DE2214653C - Pump und Luftabscheidevornchtung, insbesondere fur Benzintanksaulen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Pump- und Luft- »bscheidevorrichtung, insbesondere für Benzintankläulen, die aus einer mit dem Vorratstank verbundenen Ansaugpumpe, einem Luftabscheider und einem Pumpenrücklaufventil versehen ist. durch das nach der Trennung von Luft und Dämpfen das abgeschiedene Benzin dem Pumpenvorraum wieder zugeführt wird.

Fs ist bekannt, in Bcnzinianksäulen hinter der Anlaugpumpe, die das Benzin aus einem tiefliegenden Vorratsbehälter fördert, einen Luftabscheider anzuordnen, um zu vermeiden, daß dur~h die hinter der Pumpe liegende Mengcnmeßeinrichiung Benzin zusammen mit Luftblasen gemessen wird, die auf dem Wege vom Vorratstank zur Ansaugpumpe durch den Unterdruck in die Leitung hineingesaugt worden sein können. Derartige Luftabscheider müssen regelmäßig mit einer verhältnismäßig großen Kammer ausgelegt werden, da erfahrungsgemäß Luftblasen nur langsam sich von Benzin trennen. Große Abscheidekammern lassen sich jedoch in Benzintanksäulen wegen des beschränkten Raumes nur schlecht unterbringen.

Aus der USA.-Patentschrift 2 351331 ist eine Beri.i.ntanksäulc bekannt, bei der ein verhältnismäßig großer Luftabscheider unterhalb und von der Ansaugpumpe völlig getrennt angeordnet ist.

Bei den bekannten Vorrichtungen ist es ferner üblich, das Pumpenrücklaufventil einfach zwischen der Pumpe und dem Luftabscheider anzuordnen. Dies hat den Nachteil, daß die öffnung des Rü~.klaufventils zu dem unter Unterdruck stehenden Pumpenvorraum das Ansaugen von Luft aus dem Luftabscheider verursachte, die zu Störungen der Pumpenleistung führten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pui φ- u'id Luftabscheidevorrichtung zu finden, durch die eine Pumpe und ein Luftabscheider auf verhältnismäßig kleinem Raum so angeordnet werden, daß die Leistung des Luftabscheider« hinsichtlich seiner Wirksamkeit mit großen Liiftabseheidekammern bekannter Art verglichen werden kann und ein Ansaugen von Luft aus dem Luftabscheider durch das Pumpenrücklaufventil vermieden wird.

Die Lösung der Aufgabe wird in einer Vorrichtung gesehen, die aus einer Ansaugpumpe, einem Luftabscheider und einem Pumpenrücklaufventil besteht, bei der das Pumpenrücklaufventil unterhalb des Luftabscheiders angeordnet ist.

Die Vorrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, daß die Ansaugpumpe, der Luftabscheider, das Pumpenrücklaufventil und die Verbindungsleitungen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, das drei miteinander verbundene Innenräume aufweist, wobei der eine Innenraum in einem Winkel verläuft, in dessen einem Schenkel die als Flügelradpumpe ausgebildete Ansaugpumpe und in dessen anderem, rohrförmigen! Schenkel der Luftabscheider angeordnet ist, während ein weiterer Innenraum von dem Luftabscheider nach unten verlauf:, an dessen unterem Ende ein zum Füllschlauch führendes Auslaßventil und ein zum Pumpenvorrauin führendes Rückschlagventil angeordnet sind, und ferner ein weiterer Innenraum gebildet ist, der einerseits über einen Durchlaß mit dem Luftabscheider und andererseits mit dem Pumpenvorraum durch das Pumpenrücklaufventil, das als Schwimmerventil ausgebildet ist. verbunden ist.

Der Luftabscheider ist vorzugsweise als Zyklonenscheider ausgebildet, der aus dem rohrförmigen Schenkel des einen Innenraumes und einem zentrisch darin an derGehäusewand f-ei tragend in.ι den Durchlaß gelagerten Spülrohr besteht, der zu dem als Abscheidekammer ausgebildeten Innenraum führt.

Vorzugsweise ist dieser Durchlaß gegenüber derr Durchmesser des Spülrohres verengt.

Zur Frläutcrung der Erfindung wird auf das in der Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel verwiesen. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Pump- und Abscheidevorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Teilschnitt duieh die Pump- und Abscheidevorrichtung,

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 vor Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt durch den Gehäuseeingang

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 vor Fig. 2,

F i g. 6 einen Schnitt durch das Auslaßventil,

Fig. 7 einen Schnitt durch das Rückschlagventil

Die Pump- und Abscheidevorrichtung 1, die ir Fig. 1 schematisch dargestellt ist, ist über eine An sauglettung 3 mit dem im Erdboden angeordneter

Vorratstank 2 verbunden. Die Pump- und Abscheidevorrichtung 1 besteht aus einer Pumpe -J. die mit der Ansaugleitung 3 verbunden ist und die eine gleichmäßige Leistung hat. Die Pumpe 4 ist mit einem Luftabseneider 5 verbunden. In dem Luftabscheider wird ständig ein kleiner Prozentsatz der Punipllüssigkeit, regelmäßig Benzin, abgeschieden und über ein Pumpenrücklaufventil 7 zu dem Vorraum \o^r der Pumpe 4 zurückgeführt. Der bei weitem größere Teil des Benzins wird über ein Auslaßventil 6 dem Füllschlaiich zugeführt. Das \on dem I uftabscheider von dem übrigen Fluß getrennte Benzin wird einer Luftabscheidekammer 8 zugeführt, von der die Luft entweicht und das von der Luft geirennte Benzin über ein am Boden der Kammer angeordnetes Ventil dem Pumpcnvorraum zugeführt wird. Durch die Anordnung der Piimpenrüeklauf- -■entils 9 am Boden der Abscheidckammer 8 wird ν ci'-iicdcn. daß aus der Abseheidekammer i'ureh den unterdruck, der vor der Pumpe herrscht. Luft wieder in den Pumpenvorraum gesaugt wird.

Das Gehäuse 20 weist drei Inncnrihime /1, R und C auf. die miteinander verbunden sind. Das Gehäuse hat einen Einlaß 21. an den die Ansaugleitung 3 angeschlossen ist, und zwei Auslässe, nämlich einen Entlüftungsauslaß 22, der mit dem Innenraum C verbunden ist, und einen Auslaß 23 in dem Innenraum B. in dem das Auslaßventil sitzt.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, sitzt hinter dem Einlaß 21 ein Filter F. durch den das angesaugte Ben/l·-··. ·:-■ den Pumpenvorraum, der zu dem Innenraum A gehört, fließt. Der Filter F hat die Aufgabe. Veunreinigungen von dem Benzin zu 'rennen, die aus dem Tank gefördert werden.

Der Innenraum A ist ir> einem Winkel angeordnet, in dessen einem Schenkel 76 die als Flügelradpumpe ausgebildete Ansaugpumpe 30 sitzt. Die Ansaugpumpe 30 wird in konventioneller Weise \on einem Elektromotor über einen Keilriemen, eine Riemenscheibe 32 und die Pumpenachse 31 angetrieben

Der andere Schenkel des Innenraums A ist rohrförmig ausgebildet und stellt einen Teil des Luftabscheiders 40 dar. In dem rohrförmigen Schenkel ist zentrisch ein Spülrohr 41 angeordnet, das frei tragend an der inneren Gehäusewandung 42 um einen verengten Durchlaß 43 gelagert ist. Der Durchlaß 43 durch die Gehäusewand-ing 42 führt von dem Spülrohr 41 in den Innenraum C

Der Luftabscheider 40 und damit der Innenraum A ist ferner mit dem Innenrauni R verbunden, der sich unterhalb des Spülrohrcs 41 nach unten erstreckt. Von dem Innenraum R führt einerseits der Auslaß 23 zu dem Füllschlauch. Andererseits ist der Innenraum B durch einen Auslaß 24, der sich durch eine Wandung 44 des Gehäuses 20 erstreckt, über ein Pumpenrückschlagventil 60 mit der Saugscite der Pumpe 30 verbunden.

Der Innenraum C ist von dem Durchlaß 43 aus nach unten erweitert und bildet eine Luftabscheidekammer, die einer. Luftauslaß 22 aufweist. Am Boden des Innenraumes C befindet sich das Pumpenrücklaufventil 71, das als Schwimmerventil ausgebildet ist. Die Ventilö!Inung70a/70ft des Pumpenrücklaufventils 71 ist konisch ausgebildet und besteht aus einem Schwimmer, der von einer Führungsstangc 75, die mit der oberen Gehäusewandung verbunden ist, geführt wird. Unterhalb des Schwimmers befindet ein Kolben 72, der mit seinem Umfang 74 in einen zylindrischen Ringteil 45 des Gehäuses 20 paßt und an dessen unterem Ende die Düsennadel 73 angeordnet ist, die sich bei Senkung des Schwimmerventils in den konischen Durchlaß bewegt Der Luftabscheider 40 ist als Zyklonenscheider in der Weise ausgebildet, daß die Flüssigkeit von der Pumpe 30 in einer Spiralbewegung durch den rohrförmigen Innenraum tritt, wodurch auf Grund der Zentrifugalkräfte der weniger dichte und leichtere

ίο Teil der Flüssigkeit, der gegebenenfalls mit Luftblasen durchsetzt ist, in das Spülrohr 43 eindringt, während der in dem so gebildeten Ringraum zirkulierende schwerere Teil der Flüssigkeit über den Durchlaß 41 α in den Innenraum ß tritt und von dort über das Auslaßventil 23 dem Fülischlauch zugeführt oder übi-r das Rückschlagventil 60 dem Pumpenvorraum zugeführt wird.

Wie aus F i g. 6 ersichtlich. I -acht das Auslaßventil 23 aus einer öffnung 50. die b>.i 51 verengt i·-;.

und so einen Sitz für den Stößel 53 des Ventils 52 bietet. Das Ventil 53 steht gegen den Innenraum R durch eine Feder 54 unter Druck. Der Ventilaus'.aD 56 weist einen Diffusor 55 auf. Durch das Auslaßventil 52 wird ein Rückfluß von Benzin aus der Mengenmcßeinrichtung und dem Füllschlauch verhindert, wenn die Pumpe nicht arbeitet.

Das in Fig. 7 dargestellte Rückschlagventil 60 verschließt den Innenraum R gegenüber dem Pumpenvorraum. Das Ventil 60 steht unter dem Druck

so einer Feder 61.

Die Pump- und Abscheidevorrichtung gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt:

Sobald de. Tankstellenwart das an dem Fülischlauch befindliche Füllventil aus der Tanksäule nimmt, wird die Pumpe über einen FumpMischaher in Betrieb gesetzt. Die Pumpe 30 fördert unter Erzeugung eines Unterdrucks Benzin aus dem Vorratstank 2 durch die Ansaugleitung 3. Das Benzin enthält regelmäßig etwas Luft und" Dämpfe. Es gelangt durch den Einlaß 21 durch den Filter Γ in den Pumpenvorraum auf der Ansaugseite der Pumpe 30. Der Unterdruck beträgt an dieser Stelle gewöhnlich 25 bis 30 cm Quecksilbersäule. Das Benzin tritt von der Pumpe 30 unter Druck in den Luftabscheider 40.

Durch die Ausbildung des rohrförmigen Schenkels des Innenraumes A wird das Benzin in eine spiralförmige Flußbewegung versetzt. Das Benzin tritt in den Luftabscheider mit einer Geschwindigkeit ein. die durch zwei Komponenten, nämlich die Axialkomponente V₀ und die Tangentialkomponente V₁. bestimmt wird.

Die durchschnittliche Axialgeschwindigkeit kann durch folgende Gleichung berechnet werden:

V - QiA _t, V₁₁ - Q/A₃,

wobei Q die Menge in Kubikdezimeter pro Sekunde, A_x der Querschnitt des Einlasses, A., der Querschnitt des Luftabscheiders 40 ist und die tangential Geschwindigkeit durch folgende Gleichung ausgedrückt wird:

Der Winkel der Spirale ist der Winkel zwischen der tangentialen Geschwindigkeit und der axialen Ge-

schwincligkeit des Benzins. Der Spiralwinkel O am Eingang kann bestimmt werden durch die folgende Gleichung:

sm

Bs hat sich herausgestellt, daß der Luftabscheider nur innerhalb eines geringen Winkelbcrcichcs der Spirale mit größter Wirksamkeit arbeitet. Ist der Spiralwinkel zu klein, wird zuviel Kraft zur Beschleunigung des Benzins benötigt. Ist der Spiralwinkel zu groß, so wird die Trennung von Luft von dein Benzin nicht vollständig bewirkt. Es ist ferner zu beachten, daß der Eintritt in den Luftabscheider tangential oder axial sein mag, solange eine spiralförmige Flußbewegung des Benzins ermöglicht wird.

Wie oben bereits angedeutet, ist der Spiralwinkel von großer Bedeutung für die Wirksamkeit des Luftabscheiders. Es hat sich herausgestellt, daß der Luftabscheider vorzugsweise mit einem Spiralwinkel im Bereich zwischen 10 und 30° am besten arbeitet. Dabei ist zweckmäßig, eine Axialgcschwindigkeit des Benzins von 1 bis 2 rrl pro Sekunde vorzusehen.

In dem Spülrohr 41 sammeln sich durch die Zentrifugalkraft der Spiralbewcgung des Benzins die leichteren, mit Luftblasen oder Gasblascn versetzten Teile des Benzins und fließen von dort durch die Öffnung 43 in den innenraum C. Es hat sich herausgestellt, daß 3 bis 8%> des von der Pumpe geförderten Benzins ausreichen, um sämtliche Luft- und Stampfblascn von dem Hauptfluß des Benzins auszuscheiden, sofern der Blasenantcil weniger als 12"/o des Hauptflusscs ausmacht. Wird dagegen der Durchlaß 43 so vergrößert, daß 8%> des Benzinflusses durch das Spülrohr 41 dem Hauptfluß entnommen werden, so ist der Luftabscheider in der Lage, Benzin von 18⁰O Luft- und Dampfblascninhalt zu trennen.

Das durch den Auslaß 43 austretende Benzin sammelt sich in dem Innenraum C, in dem die Luftblasen

ίο entweichen und die Luft durch den Auslaß 22 austreten ka/in. Sobald sich genügend Benzin in dem Innenraum C gesammelt hat, öffnet sich das Pumpcnrücklaufventii 71, wodurch das Benzin am unteren Ende des Innenraumes C in den Pumpenvorraum abgesaugt wird.

Das von Luftblasen getrennte Benzin fließt von dem Innenraum A in den Innenraum B und von dort entweder durch das Auslaßventil 23 zum Füllschlauch oder durch das Rückschlagventil 24 in den

ao Pumpenvorraum.

Das Auslaßventil 23 ist so ausgebildet, daß der Druck der Feder 54 (s. Fig. 6) den Durchlaß von Luft verhindert, wenn bei leerem Vorratsstand die Pumpe nur noch Luft fördert. Dadurch wird erreicht daß sämtliche Luft durch den Durchlaß 43 in der Innenraum zieht und über den Auslaß 22 nach außer entweicht. Die Durchlaßöffnung 43 ist deshalb se auszulegen, daß sie die gesamte bei leerem Tank vor der Pumpe geförderte Luftmenge aufnehmen kann ohne daß das Auslaßventil 23 geöffnet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Pump- und Luftabscheidevorrichtung, insbesondere für Benzintanksäulen, bestehend aus einer Ansaugpumpe, einem Luftabscheider und einem Pumpenrücklaufventil. dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenrücklaufventil (71) unter dem Luftabscheider (40) angeordnet ist.

2. Pump- und Luftabscheider orriclitung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugpumpe (30), der Luftabscheider (40). das Pumpenrücklaufventil (71) und die Verbindungsleitungen in einem gemeinsamen Gehäuse (20) angeurdnet sind, das drei miteinander verbundene Innenniume (.-!. R und C) aufweist, wobei il· Innenraurr ·,.-!) in einem Winkel verläuft, in dessen einem Schenkel (76) die als Flügelratlpunipe ausgebildete Ansaugpumpe (30) und in dessen anderem, rohrförmigen! Schenkel der Luftabscheider (40) angeordnet isi der Innenraum (B) von dem Luftabscheider (40; nach unten verläuft, in dessen unterem Ende ein zum Füüschlauch führendes Auslaßventil (23) und ein zum Pumpenvorraum führendes. Rückschlagventil (60) angeordnet sind, und der Innenraum (C) mit dem Luftabscheider (40) über einen Durchlaß (43) und mn dem Pumpenvorraum durch das Pumpenrücklaufventil (71), das als Schwimmerventil ausgebildet ist. verbunden ist.

3. Pump- und Luf!abscheidevorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Luftabscheider (40) als Zyklonenscheider ausgebildet ist, der aus dem rohrförmigen Schenkel des Innenraumes (A) und einem zentrisch darin an der Gehäusewand (42) frei tragend um den Durchlaß (43) gelagerten Spülrohr (41) besteht.

4. Pump- und Luftabscheidevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (43) gegenüber dem Durchmesser des Spülrohres (41) verengt ist.