Бензиновый насос или топливораздаточная колонка — это машина на заправочной станции , которая используется для закачки бензина (бензина), дизельного топлива или других видов жидкого топлива в транспортные средства. Бензиновые насосы также известны как заправщики или заправщики бензина (в Австралии и Южной Африке ), [2] [3] бензонасосы (в странах Содружества ) или газовые насосы (в Северной Америке ).
Первый бензонасос был изобретен и продан Сильванусом Боузером в Форт-Уэйне, штат Индиана , 5 сентября 1885 года [4] , еще до появления автомобильной промышленности. Он обычно использовался для подачи керосина, используемого в лампах и печах . Позже он усовершенствовал насос, добавив меры безопасности и шланг для прямой подачи топлива в автомобили. Некоторое время [ неопределенно ] [ когда? ] термин «боузер» использовался для обозначения вертикального бензонасоса. В Соединенных Штатах этот термин теперь используется только для грузовиков, которые перевозят и подают топливо в большие самолеты в аэропортах, [ нужна ссылка ], но он все еще иногда используется в Австралии и Новой Зеландии. [5]
Первый бензиновый насос был запатентован норвежцем Джоном Дж. Токхаймом в 1901 году. Насос Токхайма был назван в его честь. Гигант розничной торговли топливом OPW (компания Dover) приобрел Tokheim в 2016 году. [ необходима цитата ]
На многих ранних бензиновых насосах сверху был калиброванный стеклянный цилиндр. Требуемое количество топлива закачивали в цилиндр, как указывала калибровка. Затем закачку останавливали, и бензин самотеком выливался в бак клиента. Когда начали использоваться дозирующие насосы, вместо измерительного цилиндра появился небольшой стеклянный шар с турбиной внутри, чтобы показать клиенту, что бензин действительно поступает в бак. [ необходима цитата ] Первый измеряемый газовый насос, коммерчески произведенный Gilbarco в 1911 году, не имел этого шара, и клиентам приходилось полагаться на владельца заправочной станции, чтобы он точно его откалибровал. [6] [7]
Современный бензонасос состоит из двух основных частей — электронной «головки», содержащей встроенный компьютер для управления работой насоса, управления дисплеями насоса и связи с внутренней системой продаж; и механической части, которая (в автономном блоке) имеет электродвигатель, насосный агрегат, счетчики, импульсные датчики и клапаны для физической перекачки и управления потоком топлива.
В некоторых случаях сам насос может быть запечатан и погружен в топливные баки на месте, в этом случае он известен как погружной насос . В целом, погружные решения в Европе устанавливаются в более жарких странах, где всасывающие насосы могут испытывать проблемы с преодолением кавитации при использовании теплого топлива или когда расстояние от бака до насоса больше, чем может преодолеть всасывающий насос.
В современных насосах основные различия заключаются в количестве шлангов или сортов, которые они могут подавать, физической форме и дополнительном оборудовании для таких услуг, как оплата на колонке и сопутствующие считыватели бирок.
Легковые автомобили перекачивают до 50 литров (13 галлонов США ) в минуту [8] (в США этот показатель ограничен 10 галлонами США [38 литрами] в минуту [9] ); насосы, обслуживающие грузовики и другие крупные транспортные средства, имеют более высокую производительность, до 130 литров (34 галлона США) в минуту в Великобритании [8] и 40 галлонов США (150 литров) в США. Эта производительность основана на диаметре заправочной трубы автомобиля, которая ограничивает поток этими величинами.
Заправка топливом в самолетах может достигать 1000 галлонов США (3800 литров) в минуту. [10] Более высокие скорости потока могут перегрузить систему улавливания паров в транспортных средствах, оснащенных улучшенными системами контроля выбросов паров [11] (требуются с 1996 года в США), что приведет к избыточным выбросам паров и может представлять угрозу безопасности.
Исторически бензиновые насосы имели очень широкий спектр конструкций для решения механических проблем перекачки, надежного измерения, безопасности и эстетики. Это привело к некоторой популярности коллекционирования антикварных дозаторов, особенно в США. [12]
Форсунки крепятся к насосу с помощью гибких шлангов, чтобы они могли достичь заливной горловины автомобиля. Шланги прочные, чтобы выдерживать сильный износ, включая воздействие погодных условий и проезд, и часто крепятся с помощью мощных пружин или спиральных устройств для обеспечения дополнительной прочности. На шланге также установлен разрывной клапан, так что форсунка и шланг отсоединяются, и поток топлива прекращается, если водитель едет с форсункой, все еще находящейся в заливной горловине.
Обычно пистолеты имеют цветовую маркировку, указывающую на сорт топлива, которое они выдают, но цветовая маркировка различается в разных странах и даже у разных продавцов. Например, черный шланг и ручка в большинстве стран Европы указывают на то, что выдаваемое топливо — дизельное, а зеленый дозатор указывает на неэтилированное топливо; в США распространено обратное.
Некоторые форсунки предназначены для предотвращения выбора водителем неправильного топлива. Форсунка на дизельных насосах должна быть больше, чтобы она не могла поместиться в заливную трубу на баке транспортного средства, предназначенном для бензина. Однако дизельные форсунки большего диаметра не являются фактическим требованием, и многие дизельные насосы были оснащены стандартными бензиновыми форсунками. Кроме того, форсунка для этилированного бензина шире, чем для неэтилированного, а заправочная труба на транспортных средствах, предназначенных только для неэтилированного бензина, была сделана уже, чтобы предотвратить заправку неправильным топливом. Некоторые баки для дизельного топлива спроектированы так, чтобы предотвратить использование неправильного типа форсунки.
В некоторых странах насосы могут смешивать два вида топлива перед подачей; это называется смешиванием или микшированием. Типичное использование — в «смесительном» насосе для добавления масла в бензин для двухтактных мотоциклов , для получения промежуточного октанового числа из отдельных видов топлива с высоким и низким октановым числом или для смешивания водорода и сжатого природного газа ( HCNG ). Розничные торговцы получают выгоду, предлагая три сорта топлива, имея на складе только два. Это освобождает как оборотный капитал, так и емкость бака и улучшает оборачиваемость топлива.
Оборудование должно точно измерять количество перекачиваемого топлива. Измерение расхода почти всегда выполняется 4-тактным поршневым расходомером, подключенным к электронному энкодеру. [8] В старых бензонасосах расходомер физически соединен с барабанными числовыми дисплеями (движущиеся колеса или цилиндры с цифрами сбоку), в то время как более новые насосы преобразуют движение расходомера в электрические импульсы с помощью вращающегося энкодера .
Бензин трудно продавать честно и последовательно по объемным единицам. Он значительно расширяется и сжимается при изменении температуры. Его коэффициент теплового расширения при 20 °C примерно в 4,5 раза больше, чем у воды.
В США Национальный институт стандартов и технологий (NIST) определяет точность измерений в Справочнике 44 [13] , хотя штаты устанавливают свои собственные правовые стандарты. Стандартная точность составляет 0,3%, что означает, что покупка 10 галлонов США (37,9 л) может фактически дать от 9,97 до 10,03 галлонов США (от 37,7 до 38,0 л).
Опорная температура для измерения объема бензина составляет 60 °F или 15 °C. [14] Десять галлонов бензина при этой температуре расширяются примерно до 10,15 галлонов США (38,4 л) при 85 °F (29 °C) и сжимаются примерно до 9,83 галлонов США (37,2 л) при 30 °F (−1 °C). Каждый из трех объемов представляет собой одинаковое теоретическое количество энергии. В каком-то смысле данный объем бензина, купленный при 30 °F, имеет примерно на 3,2% больше потенциальной энергии, чем тот же объем, купленный при 85 °F. Большая часть бензина хранится в резервуарах под заправочной станцией . Современные резервуары неметаллические и герметичны для предотвращения утечек. Некоторые имеют двойные стенки или другие конструкции, которые обеспечивают побочное преимущество теплоизоляции, преследуя при этом главную цель — не допустить попадания бензина в почву вокруг резервуара. Таким образом, хотя температура воздуха может легко колебаться от 30 до 85 °F (от -1 до 29 °C), бензин нагревается или остывает гораздо медленнее, особенно под землей, поскольку температура в глубине почвы, как правило, остается в узком диапазоне в течение всего года, независимо от температуры воздуха.
Температурная компенсация распространена на оптовом уровне в Соединенных Штатах и большинстве других стран. На розничном уровне Канада перешла на автоматическую температурную компенсацию, а Великобритания переходит, но Соединенные Штаты не перешли. Автоматическая температурная компенсация, известная как стандартный учет температуры в Великобритании, может добавить небольшое количество дополнительной неопределенности к измерению около 0,1%. [14]
Сегодня в США гораздо меньше розничных точек продажи бензина, чем было в 1980 году. Более крупные точки продают бензин быстро, до 30 000 галлонов США (110 000 л) за один день, даже в отдаленных местах. Большая часть готового бензина доставляется в автоцистернах емкостью от 8 000 до 16 000 галлонов , поэтому обычно осуществляются две поставки в течение 24 часов. Бензин проводит так мало времени в системе розничной продажи, что его температура в точке продажи не сильно меняется от зимы к лету или по регионам. В Канаде более низкая общая плотность населения и географически более крупные системы распределения бензина по сравнению с Соединенными Штатами. Температурная компенсация на уровне розничной торговли улучшает справедливость в этих условиях.
В Соединенных Штатах в каждом штате есть свой Департамент мер и весов, который имеет полномочия проводить все испытания и сертификацию, выписывая штрафы за несоблюдение. Например, в 2007 году в Аризоне было обнаружено, что 9% всех насосов имели ошибку не менее 2,5% (порог для штрафов), равномерно распределенную между пересчетом и недосчетом топлива. [15]
.jpg/1280px-Florida_Department_of_Agriculture_Petroleum_Inspection_(cropped).jpg)
Во многих юрисдикциях проводятся регулярные обязательные проверки для обеспечения точности бензоколонок. Например, Департамент сельского хозяйства и потребительских услуг Флориды проводит регулярные проверки калибровки и качества топлива на отдельных заправочных станциях. Департамент также проводит случайные тайные проверки с использованием специально разработанных транспортных средств, которые могут проверять точность заправочных станций. Департамент выдает уведомления о необходимости исправления станциям, на которых насосы оказались неточными. [16] Большинство других штатов США проводят аналогичные проверки. В Канаде проверки регулярно проводятся федеральным правительственным агентством Measurement Canada . Даты проверок и результаты испытаний по закону должны быть указаны потребителям на наклейке на бензоколонках. Согласно Закону о справедливости на насосах 2011 года, поставщик с модифицированной или плохо обслуживаемой заправочной станцией может быть оштрафован на сумму до 50 000 долларов. Однако практически все насосы, которые не проходят проверку в Канаде, делают это из-за общих ошибок калибровки, вызванных использованием с течением времени. Намеренная модификация с целью обмана потребителей встречается крайне редко, как и судебные преследования. [17]
Водородные топливораздаточные колонки [18] , используемые на водородных станциях, выдают топливо килограммами. [19] В США Национальный институт стандартов и технологий (NIST) в Справочнике 44 указывает, что допуск измерений должен составлять 2,0%. [20] Всемирные правила обсуждаются в OIML R 139 ( сжатый водород ). [21]
Водородные насосы могут регулироваться в соответствии с условиями, взятыми из отраслевого технического стандарта SAE J2601. [22]
Технология связи с бензоколонками из точки продажи или другого контроллера сильно различается, включая разнообразные аппаратные средства ( RS-485 , RS-422 , токовая петля и другие) и фирменные программные протоколы. В прошлом это давало производителям насосов привязку к поставщикам для их собственных систем точек продажи, поскольку только они понимали протоколы. [23]
Попытки стандартизации в 1990-х годах привели к созданию Международного форума по стандартам АЗС , который имел значительный успех в Европе, но меньший в других странах.
К октябрю 2017 года все бензоколонки США со считывателями кредитных карт должны были поддерживать оплату EMV . За год до вступления этого правила в силу треть из 750 000 насосов нуждались в модернизации стоимостью от 6 000 до 17 000 долларов за штуку [24] плюс стоимость нового оборудования и программного обеспечения EPOS. Поскольку некоторое программное обеспечение не было готово, некоторые карты автопарка не имели чиповой технологии , не хватало техников для установки, а многие предприятия не могли позволить себе модернизацию, прогнозировалось, что переход займет до 2021 года. [25]
Запорный клапан был изобретен в Олеане, штат Нью-Йорк , в 1939 году Ричардом К. Корсоном. На погрузочном доке в компании Socony-Vacuum Oil Company Корсон наблюдал, как рабочий наполняет бочку бензином, и подумал, что это неэффективно. Звук спускаемой воды в туалете позже натолкнул его на идею «поплавка-бабочки». После разработки прототипа со своим помощником Полом Венке, Корсон передал предложение компании, которая позже подала заявку на патент от его имени. Первоначальное намерение устройства состояло в том, чтобы «позволить человеку заполнять более одной бочки [бензина] одновременно». [26] Этот механизм в конечном итоге развился в современный запорный клапан бензонасоса. [27]
Большинство современных насосов имеют функцию автоматического отключения, которая останавливает поток, когда бак полон. Это делается с помощью вспомогательной сенсорной трубки, идущей от внутренней части горловины сопла к насосу Вентури в ручке насоса. Механический клапан в ручке насоса обнаруживает изменение давления и закрывается, предотвращая поток топлива. [28] [29]
Современный топливный насос часто содержит контрольное оборудование для системы улавливания паров , которая предотвращает утечку паров бензина в воздух. В Великобритании, например, любая новая АЗС с прогнозируемой пропускной способностью более 500 м 3 в месяц должна иметь установленную активную систему улавливания паров.
Поскольку бензоколонки являются центральным пунктом распределения топлива для населения, а топливо является опасным веществом, они подлежат строгим требованиям в отношении безопасности, точности и защиты. Точные детали различаются в зависимости от юрисдикции и могут в некоторой степени зависеть от политики.
Например, в странах, борющихся с коррупцией, таких как Мексика [30] , бензоколонки могут более строго контролироваться государственными служащими, чтобы выявлять попытки обмана клиентов.
Как правило, после установки отдельные насосы должны быть сертифицированы для эксплуатации инспектором по весам и мерам , который проверяет, что насос показывает тот же объем, который он выдает.
На Тайване непрерывный поток топлива не допускается для насосов самообслуживания; водитель должен удерживать пистолет до тех пор, пока не будет подано желаемое количество топлива или пока не сработает выключатель. Это также касается Австралии и Великобритании. [31] [ необходима цитата ]
Но не обязательно быть австралийцем, чтобы войти в австралийский лексикон — возьмите bowser «бензонасос» (в Австралии), который
назван в честь
компании, основанной американским изобретателем и предпринимателем
С. Ф. Боузером
.
Бензоколонки предоставляют водителям простой способ заправлять автомобили бензином. Этот бензоколонка, изготовленная компанией Gilbert and Barker Manufacturing Company, датируется примерно 1915 годом. Гилберт и Баркер представили первый измерительный бензоколонку в 1911 году. Однако клиенты не могли видеть бензин. Им приходилось полагаться на точность насоса и честность владельца заправочной станции.
