CN105026308A - 用于储存和分配燃料的设备，特别是用于机动车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及—种用于储存和分配燃料的设备，特别是用于机动车辆，包括：至少一个燃料分配装置(18)、至少一个轻质燃料箱(12，14)，以及至少一个通气管(38)，该通气管连接到轻质燃料箱，该通气管上设有超压/欠压阀(44)并承载用于使来自所述燃料箱的汽油蒸汽凝结的冷凝器(40)。根据本发明，该设备进一步包括用于允许进入到轻质燃料箱中的外部空气的除湿器(42)。

Description

用于储存和分配燃料的设备，特别是用于机动车辆

技术领域

本申请涉及一种燃料储存和分配设备，特别是用于机动车辆。

背景技术

用于机动车辆的燃料储存和分配设备，例如加油站，其储存箱通常装有不同种类的燃料。这些储存箱所装的燃料是轻质挥发性燃料，例如98号辛烷无铅汽油(E98)，95号辛烷无铅汽油(E95)，汽油与乙醇(生物燃料)的混合燃料，比如乙醇添加物含量占10％或85％体积比例的燃料，也就是E10和E85，同样也可以装载一些重质燃料，例如重油或柴油。

以上两种燃料类型的主要区别在于，当气相与液相在油箱中处于热力学平衡时，不稳定有机组分(VOCs)或者汽油蒸汽的含量在液体燃料中所占的比例存在差异。

在轻质油品中，气相可以包含40％-90％体积的VOCs，其中一些是对人体健康有害的，其余的气体是含水蒸汽或潮湿空气。对于重质油品，VOC组分含量很低。

因此能够阻止VOC排放到大气中非常重要，特别是在向储存箱注入燃料以及由储存箱向外分配燃料时，“汽油”产品经常产生大量VOCs气体。

通常埋在地下的每一个储存箱包括注入工具，连接其至燃料运输车，至少一个回收工具，其设有分配装置和用来阻止储存箱中出现超压或欠压的通气管。每个通气管通常包含阀用来平衡储存箱中的压力，依据储存箱是否处于欠压或超压状态。

因此，向储存箱注入燃料时，进入的流体燃料驱使箱体内包含的气相进入包含通气管的排放回路。

一些国家对此设立了规定，主要有两种情况，直接将气相排放到大气中或者是将气相回收到运输车中。因此气相回收之后，运输车驶离时载有高含量的易爆性烃类气体。随后，运输车辆在加油站再次加入燃料时，这些气相会被处理。

这种回收就是被人熟知的“相I回收”，这种回收已经建立很多年了，尤其是在欧洲国家。

当在加油站将燃料输送到机动车辆的油箱时，注入的液体燃料会将油箱中含烃气相驱出。

随之，气相物质被排放到附近的大气中，而在同样的燃料储存箱中，燃料的体积减少后，会被外部的空气进入补偿，这些气体通常是通过通气管进入。

为了阻止含烃气体排放到周围的空气中，在一些国家建立了一项补充制度也就是“相II回收”。

因此，在燃料分配管嘴上设置了收集管路，能够从机动车油箱中吸收气相并返回到轻质油品中，也就是通常的E95汽油储存箱中。

在理论上，储存箱中吸入的气相体积与输出的液体燃料体积正好相同，但在实践中往往并非如此。

结果会导致储存箱中出现超压或欠压，从而由通气管实现再平衡。这会导致含烃气相排放到外部，或者使外部的潮湿空气进入到储存箱中。

当储存箱和外界环境空气的温度存在显著差异时，这种现象会进一步放大，通常例如，在气候极热并伴有较高的相对空气湿度时。

外界的水蒸汽就会经通气管进入储存箱以达到压力补偿或压力平衡，或者经过回收作用随机动车油箱中的气相被吸入至储存箱中，而机动车的油箱与外界空气有接触，携带有湿度。

这样就导致了储存箱中存在潮湿空气。

这些潮湿空气会引起储存箱的壁生锈腐蚀，甚至可能导致破洞，引起燃料泄露至地下土壤中，从而导致严重的污染。

此外，当温度在零下时，潮湿空气可能导致结冰，带来通气管和分配管路堵塞的风险。

如专利文件FR-2,827,268中所述，为了限制如上所述的向储存箱注入燃料以及将储存箱中燃料分配至汽车油箱时，由VOC排放物带来的空气污染，和/或为了减少将气态烃回流至运输车中，通过低温冷凝回收气态烃最引起人们的关注。

负冷供应从而允许在0℃以下的凝结烃类(特别是温度范围为0--40℃)时。

这种技术带来的缺点是同样也使箱体顶部气体中所含的水蒸汽结霜，这可能带来的影响是减弱气态烃的冷凝效果，不得不增加一个除霜的操作步骤。

本发明目的是克服之前所述的缺点，通过提供一个燃料箱和分配设备，它既能通过降至负温度时的凝结作用将挥发性油品中的气态烃回收，同时也能对燃料储存与分配时所进入的外界空气进行除湿。

发明内容

本发明涉及一种燃料储存和分配设备，特别是用于机动车辆，包括：至少一个燃料分配装置、至少一个轻质燃料箱以及至少一个通气管，所述通气管连接到所述轻质燃料箱，所述通气管设有超压/欠压阀并承载用于使来自所述箱中的汽油蒸汽冷凝的冷凝器，其特点在于，所述设备还包括用于允许进入到所述轻质燃料箱中的外部空气的除湿器。

该设备包括由所述通气管所承载且彼此串联设置的除湿器和冷凝器。

该设备包括由透气管所承载的除湿器和由所述通气管所承载的冷凝器。

该透气管包括止回阀。

该透气管包括欠压阀，所述欠压阀被校准到低于承载冷凝器的所述通气管的阀的欠压值的数值上。

该除湿器包括排水管，所述排水管用于排出从流体流动那里汲取的水。

该设备包括采集器，所述采集器置于承载所述冷凝器的所述通气管与至少一个来自所述轻质燃料箱的所述通气管之间。

该设备包括回收管路，所述回收管路用于在对所述轻质燃料进行分配时收集在燃料分配装置的分配接头处释放出来的气体，所述回收管路通向除湿器。

本发明还涉及一种燃料储存和分配方法，特别是用于机动车辆，包括：至少一个燃料分配装置、至少一个轻质燃料箱以及至少一个通气管，所述通气管设有超压/欠压阀并承载用于使来自所述箱中的汽油蒸汽冷凝的冷凝器，其特点在于，所述方法包括，当外界空气供给到轻质燃料箱中，会在该引入之前对外界空气进行除湿。

该方法包括在燃料分配操作时，对供给到轻质燃料箱中的外界空气进行除湿。

该方法包括在燃料箱注入操作时，对从所述燃料箱逸出的汽油蒸汽进行冷凝。

该方法包括将冷凝物排放到其中一个轻质燃料箱中。

附图说明

本发明的其它特征和益处将通过阅读下面的说明更明确，通过不受限制的实施例，并参考以下附图，其中：

-图1是本发明中应用于机动车辆的燃料储存和分配设备的示意图，正处于燃料分配状态，向机动车的油箱提供燃料。

-图2示出了正在向图1所示燃料储存和分配设备的储存箱注入燃料。

-图3示出了图1所示燃料储存和分配设备的一种变型，

-图4示出了图2所示燃料储存和分配设备的另一种变型，

-图5示出了图2所示燃料储存和分配设备的另一种变型，

-图6示出了图4所示燃料储存和分配设备的另一种变型，

-图7示出了图1所示燃料储存和分配设备的另一种变型，和

-图8示出了图1所示燃料储存和分配设备的另一种变型。

具体实施方式

图1示出了用于至少一种燃料的储存和分配设备10。

在图示示例中，该设备包括三个储存箱12，14，16，每个储存箱各自包含一种燃料，通过诸如体积计或泵之类的至少一个分配装置18进行分配。

储存箱被设计成接收轻质燃料，例如E98汽油、E95汽油或生物燃料，或者一种重质燃料例如柴油。在本实施例中，储存箱12内装有E95汽油，储存箱14内装有E10生物汽油，在储存箱16内装有柴油。

每个储存箱与注入管路20，22，24连接，注入管路20，22，24从储存箱连接至装载站26，其目的将在后述中进一步解释。

每个储存箱也包括通气管，通气管的起点设在箱体的顶部，通气管28连接E95汽油储存箱，通气管30连接E10生物汽油储存箱，通气管32连接柴油储存箱。

柴油储存箱的通气管32通常直接与大气自由相通(不包含阀)。在所述示例中，该管的自由端设置有欠压/超压阀34是有利的。

优选地，轻质燃料箱中的通气管28，30通向采集器36。

与通气管28和通气管30共用的通气管38从采集器起始。这个共用管带有冷凝器40用于将液体燃料中的气体转换为液体，同时与冷凝器串联设置有除湿器42，除湿器可以将流经的液体中的水分去除。管38与空气连通的一端设置有过压/欠压阀44，该阀用于控制储存箱中的压力，以使箱中的压力必须与外界大气压力保持相近。

优选地，共用通气管38通过了装置46，允许连接除湿器和共用管38和/或运输车的回流管路，将在后面的说明更好的描述。

从图1中可以清楚地看到，冷凝器40包括凝结水排放管48，排放管48通向管的其中之一20，该管20用于向储存箱中注入轻质燃料，本例中是E95汽油。除湿器42包括排水管50，用于排出流经于此的液体中所含的水分。

因此，通气回路C包含通气管28，30，采集器36，包含阀44的共用通气管38，和相互串联设置的冷凝器和除湿器。

当然，每个轻质燃料储存箱中的通气管可以单独地设有冷凝器、除湿器和超压/欠压阀，这都包含在本发明的范围内。

尽管在图片中没有展示，冷凝器和除湿器各自属于一个循环回路，来使它们实现其设计功能。

举例而言，冷凝器40从冷却单元提供耐热流体。该冷却单元可包括一个或多个压缩机，将流经冷凝器的液体温度降至-60℃。

除湿器42中的冷却流体来自于冷凝器的冷却单元或者一个不同于冷凝器的独立冷却单元。优选地，流经除湿器的流体温度稍高于0℃。

为了进行分配，尤其是将燃料分配至机动车辆，泵18通过分配管路与燃料储存箱连接，在图1中仅仅示出了轻质燃料箱的管路52，54。

如图中所示的结构，机动车辆的油箱通过分配接头56与泵18连接，以注入E95号的轻质汽油。

在向外输出燃料的作用下，储存箱12中产生了微小的欠压。这种欠压作用导致通气管回路中的阀44打开，使得外界空气进入储存箱12，进入的空气通常是潮湿的。

在引入到储存箱之前，空气先流经除湿器42进入共用通气管38，在除湿器的作用下湿气被去除，并形成水分通过排水管50排出。在经过除湿器之后，形成的水分被排水管50排出，干燥的空气进入冷凝器40，此时的冷凝器没有工作，再经过采集器36和通气管28，最终进入到储存箱12中。

于是，储存箱中的液体58及箱体上部的气相60之间建立了新的热力学平衡，而且在储存箱中不会存在水蒸汽。

这种操作可以向储存箱顶部提供无水蒸汽的空气，同时阻止储存箱向外输出燃料时在冷凝器中发生冻结，同时也阻止了储存箱中存在凝结水导致的箱壁腐蚀和/或使储存箱中燃料质量变差。

在如图2所示的结构中，运输车64正在向储存箱12中注入燃料，运输车的油罐62通过输送管66与储存箱的注入管20相连接，并通过加油站26注入。

在注入燃料的过程中，由于燃料通过管20进入储存箱，产生的影响是在储存箱中造成超压。超压导致了阀44的开启，从而引起储存箱顶部气体60的部分或全部由通气管28排出。

顶部气体中的挥发性有机组分(VOCs)，尤其是烃类蒸汽在零下的低温下可以被冷凝，而不可以冷凝的气体(氮气、氧气等)进入到采集器36通过共用的排气管38流动。

储存箱顶部的气体流过冷凝器40时，会进行降温操作，用来将烃类蒸汽凝结成液态。液态可以在重力作用下通过排放管48、注入管20回流至E95轻质燃料储存箱12中。

剩余的气体离开冷凝器40继续流入到管38，此后流过除湿器42，此时的除湿器未启动。这些气体通过阀44排放至大气中，排放的气体不包含VOCs，或只含有少量的在低温下未能冷凝的VOCs。

当然，以上的描述也可用于对储存箱14中所含的E10燃料进行分配和注入作业。

在图3和图4的示例中，除湿器42和冷凝器40的位置关系由串联改为了并联的形式。

在这些附图中，通气回路C包括通气回路C1和另一个通气回路C2，其彼此并联设置。

通气回路C1包括储存箱12的通气管28和储存箱14的通气管30，采集器36，共用通气管38，管38上设有阀44和冷凝器40，冷凝器包括排放管路48。

通气回路C2为独立回路，其与回路C1并联设置，其包括独立的通气管68，其作为透气管，透气管68上连接设置除湿器42，除湿器带有排水管50。这个管路从轻质燃料箱12、14，并通过其自由端与空气连通，在其自由端设置欠压阀70。

有利地，透气管68包括支线72，允许E10储存箱连接到该管。

而且，止回阀74(或者任何等效系统)安装在储存箱和除湿器之间，以阻止气相(空气或者带有烃类的空气)由此进入到除湿器中。

通过这种设置，阀70和止回阀74设置成只有在储存箱中为负压时才能打开，从而使外界空气进入，而阀44只有在储存箱处于超压时打开。

应当注意的是，如上所述的实施例中，冷凝器和除湿器拥有不同的交换特征，因此其相互之间不对等。

这样，流体进入除湿器的速度就比进入冷凝器慢得多，其比例可以达到大约15倍。考虑到交换功率，比例可以达到500倍。

在图3所示的结构中，机动车辆的油箱通过分配接头56连接泵18，用以供给轻质燃油，本例中为E95汽油。

在向外输出燃料的作用下，储存箱12中产生了微小的欠压。这种欠压作用导致通气回路C2中的阀70打开，使得外界空气进入储存箱12，进入的空气通常是潮湿的。

进入到透气管68中的空气通过除湿器42，除湿器启动进而将湿气去除。空气经过除湿器之后，干燥的空气直接进入储存箱中。

如上所述，这种操作可以向储存箱顶部提供无水蒸汽的空气，同时阻止储存箱向外输出燃料时在冷凝器中发生冻结，同时也阻止了储存箱中存在凝结水导致的箱壁腐蚀和/或使储存箱中燃料质量变差。

优选地，透气管68的阀70的校准值比通气管38中阀44的欠压值更低，从而使外界空气只能通过此透气管进入。

在如图4所示的结构中，运输车64的油罐62正在通过输送管66向储存箱12中注入燃料。

这种注入操作引起了储存箱中的超压，导致阀44开启，使得储存箱顶部的空气只能由回路C1的通气管28排出。

实际上，由于止回阀74的存在，顶部的气体只能由回路C1流出。

顶部的气体经过冷凝器40进入采集器36，冷凝器40启动后将温度降为零下，使烃类蒸汽冷凝成液相。这些液相通过排放管48回流至E95轻质燃料箱12中。

其余的气相离开冷凝器40通过管38的阀44排放到大气中，排出的气体不含烃类蒸汽或者只含极微量的烃。

图5和图6所示的示例对应于图2和图4所示的示例，燃料的储存和分配设备10适用于“相I回收”的规定，在向储存箱注入燃料时，能够将气体回收至运输车辆的油罐中。

储存箱中的原始气体经过冷凝器40之后，烃类蒸汽凝结下来，正如前面所述的，最终的气体不含汽油成分，这些气体通过循环管76排放至运输车64的油罐62中。

在图5所示设备的情况下，冷凝器40和除湿器42被串联的设置在通气回路C中，循环管路76起始于通气管38的截面，其位于除湿器42和阀44之间，最终进入油罐62。优选地，该循环管路可起始于装置46。

对于图6所示设备而言，冷凝器40和除湿器42并联设置。如前所述，冷凝器40设在通气回路C1中，除湿器42设置在另一个并联回路C2中。在这种结构中，循环管路76起始于通气管38的截面上，并位于冷凝器40和阀44之间，最终通向油罐62。如前所述，循环管路也可以起始于装置46。

图7和图8所示的示例对应于图1和图3所示的示例中的结构，其中的储存和分配装置10适用于向机动车油箱中输油时所涉及的“相II回收”的规定。

分配接头56连接气体回收管路78，并通向除湿器42。

如前所述，输油操作可以在油箱中产生超压或者在储存箱中产生欠压，进而导致含烃气体由通气管排出的可能，以及外界含水气体由通气管进入储存箱的风险。

在图7所示的结构中，冷凝器和除湿器串联设置在通气回路C中，来自于机动车油箱的气相通过回流管路，和/或外部的空气经过管38被驱动至除湿器42中。

被吸入到机动车油箱中的烃类气体和/或外界空气进入到除湿器中，除湿器的操作温度是在零度以上，但接近于零度，这样可以选择性地将气体中的水蒸汽凝结成液态。无水的烃类蒸汽和/或空气随之进入冷凝器(冷凝器没有启动)，接着储存箱中的气相60和液相58之间进行热力学平衡，且没有水蒸汽的进入。

如前所述，随后在轻质燃料箱输出燃料的操作中，箱体顶部的气体60只包含一些低于零度时很容易凝成液态的烃类。

相似地，对于图8所示的结构而言，来自机动车辆油箱的气相流经回收管路78和/或外界的空气流经透气管68，进入到与冷凝器40并联设置的除湿器42中。

被吸入到机动车油箱中的气相和或/外界的空气进入到通气回路C2的除湿器内，用来除去外界空气和/或烃类蒸汽中的水蒸汽。

这些不含水的气相和/或外界的空气不用经过冷凝器，直接进入燃料箱中。

如前所述，在随后的燃料输出操作中，储存箱顶部的气体60只包含一些容易凝结成液态的烃类蒸汽。

尽管未在图中示出，设备10中可包含自动控制器，用以控制各种装置(冷凝器、除湿器、体积计等)，使设备适用于实际情况。

就如实施例中所示，自动控制器会对预设的设备进行控制，开启与除湿相关的流体循环回路，同时阻止冷凝相关的降温循环回路。

相反地，进行燃料箱注入操作时，自动控制器会控制设备关闭与除湿相关的流体循环回路，同时开启与冷凝相关的流体循环回路。

Claims (12)

1.一种燃料储存和分配设备，特别是用于机动车辆，包括：至少一个燃料分配装置(18)、至少一个轻质燃料箱(12，14)以及至少一个通气管(38)，所述通气管(38)连接到所述轻质燃料箱，所述通气管(38)设有超压/欠压阀(44)并承载用于使来自所述箱中的汽油蒸汽冷凝的冷凝器(40)，其特征在于，所述设备还包括用于允许进入到所述轻质燃料箱中的外部空气的除湿器(42)。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括由所述通气管(38)所承载且彼此串联设置的除湿器(42)和冷凝器(40)。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括由透气管(68)所承载的除湿器(42)和由所述通气管(38)所承载的冷凝器(40)。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述透气管(68)包括止回阀(74)。

5.如权利要求3或4所述的设备，其特征在于，所述透气管(68)包括欠压阀(70)，所述欠压阀(70)被校准到低于承载冷凝器(40)的所述通气管的阀(44)的欠压值的数值上。

6.如前述权利要求中任意一项所述的设备，其特征在于，所述除湿器(42)包括排水管(50)，所述排水管用于排出从流体流动那里汲取的水。

7.如前述权利要求中任意一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括采集器(36)，所述采集器(36)置于承载所述冷凝器(40)的所述通气管(38)与至少一个来自所述轻质燃料箱(12，14)的所述通气管(38，30)之间。

8.如前述权利要求中任意一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括回收管路(78)，所述回收管路用于在对所述轻质燃料进行分配时收集在燃料分配装置(18)的分配接头(56)处释放出来的气体，所述回收管路(78)通向除湿器(42)。

9.一种燃料储存和分配方法，特别是用于机动车辆，包括：至少一个燃料分配装置(18)、至少一个轻质燃料箱(12，14)以及至少一个通气管(38)，所述通气管(38)设有超压/欠压阀(44)并承载用于使来自所述箱中的汽油蒸汽冷凝的冷凝器(40)，其特征在于，所述方法包括，当外界空气供给到轻质燃料箱中，会在该引入之前对外界空气进行除湿。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括在燃料分配操作时，对供给到轻质燃料箱中的外界空气进行除湿。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括在燃料箱注入操作时，对从所述燃料箱逸出的汽油蒸汽进行冷凝。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法包括将冷凝物排放到其中一个轻质燃料箱中。