Уплотняющее устройство для закрытия микротрещин в емкости

Уплотняющее устройство для закрытия микротрещин в емкости

Реферат

 

Использование: при транспортировке и хранении пожаро-, взрывоопасных и экологически опасных жидких продуктов, в частности нефти и нефтепродуктов, а также топлив на основе гидразина и его производных. Технический результат от использования изобретения заключается в повышении эффективности и надежности заделки микротрещин в процессе эксплуатации емкостей для хранения и перевозки указанных продуктов. Сущность: уплотняющее устройство для закрытия микротрещин в емкости содержит основу, выполненную из эластичного матераила, слой, содержащий структурообразователь, струны для крепления пластыря на емкости в зоне микротрещины. Структурообразователь заключен в оболочку, выполненную из проницаемого для содержимого емкости материала. Проникающий через оболочку продукт реагирует со структурообразователем с образованием нового комплекса повышенной вязкости, что не позволяет ему проникнуть обратно в емкость. В результате в районе микротрещины внутри оболочки повышается давление, чем обеспечивается герметичность уплотняющего устройства. 4 ил.

Изобретение относится к транспортированию и хранению пожаровзрывоопасных и экологически опасных жидких продуктов, в частности нефти и нефтепродуктов, а также топлив на основе гидразина и его производных.

Уплотняющее устройство для закрытия пробоины в корпусе судна представляет собой стягивающийся двухслойный пластырь, между слоями которого в районе пробоины размещаются эластичные емкости. При нарушении герметизации просачивающаяся вода смачивает эластичные емкости и через полупроницаемые мембраны проникает внутрь этих емкостей, разбавляет находящийся внутри емкостей концентрированный раствор соли, что приводит к увеличению осмотического давления внутри емкостей, увеличению их объема и следовательно к прекращению поступления забортной воды через пробоину.

Недостатками этого предложения являются: невозможность его использования для емкостей, предназначенных для хранения и перевозки нефтепродуктов и топлив, где окружающая емкость среда воздушная (железнодорожные цистерны, автозаправщики и т. п.), т. е. отсутствует вода, которая разбавляет концентрированный раствор соли; возможность попадания в концентрированный раствор соли перевозимого в цистерне содержимого вместо воды может привести к нежелательным последствиям.

Целью предлагаемого технического решения является повышение эффективности и надежности заделки микротрещин в процессе эксплуатации емкостей для хранения и перевозки нефти и нефтепродуктов, а также топлив на основе гидразина и его производных.

Цель достигается тем, что: устройство содержит слой структурообразователя, заключенного в оболочку, выполненную из вещества, проницаемого для соответствующего продукта; элементы крепления устройства выполнены в виде стальных струн, соединенных с основой устройства, имеющей возможность перемещения вдоль этих струн.

На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 схема размещения устройства на цистерне.

Устройство содержит основу 1, выполненную из эластичного материала, слой 2, содержащий структурообразователь, струны 3, проходящие через основу 1, для установления устройства на наружной поверхности емкости 4 в зоне микротрещины 5.

На концах струн 3 выполнены кольца 7 для соединения с амортизаторами 8, посредством которых устройство устанавливается на поверхности емкости.

Структурообразователь заключен в оболочку 6, выполненную из проницаемого для продукта (содержимого емкости) материала и непроницаемого для образовавшегося внутри оболочки комплекса. Такие материалы называются полупроницаемыми.

Под полупроницаемым материалом здесь понимается перегородка, обладающая свойством преимущественно пропускать определенные компоненты жидких смесей, т. е. осуществлять процесс мембранного разделения жидкой смеси, основанном на различии молекулярных масс или молекулярных размеров компонентов разделяемой смеси.

Содержимое емкости проникает через полупроницаемый материал в оболочку 6, заполненную структурообразователем, где происходит процесс структурирования с образованием нового комплекса, обладающего повышенной вязкостью, что не позволяет этому комплексу проникать обратно через полупроницаемый материал в содержимое емкости. В полости, где образовался новый вязкий комплекс, повышается давление, способствующее герметизации щели.

Так, в случае, когда содержимое емкости представляет собой углеводородную жидкость (бензин, керосин, дизельное топливо и т. п.), в качестве полупроницаемого материала для оболочки 6 может быть использована слоистая композиция, где в качестве подложки используется винипласт (ВН-10 по ГОСТ 9639-71), а в качестве фильтрующего материала используется лавсановый материал с диаметром пор 0,5 мкм.

В качестве структурообразователя для большого класса продуктов (нефти, нефтепродуктов, углерода четыреххлористого [CCl₄] трихлорэтилена [C₂H₂Cl₃] дихлорэтилена [C₂H₂Cl₂] может быть использован структурообразователь "СТАБ", разработанный институтом химии нефти Сибирского отделения Академии Наук СССР (ИХН СО АН СССР, Томск). Результаты разработки опубликованы в Докладах Академии наук СССР, 1985, т. 281, N 4, с.с. 883-887.

В качестве структурообразователя для топлив на основе гидразина и его производных, в частности для несимметричного диметилгидразина [(CH₃)₂N₂H₂] и аэрозина (50% НДМГ и 50% N₂H₄), может быть использован структурообразователь "НАВОЛИТ", разработанный Государственным институтом прикладной Химии (ГИПХ, Ленинград), состав которого опубликован в Тезисах докладов "Неорганические, биохимические реактивы, реагенты и продукты" Третьего регионального совещания республик Средней Азии и Казахстана по химическим реактивам 16-19 октября 1990 года.

Авторы доклада С. В. Половцев, Т. О. Никитина, Т. И. Загорцева, И. М. Купрейчик. Название доклада "Комплексы производных гидразина с солями металлов I и II групп безопасная форма их использования". Структурообразователь содержит водный раствор хлорида цинка при соотношении, мас. Хлорид цинка [ZnCl₂] 70-75 Вода Остальное.

Структурообразователь вводят в соотношении, мас. Структурообразователь 20-25 Гидразин Остальное.

Принцип функционирования предлагаемого устройства состоит в следующем.

При возникновении течи через микротрещины 5 в корпусе емкости 4 накладывают предлагаемое устройство на поверхность емкости 4 так, чтобы микротрещина 5 размещалась под слоем структурообразователя 2.

Посредством струн 3, закрепленных на основе 1 устройства, обеспечивают плотное поджатие устройства к поверхности емкости в зоне микротрещины. Для этих целей могут быть использованы резиновые амортизаторы или другие механические стяжки.

Может быть несколько устройств, соединенных между собой струнами, с возможностью перемещения их вдоль струн и относительно друг друга, при этом масса структурообразователя выбирается в пределах 5.10% от масс истекающего из микротрещины продукта.

Предлагаемыми устройствами могут быть укомплектованы цистерны, в том числе железнодорожные цистерны для хранения и перевозки нефти и нефтепродуктов, а также жидкие топлива на основе гидразина и его производных.

В комплект могут входить устройства, имеющие слой структурообразователя различной толщины, массы и состава, в зависимости от вида продукта. Анализ показал, что толщина слоя структурообразователя может составлять 10.50 мм, а его масса 2.4 кг.

После ликвидации аварийной ситуации и проведения нейтрализации цистерны загущенный продукт может быть регенерирован путем разбавления его водой. При этом может происходить полное восстановление продукта (например, бензина).

Анализ показал, что структурирование нефти и нефтепродуктов приводит к изменению их вязкости.

Например, при введении в керосин структурообразователя 2 и 10% от массы керосина вязкость его будет составлять 4,8 10³ П и 6,5 10⁴ П соответственно.

Вязкость несимметричного диметилгидразина при его структурировании составом "НАВОЛИТ" повышается более чем в 2400 раз.

При введении "НАВОЛИТА" в несимметричный диметилгидразин (НДМГ) 20% по массе НДМГ перейдет в кристаллическое состояние.

Переход продукта в нетекучее состояние позволяет локализовать его в зоне трещин и повысить безопасность эксплуатации емкостей, используемых для хранения и перевозки нефти и нефтепродуктов и топлив на основе гидразина и его производных.

Учитывая, что сварной шов, соединяющий котел железнодорожной цистерны с боковыми днищами, расположен в зоне тормозных колодок ходовой части цистерны, течь нефтепродуктов через микротрещины сварного шва может создать пожаровзрывоопасную обстановку.

Предотвращение течи нефтепродуктов и жидких топлив на основе гидразина и его производных способствует повышению пожаровзрывобезопасности при перевозке этих продуктов в железнодорожных цистернах.

Формула изобретения

УПЛОТНЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКРЫТИЯ МИКРОТРЕЩИН В ЕМКОСТИ, включающее заполненную структурообразователем эластичную емкость с полупроницаемой мембраной и элементы крепления со стяжными приспособлениями, отличающееся тем, что структурообразователь представляет собой вещество, способное реагировать с истекающим через микротрещину с содержимым емкости, при этом стяжные приспособления выполнены в виде стальных струн, а элементы крепления - в виде закрывающей снаружи емкость основы, установленной с возможностью перемещения вдоль упомянутых струн.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4