Hvordan gasspumper fungerer

Å fylle på pumpen er et konstant og litt irriterende ritual for sjåfører. Justin Sullivan / Getty Images

Ferien din har nettopp begynt, og du tar turen til fjells eller til stranden eller til et annet sted du har drømt om i flere måneder. Du er klar til å gå, men før du kan gå mer enn noen få miles, må du ta turen til nærmeste avkjørsel - det er allerede tid for å kjøpe bensin. Med bensinprisene så ustabile som de har vært de siste årene, er det ikke sannsynlig at dette vil være din favorittdel av turen. Det er til og med en sjanse for at klistremerke sjokk ved pumpen kan føre til at du hopper over kveldens fancy middag og stopper for et hurtigmatmåltid i stedet. Dessverre, i en verden som er avhengig av biler for grunnleggende transport, er pumping og kjøp av gass et nødvendig onde - for øyeblikket, uansett.

Har du noen gang stoppet opp i løpet av alle disse turene til pumpen og lurt på hvor gassen i servicestasjons dispenser kommer fra, eller hvordan det kommer fra dispenseren til biltanken din? Prosessen er ikke vanskelig å forstå, men gasselskaper har prøvd å skjule detaljene. Å pumpe bensin kan virke som en enkel sak å løfte en pumpe, trykke på noen knapper og noen ganger sveipe et kredittkort gjennom en leser eller vifte med en kredittstav ved en detektor. Det som foregår inne i selve gassdispenseren er imidlertid litt mer komplisert enn det.

Du kjenner allerede boret: Sveip kredittkortet ditt, fortell dispenseren hva slags bensin du vil og begynn å pumpe. Når tanken din er full, betaler du for bensinen, hopper tilbake i førersetet og drar mot åpen vei. Men den enkle beskrivelsen reiser flere spørsmål enn den svarer. Hvordan kommer bensinen til bilen? Hvordan vet pumpen når den skal stoppe pumpingen? Hvordan blander den den nøyaktige blandingen av gass som kunden ønsker? Og hva skjer hvis du tilfeldigvis kjører av gårde med bensinpumpen fremdeles festet til bilen din? Fortsett å lese for å finne ut av det.

innhold

1. Bensintankene
2. Kontrollventilen
3. Flowmåleren
4. Blandingsventilen
5. Automatisk avstenging

Bensinen som selges på bensinstasjoner lagres under jorden i nedgravde tanks. Hver rommer flere tusen liter gass. Det er minst to av disse tankene per stasjon, og hver tank har vanligvis en annen gassgrad. Å ha bensintankene under jorda gir et åpenbart problem: Hvis gassen må komme til en dispenser (og bilens bensintank) som er plassert over bakken, må den trosse tyngdekraften for å komme dit - som en foss som renner oppover. Men å flytte gassen fra dens underjordiske gjemmested opp til gatenivå er ikke så vanskelig som du kanskje tror.

De fleste bensinstasjoner gjør jobben ved å bruke en av to typer pumpe - en nedsenkbar pumpe eller en sugepumpe:

• EN nedsenkbar pumpe, som navnet tilsier, er nedsenket under overflaten av væsken, der den bruker en propelllignende enhet som kalles en impeller for å flytte drivstoffet oppover. Skrå kniver på det roterende løpehjulet skyver vannet slik bladene på en elektrisk vifte skyver luft.
• EN sugepumpe beveger gassen ved å bruke prinsippet om ulikt press. Et rør settes i vannet. En motor over væskenivået fjerner nok luft fra røret til å senke lufttrykket over bensinen. Motoren fortsetter å fjerne luft til lufttrykket over bensinen er lavere enn lufttrykket som presser ned på gassen utenfor røret. Vekten av den omkringliggende luften tvinger gassen inni røret oppover selv når tyngdekraften prøver å trekke den ned igjen. Når lufttrykket inne i røret er lavt, klatrer gassen ganske enkelt opp i den ovennevnte bakken.

Den største fordelen med en nedsenkbar pumpe fremfor en sugepumpe er at pumpehjulet kan skyve vann over lengre vertikale avstander. Fordi bensintankene på de fleste bensinstasjoner ligger bare noen få meter under dispenseren, er imidlertid en sugepumpe mer enn tilstrekkelig for oppgaven. Det er imidlertid mer med denne prosessen, og vi vil utforske den nærmere på neste side.

Takk

Spesiell takk til C.R. Newlin på Franklin Fueling og Mike Hardin hos Dresser Wayne for deres uvurderlige hjelp med denne artikkelen.

Ruten som gassen tar fra tankene til dispenseren over bakken er ikke veldig komplisert, selv om det kan ta noen få små vridninger. Når pumpingen er fullført og pumpemotoren er slått av, faller ikke gassen inne i røret rett og slett tilbake i tanken. I stedet blir den holdt inne i røret av en tilbakeslagsventil. Sjekkventilen, som er plassert over gassen inne i røret, skaper en lufttett tetning over væsken. Selv om bunnen av røret forblir åpen, holder vakuumtrykket skapt av tilbakeslagsventilen gassen på plass. Dette er en prosess kjent som å holde den viktigste.

Å bruke en tilbakeslagsventil for å holde gassen inne i røret forhindrer unødvendig slitasje på sugepumpen og sikrer at det vil forbli en tilførsel av gass i røret, slik at den neste kunden ikke trenger å vente på at den blir trukket vei opp fra tanken. Det kan ikke virke som en stor sak, men prosessen kan ta 10 til 15 sekunder. Det er ikke veldig lang ventetid på noen måte, men det kan være en evighet når du venter på å få pumpet bensin.

Strømmen som driver pumpene kommer vanligvis fra det samme elektriske nettet som driver lysene og apparater i hjemmet ditt, selv om noen få stater krever at bensinstasjonene opprettholder en strømforsyning i tilfelle strømbrudd.

Nå som gassen er på vei til bilen og det er på tide at kunden begynner å pumpe, hvordan vet dispenseren akkurat hvor mye bensin kunden har pumpet? Tatt i betraktning volatiliteten til gasspriser i disse dager, kan det være det eneste kunden kan bry seg om. Finn ut nøkkelen til dette mysteriet på neste side.

Gjør-det-selv sjekkventil

Du kan se prinsippet om tilbakeslagsventilen i handling ved å sette et strå vertikalt i et glass vann slik at vannet renner oppover i halmen. Når strået er delvis nedsenket, plasserer du fingerspissen på toppen av halmen, danner en lufttett forsegling, og løft deretter strået tilbake opp av vannet. Vannet vil forbli inne i halmen, selv etter at strået er fjernet helt fra glasset, og vil bare renne ut igjen når du slipper fingeren. Faktisk har fingeren fungert som en tilbakeslagsventil på halmen.

Vet du hvor mye bensin du pumper akkurat nå? Scott Olson / Getty Images

Som sjåfør er det primære målet med pumpen å fylle tanken din slik at du kan få bilen tilbake på veien. Målet med eieren av bensinstasjonen og selskapet som leverer bensinen, er imidlertid å vite hvor mye bensin du har pumpet, slik at de kan belaste deg for det på riktig måte. Det er der strømningsmåleren kommer inn.

Når bensinen beveger seg oppover i dispenseren, passerer den gjennom a strømningsreguleringsventil som regulerer bensinens strømningshastighet. Det gjør dette via en plastmembran som blir presset mer og mer tett inn i røret når strømmen av gass øker, og alltid etterlater akkurat nok plass til at den riktige mengden bensin kan komme igjennom. Hvis du har angitt en forhåndsbestemt mengde gass som skal pumpes, vil strømmen av gass reduseres når du nærmer deg grensen.

Dette røret inneholder også strømningsmåler, som er et støpejerns- eller aluminiumskammer som inneholder en serie gir eller en enkel rotor som tikker av gassenheter når de passerer. Informasjon om gasstrømmen blir gitt videre til en datamaskin som ligger i dispenseren, som viser den avmålte gassmengden i en tidels gallon. Når temperaturen på gassen endres - på for eksempel varme og kalde dager, for eksempel - kan gassens tetthet endre seg, forårsake en feil i mengden væske målt av strømningsmåleren. Datamaskinen kompenserer denne feilen ved å ta hensyn til gasstemperaturen da den registrerer strømmen og justerer prisen deretter.

Slitasje på måleren kan forringe nøyaktigheten over tid, og det er derfor periodiske inspeksjoner er nødvendige. Typisk vil inspektører bruke en beholder med et visst volum, pumpe gass inn i den og sammenligne mengden i beholderen med den målte mengden på dispenseren. Hvis mengdene ikke stemmer, må strømningsmåleren rekalibreres og eventuelt pusses opp eller skiftes ut. Selv om forskrifter for pumpekalibrering kommer fra Nasjonalt institutt for standarder og teknologi (NIST), utføres de faktiske inspeksjonene lokalt, vanligvis av statens avdeling for vekter og tiltak.

Nå som gassen strømmer og mengden strømning er målt, er det bare ett trinn igjen: å få gassen inn i kundens bil. Men det er en vanskeligere prosess som du kanskje tror. Hva om for eksempel kunden ikke vet når han skal slutte å pumpe? Vil han eller hun bli gjennomvåt i et potensielt dødelig utbrudd av løpsdrivstoff? La oss finne ut av det på neste side.

Noe av det første en kunde vil legge merke til ved pumpen er de forskjellige valgene som tilbys. I de fleste tilfeller vil en dispenser tilby flere kvaliteter av gass - noen ganger så mange som fem - hver med en forskjellig oktanvurdering. Den ønskede oktanvurderingen velges vanligvis bare ved å trykke på en knapp. Betyr det at det er fem forskjellige underjordiske stridsvogner som strømmer inn i den dispenseren, som hver har en annen type gass? Det er vanligvis ikke tilfelle. Faktisk kan dispenseren produsere så mange kvaliteter som den vil fra så få som to underjordiske stridsvogner, så lenge den ene tanken inneholder den høyeste grad av oktan som er tilgjengelig på den stasjonen, og den andre inneholder den laveste. Karakterene blir blandet sammen ved pumpen - ikke ulikt måten du blander gin og vermouth for å lage en martini - og produserer en slags oktan-cocktail. Den nøyaktige andelen som karakterene blandes i, bestemmer oktanen til gassen som kommer inn i kundens tank.

Denne bragden til bensinpumpe bartending utføres av noe som kalles a blandeventil. Denne ventilen har innganger som består av to bensinkvaliteter, hver fra forskjellige tanker. En enkel, bevegelig barriere kalt a sko er koblet til begge på en slik måte at det kan flyttes over inngangene med en enkelt motordrevet sperre. Når sperrene åpner den ene ventilen, lukker den den andre ventilen i nøyaktig, men motsatt andel. Dette betyr at når den ene ventilen for eksempel er 90 prosent åpen, er den andre ventilen 10 prosent åpen, og skaper en blanding som består av 90 prosent av en oktan og 10 prosent av den andre. Ved å forskyve sperren frem og tilbake, kan blandeventilen produsere en hvilken som helst oktan med gass, alt fra høyeste til laveste grad lagret i tankene - og alle oktaner i mellom.

Les videre for å finne ut hvordan dispenseren sørger for at du ikke strømmer over bensinkapasiteten til tanken din.

Sikkerhetstiltak

Når kunden pumper bensinblandingen etter valget i bilens bensintank, kan et hvilket som helst antall ulykker skje - de fleste av dem kan tilskrives menneskelig feil.

For eksempel kan varm aske fra en tent sigarett sette bensinen i brann, og det er derfor røyking i nærheten av en bensindispenser er ulovlig i de fleste jurisdiksjoner. Det er ikke ulovlig å la bilens motor gå mens du pumpe bensin, men det betyr ikke at det er en god idé: Selv mindre motorfeil kan forårsake gnister eller en kort flamme som kan tenne bensinen. Gnister fra statisk elektrisitet kan også utgjøre en fare, og det er grunnen til at du må berøre bilens ramme før du bruker pumpen for å tømme statisk oppbygging. Ikke vent inne i bilen på en kald dag når bensinen pumpes, heller - selve handlingen av å gli over bilsetet kan generere en statisk ladning som kan sammenlignes med den som genereres ved å gå over et plysj teppe.

Hvis en fraværende kunde kjører bort med dysen fremdeles satt i tanken, er slangen designet for å bryte i to deler. Den ene blir igjen med bilen og den andre med dispenseren. Kontroller ventilene på begge sider av bristepunktet, og forhindrer at drivstoff lekker ut av begge deler.

Når kunden fjerner pumpehåndtaket fra stedet på siden av dispenseren, aktiveres denne handlingen en bryter som starter dispenserdriften. (I noen tilfeller er bryteren fjærbelastet og aktiveres automatisk; i andre må kunden heve en liten spak manuelt for å starte prosessen.) På det tidspunktet setter kunden ganske enkelt dysen inn i bilens bensintank og drar i spaken . Å stoppe strømmen av gass er like enkelt - kunden trenger bare å slippe spaken for å kutte av strømmen.

Men hva hvis tanken fylles uventet til randen og bensinen truer med å strømme over? Som alle som noen gang har kjørt en bensinpumpe vet, vil pumpen slå seg av automatisk. Men hvordan vet pumpen når den skal slutte å pumpe?

Når gassnivået i tanken stiger, blir avstanden mellom dispenserdysen og drivstoffet mindre. Et lite rør kalt a venturi løper langs gassdysen. Når enden av venturi-røret blir nedsenket i den stigende gassen, kveles det av lufttrykket som holder dysehåndtaket åpent og slår av strømmen av gass. Dessverre kan denne avstengningen noen ganger skje før tanken er full når den raskt flytende gassen rygger opp på vei inn i tanken. Dette kan føre til at gasshåndtaket fjærer åpent før pumpingen er fullført, og lar den irriterte kunden klemme på håndtaket igjen og risikere muligheten for overløp. Ved å pause kort vil gassen fortsette inn i tanken og pumpedysen for å begynne å helle bensin igjen.

For mer informasjon om drivstoff og drivstoffeffektivitet, ta en titt på lenkene på neste side.

Brukergrensesnittet

Dette er den delen av bensinpumpen som har synligest utviklet seg gjennom årene. Inntil for noen tiår siden krysset roterende hjul med tall på dem antall liter og prisen på gass mens pumpen opererte. På 1970-tallet begynte glødende LCD-skjermer i form av syv-segment skjermer å vises. (Segmentene på skjermen kan bli belyst av datamaskiner for å danne forskjellige tall og noen ganger bokstaver i alfabetet.) Disse relativt enkle brukergrensesnittene blir gradvis erstattet av fullverdige datavideodisplay, mange forskjellige variasjoner på operativsystemer som Microsoft Windows. Disse skjermene kan tilby informasjon, vise mengden gass som selges og til og med kjøre annonser og føre enkle samtaler med morede kunder.

Relaterte artikler

• Hvordan vet en bensinpumpe på en fyllestasjon når tanken er full?
• Hvordan bensin fungerer
• Er USA avhengig av bensin?
• Hvilken hastighet skal jeg kjøre for å oppnå maksimal drivstoffeffektivitet?
• Hva er forskjellen mellom bensin, parafin, diesel, etc..?
• Hva betyr oktan?

kilder

• C. R. Newlin. Personlig intervju. Gjennomført 6/22/2008.
• Mike Hardin. E-post intervju. Gjennomført 23.03.2008.
• Wayne Division, Dresser Industries. "Hvordan bensindispenseringssystemer fungerer." Delenr. 920061 Rev A. september 1995.