专利名称：用于维持气液比的蒸气回收泵压力调节的制作方法
技术领域：
概括地说，本发明涉及与液体燃料分配设施相关的燃料蒸气的回收。更具体地说，本发明涉及控制回收的燃料蒸气的体积以确保所述体积与被分配的液体燃料的体积成合
适的比例。
背景技术：
液体燃料分配设施(B卩加油站)经常遭遇燃料损失到大气中的情况，其由于在燃料分配行为期间不充分的蒸气收集、容纳罐系统中多余的液体燃料蒸发、以及在罐装车输送期间不充分的蒸气再回收等原因造成。损失的蒸气会导致联邦政府和州政府均监测和管理的空气污染问题。已经通过多种蒸气回收方法来进行使进入空气的损失最小的尝试。这些方法包括“阶段-I蒸气回收”，其中蒸气从地下燃料储罐回流到输送车；“阶段-II蒸气回收”，其中蒸气从补给了燃料的车辆的燃料箱回流到地下储罐；蒸气处理，其中接收来自地下储罐的燃料/空气蒸气混合物、蒸气被液化并且作为液体燃料回流到地下储罐；燃烧掉多余的蒸气并将较少的污染燃烧产物排出到大气；以及其它燃料/空气混合物分离方法。当正常工作时，阶段-II蒸气回收导致主燃料储罐和消费者的汽油罐之间空气或蒸气(A)和液体(L)的等量转换。理想地，阶段-II蒸气回收产生非常接近于1.0的A/L比率。换句话说，在燃料补给交易期间，回流的蒸气替换主燃料储罐中等量的液体。当A/L比率接近I. O时，收集补给燃料蒸气，最小化新鲜空气向储罐中的进入，并且防止主燃料储罐中多余正压或负压的积聚。这最小化了燃料分配喷嘴处的损失以及多余蒸气从储罐的蒸发和泄漏。因此，A/L比率的测量提供了适当的阶段-II蒸气收集操作的指示。低的A/L比率意味着未回收对应于已分配燃料量的、适当量的燃料蒸气。本发明认识到并且解决了现有技术构造和方法所考虑的问题。
发明内容
本发明的一种实施方式提供一种用于控制蒸气回收系统的系统，所述蒸气回收系统回收在燃料分配点处的燃料补给期间从车辆排出的蒸气并且使蒸气回流至加油站环境中的地下储罐。所述用于控制蒸气回收系统的系统包括与所述燃料分配点相连的气液调节阀，所述气液调节阀被配置成用于针对通过所述燃料分配点分配的给定量的燃料来调节通过所述燃料分配点回收的蒸气的量。蒸气泵与所述气液调节阀流体连通，所述蒸气泵具有入口侧和出口侧。蒸气流动路径与所述气液调节阀以及所述蒸气泵流体连通，并且控制器操作性地连接至所述蒸气回收系统。所述控制器监测所述蒸气回收系统的参数；以及维持所述蒸气流动路径的位于所述蒸气泵的入口侧和所述气液调节阀之间的第一部分中的基本上恒定的压力水平。本发明还提供了一种操作蒸气回收系统的方法，所述蒸气回收系统回收在燃料分配点处进行燃料补给期间从车辆排出的蒸气并且使蒸气通过与气液调节阀和蒸气泵流体连通的蒸气流动路径回流至地下储罐。所述方法包括通过所述燃料分配点将燃料分配到所述车辆中；利用所述气液调节阀与分配到所述车辆内的燃料成比例地调节通过所述燃料分配点回收的蒸气的量；检测所述蒸气回收系统的参数；以及维持所述蒸气回流路径的位于所述蒸气泵和所述气液调节阀之间的第一部分中的基本上恒定的压力水平。下面将更详细地讨论本发明的其它目的、特征和方面。附图被并入此说明书，并且构成本说明书的一部分，图示了本发明的一个或更多实施方式。这些附图与说明书一起用于解释本发明的原理。
在此说明书的其它部分(包括对附图的参考)中，更具体地提出了对于所属技术领·域的普通技术人员来说充分并且能实施的公开内容，包括其最佳实施方式，图中图I是液体燃料分配设施的图示，该液体燃料分配设施包括根据本发明的第一实施方式的燃料蒸气回收系统；图2是如图I中所示的燃料分配器的图示；图3是示意图，图示出如图2中所示的燃料分配器单元的某些操作特征；图4是液体燃料分配设施的图示，所述液体燃料分配设施包括根据本发明的另一实施方式的燃料蒸气回收系统；图5是示意图，图示出如图4中所示的燃料分配器单元的某些操作特征；图6是液体燃料分配设施的图示，所述液体燃料分配设施包括根据本发明的另一实施方式的燃料蒸气回收系统；图7是图表，示出了根据本发明的另一实施方式的用于容积泵(例如具有其控制器的斜盘泵(swash pump))的压力和速度之间的关系；图8是图表，示出了根据本发明的另一实施方式的用于具有其控制器的斜盘泵的转矩和速度之间的关系；以及图9是图表，示出了根据本发明的另一实施方式建立之后用于斜盘泵和控制器的测试结果。在本说明书和附图中附图标记的重复使用意在表示本发明的相同或类似的特征或元件。
具体实施例方式现在将具体参照本发明当前的优选实施方式，在附图中图示了其一个或更多示例。每个示例均是以本发明的解释而非限制的方式提供的。实际上，对于所属技术领域的技术人员来说，很显然，在不脱离本发明的范围和精神的情况下能够在本发明中做出改型和变型。例如，作为一个实施方式的部件所图示出和描述的特征可以用在另一实施方式上以产出再一个实施方式。因此本发明意在覆盖落入所附的权利要求书的范围及其等同范围内的这些改型和变型。结合图I描述本发明的第一实施方式，图I示出了根据本发明的用于在液体燃料分配设施10中使用的蒸气回收系统。如图所示，燃料分配设施10包括站房100、一个或更多燃料分配器单元200a和200b(燃料分配器单元200b未图示)、主燃料存储系统300、用于将燃料分配器单元200a和200b连接到主燃料存储系统300的装置、以及一个或更多蒸气(或空气)流量传感器(AFS的)501。燃料分配器单元200a和200b可以是由North Carolina的Greensboro的Gilbarco, inc.公司出售的ENCORE ,或其他燃料分配器，例如在美国专利号4，978，029 (其以参考的方式全文并入本申请)中公开的那样。如图I中所示，站房100包括中央电子控制系统110，所述中央电子控制系统110包括分配器控制器120 (也称作现场控制器或销售点系统)、将分配器控制器120与燃料分配器单元200a和200b连接的分配器电流回路界面线路130、以及数据采集系统140。分配器控制器120控制燃料分配器单元200a和200b并且处理经由电流回路130从分配器200 接收的交易信息。分配器控制器120例如通过第一线路总线122与数据采集系统140电连接。界面线路130可以通过第二线路总线132电连接到数据采集系统140。分配器控制器120可以是Gilbarco的G-Site .或Passport 销售点系统。除了其他传统的特征之外，数据采集系统140优选地包括标准计算机存储和中央处理能力、键盘输入装置以及音频和视频输出界面。例如加利福尼亚空气资源管理委员会(CARB)等实体已经产生了对加强型蒸气回收(EVR)设备的要求。这些要求包括苛刻的蒸气回收系统监测要求以持续地确定系统是否正常工作。在面临这些加强的要求的场合，数据采集系统140也可以起到站内诊断检测器的作用。例如，在需要的情况下，数据采集系统140可以是Veeder-Root公司的TLS-350 罐监测器。分配器控制器120和数据采集系统140均可以进一步以通讯的方式联接至远离现场的系统或远程系统(未图示)，用于远程地交流信息和接收指示，在这样的情况下，两个系统均可以通过电话线或其它网络(包括因特网)线路与远程系统通信。再附加地参照图2和图3，燃料分配器单元200a和200b可以以传统的“气泵”形式设置。燃料分配器单元200a和200b中的每个均可以包括通常由喷嘴210限定的一个或更多燃料分配点。在示出的优选实施方式中，燃料喷嘴210是适当的蒸气回收喷嘴，其与机械式气液蒸气调节阀500 (下文中称为A/L调节阀)组合使用。欧洲专利号0703186中示出了示例性的A/L调节阀。燃料分配器单元200a和200b的每个燃料分配点包括混合歧管260、同轴蒸气/液体分流器261、蒸气回流通道220、燃料供应通道230和机械式A/L调节阀500。如图所示，机械式A/L调节阀500优选地邻近该同轴蒸气/液体分流器261设置。这些蒸气回流通道220可以在连接到共用蒸气回流管410之前结合在一起(图I)。燃料分配器单元200a和200b还包括液体燃料分配仪表240。液体燃料分配仪表240通过液体燃料分配仪表界面270或控制系统和界面线路130提供分配的液体燃料数量信息至分配器控制器120。控制系统270可以是微控制器、微处理器或具有相关存储器且其上运行软件程序的其它电子部件。基于从液体燃料分配仪表240接收的燃料流量信息，控制系统270通常控制燃料分配器单元200a和200b的多个方面，例如加仑(或公升)显示215、价格显示216、支付交易的收据等。主燃料存储系统300包括一个或更多主燃料储罐310a和310b。燃料储罐310a和310b通常设置在地下，然而，本发明的应用并非必须要将罐设在地下。如在图I中最佳示出的，每个燃料储罐310a和310b通过排气管320连接到大气。排气管320终止在泄压阀330中。蒸气处理器340可以连接到处于燃料储罐310a和310b以及泄压阀330之间的排气管320。注意，在不会面对这些加强的监测要求的场合通常并不需要蒸气处理器。在这样的情况下，压力传感器350操作性地连接到排气管320。燃料储罐310a和310b也可以包括用于提供与储罐中的燃料液位有关的信息的自动罐计量系统(ATGS)360。蒸气处理器340、压力传感器350以及自动罐计量系统360分别通过第三、第四和第五线路总线342、352和362电连接到数据采集系统140。燃料储罐310a和310b还包括用于提供给罐填充燃料的装置的填充管子和填充管道370以及用于用储罐310a和310b的燃料供应分配器200a和200b的潜水泵380。用于连接燃料分配器单元200a和200b以及主燃料存储系统300的装置包括蒸气 回流管路410和一个或更多燃料供应管路420。蒸气回流管路410和燃料供应管路420分别连接至与多个燃料分配点210相连的蒸气回流通道220和燃料供应通道230。正如众所周知的，燃料供应管路420可以是具有外壳安全壳的双壁管子。美国专利号6，435，204中图示了示例性的地下燃料输送系统，上述专利在此通过参考的方式全文并入本申请。在图I中图示的实施方式中，由马达252控制的可变速蒸气泵250通过共用蒸气回流管路410联接到多个蒸气回流通道220来帮助燃料蒸气的回收。在所示的优选实施方式中，可变速蒸气泵250可以是Healy YP1200 。美国专利号5，040，577中可找到此系统的示例，上述专利在此通过参考的方式全文并入本申请。 数据采集系统140从压力传感器253接收关于在蒸气回流管路410中的压力的信息，压力传感器253设置在蒸气泵250的入口侧上并且通过界面线路257电连接至数据采集系统140。数据采集系统140通过控制线路251控制马达252来控制蒸气泵250的速度，使得在蒸气回流管路410中维持基本恒定的压力，继而维持与蒸气回流管路410流体连通的每个机械式A/L调节阀500的下游侧上的基本恒定的压力。这样，本发明的蒸气回收系统帮助控制所回收的燃料蒸气量与分配的燃料量成比例。如图I中所示，在蒸气回流通道220的公共支路中布置有AFS501，以测量各组燃料分配点210的蒸气流量(最少可仅为两个分配点蒸气流量)。后一示例通过在每个燃料分配器单元200a和200b中安装一个AFS 501实现，其通常包括如图所示的两个分配点210 (每个分配器侧一个分配点)，或者在MultiProduct分配器(MPD)中的多达六个分配点(每侧三个)。通过蒸气回流通道220输送的蒸气流组合起来经过分配器壳体中的单个AFS 501。然而，另一实施方式可以包括专用于各个单独的燃料分配点210的AFS 501，使得每个AFS501测量来自单独的燃料分配点210中的蒸气流。注意，在不会面对加强的监测要求的场合通常并不需要空气流量传感器。再参照图3，图示了本发明的一个示例的内部燃料流量部件。正如上面所说的，燃料通过与其相应的地下储罐相连的燃料供应管路420从一个或更多地下燃料储罐310a和310b流出。燃料供应管路420通过剪切阀(shear valve )421进入到燃料分配器单元200a的壳体202内(图2)。如该产业中所公知的那样，剪切阀421被设计成如果燃料分配器单元200受到冲击则切断流经它们相应的燃料供应管线的燃料。美国专利号6，575，206中公开了剪切阀的示例性实施方式，上述专利在此通过参考的方式全文并入本申请。类似地，蒸气回流通道220通过剪切阀221而与燃料分配器单元200a断开(图2)。如图3中所示，从地下燃料储罐310a和310b到燃料喷嘴210的燃料流动路径每个均包括沿着燃料线路230定位在液体燃料分配仪表240上游的燃料过滤器246和比例阀244。替代地，比例阀244可以位于液体燃料分配仪表240的下游。液体燃料分配仪表240和比例阀244位于壳体202的燃料处理室203中。燃料处理室203与位于蒸气阻隔件205上方的电子器件室隔离开。燃料处理室203与可能会导致燃料蒸气燃烧的火花和其他事件隔离开，正如众所周知的以及美国专利号5，717，564中描述的那样，上述专利在此通过参考的方式全文并入本申请。液体燃料分配仪表240通过蒸气阻隔件205经由来自脉冲发生器241的脉冲发生器信号线路与控制系统270通信。在对燃料进行操作期间，控制系统270通过阀通信线路调节比例阀244从而打开和关闭。比例阀244可以是电磁控制比例阀，就像美国专利号
5,954, 080中描述的那样，上述专利在此通过参考的方式全文并入本申请。当控制系统270指示比例阀244打开以允许增加燃料流量时，燃料进入比例阀244并存在于液体燃料分配器仪表240中。燃料的排出体积(displaced volume)的流量(flow rate)由液体燃料分配器仪表240测量，所述液体燃料分配器仪表240通过脉冲发生器信号线路将燃料的排出体积的流量告知控制系统270。在图示的示例中，例如通过美国专利号7，028, 561中描述的霍尔效应传感器在脉冲发生器信号线路上产生脉冲信号，上述专利在此通过参考的方式全文并入本申请。以这样的方式，控制系统270使用来自脉冲发生器信号线路的脉冲发生器信号来确定通过燃料分配器单元200a流动并被输送到车辆12的燃料的流量。控制系统270通过加仑显示器通信线路更新在加仑显示器215上的分配的总加仑，也通过价格显示器通信线路更新在价格显示器216上的分配的燃料价格。当燃料离开液体燃料分配仪表240时，燃料进入流量开关242。流量开关242通过流量开关信号线路产生发送给控制系统270的流量开关通信信号，以告知何时燃料正在流动通过液体燃料分配仪表240。流量开关通信信号告知控制系统270燃料实际上正在燃料输送路径中流动，且来自液体燃料分配器仪表240的脉冲发生器信号是由于实际燃料流量而产生。在燃料进入流量开关242之后，燃料穿过燃料供应通道230离开从而被输送到混合歧管260。混合歧管260从各地下燃料储罐310a和310b接收具有变化的辛烷值的燃料，并且确保具有消费者所选辛烷值的燃料被输送到消费者的车辆12。在流经混合歧管260之后，燃料经过燃料软管212和燃料喷嘴210用于输送到车辆12的燃料箱24。柔性燃料软管212包括产品输送线路231和蒸气回流通道220。正如之前所讨论的，线路231和线路220都通过燃料分配器单元200a流体连接到地下燃料储罐310a和310b。蒸气回流通道220通过同轴的蒸气/液体分流器261与产品输送线路231分开。在燃料输送到车辆的燃料箱24中期间，进入的燃料排出包含燃料蒸气的燃料箱24中的空气。在蒸气泵250的帮助下，通过蒸气回流通道220从车辆12的燃料箱24回收蒸气。如前面所述，本实施方式的蒸气泵250是可变速泵。数据采集系统140控制蒸气泵250的速度，因此也控制共用蒸气回流管路410和相连的蒸气回流通道220内的压力水平或真空度。当燃料从燃料喷嘴220分配到车辆12的燃料箱24中时，流动的燃料使机械式A/L调节阀500打开，因此打开通向燃料箱24的蒸气回流通道220。通过蒸气泵250保持的真空度使得充满蒸气的空气(所述充满蒸气的空气由于燃料进入燃料箱24而被排出)通过A/L调节阀500而被吸入到蒸气回流通道220中。随着燃料被分配的速度增加，更多的空气通过A/L调节阀500被吸入到蒸气回流通道220和相连的蒸气回流管路410内。随着更多充满蒸气的空气被吸入到蒸气回流管路410内，压力传感器253所感测的真空度开始降低。真空度的降低沿着界面线路被报告给数据采集系统140。作为回应，数据采集系统140增加马达252驱动蒸气泵250的速度，因此使蒸气回流管路410内的真空度上升到其先前的水平。相反地，当通过燃料喷嘴210分配的燃料量增加以及较少的充满蒸气的空气被回收时，压力传感器253感测蒸气回流管路410内真空度增加，并且数据采集系统140将减慢蒸气泵250的速度。在这样的方式下，不管分配燃料的燃料喷嘴的数量和分配燃料的速度如何，数据采集系统140能够在A/L调节阀500的下流 侧上维持基本上恒定的压力。试验揭示当在A/L调节阀500的下游侧上维持80毫巴那么低的基本上恒定的真空度时，所公开的系统如期望地那样起作用。然而，在蒸气回收期间，少量的燃料可能会通过相连的喷嘴210被吸入到蒸气回流通道220内。此燃料往往积聚在相连的蒸气回流通道220的最低部分中，因此如果不清除掉燃料则会很大程度地阻塞蒸气回流通道220并且阻止进一步的蒸气回收。尽管当维持恒定的80毫巴的真空时通过无阻塞的蒸气回流通道220实现了适当的蒸气回流，但是80毫巴通常还不是足够大来确保任何进入的燃料被进一步通过蒸气泵250抽吸，从而蒸气回流通道220保持通透，蒸气的回收能够持续进行。这样，优选地，在当前的实施方式中，在A/L调节阀500的下游侧上可以维持大约200毫巴的基本上恒定的真空。注意，也能够使用更高的真空度，只要其足以将蒸气回流通道220维持在畅通无阻的情况下即可。图4和图5中示出了本发明的第二实施方式。第二实施方式与第一实施方式的不同主要在于，每个燃料分配器单元200a和200b包括专用的用于回收燃料蒸气的蒸气泵250，而不是被置于共用蒸气回流管路410中并且服务于多个燃料分配器单元的单个蒸气泵250。如图所示，蒸气泵250的入口侧为燃料分配器单元200a的两个蒸气回流通道220所共用，并且出口侧开口到共用的蒸气回流管路410。这样，为了维持蒸气回收系统的期望的操作，应该是每个燃料分配器单元200a和200b内的蒸气回流通道220的真空度被维持在基本上恒定的水平，而不是蒸气回流管路410内的真空度被维持在基本上恒定的水平。因此，压力传感器253设置在蒸气泵250的入口侧上而不是蒸气回流管路410上。第二实施方式的另一个不同是每个燃料分配器单元200a和200b的控制系统270而不是中央数据采集系统140控制其专用的蒸气泵250的操作。控制系统270从压力传感器253接收与蒸气回流通道220中的压力水平相关的信息，该压力传感器253置于在蒸气泵250的入口侧上并且例如通过界面线路与控制系统270电学通信。控制系统270通过控制线路控制马达252，从而控制蒸气泵250的速度，使得在蒸气回流通道220中、并且因此在每个机械式A/L调节阀500的下游侧上维持基本上恒定的压力。这样,本发明的蒸气回收系统帮助控制回收的燃料蒸气的量与分配的燃料的量成比例。图6中示出了本发明的第三实施方式。第三实施方式与第二实施方式的相似之处在于，每个燃料分配器单元200a和200b包括专用的蒸气泵250以用于燃料蒸气的回收。如图所示，蒸气泵250的入口侧为燃料分配器单元200a的两个蒸气回流通道220所共用，并且出口侧开口到共用的蒸气回流管路410。这样，为了维持蒸气回收系统的期望的操作，应该是每个燃料分配器单元200a和200b内的蒸气回流通道220的真空度而不是蒸气回流管路410内的真空度被维持在基本上恒定的水平。类似于本发明的第二实施方式，在本实施方式中，每个燃料分配器单元200a和200b的控制系统270控制其专用的蒸气泵250的操作。每个燃料分配器单元200a和200b的控制系统270通过控制线路控制马达252，从而控制专用的蒸气泵250的速度，使得在蒸气回流通道220的组合式入口部分中、并且因此在相连的机械式A/L调节阀500的下游侧上维持基本上恒定的压力。本实施方式相对于先前讨论的实施方式的主要不同在于，能够监测蒸气回收系统的运行特性而不是在共用的蒸气回流管路410和蒸气回流通道220中所维持的压力水平， 以帮助维持系统的正常操作。例如，在之前结合图I至3以及图4和图5讨论的实施方式中的任何一个中，数据采集系统140和控制系统270分别接收指示共用的蒸气回收管路410或共用的蒸气回流通道220中正被维持的压力水平的数据。然后数据采集系统140 (图I)或控制系统270 (图4)通过改变相连的蒸气泵250的速度来维持期望的真空。相反，对于本实施方式，每个燃料分配器单元200a和200b的控制系统270接收指示由驱动相连的可变速蒸气泵250的马达252消耗的电流或相连的蒸气泵250的速度的数据，来确定蒸气泵250所承受的载荷。然后控制系统270通过控制提供给驱动蒸气泵250的马达252的电流的量而维持蒸气回流通道220的组合式入口部分内期望的真空。更具体地说，以与如上面所讨论的相同的方式，当由燃料喷嘴210分配的燃料的量增加时，通过蒸气泵250吸入到蒸气回流通道220的组合式入口部分内的充满蒸气的空气的量增加了。由于需要更多转矩但供应到马达252的电流保持恒量，所以蒸气泵250上的这种增加的载荷使得蒸气泵250开始变慢。响应于速度的减慢，控制系统270增加提供到马达252的电流的量，因此增加所产生的转矩的量。这样，蒸气泵250能够维持蒸气回流通道220的组合式入口部分内的期望的真空度，即使通过蒸气泵250被抽吸的蒸气量增加情况下也是如此。类似地，当蒸气泵250上的载荷减少时，控制系统270减少供应到马达252的电流的量。用于蒸气泵250的转矩控制的一个优选的方法是将电流控制算法包括在数据采集系统140或控制系统270的软件程序内。简言之，通过控制供应到蒸气泵250的马达252的电流的量，不论使用中的燃料分配点的数量并且因此正被回收的蒸气的量如何，蒸气回流管路410或蒸气回流通道220内的真空度能够被保持基本上恒定。这样，当利用蒸气泵250的转矩控制时，并不需要之前讨论的用于感测共用的蒸气回流管路410或蒸气回流通道220中维持的压力的压力传感器253。本发明的另一实施方式与最前面的三个实施方式的区别在于，每个燃料分配器单元200a和200b包括一对用于回收燃料蒸气的专用的蒸气泵250，而不是如图I所示置于共用的蒸气回流管路410中或如图4和图6所示置于共用的蒸气回流通道220中的蒸气泵250，使得泵服务多个燃料分配点。在此实施方式中，每个蒸气泵250的入口侧是单个的燃料喷嘴210的蒸气回流通道220，每个蒸气泵250的出口侧开口到蒸气回流通道220的共用部分。这样，为了维持蒸气回收系统的期望的操作，应该是每个燃料分配器单元200a和200b内的各自的蒸气回流通道220的真空度被维持在基本上恒定的水平，而不是共用的蒸气回流管路410内或为多于一个燃料喷嘴210所共用的蒸气回流通道220内的真空度被维持在基本上恒定的水平。先前讨论的实施方式中的每个均公开了包括一个或更多可变速蒸气泵的蒸气回收系统。然而注意，在先前讨论的实施方式的每个中，能够用各种类型的定速泵取代可变速蒸气泵。例如可以使用斜盘泵。斜盘泵是如下的泵的形式，其中由对置的锥板限定的泵室内斜盘的摆动使流体从入口流动到出口。这两个口相邻近但是通过横断斜盘和泵室的间隔件分开。就本申请来说，应当注意的是，斜盘泵的容积输出在宽的范围上与驱动轴的转动速度紧密相关。更具体地说，可以使用斜盘泵，其中数据采集系统140或控制器270改变泵的斜盘的角度以维持泵的入口侧上基本上恒定的压力；可以使用回旋叶片泵，其中改变泵的叶片的偏心距以维持基本上恒定的入口压力；可以使用活塞泵，其中机械压力调节器跨越泵的 入口侧和出口侧操作以维持期望的恒定的入口压力。另外，电子比例阀(未图示)能够置于各种定速泵的上游侧上并被用于选择性地控制相连的A/L调节阀的下游侧上维持的压力。这些仅是能够用在本发明的另外的实施方式中的定速泵的一些示例。如上面所讨论的，控制系统270从液体燃料分配仪表240和脉冲发生器241接收与被分配的燃料的量相关的信息。液体燃料分配仪表240测量被分配的燃料，同时脉冲发生器241根据液体燃料分配仪表240的每个计数产生脉冲。在示例性实施方式中，每分配一加仑的燃料，脉冲发生器241产生一千零二十四(1024)个脉冲。在本发明的又一个实施方式中，控制系统270通过界面线路130提供燃料流量信息给数据采集系统140。如前所述，数据采集系统140可以是具有相连的存储器的微处理器、微控制器等，所述存储器借助与可变速蒸气泵分配的燃料或燃料分配速度相关地控制蒸气泵250、或者调整用于恒速蒸气器的比例流量控制阀的刻度或蒸气泵控制值进行校准。在此实施方式中，压力传感器253不是必需的，因为蒸气泵250用来回收蒸气的速度是通过燃料的量来确定的，该燃料量由数据采集系统140基于由液体燃料分配仪表240通过接口线130提供的信息确定并分配。如先前所讨论，蒸气泵250可以是具有跨越其入口和出口等操作的电子比例阀、机械压力调节器等的可变速泵或恒速泵。虽然本发明的另一实施方式利用了斜盘泵的摩擦相对低的方面，但是，也可以将本发明应用于能够被直接联接的多相电机驱动的任何类型的正排量蒸气泵，所述多相电机连接至具有至少一些计算能力的适当的控制器的输出。之前，在2009年9月18日提交的PCT/NZ2009/000198中描述了例如由新西兰奥克兰的SwashPump Technologies Limited生产的型号为A05的斜盘泵等针对空气或其它气体优化的斜盘泵的一种版本，具体地其呈如下的形式，即，其集成有用于具有永磁转子和固定的定子绕组的无刷直流三相电机的控制器。许多这样的控制器能够通过电机载荷间接地确定泵操作情况如何。一些版本可以使用所应用的电流以及从磁场传感器所得的磁信号之间的相位关系来确定转矩如何。更具体地说，旋转速度和所消耗电流在任何时刻都可作为所提供控制器内控制算法的输入。本说明书将描述泵及其控制器能够如何改变以充当独立的压力调节的气体源或吸气部件；在此示例中，是充满燃料的蒸气的抽吸部件。
此示例提供用于燃料分配器的A/L阀的适当的操作条件，同时在低总体拥有成本的装置中使用最少数量的部件。在组装之后，斜盘泵、马达和相连的可变速控制器相对于大气压力维持蒸气回收泵的入口处的特定的负压一不管流量多大或者在任何时间有许多输送喷嘴运行。严格地说，在泵的入口与出口之间(而不是在入口与局部气隙之间)保持压差。在同一时间使用两个喷嘴是合理的限定数字。在任何一个或所有两个输送喷嘴均被从挂持件或保持件上取下以用于燃料箱补给步骤的时刻，控制器将通电工作从而使泵以适当的速度旋转。一个适当的负压是200毫巴，因为该量将确保通过泵或液体燃料的意外积聚的收回或清理。斜盘泵和控制器可以替换已知系统的真空泵。而且，可以不需要已知系统的A/L阀和比例控制阀。假设在最差的情况下，即所述装置与具有两个喷嘴的分配器使用并且每个喷嘴每分钟都能输送140公升的液体燃料，则通过蒸气回收泵泵送的气体的体积可以从零至40、90、140以及直到280公升每分钟(转化成STP (标准温度和压力)条件)变化。具体制造商的A/L阀的要求可能不同，此示例假设是Elaflex类型，对其来说推荐使用200毫巴的恒定的吸入压力。如果压力保持恒定，则从燃料箱去除的蒸气的体积在所输送的燃料的体积的5%之内，根据大多数法规来说这是在容许范围内的。(位于喷嘴处的)此ZVA200GRVP积分比例阀包括微调螺丝，以允许在安装或在定期维护期间重新校准。如图9中用于实际试验泵而示出的那样，提供恒定的压力的一个优点是，在蒸气回收真空泵被两个喷嘴分享的情况下，除了由沿着共用软管线和通过连接器的气体流量引起的压降外，在任一喷嘴处的情况均不受另一喷嘴的活动的影响。如果使用了显然不恒定的关系(其与现有方法具有等同的可行性)，则可能每个A/L阀需要独立的装置。对于此原型的开发,使用了 Wellington Drives型350智能控制器(新西兰的奥克兰的Wellington Drives Ltd.)。这些控制器中包括现有的“固定转矩”控制算法或或转矩调节装置。这些算法允许对存储变量的独立校准，从而使得对于其中驱动空气扇的其他马达设备而言，不论实际速度如何，在使用期间保持例如40%或45%的可用最大转矩等的恒定转矩。转矩通过电子装置检测一例如通过感测通过定子绕组被消耗的电流，控制器认为旋转速度是通过一个线圈然后通过其他线圈的序列电流的电流的步进速度，或者是靠近转子上的磁体设置的用于磁场传感器的检测的脉冲。转矩控制算法实质上包括根据预先计算的查询表或公式(所述查询表或公式使用在不同速度下根据低和高速度转矩测量值得到的存储的常数)反复地调整供应的电流，使得所提供的转矩恒定(例如类似于图8的图表中的水平线801 )。相对于期望的转矩，控制器内的控制系统不断地测试当前的检测的转矩，无论 马达以如何的速度旋转时均是如此。还存在能够与其它类型的可变速马达驱动装置一起使用的、用于感测转矩的其它方法，如将被所属技术领域的普通技术人员所知的那样；例如测量在未激励的绕组中产生的电压或电流，使用弹性泵的安装和指示使泵旋转所需的力的应变仪表，或具有跨越弹性元件设置的磁性相位-感测旋转检测器装置的、泵和马达之间的弹性联接。在当前的示例中，使得现有的转矩调节装置如图7中所示供应恒定的压力。在如下详述的建立步骤期间，通过软件程序的操作，马达被强制以例如500转每分(rpm)等的第一、恒定的低速度旋转。泵入口连接至压力计(相对于空气)并且连接至可变的节流阀，其被改变以给定特定的压力，例如200毫巴。一旦压力稳定，则在该第一设定点处控制器测量和记录转矩。然后，像之前一样，马达被强制以例如1300转每分等的第二、恒定的高速度旋转。可变的节流阀被改变以给定相同的压力，并且在该第二设定点处控制器测量和记录不同的转矩。此步骤产生了独立的、压力调节吸入泵-至少在实用的限度内。在图7中一压力/速度图表，用于45%转矩的压力/速度线被示出为701，并且用于40%转矩的压力/速度线被示出为703。在设定步骤后，在不同速度下产生的压力应当基本上为恒定的，如线702所示。在基于压力校准后，如图8中所示，转矩设定与速度成比例地变化，使得在更高的速度处提供了更大的转矩。此步骤本身考虑了发生在驱动装置和泵内的摩擦损失和马达内的电气损失。在撰写时，例如关于滑动摩擦等的“泵间一致性”的问题尚未被评估，因此尚不清楚每个分开的泵是否将需要校准、是否由于泵的滑动部件被磨损而需要定期重新校准、或者是否单组数据能够用于特定的模型或类型的所有的泵和马达中提供足够精确的压力。结果，具有根据此示例的控制器的泵提供了在A/L阀的相对恒定的吸入压力(P)，尽管如果(例如)分配器的第二入口投入使用、如果任何一个喷嘴仅部分打开、或者如果更大的输送速度被选用于较大的车辆罐则流动速度可能发生变化时也是如此。 现场或工厂校准通过以下进行I.通过现有的编程连接器将控制面板附接至适当的Wellington Drives控制器或等同类型的装置上，同时包括软件改型用于接受校准输入，并且临时地将包括在节流阀的泵侧上的压力仪表的管密封至泵的输入端口。控制面板可以是包括在个人计算机界面上的虚拟装置，或者是简单的一对标有“A”和“B”的按钮并且连接至控制器上的两个输入端□。2.在其预计的环境中或试验台上致动泵，控制器处于“学习”模式以用于调整步骤。3.按下控制面板上的按钮“A”，其闭合联接至控制器上的输入线，其通过现存的软件使得控制器使马达以500转每分旋转。4.使用节流阀将吸入压力设定至200毫巴。5.第二次按下控制面板上的按钮“A”，其使得将记住低速设定点(在此示例中以在该速度下41%的转矩的形式)。6.按下控制面板上的按钮“B”，其使得控制器使马达以1300转每分旋转。7.使用相同的节流阀将吸入压力设定至200毫巴。8.再次按下控制面板上的按钮“B”，其使得将以约45%转矩的形式记住高速设定点。图9示出了测量结果的单个示例。从500至1600转每分，最大的变化是在200毫巴的设计中心附近的13毫巴。如果使用了正确的转矩控制，则压力变化将是50毫巴。如果第三、中间点也被用作校准点(这是非常可行的)，则此曲线将几乎变平。替代地，通过使用足够的另外的点，可以产生广泛的转移函数中的任何一个，例如简单或复杂曲线等。一旦进行了这种改变，用于蒸气回收泵的驱动控制器的“启动”输入连接至喷嘴I挂机信号导线以及连接至喷嘴2挂机信号导线，使得当喷嘴中的任一个或所有两个均摘机并且投入使用时，足够的、调节吸入水平将被应用至双分配器中的所有两个A/L阀。当燃料实际分配时，一个或所有两个A/L阀将允许蒸气进入蒸气回收线，然后自调节泵旋转得更快以维持恒定的压力。如果泵的内部滑动摩擦随着时间变化，则需要重新进行校准，因为摩擦消耗一部分来自马达的动力。能够承受多大的变化则仍待评估。如果一次性大量液体燃料意外地被输入到蒸气回收管内(必需要考虑到此问题)，其将引起转矩/速度测量的临时的扰动。可能会有比控制器能够产生的更多的转矩的临时要求。由于斜盘泵尤其耐用并且不会由于不得不泵送不可压缩流体而被破坏，所以可以预料到系统或马达和控制器在流体流过之后即返回到正常。此示例的变型如下所示I.虽然是用所述的简单的设立方法创造了恒定的吸入压力装置，但是，在特定类型的A/L阀需要的情况下或者为了至少部分地克服管路流动阻力，在校准时速度/压力关系可以给定正斜率或负斜率。2.通过包括限定简单或复杂曲线的其它的点，可以使速度/压力关 系为非线性关系O3.替代根据单位校准，基于从产品类型的统计样本得出的实际的校准数据，一致的产品类型的每一个中可以加载相同的校准数据。4.本发明能够用作其它设备中的组成构件，其中，不论流动速度如何，需要泵输出端相对恒定的压力或者已知的压力/流量关系(压力为正或者为负)。这些设备包括空调、过程控制及医药设备。5.可以通过替换质量流量仪表(例如用于压力传感器的Coriolis仪表)来改变上述的步骤，以产生具有适于提供相对恒定的质量流量的控制器的容积泵；在一些形式的过程控制中是有用的。在此示例中以及在2010年4月I日提交的申请号为584410的新西兰临时专利申请(其在此通过参考的方式全文并入本申请)中描述的发明提供了一种“智能真空泵”用于在根据现有技术系统的燃料分配器中的安装，其中比例阀、可能的放泄阀、以及真空泵被联接至具有适当的编程控制器的无刷直流马达的单个蒸气回收斜盘泵替换。其本身为自调节式装置。这种替换符合分配器的现场改型的“自主式”或“直接取代”优选方法。优点包括I.零件数量和总体拥有成本低。不需要放泄阀式的调节装置，不需要压力变换器，并且泵不会旋转过快。2.双喷嘴分配器的零件数量低，因为一个自调节式装置能够跨越一个喷嘴或者两个同时操作的喷嘴的范围。3.保证了输送的燃料和去除的蒸气之间的比率的精确性，比现有的设计精确性更高，因为有恒定的压降支持A/L阀。4.没有也不需要连接至燃料仪表或者每个燃料仪表。5.斜盘泵选项本身能够处理液体燃料的液滴。6.斜盘泵选项本身是安静的。7.能量的消耗和损耗正比于要求。使用寿命增加，因为蒸气回收泵运行的快得恰好能够实现期望的吸力，而现有技术的泵以全速动行并且然后从外部调节压力。虽然已经示出和描述了本发明的优选的实施方式，在不脱离在所附的权利要求书中更具体地提出的本发明的精神和范围的情况下，所属领域的普通技术人员可以对其进行改型或变型。另外，应当了解，在不脱离本发明的范围的情况下，不同的实施方式的方面可以互换。此外，所属领域的普通技术人员可以了解，前述的说明仅是以示 例方式进行的，并非意在像这些所附的权利要求书中进一步描述的那样限制本发明。
权利要求
1.一种用于控制蒸气回收系统的系统，所述蒸气回收系统回收在燃料分配点处的燃料补给期间从车辆排出的蒸气并且使蒸气回流至加油站环境中的地下储罐，所述用于控制蒸气回收系统的系统包括 与所述燃料分配点相连的气液调节阀，所述气液调节阀被配置成用于针对通过所述燃料分配点分配的给定量的燃料来调节通过所述燃料分配点回收的蒸气的量； 与所述气液调节阀流体连通的蒸气泵，所述蒸气泵具有入口侧和出口侧； 蒸气流动路径，所述蒸气流动路径与所述气液调节阀以及所述蒸气泵流体连通；以及 控制器，所述控制器操作性地连接至所述蒸气回收系统且适于监测所述蒸气回收系统的参数；以及维持所述蒸气流动路径的位于所述蒸气泵的入口侧和所述气液调节阀之间的第一部分中的基本上恒定的压力水平。
2.如权利要求I所述的系统，其中，由所述控制器所监测的所述蒸气回收系统的参数是所述蒸气流动路径的所述第一部分中的压力值。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述蒸气回收系统还包括操作性地连接至所述蒸气流动路径的所述第一部分的压力传感器。
4.如权利要求2所述的系统，其中，所述蒸气回收系统还包括驱动所述蒸气泵的可变速马达。
5.如权利要求4所述的系统，其中，所述控制器还适于响应于所述蒸气流动路径的所述第一部分处的压力值调整提供给所述蒸气泵的可变速马达的电流的量。
6.如权利要求4所述的系统，其中，所述控制器还适于响应于所述蒸气流动路径的第一部分处的压力值控制由所述可变速马达提供给所述蒸气泵的转矩的量。
7.如权利要求I所述的系统，其中，所述蒸气回收系统还包括可变速马达，所述可变速马达驱动所述蒸气泵，并且由所述控制器所监测的所述蒸气回收系统的参数是由所述可变速马达消耗的电流的量。
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述控制器还适于响应于由所述可变速马达消耗的电流的量调整提供给所述蒸气泵的可变速马达的电流的量。
9.如权利要求4所述的系统，其中，由所述控制器所监测的所述蒸气回收系统的参数是所述蒸气泵的旋转速度。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述控制器还适于响应于所述蒸气泵的旋转速度调整由所述蒸气泵的可变速马达提供的电流的量。
11.如权利要求I所述的系统，其中，所述蒸气泵是定速泵。
12.如权利要求11所述的系统，其中，所述定速泵还包括斜盘泵、回转叶片泵和柱塞泵之一 O
13.如权利要求12所述的系统，还包括电子比例阀，所述电子比例阀置于所述蒸气流动路径的在所述蒸气泵和所述气液调节阀之间的第一部分中。
14.如权利要求I所述的系统，还包括与所述蒸气流动路径的第一部分流体连通的多个燃料分配点，每个燃料分配点均包括相应的气液调节阀。
15.一种操作蒸气回收系统的方法，所述蒸气回收系统回收在燃料分配点处进行燃料补给期间从车辆排出的蒸气并且使蒸气通过与气液调节阀和蒸气泵流体连通的蒸气流动路径回流至地下储罐，所述方法包括通过所述燃料分配点将燃料分配到所述车辆中； 利用所述气液调节阀与分配到所述车辆内的燃料成比例地调节通过所述燃料分配点回收的蒸气的量； 检测所述蒸气回收系统的参数；以及 维持所述蒸气回流路径的位于所述蒸气泵和所述气液调节阀之间的第一部分中的基本上恒定的压力水平。
16.如权利要求15所述的方法，还包括响应于所检测的所述蒸气回收系统的参数控制所述蒸气泵的操作。
17.如权利要求15所述的方法，所检测的所述蒸气回收系统的参数是所述蒸气回收路径的第一部分的压力值。
18.如权利要求15所述的方法，其中，所检测的所述蒸气回收系统的参数是由所述蒸气泵消耗的电流的量。
19.如权利要求15所述的方法，其中，所检测的参数是所述蒸气泵的旋转速度。
20.如权利要求15所述的方法，其中，维持基本上恒定的压力的步骤还包括通过调整提供给所述蒸气泵的电流的量来改变所述蒸气泵的旋转速度。
21.如权利要求15所述的方法，其中，维持基本上恒定的压力的步骤通过定速泵进行。
22.一种用于控制蒸气回收系统的系统，所述蒸气回收系统回收在燃料分配点处进行燃料补给期间从车辆排出的蒸气并且使蒸气回流至加油站环境中的地下储罐，所述用于控制蒸气回收系统的系统包括 与所述燃料分配点相连的气液调节阀，所述气液调节阀被配置成用于针对通过所述燃料分配点分配的给定量的燃料来调节通过所述燃料分配点回收的蒸气的量； 与所述气液调节阀流体连通的蒸气泵，所述蒸气泵具有入口侧和出口侧； 蒸气流动路径，所述蒸气流动路径与所述气液调节阀以及所述蒸气泵流体连通；以及机械调节阀，所述机械调节阀与所述蒸气泵的入口侧和出口侧流体连通，其中，所述机械调节阀适于维持所述蒸气流动路径的位于所述蒸气泵的入口侧和所述气液调节阀之间的第一部分中的基本上恒定的压力水平。
23.一种操作蒸气回收系统的方法，所述蒸气回收系统回收在燃料分配点处进行燃料补给期间从车辆排出的蒸气并且使蒸气通过与气液调节阀和由可变速马达驱动的蒸气泵流体连通的蒸气流动路径回流至地下储罐，所述方法包括 通过所述燃料分配点将燃料分配到所述车辆中； 利用所述气液调节阀与分配到所述车辆内的燃料成比例地调节通过所述燃料分配点回收的蒸气的量； 检测所述蒸气回收系统的参数，所述参数与所述蒸气泵的转矩相关； 确定所述蒸气泵的旋转速度； 将所检测的所述蒸气回收系统的参数与存储的从在不同的旋转速度下测量所述蒸气泵的转矩所得的常数的查询表对比；以及 调整所检测的所述蒸气泵的参数，使得所述蒸气泵的转矩基本上恒定。
24.如权利要求23所述的方法，其中，所检测的参数是通过测量驱动所述蒸气泵的可变速马达的未激励绕组中产生的电流确定的。
全文摘要
一种操作蒸气回收系统的方法，所述蒸气回收系统回收在燃料分配点处进行燃料补给期间从车辆排出的蒸气并且使蒸气通过与气液调节阀和蒸气泵流体连通的蒸气流动路径回流至地下储罐。所述方法包括通过所述燃料分配点将燃料分配到所述车辆中；利用所述气液调节阀与分配到所述车辆内的燃料成比例地调节通过所述燃料分配点回收的蒸气的量；检测所述蒸气回收系统的参数；以及维持所述蒸气回流路径的位于所述蒸气泵和所述气液调节阀之间的第一部分中的基本上恒定的压力水平。
文档编号B65B31/00GK102869575SQ201080057377
公开日2013年1月9日 申请日期2010年10月19日 优先权日2009年10月19日
发明者D·伯尔特, D·斯彭斯, D·尤因, L·B·达尔齐尔, D·J·哈塞尔, J·莱恩 申请人:维德路特公司, 斯沃什泵技术有限公司