CN110869311A - 具有双速电动机的燃料分配器及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括泵送单元(2)的燃料分配器(1)，所述泵送单元具有电动机(3)，所述电动机驱动用于从燃料箱抽吸燃料的泵(4)，其中所述泵送单元(2)连接到两条燃料分配管线(5)，所述燃料分配管线各自具有连接到软管(7)的流速测量元件(6)，所述软管配备有用于将燃料供应到车辆燃料箱的燃料喷嘴(8)。根据本发明，所述电动机(3)是具有两个预定速度的电动机(3)，所述电动机向所述泵(4)供应两个旋转速度，其中的低速V1用于当只有一个燃料喷嘴(8)供应燃料时在所述泵送单元(2)的输出处供应低燃料流速D1，并且其中的高速V2用于当所述两个燃料喷嘴(8)供应燃料时在所述泵送单元(2)的所述输出处供应高流速D2，其中所述双速电动机(3)电连接到控制器(9)，所述控制器根据活动的燃料喷嘴(8)的数量控制所述电动机(3)的速度。

Description

具有双速电动机的燃料分配器及其操作方法

技术领域

本发明的主题是具有双速电动机的燃料分配器和操作方法。

现有技术

通常，在加油站中发现的燃料分配器包括用于将燃料抽吸到储存箱中的泵送单元。

泵送单元包括泵，该泵由电动机驱动并且在大多数情况下连接到两条分配管线。每条分配管线包括用于测量所输送的燃料的体积的燃料流速测量元件，以及具有燃料分配喷嘴的软管，用户在向其车辆的油箱注入时致动该燃料分配喷嘴。

泵是通常以恒定速度工作的抽吸泵，诸如齿轮泵或旋转叶片泵。

当两个燃料喷嘴从挂钩取下并以全流速致动以用于注满放置在燃料分配器两侧的两个对应车辆油箱时，该泵平均地供应80l/min的流速，这是在两个分配管线中的每一个中供应40l/min的流速所需的。

然而，当泵送单元中只有一个燃料喷嘴处于活动状态时，分配管线必须继续供应40l/min的最大流速以符合活力标准。

为了实现这一点，泵送单元包括带有旁通阀的所谓旁通回路，其中未使用的多余流速在闭合回路中排出以分担泵送单元的过高流速。旁通回路的首要功能是保护泵免受可能损坏泵的超压。

出于该原因，电动机的电力消耗在整个泵操作中都是最大的，而当只有一个燃料喷嘴处于活动状态时，实际需要的流速通常低得多。然后只有50％的流速是有用的。该较小需求代表泵的80％的操作时间。

一些解决方案包括使用变频驱动器以根据所需的燃料流速来控制电动机的旋转速度。可以通过调整电动机的频率来调整燃料流速。

当只有一个喷嘴从挂钩取下时，控制系统将频率设定值发送到变频驱动器，使得后者以允许获得约40l/min的流速的频率来转动电动机。

当两个喷嘴从挂钩取下时，控制系统将频率设定值发送到变频驱动器，使得后者以允许约80l/min的流速的较高频率来转动电动机。

然而，该解决方案仅允许实现部分(约10％)的能量节省。这是由变频驱动器的效率损失引起的。此外，变频驱动器非常昂贵。

本发明的主题是通过提出一种比现有技术的燃料分配器消耗更少电力的燃料分配器来补偿该缺点。

发明内容

为此，本发明涉及一种包括泵送单元的燃料分配器，该泵送单元具有电动机，该电动机驱动用于从燃料箱抽吸燃料的泵。

泵送单元连接到两条燃料分配管线，其中每条管线包括连接到软管的流速测量元件，其中软管配备有用于将燃料分配到车辆燃料箱中的燃料喷嘴。

根据本发明，电动机是具有两个预定速度的电动机，其供应两个旋转速度，其中的低速V1用于当只有一个燃料喷嘴供应燃料时在泵送单元的输出处供应低燃料流速D1，并且其中的高速V2用于当这两个燃料喷嘴供应燃料时在泵送单元的输出处供应高流速D2。

因此两个速度V1和V2是被设定和预定的。

双速电动机电连接到控制器，该控制器根据活动的燃料喷嘴的数量控制电动机的速度。

根据一个可能的实施方案，双速电动机是通过可变数量的极来操作的异步电动机。燃料分配器包括由控制器控制的切换装置，该切换装置用于从数量X的极切换到数量Y的极。

根据一种可能的实施方案，双速电动机通过4个极或8个极操作以便分别获得设定速度V2或V1。

因此，本发明提供了一种燃料分配器，与传统燃料分配器相比，该燃料分配器的每台电动机在燃料分配器的操作时间的80％中消耗的电能减少30％。

相比之下，使用频率控制器允许将电力消耗减小最多10％。此外，该解决方案比本发明的解决方案更昂贵。

也可以减小对旁通回路的调用，从而减小燃料过热。

还通过减小泵处的速度，并因此通过在关键时刻(夜间或酷热)期间减小最大燃料流速来减小加油站的噪声水平。

此外，变频驱动器由于晶闸管上的散热器而占用空间。使用双线圈电动机允许减少在液压隔室内占据的体积，从而产生更少的热量和更小的电气噪声。

根据另一个变型，燃料分配器包括连接到控制器的泵状态检测器。针对泵状态的检测器将信号发送到控制器，通知是否已检测到气蚀状态或非灌注泵状态。如果双速电动机的初始速度为V1，则控制器将指令信号发送到切换装置以将双速电动机切换到高速V2。

根据另一个变型，针对泵状态的检测器是测量由双速电动机消耗的电流的电流表。

当电动机的初始速度为V1并且所测量电流低于阈值时，控制器将指令信号发送到切换装置以将速度切换到V2。

双速电动机的速度增大到更高的动力将使得气蚀现象得以限制。

更一般地，增大双速电动机的速度使得高压和高温条件下的抽吸最优化。这使得在使用一条燃料分配管线时将燃料流速维持在最高可能水平。

当泵未被灌注时，较高的旋转速度使得泵灌注加速。因此，泵灌注时间也被优化。

实际上，当管道中存在气泡时，增大泵的旋转速度可使泵快速抽吸气泡，直到燃料到达泵。

本发明还涉及如前所述的燃料分配器的操作方法，并且该操作方法包括从挂钩取下第一燃料喷嘴以将燃料供应到第一车辆中的步骤。

根据本发明，该方法包括以下步骤：

-通过使用切换装置将双速电动机切换到数量Y的极以便使双速电动机以低旋转速度V1启动，从而在泵送单元的输出处供应第一燃料流速D1，

-当从挂钩取下第二燃料喷嘴以向第二车辆供应燃料时，通过使用切换装置将双速电动机切换到数量X的极以供应高于V1的旋转速度V2，从而在泵送单元的输出处获得高于D1的第二燃料流速D2。

旋转速度V1和V2是被设定和预定的。

根据一个变型，该操作方法包括以下步骤：

-测量由双速电动机消耗的电流，

-如果只有一个燃料喷嘴从挂钩取下，如果双速电动机的旋转速度最初为V1，并且如果由双速电动机消耗的电流低于阈值，则通过使用切换装置将双速电动机切换到数量X的极，从而供应高于V1的旋转速度V2，

-如果只有一个燃料喷嘴从挂钩取下，并且如果由双速电动机所消耗的电流大于或等于阈值，则通过使用切换装置将双速电动机切换到数量X的极，从而供应旋转速度V1。

根据一个变型，燃料分配器的操作方法包括静音模式，其中双速电动机的旋转速度在预定时间长度T内被限制在速度V1，而不论双速电动机所消耗的电流。

附图说明

将通过参照所附的非限制性附图1来更详细地描述本发明的特性：

·图1示意性地表示了根据本发明的燃料分配器。

具体实施方式

图1示出了包括泵送单元2的燃料分配器1，该泵送单元具有电动机3，该电动机驱动用于从燃料箱抽吸燃料的泵4。

在本示例中，电动机3利用两个滑轮12和一个传动带13驱动泵4。电动机3和泵4之间的传动也可以是电动的。

泵4可以是旋转叶片泵或齿轮泵。

泵送单元2连接到两条燃料分配管线5，其中每条管线包括连接到软管7的流速测量元件6，其中软管配备有用于将燃料分配到车辆燃料箱中的燃料喷嘴8。

根据本发明，电动机3是为泵供应两个旋转速度的双速电动机3，其中的低速V1用于当只有一个燃料喷嘴8供应燃料时在泵送单元2的输出处供应低燃料流速D1，并且其中的高速V2用于当两个燃料喷嘴8供应燃料时在泵送单元2的输出处供应高流速D2。

双速电动机3电连接到控制器9，该控制器根据活动的燃料喷嘴8的数量控制电动机3的速度。

控制器9优选地放置在燃料分配器1的电子头部14内。

双速电动机3是通过可变数量的极来操作的异步电动机。

燃料分配器1包括由控制器9控制的切换装置10，该切换装置用于从数量X的极切换到数量Y的极，其中X小于Y。切换装置10例如是接触器。

具有两个预定的设定速度的其他类型的电动机也是可能的。

优选地，双速电动机3通过4个极或8个极来操作以便分别提供设定速度V2或V1，其中速度V2大于速度V1。因此，X等于4并且Y等于8。

作为一个变型，双速电动机3可以是4/6极电动机，其中W等于4并且Y等于6。

例如，可以使用以250伏供电的双速异步电动机3。

当只有一个燃料喷嘴8从挂钩取下时，该信息被发送到控制器9，该控制器继而将6极操作指令发送到切换装置10。

当将双速电动机3切换到6个极时，其旋转速度为约900rpm。

电动机3驱动泵送单元2的泵4，该泵被配置为输送约40l/min的燃料流速。

噪声量此时为约65dB。

当第二燃料喷嘴8从挂钩取下时，该信息被发送到控制器9，该控制器将4极操作指令发送到切换装置10。

当将双速电动机3切换到4个极时，其旋转速度为约1500rpm。

电动机3驱动泵送单元2的泵4，该泵被配置用于输送约80l/min的燃料流速，即两条燃料分配管线5中的每一条输送40l/min的流速。

噪声量此时为约75dB。

在只有一个燃料喷嘴8处于活动状态的时间的多于80％中，双速电动机3的电力消耗减小约30％。

还通过减小双速电动机3的旋转速度来控制加油站的噪声水平。

如前所述，双速电动机3可以是4/8极电动机。

最著名的是具有Dahlander联轴器(以其发明人命名)的三相异步电动机。该电动机包括1:2的比率。当切换到4个极时，电动机供应1,500rpm的旋转速度。当切换到8个极时，电动机供应750rpm的旋转速度。

可以为电动机供应230V或400V的一个电压。电动机每相包括两个绕组，其可以并联连接以通过4个极获得最大速度，或者可以串联连接以通过8个极获得二分之一的速度。

当第一燃料喷嘴8从挂钩取下并致动时，双速电动机3通过8个极工作。双速电动机3的旋转速度为约750rpm，对应于速度V1。泵送单元2然后可将约40l/min的最大流速D1输送到第一车辆的燃料箱中。

当第二燃料喷嘴8从挂钩取下并致动时，双速电动机3通过4个极工作。双速电动机3的旋转速度为约1500rpm，对应于速度V2。然后，泵送单元2可供应约80l/min的最大燃料流速D2，从而为每条燃料分配管线5供应40l/min的流速。放置在燃料分配器1的两侧上的两个车辆的每个燃料箱可以按40l/min的最大燃料流速来注油。

利用已知装置来检测被取下的燃料喷嘴的数量，已知装置诸如是放置在附接的(例如附接到燃料分配器的)燃料喷嘴保持器(袋)中的磁性检测器。定位在燃料喷嘴上的磁体使得磁性检测器能够检测燃料喷嘴保持器中是否存在燃料喷嘴。该信息被发送到控制器9。

在只有一个燃料喷嘴8处于活动状态的时间的超过80％中，双速步进式电动机3的电力消耗减小约50％。

双速电动机3的两个速度V1和V2是提前设定和预定的。

在高温和/或高海拔条件下，燃料蒸发可在连接燃料储存箱和泵送单元2的抽吸管道内发生，从而导致形成富含燃料蒸气的蒸气/液体燃料混合物。

富含燃料蒸气的蒸气/液体燃料混合物导致流速损失，泵4的噪声量增大，以及振动。这些现象由于泵4的源自旁通回路的过热而被放大。实际上，当一个燃料喷嘴处于活动状态时，燃料在环路中流过泵送单元2，从而导致其过热。

当蒸气/液体混合物中的蒸气压力过高时，在抽吸管道内形成气泡，从而导致泵4的灌注损失。

为了解决这些问题，提出了在初始速度为V1时将双速电动机3的速度增大到速度V2。

双速电动机3的速度增大到更高的动力将使得这些效应得以限制。

更一般地，增大双速电动机3的速度使得高压和高温条件下的抽吸最优化。这使得在使用一条燃料分配管线5时将燃料流速维持在最高可能水平。

泵4的旋转速度的增大具有减少气蚀现象的效果。富气相被更快地抽吸。

当泵4未灌注时，使用更高的旋转速度可因此使得用于泵4的灌注更好。

当管道内存在气泡时，可使用更高的旋转速度来增大抽吸速度，从而移除气泡。

燃料分配器1包括连接到控制器9的泵状态检测器11。针对泵状态的检测器11检测泵是否面临气蚀问题或泵在启动时是否未灌注。

针对泵状态的检测器11将信号发送到控制器9，通知是否已检测到气蚀状态或非灌注泵状态4。一般来讲，气蚀状态还包括气泡的存在。

当检测到一种这样的状态时，如果双速电动机的初始速度为V1，则控制器9将指令信号发送到切换装置10以将双速电动机3切换到高速V2。

针对泵状态的检测器11测量由双速电动机3所消耗的电流。当电动机的初始速度为V1并且所测量电流低于阈值时，控制器9将指令信号发送到切换装置10以将速度切换到V2。

针对泵状态的检测器11可为电流表。针对泵状态的检测器11可包括与用于测量所消耗的电力的电压表相关联的电流表。

电流的阈值可对应于当泵送单元2正常工作(没有气蚀并且利用已灌注的泵4)时所测量的电流的平均值。

当泵4正常工作时，与泵气蚀时或泵未灌注时相比，泵消耗更多的电力。因此，在正常操作下，所消耗的电流较高。

实际上，当泵4发生气蚀时，燃料中的气体的浓度较高，从而导致较低压力。泵4在抽吸气体而不是液体时所供应的力较小。

类似地，当泵4未灌注时，它抽吸气体并供应较小力以用于转动。

作为一个变型，针对泵状态的检测器11可为频谱分析器，其分析由双速电动机3消耗的功率或电流的频谱。将所测量频谱与对应于正常操作(没有气蚀并且利用已灌注的泵4)的参考频谱进行比较。

在一个变型中，针对泵状态的检测器11可为压力检测器或声音检测器，其检测作为气蚀的特性的振动频率。气蚀现象的确会导致额外的振动。

只要所测量电流不上升到高于阈值，则一直维持速度V2。如果只有一个燃料喷嘴8处于活动状态，则当速度上升到高于该阈值时，控制器9将指令信号发送到切换装置10以将双速电动机3切换到8个极，从而供应速度V1。

在燃料分配器1的操作时间的约80％中，只有一个燃料喷嘴8处于活动状态。在全部的该时间期间将泵的速度限制在V1会强烈地限制气蚀现象并限制噪声，同时减小电动机的耗电。

下面描述了燃料分配器1的操作方法。

当从挂钩取下燃料喷嘴8时，双速电动机3以低速V1启动。因此，根据双速电动机3的选择，电动机可以通过8个极或6个极操作。

使用针对泵状态的检测器11进行的电流测量来检查泵4是否被灌注。

如果泵4未被灌注，则控制器9将指令信号发送到切换装置10以将电动机切换到4个极(速度V2)，直到灌注。这用于加速灌注操作并保持尽可能高的干燥负压。

该操作方法包括静音模式，其中双速电动机3的旋转速度在预定时间长度T内被限制在速度V1，而不论双速电动机3所消耗的电流。

当必须减小燃料分配器1的噪声时，该时间长度对应于与城镇中心的夜间相对应的小时数。

在一个变型中，可将时间长度T编程为在夏季的日间的酷热时段，从而限制气蚀的风险。

时间长度T可以直接在燃料分配器1中或在加油站的中央控制站中进行编程。

即使两个燃料喷嘴8都从挂钩取下，也会维持静音模式。

如果静音模式未激活，则在2个燃料喷嘴8处于活动状态时，在灌注后维持速度V2。

如果泵4在启动时被灌注，并且如果一个燃料喷嘴处于活动状态，则将速度维持在V1。

不论从挂钩取下的燃料喷嘴8的数量如何，如果触发了气蚀模式的检测(在电动机的操作阶段期间测量的低电流)，则自动切换到4个极(速度V2)。

因此，本发明用于在燃料分配器1的操作时间的80％中，在使用4/6极电动机的情况下将电动机的电力消耗减小约30％，或者在使用4/8极电动机的情况下将电动机的电力消耗减小约50％。

相比之下，使用频率控制器允许将电力消耗减小最多10％，同时更为昂贵。

也可以减小对旁通回路的调用，从而减小燃料过热。

还通过减小泵处的速度，并因此通过在关键时段(城镇中心的夜间或酷热期)期间减小最大燃料流速来控制加油站的噪声水平。

泵4的灌注时间也被优化。

加油站的最大流速在可允许的条件(日间或常温)下保持最佳状态。

Claims (8)

1.一种燃料分配器(1)，所述燃料分配器包括泵送单元(2)，所述泵送单元具有电动机(3)，所述电动机驱动用于从燃料箱抽吸燃料的泵(4)，其中所述泵送单元(2)连接到两条燃料分配管线(5)，所述燃料分配管线各自具有连接到软管(7)的流速测量元件(6)，所述软管配备有用于将燃料供应到车辆燃料箱中的燃料喷嘴(8)，所述燃料分配器的特征在于，所述电动机(3)是具有两个预定速度(3)的电动机，所述电动机向所述泵(4)供应两个旋转速度，其中的低速V1用于当一个燃料喷嘴(8)供应燃料时在所述泵送单元(2)的输出处供应低燃料流速D1，并且其中的高速V2用于当两个燃料喷嘴(8)供应燃料时在所述泵送单元(2)的输出处供应高燃料流速D2，其中所述双速电动机(3)电连接到控制器(9)，所述控制器根据活动的燃料喷嘴(8)的数量控制所述电动机(3)的速度，并且所述燃料分配器的特征在于，所述双速电动机(3)是通过可变数量的极来工作的异步电动机，其中所述燃料分配器(1)包括切换装置(10)，所述切换装置由所述控制器(9)控制以用于从数量X的极切换到数量Y的极。

2.根据权利要求1所述的燃料分配器(1)，其特征在于，所述双速电动机(3)通过4个极或8个极来操作以便分别获得设定速度V2或V1。

3.根据权利要求1或2所述的燃料分配器(1)，其特征在于，所述燃料分配器包括针对泵状态的检测器(11)，所述检测器连接到控制器(9)，所述针对泵状态的检测器(11)将信号发送到所述控制器(9)，从而通知所述控制器是否检测到所述泵(4)的非灌注状态，其中如果所述两步电动机(3)的初始速度为V1，则所述控制器(9)将指令信号发送到所述切换装置(10)以将所述两步电动机切换到所述高速V2。

4.根据权利要求3所述的燃料分配器，其特征在于，所述针对泵状态的检测器(11)是测量由所述两步电动机(3)消耗的电流的电流表，当所述电动机的所述初始速度为V1并且所测量电流低于阈值时，其中所述控制器(9)将指令信号发送到所述切换装置(10)以将所述速度切换到V2。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料分配器(1)的操作方法，其中所述燃料分配器(1)包括泵送单元(2)，所述泵送单元具有双速电动机(3)，所述双速电动机驱动用于从燃料箱抽吸燃料的泵(4)，其中所述泵送单元(2)连接到两条燃料分配管线(5)，所述燃料分配管线各自具有与软管(7)连接的流速测量元件(6)，所述软管配备有用于将燃料供应到车辆燃料箱的燃料喷嘴(8)，其中所述两步电动机(3)是包括切换装置(10)的异步可变极电动机(1)，所述切换装置由所述控制器(9)控制以用于从数量X的极切换到数量Y的极，其中X小于Y，所述方法包括从挂钩取下第一喷嘴(8)以向第一车辆供应燃料的步骤，所述方法的特征在于，所述方法包括以下步骤：

-通过使用所述切换装置(10)将所述双速电动机(3)切换到数量Y的极以便使所述双速电动机(3)以低旋转速度V1启动，从而在所述泵送单元(2)的所述输出处供应第一燃料流速D1，

-当从所述挂钩取下第二燃料喷嘴(8)以向第二车辆供应燃料时，通过使用所述切换装置(10)将所述双速电动机(3)切换到数量X的极以供应高于V1的旋转速度V2，从而在所述泵送单元(2)的所述输出处获得高于D1的第二燃料流速D2。

6.根据权利要求5所述的燃料分配器(1)的操作方法，其特征在于，所述旋转速度V1和V2是被设定和预定的。

7.根据权利要求5或6中任一项所述的燃料分配器(1)的操作方法，其特征在于，所述操作方法包括以下步骤：

-测量由所述两步电动机(3)消耗的所述电流，

-如果只有一个燃料喷嘴(8)从所述挂钩取下，如果所述双速电动机(3)的所述旋转速度最初为V1并且如果由所述双速电动机(3)消耗的所述电流低于阈值，则通过使用所述切换装置(10)将所述双速电动机(3)切换到数量X的极，从而供应高于V1的旋转速度V2，

-如果只有一个燃料喷嘴(8)从所述挂钩取下，并且如果由所述双速电动机(3)消耗的所述电流大于或等于阈值，则通过使用所述切换装置(10)将所述双速电动机(3)切换到数量X的极，从而供应旋转速度V1。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的燃料分配器(1)的操作方法，其特征在于，所述操作方法包括静音模式，其中所述双速电动机(3)的所述旋转速度在预定时间长度T内被限制在所述速度V1，而不论所述双速电动机(3)所消耗的电流。

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