Пристрій для тимчасової герметизації порожнистих виробів з магнітопровідних матеріалів

Корисна модель відноситься до кінематичних схем і конструкції пристроїв для тимчасової герметизації локально ушкоджених стінок переважно крупногабаритних, виготовлених з магнітопровідних матеріалів, порожнистих виробів з криволінійними контурами, таких, наприклад, як трубопроводи великого діаметра, залізничні цистерни, стаціонарні резервуари, газгольдери, котрі слугують для транспортування або зберігання, часто під надлишковим тиском, небезпечних горючих і/або токсичних рідких чи газоподібних речовин. Локальні наскрізні дефекти типу свищів або тріщин, як правило, виникають у стінках таких виробів внаслідок корозії або випадкових ушкоджень і, незважаючи на відносно малі розміри, часто супроводжуються доволі відчутними витоками в довкілля небезпечних речовин, що транспортуються або зберігаються. Тому герметизація локально ушкоджених порожнистих виробів, заповнених такими речовинами, на час, що необхідний для аварійного чи планового їх спорожнювання, зокрема - з метою наступного ремонту зварюванням, є досить актуальною задачею. Технічні засоби вирішення цієї задачі повинні забезпечувати виконання таких важко сумісних основних умов, як: - доступність в якості аварійного інвентарю, - простота встановлення й знімання (особливо - з уникненням утворення іскор, коли необхідно блокувати витоки вогненебезпечних речовин) і - можливість швидкої (до помітного забруднення довкілля) практично повної тимчасової герметизації ушкоджених криволінійних ділянок порожнистих виробів до моменту їх спорожнювання. Для трубопроводів малого діаметру цю проблему зазвичай вирішують накладенням на ушкоджені ділянки їх стінок герметизуючих прокладок різних типів. Як правило, такі прокладки укладають або натягають по периметру на тр уби в зоні витоку й достатньо надійно фіксують стяжними хомутами [SU: 354209 А1, 1705660 А1, 1798585 А1 і 1810719 А1; GB 2157389 А1 та багато інших]. Однак хомути важко встановлювати навіть на труби малого діаметру. Тому завжди існує небезпека попадання речовини, що витікає крізь наскрізний дефект, на учасників ліквідації аварійного витоку. Тимчасова ж герметизація хомутами залізничних цистерн і, тим більше, корпусів крупногабаритних резервуарів практично виключена. У випадку локального наскрізного ушкодження крупногабаритних трубопроводів або резервуарів, виготовлених з магнітопровідних матеріалів, якими є більшість марок сталей, набагато зручніше герметизувати прокладками тільки зону свища або тріщини. Для цього прокладки встановлюють на торцях висувних елементів вузлів герметизації, розміщених в середній частині корпусів-траверс. Для кріплення цих корпусів на виробах із таких матеріалів, що підлягають герметизації, використовують щонайменше два магнітних фіксатора, які розміщені по кінцях корпусів-траверс і мають вигляд блоків, склеєних з плоскопаралельних пластин магнітного й магнітопровідного матеріалів, що чергуються [SU 983374 А1 і 1257354 А1]. У порівнянні з хомутами застосування магнітних фіксаторів у засобах тимчасової герметизації порожнистих виробів з магнітопровідних матеріалів виглядає більш перспективним. Однак пристрої згідно SU 983374 А1 і 1257354 А1 можуть бути використані тільки на відносно рівних ділянках порожнистих виробів з магнітопровідних матеріалів, з числа яких, наприклад, практично виключені сталеві залізничні цистерни, які мають виступи й надбудови доволі складних форм, які не відповідають прямим траверсам. Крім того, конструкція магнітних фіксаторів унеможливлює встановлення засобів тимчасової герметизації на ушкоджені вироби без утворення іскор, а також не дозволяє регулювати зусилля їх зчеплення зі стінками таких виробів. Останнє ускладнює точне встановлювання герметизуючих пристроїв в зоні витоку й знімання таких пристроїв після видалення небезпечної речовини з тимчасово загерметизованого порожнистого виробу. Відповідно, екологічна безпека залізничних перевезень небезпечних речовин і надійне блокування наскрізних дефектів (особливо під час транспортування цистерн) залишаються проблематичними. Найбільш близьким за технічною суттю до пристрою, що пропонується, є пристрій для тимчасової герметизації порожнистих виробів з магнітопровідних матеріалів, який відомий з RU Patent 2061190 С1. У одному з варіантів реалізації винахідницького задуму (див. Фіг.3 з опису винаходу до цього патенту) він має: корпус у виді з'єднувальної (в оригіналі - "силової") траверси, котра має: - зокрема плоску центральну частину й - дві жорстко зв'язані (зокрема, виконані заодно)з цією частиною відігнуті вниз консольно розташовані вилки, вузол герметизації, встановлений у плоскій центральній частині зазначеної траверси й забезпечений: - торцевим упором для притискання герметизуючої прокладки до стінки порожнистого виробу й - засобом зворотно-поступального переміщення цього упору відносно вказаної траверси, котрий, зокрема, виконано в виді пари "гвинт-гайка", два магнітних фіксатора, які на осях установлені в вилках з'єдн увальної траверси й кожний з котрих має: - верхній і нижній магнітні блоки, що складаються з жорстко з'єднаних, наприклад склеєних, постійних магнітів і магнітопровідних вставок (в оригіналі - "пластин"), і - циліндричний шарнір для рухливого в площині стику з'єднання зазначених блоків, геометрична вісь котрого практично співпадає з віссю симетрії цих блоків, і змінну герметизуючу прокладку, що встановлюється в робочому положенні під торцевий упор указаного вузла герметизації. Цей пристрій призначено для тимчасового ущільнення наскрізних дефектів переважно в магістральних нафтопроводах і резервуарах для зберігання нафти й нафтопродуктів. Специфічна перевага описаного пристрою перед вищеописаними аналогами полягає в тому, що кожний магнітний фіксатор може перебувати в дво х положеннях: "вимкнуто", коли магнітний потік замкнутий між магнітними блоками, й "увімкнено", коли магнітний потік замкнутий на виріб, що герметизують. При цьому переключення фіксаторів з одного положення в друге досягається поворотом одного з блоків відносно іншого на кут 180°. Тим самим істотно полегшуються встановлення описаного пристрою на порожнистий виріб, що герметизується, й знімання з нього, коли потреба у тимчасовій герметизації відпала. Крім того виключається утворення іскор при встановленні такого пристрою. Однак при спробах герметизації локальних наскрізних дефектів у стінках залізничних цистерн, котрі часто виникають в зварних шва х, що з'єднують обичайки й днища, один з магнітних фіксаторів доводиться встановлювати на обичайці, а другий - на сфероїдальному днищі. При цьому перший фіксатор зчіплюється зі стінкою обичайки цистерни в кращому випадку по утворюючій, а другий - тільки в одній точці. Так відбувається завдяки тому, що при наявності жорсткої з'єднувальної траверси одних лише поворотів магнітних фіксаторів у вилках недостатньо для адаптації відомого пристрою до довільної кривизни стінок виробів, що герметизують. Саме тому описаний пристрій практично не може бути застосовано для тимчасової герметизації сферичних резервуарів. З огляду на викладене в основу корисної моделі покладено задачу шляхом удосконалення кінематичної схеми й конструкції, особливо форми виконання корпуса й його взаємозв'язків з магнітними фіксаторами, створити такий пристрій для тимчасової герметизації порожнистих виробів з магнітопровідних матеріалів, котрий забезпечував би надійне перекриття наскрізних дефектів у стінках виробів довільної кривизни. Поставлена задача вирішена тим, що в пристрої для тимчасової герметизації порожнистих виробів з магнітопровідних матеріалів, що має корпус, вузол герметизації, який встановлений у корпусі й оснащений змінною герметизуючою прокладкою, торцевим упором для притискання в робочому положенні цієї прокладки до стінки порожнистого виробу й засобом зворотно-поступального переміщення цього упору відносно корпуса, вилки, які консольно зв'язані з корпусом, магнітні фіксатори, котрі встановлені в зазначених вилках на осях обертання, що паралельні нижній робочій площині й взаємно перпендикулярні вертикальній осі симетрії цих фіксаторів, і кожний з яких має верхній і нижній магнітні блоки, які складаються з жорстко з'єднаних постійних магнітів і магнітопровідних вставок, і циліндричний шарнір для рухливого в площині стику з'єднання зазначених блоків, геометрична вісь котрого практично співпадає з віссю симетрії цих блоків, згідно винахідницькому задуму, корпус виконано симетричним відносно осі, він оснащений щонайменше трьома вилками, кожна вилка кінематично зв'язана з корпусом власним проміжним стрижнем, кожний такий стрижень одним кінцем приєднаний до корпусу циліндричним шарніром, причому геометричні осі цього шарніра й стрижня перетинаються, другим кінцем, котрий протилежний корпусу, кінематично зв'язаний з відповідною вилкою віссю обертання й додатково зв'язаний з корпусом регулятором кута нахилу й фіксатором необхідного положення відносно геометричної осі корпуса. Така конструкція забезпечує магнітний контакт зі стінкою виробу, що герметизують, щонайменше в трьох "точках" і, внаслідок суттєвого збільшення числа ступенів свободи магнітних фіксаторів відносно корпуса, дозволяє адаптуватися до конкретних особливостей форми й кривизни стінок порожнистих виробів і тим самим сприяти надійному перекриттю наскрізних дефектів. Перша додаткова відмінність полягає в тому, що пристрій згідно корисної моделі має більше трьох вилок. Тим самим розширюються можливості адаптації пристрою до поверхонь довільної кривизни. Друга додаткова відмінність полягає в тому, що регулятор кута нахилу кожного проміжного стрижня відносно корпуса виконаний у виді зв'язаних загальною муфтою дугоподібних напрямних, одна з яких шарнірно зв'язана з корпусом або стрижнем, а друга жорстко зв'язана з корпусом або стрижнем, причому геометричні центри дугоподібних напрямних і муфти розташовані на геометричній осі циліндричного шарніра, що з'єднує стрижень з корпусом, а вільний кінець щонайменше однієї з кожної пари дугоподібних напрямних установлений з можливістю встановлювального проковзування всередині муфти . Третя, додаткова до першої й другої, відмінність полягає в тому, що кожний стрижень приєднаний до корпусу циліндричним шарніром через вісь обертання. Тим самим виключається ймовірність заклинювання дугоподібних напрямних у м уфті. Четверта, додаткова до другої, відмінність полягає в тому, що вільні кінці дугоподібних напрямних розташовані всередині муфти внапуск, а фіксатор необхідного положення стрижня відносно геометричної осі корпуса виконаний у виді притискного гвинта, котрий розташований в одній з бічних стінок муфти. П'ята, додаткова до четвертої, відмінність полягає в тому, що в зоні напуску звернені одна до одної поверхні дугоподібних напрямних виконані рифленими. Такий регулятор кутів нахилу з дугоподібними рифленими напрямними й гвинтовим фіксатором найбільш простий за конструкцією, надійний і зручний в експлуатації. Далі сутність корисної моделі пояснюється докладним описом кінематичної схеми, конструкції й роботи пристрою для тимчасової герметизації порожнистих виробів з магнітопровідних матеріалів з посиланнями на прикладені креслення, де зображені на: Фіг.1 - пристрій, що пропонується (вид збоку з частковими розрізами по корпусу, по одному з проміжних стрижнів і одному з регуляторів кута нахилу); Фіг.2 - те, що на Фіг.1 (вид зверху). Запропонований пристрій (див. Фіг.1) має: симетричний відносно осі, краще циліндричний, корпус 1, вузол 2 герметизації, який встановлений у корпусі 1 і оснащений торцевим упором 3 для притискання змінної герметизуючої прокладки 4 до стінки не показаного особливо порожнистого виробу, що герметизується, й засобом зворотно-поступального переміщення упора 3 відносно корпуса 1, який переважно виконаний у виді пари "гвинт-гайка", в котрій гвинтом слугує оснащений не позначеною особливо приводною рукояткою хвостовик упора 3, а гайка виконана в тілі корпуса 1, щонайменше три вилки 5, кожна з яких кінематично консольно зв'язана с корпусом 1 власним проміжним стрижнем 6, магнітні фіксатори 7, котрі на осях 8, що паралельні нижній робочій площині й взаємно перпендикулярні вертикальній осі симетрії цих фіксаторів, установлені в зазначених вилках 5 і кожний з яких має: - верхній 9 і нижній 10 магнітні блоки, що складаються з жорстко з'єднаних постійних магнітів 11 (Фіг.2) та магнітопровідних вставок 12 (Фіг.2), - циліндричний шарнір 13 для рухливого в площині стику з'єднання блоків 9 і 10, геометрична вісь котрого практично збігається з віссю симетрії цих блоків. Кожний проміжний стрижень 6: - одним кінцем приєднаний до корпусу 1 циліндричним шарніром 14, геометрична вісь котрого перетинається з геометричною віссю стрижня 6, - на кінці, котрий протилежний корпусу 1, кінематично зв'язаний з відповідною вилкою 5 віссю 15 обертання й - в середній частині додатково зв'язаний з корпусом 1 регулятором 16 кута нахилу відносно геометричної осі корпуса 1 і переважно гвинтовим (див. Фіг.2) фіксатором 17 необхідного положення. Регулятор 16 виконаний у виді зв'язаних загальною муфтою 18 дугоподібних напрямних 19 і 20, одна з яких (наприклад, 19) шарнірно зв'язана з корпусом 1, а друга (20) жорстко зв'язана з відповідним стрижнем. Геометричні центри кожної пари дугоподібних напрямних (наприклад 19 і 20) та муфти 18, в котру вони вставлені, розташовані на геометричній осі відповідного циліндричного шарніра, який з'єднує зв'язаний з цією парою напрямних стрижень з корпусом 1, а вільний кінець щонайменше однієї з кожної пари дугоподібних напрямних установлений з можливістю встановлювального проковзування всередині відповідної муфти. Доцільно, щоб: вільні кінці напрямних 19 і 20 були розташовані всередині муфти 18 внапуск, звернені одна до одної поверхні цих напрямних 19 і 20 в зоні напуску були виконані рифленими, а гвинтовий фіксатор 17 (Фіг.1) був розташований в одній з бічних стінок муфти 18 (Фіг.2). Для виключення ймовірності заклинювання дугоподібних напрямних у муфті доцільно також, щоб кожний стрижень був приєднаний до корпусу циліндричним шарніром через додаткову, не показану особливо, вісь обертання, таку, наприклад, як вісь обертання 15, яка розташована на протилежному кінці стрижня. І, нарешті, доцільно, щоб кожна муфта (наприклад, 18) була жорстко з'єднана, наприклад за допомогою клея, з однією з відповідних дугоподібних напрямних (відповідно 19 або 20). Фахівцям зрозуміло, що при реалізації винахідницького задуму з ура хуванням конкретних умов застосування кількість магнітних фіксаторів 7 і відповідних кінематичних ланок для сполучення цих фіксаторів з корпусом 1 може бути заданою більше трьох (наприклад, шість, як це видно на Фіг.2), що вони можуть бути згр уповані (наприклад, по три, як це видно на Фіг.2) і що при виді зверху вони можуть бути розташовані відносно корпуса 1 як на однакових, так і на різних кутови х відстанях. Описаний пристрій використовують для герметизації наскрізних дефектів у стінках порожнистих виробів з магнітопровідних матеріалів таким чином. Перед установленням на стінку порожнистого виробу: всі магнітні фіксатори 7 пристрою повинні перебувати в положенні "вимкнуто", змінна герметизуюча прокладка 4 повинна бути закріплена на торці упору 3, цей упор 3 повинен перебувати в вер хньому положенні, а гвинтові фіксатори 17 вигвинчені настільки, щоб дугоподібні напрямні 19 і 20 могли переміщатися відносно одне одного всередині муфти 18 при незначному натиску. Величину зусиль, що достатні для таких переміщень, неважко визначити в ході тренувань по встановленню й зніманню пристроїв згідно корисної моделі. Підготовлений до роботи пристрій в зібраному стані вручну розташовують на стінці виробу таким чином, щоб герметизуюча прокладка 4 перебувала над наскрізним дефектом. Далі увімкненням магнітних фіксаторів 7 закріплюють пристрій на стінці виробу й переміщенням інших кінематичних ланок орієнтують упор 3 приблизно по нормалі до ділянки стінки виробу, що герметизують. Якщо таких фіксаторів 7 більше трьох, то їх по можливості вмикають попарно-протилежно відносно корпуса 1. По мірі вмикання магнітні фіксатори 7 самоустановлюються на стінці виробу, повертаючись в осях 8 вилок 5. Аналогічно, ці вилки 5 повертаються на осях 15 відносно своїх проміжних стрижнів 6 в положення, що відповідають кривизні стінки виробу по місцю прихвачування кожного з фіксаторів 7. Далі переміщенням корпуса 1 орієнтують упор 3 практично по нормалі до стінки виробу, що герметизують. При цьому кожна пара дугоподібних напрямних 19 і 20 усередині муфт 18 приймає потрібне положення. Гвинтовими фіксаторами 17 фіксують усталені кути нахилу кожного із стрижнів 6 відносно геометричної осі корпуса 1. Висуваючи упор 3 у бік стінки, перекривають локальний наскрізний дефект герметизуючою прокладкою 4. Після того, як необхідність в тимчасовій герметизації відпала, пристрій знімають. Для цього в довільному порядку всі магнітні фіксатори 7 переводять в положення "вимкнуто". Запропонований пристрій легко відтворюється промисловим шляхом і забезпечує е фективну тимчасову герметизацію локально ушкоджених крупногабаритних порожнистих магнітопровідних виробів довільної форми.