ساختار نازل سوخت (Nozzle) و انواع آن

در واقعیت، عملیات سوخت­گیری در نهایت توسط مشتری انجام می­‌شود و این مشتری است که تعیین می­‌کند چه مقدار سوخت توسط دیسپنسر از مخزن به باک خودرو تحویل داده شود. این فرآیند کنترلی توسط نازل سوخت (Nozzle) انجام می‌­شود. مشتری با استفاده از نازل می­تواند به راحتی و دقیق مقدار سوخت تحویلی به باک خودروی خود را تعیین کند. در واقع می‌­توان گفت نازل (Nozzle) یک کنترلر برای سیستم توزیع سوخت است که توسط مشتری عمل می­‌کند. در این مقاله ساختار نازل سوخت (Nozzle) و انواع آن بررسی خواهد شد.

همانطور که بالا گفته شد مشتری مقدار سوخت مورد نظر خود را دقیقا از دیسپنسر دریافت می­‌کند. اما به نظر می­‌رسد مشتری تمام سوختی را که از پیمانه­‌گر در زمان روشن بودن دیسپنسر عبور می‌­کند دریافت نمی­‌کند. این قضیه با دقیق بودن سوخت تحویلی به مشتری در تناقض است. جلوتر این تناقض را توجیه خواهیم کرد اما ابتدا نازل را به عنوان یک کنترلر اولیه سیستم توزیع سوخت مطرح می کنیم. به صورت خلاصه نازل با سه تابع کنترلی ابتدایی کار می‌­کند:

• کنترل سوخت تحویلی
• جلوگیری از بیش از حد پر شدن مخزن
• از تخلیه مایع درون شلنگ پس از پایان عملیات سوخت­گیری جلوگیری می­‌کند.

نازل (Nozzle) پمپ بنزین می­‌تواند با استفاده از تجهیزاتی که روی آن نصب می­‌شود عملکرد­های کنترلی دیگری نیز داشته باشد. برای مثال نازل می­‌تواند مجهز به مکانیزمی باشد که تا وقتی نازل درون لوله پرکننده باک قرار نگرفته است اجازه عبور سوخت داده نشود. یا بعضی از نازل­‌ها به سنسور فشار مجهز می­‌شوند که تا زمانی که سیستم سوخت رسان به فشار مناسب نرسیده اجازه عبور سوخت از نازل داده نمی­‌شود.

دو مورد آخر تابع‌­های کنترلی که در بالا ارائه شده­‌اند کاملا اتوماتیک انجام می­‌شوند و نیازی به دخالت اپراتور ندارند. زمانی که نازل بسته است سوخت فقط در قسمت­هایی از پمپ مکش جریان دارد و شیر خروجی نازل است که جریان سوخت را در کل سیستم انتقال سوخت بر قرار می‌کند. این شیر مقدار دبی سوخت خارج شده از نازل را نیز باید تنظیم کند. بنابراین باید بازه‌­ی باز شدن آن پیوسته باشد.

همچنین دیسپنسر­های مورد استفاده در جایگاه‌­های سوخت باید به دستگاه قطع کن خودکار که از پرشدن بیش از اندازه باک جلوگیری می­‌کند، مجهز شوند. استفاده از این شیر­ها احتمال سر ریز شدن باک و ریختن سوخت بر بروی زمین که بسیار خطرناک بوده را کاهش می‌­دهند.

شیر قطع کن

روش­های گوناگونی برای طراحی شیر قطع کن اتوماتیک نازل (Nozzle) طراحی شده است. یکی از این روش­ها که در شکل زیر نشان داده شده است روش ونتوری است. در این روش یک شلنگ هوای کوچک در طول خرطومی نازل کشیده شده است. مکانیزم این شلنگ هوا که دهانه آن در انتهای لوله نازل قرار دارد به صورت تنفس است، به صورتی که تا جایی که هوا از داخل شلنگ عبور می­کند، سوخت از نازل جریان می­یابد. اما زمانی که سطح سوخت بالا آمده و وروی هوای این شلنگ را می­بندد، مکانیزم قطع کن عمل کرده و خروجی شیر نازل را می­بندد و تا زمانی که خروجی شلنگ باز نشود، مانع از تحویل سوخت توسط نازل می­شود.

سوخت گیری صحیح

اگر دقت کرده باشید بلافاصله بعد از فشردن اهرم نازل، سوخت از نازل خارج می­‌شود. در واقع شلنگ نازل (Nozzle) پمپ بنزین را نیز می‌­توان به عنوان یک عضو دیسپنسر در نظر گرفت که مادامی که دیسپنسر در حالت روشن قرار دارد پر از سوخت است. با توجه به همین ویژگی سیستم سوخت رسانی است که می­‌توانیم تناقضی که در بالا مطرح شد را توجیه کنیم.

سوختی که در ابتدای باز شدن نازل از نازل خارج می‌­شود در واقع سوختی بوده است که سرویس قبلی در شلنگ نازل باقی مانده است. شما در هنگام فشردن اهرم نازل بلافاصله شاهد خروج سوخت از نازل هستید. استفاده مشتری قبلی در شلنگ باقی مانده بوده است و هزینه اش توسط او پرداخت شده است و در انتهای فرآیند سوخت­گیری شما نیز مقداری سوخت در شلنگ نازل باقی می‌­ماند. بنابراین شما دقیقا هزینه سوخت دریافتی را پرداخت خواهید کرد.

سوختی که در ابتدای باز شدن از نازل خارج می‌­شود در واقع سوختی بوده است که سرویس قبلی در شلنگ نازل باقی مانده است. شما در هنگام فشردن اهرم نازل بلافاصله شاهد خروج سوخت از نازل هستید. استفاده مشتری قبلی در شلنگ باقی مانده بوده است و هزینه اش توسط او پرداخت شده است و در انتهای فرآیند سوخت­گیری شما نیز مقداری سوخت در شلنگ نازل باقی می‌­ماند. بنابراین شما دقیقا هزینه سوخت دریافتی را پرداخت خواهید کرد.

البته باید به این نکته توجه داشت که حداقل در قسمتی از شلنگ نازل سوخت به صورت ثقلی حرکت می­‌کند، بنابراین برای اینکه از پر بودن همیشگی شلنگ و سوخت­گیری صحیح اطمینان حاصل کنیم، نازل باید طوری طراحی شود که از خالی شدن شلنگ در زمانی که دیسپنسر خاموش است جلوگیری کند.

اگر از تخلیه شلنگ جلوگیری نشود یک مشتری با بودن مقداری سوخت در شلنگ، سوخت بیشتری نسبت به هزینه پرداختی دریافت می­‌کند. مشتری بعدی به علت عبور مقداری هوا به جای سوخت از پیمانه­ گر، سوخت کمتری نسبت به هزینه پرداختی دریافت می‌­کند. تجهیزی که در نازل قرار داده می­‌شود تا از این اتفاق جلوگیری را antidrain می­‌نامند. این قسمت به صورت اتوماتیک عمل کرده و تا زمانی که سوخت توسط پمپ فشرده نشود اجازه عبور آن را نمی‌­دهد.

نازل­‌های جدید همین فرآیند را با بسته نگه داشتن poppet اصلی تا رسیدن سوخت پمپ شده انجام می‌­دهند. شیر­های کنترلی و تنظیم فشار تا زمانی که دیسپنسر در حالت روشن است فشار مسیر تحویل سوخت را ثابت نگه می­‌دارند. بعد از خاموش شدن دیسپنسر فشار سیستم بلافاصله افت می‌­کند، این افت فشار باعث فعال شدن سیستم antidrain می­‌شود و از تحویل یا تخلیه سوخت از نازل جلوگیری به عمل می‌­آید.

نازل طرح کهاب

با توجه به اهمیت روز افزون آلودگی هوا، طرح بازیافت بخار سوخت که در ایران با نام طرح کهاب شناخته می‌­شود بیش از پیش مطرح شده است. در رابطه با این طرح در محتوای دیگری در بلاگ به صورت کامل توضیح داده شده است.

اما به طور خلاصه طرح کهاب شامل 3 مرحله است که مرحله دوم آن مربوط به جمع آوری بخار سوخت از درون باک خودرو­ها است. این مرحله به طور مستقیم با نازل در ارتباط است و پمپ بنزینی که این طرح را اجرایی کرده باشد باید از نازل با ویژگی­‌های خاصی استفاده کند. تکنولوژی سیستم بازیافت بخار با توجه به سخت شدن استاندارد­ها در حال پیشرفت است.

اما به طور کلی نیاز است که نازل سوخت به صورت کامل به ورودی باک خودرو بچسبد تا اجازه ندهد بخارات درون باک در محیط جایگاه سوخت پخش شوند. از طرف دیگر سیستمی لازم است تا بخار سوخت از طریق نازل به مخزن انتقال داده شود. در شکل زیر جزئیات بیشتری در رابطه با نازلی که در سیستم بازیابی بخار سوخت استفاده می‌­شود ارائه شده است. انتهای خرطومی پلاستیکی که بر روی نازل متصل شده است به دیواره‌­ی اطراف باک می­‌چسبد. بخار سوخت موجود در باک از مسیر جداگانه‌­ای در نازل به سمت دیسپنسر حرکت می­‌کند و از آن­جا به مخزن­‌های جایگاه منتقل می­‌شوند.

شیوه انتقال بخار سوخت

انتقال بخار سوخت به مخزن به دو روش امکان پذیر است. در یک روش بخار سوخت با بوجود آمدن فشار منفی اندک در مخزن و فشار مثبت کوچکی در باک خودرو، از باک به طرف مخزن منتقل می­‌شود. اما در روش دیگر از یک پمپ خلا کمک می­‌گیریم و بخار سوخت موجود در مخزن توسط پمپ مکیده شده و به مخزن انتقال داده می‌­شود.

همانطور که در شکل مشاهده می­‌کنید نازل (Nozzle) مربوط به هر کدام از این مدل­‌ها متفاوت خواهد بود. نازلی که با پمپ خلا کار می­کند خرطومی کوچکتری دارد که بیشتر وظیفه­‌ی قیف را انجام می­‌دهد و نیاز به مهر و موم کردن شدید نازل به باک خودرو نیست. با توجه به کوچک بودن فشار مثبت درون باک و فشار منفی درون مخزن، معمولا از روش دوم یعنی از پمپ خلا استفاده می‌­کنند.

تشخیص نازل­‌های طرح کهاب که از سیستم مکش بهره می­‌گیرند کار دشواری است. زیرا بعضی از این مدل­ها خرطومی هم ندارند و فقط در سر نازل سوراخ­هایی وجود دارد که بخار از طریق آن­ها مکیده می­‌شود و توسط یک لوله نازک هم محور با لوله نازل به دیسپنسر منتقل میگردد. بنابراین در این مدل شلنگ کوچکتری نسبت به مدل بدون پمپ خلا داریم.

نازل سازگار با سیستم ORVR

بعضی از خودروها سیستم جمع آوری سوخت درونی (ORVR) دارند و هر روز بر تعداد این خودروها افزوده می‌­شود. اگر در هنگام سوخت گیری این خودرو­ها مرحله دوم طرح کهاب اجرا شود، با توجه به اینکه بخار سوختی در درون باک وجود ندارد، مقداری هوا از باک به طرف مخزن جایگاه می­‌رود.

با توجه به حجم کمتر هوا نسبت به بخار سوخت، وجود هوا در مخزن باعث تبخیر بیشتر سوخت در مخزن می­شود. در سیستم بازیافت بخاری که از پمپ خلا استفاده نمی­‌کند. مشکلی در مواجهه با خودرو­های دارای ORVR نداریم، زیرا در این حالت مکشی توسط پمپ نداریم. همچنین فشار مثبتی ناشی از سوخت گیری نیز در باک خودرو بوجود نمی­‌آید که باعث انتقال هوا از باک به مخزن شود.

اما در حالتی که پمپ خلا داریم قطعا هوای درون باک خودروهای دارای ORVR به مخزن منتقل می­‌شود. بنابراین نازل­‌هایی طراحی و ساخته شده‌­اند که با خودرو­های دارای سیستم ORVR سازگار هستند. زمانی که به جای بخار سوخت، هوا وارد قسمت بازیافت بخار نازل شود، نازل به صورت اتوماتیک سیستم بازیافت بخار را قطع می‌­کند و از وارد شدن هوا به مخزن جلوگیری می‌­کند.

انتخاب نازل سوخت

بنابراین برای انتخاب یک نازل سوخت عامل­‌های گوناگونی دخیل هستند. اولین قدم برای انتخاب نازل تعریف نیاز است. برای مثال اگر جایگاه سوخت مورد نظر ما مرحله دوم طرح کهاب را اجرا کرده است باید از نازل دارای سیستم بازیافت بخار استفاده کرد. یا اگر خودروهایی که دارای سیستم ORVR هستند، بهتر است از نازل ORVR استفاده کنیم.

از دیگر فاکتور­های تاثیر گذار در انتخاب یک نازل می‌­توان به حداکثر دبی انتقالی اشاره کرد. بعضی از برند­ها نمودار دبی بر حسب فشار نازل را برای یک دما و فرآورده خاص ارائه داده­‌اند که می‌­توان با توجه به فشار دبی انتقالی توسط نازل را به صورت دقیق به ­دست آورد. همچنین در انتخاب یک نازل باید اندازه اتصالات و نوع فرآورده­‌های سازگار نیز در نظر گرفته شود.

برند­های مطرح در حوزه­‌ی تجهیزات جایگاه­‌های سوخت از تهیه کنندگان اصلی نازل­‌ها هستند. PIUSI با ارائه مدل­های اتوماتیک A60 تا A280 از دبی 60 تا 280 لیتر در دقیقه و قطر دهانه خارجی 24 و 39 میلیمتر برای مصارف معمولی و سنگین و مدل دستی SELF 2000&3000 که حداقل مقاومت و حداکثر بازدهی را دارند.

این نازل‌ها با سیستم­‌هایی که پمپ ندارند و به صورت ثقلی کار می­‌کنند، سازگار هستند. همچنین قابلیت انتقال انواع فرآورده با دبی 150 لیتر در دقیقه را دارند. GESPASA، OPW و تا حدودی AILE از دیگر برند­های مطرح در حوزه تجهیزات جایگاه سوخت هستند که انواع مختلف نازل نیز ارائه می­‌دهند. نازل‌های این برند­ها نیز بسیار متنوع بوده و انواع تکنولوژی­‌های روز دنیا در این نازل­‌ها استفاده شده است که باعث شده ایمنی و بازدهی به حداکثر میزان خود برسد.

شلنگ دیسپنسر

بین دیسپنسر و و نازل سوخت نیاز به یک اتصال انعطاف پذیر و در عین حال ایمن داریم که مشتری یا اپراتور بتواند نازل را به راحتی از دیسپنسر بردارد و در درون باک قرار دهد. بهترین اتصال انعطاف پذیر شلنگ است. شلنگ­های سوخت جنس­‌های متنوعی دارند که می‌­توان به کامپوزیتی، پلاستیک مقاوم، بافت‌دار و .. اشاره کرد.

ایمنی، ویژگی اصلی همۀ این مدل­‌هاست. زمانی می­‌توان گفت یک شلنگ ایمن است که اتصالات آن کاملا استاندارد باشند، در مقابل ضربه، خراش، خمش، آتش، سرما و … کاملا مقاوم باشند. برای بوجود آوردن این سطح از مقاومت معمولا لایه داخلی را از پلاستیک و لایه میانی را از الیاف بافته شده و لایه خارجی را نیز از پلاستیک می­‌سازند.

داشتن سیم ارت نیز یکی دیگر از ویژگی‌های مهم شلنگ است که از بوجود آمدن جرقه در شلنگ و اطراف آن جلوگیری می‌­کند. شلنگ­های کامپوزیتی یکی از مقاوم‌­ترین شلنگ­‌ها هستند که به نسبت شلنگ پلاستیکی وزن کمتری دارند. کار با آن­ها ساده‌­تر است و همچنین در مقابل تغییرات آب و هوا نیز مقاوم خواهند بود و طول عمر بیشتری دارند.

به طور کلی در انتخاب یک شلنگ دیسپنسر مهم­ترین موضوع ایمنی است که خود شامل جنس، دما و فشار کارکردی و .. است. همچنین نوع فرآورده انتقالی؛ زیرا بعضی از شلنگ­ها فقط قابلیت کار با یک نوع فرآورده خاص را دارند.

یک دسته دیگر، شلنگ­های بازیافت بخار هستند. در این شلنگ‌­ها یک لوله باریک با شلنگ هم محور است به صورتی که بخار سوخت از داخل آن به سمت دیسپنسر عبور می­‌کند. این شلنگ­‌ها در جایگاه­‌هایی که مرحله دوم طرح کهاب استفاده می­‌شود.

اکثر برند­های مطرح در زمینه جایگاه­‌های سوخت شلنگ دیسپنسر را نیز عرضه می­‌کنند. که از برند­های تامین کننده شلنگ می‌­توان به PIUSI، GESPASA، POLYHOSE و … اشاره کرد.

شیر POPPET: این شیر معمولا برای کنترل زمان و مقدار گاز یا بخار عبوری استفاده می­شود، از یک قسمت دایره­ای یا بیضی، یک ساق و فنر تشکیل شده است.