專利名稱：具有比例分流的燃料蒸氣管理系統(tǒng)的制作方法
具有比例分流的燃料蒸氣管理系統(tǒng)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本正式申請(qǐng)依賴于2008年10月10日提交的、申請(qǐng)?zhí)枮?1/104422的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的申請(qǐng)日，本申請(qǐng)已經(jīng)在該申請(qǐng)日的十二(12)個(gè)月內(nèi)提交，通過引用將上述臨時(shí)申請(qǐng)并入本文，并根據(jù)美國(guó)法典第35篇1. 19條(e)款要求其優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
在將燃料從大容量?jī)?chǔ)罐泵送至車輛油箱或類似裝置內(nèi)時(shí)，車輛油箱內(nèi)的空氣和蒸氣將在加油過程期間被排出。排出的蒸氣流含有揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)，如果排放到大氣中， 那么就可能會(huì)導(dǎo)致地面有臭氧生成并使人暴露在有害空氣污染物(HAP)中?；诩佑驼魵饪刂?也被稱為II級(jí)控制)的加油站收集這些蒸氣并將其送回地下燃料儲(chǔ)罐(UST)。真空輔助II級(jí)蒸氣管理系統(tǒng)是一種利用真空泵從車輛中機(jī)械抽取空氣和蒸氣送至UST的技術(shù)。對(duì)抽取的空氣進(jìn)行計(jì)量以提供在分配至車輛的液體燃料的體積比率下被稱為氣液比(A/L)的固定比值。A/L比可以由地方標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定并且通常處于0.9到 1. 2的范圍內(nèi)。在A/L比大于1. 0時(shí)或者在回流中的HC濃度低于UST內(nèi)飽和濃度時(shí)的常見情況下，就要進(jìn)行UST加壓。指定壓力下UST氣相空間內(nèi)處于平衡(或者處于飽和)時(shí)的空氣量取決于多種因素，主要是與燃料蒸氣壓有關(guān)，燃料蒸氣壓是燃料性質(zhì)和溫度的函數(shù)。在某些情況下，可以將能夠造成加壓的過量空氣送入U(xiǎn)ST內(nèi)。這些情況包括(1)在A/L比大于1時(shí)；(2)在車輛和UST內(nèi)的初始燃料之間存在負(fù)的燃料雷德蒸氣壓(RVP)壓差時(shí)；(3) 在車輛的油箱和UST之間存在負(fù)的溫度差時(shí)；或者(4)在由于分配器噴嘴和車輛加油口之間的不良密封而在車輛處存在低于理想回收效率和泄漏的情況時(shí)。UST加壓可能會(huì)導(dǎo)致燃料蒸氣通過UST出口和/或通過UST系統(tǒng)內(nèi)的漏孔排出，由此導(dǎo)致污染大氣和/或地下水的VOC排放。理想情況下，UST壓力應(yīng)該被保持在大氣壓以下。在汽油分配裝置(⑶F)中經(jīng)常需要用蒸氣處理器或壓力管理系統(tǒng)來降低UST壓力并使從真空輔助II級(jí)蒸氣管理系統(tǒng)排出的燃料蒸氣最少。蒸氣處理器采用的技術(shù)是使空氣與燃料蒸氣分離，將凈化的空氣泵送到大氣中，并將燃料蒸氣送回UST。蒸氣處理器通常被成形為滿足蒸氣管理系統(tǒng)的要求以在UST內(nèi)保持輕度的系統(tǒng)真空或環(huán)境壓力。目前用于蒸氣處理器的技術(shù)示例有隔膜分離器、碳轉(zhuǎn)換床吸附器、冷凍冷凝器以及燃燒器或催化燃
/jm-nfr ο美國(guó)專利5305807公開的用于UST的燃料蒸氣管理系統(tǒng)中采用單個(gè)活性碳罐來控制介于高位和低位之間的UST壓力。在加載模式期間，專用真空泵(基于壓力觸發(fā)器或定時(shí)器)從UST氣相空間內(nèi)抽出空氣和燃料蒸氣的混合物并將該混合物送至活性碳罐。燃料蒸氣被吸附到罐內(nèi)的活性碳上，而新鮮空氣則從系統(tǒng)中排出以得到1/4英寸水柱到1英寸水柱的臨時(shí)性輕度負(fù)壓。在凈化模式期間，一系列電磁閥允許用同一真空泵將碳罐內(nèi)的壓力降低至接近完全真空(也就是零大氣壓)。結(jié)果，被吸附的燃料蒸氣就從活性碳中脫附并排回到UST的氣相空間內(nèi)。優(yōu)選地，通過止回閥來阻止空氣經(jīng)罐的出口進(jìn)入罐內(nèi)。在該時(shí)段期間，UST壓力可能會(huì)由于連續(xù)的加油蒸氣管理操作而上升。該系統(tǒng)意圖每2小時(shí)內(nèi)工作約15分鐘。單碳床系統(tǒng)通常是基于壓力極限觸發(fā)器進(jìn)行操作，其中總的最大系統(tǒng)壓力可以被保持為低于某個(gè)閾值，但是UST壓力可能會(huì)在低于最大值的很大范圍內(nèi)波動(dòng)。該系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)在于完全真空是有效凈化活性碳罐所必需的。如果在罐再生期間使用大量的新鮮凈化空氣，那么UST壓力就會(huì)快速增加。另一個(gè)缺點(diǎn)是UST壓力可能會(huì)在包括正壓的大范圍內(nèi)波動(dòng)。已經(jīng)在通過使用裝有轉(zhuǎn)換床吸附器的系統(tǒng)來解決平滑壓力波動(dòng)的問題。使用活性碳轉(zhuǎn)換床吸附器的燃料蒸氣管理系統(tǒng)通常以類似的方式在油庫(kù)被設(shè)計(jì)用于罐裝的燃料蒸氣管理系統(tǒng)。這些轉(zhuǎn)換床系統(tǒng)使用在加載模式和凈化模式中異相操作的雙碳床。在加載模式下，通過利用閥網(wǎng)將UST內(nèi)的蒸氣排放至轉(zhuǎn)換床系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)活性碳床。其中的燃料蒸氣被吸附到活性碳上，以允許空氣從吸附器排放到大氣中，同時(shí)仍保持系統(tǒng)內(nèi)的大氣壓力。而且，真空泵可以在加載模式下被用于將空氣和蒸氣從UST泵送至一個(gè)吸附器，并允許UST相對(duì)于外界環(huán)境形成負(fù)壓。在凈化模式下，真空泵在碳罐上抽出接近完全的真空以脫附碳?xì)浠衔锊⑵渌突豒ST?？梢栽试S少量的空氣進(jìn)入凈化罐內(nèi)以提供更好的再生，但是真空度仍然保持為接近完全真空。只要在凈化期間使用的空氣量少于排出到異相加載罐的空氣量，即可保持UST的負(fù)壓。該系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于每一個(gè)碳罐必須被成形用于容納由泵送到UST內(nèi)的過量空氣以及在UST內(nèi)重新建立平衡所導(dǎo)致的GDF中全部的過量蒸氣和空氣的混合物。因此，該系統(tǒng)需要充分大的碳罐，并且因此就需要大容量的真空泵。而且，大罐通常會(huì)造成熱量和流動(dòng)方面的問題，這會(huì)導(dǎo)致低效并且進(jìn)一步增加罐和再生真空泵的尺寸。美國(guó)專利3874427公開的燃料蒸氣管理系統(tǒng)解決了對(duì)充分大的碳床的需求，但是碳床無法再生并且必須根據(jù)罐吸附碳?xì)浠衔锏哪芰σ砸欢ǖ念l率進(jìn)行更換。在該系統(tǒng)中，真空泵被安置在車輛油箱和吸附罐下游的蒸氣回流管線內(nèi)，其以阻止燃料蒸氣進(jìn)入大氣。通過真空從車輛中抽出蒸氣并且可選地送至吸附罐或大容量燃料儲(chǔ)罐。真空泵以與分配燃料的速率基本相等的速率或者以與A/L比成比例的速率運(yùn)行以使得加載模式期間所有的回流蒸氣都被泵抽走并經(jīng)過吸附材料，直到UST達(dá)到目標(biāo)負(fù)壓為止。該系統(tǒng)利用充氣增壓來提高地下大容量?jī)?chǔ)罐、定時(shí)器和/或電磁閥、磁力閥、流量閥、壓力閥、機(jī)械閥或其他啟動(dòng)閥外部的一個(gè)或多個(gè)位置處的蒸氣回管量。對(duì)于要求尺寸明顯減小的一個(gè)或多個(gè)吸附罐并且不需要完全真空而又可以實(shí)現(xiàn)較短的再生時(shí)間以再生載有燃料的吸附劑的蒸氣管理系統(tǒng)仍然存在需求。而且，希望具有能夠保持穩(wěn)定的UST負(fù)壓的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種用于在從大容量?jī)?chǔ)罐向車輛油箱加油期間回收從車輛油箱或類似裝置中排出的燃料蒸氣的燃料蒸氣管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有優(yōu)異的排放控制和壓力管理。公開了一種利用正壓并且位于真空泵下游的分流器。分流器被用于以可達(dá)到選定UST真空度這樣的比例將從車輛中回流的一部分汽油蒸氣和空氣引導(dǎo)至吸附罐，并將其余部分引導(dǎo)至 UST0分流器可以被包括作為蒸氣管理系統(tǒng)的一部分，蒸氣管理系統(tǒng)依賴于快速凈化罐系統(tǒng)并且可以在車輛加油之間再生，同時(shí)可以最小化罐的容量要求并穩(wěn)定UST負(fù)壓。公開的系統(tǒng)可以被安裝在分配器處或居中設(shè)置。


圖1是用于中央真空II級(jí)蒸氣管理系統(tǒng)的公開的蒸氣管理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中燃料收集部件包括吸附材料；
圖2是用于中央真空II級(jí)蒸氣管理系統(tǒng)的公開的蒸氣管理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中燃料收集部件包括元件分離器；
圖3示出了真空泵在公開的真空輔助II級(jí)蒸氣管理系統(tǒng)中的不同位置每一個(gè)真空泵都用于燃料分配器單元(圖3A)以及中央真空II級(jí)蒸氣管理系統(tǒng)(圖:3B)；
圖4是公開的蒸氣管理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，示出了位于II級(jí)真空泵下游以將回流蒸氣按比例引導(dǎo)至UST和蒸氣收集部件的分流器設(shè)備；
圖5是示出了本公開不同實(shí)施例的示意圖，用于在分流器周圍的管路連接處分流并用于隔離圖4中處于再生期間的蒸氣收集設(shè)備圖5 (A)，5 (B)，5 (C)和5 (D)；
圖6是示出了本公開關(guān)于圖4中分流器周圍的管路連接的一個(gè)實(shí)施例的示意圖； 圖7是示出了本公開關(guān)于圖4中分流器周圍的管路連接的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；以及圖8是示出了本公開關(guān)于圖4中分流器周圍的管路連接的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將在下文中更加完整地介紹本公開，但是不一定示出了本公開所有的實(shí)施例。盡管參照示范性實(shí)施例介紹了本公開，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解可以進(jìn)行各種修改并且可以對(duì)其中的元件進(jìn)行等價(jià)替換而并不背離本公開的保護(hù)范圍。另外，根據(jù)本公開的教導(dǎo)可以得到很多變形以適用于特定情況或材料而并不背離本公開的實(shí)質(zhì)保護(hù)范圍。本公開一個(gè)實(shí)施例中的一種燃料蒸氣管理系統(tǒng)包括
(a)大容量燃料儲(chǔ)罐；
(b)用于燃料儲(chǔ)罐的排氣管；
(c)加油噴嘴；
(d)在一端與大容量?jī)?chǔ)罐內(nèi)的液體燃料連通并且在另一端與加油噴嘴連通的燃料輸送
管路；
(e)在一端與加油噴嘴連通的蒸氣回流管路；
(f)蒸氣回流管路內(nèi)的泵；
(g)安裝在蒸氣回流管路相對(duì)端的分流器，適用于將蒸氣回流管路分為第一支路和第二支路，其中第二支路將分流器與大容量燃料儲(chǔ)罐的氣相部分相連；
(h)能夠在加載模式期間收集回流蒸氣中的燃料，并與分流器的第一支路相連通的蒸氣收集部件；
(i)凈化模式期間在一端與蒸氣收集部件連通并且在另一端與第二支路或氣相部分連通的凈化管路，可選地凈化管路包括真空泵；以及
(j)用于蒸氣收集部件的排氣管。公開的燃料蒸氣管理系統(tǒng)適合用作真空輔助II級(jí)蒸氣管理系統(tǒng)，利用真空泵從車輛中機(jī)械抽取空氣和蒸氣送至UST。圖1示出了公開的燃料蒸氣管理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。常規(guī)燃料泵的分配器101被安裝在地下燃料儲(chǔ)罐102上方，地下燃料儲(chǔ)罐102具有排氣管103以釋放UST內(nèi)的壓力。在需要時(shí)，排氣管103可以包括壓力閥/真空閥104以控制排氣過程。燃料輸送管路105的一端與UST 102內(nèi)的潛水泵106連通，而另一端則與分配器101的排出口連通并隨后與加油噴嘴106連通。蒸氣回流管路107的一端被連接至加油噴嘴106，而另一端則被連接至分流器108，在此被分為第一支路109和第二支路110。蒸氣回流管路107具有真空泵111 以抽取回流蒸氣送至分流器108。第一支路109將分流器108與UST 102的氣相部分相連。 第二支路110在一端被連接至三通裝置112并且在另一端被連接至分流器108。盡管圖1 中示出了三通裝置112，但是應(yīng)該理解也可以使用其他裝置而并不背離本公開的實(shí)質(zhì)。三通閥裝置112適用于將蒸氣管路113可選地劃分為加載管路110和凈化管路114。加載管路110連通至能夠收集回流蒸氣中燃料的蒸氣收集部件115。排氣管116的一端連接至蒸氣收集部件115，而另一端則開向大氣。排氣管116可以包括壓力閥117以在加載期間調(diào)節(jié)正壓并在凈化期間調(diào)節(jié)真空。凈化管路114可以連接至第二支路109或者直接連接至UST 102的氣相空間。在需要時(shí)，凈化管路114可以具有真空泵以在蒸氣收集部件115中形成真空并抽取管路中的蒸氣送至UST 102的氣相區(qū)域。壓力閥117也可以是兩組獨(dú)立的管路和閥以在凈化期間調(diào)節(jié)凈化氣流并在加載期間調(diào)節(jié)低壓壓降。在加載模式中，通過管路105、加油站泵101的排出口并最終通過加油噴嘴106將 UST 102中的燃料輸送至車輛油箱。車輛油箱內(nèi)在加油過程期間排出的空氣和燃料蒸氣的混合物以及來自車輛以外的附加空氣都通過泵111抽入管路107內(nèi)。在泵111和分流器 108之間形成正壓。通過分流器108將管路107內(nèi)的回流蒸氣流分流至第一支路109和第二支路110。第一支路109內(nèi)的回流蒸氣被輸送至UST 102的氣相空間?？刂芔ST內(nèi)的壓力水平以使得整個(gè)加載模式期間均可保持負(fù)壓。第二支路110內(nèi)的回流蒸氣經(jīng)過被開向管路 113的三通閥裝置112以使第二支路110內(nèi)的回流蒸氣進(jìn)入蒸氣收集部件115內(nèi)。通過蒸氣收集部件115內(nèi)的吸附劑來吸附回流蒸氣流中的燃料蒸氣，從而允許回流蒸氣中的空氣通過排氣管116內(nèi)的正壓閥117以預(yù)定的設(shè)定值排入大氣。在凈化模式期間，在相關(guān)分配器處不會(huì)從UST向車輛油箱排放燃料。三通閥裝置 112在管路113和114之間被打開。在需要時(shí)，這些管路中的至少一條可以包括真空泵以降低蒸氣收集部件115內(nèi)的壓力。新鮮空氣也被抽入蒸氣收集部件115內(nèi)，其中吸附的燃料蒸氣從吸附劑中脫附。在公開的凈化管路114直接連接至UST 102的氣相空間的系統(tǒng)中， 脫附的燃料蒸氣離開蒸氣收集部件115并流經(jīng)管路113、三通閥裝置112、管路114以最終到達(dá)UST 102內(nèi)的氣相空間。在公開的凈化管路114連接至第二支路109的系統(tǒng)中，脫附的燃料蒸氣離開蒸氣收集部件115，流經(jīng)管路113和三通閥裝置112，并隨后通過管路114 與第一支路109內(nèi)的回流蒸氣匯合。在需要時(shí)，真空泵可以被用于凈化蒸氣收集部件115。本公開中可以使用任何已知的三通閥裝置。這樣的三通閥裝置示例包括但不限于電磁閥、機(jī)械閥等。另外，配以單個(gè)閥的多條管路在本公開的系統(tǒng)中也可以使用。適合在本公開中使用的蒸氣收集部件可以包括蒸氣吸附元件以及包含蒸氣吸附元件的容器。在使用了多于一個(gè)吸附劑容器的實(shí)施例中，容器被設(shè)置為彼此并聯(lián)。在需要時(shí)，可以使用單個(gè)分流器，并且三通閥裝置112的啟動(dòng)可以根據(jù)使用中的分配器數(shù)量而觸發(fā)。本公開中可以使用任何已知的用于燃料蒸氣的可再生吸附劑。這樣的吸附劑示例包括但不限于活性碳、沸石、活性氧化鋁、碳黑、木炭、硅膠、源于天然或合成沸石的分子篩及其組合。吸附劑可以有多種形式。這些形式包括但不限于蜂窩狀、丸狀、顆粒狀、纖維狀、 粉末狀、片狀及其組合?；钚蕴嘉絼┛梢栽从诙喾N材料。這些材料包括但不限于木材、 木粉、木屑、棉絨、泥煤、煤炭、椰子、褐煤、碳水化合物、石油浙青、石油焦碳、煤焦油浙青、果仁、果核、堅(jiān)果殼、堅(jiān)果仁、鋸屑、棕櫚葉、蔬菜、稻殼、稻草、合成聚合物、天然聚合物、木質(zhì)纖維材料及其組合。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，蒸氣收集部件包括一個(gè)或多個(gè)活性碳吸附劑罐。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，吸附元件包括蜂窩狀活性碳。圖2示出了公開的燃料蒸氣管理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。島形的常規(guī)燃料泵201被安裝在地下燃料儲(chǔ)罐202上方，地下燃料儲(chǔ)罐202具有排氣管203以釋放UST內(nèi)的壓力。在需要時(shí)，排氣管203可以包括壓力閥204以控制排氣過程。燃料輸送管路205的一端與UST 202內(nèi)的潛水泵206連通，而另一端則與泵201的排出口連通并隨后與加油噴嘴206連通。 蒸氣回流管路207的一端被連接至加油噴嘴206，而另一端則被連接至分流器208，在此蒸氣回流管路207被分為第一支路209和第二支路210。蒸氣回流管路207具有真空泵211 以抽取回流蒸氣送至分流器208。第一支路209將分流器208與UST 202的氣相部分相連。 第二支路210被連接至能夠收集回流蒸氣中燃料的燃料蒸氣收集部件212。排氣管213的一端連接至燃料蒸氣收集部件212，而另一端則開向大氣。在需要時(shí)，排氣管116可以包括壓力閥214。再循環(huán)管路215將蒸氣收集部件212連接至UST 102的氣相空間。在需要時(shí)， 再循環(huán)管路215可以具有真空泵以抽取管路中的蒸氣送至UST 102的氣相區(qū)域。在車輛加油期間，通過管路205、加油站泵201的排出口并最終通過加油噴嘴206 將UST 202內(nèi)的燃料輸送至車輛油箱。車輛油箱內(nèi)在加油過程期間排出的空氣和燃料蒸氣的混合物被通過泵211抽入管路207內(nèi)。通過分流器208將管路207內(nèi)的回流蒸氣流分流至第一支路209和第二支路210。第一支路209內(nèi)的回流蒸氣被輸送至UST 202的氣相空間?？刂芔ST內(nèi)的壓力水平以使得整個(gè)加載模式期間均可保持負(fù)壓?？梢酝ㄟ^排氣管203 將過壓釋放到大氣中。第二支路210內(nèi)的回流蒸氣被引導(dǎo)進(jìn)入燃料蒸氣收集部件212內(nèi)， 其中回流蒸氣流內(nèi)的燃料蒸氣和空氣與空氣分離。分離出的燃料蒸氣通過管路215離開蒸氣收集部件212，而空氣則通過排氣管213內(nèi)的正壓閥214以預(yù)定的設(shè)定值離開蒸氣收集部件212排入大氣。應(yīng)該理解圖1和圖2僅表示了本公開中蒸氣管理系統(tǒng)的部分實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改系統(tǒng)設(shè)置，同時(shí)仍然會(huì)落在本公開的保護(hù)范圍之內(nèi)。這樣的修改設(shè)置的示例包括但不限于以下情況蒸氣收集部件可以被直接專用于每一個(gè)燃料分配單元；或者幾個(gè)蒸氣收集部件可以被匯總在一起以使得對(duì)于每一個(gè)燃料分配器都有一個(gè)蒸氣收集部件，而不必專用于特定的分配器。圖3示出了用于在真空輔助II級(jí)蒸氣管理系統(tǒng)中定位真空泵的這些修改的示例。在圖3A中，每一個(gè)燃料分配單元201都專用一個(gè)真空泵211。在圖;3B 中，幾個(gè)燃料分配單元201共用一個(gè)中央真空泵211。適合用于從空氣中分離燃料蒸氣的任何已知的蒸氣收集部件均可在圖2中所示的公開系統(tǒng)中使用。在一個(gè)實(shí)施例中，蒸氣收集部件可以包含隔膜分離器，具有只允許回流蒸氣流中的空氣通過而不允許燃料蒸氣通過的選擇性半透膜。本申請(qǐng)公開了一種用于真空輔助II級(jí)蒸氣管理系統(tǒng)的壓力控制方法，同時(shí)提高了排放控制的效率。如圖4中所示，位于II級(jí)真空泵下游的分流器408提供了一種將從II 級(jí)蒸氣噴嘴406回流的汽油蒸氣和空氣流分流并按比例將其引導(dǎo)至UST 402和蒸氣收集系統(tǒng)415的裝置。分流器周圍的各種管路連接均可用于本公開。圖5示出了分流器周圍的此類管路連接的四個(gè)示例，其中502是UST，511是II級(jí)真空泵，515是蒸氣收集系統(tǒng)，508是分流器，以及530是手動(dòng)或自動(dòng)控制閥。在圖5(A)中， 控制閥530位于分流器508和UST 502之間。在圖5(B)中，控制閥530位于分流器508和蒸氣收集系統(tǒng)515之間。在圖5(C)中，一個(gè)控制閥530位于分流器508和UST 502之間， 且另一個(gè)控制閥530位于分流器508和蒸氣收集系統(tǒng)515之間。在圖5(D)中，手動(dòng)或自動(dòng)控制閥、或者三通閥、或者分流器540位于UST 502、分流器508和蒸氣收集系統(tǒng)515的交會(huì)處。圖6示出了分流器周圍的此類管路連接的另一個(gè)實(shí)施例，其中601是燃料分配單元，602是UST，611是II級(jí)真空泵，608是分流器，615是蒸氣收集系統(tǒng)，630是手動(dòng)或自動(dòng)控制閥，650是通往大氣或過濾器的出口，以及660是小孔或限流口。圖7示出了分流器周圍的此類管路連接的另一個(gè)實(shí)施例，其中701是燃料分配單元，702是UST，711是II級(jí)真空泵，708是分流器，715是蒸氣收集系統(tǒng)，730是手動(dòng)或自動(dòng)控制閥，750是通往大氣或過濾器的出口，以及760是小孔或限流口。圖8示出了分流器周圍的此類管路連接的另一個(gè)實(shí)施例，其中801是燃料分配單元，802是UST，811是II級(jí)真空泵，808是分流器，815是蒸氣收集系統(tǒng)，830是手動(dòng)或自動(dòng)控制閥，850是通往大氣或過濾器的出口，以及860是小孔或限流口。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到分流器周圍也可以使用其他結(jié)構(gòu)的管路連接而并不背離本公開的思想。若干種技術(shù)均可用于公開的分流器。分流器自身可以簡(jiǎn)單到就是丁字管，其中限流受控的一個(gè)或兩個(gè)管出口以將一定比例的蒸氣流分流至蒸氣收集設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，分流器可以是壓力控制閥，其中來自UST壓力的反饋用于將UST壓力保持為某一預(yù)定的設(shè)定值。在一個(gè)實(shí)施例中，分流器可以是固定的分流器，其中分流水平可以被調(diào)節(jié)和校正為滿足選定的性能。任何已知的分流器技術(shù)均可在本公開中使用。這些技術(shù)包括但不限于以下情況使用具有來自UST的壓力反饋的控制閥；利用小孔或管的直徑來設(shè)定流量比；利用可調(diào)節(jié)的閥或孔；不可調(diào)節(jié)的閥或孔；或T型連接器。在美國(guó)專利5305807的蒸氣管理系統(tǒng)中，從車輛回流的燃料蒸氣被送回UST并隨后從UST抽出送至活性碳罐。相反，在本公開的蒸氣管理系統(tǒng)中，回流的燃料蒸氣是從車輛直接泵送至蒸氣收集部件。因此，在本公開的蒸氣管理系統(tǒng)中，蒸氣在到達(dá)UST之前已被處理并濃縮。與美國(guó)專利3874427中的蒸氣管理系統(tǒng)不同，可以通過將回流蒸氣流中的一部分分流至蒸氣收集設(shè)備并將其余部分分流至UST的氣相空間而將本公開系統(tǒng)中UST內(nèi)的壓力保持為相對(duì)恒定的壓力。本公開的系統(tǒng)將回流蒸氣流分流成兩部分以使得只有一部分回流蒸氣經(jīng)過蒸氣收集設(shè)備。因此，本公開系統(tǒng)所需的吸附劑是可再生的，并且可以明顯小于已知蒸氣管理系統(tǒng)特別是美國(guó)專利3874427的系統(tǒng)所需要的吸附劑。本公開的蒸氣管理系統(tǒng)具有優(yōu)異的燃料排放控制和壓力管理。在美國(guó)專利 3874427的系統(tǒng)中，當(dāng)罐內(nèi)的活性碳變?yōu)轱柡筒⑶也荒茉儆行饺剂险魵鈺r(shí)，必須要將載有燃料的罐從系統(tǒng)中取出并更換為相同的含有新鮮或再生活性碳的罐。每一個(gè)載有燃料的罐的手動(dòng)更換過程都是繁瑣、費(fèi)力并且維護(hù)密集的。相反，本公開系統(tǒng)的蒸汽收集設(shè)備內(nèi)載有燃料的吸附元件可以在凈化模式期間在線進(jìn)行再生。因此，本公開的系統(tǒng)明顯降低了勞動(dòng)成本以及像美國(guó)專利3874427的系統(tǒng)中那樣更換載有燃料的碳罐通常所必需的更換部件成本。而且，本公開系統(tǒng)中蒸氣收集部件內(nèi)載有燃料的吸附元件與已知蒸氣管理系統(tǒng)相比可以在明顯更短的時(shí)段內(nèi)并且以顯著更高的壓力被有效地再生。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，載有燃料的吸附元件可以在少于3分鐘的時(shí)間內(nèi)在高于0. 2個(gè)絕對(duì)大氣壓的壓力下再生。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，載有燃料的吸附元件可以在少于2分鐘的時(shí)間內(nèi)在高于0. 3 個(gè)絕對(duì)大氣壓的壓力下再生?，F(xiàn)有技術(shù)中已知的蒸氣管理系統(tǒng)為了允許再生蒸氣收集部件內(nèi)載有燃料的吸附元件通常都需要完全真空(也就是零壓力)或者接近完全真空。在本公開的系統(tǒng)中，適當(dāng)?shù)膬艋婵斩瓤梢耘c適當(dāng)?shù)膬艋諝饬飨嘟Y(jié)合以為碳?xì)浠衔飶奈絼┲忻摳教峁?qū)動(dòng)力。一種并非利用真空來促進(jìn)脫附的可選方式可以是通過蒸氣收集設(shè)備抽取空氣(也就是凈化)。例如，如果蒸氣收集元件(譬如碳床)在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下具有100柱床體積的固定工作容量，那么在250mbar的壓力下實(shí)現(xiàn)相同的固定工作容量將只需要25柱床體積的空氣，并且蒸氣濃度會(huì)顯著增加。可用于凈化的空氣量要以排出的從吸附劑材料脫附的碳?xì)浠衔餅榛A(chǔ)以保持用于連續(xù)脫附的驅(qū)動(dòng)力。例如，如果以25%的蒸氣濃度將碳?xì)浠衔锛虞d到吸附劑上，那么碳?xì)浠衔镌谝?50mbar的工作壓力進(jìn)行凈化期間可能會(huì)被濃縮到>50%。示例1 如果將70° F、雷德蒸氣壓為9磅/平方英寸的燃料以10加侖/分鐘從UST 輸送以給車輛加油，車輛最初含有60°F、雷德蒸氣壓為9磅/平方英寸的燃料，那么空氣和汽油蒸氣將會(huì)以大約10. 6加侖/分鐘的速率從車輛中排出。如果蒸氣管理系統(tǒng)以80%的回收效率以及1. 1的A/L比工作，那么系統(tǒng)即可以11加侖/分鐘抽取濃度為26. 6%碳?xì)浠衔锏恼魵?。回流的蒸氣流可以進(jìn)行分流以將3. 4加侖/分鐘的量送往蒸氣收集設(shè)備并將 7. 6加侖/分鐘的量送回UST。需要大約1. 1升的蜂窩狀活性碳來吸附在兩分鐘的時(shí)間內(nèi)輸送至此的19克碳?xì)浠衔铩＜佑屯瓿芍?，可以?50mbar的工作壓力下用流速為0. 9 加侖/分鐘的凈化空氣在短于一分鐘的時(shí)間內(nèi)對(duì)罐進(jìn)行凈化。在上述工作條件下，可以在 UST內(nèi)保持-6英寸水柱的表壓。示例2 如果將70° F、雷德蒸氣壓為7磅/平方英寸的燃料以60加侖/分鐘輸送從而在三個(gè)分配器單元處同時(shí)給六輛車加油，每一輛車最初都含有80°F、雷德蒸氣壓為9磅 /平方英寸的燃料，那么空氣和汽油蒸氣將會(huì)以大約56. 5加侖/分鐘的速率從所有車輛中排出。如果蒸氣管理系統(tǒng)以100%的回收效率以及1. 2的A/L比工作，那么蒸氣管理系統(tǒng)即可以72加侖/分鐘在濃度20. 6%下抽取空氣和蒸氣。如果蒸氣管理系統(tǒng)是采用蒸氣回流歧管上的單個(gè)分流器進(jìn)行工作，那么回流的蒸氣流可以進(jìn)行分流以將23. 6加侖/分鐘的量送往六組蒸氣收集設(shè)備(送往每一組的量是3. 9加侖/分鐘)并將48. 4加侖/分鐘的量送回UST。需要大約1. 4升的蜂窩狀活性碳來吸附在兩分鐘的時(shí)間內(nèi)送往每一個(gè)吸附器的 22. 7克碳?xì)浠衔铩＜佑屯瓿芍?，可以?50mbar的工作壓力下用流速為0. 9加侖/分鐘的凈化空氣在短于一分鐘的時(shí)間內(nèi)對(duì)每一個(gè)罐進(jìn)行凈化。在上述條件下，可以在UST內(nèi)保持-6英寸水柱的表壓。
將含有吸附劑的罐成形為可用于(基于某種平均或高度平均的輸送總量的)每一個(gè)加油位置的原因是基于并非每一個(gè)加油位置都會(huì)始終在分配燃料這一事實(shí)。車輛加油之間的間歇允許系統(tǒng)有凈化的時(shí)間。對(duì)于非常繁忙的位置，可能在每個(gè)分配器的加油事件之間沒有太多的時(shí)間(或許只有一分鐘)。因此，需要能夠非?？焖俚貎艋到y(tǒng)。使用適當(dāng)?shù)恼婵蘸涂諝鈨艋挥性诖搀w內(nèi)的傳質(zhì)阻力很小時(shí)才能夠做到這一點(diǎn)。非?？焖俚貙?duì)罐進(jìn)行凈化的需要要求罐盡可能小并且裝有能夠快速凈化的吸附劑。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中， 可以使用具有非常小的顆粒和介質(zhì)厚度很小的吸附劑。這種吸附劑的一個(gè)示例是具有蜂窩結(jié)構(gòu)的吸附劑。由于可以設(shè)有專用于每一個(gè)加油位置的罐，因此罐可以被設(shè)置在分配器處、 在其島內(nèi)或居中設(shè)置。如果罐是居中設(shè)置，那么就可以輕易地使用公共的再生真空泵和分流器?？梢允褂脝蝹€(gè)PCV，并且罐可以不是專用于某一加油位置(并且在先到者先服務(wù)或按需服務(wù)的基礎(chǔ)上開放)。居中定位可以允許大型車輛在達(dá)到它們的使用能力時(shí)利用另外的可用罐。本公開的蒸氣管理系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)相比提供了很多優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)中的一部分包括但不限于(1)只需要適當(dāng)?shù)恼婵諄碓偕魵馐占?，由此允許真空泵的選擇有更大的靈活性以及降低成本和減少維護(hù)；( 系統(tǒng)為模塊化；因此可以根據(jù)對(duì)汽油分配裝置(GDF)的修改或者平均吞吐量的改變輕易地?cái)U(kuò)張或縮小系統(tǒng)；C3)系統(tǒng)提供了冗余， 以使得即使是部分蒸氣管理系統(tǒng)故障，⑶F也能夠(至少在一定程度上)連續(xù)工作J4) UST 系統(tǒng)能夠通過利用蒸氣回流分流器和/或壓力控制系統(tǒng)從UST向分流器提供反饋而以相對(duì)受控和穩(wěn)定的壓力工作；(5)因?yàn)閁ST系統(tǒng)可以規(guī)律地在負(fù)壓或環(huán)境壓力下工作，所以大大降低了確保場(chǎng)地蒸汽氣密性的要求；(6)整個(gè)系統(tǒng)必需的吸附能力可以是轉(zhuǎn)換床技術(shù)所需的一半；(7)本公開系統(tǒng)的模塊化本質(zhì)可以允許將其居中設(shè)置或者分散設(shè)置在各個(gè)分配器或加油島的范圍內(nèi)。盡管已經(jīng)參照各種具體實(shí)施例介紹了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解可以在本發(fā)明已介紹思想的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)進(jìn)行多種改變。應(yīng)該意識(shí)到本發(fā)明并不局限于介紹的實(shí)施例，而應(yīng)該是具有由所附權(quán)利要求的語言界定的完整保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種在燃料蒸氣管理系統(tǒng)內(nèi)控制從加油噴嘴回流至地下儲(chǔ)罐的流體流量的方法，包括以下步驟使用分流器以引導(dǎo)第一部分的回流流體流入地下儲(chǔ)罐內(nèi)并引導(dǎo)第二部分的回流流體流入蒸氣收集部件內(nèi)，分流器位于真空泵的下游。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中蒸氣收集部件包括(a)蒸氣吸附元件，包括從由活性碳、沸石、活性氧化鋁、碳黑、木炭、硅膠、隔膜、分子篩及其組合構(gòu)成的組中選出的元件；和(b)包含蒸氣吸附元件的容器。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中蒸氣吸附元件的形狀包括從由蜂窩狀、丸狀、顆粒狀、纖維狀、粉末狀、片狀及其組合構(gòu)成的組中選出的形狀。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中活性碳的來源包括從由木材、木粉、木屑、棉絨、泥煤、煤炭、椰子、褐煤、碳水化合物、石油浙青、石油焦、煤焦油浙青、果仁、果核、堅(jiān)果殼、堅(jiān)果仁、鋸屑、棕櫚葉、蔬菜、稻殼、稻草、合成聚合物、天然聚合物、木質(zhì)纖維材料及其組合構(gòu)成的組中選出的材料。
5.一種用于使流體流從加油噴嘴回流至地下儲(chǔ)罐的燃料蒸氣管理系統(tǒng)，包括(a)分流器，能夠?qū)⒁徊糠只亓髁黧w流分流至蒸氣收集部件并將其余部分分流至地下儲(chǔ)罐；和(b)位于分流器上游用于迫使回流流體流通過分流器的真空泵。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括(c)用于控制流至蒸氣收集部件的分流流體流量的閥，該流量處于總回流流體流的大約0%到大約99%的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中分流器能夠?qū)⑴懦龅恼魵饬鞯闹辽?%分流至蒸氣收集部件。
8.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中大容量燃料儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力被保持為低于1英寸水柱的正壓。
9.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中大容量燃料儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力被保持為低于大氣壓。
10.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中分流器包括可調(diào)節(jié)閥。
11.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中自動(dòng)控制可調(diào)節(jié)閥以將燃料儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力保持在大約-20英寸水柱到6英寸水柱的設(shè)定值范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中蒸氣收集部件包括(a)蒸氣吸附元件，包括從由活性碳、沸石、活性氧化鋁、碳黑、木炭、硅膠、源于天然或合成沸石的分子篩及其組合構(gòu)成的組中選出的元件；和(b)包含蒸氣吸附元件的容器。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中蒸氣吸附元件的形狀包括從由蜂窩狀、丸狀、顆粒狀、纖維狀、粉末狀、片狀及其組合構(gòu)成的組中選出的形狀。
14.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中活性碳的來源包括從由木材、木粉、木屑、棉絨、泥煤、煤炭、椰子、褐煤、碳水化合物、石油浙青、石油焦碳、煤焦油浙青、果仁、果核、堅(jiān)果殼、堅(jiān)果仁、鋸屑、棕櫚葉、蔬菜、稻殼、稻草、合成聚合物、天然聚合物、木質(zhì)纖維材料及其組合構(gòu)成的組中選出的材料。
15.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中蒸氣吸附元件包括蜂窩狀活性碳。
16.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中蒸氣收集部件進(jìn)一步包括冷凍冷凝器。
17.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中蒸氣收集部件進(jìn)一步包括隔膜分離器。
18.一種燃料蒸氣管理系統(tǒng)，包括(a)大容量燃料儲(chǔ)罐；(b)用于燃料儲(chǔ)罐的排氣管；(c)加油噴嘴；(d)在一端與加油噴嘴連通的蒸氣回流管路；(e)蒸氣回流管路內(nèi)的泵；(f)安裝在蒸氣回流管路相對(duì)端的分流器，適用于將蒸氣回流管路分為第一支路和第二支路，其中第二支路將分流器與大容量燃料儲(chǔ)罐的氣相部分相連；(g)能夠在加載模式期間收集回流蒸氣中的燃料，并與第一支路相連通的蒸氣收集部件；以及(h)用于蒸氣收集部件的排氣管。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于凈化蒸氣收集部件的真空泵。
20.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括再生期間將蒸氣收集部件加熱到80°C以上的裝置。
21.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括安裝在用于蒸氣收集部件的排氣管上的壓力控制閥。
22.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中分流器包括可調(diào)節(jié)閥。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中自動(dòng)控制可調(diào)節(jié)閥以保持燃料儲(chǔ)罐的壓力設(shè)定值。
24.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中蒸氣收集部件包括(a)蒸氣吸附元件，包括從由活性碳、沸石、活性氧化鋁、碳黑、木炭、硅膠、源于天然或合成沸石的分子篩及其組合構(gòu)成的組中選出的元件；和(b)包含蒸氣吸附元件的容器。
25.如權(quán)利要求M所述的系統(tǒng)，其中蒸氣吸附元件的形狀包括從由蜂窩狀、丸狀、顆粒狀、纖維狀、粉末狀、片狀及其組合構(gòu)成的組中選出的形狀。
26.如權(quán)利要求M所述的系統(tǒng)，其中活性碳的來源包括從由木材、木粉、木屑、棉絨、泥煤、煤炭、椰子、褐煤、碳水化合物、石油浙青、石油焦、煤焦油浙青、果仁、果核、堅(jiān)果殼、堅(jiān)果仁、鋸屑、棕櫚葉、蔬菜、稻殼、稻草、合成聚合物、天然聚合物、木質(zhì)纖維材料及其組合構(gòu)成的組中選出的材料。
27.一種用于在車輛加油期間與來自大容量燃料儲(chǔ)罐的燃料一起排出的車輛油箱內(nèi)的蒸氣的燃料蒸氣管理系統(tǒng)，包括能夠在排出的蒸氣流中吸附燃料蒸氣的蒸氣收集部件，其中(i)蒸氣收集部件包括從由活性碳、沸石、活性氧化鋁、碳黑、木炭、硅膠、源于天然或合成沸石的分子篩及其組合構(gòu)成的組中選出的蒸氣吸附元件；并且(ii )載有燃料蒸氣的蒸氣吸附元件可以在少于3分鐘的時(shí)間內(nèi)在高于0. 1個(gè)絕對(duì)大氣壓的壓力下再生為與雷德蒸氣壓為9磅/平方英寸的燃料相等價(jià)的多于10克/升的用于燃料蒸氣的工作容量。
28.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中蒸氣吸附元件的形狀包括從由蜂窩狀、丸狀、顆粒狀、纖維狀、粉末狀、片狀及其組合構(gòu)成的組中選出的形狀。
29.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中活性碳的來源包括從由木材、木粉、木屑、棉絨、泥煤、煤炭、椰子、褐煤、碳水化合物、石油浙青、石油焦碳、煤焦油浙青、果仁、果核、堅(jiān)果殼、堅(jiān)果仁、鋸屑、棕櫚葉、蔬菜、稻殼、稻草、合成聚合物、天然聚合物、木質(zhì)纖維材料及其組合構(gòu)成的組中選出的材料。
全文摘要
公開了一種用于在從大容量?jī)?chǔ)罐(102)向車輛油箱加油期間回收從車輛油箱或類似裝置中排出的燃料蒸氣的燃料蒸氣管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有優(yōu)異的排放控制和壓力管理。公開了一種利用正壓并且位于真空泵(111)下游的分流器(108)。分流器被用于以可達(dá)到選定UST真空度這樣的比例將從車輛中回流的一部分汽油蒸氣和空氣引導(dǎo)至吸附罐(115)，并將其余部分引導(dǎo)至UST(102)。分流器(108)可以被包括作為蒸氣管理系統(tǒng)的一部分，蒸氣管理系統(tǒng)依賴于快速凈化罐系統(tǒng)并且可以在車輛加油之間再生，同時(shí)可以最小化罐的容量要求并穩(wěn)定UST負(fù)壓。公開的系統(tǒng)可以被安裝在分配器處或居中設(shè)置。
文檔編號(hào)B67D7/04GK102245494SQ200980149657
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2009年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月10日
發(fā)明者F. 燦茨 M. 申請(qǐng)人:米德韋斯瓦科公司