عندما تقف في محطة وقود وتمسك بسهولة بوصلة الوقود، تستمع إلى صوت الغرغرغرة للبنزين الذي يملأ خزانك،أنتِ تشهدين لعجيبة تكنولوجية يعتبرها معظم السائقين أمراً مفروغاً منهفوهة الوقود المتواضعة، جهاز تم تحسينه خلال أكثر من قرن من الابتكار، يحتوي على تعقيدات هندسية أكثر مما تراه العين.
مضخة الوقود سبقت السيارات نفسها. في عام 1885، ابتكر المخترع الأمريكي سيلفانوس بوزر من إنديانا أول مضخة الوقود على الرغم من أنها لم تكن مصممة للسيارات.كانت مضخة "البنزين" الأصلية له تقدم الكيروسين للمصابيح والمواقدتحسينات بوزر اللاحقة، بما في ذلك ميزات السلامة والأنابيب، في نهاية المطاف جعلت اختراعه مناسبة للسيارات.إرثه لا يزال قوياً لدرجة أن بعض البلدان لا تزال تشير إلى فوهات الوقود. "
قام المخترع النرويجي جون جيه توكهايم بتصنيع براءة اختراع أخرى مستقلة لمضخة الوقود في عام 1901 ، مما أسس علامة تجارية ستصبح مرادفة لتكنولوجيا إعطاء الوقود.شركة توكهايم تم شراؤها من قبل عملاق بيع الوقود بالتجزئة OPW في عام 2016، وتعزيز موقعها في هذه الصناعة.
قبل مضخات القياس الحديثة، كانت فوهات الوقود الأولى تحتوي على أسطوانات زجاجية شفافة متدرجة. كان الموظفون يضخون الوقود أولاً إلى هذه الغرف المرئية،السماح للعملاء بالتحقق من الكمية قبل إدخال الجاذبية في خزانات المركباتهذا النظام الزجاجي والجاذبية يضمن الشفافية المعاملات في عصر قبل قياسات موحدة.
مع تقدم التكنولوجيا، تخلّت أسطوانات الزجاج مكانها لكرة زجاجية صغيرة تحتوي على توربينات. كانت توربينات الدوران توفر تأكيدًا مرئيًا بأن الوقود يتدفق.قدمت جيلباركو أول مضخة وقود تجارية في عام 1911 بدون هذا المؤشر البصري، مما يتطلب من العملاء أن يثقوا بمعايرة مالك المحطة، وهو دليل على تطور أخلاقيات الأعمال.
فان فوهات الوقود اليوم تجمع بين الالكترونيات المتطورة مع الميكانيكا الدقيقةمحركات العرضويتواصل مع أنظمة نقطة البيع في المحطة. يتعامل القسم الميكانيكي مع تسليم الوقود الفعلي من خلال نظام متكامل من المحركات الكهربائية ووحدات المضخات والقياسات والنبضات والصمامات.
في المناخات الدافئة، وخاصة في جميع أنحاء أوروبا، تستخدم العديد من المحطات مضخات غارقة في الماء مثبتة مباشرة داخل خزانات تخزين الوقود.هذه المضخات القابلة للغوص تتخلص من مشاكل قفل البخار في الطقس الحار وتتعامل بكفاءة مع المسافات الطويلة بين الخزانات والموزعات.
تطورت الفوهات الحديثة إلى ما وراء توصيل الوقود البسيط، وتتضمن الآن ميزات مثل اختيار الوقود متعدد الدرجات، ومعالجة الدفع بالخدمة الذاتية، وأنظمة التعرف المرافقة.
تتفاوت سرعات التزود بالوقود اختلافًا كبيرًا حسب نوع المركبة. عادةً ما تملأ سيارات الركاب الخفيفة حوالي 50 لترًا في الدقيقة في الولايات المتحدة ،حيث أن اللوائح تحد من السعر عند 10 جالون (38 لتر) في الدقيقة الواحدة- الشاحنات التجارية تزود بالوقود بشكل أسرع بكثير - تصل إلى 40 جالون (150 لتر) في الدقيقة في الولايات المتحدة و 34 جالون (130 لتر) في الدقيقة في المملكة المتحدة.
هذه القيود موجودة لسبب وجيه. يمكن أن تزيد معدلات التدفق المفرطة من أنظمة استرداد بخار المركبات، مما قد يسبب تسرب الوقود الذي يخلق مخاطر بيئية ومخاطر على السلامة.قطر عنق ملء الوقود في السيارة يحدد في نهاية المطاف معدل تدفق آمن أقصى.
تعمل المقبضات المرموقة بالألوان على فوهات الوقود لغرض مهم ، على الرغم من أن مخططات الألوان المحددة تختلف دوليًا.تستخدم المحطات الأوروبية عادةً اللون الأسود للديزل والأخضر للبنزين الخالي من الرصاص، في حين أن المحطات الأمريكية غالباً ما تعين اللون الأخضر للديزل ، والأصفر لـ E85 الإيثانول ، والألوان الأخرى (الأسود أو الأحمر أو الأبيض أو الأزرق) لمختلف درجات البنزين.
لتجنب سوء التزود بالوقود تصاميم الفوهات تتضمن اختلافات فيزيائية فوهات الديزل لها قطرات أكبرفي حين أن فوهات البنزين ذات الرصاص (حيثما لا تزال تستخدم) أوسع من نظرائها بدون رصاصهذه الحماية الميكانيكية تكمل ترميز الألوان البصري
يمكن لبعض فوهات الوقود المتقدمة مزج وقودين مختلفين، مما يخلق خليطات مخصصة لاحتياجات محددة. هذه التكنولوجيا تخدم أغراض متعددة: مزج الزيت بالبنزين لمحركات سكتين،الجمع بين الوقود ذو الوكتان العالي والمنخفض لإنشاء فئات متوسطةأو خلط الهيدروجين مع الغاز الطبيعي المضغوط (HCNG).
بالنسبة لتجار التجزئة، توفر تكنولوجيا الخلط مزايا مخزونية. من خلال تخزين وقودين أساسيين فقط، يمكن للمحطات توفير ثلاث درجات متميزة، وتحسين كفاءة رأس المال، واستخدام التخزين،وتداول المنتجات.
لا يزال قياس الوقود الدقيق هو الوظيفة الأكثر أهمية في الفوهة.تستخدم الأنظمة الحديثة عادةً عدادات المكبسات ذات الأربع ضربات مع ملفات إلكترونية تحويل الحركة الميكانيكية إلى نبضات كهربائيةحيث كانت الفوهات القديمة تربط العدادات مباشرة بالعروض الميكانيكية، فإن الإصدارات المعاصرة تترجم هذه النبضات إلى قراءات رقمية.
يقدم قياس البنزين تحديات فريدة لأن السائل يتوسع ويتقلص مع تغيرات درجة الحرارة أكثر من الماء بنحو 4.5 مرات عند درجة حرارة 20 درجة مئوية.الحكومات تضع معايير قياس صارمة.
في الولايات المتحدة ، يفرض المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) في دليل 44 أن قياسات الوقود لا يمكن أن تتجاوز 0.3٪ من الخطأ.يجب أن يكون حجم التسليم الفعلي بين 9.97 و 10.03 جالون (37.7-38.0 لتر).
درجة الحرارة المرجعية لقياس حجم البنزين هي 60 درجة فهرنهايت (15 درجة مئوية). عند هذا المعيار ، سيتوسع 10 جالونات من البنزين إلى حوالي 10.15 جالون (38.4 لتر) عند 85 درجة فهرنهايت (29 درجة مئوية) ،ولكن عقد إلى حوالي 9.83 جالون (37.2 لتر) عند 30 درجة فهرنهايت (-1 درجة مئوية). على الرغم من أن الأحجام تختلف ، إلا أن محتوى الطاقة يبقى ثابتًا. ومن المثير للاهتمام أن البنزين الذي يتم شراؤه عند 30 درجة فهرنهايت يحتوي على حوالي 3.طاقة محتملة أكبر بنسبة 2٪ من نفس الحجم الاسمي المشتري عند 85 درجة فهرنهايت.
تساعد خزانات التخزين الحديثة تحت الأرض، التي عادة ما تكون مصنوعة من مواد غير معدنية مغلقة (في بعض الأحيان مع عزل مزدوج الجدران) ، على استقرار درجات حرارة الوقود على الرغم من تقلبات الغلاف الجوي.في حين أن درجات حرارة الهواء قد تتراوح بين 30 درجة فهرنهايت و 85 درجة فهرنهايت سنوياً، تبقى درجات حرارة الخزان تحت الأرض ثابتة نسبياً بسبب الخصائص العازلة للتربة المحيطة.
حالياً، كندا فقط تطبق تعويضًا تلقائيًا لدرجة الحرارة في محطات وقود التجزئة، في حين أن المملكة المتحدة تنتقل إلى النظام. الولايات المتحدة لم تتبنى هذه التقنية،الذي يقدم حوالي 0عدم اليقين الإضافي للقياس بنسبة 0.1٪.
تحافظ الحكومات في جميع أنحاء العالم على إشراف صارم على معدات إمداد الوقود. في الولايات المتحدة، تقوم إدارات القياس في الولايات بتجربة الفوهات وتصديقها، وتفرض غرامات على عدم الامتثال.تقوم وكالة القياس الكندية الفيدرالية بمهام مماثلةيجب أن تظهر جميع الفوهات المعتمدة تواريخ الفحص ونتائجها من أجل الشفافية للمستهلك.
تقوم بعض الدول، مثل المكسيك، بإجراء عمليات تفتيش مفاجئة لمنع قياسات احتيالية. تساعد هذه الأطر التنظيمية على الحفاظ على ثقة الجمهور في معاملات الوقود.
مع اكتساب الوقود البديل قوة جاذبية، تستمر تكنولوجيا الفوهة في التطور. تظهر محطات تزويد الوقود بالهيدروجين، مع قياسات تستند إلى الوزن (كيلوغرام) بدلاً من الحجم. الولايات المتحدةالمعايير لا تسمح بأكثر من 20.0% خطأ في إعطاء الهيدروجين
الفوهات الذكية تتضمن المزيد من أجهزة الاستشعار وأنظمة التحكم لتحسين الدقة والسلامة والراحة. قد تتضمن التكرارات المستقبلية استرداد البخار المتقدم، وتكامل المدفوعات الآلية،ومراقبة الجودة في الوقت الحقيقي.
في المرة القادمة التي تمسكين فيها بوصلة الوقود consider the century of innovation in your hands – a perfect marriage of mechanical engineering and electronic control that delivers precise amounts of carefully measured energy to keep our world moving.
عندما تقف في محطة وقود وتمسك بسهولة بوصلة الوقود، تستمع إلى صوت الغرغرغرة للبنزين الذي يملأ خزانك،أنتِ تشهدين لعجيبة تكنولوجية يعتبرها معظم السائقين أمراً مفروغاً منهفوهة الوقود المتواضعة، جهاز تم تحسينه خلال أكثر من قرن من الابتكار، يحتوي على تعقيدات هندسية أكثر مما تراه العين.
مضخة الوقود سبقت السيارات نفسها. في عام 1885، ابتكر المخترع الأمريكي سيلفانوس بوزر من إنديانا أول مضخة الوقود على الرغم من أنها لم تكن مصممة للسيارات.كانت مضخة "البنزين" الأصلية له تقدم الكيروسين للمصابيح والمواقدتحسينات بوزر اللاحقة، بما في ذلك ميزات السلامة والأنابيب، في نهاية المطاف جعلت اختراعه مناسبة للسيارات.إرثه لا يزال قوياً لدرجة أن بعض البلدان لا تزال تشير إلى فوهات الوقود. "
قام المخترع النرويجي جون جيه توكهايم بتصنيع براءة اختراع أخرى مستقلة لمضخة الوقود في عام 1901 ، مما أسس علامة تجارية ستصبح مرادفة لتكنولوجيا إعطاء الوقود.شركة توكهايم تم شراؤها من قبل عملاق بيع الوقود بالتجزئة OPW في عام 2016، وتعزيز موقعها في هذه الصناعة.
قبل مضخات القياس الحديثة، كانت فوهات الوقود الأولى تحتوي على أسطوانات زجاجية شفافة متدرجة. كان الموظفون يضخون الوقود أولاً إلى هذه الغرف المرئية،السماح للعملاء بالتحقق من الكمية قبل إدخال الجاذبية في خزانات المركباتهذا النظام الزجاجي والجاذبية يضمن الشفافية المعاملات في عصر قبل قياسات موحدة.
مع تقدم التكنولوجيا، تخلّت أسطوانات الزجاج مكانها لكرة زجاجية صغيرة تحتوي على توربينات. كانت توربينات الدوران توفر تأكيدًا مرئيًا بأن الوقود يتدفق.قدمت جيلباركو أول مضخة وقود تجارية في عام 1911 بدون هذا المؤشر البصري، مما يتطلب من العملاء أن يثقوا بمعايرة مالك المحطة، وهو دليل على تطور أخلاقيات الأعمال.
فان فوهات الوقود اليوم تجمع بين الالكترونيات المتطورة مع الميكانيكا الدقيقةمحركات العرضويتواصل مع أنظمة نقطة البيع في المحطة. يتعامل القسم الميكانيكي مع تسليم الوقود الفعلي من خلال نظام متكامل من المحركات الكهربائية ووحدات المضخات والقياسات والنبضات والصمامات.
في المناخات الدافئة، وخاصة في جميع أنحاء أوروبا، تستخدم العديد من المحطات مضخات غارقة في الماء مثبتة مباشرة داخل خزانات تخزين الوقود.هذه المضخات القابلة للغوص تتخلص من مشاكل قفل البخار في الطقس الحار وتتعامل بكفاءة مع المسافات الطويلة بين الخزانات والموزعات.
تطورت الفوهات الحديثة إلى ما وراء توصيل الوقود البسيط، وتتضمن الآن ميزات مثل اختيار الوقود متعدد الدرجات، ومعالجة الدفع بالخدمة الذاتية، وأنظمة التعرف المرافقة.
تتفاوت سرعات التزود بالوقود اختلافًا كبيرًا حسب نوع المركبة. عادةً ما تملأ سيارات الركاب الخفيفة حوالي 50 لترًا في الدقيقة في الولايات المتحدة ،حيث أن اللوائح تحد من السعر عند 10 جالون (38 لتر) في الدقيقة الواحدة- الشاحنات التجارية تزود بالوقود بشكل أسرع بكثير - تصل إلى 40 جالون (150 لتر) في الدقيقة في الولايات المتحدة و 34 جالون (130 لتر) في الدقيقة في المملكة المتحدة.
هذه القيود موجودة لسبب وجيه. يمكن أن تزيد معدلات التدفق المفرطة من أنظمة استرداد بخار المركبات، مما قد يسبب تسرب الوقود الذي يخلق مخاطر بيئية ومخاطر على السلامة.قطر عنق ملء الوقود في السيارة يحدد في نهاية المطاف معدل تدفق آمن أقصى.
تعمل المقبضات المرموقة بالألوان على فوهات الوقود لغرض مهم ، على الرغم من أن مخططات الألوان المحددة تختلف دوليًا.تستخدم المحطات الأوروبية عادةً اللون الأسود للديزل والأخضر للبنزين الخالي من الرصاص، في حين أن المحطات الأمريكية غالباً ما تعين اللون الأخضر للديزل ، والأصفر لـ E85 الإيثانول ، والألوان الأخرى (الأسود أو الأحمر أو الأبيض أو الأزرق) لمختلف درجات البنزين.
لتجنب سوء التزود بالوقود تصاميم الفوهات تتضمن اختلافات فيزيائية فوهات الديزل لها قطرات أكبرفي حين أن فوهات البنزين ذات الرصاص (حيثما لا تزال تستخدم) أوسع من نظرائها بدون رصاصهذه الحماية الميكانيكية تكمل ترميز الألوان البصري
يمكن لبعض فوهات الوقود المتقدمة مزج وقودين مختلفين، مما يخلق خليطات مخصصة لاحتياجات محددة. هذه التكنولوجيا تخدم أغراض متعددة: مزج الزيت بالبنزين لمحركات سكتين،الجمع بين الوقود ذو الوكتان العالي والمنخفض لإنشاء فئات متوسطةأو خلط الهيدروجين مع الغاز الطبيعي المضغوط (HCNG).
بالنسبة لتجار التجزئة، توفر تكنولوجيا الخلط مزايا مخزونية. من خلال تخزين وقودين أساسيين فقط، يمكن للمحطات توفير ثلاث درجات متميزة، وتحسين كفاءة رأس المال، واستخدام التخزين،وتداول المنتجات.
لا يزال قياس الوقود الدقيق هو الوظيفة الأكثر أهمية في الفوهة.تستخدم الأنظمة الحديثة عادةً عدادات المكبسات ذات الأربع ضربات مع ملفات إلكترونية تحويل الحركة الميكانيكية إلى نبضات كهربائيةحيث كانت الفوهات القديمة تربط العدادات مباشرة بالعروض الميكانيكية، فإن الإصدارات المعاصرة تترجم هذه النبضات إلى قراءات رقمية.
يقدم قياس البنزين تحديات فريدة لأن السائل يتوسع ويتقلص مع تغيرات درجة الحرارة أكثر من الماء بنحو 4.5 مرات عند درجة حرارة 20 درجة مئوية.الحكومات تضع معايير قياس صارمة.
في الولايات المتحدة ، يفرض المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) في دليل 44 أن قياسات الوقود لا يمكن أن تتجاوز 0.3٪ من الخطأ.يجب أن يكون حجم التسليم الفعلي بين 9.97 و 10.03 جالون (37.7-38.0 لتر).
درجة الحرارة المرجعية لقياس حجم البنزين هي 60 درجة فهرنهايت (15 درجة مئوية). عند هذا المعيار ، سيتوسع 10 جالونات من البنزين إلى حوالي 10.15 جالون (38.4 لتر) عند 85 درجة فهرنهايت (29 درجة مئوية) ،ولكن عقد إلى حوالي 9.83 جالون (37.2 لتر) عند 30 درجة فهرنهايت (-1 درجة مئوية). على الرغم من أن الأحجام تختلف ، إلا أن محتوى الطاقة يبقى ثابتًا. ومن المثير للاهتمام أن البنزين الذي يتم شراؤه عند 30 درجة فهرنهايت يحتوي على حوالي 3.طاقة محتملة أكبر بنسبة 2٪ من نفس الحجم الاسمي المشتري عند 85 درجة فهرنهايت.
تساعد خزانات التخزين الحديثة تحت الأرض، التي عادة ما تكون مصنوعة من مواد غير معدنية مغلقة (في بعض الأحيان مع عزل مزدوج الجدران) ، على استقرار درجات حرارة الوقود على الرغم من تقلبات الغلاف الجوي.في حين أن درجات حرارة الهواء قد تتراوح بين 30 درجة فهرنهايت و 85 درجة فهرنهايت سنوياً، تبقى درجات حرارة الخزان تحت الأرض ثابتة نسبياً بسبب الخصائص العازلة للتربة المحيطة.
حالياً، كندا فقط تطبق تعويضًا تلقائيًا لدرجة الحرارة في محطات وقود التجزئة، في حين أن المملكة المتحدة تنتقل إلى النظام. الولايات المتحدة لم تتبنى هذه التقنية،الذي يقدم حوالي 0عدم اليقين الإضافي للقياس بنسبة 0.1٪.
تحافظ الحكومات في جميع أنحاء العالم على إشراف صارم على معدات إمداد الوقود. في الولايات المتحدة، تقوم إدارات القياس في الولايات بتجربة الفوهات وتصديقها، وتفرض غرامات على عدم الامتثال.تقوم وكالة القياس الكندية الفيدرالية بمهام مماثلةيجب أن تظهر جميع الفوهات المعتمدة تواريخ الفحص ونتائجها من أجل الشفافية للمستهلك.
تقوم بعض الدول، مثل المكسيك، بإجراء عمليات تفتيش مفاجئة لمنع قياسات احتيالية. تساعد هذه الأطر التنظيمية على الحفاظ على ثقة الجمهور في معاملات الوقود.
مع اكتساب الوقود البديل قوة جاذبية، تستمر تكنولوجيا الفوهة في التطور. تظهر محطات تزويد الوقود بالهيدروجين، مع قياسات تستند إلى الوزن (كيلوغرام) بدلاً من الحجم. الولايات المتحدةالمعايير لا تسمح بأكثر من 20.0% خطأ في إعطاء الهيدروجين
الفوهات الذكية تتضمن المزيد من أجهزة الاستشعار وأنظمة التحكم لتحسين الدقة والسلامة والراحة. قد تتضمن التكرارات المستقبلية استرداد البخار المتقدم، وتكامل المدفوعات الآلية،ومراقبة الجودة في الوقت الحقيقي.
في المرة القادمة التي تمسكين فيها بوصلة الوقود consider the century of innovation in your hands – a perfect marriage of mechanical engineering and electronic control that delivers precise amounts of carefully measured energy to keep our world moving.
