Hur gaspumpar fungerar

Att fylla på pumpen är en konstant och något irriterande ritual för förarna. Justin Sullivan / Getty Images

Din semester har precis börjat och du tar dig till bergen eller till stranden eller till någon annan plats som du har drömt om i månader. Du är redo att gå, men innan du kan gå mer än några mil måste du ta dig till närmaste utgång - det är redan dags att köpa bensin. Med bensinpriserna så flyktiga som de har varit under de senaste åren är det troligtvis inte din favoritdel av resan. Det finns till och med en chans att klistermärkechock vid pumpen kan leda till att du hoppar över kvällens snygga middag och stannar för en snabbmatmåltid istället. Tyvärr, i en värld som är beroende av bilar för bastransport, pumpning och köp av gas är ett nödvändigt ont - för tillfället, ändå.

Under alla dessa resor till pumpen har du någonsin stannat för att undra var gasen i servicestationsautomat kommer från eller hur kommer det från dispensern till din bens bensintank? Processen är inte svår att förstå, men gasföretag har gjort stora problem för att dölja detaljerna. Pumpning av gas kan verka som en enkel sak att lyfta en pump, trycka på några knappar och ibland svepa ett kreditkort genom en läsare eller vifta med en kreditstav vid en detektor. Vad som händer i själva gasutmataren är dock lite mer komplicerat än så.

Du känner redan borren: Dra ditt kreditkort, berätta dispensern vilken typ av gas du vill och börja pumpa. När din tank är full, betala för bensinen, hoppa tillbaka i förarsätet och gå mot den öppna vägen. Men den enkla beskrivningen ställer fler frågor än den svarar. Hur kommer gasen till bilen? Hur vet pumpen när den ska sluta pumpa? Hur blandar den den exakta blandningen av gas som kunden vill ha? Och vad händer om du av misstag kör med bensinpumpen fortfarande ansluten till din bil? Fortsätt läsa för att ta reda på det.

Innehåll

1. Tankarna för bensinlagring
2. Kontrollventilen
3. Flödesmätaren
4. Blandningsventilen
5. Automatisk avstängning

Bensinen som säljs på bensinstationer lagras under jord i begravda tankar. Var och en har flera tusen liter gas. Det finns minst två av dessa tankar per station och varje tank har vanligtvis en annan gasklass. Att ha bensintankarna under jord är ett uppenbart problem: Om gasen måste komma till en dispenser (och din bens bensintank) ovanför marken måste den trotsa tyngdkraften för att komma dit - som ett vattenfall som strömmar uppför. Men att flytta gasen från dess underjordiska gömställe upp till gatunivå är inte så svårt som du kanske tror.

De flesta bensinstationer gör jobbet med en av två typer av pumpar - en sänkbar pump eller en sugpump:

• EN dränkbar pump, som namnet antyder, är nedsänkt under vätskans yta, där den använder en propellliknande anordning som kallas en impeller för att flytta bränslet uppåt. Lutande knivar på det roterande pumphjulet pressar vattnet på samma sätt som knivarna på en elektrisk fläkt pressar luft.
• EN sugpump flyttar gasen med hjälp av principen om ojämnt tryck. Ett rör sätts i vattnet. En motor över vätskenivån tar bort tillräckligt med luft från röret för att minska lufttrycket ovanför bensinen. Motorn fortsätter att ta bort luft tills lufttrycket ovanför bensinen är lägre än lufttrycket som trycker ner på gasen utanför röret. Vikten av den omgivande luften tvingar gasen inuti röret uppåt även när tyngdkraften försöker dra den ner igen. När lufttrycket inuti röret är tillräckligt lågt, klättrar gasen helt enkelt upp i den ovanför marken dispenser.

Den största fördelen med en sänkbar pump jämfört med en sugpump är att pumphjulet kan skjuta vatten över längre vertikala avstånd. Eftersom bensintankarna på de flesta bensinstationer ligger bara några meter under dispensern är en sugpump vanligtvis mer än tillräcklig för den aktuella uppgiften. Det finns dock mer till den här processen, och vi kommer att utforska den ytterligare på nästa sida.

Tack

Särskilt tack till C.R. Newlin på Franklin Fueling och Mike Hardin på Dresser Wayne för deras ovärderliga hjälp med denna artikel.

Vägen som gasen tar från tankarna till dispenser ovan är inte särskilt komplicerad, även om det kan ta några mindre vändningar. När pumpen är klar och pumpmotorn stängs av, faller inte gasen inuti röret helt enkelt tillbaka i tanken. Istället hålls den inuti röret av en backventil. Backventilen, som är placerad ovanför gasen inuti röret, skapar en lufttät tätning ovanför vätskan. Även om rörets botten förblir öppen håller vakuumtrycket som skapas av backventilen gasen på plats. Detta är en process som kallas hålla den främsta.

Att använda en backventil för att hålla gasen inuti röret förhindrar onödig slitage på sugpumpen och säkerställer att en gasförsörjning kommer att finnas kvar i röret så att nästa kund inte behöver vänta på att den dras hela vägen upp från tanken. Det kanske inte verkar som en stor sak, men processen kan ta 10 till 15 sekunder. Det är inte en mycket lång väntan på något sätt, men det kan vara en evighet när du väntar på att gas ska pumpas.

Kraften som driver pumparna kommer vanligtvis från samma elektriska nät som driver ljus och apparater i ditt hem, även om några stater kräver att servicestationer upprätthåller en reservkraftsförsörjning vid strömavbrott.

Nu när gasen är på väg till bilen och det är dags för kunden att börja pumpa, hur vet dispensern hur mycket gas kunden har pumpat? Med tanke på volatiliteten i gaspriserna i dag kan det vara det enda kunden kanske bryr sig om. Ta reda på nyckeln till detta mysterium på nästa sida.

Gör-det-själv-kontrollventil

Du kan se principen om backventilen i aktion genom att sätta in ett sugrör vertikalt i ett glas vatten så att vattnet rinner uppåt i halmen. När sugröret är delvis nedsänkt placerar du fingerspetsen ovanpå halmen, bildar en lufttät tätning och lyfter sedan sugröret upp ur vattnet. Vattnet kommer att förbli inuti sugröret, även efter att halmen har tagits bort helt från glaset och kommer endast att rinna ut igen när du släpper fingret. I själva verket har ditt finger fungerat som en backventil på sugröret.

Vet du hur mycket gas du pumpar just nu? Scott Olson / Getty Images

Som förare är ditt primära mål med pumpen att fylla din tank så att du kan få din bil tillbaka på vägen. Målet för servicestationsägaren och företaget som levererar gasen är dock att veta hur mycket gas du har pumpat så att de kan debitera dig för det. Det är där flödesmätaren kommer in.

När bensinen rör sig uppåt i dispensern passerar den genom a flödeskontrollventil som reglerar bensinens flödeshastighet. Det gör detta via ett plastmembran som pressas mer och mer hårt in i röret när gasflödet ökar, vilket alltid ger tillräckligt med utrymme för att rätt mängd bensin ska komma igenom. Om du har ställt in en förutbestämd mängd gas som ska pumpas kommer gasflödet att avta när du närmar dig gränsen.

Detta rör innehåller också flödesmätare, vilket är en gjutjärn- eller aluminiumkammare som innehåller en serie kugghjul eller en enkel rotor som fästs av gasenheter när de passerar igenom. Information om gasflödet överförs till en dator i dispensern, som visar den uppmätta mängden gas i en tiondel av en gallon. När gasens temperatur ändras - till exempel på speciella varma och kalla dagar, kan gasens densitet förändras, vilket orsakar ett fel i mängden vätska som mäts av flödesmätaren. Datorn kompenserar detta fel genom att beakta gastemperaturen eftersom den registrerar flödet och justerar priset därefter.

Slitage på mätaren kan försämra dess noggrannhet över tid, varför periodiska inspektioner är nödvändiga. Typiskt kommer inspektörer att använda en behållare med en viss volym, pumpa gas in i den och jämföra mängden i behållaren med den mängd som mäts på dispensern. Om mängden inte stämmer, måste flödesmätaren kalibreras om och eventuellt renoveras eller bytas ut. Även om föreskrifter för pumpkalibrering kommer från National Institute for Standards and Technology (NIST), utförs de faktiska inspektionerna lokalt, vanligtvis av ett statligt departement för vikter och åtgärder.

Nu när gasen flödar och mängden flöde har uppmättts finns det bara ett steg kvar: att få gasen in i kundens bil. Men det är en svårare process som du kanske tror. Till exempel, vad händer om kunden inte vet när han ska sluta pumpa? Kommer han eller hon blötläggas i ett potentiellt dödligt utbrott av bränsle? Låt oss ta reda på nästa sida.

En av de första sakerna som en kund kommer att märka vid pumpen är de många alternativ som erbjuds. I de flesta fall kommer en dispenser att erbjuda flera kvaliteter av gas - ibland så många som fem - var och en med olika oktanklass. Det önskade oktanvärdet väljs vanligtvis helt enkelt genom att trycka på en knapp. Betyder det att det finns fem olika underjordiska tankar som matar in i dispensern, var och en erbjuder olika gasnivåer? Det är vanligtvis inte fallet. I själva verket kan dispensern producera så många kvaliteter som den vill från så få som två underjordiska tankar, så länge en tank innehåller den högsta kvaliteten av oktan som finns på den stationen och den andra innehåller den lägsta. Betygen blandas ihop vid pumpen - inte till skillnad från hur du blandar gin och vermouth för att göra en martini - som producerar en slags oktancoctail. Den exakta andelen i vilka kvaliteterna blandas bestämmer oktan för gasen som kommer in i kundens tank.

Denna prestanda av bensin för bensinpump utförs av något som kallas a blandningsventil. Denna ventil har ingångar som består av två bensinklasser, vardera från olika tankar. En enda rörlig barriär som kallas a sko är ansluten till båda på ett sådant sätt att det kan flyttas över ingångarna med en enda motordriven spärr. När spärren öppnar en ventil stänger den den andra ventilen i exakt men motsatt proportion. Detta betyder att när en ventil till exempel är 90 procent öppen, är den andra ventilen 10 procent öppen, vilket skapar en blandning som består av 90 procent av en oktan och 10 procent av den andra. Genom att flytta spärrhaken fram och tillbaka kan blandningsventilen producera vilken oktan gas som helst, från högsta till lägsta kvaliteter lagrade i tankarna - och alla oktaner däremellan.

Fortsätt läsa för att ta reda på hur dispensern ser till att du inte flyter över tankens bensinkapacitet.

Säkerhetsåtgärder

När kunden pumpar gasblandningen efter valet i bilens bensintank kan ett antal olyckor inträffa - de flesta kan hänföras till mänskliga misstag.

Till exempel kan het aska från en tänd cigarett sätta på bensinen, varför rökning i närheten av en bensindispenser är olagligt i de flesta jurisdiktioner. Att låta bilens motor gå under pumpning är inte olagligt, men det betyder inte att det är en bra idé: Även mindre motorfel kan skapa gnistor eller en kort flamma som kan tända gasen. Gnistor från statisk elektricitet kan också utgöra en fara, varför du bör beröra bilens ram innan du använder pumpen för att ladda ur statisk uppbyggnad. Vänta inte inuti bilen på en kall dag eftersom gasen pumpas heller - själva handlingen att glida över bilstolen kan generera en statisk laddning som kan jämföras med den som genereras genom att gå över en plyschmatta.

Om en frånvarande kund kör bort med munstycket fortfarande in i tanken är slangen utformad för att brytas i två delar. Den ena kvar med bilen och den andra med dispensern. Kontrollera ventilerna på båda sidor om brytpunkten och förhindra att bränsle läcker ut från endera hälften.

När kunden tar bort pumphandtaget från sin plats på sidan av dispensern aktiverar denna åtgärd en strömbrytare som startar dispenserns drift. (I vissa fall är omkopplaren fjäderbelastad och aktiveras automatiskt; i andra måste kunden höja en liten spak manuellt för att påbörja processen.) Vid den tidpunkten sätter kunden helt enkelt in munstycket i bilens bensintank och drar i spaken . Att stoppa gasflödet är lika enkelt - kunden behöver bara släppa spaken för att skära av strömmen.

Men vad händer om tanken oväntat fylls till randen och bensinen hotar att flyta över? Som någon som någonsin har använt en bensinpump känner kommer pumpen att stängas av automatiskt. Men hur vet pumpen när den ska sluta pumpa?

När gasnivån i tanken stiger blir avståndet mellan dispensermunstycket och bränslet mindre. Ett litet rör som heter a venturirör går längs gasmunstycket. När venturirörets ände sjunker ned i den stigande gasen kvävs det av lufttrycket som håller munstyckshandtaget öppet och stänger av gasflödet. Tyvärr kan denna avstängning ibland ske innan tanken är full när den snabbt strömmande gasen backas upp på väg in i tanken. Detta kan göra att gashandtaget springer öppet innan pumpningen är klar, vilket gör att den irriterade kunden klämmer på handtaget igen och riskerar överflöd. Om du stannar kort kommer gasen att fortsätta in i tanken och pumpmunstycket att börja hälla gas igen.

För mer information om bränsle och bränsleeffektivitet, titta på länkarna på nästa sida.

Användargränssnittet

Detta är den del av gaspumpen som har blivit mest synlig under åren. Fram till för några decennier sedan kryssade roterande hjul med siffror på antalet gallon och gaspriset när pumpen körde. På 1970-talet började glödande LCD-skärmar i form av sju-segment displayer. (Segmenten på skärmen kan belysas av datorn för att bilda olika siffror och ibland bokstäver i alfabetet.) Dessa relativt enkla användargränssnitt ersätts gradvis av fullfjädrad datorvideodisplay, många körvarianter på operativsystem som Microsoft Windows. Dessa skärmar kan erbjuda information, visa mängden gas som säljs och till och med köra annonser och genomföra enkla konversationer med roade kunder.

Relaterade artiklar

• Hur vet en bensinpump på en tankstation när tanken är full?
• Hur bensin fungerar
• Är USA beroende av bensin?
• Vilken hastighet ska jag köra för att få maximal bränsleeffektivitet?
• Vad är skillnaden mellan bensin, fotogen, dieselbränsle osv.?
• Vad betyder oktan?

källor

• C.R. Newlin. Personlig intervju. Uppförd 6/22/2008.
• Mike Hardin. E-postintervju. Uppförd 6/23/2008.
• Wayne Division, Dresser Industries. "Hur bensindispenseringssystem fungerar." Artikelnummer 920061 Rev A. september 1995.