Каждая ТРК, независимо от ее общей конструкции, состоит из:
• топливного насоса, приводимого во вращение электрическим двигателем;
• фильтра грубой очистки, установленного на всасывающем патрубке насоса;
• газоотделителя, установленного после насоса на нагнетательной линии;
• устройства для снижения расхода в конце выдачи дозы, которое устанавливается обычно после газоотделителя;
• измерителя объема для заказа дозы;
• раздаточного рукава с клапаном, индикатора перед раздаточным рукавом или раздаточным краном для контроля качества выдаваемого топлива (проверяется отсутствие пузырьков воздуха в топливе);
• отсчетного устройства, связанного с измерителем объема, для отображения информации о количестве выданного топлива и устройства, приводящего колонку в действие.
Принципиальная гидравлическая схема работы ТРК:
Обозначение:
1 - клапан приемный; 2 - счетчик с датчиком расхода; 3 - измеритель объема; 4 - клапан электромагнитный; 5 - рукав напорный; 6 - индикатор; 7 - кран раздаточный; 8 - насосный моноблок; 9 - фильтр грубой очистки; 10 - насос; 11 - фильтр тонкой очистки; 12 - газоотделитель; 13 - камера поплавковая.
На современных АЗС для управления ТРК используется система отпуска топлива, в которую входит: системный блок компьютера, дисплей, клавиатура и контрольно-кассовый аппарат. Системой отпуска топлива задается доза.
При снятии раздаточного крана автоматически включается электродвигатель. Под действием разрежения, создаваемого насосом, топливо из резервуара через приемный клапан поступает в насос. Насос подает топливо в газоотделитель. Через клапан я измеритель объема отмеренное топливо поступает через раздаточный кран в бак потребителя. При поступлении топлива в газоотделитель скорость потока резко снижается из-за увеличения проходного потока жидкости, в результате чего из топлива происходит наиболее полное выделение паров топлива и воздуха, как при малом, так и значительном его подсосе.
Топливо из газоотделителя поступает в измеритель объема. Заполняя цилиндры, топливо приводит в движение поршни, которые перемещаются из одного крайнего положения и другое. Поступательное движение поршня вместе с кулисой, на которой он жестко закреплен, преобразуется во вращательное движение вала, причем за один ход поршня коленчатый вал и золотник поворачиваются на 180°. Вращение коленчатого вала с золотником дает возможность заполнять поочередно каждый из четырех цилиндров, одновременно вытесняется топливо из противоположного цилиндра (два поршня закреплены на одной кулисе). Вращательное движение коленчатого вала измерителя объема передается через соединительную муфту на вал датчика расхода топлива.
Насос получает вращательное движение через клиноременную передачу от электродвигателя.
С целью сокращения гидравлических потерь и уменьшения габаритов гидравлической системы колонок, в настоящее время наблюдается тенденция объединения ряда узлов гидравлической системы в один узел (моноблок), в котором функции объединяемых узлов выполняются отдельными камерами моноблока. Как правило, в моноблок объединяются насос, фильтры, газоотделитель, поплавковая камера, клапан работы насоса. В этом случаен измеритель объема и электродвигатель навешиваются непосредственно на моноблок.
Топливные насосы колонок могут быть различных конструкций. Наибольшее распространение получили насосы роторно-пластинчатого типа.
Некоторые зарубежные фирмы-изготовители топливораздаточных колонок применяют многоступенчатые погружные насосы, которые устанавливаются отдельно от ТРК внутри резервуаров с топливом на всасывающих линиях колонок. Такие насосы могут обслуживать либо одну колонку, либо несколько. Примером таких колонок могут служить колонки корпораций «Tokheim» (США) и «Dresser Wayne» (Швеция). Топливные насосы должны иметь предохранительные клапаны, обеспечивающие постоянное давление топлива в нагнетательной линии, и обводную линию для топлива на случай включения ТРК при закрытом топливораздаточном кране.
Фильтры грубойочистки предназначены для предохранения гидравлической системы колонок от попадания посторонних твердых частиц крупного размера (более 80-100 мкм), что может привести к износу, поломке насоса и измерителя объема.
На колонках устанавливается также фильтр тонкой очистки с целью выдачи потребителям топлива, очищенного до определенной степени (обычно до 20 мкм). В фильтрах применяются либо сетки, либо разнообразные фильтрующие материалы.
Газоотделители топливораздаточных колонок предназначены для отделения от топлива воздуха, который может попадать в него при сливе топлива в резервуары, а также во всасывающий трубопровод при работе топливного насоса колонки. В большинстве случаев отделение воздуха от топлива в газоотделителях происходит за счет резкого уменьшения скорости потока топлива путем его прохождения через резко расширяющийся трубопровод. Существуют конструкции газоотделителей для колонок, в которых газоотделение осуществляется за счет закручивания потока топлива в трубопроводе по винтовой линии. При этом жидкая фаза топлива, как более тяжелая, центробежными силами прижимается к стенкам трубопровода, а газовая фаза перемещается по центральной оси трубопровода, отбирается через специальное отверстие и отводится из трубопровода. Примером такого газоотделителя могут служить газоотделители колонок фирмы «Беннет» (США).
Паровоздушная смесь из газоотделителя обычно поступает в специальный узел колонки, называемый поплавковой камерой, где происходит некоторая конденсация паров топлива, осаждение частиц топлива, унесенного вместе с паровоздушной смесью и выброс выделенного воздуха и паров в атмосферу. Жидкое топливо, осаждаемое в поплавковой камере, по мере наполнения камеры поднимает специальный поплавок, который открывает отверстие в дне камеры я выпускает топливо во всасывающий трубопровод колонки. В конце выпуска жидкого топлива из камеры отверстие закрывается, и работа поплавковой камеры продолжается.
Обычно после газоотделителя в гидравлической системе топливораздаточных колонок устанавливается устройство для снижения расхода в конце выдачи дозы с целью завершения работы колонки на малом расходе, что значительно повышает точность отпуска дозы. В качестве таких устройств обычно устанавливаются электромагнитные клапаны одинарного или двойного действия. Клапаны одинарного действия только снижают расход топлива в конце выдачи дозы. Клапаны двойного действия дополнительно после окончания выдачи дозы полностью перекрывают трубопровод. Команды на снижение расхода и полное перекрытие трубопровода клапанам дает система управления колонкой, включая или выключая электромагниты клапанов. В существующих колонках интервал между командой на снижение расхода и окончанием выдачи дозы топлива составляет от 0,4 до 1 литра.
Измеритель объема предназначен для измерения количества выдаваемого топлива. Как правило, количество топлива в ТРК измеряется в единицах объема. Отдельными производителями топливораздаточных колонок делаются попытки измерения количества выдаваемого топлива в единицах массы. Но это пока не находит массового применения в топливораздаточных колонках в связи со значительным усложнением их конструкции.
Метод измерения количества топлива в единицах объема наиболее простой, но он требует введения поправок на объемное изменение количества топлива в зависимости от изменения температуры. Это производится либо конструктивными элементами в колонке, либо путем пересчета с помощью специальных таблиц. В колонках обычно применяются измерители объема уплотненного типа. Это, в основном, поршневые измерители объема, в которых измерительными элементами являются цилиндры, из которых топливо выталкивается поршнями. Распределение потока по поршням осуществляется с помощью специальных золотников. Перемещающиеся поршни вращают коленчатый вал, с выходным концом которого связано отсчетное устройство, которое дает цифровую информацию о количестве отпущенного топлива.
Отсчетные устройства могут быть различных конструкций: механические стрелочные, механические роликовые, электро-механические, электронные. Они могут отображать информацию только о величине выданной дозы или, дополнительно к этой информации, еще информацию о цене одного литра топлива и стоимости выданной дозы. Все механические отсчетные устройства отображают еще информацию о суммарном количестве топлива, выданного колонкой с момента ее установки на АЗС.
Отсчетные устройства механического типа устанавливаются на выходной вал измерителя объема, либо имеют какую-либо механическую связь с ним. Отсчетные устройства электромеханического и электронного типа устанавливаются независимо от измерителей объема. При использовании электромеханических и электронных отсчетных устройств, вводится дополнительный узел - датчик импульсов, который устанавливается на выходной вал измерителя объема и дает электрические импульсы электронному отсчетному устройству, переводя каждый оборот выходного вала в строго определенное количество импульсов. А так как за один оборот измерителя объема выдается строго определенное количество топлива (в зависимости от конструкции – 0,5 л или 1 л), то отсчетное устройство в зависимости от количества полученных импульсов отображает информацию о количестве отпущенного топлива в литрах. Эти же значения в литрах поступают и на пульт дистанционного управления колонки. Колонка с электронными отсчетными устройствами имеет значительно больше возможность для автоматизации технологических процессов на АЗС, чем колонки с механическими отсчетными устройствами.
В гидравлической системе колонок обычно перед выходом раздаточного рукава или раздаточного крана устанавливается индикатор со стеклянным колпачком или окном, через которое можно наблюдать за потоком топлива, выходящего из колонки, и контролировать его загазованность. При обнаружении в индикаторе пузырьков воздуха в топливе работа колонки должна быть прекращена, т. к. это свидетельствует о нарушении всасывающего трубопровода, из-за которого происходит большой подсос воздуха вместе с топливом, с которым газоотделитель колонки уже не справляется. Необходим ремонт всасывающего трубопровода.
Раздаточные рукава колонок выполняются обычно резинотканевыми. В последнее время стали появляться рукава из полимерных материалов. Работа раздаточных рукавов осуществляется в сложных условиях. Часто происходят их перегибы, скручивания, воздействие нефтепродуктов. Возможны наезды на них колесами заправляемых автомобилей. Поэтому на качество рукавов, устанавливаемых на колонки, необходимо обращать особое внимание.
На выходных концах раздаточных рукавов устанавливаются раздаточные краны. Они могут быть автоматическими и неавтоматическими. Краны имеют выходные патрубки (носики), которыми они вставляются в топливные баки заправляемых автомашин. Открытие крана осуществляется вручную, нажатием на специальные рычаги. В зависимости от силы давления на рычаг регулируется степень открытия крана. В автоматических кранах при наполнении топливного бака до верхнего уровня, когда топливо достигает патрубка крана, происходит его автоматическое закрытие.
Все описанные выше основные узлы объединяются в 2-3 блока и компонуются в одном корпусе ТРК.
С целью обеспечения возможности выдачи топлива нескольких сортов на две стороны одной колонкой, применяются многорукавные колонки (4, б, 8 и более рукавов) с самостоятельными гидравлическими системами, работающими на свои рукава. Такие колонки представляют единые агрегаты, позволяющие сокращать площади, необходимые для установки колонок.
Помимо описанных выше узлов, в колонках могут применяться другие дополнительные узлы, в зависимости от дополнительных задач, выполняемых колонками. Для решения экологических проблем колонки оснащаются узлами для улавливания паров нефтепродуктов, выбрасываемых из горловин топливных баков автомобилей при их заправке топливом. Это специальные раздаточные краны, имеющие дополнительные клапаны для забора паров нефтепродуктов из бака к колонке, двухканальные (коаксиальные) раздаточные рукава, насосы для перекачивания паров от колонки в резервуары, специальные клапаны, уравновешивающие расходы топлива и паров, огневые предохранители и т.п.
В соответствии с государственными строительными нормами Украины ДБН 360-90 (изменение №10) на АЗС, расположенных в черте населенных пунктов, должны использоваться колонки, оборудованные разрывной муфтой, предотвращающей утечку топлива в случае отрыва раздаточного рукава колонки, что может иметь место при отъезде автотранспортного средства с места заправки с невытянутым из топливного бака пистолетом.