ВОЗВРАТА ПАРОВ В УСТАНОВКЕ ЗАПРАВКИ ГОРЮЧИМ, содержащей трубку для подачи паровоздушной смеси из заправочного пистолета в резервуар, размещенный под землей, всасывающий насос с электрическим двигателем, вентиляционную трубку, служащую для соединения придонной части резервуара с атмосферой, трубку, предназначенную для перемещения излишков паров горючего из прикупольной части резервуара в блок конденсации паров, и возвратную трубку, служащую для возврата конденсированных паров в резервуар и соединяющую блок конденсации паров с прикупольной частью резервуара, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, всасывающий насос выполнен поршневым, трубка для подачи паровоздушной смеси снабжена стопорным клапаном, расположенным по потоку относительно поршневого насоса, и соединена с вентиляционной трубкой, при этом последняя также снабжена стопорным клапаном, обращенным в сторону атмосферы, а система снабжена устройствами, предназначенными для исключения и/или ограничения распространения взрыва и для обеспечения турбулентного характера перемещения паровоздушной смеси в возвратной трубке на участке, расположенном выше по потоку относительно поршневого насоса.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройство, предназначенное для исключения и/или ограничения распространения взрыва, включает два пламегасителя, один из которых установлен внутри трубки возврата паров горючего из заправочного пистолета, а другой расположен ниже по потоку относительно поршневого насоса, а возвратная трубка установлена таким образом, что проходит от блока конденсации паров горючего до придонной части размещаемого под землей резервуара для горючего заправочной установки и снабжена всасывающим насосом.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена устройством управления скоростью вращения электрическим двигателем насоса, включающим запоминающий регистр, вход которого подключен к датчику температуры заправляемого топлива и датчику температуры паровоздушной смеси, а выходы соединены с операционным блоком, при этом вход последнего соединен с датчиком измерения атмосферного давления, температуры заправляемого топлива и паровоздушной смеси, а выход - с входом компаратора, связанного с блоком умножения.

4. Система по пп.1-3, отличающаяся тем, что устройство для обеспечения турбулентного характера перемещения паровоздушной смеси в возвратной трубке имеет элемент спиральной формы, устанавливаемый внутри возвратной трубки выше по потоку относительно насоса.

5. Система по пп. 1-4, отличающаяся тем, что устройство для обеспечения турбулентного характера перемещения паровоздушной смеси в возвратной трубке представляет собой приклеенный к внутренней стенке возвратной трубки на участке, расположенном выше по потоку относительно насоса, гранулированный материал.

6. Система по пп. 1-5, отличающаяся тем, что устройство для обеспечения турбулентного характера перемещения паровоздушной смеси в возвратной трубке предствляет собой непосредственно внутренние стенки возвратной трубки, имеющие шероховатость.

7. Система по пп. 1-6, отличающаяся тем, что устройство для обеспечения турбулентного характера перемещения паровоздушной смеси в возвратной трубке соединено с отрезком возвратной трубки, расположенного внутри заправочного пистолета, при этом отрезок возвратной трубки имеет в поперечном сечении размеры меньше по сравнению с размерами самой трубки в остальной ее части.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2