Jak fungují plynová čerpadla

Naplnění u čerpadla je pro řidiče konstantní a poněkud nepříjemný rituál. Justin Sullivan / Getty Images

Vaše dovolená právě začala a jezdíte na hory nebo na pláž nebo na jiné místo, o kterém jste snili už měsíce. Jste připraveni jít, ale než půjdete více než pár kilometrů, musíte zamířit k nejbližšímu východu - už je čas nakoupit plyn. S tak nestabilními cenami benzínu, jaké byly v posledních letech, to pravděpodobně nebude vaše oblíbená část cesty. Je zde dokonce šance, že šok na pumpě vás může donutit přeskočit večerní fantastickou večeři a zastavit se na rychlém občerstvení. Bohužel, ve světě, který závisí na automobilech pro základní přepravu, je čerpání a nákup plynu nezbytným zlem - v tuto chvíli i tak.

Během všech těch výletů k čerpadlu jste se někdy přestali zajímat, kde je plyn v dávkovač čerpací stanice pochází nebo jak se dostane z výdejního stojanu do plynové nádrže vašeho auta? Tento proces není těžké pochopit, ale plynárenské společnosti se potýkají s velkým problémem skrýt podrobnosti. Čerpání plynu se může zdát jako jednoduchá záležitost zvedání pumpy, tlačení některých tlačítek a občas přejíždění kreditní kartou čtečkou nebo mávání kreditní hůlkou na detektor. To, co se děje uvnitř samotného dávkovače plynu, je však o něco složitější.

Vrták už znáte: Přejeďte kreditní kartou, řekněte automatu, jaký druh plynu chcete, a začněte pumpovat. Když je váš tank plný, zaplaťte plyn, poskočte zpět na sedadlo řidiče a vydejte se po otevřené silnici. Tento jednoduchý popis však vyvolává více otázek, než odpovídá. Jak se plyn dostane do auta? Jak ví čerpadlo, kdy zastavit čerpání? Jak to smíchá přesnou směs plynu, kterou zákazník chce? A co se stane, když náhodou odjedete s benzínovou pumpou stále připevněnou k autu? Pokračujte ve čtení a zjistěte to.

Obsah

1. Skladovací nádrže na benzín
2. Zpětný ventil
3. Průtokoměr
4. Směšovací ventil
5. Automatické vypnutí

Benzín prodávaný na čerpacích stanicích je uložen pod zemí v podzemních nádržích. Každý pojme několik tisíc galonů plynu. Alespoň dvě z těchto nádrží na stanici a každá nádrž obvykle drží jiný druh plynu. Mít plynové nádrže v podzemí představuje zřejmý problém: Pokud se plyn musí dostat k výdejnímu stojanu (a plynové nádrži vašeho vozidla) umístěnému nad zemí, musí vzdorovat gravitaci, aby se tam dostal - jako vodopád tekoucí do kopce. Ale pohyb plynu z jeho podzemního úkrytu na úroveň ulice není tak obtížný, jak si myslíte.

Většina čerpacích stanic vykonává práci pomocí jednoho ze dvou typů čerpadel - ponorného nebo sacího čerpadla:

• A ponorné čerpadlo, jak jeho název napovídá, je ponořen pod hladinu kapaliny, kde používá vrtulové zařízení zvané oběžné kolo posunout palivo nahoru. Šikmé lopatky na rotujícím oběžném kole tlačí vodu tak, jak lopatky elektrického ventilátoru tlačí vzduch.
• A sací čerpadlo pohybuje plynem na principu nerovný tlak. Do vody je vložena trubka. Motor nad hladinou kapaliny odvádí dostatečné množství vzduchu z potrubí, aby se snížil tlak vzduchu nad benzínem. Motor pokračuje v odstraňování vzduchu, dokud tlak vzduchu nad benzínem není nižší než tlak vzduchu tlačící dolů na plyn mimo potrubí. Hmotnost okolního vzduchu tlačí plyn uvnitř potrubí vzhůru, i když se ho gravitace snaží stáhnout dolů. Když je tlak vzduchu uvnitř potrubí dostatečně nízký, plyn jednoduše stoupá do nadzemního dávkovače.

Hlavní výhodou ponorného čerpadla nad sacím čerpadlem je to, že oběžné kolo může tlačit vodu na delší svislé vzdálenosti. Protože však jsou plynové nádrže na většině čerpacích stanic umístěny jen několik stop pod výdejním stojanem, je sací čerpadlo obvykle pro daný úkol obvykle dostatečné. Tento proces však má více a my ji prozkoumáme dále na další stránce.

dík

Zvláštní poděkování patří C.R. Newlinovi ve Franklin Fueling a Mike Hardinovi v Dresser Wayne za jejich neocenitelnou pomoc s tímto článkem.

Trasa, kterou plyn vede z nádrží do nadzemního výdejního stojanu, není strašně komplikovaná, i když to může vyžadovat několik malých zvratů a zákrutů. Když je čerpání dokončeno a motor čerpadla je vypnutý, plyn uvnitř potrubí jednoduše nespadá zpět do nádrže. Místo toho je držen uvnitř potrubí pomocí zpětný ventil. Zpětný ventil, který je umístěn nad plynem uvnitř potrubí, vytváří vzduchotěsné těsnění nad tekutinou. Přestože dno trubky zůstává otevřené, podtlak vytvářený zpětným ventilem udržuje plyn na místě. Toto je proces známý jako udržet náskok.

Použití zpětného ventilu k udržení plynu uvnitř potrubí zabraňuje zbytečnému opotřebení sacího čerpadla a zajišťuje, že v potrubí zůstane přívod plynu, takže další zákazník nebude muset čekat, až bude vyčerpán veškerý cesta z nádrže. Může to vypadat jako velký problém, ale tento proces může trvat 10 až 15 sekund. To není v žádném případě příliš dlouhé čekání, ale může to být věčnost, když čekáte na čerpání plynu.

Síla, která pohání čerpadla, obvykle pochází ze stejné elektrické sítě, která napájí světla a zařízení ve vaší domácnosti, ačkoli několik států vyžaduje, aby servisní stanice udržovaly záložní napájení v případě výpadku napájení.

Nyní, když je plyn na cestě do auta a je na čase, aby zákazník začal s čerpáním, jak ví dávkovač ví, kolik plynu zákazník čerpal? Vzhledem k volatilitě cen plynu v těchto dnech může být to jediné, na čem se zákazník může zajímat. Klíč k tomuto tajemství najdete na další stránce.

Zkontrolujte ventil sami

Princip zpětného ventilu můžete vidět v akci zasláním slámy svisle do sklenice vody tak, aby voda stékala nahoru do slámy. Jakmile je sláma částečně ponořena, položte špičku prstu na horní část slámy, vytvořte vzduchotěsné těsnění a poté slámku zvedněte zpět z vody. Voda zůstane uvnitř slámy, i když je sláma zcela odstraněna ze skla, a vytéká zpět, pouze když uvolníte prst. Ve skutečnosti váš prst slouží jako zpětný ventil na slámě.

Víte, kolik plynu právě čerpáte? Scott Olson / Getty Images

Jako řidič je vaším primárním cílem u pumpy naplnit nádrž tak, abyste mohli dostat své auto zpět na silnici. Cílem vlastníka čerpací stanice a společnosti, která dodává plyn, je však vědět, kolik plynu jste čerpali, aby vám za to mohli správně účtovat. Tam přichází průtokoměr.

Když benzín cestuje vzhůru do dávkovače, prochází skrz a regulační ventil průtoku který reguluje rychlost proudění benzínu. Děje se to přes plastovou membránu, která se stále silněji vtlačuje do potrubí, jak se zvyšuje průtok plynu, a vždy ponechává dostatek prostoru pro dostatečné množství benzínu, aby prošlo. Pokud jste nastavili předem určené množství plynu, které má být čerpáno, bude se tok plynu při přibližování k limitu zpomalit.

Tato trubka také obsahuje průtokoměr, což je litinová nebo hliníková komora obsahující řadu ozubených kol nebo jednoduchý rotor, který při průchodu tikají jednotky plynu. Informace o proudu plynu jsou předávány do počítače umístěného v dávkovači, který zobrazuje měřené množství plynu v desetinách galonu. Když se teplota plynu mění - například ve zvláště horkých a chladných dnech - se může měnit hustota plynu, což způsobuje chybu v množství tekutiny měřené průtokoměrem. Počítač kompenzuje tuto chybu tím, že bere v úvahu teplotu plynu, protože zaznamenává průtok a podle toho upravuje cenu.

Opotřebení měřiče může v průběhu času snižovat jeho přesnost, proto jsou nutné pravidelné kontroly. Inspektoři obvykle používají nádobu určitého objemu, do ní pumpují plyn a porovnávají množství v nádobě s množstvím odměřeným v dávkovači. Pokud se částky neshodují, průtokoměr bude muset být znovu kalibrován a případně opraven nebo vyměněn. Ačkoli předpisy pro kalibraci čerpadla pocházejí z Národního institutu pro standardy a technologie (NIST), skutečné inspekce jsou prováděny lokálně, obvykle státním ministerstvem pro váhy a míry.

Nyní, když plyn teče a byla změřena průtoková rychlost, zbývá už jen jeden krok: dostat plyn do automobilu zákazníka. Ale to je složitější proces, o kterém si možná myslíte. Co když například zákazník neví, kdy zastavit čerpání? Nechá se namočit v potenciálně smrtící erupci vyteklého paliva? Zjistíme to na další stránce.

Jednou z prvních věcí, které si zákazník u čerpadla všimne, je rozmanitost nabízených možností. Ve většině případů nabídne dávkovač několik druhů plynu - někdy až pět - každý s jiným oktanovým číslem. Požadované oktanové hodnocení se obvykle volí jednoduše stisknutím tlačítka. Znamená to, že do tohoto zásobníku je napájeno pět různých podzemních nádrží, z nichž každá nabízí jiný stupeň plynu? Obvykle tomu tak není. Ve skutečnosti může vydávač vyrábět tolik jakostních stupňů z pouhých dvou podzemních nádrží, pokud jedna nádrž obsahuje nejvyšší stupeň oktanu, který je k dispozici na této stanici, a druhá obsahuje nejnižší. Známky se mísí společně na pumpě - na rozdíl od toho, jak byste míchali gin a vermut, abyste vytvořili martini - produkující druh oktanového koktejlu. Přesný poměr, ve kterém se mísí jakostní třídy, určuje oktanový plyn, který vstupuje do zákaznické nádrže.

Tento výkon barmanství na benzínové pumpě se provádí pomocí tzv. A směšovací ventil. Tento ventil má vstupy sestávající ze dvou druhů benzínu, každý z různých nádrží. Jedna pohyblivá bariéra zvaná a boty je připojen k oběma takovým způsobem, že se může pohybovat přes vstupy pomocí jediné motorem poháněné rohatky. Když rohatka otevře jeden ventil, uzavře druhý ventil v přesném, ale opačném poměru. To znamená, že když je jeden ventil například 90% otevřený, druhý ventil je 10% otevřený, čímž se vytvoří směs, která se skládá z 90 procent jednoho oktanu a 10 procent druhého. Posunutím rohatky tam a zpět může směsný ventil produkovat jakýkoli oktanový plyn, od nejvyšších po nejnižší stupně uložené v tancích - a všech oktanů mezi nimi.

Pokračujte ve čtení a zjistěte, jak dávkovač zajišťuje, že nepřetečíte benzínovou kapacitu nádrže.

Bezpečnostní opatření

Když zákazník čerpá směs plynu podle svého výběru do plynové nádrže automobilu, může dojít k jakémukoli počtu nehod - většina z nich může být způsobena lidskou chybou.

Například horký popel ze zapálené cigarety by mohl zapálit benzín, což je důvod, proč kouření v blízkosti benzínového rozprašovače je ve většině jurisdikcí nezákonné. Ponechat motor automobilu v chodu při čerpání plynu není nezákonné, ale to neznamená, že je to dobrý nápad: I drobné poruchy motoru by mohly způsobit jiskry nebo krátký výbuch plamene, který by mohl zapálit plyn. Jiskry ze statické elektřiny mohou také představovat nebezpečí, proto byste se měli před spuštěním čerpadla dotknout rámu vozu a vybít tak veškeré statické náboje. Nečekejte ani uvnitř chladného dne, protože se čerpá plyn - samotný sklouznutí přes sedadlo v autě by mohlo vytvořit statický náboj srovnatelný s nábojem generovaným procházením plyšovým kobercem.

Pokud nepřítomný zákazník odjede s tryskou stále zasunutou do nádrže, je hadice navržena tak, aby se rozpadla na dva kusy. Jeden zůstává s autem a druhý s automatem. Zpětné ventily na obou stranách bodu zlomu zabraňují úniku paliva z jedné poloviny.

Když zákazník odstraní rukojeť čerpadla ze svého místa na straně výdejního stojanu, tato akce aktivuje spínač, který spustí činnost výdejního stojanu. (V některých případech je spínač naložen pružinou a aktivuje se automaticky; v jiných případech musí zákazník zvednout malou páku ručně, aby mohl zahájit proces.) V tomto okamžiku zákazník jednoduše vloží trysku do plynové nádrže automobilu a táhne páku . Zastavení toku plynu je stejně jednoduché - zákazník musí pouze uvolnit páku, aby přerušil proud paliva.

Ale co když se nádrž neočekávaně naplní po okraj a benzín hrozí přetečení? Jak ví někdo, kdo kdy provozoval plynové čerpadlo, čerpadlo se automaticky vypne. Jak ale čerpadlo ví, kdy zastavit čerpání?

Jak stoupá hladina plynu v nádrži, zmenšuje se vzdálenost mezi výdejní hubicí a palivem. Malá trubka zvaná a Venturi běží podél plynové trysky. Když se konec Venturiho trubice ponoří do stoupajícího plynu, dusič stlačí vzduch, který udržuje otevřenou rukojeť trysky, a uzavře tok plynu. Bohužel k tomuto odstavení může někdy dojít dříve, než je nádrž plná, protože rychle proudící plyn zálohuje na své cestě do nádrže. To může způsobit, že se plynová rukojeť otevře, než se čerpání dokončí, což nechává otráveného zákazníka znovu stisknout rukojeť a riskuje možnost přetečení. Krátké pozastavení umožní plynu pokračovat do nádrže a tryska čerpadla začne znovu vylévat plyn.

Další informace o spotřebě paliva a spotřebě paliva naleznete na odkazech na následující stránce.

Uživatelské rozhraní

Toto je část plynového čerpadla, která se během let nejvíce viditelně vyvinula. Ještě před několika desítkami let rotující kola s číslicemi na nich při provozu čerpadla snižovaly počet galonů a cenu plynu. V 70. letech se začaly objevovat zářící LCD ve formě sedmi segmentových displejů. (Segmenty na displeji by mohly být osvětleny počítačem tak, aby tvořily různé číslice a občas písmena abecedy.) Tato relativně jednoduchá uživatelská rozhraní jsou postupně nahrazována plnohodnotnými počítačovými obrazovkami, což je mnoho běžných variací na operačních systémech, jako je Microsoft Windows. Tyto displeje mohou poskytovat informace, zobrazovat množství prodávaného plynu a dokonce zobrazovat reklamy a provádět jednoduché rozhovory s pobavenými zákazníky.

Související články

• Jak ví benzinové čerpadlo na čerpací stanici, když je nádrž plná?
• Jak benzín funguje
• Jsou Spojené státy závislé na benzínu?
• Jakou rychlost bych měl řídit, abych získal maximální spotřebu paliva?
• Jaký je rozdíl mezi benzínem, petrolejem, motorovou naftou atd.?
• Co znamená oktan?

Prameny

• C.R. Newlin. Osobní rozhovor. Vedeno 22.6.2008.
• Mike Hardin. E-mailový rozhovor. Vedeno dne 23.6.2008.
• Divize Wayne, Dresser Industries. "Jak fungují systémy pro výdej benzínu." Díl č. 920061 Rev A. září 1995.