устройство для временной заделки пробоин и трещин в заполненных жидкостью стальных резервуарах

Формула изобретения

Устройство для временной заделки пробоин и трещин в заполненных жидкостью стальных резервуарах, содержащее уплотнительный элемент, размещенный на выступе, выполненном по периметру жесткого пластыря на стороне, обращенной к ремонтируемой поверхности, механизм управления узлами фиксации в исходном положении механизмов прижатия жесткого пластыря, состоящий из установленной по центру жестокого пластыря втулки, в которой закреплен стержень с возможностью поворота на заданный угол относительно своей продольной оси и который связан посредством тросов с подпружиненными защелками узлов фиксации в исходном положении механизмов прижатия жесткого пластыря к ремонтируемой поверхности посредством постоянного магнита, размещенного в кожухе, и механизмы отрыва жесткого пластыря от ремонтируемой поверхности, отличающееся тем, что по периметру жесткого пластыря с внешней стороны консольно закреплены жесткие пластины, на каждой из которых установлены механизм прижатия жесткого пластыря к ремонтируемой поверхности, механизм отрыва жесткого пластыря от ремонтируемой поверхности и узел фиксации в исходном положении механизма прижатия, который выполнен в виде стержня, закрепленного по центру кожуха с магнитом и свободно проходящего через отверстие в консольной части жесткой пластины, над которой размещена П-образная скоба с центральным отверстием и боковыми окнами, через которые пропущен штифт, жестко связанный со стержнем, на котором под жесткой пластиной выполнен ограничитель его перемещения, механизм отрыва жесткого пластыря выполнен в виде резьбового стержня и цилиндра, закрепленного на консольной части жесткой пластины соосно ее отверстию и охватывающего П-образную скобу механизма прижатия, в центральном отверстии которой размещен с возможностью вращения нижний торец резьбового стержня, проходящего через резьбовое отверстие верхней части цилиндра, на верхнем торце которого установлен маховик, при этом узел фиксации в исходном положении механизма прижатия закреплен под консольной частью жесткой пластины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам временного ремонта стенок полых изделий из углеродистых (ферромагнитных) материалов, в частности стальных резервуаров, заполненных нефтью, нефтепродуктами и другими жидкостями и находящимися под внутренним избыточным давлением, и может быть использовано для временного устранения течи в процессе эксплуатации названных изделий, а также в корпусах судов.

В процессе эксплуатации стальных резервуаров могут иметь место случаи образования на корпусе резервуара пробоин от огнестрельного оружия или случайных ударов острыми предметами, а также возможно образование трещин при ослаблении прочности металла вследствие быстрой коррозии.

Пробоины и трещины в резервуарах, заполненных нефтепродуктами, могут повлечь за собой значительные потери нефтепродуктов, загрязнение окружающей природной среды, вызвать пожары и привести к человеческим жертвам.

Известно устройство для ликвидации течи, содержащее магнитный держатель, состоящий из головки, в полости которой расположен постоянный магнит, и герметизирующую прокладку, закрепленную на плоской рабочей поверхности головки и выполненную из ферромагнитного материала с предварительно нанесенной полимерной клеевой композицией, содержащей ферромагнитный наполнитель в виде порошка железа (RU № 2239119 C1, кл. F16L 55/16, B23P 6/04, 28.11.2003 г.).

Недостатком этого устройства является то, что его невозможно установить на пробоину с выступающими рваными краями с наружной стороны корпуса резервуара, а также невозможна установка устройства на пробоину или трещину, из которых нефтепродукт выливается под давлением, т.к. недопустимо нахождение человека под струей во время установки устройства.

Известна система для установки уплотнительной пробки, содержащая треногу, установленную на криволинейной или любой другой поверхности танка. На одной ноге треноги закреплен постоянный магнит, который фиксирует треногу на ферромагнитной структуре танка. На треноге над отверстием установлен привод, смещающийся перпендикулярно поверхности танка. На приводе установлена зажимная пробка, вводимая в отверстие (US 5927223 A, кл. B6B 43/16, 16.05.97).

Недостатками этой системы являются невозможность заделки трещины из-за наличия зажимной пробки, вводимой в пробоину, а также невозможность заделки пробоины в стенке резервуара при истечении нефтепродукта из пробоины под давлением без нарушения требований техники безопасности.

В данной системе постоянный магнит закреплен только на одной ноге устройства. Он выполняет только функцию фиксации треноги на поверхности танка, а герметичность обеспечивается только за счет установки в пробоину зажимной пробки.

Известно герметизирующее устройство, содержащее заглушку, средство ее герметизации, выполненное в виде торообразного элемента, изготовленного из пористой резины, или камеры, заполненной воздухом, и средство фиксации заглушки, выполненное в виде постоянных магнитов, прикрепленных к заглушке с помощью гибких связей, которые выполнены в виде тонких металлических полос (RU № 40987 U1, кл. B63B 43/16, 16.03.2004 г.).

Недостатком этого устройства является то, что постоянные магниты, закрепленные на заглушке с помощью гибких связей, выполняют только функцию фиксации заглушки на поверхности металла с целью исключения ее сползания с места установки и не обеспечивают герметичного прижатия торообразного элемента к поверхности металла, а герметичность между заглушкой и корпусом судна обеспечивается только за счет давления воды на заглушку с внешней стороны борта судна, получившего пробоину в подводной его части.

Использование в данном устройстве постоянных магнитов с большей силой прижатия не даст положительных результатов в связи с тем, что в процессе установки устройства на пробоину или трещину неизбежно соприкосновение его с корпусом резервуара, в результате чего постоянные магниты плотно прижмутся к поверхности металла и не позволят надвинуть устройство на пробоину или трещину.

Известно также устройство для ликвидации течи, содержащее корпус, упорный винт, три стойки с лапами и механизм включения. Корпус снабжен соосно ввернутым в него упорным винтом, снабженным рукояткой и шарнирно сочлененной с винтом пятой, а также отверстиями для шарнирного сочленения со стойками, снабженными проушинами и лапами. Соединение лап со стойками осуществляют с помощью телескопического устройства, выдвижной шток которого имеет проушину для присоединения к пальцу лапы. Лапы снабжены элементом крепления к емкости, выполненным в форме постоянного магнита и установленным неподвижно на лапе, и элементом его отключения, выполненным в виде постоянного магнита, соответствующего по форме, размеру и магнитной мощности аналогичным параметрам постоянного магнита крепления, и установленным на последнем с возможностью осевого вращения вокруг пальца лапы. Все шарнирные и телескопические соединения снабжены фиксирующими соединениями (RU 2190148 C2, кл. F16L 55/18, B25B 11/02, 30.11.1999).

Недостатком указанного устройства является проблематичность его установки на пробоину или трещину в стенке вертикального резервуара при наличии в резервуаре нефтепродукта, который выливается из пробоины или трещины под давлением. Для установки данного устройства необходимо обязательное нахождение человека в непосредственной близости от пробоины или трещины, из которых нефтепродукт выливается под давлением, что недопустимо по правилам техники безопасности.

Кроме того, плоская герметизирующая прокладка не позволяет заделывать пробоину с выступающими рваными краями.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для временной заделки пробоин и трещин в заполненных жидкостью стальных резервуарах (RU 2423283 C1, кл. B63B 43/16, В65D 88/02, 24.05.2010 г. - прототип).

Устройство содержит жесткий пластырь, по периметру которого имеется выступ с закрепленным на нем уплотнительным элементом.

С внешней стороны жесткого пластыря имеются:

- механизм прижатия жесткого пластыря, на котором закреплены узел демпфирования механизма прижатия жесткого пластыря и механизм отрыва жесткого пластыря от ремонтируемой поверхности;

- узел фиксации в исходном положении механизма прижатия жесткого пластыря.

Механизм прижатия жесткого пластыря выполнен в виде обращенных в фиксируемом исходном положении вершинами к центру жесткого пластыря, подпружиненных жестких дугообразных планок, каждая из которых одним торцом закреплена с возможностью вращения в сторону изгиба на индивидуальной П-образной стойке, а другим торцом жестко соединена с постоянным магнитом. П-образные стойки закреплены по периметру жесткого пластыря перпендикулярно его поверхности. На верхних концах П-образных стоек размещены подпружиненные защелки узла фиксации в исходном положении механизма прижатия жесткого пластыря. Подпружиненные защелки связаны посредством тросов со стержнем, закрепленным с возможностью поворота на заданный угол. Стержень зафиксирован в держателе механизма прицеливания.

Узел демпфирования механизма прижатия жесткого пластыря состоит из штока, который одним торцом соединен с амортизатором, а другим торцом - с поршнем, размещенным в цилиндре, который закреплен на дугообразной планке.

Механизм отрыва жесткого пластыря от ремонтируемой поверхности состоит из резьбового винта, который проходит по сквозному каналу в магните и резьбовому отверстию в опоре, закрепленной на дугообразной планке.

Недостатком этого устройства является ненадежность его эксплуатации при отрицательных температурах, вызывающих заклинивание поршня узла демпфирования механизма прижатия жесткого пластыря.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности эксплуатации.

Этот технический результат достигается тем, что устройство для временной заделки пробоин и трещин в заполненных жидкостью стальных резервуарах, содержащее уплотнительный элемент, размещенный на выступе, выполненном по периметру жесткого пластыря на стороне, обращенной к ремонтируемой поверхности, механизм управления узлами фиксации в исходном положении механизмов прижатия жесткого пластыря, состоящий из установленной по центру жестокого пластыря втулки, в которой закреплен стержень с возможностью поворота на заданный угол относительно своей продольной оси и который связан посредством тросов с подпружиненными защелками узлов фиксации в исходном положении механизмов прижатия жесткого пластыря к ремонтируемой поверхности посредством постоянного магнита, размещенного в кожухе, и механизмы отрыва жесткого пластыря от ремонтируемой поверхности согласно предлагаемому изобретению по периметру жесткого пластыря с внешней стороны консольно закреплены жесткие пластины, на каждой из которых установлены механизм прижатия жесткого пластыря к ремонтируемой поверхности, механизм отрыва жесткого пластыря от ремонтируемой поверхности и узел фиксации в исходном положении механизма прижатия, который выполнен в виде стержня, закрепленного по центру кожуха с магнитом и свободно проходящего через отверстие в консольной части жесткой пластины, над которой размещена П-образная скоба с центральным отверстием и боковыми окнами, через которые пропущен штифт, жестко связанный со стержнем, на котором под жесткой пластиной выполнен ограничитель его перемещения, механизм отрыва жесткого пластыря выполнен в виде резьбового стержня и цилиндра, закрепленного на консольной части жесткой пластины соосно ее отверстию и охватывающего П-образную скобу механизма прижатия, в центральном отверстии которой размещен с возможностью вращения нижний торец резьбового стержня, проходящего через резьбовое отверстие верхней части цилиндра, на верхнем торце которого установлен маховик, при этом узел фиксации в исходном положении механизма прижатия закреплен под консольной частью жесткой пластины.

На фиг.1 представлено устройство для временной заделки пробоин и трещин в заполненных жидкостью стальных резервуарах (общий вид устройства в плане);

фиг.2 - то же (вид А-А на фиг.1);

фиг.3 - то же (вид Б-Б на фиг.1, в момент фиксации механизма прижатия в исходном верхнем положении);

фиг 4 - то же (вид В-В на фиг.2);

фиг.5 - то же (вид на П-образную скобу механизма прижатия в аксонометрической проекции);

фиг.6 - то же (в момент установки устройства на пробоину или трещину в корпусе резервуара).

Устройство для временной заделки пробоин и трещин в заполненных жидкостью стальных резервуарах состоит из жесткого пластыря 1, по периметру которого с внешней стороны консольно закреплены жесткие пластины 2 (не менее четырех), на каждой из которых установлены механизм прижатия жесткого пластыря к ремонтируемой поверхности, механизм отрыва жесткого пластыря от ремонтируемой поверхности и узел фиксации в исходном положении механизма прижатия жесткого пластыря.

По центру жесткого пластыря 1 с его внешней стороны установлен механизм управления узлами фиксации (фиг.1 и 2), выполненный в виде втулки 3, жестко закрепленной по центру жесткого пластыря 1 с осевым каналом (без позиции). В осевом канале втулки 3 размещен с возможностью вращения на заданный угол стержень 4, на котором закреплены концы тросов 5, связанные с узлами фиксации в исходном положении механизмов прижатия, а на верхнем конце стержня 4 установлен рычаг 6 для его поворота.

На втулке 3 (фиг.2) выполнены два взаимно перпендикулярных радиальных сквозных канала 7, необходимых для прохода тросов 5 и их крепления на стержне 4 с помощью винтов (не показаны). На нижнем конце стержня 4 выполнена кольцевая канавка 8 для закрепления стержня 4 во втулке 3 с помощью винта (не показан). На конце рычага 6 выполнено отверстие (без позиции) для крепления троса 9, необходимого для поворота рычага 6 на заданный угол.

По периметру жесткого пластыря 1 (фиг.2) с внутренней стороны выполнен выступ 10, на котором закреплен уплотнительный элемент 11, выполненный из эластичной маслобензостойкой резиновой прокладки.

Механизм прижатия жесткого пластыря 1 (фиг.2) состоит из постоянного магнита 12, закрепленного в кожухе 13, который жестко связан со стержнем 14, проходящим свободно через отверстие (без позиции) в консольной части жесткой пластины 2.

На стержне 14 под жесткой пластиной 2 выполнен ограничитель 15 его перемещения и взаимодействия с узлом фиксации. Ограничитель перемещения 15 на стержне 14 выполнен в виде кольцевого выступа. В верхней части стержня 14 выполнено радиальное сквозное отверстие (без позиции), в котором установлен штифт 16 связанный подвижно с П-образной скобой 17, размещенной над жесткой пластиной 2. На П-образной скобе 17 (фиг.5) выполнены центральное отверстие (без позиции) для связи с механизмом отрыва и два боковых окна 18, в которых размещены концы штифта 16 механизма прижатия.

Механизм отрыва жесткого пластыря от ремонтируемой поверхности 1 (фиг.2, 3 и 4) выполнен в виде резьбового стержня 19 и цилиндра 20, закрепленного на консольной части жесткой пластины 2 соосно ее отверстию и охватывающего П-образную скобу 17 механизма прижатия. Нижний торец резьбового стержня 19 размещен с возможностью вращения в центральном отверстии П-образной скобы 17. Резьбовой стержень 19 проходит через резьбовое отверстие (без позиции) верхней части цилиндра 20. На верхнем торце резьбового стержня 19 установлен маховик 21. По бокам цилиндра 20 выполнены два технологических окна (без позиции) для установки внутри цилиндра 20 П-образной скобы 17 (фиг.4).

Узел фиксации в исходном положении механизма прижатия жесткого пластыря 1 (фиг.3) состоит из защелки 22, пружины 23 и роликов 24 для троса 5, размещенных в корпусе 25, который закреплен под консольной частью жесткой пластины 2.

Для обеспечения установки устройства на пробоину или трещину в корпусе резервуара жесткий пластырь 1 снабжен тремя скобами 26, на которых закреплены канаты 27, 28 и 29 (фиг.6).

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с аналогами и прототипом (таблица) показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых конструктивных элементов, а именно:

- жестких пластин 2, закрепленных консольно на жестком пластыре 1, на каждой из которых установлены механизм прижатия жесткого пластыря 1 к ремонтируемой поверхности, механизм отрыва жесткого пластыря от ремонтируемой поверхности и узел фиксации в исходном положении механизма прижатия;

- механизма прижатия жесткого пластыря, выполненного в виде стержня, закрепленного по центру кожуха 13 с магнитом 12, и свободно проходящего через отверстие в консольной части жесткой пластины 2. Стержень 14 имеет ограничитель перемещения 15 и штифт 16, связанный с П-образной скобой 17 посредством боковых окон 18;

- механизма отрыва жесткого пластыря, выполненного в виде резьбового стержня и цилиндра, закрепленного на консольной части жесткой пластины 2, и охватывающего П-образную скобу 17 механизма прижатия. В центральном отверстии П-образной скобы с возможностью вращения размещен нижний торец резьбового стержня 19, проходящего через резьбовое отверстие верхней части цилиндра 20;

- узла фиксации в исходном положении механизма прижатия, закрепленного под консольной частью жесткой пластины 2.

Наличие новых конструктивных элементов повышает надежность эксплуатации устройства при любых климатических условиях.

Таблица
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с аналогами и прототипом
№ п/п	Узлы и детали	Источники информации
Заявляемое техническое решение, позиции	Прототип	Аналоги
Патент RU № 2423283, 24.05.2010 г.	RU П.М. № 40987, Кл. B63B 43/16, 10.10.2004 г.	RU № 2190148 С2, Кл. F16L 55/18, B25B 11/02, 27.09.2002 г.
1	Жесткий пластырь	1	1	1 (заглушка)	4(пята)
2	Выступ	10 (по периметру жесткого пластыря)	2		12 (подкладочный брус)
3	Уплотнительный элемент	11 (на выступе 10 пластыря)	3	8 (резиновая камера)	11 (герметизирующая прокладка)
4	Жесткие пластины	2	П-образные стойки 8	2 (тонкие металлические полосы)	Функцию пластин выполняют лапы 6, которые через шток 7 связаны со стойкой 5
5	Механизм прижатия жесткого пластыря	+ (без позиции)	+ (без позиции)	Прижатие заглушки осуществляется давлением воды	Его функцию выполняет винт 2 с пятой 4
6	Магниты постоянные	12	6	3 (выполняют функцию фиксации заглушки 8 на корпусе судна)	-
7	Кожух (магнитов 12)	13	7 (опора)	-	-
8	Стержень механизма прижатия	14	Его функцию выполняет поворотная дугообразная пластина 4	-	-
9	Ограничитель перемещения стержня	15	-	-	-
10	Штифт (стержня 14)	16	-	-	-
11	П-образная скоба	17	-	-	-
12	Боковые окна в П-образной скобе (для штифта 16)	18	-	-	-
13	Механизм отрыва жесткого пластыря	+ (без позиции)	+ (без позиции)	-	+ (механизм включения и выключения устройства)
14	Резьбовой стержень	19	13 (винт)	-	-
15	Цилиндр	20	Опора 7 винта 13 одновременно является опорой магнита	-	10 (палец)
16	Маховик (резьбового стержня 19)	21	36 (рукоятка)	-	-

№ п/п	Узлы и детали	Источники информации
Заявляемое техническое решение, позиции	Прототип	Аналоги
Патент RU № 2423283, 24.05.2010 г.	RU П.М. № 40987, Кл. B63B 43/16, 10.10.2004 г.	RU № 2190148 С2, Кл. F16L 55/18, B25B 11/02, 27.09.2002 г.
17	Узел фиксации в исходном положении механизма прижатия	+ (без позиции)	+ (без позиции)	-	-
18	Корпус узла фиксации	25	38	-	-
19	Защелка узла фиксации	22	14	-	-
20	Пружина (защелки 22)	23	37	-	-
21	Ролики (для троса 5)	24 (два)	39 (один)	-	-
22	Механизм	+ (без позиции)	+ (без позиции)	-	Его функцию выполняет постоянный магнит 8
управления узлами фиксации
23	Втулка (механизма управления)	3	17 (держатель)	-	-
24	Стержень	4	16	-	-
25	Тросы	5	15	-	-
26	Рычаг (стержня 4)	6	22	-	-
27	Радиальные каналы (во втулке 3)	7	-	-	-
28	Кольцевая канавка (на стержне 4)	8	+ (без позиции)	-	-
29	Трос (механизма управления)	9	23	-	-

Заделку пробоины или трещины 30 в корпусе резервуара (без позиции) с помощью устройства производят следующим образом (фиг.6).

Перед подъемом устройства к пробоине или трещине 30 его проверяют на готовность к использованию. Для этого проверяют положение стержня 14 и постоянных магнитов 12 механизма прижатия жесткого пластыря. Они должны находиться в крайнем верхнем положении и быть зафиксированы защелками 22 за кольцевые выступы 15 стержней 14.

Если стержень 14 вместе с магнитом 12 механизма прижатия находится в нижнем положении, то необходимо маховик 21 механизма отрыва вращать по часовой стрелке до момента захода защелки 22 за кольцевой выступ 15 (фиг.3). Затем путем вращения маховика 21 против часовой стрелки необходимо опустить П-образную скобу 17 до соприкосновения ее нижнего торца с поверхностью жесткой пластины 2.

После проверки готовности устройства к использованию один из ремонтников с канатом 27 и тросом 9 (фиг.6) по лестнице поднимается на крышу резервуара и поднимает устройство выше пробоины (трещины) 30 или на уровень с ней. Второй и третий ремонтники за канаты 28 и 29 прижимают устройство к поверхности резервуара и надвигают его на пробоину (трещину) 30. Как только жесткий пластырь закроет пробоину (трещину), первый ремонтник, находящийся на крыше резервуара, с помощью троса 9 поворачивает рычаг 6 на заданный угол до ограничителя поворота (не показан).

Защелки 22 отжимаются от кольцевых выступов 15 стержней 14, а постоянные магниты 12 притягиваются к корпусу резервуара и через стержень 14, штифт 16 и П-образную скобу 20 плотно прижимают жесткий пластырь 1 с уплотнительным элементом 11 к поверхности резервуара. Течь нефтепродукта из пробоины (трещины) 30 прекращается.

Нефтепродукт из резервуара сливают либо до уровня пробоины (трещины) 30, либо полностью в зависимости от способа ремонта.

После этого один из ремонтников с помощью лестницы или люльки производит демонтаж устройства с пробоины (трещины) 30.

Для этого он поочередно вращает маховики 21 механизмов отрыва жесткого пластыря 1 по часовой стрелке до момента захода защелок 22 за кольцевые выступы 15 стержней 14, при этом магниты 12 поочередно отрываются от корпуса резервуара. Ремонтник, находящийся на крыше резервуара, за канат 27 опускает устройство на землю. На земле один из ремонтников путем вращения маховиков 21 против часовой стрелки опускает П-образные скобы 17 до соприкосновения с жесткими пластинами 2. Устройство готово к следующему использованию.

Применение устройства позволяет быстро и надежно временно ликвидировать течь нефтепродукта из пробоины или трещины в корпусе резервуара при любых климатических условиях и сократить потери нефтепродукта от аварийных проливов.