Zapfvorrichtung zur Ausgabe flüssiger Kraftstoffe

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Zapfvorrichtung zur Ausgabe flüs­siger Kraftstoffe mit mindestens zwei Zapfventilen (3), die über jeweils eine eigene Meßeinrichtung (6) von einer gemein­samen Pumpe (9) mit nachgeschaltetem Gasabscheider (11) mit Kraftstoff versorgt werden. Die Pumpe (9) wird von einem Elektromotor (10) angetrieben, der bei Entnahme eines Zapfven­tils (3) aus seiner Halterung (7) eingeschaltet wird. Bis zur Öffnung des Zapfventils (3) wird Kraftstoff über eine Bypass­leitung (15) in geschlossenem Kreislauf gefördert. Um Gas­blasenbildung durch den über die Bypassleitung (15) im ge­schlossenen Kreislauf geförderten Kraftstoff und damit ein Ausscheiden von die Kraftstoffqualität verbessernden Zusätzen auf ein Minimum zu reduzieren, wird die Förderleistung der Pumpe (9) durch einen Regler (21 bzw. 22) entweder in Ab­hängigkeit vom Meßergebnis eines in die Bypassleitung (15) eingebauten Durchflußmessers (20) geregelt oder in Abhängig­keit von der Anzahl der aus ihrer Halterung entnommenen Zapf­ventile (3) entsprechend deren Anteil an der Gesamtfördermenge gesteuert.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Zapfvorrichtung zur Ausgabe flüs­siger Kraftstoffe mit mindestens zwei Zapfventilen, die über jeweils eine eigene Meßeinrichtung, vorzugsweise einen Kolben­zähler, von einer gemeinsamen Pumpe mit nachgeschaltetem Gas­abscheider mit Kraftstoff versorgt werden, wobei die Pumpe von einem Elektromotor angetrieben ist, der bei Entnahme eines Zapfventiles aus seiner Halterung eingeschaltet wird, wobei bis zur Öffnung des Zapfventils Kraftstoff über einen Bypass in geschlossenem Kreislauf gefördert wird.

[0002] Derartige Zapfvorrichtungen sind bekannt. Um den Installa­tionsaufwand und damit die Kosten zu reduzieren, werden üblicherweise zwei jeweils an einem Ende eines Zapfschlauches angeordnete Zapfventile gemeinsam von einer Pumpe versorgt. Dieser Pumpe ist ein Gasabscheider nachgeordnet, um sicherzu­stellen, daß der jedem Zapfventil zugeordneten Meßeinrichtung der Kraftstoff blasenfrei zugeführt und damit eine ordnungs­gemäße Messung des ausgegebenen Kraftstoffes sichergestellt wird.

[0003] Da jede der beiden, von einer gemeinsamen Pumpe versorgten Zapfstellen für eine bestimmte maximale Ausgabemenge ausgelegt ist, die auch bei gleichzeitigem Betrieb beider Zapfventile erreicht werden soll, beträgt bei den bekannten Zapfvorrich­tungen die Gesamtfördermenge der Pumpe etwa das Doppelte der jeweiligen maximalen Ausgabemenge eines Zapfventils. Bei Zapf­vorrichtungen zur Betankung von Personenkraftwagen liegt die maximale Ausgabemenge pro Zapfventil beispielsweise bei 40 bis 45 Liter pro Minute; die Gesamtfördermenge der Pumpe beträgt in diesem Fall etwa 80 Liter pro Minute, wenn diese Pumpe zur Versorgung von zwei Zapfstellen dient. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Zapfventile von einer gemeinsamen Pumpe mit entsprechend höherer Gesamtförderleistung versorgt werden.

[0004] Da bei den bekannten Zapfvorrichtungen der eingangs be­schriebenen Art der die Pumpe antreibende Elektromotor bereits eingeschaltet wird, wenn eines der Zapfventile aus seiner Halterung herausgenommen wird, ist sichergestellt, daß stets ausreichender Förderdruck zur Verfügung steht, wenn eines oder beide Zapfventile nach Einführen in den zu befüllenden Tank geöffnet werden. Der zwischen der Entnahme des ersten zur Zapfvorrichtung gehörenden Zapfventils aus seiner Halterung bis zur Öffnung dieses Zapfventils von der Pumpe geförderte Kraftstoff wird über einen Bypass in geschlossenem Kreislauf gefördert, und zwar mit voller Pumpenleistung.

[0005] Da nicht nur in dem normalerweise kurzen Zeitraum zwischen Entnahme des ersten Zapfventils aus seiner Halterung und dem Öffnen dieses Zapfventils Kraftstoff über den Bypass im ge­schlossenen Kreislauf gefördert wird, sondern auch während eines gesamten Zapfvorganges, sofern nur ein Zapfventil in Be­trieb genommen wird, die Pumpe aber mit voller, auf den gleichzeitigen Betrieb sämtlicher Zapfventile der Zapfvorrich­tung abgestellter Förderleistung betrieben wird, ergeben sich erhebliche Drosselverluste durch das in der Bypassleitung angeordnete Rückschlagventil. Dieses Rückschlagventil ist in der vom Gasabscheider kommenden Bypassleitung vor deren An­schluß an die Saugleitung der Pumpe angeordnet. Es öffnet, sobald der Förderdruck der Pumpe einen am Rückschlagventil eingestellten Druck übersteigt, insbesondere wenn bei einge­ schalteter Pumpe keines der vorhandenen Zapfventile geöffnet wird. Sofern nur eines der vorhandenen Zapfventile zur Ausgabe des flüssigen Kraftstoffes herangezogen wird, erfolgt entweder in kürzeren Abständen ein Öffnen und Schließen des Rückschlag­ventils oder ein Verharren dieses Rückschlagventils in einer Zwischenstellung. In allen diesen Fällen entstehen jedoch am Rückschlagventil in der Bypassleitung Drosselverluste aufgrund auftretenden Unterdrucks. Dieser Unterdruck führt nicht nur zu einer Wirbelbildung, sondern insbesondere auch zur Gasbildung, weil der flüssige Kraftstoff sehr schnell zum Vergasen neigt. Dieses im Bypass entstehende Kraftstoffgas wird zwar in dem der Pumpe nachgeschalteten Gasabscheider abgeschieden, hat aber den großen Nachteil, daß nicht nur verhältnismäßig große Gasmengen anfallen, sondern daß bei dieser Gasbildung die dem flüssigen Kraftstoff beigegebenen Zusätze ausgeschieden werden, die der Erhöhung der Klopffestigkeit des Kraftstoffes dienen. Bei diesen Zusätzen handelt es sich um leicht flüchtige Stoffe, die nur in sehr geringen Mengen im Kraft­stoff vorhanden sind und bei ihrem Ausscheiden demzufolge zu einer rapiden Verschlechterung der Kraftstoffqualität führen.

[0006] Untersuchungen in der Praxis haben beispielsweise ergeben, daß die Klopffestigkeit eines bleifreien Kraftstoffes "Super Plus" auf den Wert von "Super", d.h. von z.B. 98 Oktan auf z.B. 95 Oktan verringert wird, wenn der Kraftstoff "Super Plus" unter ungünstigen Bedingungen, d.h. stark gedrosselt aus nur einem Zapfventil ausgegeben wird, so daß während des gesamten Zapf­vorganges eine sehr große Menge dieses Kraftstoffes über den Bypass umgewälzt und damit zur Blasenbildung und Ausscheidung der die Klopffestigkeit erhöhenden Zusätze gezwungen wird.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zapfvorrichtung der eingangs beschriebenen Art mit mindestens zwei, von einer gemeinsamen Pumpe versorgten Zapfventilen derart weiterzu­ bilden, daß die voranstehend geschilderten, zur Gasbildung und damit zur Qualitätsverminderung führenden Drosselverluste weitgehend vermieden werden.

[0008] Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Pumpe durch einen Regler in Abhängigkeit vom Meßergebnis eines in die Bypassleitung eingebauten Durchflußmessers geregelt wird.

[0009] Dieser Regler wird so eingestellt, daß zwar zur Erzeugung und Aufrechterhaltung des erforderlichen Förderdruckes stets eine bestimmte Sollmenge, beispielsweise 0,5 Liter pro Minute durch den Bypass strömt, daß aber keine größeren Kraftstoffmengen über den Bypass umgewälzt werden. Hierdurch wird die durch den Bypassbetrieb entstehende Gasbildung auf ein Minimum re­duziert, so daß Qualitätseinbußen sowohl vor als auch während jedes Zapfvorganges vermieden werden.

[0010] Um den technischen Aufwand zur Regelung der Förderleistung der Pumpe zu verringern, wird mit der Erfindung alternativ zur An­ordnung des in die Bypassleitung eingebauten, der Regelung der Förderleistung der Pumpe dienenden Durchflußmessers vorge­schlagen, die Förderleistung der Pumpe durch einen Regler in Abhängigkeit von der Anzahl der aus ihrer Halterung ent­nommenen Zapfventile entsprechend deren Anteil an der Gesamt­fördermenge durch alle Zapfventile unter Berücksichtigung der Förderverluste zu steuern.

[0011] Bei dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung der bekannten Zapf­vorrichtung erfolgt somit keine stufenlose oder feinstufige Regelung der Förderleistung der Pumpe in Abhängigkeit vom Meß­ergebnis des in die Bypassleitung eingebauten Durchfluß­messers, sondern eine Abstufung der Pumpenförderleistung in Abhängigkeit von der jeweils in Betrieb genommenen Anzahl der insgesamt vorhandenen Zapfventile. Da die Förderverluste nicht proportional mit der Zahl der gleichzeitig betriebenen Zapf­ventile steigen, wird die Pumpe beispielsweise beim Vorhanden­sein zweier Zapfventile nicht mit 50, sondern mit 55 bis 60 Prozent ihrer maximalen Förderleistung betrieben, wenn nur eines der beiden Zapfventile in Betrieb genommen wird. An­stelle eines aufwendigen, von einem in der Bypassleitung ange­ordneten Durchflußmesser gesteuerten Reglers kann in diesem Fall ein einfacher Regler verwendet werden, der die Förder­leistung der Pumpe beispielsweise auf 60 Prozent reduziert, wenn nur ein von insgesamt zwei vorhandenen Zapfventilen aus der Halterung genommen wird. Diese alternative Ausführung eignet sich insbesondere zur Nachrüstung vorhandener Zapfvor­richtungen.

[0012] In beiden Fällen kann die Förderleistung der Pumpe über die Drehzahl des die Pumpe antreibenden Elektromotors verändert werden, und zwar mit Hilfe bekannter Maßnahmen, beispielsweise einer Phasenanschnittsteuerung oder einer Frequenzänderung bei Drehstrommotoren. Selbstverständlich kann die Erfindung auch eingesetzt werden, wenn Pumpen zum Einsatz kommen, die mit gleichbleibender Drehzahl angetrieben werden, deren Förderlei­stung jedoch durch Verstellen der Pumpe, beispielsweise der Exzentrizität einer Flügelzellenpumpe verändert werden kann.

[0013] Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der er­findungsgemäßen Zapfvorrichtung schematisch dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine mit zwei Zapfventilen ausgestattete Zapfvor­richtung mit einem in der Bypassleitung ange­ordneten Durchflußmesser und

Fig. 2 eine der Fig.1 entsprechende Darstellung einer Zapfvorrichtung, bei welcher die Förderleistung der Pumpe in Abhängigkeit von der Zahl der aus ihrer Halterung entnommenen Zapfventile gesteuert wird.

[0014] Bei beiden Ausführungen umfaßt die Zapfvorrichtung zwei Zapf­maste 1, in denen jeweils ein Zapfschlauch 2 ausziehbar ange­ordnet ist. Jeder Zapfschlauch 2 ist mit einem Zapfventil 3 versehen und über zwei Umlenkrollen 4 geführt. Ober eine Rohr­leitung 5 steht jeder Zapfschlauch 2 mit einem Meßwerk 6 in Verbindung. Diese Meßwerke 6 sind beim Ausführungsbeispiel als Kolbenzähler ausgeführt. Zur Aufnahme des Zapfventils 3 ist an jedem Zapfmast 1 eine Halterung 7 vorgesehen, in die das je­weilige Zapfventil 3 bei Nichtbenutzung eingesetzt wird.

[0015] Die Versorgung der beiden Zapfschläuche 2 mit flüssigem Kraft­stoff erfolgt aus einem auf der Zeichnung nicht dargestellten Kraftstoffvorratsbehälter über einen Filter 8 durch eine für beide Zapfschläuche 2 gemeinsame Pumpe 9. Diese Pumpe 9 wird beim Ausführungsbeispiel über einen Treibriemen 10a von einem Elektromotor 10 angetrieben. Die Pumpe 9 saugt den flüssigen Kraftstoff über den Filter 8 an und fördert ihn über einen Gasabscheider 11 sowie ein Rückschlagventil 12 zu den beiden Meßwerken 6. In der zwischen dem Rückschlagventil 12 und den beiden Meßwerken 6 verlaufenden Druckleitung 13 sind zwei Magnetventile 14 angeordnet, durch die das jeweils außer Be­trieb befindliche Meßwerk 6 von der Druckleitung 13 abgetrennt wird.

[0016] Um den für einen ordnungsgemäßen Zapfvorgang erforderlichen Förderdruck in den beiden Zapfschläuchen 2 aufzubauen, bevor das jeweilige Zapfventil 3 geöffnet wird, erfolgt ein Ein­schalten des Elektromotors 10, sobald eines der beiden Zapf­ventile 3 aus seiner Halterung 7 entnommen wird. Der bis zum Öffnen dieses Zapfventils 3 von der Pumpe 9 geförderte Kraft­stoff wird über eine Bypassleitung 15 im geschlossenen Kreis­lauf gefördert. Diese Bypassleitung 15 verläuft zwischen dem Gasabscheider 11 und der Saugleitung 16 zur Pumpe 9. Die Bypassleitung 15 ist an diese Saugleitung 16 unter Zwischen­schalten eines Rückschlagventils 17 angeschlossen. Parallel zur Bypassleitung 15 verläuft zwischen dem Gasabscheider 11 und der Saugleitung 16 weiterhin eine Rücksaugleitung 18. Über diese Rücksaugleitung 18, die von einem im Bereich des Gasab­scheiders 11 angeordneten Schwimmerschalter 19 geöffnet bzw. geschlossen wird, erfolgt eine Rückführung des sich im Gasab­scheider 11 ansammelnden Kraftstoffes zur Pumpe 9.

[0017] Der voranstehend beschriebene Aufbau der Zapfvorrichtung ist für beide Ausführungsbeispiele nach den Figuren 1 und 2 identisch. Da bei bestimmten Betriebszuständen über die Bypassleitung 15 eine mehr oder weniger große Kraftstoffmenge im geschlossenen Kreislauf gefördert wird, entstehen im Rück­schlagventil 17 dieser Bypassleitung 15 Druckverluste, die einerseits zu einer unerwünschten Wirbelbildung und anderer­seits zur Bildung von Gasblasen führen. Diese Gasblasen werden zwar von der Pumpe 9 angesaugt und im Gasabscheider 11 abge­schieden; hierbei werden jedoch die zumeist leicht flüchtigen Zusatzstoffe ausgeschieden, die dem flüssigen Kraftstoff zur Erhöhung seiner Klopffestigkeit zugegeben worden sind. Insbe­sondere bei einem hohen Gasblasenanteil, wie er sich durch das Umwälzen einer größeren Kraftstoffmenge im geschlossenen Bypasskreislauf ergibt, führt dieses Ausscheiden der Zusätze zu einer merklichen Qualitätsverminderung des flüssigen Kraft­stoffes.

[0018] Um die Gasblasenbildung auf ein Minimum zu reduzieren und damit Qualitätsverschlechterungen des flüssigen Kraftstoffes bei einer voranstehend beschriebenen Zapfvorrichtung zu ver­ meiden, ist beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig.1 in der Bypassleitung 15 ein Durchflußmesser 20 angeordnet. In Ab­hängigkeit vom Meßergebnis dieses Durchflußmessers 20 wird die Förderleistung der Pumpe 9 durch einen Regler 21 geregelt. Beim Ausführungsbeispiel erfolgt die Regelung der Förderlei­stung der Pumpe 9 über eine Veränderung der Drehzahl des die Pumpe 9 antreibenden Elektromotors 10, beispielsweise in an sich bekannter Weise über eine Phasenanschnittsteuerung oder eine Frequenzänderung, sofern es sich beim Elektromotor 10 um einen Drehstrommotor handelt.

[0019] Der Regler 21 wird beispielsweise so eingestellt, daß zwecks Erzeugung und Aufrechterhaltung des erforderlichen Förder­druckes in den Zapfschläuchen 2 stets eine Sollmenge, bei­spielsweise 0,5 Liter pro Minute durch die Bypassleitung 15 strömt. Sobald diese Sollmenge überschritten wird, erfolgt eine Reduzierung der Pumpendrehzahl. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die nach dem Entnehmen des ersten Zapf­ventils 3 aus der Halterung 7 vor dem Öffnen dieses Zapfven­tils 3 im geschlossenen Kreislauf umgewälzte Kraftstoffmenge die erwähnte Sollmenge nicht überschreitet. Sobald durch Öffnen des Zapfventils 3 eine größere Kraftstoffmenge benötigt wird, erfolgt eine Erhöhung der Förderleistung der Pumpe 9 durch Drehzahlerhöhung. Da auch während des gesamten Zapfvor­ganges die über die Bypassleitung 15 umgewälzte Kraftstoff­menge auf dem Sollwert von beispielsweise 0,5 Liter pro Minute gehalten wird, ergibt sich bei allen Betriebszuständen eine Minimierung des in der Bypassleitung 15 entstehenden Unter­druckes und damit der Gasblasenbildung. Eine Verminderung der Kraftstoffqualität ist somit ausgeschlossen.

[0020] Bei dem in Fig.2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel wird auf einen in der Bypassleitung 15 angeordneten Durchfluß­messer 20 sowie einen aufwendigen Regler 21 verzichtet. Statt­ dessen wird die Förderleistung der Pumpe 9 bzw. die Drehzahl des Elektromotors 10 durch einen Regler 22 in Abhängigkeit von der Anzahl der aus ihrer Halterung 7 entnommenen Zapfventile 3 gesteuert, und zwar entsprechend deren Anteil an der Gesamt­fördermenge durch alle Zapfventile 3 unter Berücksichtigung der Förderverluste. Wenn - wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig.2 - die Zapfvorrichtung mit zwei von einer gemeinsamen Pumpe 9 versorgten Zapfventilen 3 ausgestattet ist, die bei gleichzeitiger Inbetriebnahme eine maximale Förderleistung der Pumpe 9 von 80 Liter pro Minute erfordern, erfolgt beispiels­weise eine Reduzierung der Förderleistung der Pumpe 9 durch Drehzahlverringerung auf 40 bis 45 Liter pro Minute, sofern nur ein Zapfventil 3 aus seiner Halterung 7 entnommen worden ist. Der Regler 22 kann demzufolge erheblich einfacher ausge­führt werden als der auf die Meßergebnisse des Durchfluß­messers 20 reagierende Regler 21 beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Die Ausführungsform nach Fig.2 eignet sich deshalb be­sonders zur Nachrüstung an vorhandenen Zapfvorrichtungen, da ein Eingriff in den hydraulischen Teil der Zapfvorrichtungen unterbleibt und die zur Signalgabe für den Regler 22 not­wendigen Schalter 23 an den Halterungen 7 für die Zapfventile 3 bereits vorhanden sind.

[0021] Mit der voranstehend beschriebenen Regelung bzw. Steuerung der Förderleistung der Pumpe 9 ist schließlich auch der Vorteil verbunden, daß in allen Betriebszuständen nur jeweils diejenige Energie zum Antrieb der Pumpe 9 verbraucht wird, die zur Aufrechterhaltung des erforderlichen Förderdruckes im Hydrauliksystem benötigt wird. Es ergibt sich somit eine ge­wisse Energieeinsparung.

Bezugszeichenliste :

[0022] 

1 Zapfmast

2 Zapfschlauch

3 Zapfventil

4 Umlenkrolle

5 Rohrleitung

6 Meßwerk

7 Halterung

8 Filter

9 Pumpe

10 Elektromotor

10a Treibriemen

11 Gasabscheider

12 Rückschlagventil

13 Druckleitung

14 Magnetventil

15 Bypassleitung

16 Saugleitung

17 Rückschlagventil

18 Rücksaugleitung

19 Schwimmerschalter

20 Durchflußmesser

21 Regler

22 Regler

23 Schalter

Ansprüche

1. Zapfvorrichtung zur Ausgabe flüssiger Kraftstoffe mit mindestens zwei Zapfventilen (3), die über jeweils eine eigene Meßeinrichtung (6), vorzugsweise einen Kolbenzähler, von einer gemeinsamen Pumpe (9) mit nachgeschaltetem Gasab­scheider (11) mit Kraftstoff versorgt werden, wobei die Pumpe (9) von einem Elektromotor (10) angetrieben ist, der bei Entnahme eines Zapfventils (3) aus seiner Halterung (7) eingeschaltet wird, wobei bis zur Öffnung des Zapfventils (3) Kraftstoff über einen Bypass (15) in geschlossenem Kreislauf gefördert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Förderleistung der Pumpe (9) durch einen Regler (21) in Abhängigkeit vom Meßergebnis eines in die Bypass­leitung (15) eingebauten Durchflußmessers (20) geregelt wird.

2. Zapfvorrichtung zur Ausgabe flüssiger Kraftstoffe mit mindestens zwei Zapfventilen (3), die über jeweils eine eigene Meßeinrichtung (6), vorzugsweise einen Kolbenzähler, von einer gemeinsamen Pumpe (9) mit nachgeschaltetem Gasab­scheider (11) mit Kraftstoff versorgt werden, wobei die Pumpe (9) von einem Elektromotor (10) angetrieben ist, der bei Entnahme eines Zapfventils (3) aus seiner Halterung (7) eingeschaltet wird, wobei bis zur Öffnung des Zapfventils (3) Kraftstoff über einen Bypass (15) in geschlossenem Kreislauf gefördert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Förderleistung der Pumpe (9) durch einen Regler (22) in Abhängigkeit von der Anzahl der aus ihrer Halterung (7) entnommenen Zapfventile (3) entsprechend deren Anteil an der Gesamtfördermenge durch alle Zapfventile (3) unter Berücksichtigung der Förderverluste gesteuert wird.

3. Zapfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Förderleistung der Pumpe (9) über die Drehzahl des die Pumpe (9) antreibenden Elektromotors (10) veränderlich ist.

Zeichnung