УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ УТЕЧЕК ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ ЧЕРЕЗ ТРУБОПРОВОДНУЮ АРМАТУРУ

Полезная модель относится к промышленности, охватывающей широкий спектр производства и обработки текучих сред в жидкой или газообразной фазах. Более конкретно, полезная модель, в качестве устройства, предназначена для локализации (предотвращения) утечек указанных сред через трубопроводную арматуру, расположенную, преимущественно, на крышке люка горловины цистерны для транспортировки сжиженного газа.
Локализация утечек является весьма актуальной задачей во многих отраслях промышленности, которые могут быть представлены, например, предприятиями по производству электроэнергии на ТЭС, ГЭС и АЭС, нефтеперерабатывающими и нефтехимическими заводами, предприятиями по добыче нефти и газа, целлюлозно-бумажными комбинатами и т.д.
Основным назначением и одновременно преимуществом оперативной локализации утечек являются уменьшение загрязнения окружающей среды и экономия материалов и энергии.
Среди технических устройств, где наиболее часто происходят утечки текучих сред, следует назвать, в первую очередь, трубопроводную арматуру в виде кранов, вентилей, предохранительных клапанов, а также фланцевые соединения, трубы, трубопроводы и фитинги и т.п.
Известно устройство для предотвращения утечек легкоиспаряющейся жидкости из резервуара хранения [патент РФ №2016827, кл. B65D 90/30]. Сущность изобретения, описанного в патенте, состоит в использовании термоэлектрического охладителя - конденсатора (ТЭОК), предназначенного для улавливания утечек в виде легкоиспаряющихся фракций, что является достаточно распространенным подходом в решении проблемы утечек. Конкретно, в указанном патенте технический эффект в борьбе с утечками достигается за счет того, что в опускном канале размещаются четыре холодных радиатора термоэлектрической батареи, которая работает на эффекте Пельтье и имеет традиционное конструктивное решение. Горячий радиатор служит для сброса тепла с термоэлектрической батареи при работе ее в режиме охлаждения и одновременно является корпусом ТЭОК. Последний крепится на монтажной крышке, которая, в свою очередь, устанавливается на резервуаре. Осушенная паровоздушная смесь после холодного радиатора попадает в воронку и трубку, через которые также сливается конденсат обратно в резервуар.
Конденсация утечек легкоиспаряющихся фракций жидкой фазы, как технология, обладает рядом существенных недостатков:
- во-первых, требуется сложное технологическое оборудование;
- во-вторых, необходим подвод электрической энергии для работы этого оборудования;
- в-третьих, описанный технико-технологический подход не может эффективно содействовать решению проблемы утечек через трубопроводную арматуру, размещенную на железнодорожной цистерне, без дополнительного усложнения конструкции устройства в целом, что, в конечном итоге, значительно ухудшает экономические показатели.
Известно устройство для локализации утечек текучей среды, принятое авторами за прототип. Это устройство включает траверсу, представляющую собой балку коробчатого сечения, на концах которой смонтированы присоединительные захваты, выполненные в виде постоянных магнитов. Траверса несет на себе, по меньшей мере, один винтовой прижим, взаимодействующий с герметизирующим элементом. Последний представляет собой, преимущественно, жесткую металлическую пластину, под которую помещают, в зависимости от необходимости, прокладку из упруго-эластичного материала, обеспечивающую плотность прилегания к поверхности герметизируемого изделия и надежность герметизации собственно свища [www.tempmag.ru]. Описанное устройство прошло успешные испытания в производственных условиях при локализации утечек различного рода текучих сред, таких как воздух, газообразный хлор, вода, продукты нефтяного и химического производства, хранимых под значительным давлением в соответствующих емкостях.
Устройство-прототип имеет ограниченное поле практического применения, которое вытекает из имеющихся силовых возможностей постоянных магнитов, не превышающих 500 кгс на один присоединительный захват. Необходимость повышения усилия вызывает усложнение устройства за счет введения дополнительных захватов и соответствующего изменения конструкции траверсы. Магнитная фиксация устройства при герметизации утечек становится принципиально невозможной при изготовлении емкостей хранения текучих сред из немагнитных материалов, в частности, пластмасс и нержавеющих сталей, что также является существенным недостатком. Функциональные возможности устройства с магнитной фиксацией практически ограничиваются герметизацией свищей на плоских поверхностях, либо поверхностях со значительным радиусом кривизны, например, трубопровод большого диаметра. Что же касается локализации утечек через трубопроводную арматуру, особенно расположенную на крышках люка цистерн и составляющую, значительный по количеству, парк технических средств для транспортирования сжиженного газа, то устройство-прототип практически невозможно применить без значительных и существенных изменений его конструкции, позволяющих приспособить его к специфическим условиям транспортировки сжиженных газов в железнодорожных цистернах. Эта специфика заключается прежде всего в конструктивных особенностях трубопроводной арматуры, включающей краны, вентили, предохранительные клапаны и т.п., где в каждом из названных изделий число возможных мест утечек (свищей) не ограничивается одним и может достигать трех-четырех. Так, например, конструкция широко применяемого крана шарового углового имеет три потенциальных места утечки: фланец корпуса, боковая крышка опоры шара и крышка штока. Второй специфической особенностью является то, что площадь крышки люка горловины цистерны имеет весьма ограниченные размеры и она занята, по меньшей мере, семью изделиями трубопроводной арматуры [Цистерна для сжиженных газов по чертежу 1597.01.010.050, выпускаемая производственным объединением «Ждановтяжмаш» с 1978 года]. В этих условиях магнитные присоединительные захваты просто негде размещать.
Таким образом, задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства для локализации утечек жидкой среды за счет увеличения номенклатуры подобных по назначению устройств, но обладающих способностью герметизировать утечки на объектах насыщенных сложной по конфигурации трубопроводной арматурой, расположенной на люках железнодорожных цистерн.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в устройстве для локализации утечек текучей среды через трубопроводную арматуру, включающем траверсу, на концах которой смонтированы присоединительные захваты и несущую на себе, по меньшей мере, один винтовой прижим, взаимодействующий с герметизирующим элементом, присоединительные захваты выполнены в виде струбцин, связанных посредством стержневых тяг с траверсой, а герметизирующий элемент представляет собой, по меньшей мере, один полый стакан, днище которого взаимодействует с винтовым прижимом. При этом тяга выполнена в виде резьбовой шпильки, а стакан снабжен опорным фланцем и сбросным клапаном. Струбцина одним концом связана с тягой, а на другом имеет фиксирующий зуб, установленный с возможностью перемещения в направлении тяги и взаимодействующий с нажимным винтом.
На чертежах, прилагаемых к описанию полезной модели, даны следующие изображения:
- на фиг.1 и 2 - две проекции общего вида устройства;
- на фиг.3 - общий вид струбцины с разрезами;
- на фиг.4 - изометрическое изображение общего вида устройства.
Устройство для локализации утечек текучей среды (далее сжиженный газ) содержит траверсу 1, которая с помощью стержневых тяг 2, выполненных в виде резьбовых шпилек и закрепленных на ее концах гаек 3, связана с присоединительными захватами, представленными струбцинами 4. В средней части траверсы 1 установлены пара винтовых прижимов 5, образующих с гайками 6 винтовые механизмы. Соосно с каждым из прижимов 5 расположены стаканы 7 в виде коробов квадратного сечения, снабженные опорными фланцами 8, в канавках которых имеются уплотнения, выполненные из эластичного материала. Каждый из коробов в рабочем состоянии взаимодействует своим днищем с соответствующим ему прижимом 5. Кроме того, короба снабжены сбросными клапанами 9. Устройство в целом предназначено для установки на горловине 10 люка цистерны для сжиженного газа, которая совместно с крышкой 11 образуют фланцевое болтовое соединение. На крышке 11 установлены сливной и наливной вентили 12, а также предохранительный клапан 13, подлежащие герметизации. На фиг.3 дано изображение конструкции применяемой струбцины 4, где в разрезе на нижнем конце последней показан фиксирующий зуб 14, установленный с возможностью перемещения в направлении верхнего конца под действием нажимного винта 15. Позицией 16 обозначен цилиндрический стакан для герметизации предохранительного клапана 13.
Используется устройство следующим образом.
Вентили 12, через которые происходит утечка газа, накрывают стаканами 7, предварительно покрыв их опорные фланцы 8 быстротвердеющим герметизирующим веществом. При этом сбросной клапан 9 держат открытым до начала схватывания герметизирующего вещества. Затем траверсу 1 совместно со струбцинами 4, подвешенными на стержневых тягах 2 через закрепленные на траверсе гайки 3, устанавливают над стаканами 7, причем таким образом, что оси винтовых прижимов 5 совпали с осями стаканов 7, а струбцины 4 охватили края фланца, образованного горловиной 10 и крышкой 11. Так как тяги 2 выполнены в виде резьбовых шпилек, вращением последних выполняют жесткую фиксацию траверсы 1 относительно фланца. При этом, вращением нажимного винта 15 осуществляют силовое внедрение фиксирующего зуба 14 в материал горловины 10, предотвращая, таким образом, возможное боковое смещение струбцин из приданного им первоначального положения под воздействием вибрации движущейся железнодорожной цистерны, а также возможной ползучести материалов тяг 2 и струбцин 4 в условиях меняющихся температур окружающей среды. Далее приводят в действие винтовой механизм, образованный прижимом 5 и гайкой 6, поджимая стаканы 7 к крышке 11, нагружая тяги 2 напряжениями растяжения, увеличивая, таким образом, силу трения в резьбе, что препятствует самоотвинчиванию их под воздействием вибрации в процессе движения. После этого сбросной клапан 9 закрывают. Предлагаемым устройством одновременно с вентилем 12 может быть герметизирован и предохранительный клапан 13 с помощью стакана 16, так как это показано на фиг.4, где конструкция прижима не показана, но она аналогична по принципу действия вышеописанным винтовым механизмам.
Опытные образцы предлагаемого устройства изготовлены и испытаны в производственных условиях. Полученные результаты подтверждают прогнозируемую надежность и эксплуатационную эффективность заявляемой полезной модели.