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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung bezieht sich allgemein
auf ein System zur Förderung
von Brennstoff im flüssigen
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und ein Verfahren zur Erfassung der Gegenwart von Luft in einem
flüssigen
Brennstoffstrom, der gefördert
wird.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Ein Ausgabesystem ist der Aufbau
an einer Tankstelle, der den Kraft- oder Brennstoff (z. B. Benzin,
Dieselkraftstoff, Kerosin oder Alkohol) vom Vorratstank in den Tank
des Fahrzeuges, in dem der Brennstoff benutzt wird, tatsächlich fördert. An
den meisten Tankstellen oder anderen Plätzen, an denen Brennstoff ausgegeben
wird, wird der Brennstoff in einem unterirdischen Vorratstank gelagert.
Das Ausgabesystem umfasst eine Pumpe, welche den Brennstoff von
dem Vorratstank auf ein Niveau oberhalb des Erdbodens befördert, so
dass es in den Fahrzeugkraftstofftank fließt. Bei einem typischen Ausgabesystem
wird der Brennstoff aus dem Vorratstank gepumpt, passiert einen
Strömungsmesser und
wird dann dem Fahrzeug über
einen Schlauch zugeführt.
Der Strömungsmesser
führt eine
Volumenmessung des Brennstoffs durch, der abgegeben wird, um die
Daten zur Verfügung
zu stellen, die notwendig sind, um sicherzustellen, dass der Verbraucher
exakt mit der Menge des geförderten
Brennstoffs belastet wird. Häufig
werden die Kosten auf einer Anzeige dargestellt, welcher eine Datenverarbeitungseinheit
zugeordnet ist, die ebenfalls einen Teil des Ausgabesystems darstellt.
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Aus U.S. Patent Nr. 5,884,809 geht
ein solches Brennstoffausgabesystem hervor. Dieses besondere Brennstoffausgabesystem
umfasst eine Saugpumpe, die den Brennstoff aus dem unterirdischen
Vorratstank saugt. Der von der Pumpe abgegebene Brennstoff wird
zu Beginn einer Luftabscheidekammer zugeführt. In dieser Kammer wird
die von der Pumpe abgegebene Flüssigkeit
zwangsweise einer zyklonförmigen
Strömung
unterworfen. Indem die Flüssigkeit
dieser Art von Strömung
unterworfen wird, wird Luft und jeglicher verdampfter Brennstoff, welche
in dem flüssigen
Brennstoffstrom mitgerissen worden sind, abgetrennt. Der von der
Luft befreite Brennstoffstrom wird dann stromabwärts einer Messvorrichtung zugeführt, und
nach dem Messen dem Schlauch zur Abgabe an das Fahrzeug.
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Die Luft und jeglicher durch sie
mitgerissener Brennstoff, welche von dem Brennstoffstrom abgetrennt
worden sind, wird einer Luftbeseitigungskammer zugeführt. Diese
Kammer bildet einen abgeschlossenen Raum, in dem der Brennstoff,
welcher in dem Luftstrom enthalten ist, sich passiv, also von selbst
von der Luft abtrennt. Dieser Brennstoff wird zu dem Brennstoffstrom
stromaufwärts
der Pumpe zurückgeführt. Die
Luft wird an die Umgebung abgegeben.
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Das vorstehend beschriebene Brennstoffausgabesystem
weist einen Sub- oder Teilaufbau auf, welcher die Menge der Luft
in dem Brennstoffstrom, der von der Pumpe abgegeben wird, feststellt.
Dieser Teilaufbau ist notwendig, da manchmal die Menge der mitgerissenen
Luft so groß ist,
dass der Luftseparator oder -abscheider nicht in der Lage ist, die
Luft in dem gepumpten Brennstoffstrom im wesentlichen auf Nullniveau
herabzusetzen, wie es von den Personen, die Brennstoff kaufen, gewünscht wird.
Das Subsystem zur Lufterfassung nach dem '809-Patent
arbeitet durch Überwachung
des Differentialdrucks beiderseits der Luftseparatorkammer. Ein
Abfall dieser Druckdif ferenz wird als Anzeichen erkannt, dass eine
beträchtliche
Zunahme der Menge der Luft in dem Brennstoffstrom, der von der Pumpe
abgegeben wird, vorliegt. Diese Differenzdruckmessung wird entweder
mit einem Flüssigkeitsventil oder
mit einem elektronischen Transducer oder Wandler durchgeführt. Wenn
ein vorgegebener Abfall des Differenzdrucks festgestellt wird, wird
ein Brennstoffabsperrventil, das mit dem Luftüberwachungssubsystem verbunden
ist, geschlossen. Dieses Subsystem überwacht damit kontinuierlich
die Menge der Luft in dem Brennstoffstrom und, wenn die Luftmenge
ein inakzeptables Niveau erreicht, verhindert es die Brennstoffabgabe.
Das oben beschriebene Lufterfassungssubsystem arbeitet bei der Erfassung
der Menge der Luft und des verdampften Brennstoffs in dem Brennstoffstrom,
welcher von der Pumpe abgegeben wird, zufriedenstellend. Es ist
jedoch erforderlich, zwei flüssigkeitsführende Leitungen
an der Luftabscheidekammer des Ausgabesystems zu installieren, in
das dieses Subsystem installiert ist. Diese Leitungen und den zugeordneten
Differenzdrucksensor vorzusehen, kann die Kosten des zugehörigen Ausgabesystems
wesentlich erhöhen.
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Es sind einige Versuche unternommen
worden, um Lufterfassungssubsysteme zum Einsatz in einem Ausgabesystem
bereitzustellen, welche nur einen einzigen Parameter überwachen.
Ein solches System arbeitet durch Überwachung der Dichte der mit
dem Luftseparator entfernten gasförmigen Fluide. Ein anderes
System arbeitet durch Überwachung
der Kraft des Strahls des gasförmigen
Fluids, das von dem Luftseparator abgegeben wird. Ein Nachteil dieser
Systeme ist, dass sie beide Fluidströme in mehreren Zuständen messen.
Da diese Ströme
entweder durch zwei verschiedene Arten von Fluiden gebildet werden
oder durch Fluide sowohl im Gas- wie im Flüssigzustand, zeigt die Messung
dieser Ströme manchmal
nicht genau das Luftvolumen an, das in dem Brennstoffstrom vorhanden
ist, der von der Pumpe abgegeben wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung ist auf ein neues
und brauchbares System und Verfahren zur Überwachung der Menge der Luft
und des dampfförmigen Brennstoffs,
der in einem Brennstoffstrom mitgerissen wird, der durch ein Brennstoffausgabesystem strömt, abgestellt.
Bei dem erfindungsgemäßen System
und Verfahren wird diese Messung durchgeführt, indem die Luftströmung in
dem Luftstrom überwacht wird,
die von dem Luftseparator entfernt und die durch den Luftbeseitiger
fließt.
Bei einigen Ausführungsformen
der Erfindung wird die Geschwindigkeit dieses Luftstroms überwacht,
indem der Druck, der von der Luft erzeugt wird, wenn sie von dem
System durch eine Öffnung
abgegeben wird, überwacht
wird. Wenn der Luftdruck eine vorgegebene Grenze überschreitet,
wird ein entsprechendes Ventil eingestellt, um die Abgabe des Brennstoffs
aus dem Ausgabesystem zu stoppen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung ist im Einzelnen in
den Ansprüchen
angegeben. Die vorstehenden und weiteren Merkmale der Erfindung
lassen sich anhand der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit
den beigefügten
Zeichnungen besser verstehen, in denen
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1 eine
schematische Darstellung der Umgebung ist, in der das erfindungsgemäße Luftdetektorsystem
eingesetzt wird;
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2 ein
Blockdiagramm ist, das sowohl die Komponenten des Luftdetektorsystems
wie das Ausgabesystem erläutert,
in dem es eingesetzt wird;
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3 eine
perspektivische Ansicht der Vorderseite der Außenseite des Pumpengehäuses ist, an
der die Komponenten des Dampfüberwachungssystems
befestigt sind;
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4 eine
Innenansicht der Vorderseite des Pumpengehäuses ist;
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5 eine
perspektivische Ansicht der Rückseite
des Pumpengehäuses
ist;
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6 eine
Ansicht der Innenoberfläche
der Rückplatte
des Pumpengehäuses
ist;
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7 eine
Ansicht der Rückplatte
des Pumpengehäuses
und des Luftdetektorgehäuses
ist;
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8 eine
Querschnittsansicht des Luftdetektors ist, der in das erfindungsgemäße Ausgabesystem
integriert ist; und
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9 einen
alternativen Subaufbau zeigt, an dem ein Wandler befestigt ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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1 und 2 zeigen ein Ausgabesystem 20, das
eingesetzt wird, um die Förderung
von Brenn- oder Kraftstoff im flüssigen
Zustand an ein Fahrzeug zu erleichtern, und an dem ein erfindungsgemäßes Luftdetektor-
oder Erfassungssystem 21 angebracht ist. Der Brennstoff
ist in einem unterirdischen Vorratstank 22 enthalten. Das
Ausgabesystem 20 ist in einer Ausgabeeinheit 25 über dem
Erdboden enthalten. In das Ausgabesystem 20 ist eine Saugpumpe 26 integriert.
Ein Motor 27 treibt die Pumpe 26 an. Der Brennstoff
wird von einem Vor ratstank 22 in die Pumpe 26 über eine
Zufuhrleitung 28 gesaugt. Der Brennstoff wird dann von
der Pumpe 26 in einen Strömungsmesser 30 abgegeben
und dann durch einen Schlauch 32 zur Beförderung
in das Fahrzeug. Der Strömungsmesser 30 führt eine
Volumenmessung der Menge des Brennstoffs durch, welcher dem Fahrzeug
zugeführt
wird. Von dem Strömungsmesser 30 werden
Datensignale, die für
diese Volumenmessung repräsentativ
sind, an eine Prozesseinheit 34 geliefert. Die Prozesseinheit 34 zeigt
die Menge des geförderten
Brennstoffs und die Kosten dem Verbraucher an.
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Die Pumpe 26 weist einen
Einlass auf, durch den der Brennstoff von dem Vorratstank 22 angesaugt
wird. Der Brennstoff wird von der Pumpe 26 über einen
Auslass in einen zentrifugalen Luftseparator 38 abgegeben.
Der Brennstoffstrom wird in den Luftseparator 38 in einem
zyklonförmigen
Strömungsmuster
eingeführt,
so dass Luft, die mit dem flüssigen
Brennstoffstrom mitgerissen wird, in die Mitte der Kammer gezwungen
wird. Die Luft sowie jeglicher Brennstoff und Brennstoffdampf, die
ebenfalls in die Mitte des Luftseparators gezwungen worden sind,
strömen
von dem Luftseparator zu einem Luftbeseitiger 40. Der Luftbeseitiger 40 weist
eine Kammer 41 auf, in der sich der Brennstoff passiv,
also von selbst, von der Luft trennt. Der abgetrennte Brennstoff
wird zu dem Einlass der Pumpe 26 zurückgeführt. Die Luft tritt in die
Atmosphäre
aus, wie nachstehend erläutert.
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Der gasfreie, flüssige Brennstoffstrom, der von
dem Luftseparator 38 erzeugt wird, wird über eine
Leitung 42 einem Ausgabekopf 43 zugeführt. Der
Ausgabekopf 43 umfasst eine Anzahl von Komponenten, welche
in einem herkömmlichen
Ausgabesystem zu finden sind, nämlich
den Strömungsmesser 30 und
ein Schließventil.
Der Brennstoff strömt von
dem Ausgabekopf 43 durch den Schlauch 32. Die
Abgabe des Brennstoffs von dem Schlauch 32 in den Tank 45 eines
Fahrzeugs wird durch einen Zapfhahn 44 am Ende des Schlauchs
kontrolliert. Bei einigen Ausführungsformen
der Erfindung können
der Schlauch 32 und der Zapfhahn 44 mit einer
Rückfuhrleitung
versehen sein, die die Rückgewinnung
des Dampfes erleichtert, der aus dem Fahrzeugtank 45 abgegeben
wird.
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Das Luftdetektorsystem 21 umfasst
einen Transducer oder Wandler 48, der den Luftstrom durch
die Luftbeseitigungskammer 41 überwacht. Bei einigen Versionen
der Erfindung führt
der Transducer 48 diese Überwachung durch, indem er
den Luftdruck in der Luftbeseitigungskammer 41 überwacht. Dieser
zum Atmosphärendruck
relative Druck zeigt die Geschwindigkeit der Luftströmung zwischen
der abgeschlossenen Luftbeseitigungskammer 41 und der Umgebung
an. Bei einigen besonderen Ausführungsformen
dieser Version der Erfindung ist der Transducer 48 ein
Druckschalter. Dieser Druckschalter wird eingestellt, um einen offenen/geschlossenen Übergangszustand
einzunehmen, wenn der Druck in der Luftbeseitigungskammer über eine
vorgegebene Grenze steigt.
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Der offene/geschlossene Zustand des Druckschalters 48 wird
von einer Ventilsteuerung 56 überwacht. Die Ventilsteuerung 56 reguliert
aufgrund des offenen/geschlossenen Zustandes des Druckschalters 48 den
offenen/geschlossenen Zustand eines elektromagnetisch betätigten Ventils 57,
das stromabwärts
von und in Reihe mit der Leitung 42 ist, durch welche der
flüssige
Brennstoff von dem Luftseparator 38 abgegeben wird. Das
Ventil 57 reguliert damit den Brennstoffstrom von dem Luftseparator 38 zu
dem Förderschlauch 32.
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6 bis 7 veranschaulichen, wie die
Pumpe 26 in dem Pumpengehäuse 58 angeordnet
ist und der Luftdetektor 21 an dem Gehäuse befestigt ist. Das Pumpengehäuse 58 umfasst
einen Körper 61, der
eine erste Wand 62 aufweist. Der Gehäusekörper weist außerdem eine
Basiswand 63, gegenüberliegende
Seiten wände 64 und
eine obere Wand 65 auf, die alle die erste Wand 62 umgeben.
Die Wände 63 bis 65 erstrecken
sich von der ersten Wand 62 aus einem Grund nach hinten,
der nachstehend erläutert wird.
Die gegenüberliegenden
vorderen und hinteren Platten 67 und 68 bedecken
jeweils die Vorder- und Rückseite
des Gehäusekörpers 60.
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Das Gehäuse 58 ist mit einem
inneren Einlassrohr 72 versehen, das in die erste Wand 62 integriert
ausgebildet ist und sich von einer Öffnung in der Basiswand 63 (die Öffnung ist
nicht dargestellt) nach oben erstreckt. Eine Einlassleitung 71,
die mit der unteren Öffnung
des Einlassrohres 72 verbunden ist, stellt einen Fluidverbindungsweg
von dem Vorratstank 22 zu der Einlassleitung dar. Das obere Ende
des Einlassrohres 72 öffnet
sich in eine Filterkammer 73, die durch einen Steg 74 gebildet
wird, der sich von der ersten Wand 62 und einer komplementären zylindrischen
Buchse 78, die in die Vorderplatte 65 integriert
ist, nach vorne erstreckt. Ein Filter 80 ist in der Filterkammer 73 angeordnet.
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Die Pumpe 26 umfasst eine
Pumpenkammer 84, welche durch einen kreisförmigen Steg 86 gebildet
wird, der sich von der ersten Wand 63 nach vorne erstreckt.
In der Kammer 84 sitzt ein Rotor 88 mit Schaufeln 90.
Eine Welle 92 zur Betätigung
des Rotors 88 erstreckt sich von dem Gehäuse 58 durch eine Öffnung 91 in
der vorderen Platte 57 nach vorne. Die Welle 92 ist
ein Bauteil der Pumpe 26, welche von dem Motor 27 angetrieben
wird. Aus der Filterkammer 73 strömt Brennstoff durch die Einlassöffnung 89,
die in dem Steg 86 gebildet wird, in die Pumpenkammer 84.
Durch eine Auslassöffnung 95,
die ebenfalls in dem Steg gebildet wird, wird Brennstoff von der
Pumpenkammer 84 abgegeben. Weitere Einzelheiten, die den
Aufbau einer Pumpe betreffen, sind aus WO 99/09322 ersichtlich.
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Der Luftseparator 38 ist
in das Pumpengehäuse 58 eingebaut.
Der Gehäusekörper 61 ist
im einzelnen so ausgebildet, dass er ein allgemein rohrartiges Glied 96 bildet,
das sich senkrecht durch die erste Wand 62 erstreckt. Der
vordere und der mittlere Abschnitt des Gliedes 96 weisen
einen konstanten gemeinsamen Durchmesser auf. Der Gehäusekörper 61 ist
mit einer Leitung 97 ausgebildet, welche sich von der Auslassöffnung 95 der
Pumpe 26 in das vordere Ende der Kammer erstreckt, welches
durch das Glied 96 gebildet wird. Es ist insbesondere festzustellen,
dass der Gehäusekörper 61 so
gebildet ist, dass die Leitung 97 an die Kammer entlang
einer Linie angeschlossen ist, welche sich tangential zu der Kammer
erstreckt. Wenn der Brennstoff von der Pumpe 26 abgegeben
wird, fließt
er damit zu Beginn entlang dem äußeren Umfang
des Luftseparators 38.
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Das hintere Ende des Gliedes 96 ist
innen verjüngt
und weiterhin so geformt, dass es eine kreisförmige Öffnung 98 aufweist.
Die Öffnung 98 grenzt an
einen Abflussraum 102 an, der z. T. durch den Steg 104 gebildet
wird, der sich von der Innenseite der Basiswand 63 nach
oben erstreckt. Das hintere Ende des Abflussraumes ist mit einer
Rippe 106 verschlossen, welche sich von den Innenseite
der hinteren Platte 68 nach vorne erstreckt. Die Rippe 106 weist
eine mit dem Steg 104 identische Form auf. Wenn die hintere
Platte 68 an den Gehäusekörper 61 angeschlossen
ist, fluchten der Steg 104 und die Rippe 106 miteinander.
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Der Brennstoffstrom aus dem Abflussraum 102 zu
dem Zapfhahn 44 führt
durch eine Öffnung 110 in
der hinteren Platte 68. Im Einzelnen ist ersichtlich, dass
die Öffnung 110 mit
dem Raum innerhalb der geschlossenen Endrippe 106 fluchtet.
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Der Luftseparator 38 weist
ein Ablassrohr 122 auf, das sich in das hintere Ende des
Gliedes 96 durch die Öffnung 98 er streckt.
Das Ablassrohr 122 erstreckt sich in eine Öffnung 124,
die in einem Finger 126 gebildet wird, der sich von dem
Boden der Basisplatte 68 nach oben erstreckt. Es ist ersichtlich, dass
der Finger 126 sich durch den oberen und den unteren Abschnitt
der Rippe 106 erstreckt. Die Öffnung 124 stellt
ein Ende einer Leitung 128 dar, die gestrichelt dargestellt
ist, welches sich durch den Finger 126 nach oben erstreckt.
Die Leitung 128 weist eine Öffnung 130 als zweites
Ende auf, welche in dem oberen Ende des Fingers 126 gebildet
ist. Die Öffnung 130 öffnet sich
in die Luftbeseitigungskammer 41, die an der Rückseite
des Gehäusekörpers 61 gebildet
und durch die hintere Platte abgeschlossen ist. Im Einzelnen erstreckt
sich die Luftbeseitigungskammer 41 von der hinteren Seite
der ersten Wand 62 zu der gegenüberliegenden Seite der hinteren Platte 68 zwischen
den einander gegenüberliegenden
inneren Flächen
der Seitenwände 64 und
zwischen den einander gegenüberliegenden
inneren Flächen
der Basiswand 63 und der oberen Wand 65.
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Der Brennstoff in dem Luft-Brennstoff-Strom, der
von dem Brennstoff in dem Luftseparator 38 abgetrennt worden
ist, trennt sich von selbst von der Luft in der Beseitigungskammer
41. Dieser Brennstoff wird zu dem Brennstoffstrom, der der Pumpe 26 zugeführt wird, über eine Öffnung 132 in
der Basis des Einlassrohres 72 oberhalb der Basiswand 63 zurückgeführt. Ein
Schwimmerventil 132, das in 2 schematisch
dargestellt ist, steuert den Fluidstrom von der Luftbeseitigungskammer 41 durch
die Öffnung 132 in
das Einlassrohr 72.
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Die Luft in der Luftbeseitigungskammer 41 wird
an die Außenatmosphäre über ein
Detektorgehäuse 134 abgegeben,
wie nachstehend erläutert.
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Das dargestellte Pumpengehäuse 58 umfasst
außerdem
ein Entlastungsventil 129, das in 2 schematisch dargestellt und teilweise
in 4 und 5 zu sehen ist. Im Einzelnen ist eine Öffnung in der
ersten Wand 62 vorgesehen (die Öffnung ist nicht dargestellt),
wobei durch das benachbarte Glied Brennstoff von dem Abflussraum 102 zu
der Vorderseite des Gehäusekörpers 61 strömen kann.
Ein Ventilglied 137 ist an der vorderen Seite der ersten
Wand 62 befestigt, um die Strömung durch die Öffnung zu steuern.
Eine Feder 135 hält
das Ventilglied 137 normalerweise geschlossen. Falls die
Strömung
stromabwärts
von dem Luftseparator 38 blockiert wird, überwindet
der Druck der Strömung
die Kraft der Feder 135 und zwingt das Ventilglied 137 sich
zu öffnen. Der
Brennstoff strömt
dann in eine Kammer 136, die an der Vorderseite des Gehäusekörpers 61 gebildet ist.
Eine Öffnung 138 in
dem Gehäusekörper 61 ermöglicht dann
eine Fluidverbindung von der Kammer 136 zurück zum Einlassrohr 72.
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Das erfindungsgemäße Luftdetektorsystem 21 wird
nun anhand der 7 und 8 beschrieben. Das System 21 umfasst
ein Detektorgehäuse 134. Das
Detektorgehäuse 134 ist
an die hintere Platte 68 des Pumpengehäuses 58 über ein
kleines Verbindungsrohr 144 angeschlossen. Ein Ende des
Rohres 144 ist an eine Öffnung 145 in
der Platte 68 angebracht, so dass es in Verbindung mit
der Luftbeseitigungskammer 41 steht. Das gegenüberliegende Ende
des Rohres 144 ist in Verbindung mit einer Bohrung 146,
welche sich von der Oberseite des Detektorgehäuses etwa zwei Drittel des
Abstandes durch das Gehäuse
nach unten erstreckt. Das Detektorgehäuse 134 ist so geformt,
dass die Basis der Bohrung 146 sich eine kurze Strecke
horizontal weg von der Mittellängsachse
der Bohrung erstreckt. In Richtung von der Bohrung 146 weg
ist das Gehäuse 134 ausgebildet,
um eine Öffnung 148 zu
bilden, dessen Durchmesser geringer ist als der der Bohrung. Bei
einigen bevorzugten Versionen der Erfindung weist die Öffnung 148 einen
Durchmesser zwischen 0,1 und 0,75 Zoll (0,25 bis 2,0 cm) auf. Bei
bevorzugteren Versionen der Erfindung weist die Öffnung 148 einen Durchmesser
von 0,4 bis 0,5 Zoll (1,0 bis 1,3 cm) auf. Stromabwärts der Öffnung 148 weist
das Detektorgehäuse 134 eine
Ausgangsöffnung 150 auf,
durch die Luft in die Atmosphäre
abgegeben wird. Die Ausgangsöffnung
weist einen Durchmesser auf, der größer ist als der der Öffnung 148.
In der dargestellten Version der Erfindung ist der Durchmesser der
Ausgangsöffnung 150 etwa
gleich groß wie
der der Bohrung 146.
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Der Transducer 48, der Druckschalter,
ist oben an dem Detektorgehäuse 134 befestigt.
Der Transducer 48 ist in eine Bohrung 146 eingesetzt,
um den Druck der Luft, die von dem Ausgabesystem abgegeben wird,
zu überwachen.
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Das erfindungsgemäße Ausgabesystem 20 arbeitet
in herkömmlicher
Weise. Mit der Pumpe 26 wird angesaugt. Durch diese Ansaugung
wird der Brennstoff von dem Vorratstank 22 durch die Leitungen 28 und 71 und
das Einlassrohr 72 zu der Pumpe 26 gesaugt. Die
Pumpe 26 gibt den Brennstoff an den Luftseparator 38 ab.
Etwaige Luft in dem Brennstoffstrom, der von der Pumpe abgegeben
worden ist, wird in das Zentrum eines Luftseparators 38 gezwungen,
wobei das Zentrum oder die Kammer durch das Glied 96 definiert
sind. Diese Luft zusammen mit etwaigem Brennstoff, der ebenfalls
in das Zentrum des Luftseparators gezwungen wird, wird dann durch
das Ablassrohr 122 gezwungen. Von dem Ablassrohr 122 strömt dieses
Gemisch aus Luft und Brennstoff zu der Luftbeseitigungskammer 41.
In dem Luftseparator 38 strömt der im wesentlichen gasfreie
Brennstoffstrom entlang dem Außenumfang des
Raumes im Inneren des Separators 38. Dieser von Gas befreite
Brennstoffstrom wird über
eine Leitung 42 an den Schlauch 32 zur Abgabe
an das Fahrzeug abgegeben.
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Der mit dem Luftstrom mitgerissene
Brennstoff, der in die Luftbeseitigungskammer 41 strömt, wird
in der Kammer von selbst von der Luft getrennt. Dieser Brennstoff
wird dann zu der Pumpe 26 über die Öffnung 132 und das
Einlassrohr 72 zurückgeführt. Die
Luft in der Luftbeseitigungskammer 41 wird an die Umgebung
durch ein Verbindungsrohr 144 und das Detektorgehäuse 134 abgegeben.
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Im Allgemeinen ist der Brennstoffstrom,
der von der Pumpe 26 abgegeben wird, entweder luftfrei oder
er enthält
nur eine geringe Luftmenge. Demgemäß besteht der Fluidstrom von
dem Luftseparator 38 in die Luftbeseitigungskammer 41 aus
Brennstoff oder einem Brennstoff-Luft-Gemisch, welches nur eine
relativ geringe Menge Luft enthält.
Wenn das Ausgabesystem 20 in diesem Zustand arbeitet, ist nur
ein geringer Luftstrom aus dem Detektorgehäuse 134 vorhanden.
Wenn der Luftstrom in diesem Zustand vorliegt, ist der Luftdruck
in dem Detektorgehäuse 134 nicht
wesentlich größer als
der atmosphärische
Druck. Aufgrund des Signals des Druckschalters 48 hält demgemäß die Ventilsteuerung 56 das Ventil 57 offen.
Dadurch wird eine unbegrenzte Abgabe von Brennstoff von dem Ausgabesystem
zu dem Fahrzeugkraftstofftank 45 gewährleistet.
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Es kann jedoch vorkommen, dass größere Luftmengen
in das Pumpengehäuse 58 eintreten. Dies
kann passieren, wenn ein Leitungsleck stromaufwärts der Pumpe 26 auftritt.
Falls ein solches Leck vorliegt, wird Luft in das Ausgabesystem 20 durch
die Saugwirkung der Pumpe 26 gesaugt. Wenn große Mengen
Luft in dem Brennstoffstrom von der Pumpe 26 vorliegen,
wird wiederum ein beträchtliches
Luftvolumen von dem Brennstoffstrom von dem Luftseparator 38 abgetrennt.
Es kann jedoch noch ein erheblicher Anteil gasförmiger Fluide (Luft und verdampfter
Brennstoff) in dem Teil des Brennstoffstromes vorliegen, der dem
Abgabeschlauch 32 zugeführt
wird.
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Wenn diese Bedingung eintritt, ist
jedoch ein relativ großer
Volumenstrom Luft durch die Luftbeseitigungskammer 41 vorhanden.
Die Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit
wird durch die Erhöhung des
Luftdrucks stromaufwärts
der Öffnung 148 erkennbar.
Wenn der Druckanstieg anzeigt, dass die Geschwindigkeit des Luftstroms
durch die Luftbeseitigungskammer ein bestimmtes eingestelltes Niveau überschreitet,
führt der
Drucksensor 48 zu einem Übergang des offenen/geschlossenen
Zustandes.
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Diese Erhöhung des Drucks wird ihrerseits von
dem Druckschalter 48 erfasst. Bei einigen bevorzugten Versionen
der Erfindung ist der Druckschalter 48 beispielsweise so
ausgebildet, dass er eine Änderung
des offenen/geschlossenen Zustandes immer dann durchführt, wenn
er feststellt, dass der Druck in der Luftbeseitigungskammer 41 über (1 bis
10 psi) 6,895 bis 68,95 kPa ansteigt. Nach bevorzugten Versionen
der Erfindung führt
der Druckschalter 48 eine offene/geschlossene Zustandsänderung
immer dann durch, wenn der Druck über (2 bis 6 psi) 13,79 bis 41,37
kPa ansteigt.
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Der Druckschalter 48 führt eine
Zustandsänderung
insbesondere dann durch, wenn der Druck, den er überwacht, anzeigt, dass eine
Erhöhung
der Geschwindigkeit des Luftstroms durch das Ausgabesystem 120 aufgetreten
ist, jedoch das tatsächliche Volumen
des Luftstroms noch unter dem Volumen der Luft liegt, welche der
Luftseparator 38 von dem Brennstoffstrom entfernen kann.
Bei einigen Versionen der Erfindung kann beispielsweise der Luftseparator 38 im
wesentlichen die gesamte Luft aus dem Brennstoffstrom entfernen,
wenn der Luftstrom weniger als 30 Vol.-% des Flüssigkeitsstromes beträgt. Bei
diesen Versionen der Erfindung führt
der Druckschalter 48 eine Zustandsänderung aus, wenn der Druck,
den er feststellt, anzeigt, dass der Luftstrom durch die Luftbeseitigungskammer 41 beginnt,
25 Vol.-% des Flüssigkeitsstromes
zu überschreiten.
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Die Zustandsänderung des Druckschalters 48 veranlasst
die Ventilsteuerung 56, das Ventil 57 in den geschlossenen
Zustand überzuführen. Das Schließen des
Ventils 57 verhindert, dass Brennstoff mit größeren Mengen
gasförmiger
Fluide abgegeben wird.
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Ein Vorteil des Luftdetektorsystems 21 der Erfindung
besteht darin, dass es durch Überwachung eines
Parameters, der Strömungsgeschwindigkeit, arbeitet
verbunden mit einem einzigen Fluid, der entfernten Luft, in dem
Brennstoffausgabesystem, in dem das Überwachungssystem angebracht
ist. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass das Detektorsystem 21 nur
einen einzigen Sensor, den Transducer 48, benötigt, um
die erforderliche Überwachung
vorzunehmen. Darüber
hinaus braucht dieses System nur so ausgebildet zu werden, um einen einzigen
Sensor aufzunehmen. Diese Merkmale machen es insgesamt relativ einfach,
das erfindungsgemäße Detektorsystem 21 zur
Verfügung
zu stellen.
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Ein weiterer Vorteil dieses Systems
besteht darin, dass der überwachte
Parameter, die Strömungsgeschwindigkeit
der Luft durch die Luftbeseitigungskammer 41, nur als Funktion
des Volumens der Luft, die in dem Brennstoffstrom mitgerissen wird,
variiert. Diese Variable wird nicht durch andere Variablen, wie
Gravitation, Druck oder Strömungsverlust beeinträchtigt.
Durch Messung dieses Strömungsdrucks
ist das erfindungsgemäße Detektorsystem 21 damit
in der Lage, genau die Menge der Luft in dem Brennstoffstrom zu
bestimmen. Bevor das Luftvolumen dasjenige überschreitet, welches der Luftseparator 38 entfernen
kann, verhindert damit das System die Abgabe von dampfbeladenem
Brennstoff.
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Darüber hinaus ist alles was unternommen werden
muss, wenn das erfindungsgemäße System 21 die
Abgabe von dampfbeladenem Brennstoff stoppt, die Einstellung des
Drucks, bei dem der Schalter 48 einen offenen/geschlossenen
Zustandsübergang
durchführt,
anzupassen. Wenn das System 21 einmal installiert worden
ist, ist es damit eine relativ einfache Aufgabe, das System anzupassen, um
sicherzustellen, dass das System die Abgabe von Brennstoff verhindert,
wenn der Luftdruck proportional zu einer gewählten Strömungsgeschwindigkeit der Luft
durch die Kammer 41 gemessen wird.
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Es ist erkennbar, dass die vorstehende
Beschreibung auf eine spezielle Ausführungsform des erfindungsgemäße Überwachungssystems 21 beschränkt ist.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass alternative Konstruktionen
der Erfindung vorliegen können.
Beispielsweise ist es klar, dass das tatsächliche Ausgabesystem 20,
für das
das Überwachungssystem 21 verwendet
wird, sich von dem beschriebenen Überwachungssystem unterscheiden
kann. Insbesondere kann der Aufbau der Pumpe und/oder des Luftseparators
erheblich von dem, der beschrieben worden ist, abweichen. In ähnlicher
Weise kann bei anderen Versionen der Erfindung das Pumpengehäuse von
dem, das beschrieben worden ist, abweichen.
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Der Aufbau des Luftströmungsmesskreises kann
ebenfalls von dem abweichen, der beschrieben worden ist. Bei Versionen
der Erfindung, in denen der Luftdruck gemessen wird, um ein indirektes
Maß des Luftstroms
zu liefern, können
beispielsweise andere Transducer zum Messen des Luftdrucks eingesetzt werden.
Beispielsweise kann ein Transducer, der zur Messung des Drucks und
zur Lieferung eines diesem Druck entsprechenden Analogsignals in
der Lage ist, eingesetzt werden. Bei diesen Versionen der Erfindung
kann das Ausgangssignal des Transducers als Eingangssignal für einen
Komparator verwendet werden. Das zweite Eingangssignal zu dem Komparator ist
ein Referenzsignal. Der Komparator, der auf einem Vergleich der
beiden Signale basiert, erzeugt ein Signal an die Ventilsteuerung 56,
um das Ventil zu öffnen/schließen. Das
Transducersignal kann alternativ digitalisiert sein. Das digitalisierte
Signal kann dann bei einer Schaltung angewendet werden, bei der
das digitalisierte Drucksignal mit einem Druckniveau aus einem Speicher
verglichen wird. Aufgrund dieses Vergleichs wird von der Ventilsteuerung
das Ventil geöffnet
oder geschlossen.
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Darüber hinaus kann bei einigen
Versionen der Erfindung die Luftströmungsgeschwindigkeit durch
die Luftbeseitigungskammer 41 direkt gemessen werden. Wie
beispielsweise aus 9 ersichtlich,
kann ein mechanischer Strömungsschalter 160 in
die Leitung 162 eingesetzt sein, durch die die Luft aus
der Luftbeseitigungskammer 41 abgegeben wird. Diese Art
von Schalter 160 weist ein Glied 164 auf, das
physikalisch versetzt wird, wenn die Strömung durch die Leitung 162,
an der er befestigt ist, eine vorgegebene Strömungsgeschwindigkeit überschreitet.
Bei diesen Versionen der Erfindung kann der Schalter mechanisch
mit dem Ventil verbunden sein, so dass die Bewegung des Schaltgliedes
das Ventil öffnet/schließt. Bei
einigen Versionen der Erfindung ist es damit nicht notwendig, eine
elektrische Schaltung zur Steuerung des offenen/geschlossenen Zustandes
des Ventils vorzusehen. Bei diesen Versionen der Erfindung können jedoch
eine Reihe von Fluidsteuerungsventilen notwendig sein, um ein Antriebsfluid
zur Verfügung
zu stellen, das die Ventilglieder innerhalb des Ventils 57 öffnet/schließt.
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Bei einigen Versionen der Erfindung
kann eine elektronische Einrichtung vorgesehen sein, die die Luftströmungsgeschwindigkeit
durch die Luftbeseitigungskammer direkt misst. Beispielsweise kann es
erwünscht
sein, die Geschwindigkeit des Fluidstroms aus dem Rohr 144 zu
messen und das Rohr zur Atmosphäre
zu öffnen.
Diese Strömung
kann gemessen werden, indem das Rohr 144 so ausgebildet wird,
dass es ein Venturi-Profil aufweist und zwei Drucktransducer in
die Bohrung eingesetzt werden. Einer der Transducer würde an dem
Eingang der Bohrung mit weitem Durchmesser angeordnet werden; der
zweite Transducer ist an dem engsten Durchmesserabschnitt angeordnet.
Bei dieser Version der Erfindung sind die Durchmesser des Rohres 14 an
den Stellen, an denen die Drücke
gemessen werden, sowie die Drücke
selbst bekannt. Es ist möglich,
aus diesen Daten die Geschwindigkeit des Fluidstroms durch das Rohr 144 zu
berechnen. Falls diese Strömungsgeschwindigkeit
ein gewähltes
Niveau überschreitet,
verhindert das erfindungsgemäße System 20 die
Brennstoffausgabe.
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Bei einigen Versionen der Erfindung
kann es weiterhin nicht notwendig sein, das beschriebene Detektorgehäuse 134 vorzusehen.
Beispielsweise kann bei Versionen der Erfindung, bei denen der Druck
zur Bestimmung der Luftströmungsgeschwindigkeit
gemessen wird, der Transducer, der diese Messung durchführt, direkt
in der Luftbeseitigungskammer 41 befestigt sein. Alternativ
kann in Versionen der Erfindung, in denen die Luftströmungsgeschwindigkeit
direkt gemessen wird, der Strömungsgeschwindigkeitsaufbau
einfach in eine Leitung oder eine Öffnung eingesetzt werden, die
als Weg dienen, durch den die Luft in die Atmosphäre abgegeben wird.
Diese Versionen der Erfindung umfassen nicht das beschriebene Detektorgehäuse 134.
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Nach einigen Versionen der Erfindung
können
auch weitere Einrichtungen angewendet werden, um den Brennstoff
an der Ausgabe zu hindern. Beispielsweise kann anstelle eines Brennstoffabschaltventils
der Transducer, der die Luftströmungsgeschwindigkeit
durch die Luftbeseitigungskammer 41 misst, mit einer Kontrolleinrichtung,
einem Schalter, verbunden sein, der die Betätigung des Pumpenmotors 27 steuert.
Damit verhindert das System immer dann ein weiteres Pumpen des Brennstoffs,
wenn das System zu große
Luftmengen bestimmt, die durch die Kammer 41 strömen.