Способ герметизации места утечки в содержащем текучую среду теле, средство и накладка для герметизации места утечки и аппликатор для крепления накладки - RU2134835C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к герметизации мест утечки и, в частности, к способу герметизаций места утечки, а также к средству и накладке для реализации такого способа, а также к ручному инструменту для наложения и крепления такой накладки.

Из патента США N 3645816 известны способ герметизации и использование инструментов для герметизации мест утечки.

В соответствии с известным способом требовалось, чтобы зона поверхности вокруг места утечки была тщательно очищена перед наложением и креплением накладки, а также требовалось, чтобы внутри тела, имеющего места утечки, отсутствовало какое-либо давление текучей среды, что обеспечивалось путем слива текучей среды из тела. Кроме того, инструменты, которые обычно применялись для установки накладок для герметизации мест утечки, были выполнены из жестких материалов, которые нельзя было деформировать так, чтобы они соответствовали форме зоны поверхности вокруг места утечки. Это вызывало необходимость в наличии множества инструментов для установки (наложения и крепления) накладок, причем каждый из таких инструментов имел форму, соответствующую отдельной определенной зоне или профилю.

Технической задачей настоящего изобретения является создание способа герметизации мест утечки в содержащих текучие среды телах без необходимости опорожнения таких тел и без необходимости снятия внутреннего давления текучей среды в таких телах, а также герметизации мест утечки на наружные поверхности тел, которые погружены в жидкость.

Другая техническая задача заключается в том, чтобы на практике более просто использовать только одно устройство для установки накладок, предназначенных для герметизации мест утечки, при различных типах тел, имеющих различные размеры и формы.

Дополнительная техническая задача - разработка устройства для установки накладок, предназначенного для герметизации мест утечки, которые можно было бы использовать при неплоских, негоризонтальных поверхностях и при этом не допуская выпадения накладки из устройства для установки накладок.

Еще одной технической задачей является разработка накладки, которую можно было бы использовать для герметизации мест утечки в телах с различными формами и размерами, предназначенной для герметизации мест утечки при быстрой вулканизации (затвердевании клеящего вещества) и которую можно было бы использовать для герметизации находящихся под давлением или погруженных мест утечки.

Кроме того, технической задачей изобретения является разработка способа быстрой герметизации мест утечки при широко различающихся условиях в телах с различными формами.

Еще одной технической задачей является разработка сравнительно простых, экономичных и долговечных инструментов и накладок, предназначенных для герметизации мест утечки, и способа использования таких инструментов и накладок, которые могли бы применяться лицами, не имеющими специальной подготовки или навыков, и которые были бы лишены недостатков, выявленных в аналогичных устройствах и способах по предшествующему техническому уровню.

Эти технические задачи решаются за счет того, что в
способе герметизации мест утечки в содержащем текучую среду теле, согласно изобретению
охватывают накладку деформируемым аппликатором с тем, чтобы обеспечить опору первой стороне указанной накладки внутри указанного устройства и оставить открытой противоположную сторону накладки за счет наружной поверхности на открытом конце устройства,
размещают наружную поверхность указанного устройства у поверхности указанного тела смежно с указанным местом утечки,
прикладывают усилия со стороны противоположного конца аппликатора с тем, чтобы деформировать наружную поверхность устройства у поверхности тела смежно с местом утечки,
прикладывают дополнительное усилие достаточной величины со стороны противоположного конца аппликатора для деформирования аппликатора с первой стороны накладки;
прижимают противоположную сторону накладки к зоне, смежной с местом утечки,
придают указанной накладке такую форму, чтобы она соответствовала форме зоны, смежной с местом утечки,
удерживают накладку в контакте с зоной, смежной с местом утечки, в течение времени, достаточного для того, чтобы накладка затвердела и обеспечила герметизацию места утечки, и
снимают усилие на противоположном конце аппликатора с тем, чтобы вывести аппликатор из контакта с накладкой и обеспечить возможность восстановления первоначальной формы аппликатора, в то время как форма накладки остается такой, которая соответствует зоне тела, смежной с местом утечки.

Дополнительно можно смещать поршень через аппликатор для ввода его в контакт с первой стороной накладки с целью приложения усилия к противоположной стороне накладки, достаточного для того, чтобы предотвратить вытекание текучей среды, находящейся под давлением, из тела.

Кроме того, можно дополнительно перекрывать противоположную сторону накладки буртиком, который предотвращает выпадение накладки из аппликатора.

Технические задачи можно также решать за счет того, что средство для герметизации места утечки в теле согласно изобретению содержит:
герметизирующую место утечки накладку, предназначенную для покрытия поверхности тела, смежную с местом утечки, причем накладка содержит деталь из проницаемого для текучей среды гибкого материала, имеющую гибкую центральную часть, которая непроницаема для текучей среды и устойчива к воздействию давления,
быстро твердеющий адгезионный герметик, покрывающий первую сторону накладки, причем герметик может прилипать к материалу и центральной части, и
аппликатор накладки, содержащий упругий деформируемый элемент, имеющий стенку, которая определяет полость, внутри которой размещается вся накладка и весь герметик перед деформированием элемента, причем упругий деформируемый элемент имеет наружную поверхность, которая окружает полость, стенку можно деформировать со стороны накладки, противоположной первой стороне накладки, с тем, чтобы деформировать накладку и герметик на первой стороне накладки и прижать накладку и герметик к поверхности тела в зоне места утечки, когда к аппликатору прикладывается усилие с тем, чтобы деформировать стенку вокруг места утечки, и стенка упругого деформируемого элемента изготавливается из материала, к которому герметик не прилипает.

При этом герметик может представлять собой эпоксидную смолу, а упругий деформируемый элемент может быть изготовлен из материала, содержащего кремнийорганический (силиконовый) каучук.

Кроме того, центральная часть накладки может содержать неопреновый каучук.

Технические задачи также могут быть решены за счет того, что накладка для герметизации места утечки в содержащем текучую среду теле согласно изобретению содержит деталь из проницаемого для текучей среды гибкого материала, имеющую гибкую непроницаемую для текучей среды, стойкую к воздействию давления центральную часть, быстро твердеющее клеящее вещество, в основном покрывающее первую сторону материала и центральной части и прилипающее к ним, причем центральная часть выполнена и расположена таким образом, чтобы ее можно было плотно прижать к поверхности тела смежно с местом утечки за счет усилия, прикладываемого с противоположной стороны центральной части, тем самым герметизирующее средство может герметизировать места утечек, находящиеся под давлением.

Кроме того, центральная часть может содержать гибкий, непроницаемый для текучей среды элемент из листового материала, прикрепленный к одной стороне детали, а деталь может содержать волокна из ароматического полиамида, элемент из листового материала содержит неопреновый каучук, а клеящее вещество содержит быстро твердеющую эпоксидную смолу.

Технические задачи также решаются за счет того, что аппликатор для крепления накладки, герметизирующей место утечки, к телу согласно изобретению, содержит упругий деформируемый элемент, имеющий стенку, которая определяет полость, предназначенную для размещения в ней всей такой накладки перед деформированием указанного элемента, причем полость расположена на первом конце упругого деформируемого элемента, а указанный упругий деформируемый элемент имеет наружную поверхность, которая охватывает полость, и наружная поверхность имеет периферийный буртик, который перекрывает полость и накладку, расположенную внутри полости, причем стенка выполнена с возможностью деформации с одной стороны накладки для деформации противоположной стороны накладки и прижатия ее к поверхности тела, когда наружную поверхность упругого деформируемого элемента размещают у тела и прикладывают усилие к концу указанного упругого деформируемого элемента, который является противоположным по отношению к указанному первому концу.

При этом стенка может иметь в основном круглую и чашеобразную форму.

Аппликатор может дополнительно содержать стенку упругого деформируемого элемента, ограничивающую вздутие внутри полости, которая выступает в направлении указанной наружной поверхности.

В упругом деформируемом элементе может быть выполнено отверстие, проходящее через его центр.

Кроме того, аппликатор дополнительно может содержать упругий деформируемый элемент с полым трубчатым участком, проходящим от стенки в направлении, противоположном наружной поверхности, при этом трубчатый участок может быть окружен периферическим ребром.

Аппликатор дополнительно может содержать ручку, имеющую поршень, входящий в трубчатый участок, причем указанный поршень может смещаться через трубчатый участок для входа в контакт с первой стороной накладки, при деформации стенки таким образом, чтобы с усилием прижать противоположную сторону накладки к телу.

Для крепления герметизирующей место утечки накладки к телу, имеющему место утечки текучей среды, аппликатор может содержать упругий деформируемый элемент, который имеет круглую форму, является полым и имеет отверстие, проходящее через его центр, причем стенка имеет чашеобразную форму, наружная поверхность упругого деформируемого элемента образует периферийный буртик, который проходит внутрь и перекрывает полость, в чашеобразной стенке образовано вздутие внутри полости, которое выступает в направлении периферийного буртика, упругий деформируемый элемент имеет полый трубчатый участок, проходящий от стенки в направлении конца, противоположного первому концу, трубчатый участок окружен множеством окружных периферийных ребер и чашеобразная стенка и вздутие могут деформироваться с одной стороны накладки так, чтобы прижать противоположную сторону накладки к поверхности указанного тела вокруг подобного места утечки, когда периферийный буртик размещен у поверхности тела и осуществляется приложение усилия со стороны противоположного конца к трубчатому участку.

Аппликатор дополнительно может содержать ручку, имеющую поршень, проходящий в трубчатый участок, причем поршень может смещаться для входа в контакт с первой стороной накладки, когда стенка деформирована таким образом, чтобы с усилием прижать накладку к телу в месте утечки с образованием герметизирующего места утечки контакта между накладкой и телом и средство для сброса давления текучей среды внутри полости.

Преимущества изобретения будут видны из описания и пунктов формулы изобретения, а объем данного изобретения определяется формулой изобретения.

Фиг. 1 представляет собой вид сбоку на вариант исполнения изобретения.

Фиг. 2 представляет собой сечение, выполненное по линии 2-2 на фиг. 1.

Фиг. 3 представляет собой частичный вид сбоку, показывающий установку накладки по данному изобретению при деформации (устройства) в соответствии с формой тела с криволинейной поверхностью.

Фиг. 4 представляет собой сечение, выполненное по линии 4-4 на фиг. 3.

Фиг. 5 представляет собой вид с торца на устройство для установки накладок, показанное на фиг. 1, при удаленной накладке.

Фиг. 6 представляет собой вид сверху на накладку в соответствии с настоящим изобретением, причем уплотнительный материал (герметик) не показан.

Фиг. 7 представляет собой частичное боковое сечение, показывающее другой вариант исполнения изобретения.

В графических материалах показаны способы, инструменты и накладки в соответствии с настоящим изобретением, предназначенные для герметизации мест 1 утечки в теле, содержащем текучую среду, таком как цилиндрическая труба 2. Ручной инструмент в виде аппликатора 3 используется для крепления герметизирующей место утечки накладки 5 к наружной поверхности трубы 2 в зоне вокруг места утечки.

Аппликатор 3 содержит, как правило, круглый, полый, упругий, деформируемый, выполненный за одно целое элемент 6, имеющий часть 7 с чашеобразной стенкой, которая ограничивает полость 8 круглой формы на одном из концов 10 элемента. Периферийный край или буртик 11 проходит внутрь к центру устройства для установки накладок таким образом, чтобы охватить и (частично) перекрыть сверху полость 8. Буртик 11 задает круговую концевую наружную поверхность 12 элемента 6. В центре стенки 7 внутри полости 8 имеется круглый выступ, который ограничивает полое вздутие 13, которое вытянуто в направлении наружной поверхности 12. Во вздутии 13 выполнено круглое центральное отверстие 14. В основном круглый полый трубчатый участок 15 проходит от стенки 7 в направлении, противоположном поверхности 12, и за счет него в упругом деформируемом элементе 6 имеется отверстие 16, проходящее по центру элемента. Трубчатый участок 15 может иметь пару выполненных за одно с ним окружных, придающих устойчивость ребер 17. Диаметр D на конце 10 чашеобразной стенки 17 может находиться в диапазоне от примерно 1 до 6 дюймов (от примерно 25,4 мм до 152,4 мм), а высота H может находиться в соотношении с диаметром D, составляющем примерно от 1:1 до 1:5 (т.е. составлять примерно от D до 0,2D).

Круговой периферийный буртик 18 охватывает трубчатый участок 15 и проходит наружу от него на противоположном конце 19 элемента 6. Торцевая крышка 20 с резьбой имеет круглый периферийный фланец 21, который перекрывает буртик 18 и охватывает его так, что обеспечивается присоединение торцевой крышки к элементу 6. Аппликатор 3 имеет жесткую ручку 23 с резьбовым концом 24, который ввинчивается в торцевую крышку 20 для присоединения ручки к элементу 6. Выполненный за одно с ручкой жесткий цилиндрический поршень или стержневой участок 22 с меньшим диаметром проходит от конца 24 внутрь трубчатого участка 15. Втулка 25, вставленная в конец 19, защищает трубчатый участок 15 и служит ему опорой, а также помогает удерживать элемент 6 и ручку 23 вместе.

Накладка 5 включает в себя деталь 26 из гибкого материала (ткани), проницаемого для текучей среды. В идеальном случае площадь детали 26 будет достаточной для того, чтобы покрыть место 1 утечки и закрыть поверхность тела 2 со всех сторон вокруг места утечки. Тем не менее, когда утечка имеет место в результате большой трещины или другого разрушения, может возникнуть необходимость в установке двух или более перекрывающихся накладок 5. Центральная часть 27 детали 26 должна быть усилена таким образом, чтобы она была гибкой, но непроницаемой для текучей среды и достаточно прочной, чтобы выдерживать такое приложенное усилие, которое может обеспечить прекращение вытекания текучей среды, находящейся под давлением, из места 1 утечки в процессе фиксации герметизирующей накладки. Центральная часть 27 может содержать упрочняющий упругий элемент 28 из листового материала, одна сторона 29 которого прикреплена к детали 26 с помощью клеящего вещества или путем сплавления. Центральная часть 27 также может быть упрочнена путем пропитывания детали 26 каучуком (резиной) или пластмассой, которые при затвердевании создают прочную, непроницаемую для текучей среды массу. Как показано на фиг. 2 и 4, герметик 30 в основном покрывает кусок 30 и противоположную сторону 31 элемента 28 из листового материала и сцепляется с ними.

Деталь 26 может быть изготовлена из любого прочного гибкого материала, имеющего взаимосвязанные нити, такого как тканый или нетканый материал, лента и сетчатый материал, и деталь 26 может быть выполнена из натурального, синтетического химического, металлического или керамического волокна. Предпочтительно деталь 26 изготавливается из волокна из ароматического полиамида (марки) Kevlar или Aramid, имеющего исключительно высокий предел прочности при растяжении. Элемент 28 из листового материала может быть выполнен из гибкого, непроницаемого для текучей среды материала, который можно легко приклеить или приварить к материалу детали 26. Для элемента 28 из листового материала можно использовать жесткий природный каучук или синтетические каучуки, такие как стирол-бутадиен-стирольный каучук, но предпочтительно элемент 28 следует изготавливать из неопренового каучука. Герметик 30 должен быстро затвердевать между температурами от примерно 5^o до 25^oC без дополнительного подвода внешнего тепла и должен прочно сцепляться с деталью 26 и с элементом 28 из листового материала. Предпочтительно герметик 30 представляет собой эпоксидную смолу, которая затвердевает в течение примерно одной минуты без внешнего тепла. Примеры подходящих герметиков раскрываются в патентах США NN 4569956, 4565837 и 4396754. Также пригодными являются материалы, твердеющие немного медленнее, которые раскрыты в патентах США NN 3976613, 3922358 и 3556831. Упругий деформируемый элемент 6 должен быть выполнен из материала, к которому герметик 30 не прилипает, и предпочтительно он изготавливается из кремнийорганического (силиконового) каучука.

На фиг. 7 показан другой вариант исполнения, который идентичен варианту исполнения по фиг. 1 - 6, за исключением того, что внутрь чашеобразной стенки 7 помещено средство 35 для сброса давления. Небольшое отверстие 36 в стенке 7 закрыто упругой откидной заслонкой 37, которая закрывает отверстие. Когда необходимо сбросить давление внутри аппликатора 3, через отверстие 36 можно ввести небольшой стержень или проволоку, и откидная заслонка 37 может быть отведена от отверстия для сброса давления.

Данное изобретение также включает способы герметизации мест утечки, которые станут очевидными из описания работы аппликатора 3. Деталь 26 обрезается до размера, который обеспечивает возможность размещения всей накладки 5 внутри чашеобразного элемента 7, и элемент 28 из листового материала приваривается или приклеивается к центральной зоне детали 26. Накладку размещают внутри чашеобразного элемента 7, и достаточно большое количество герметика 30 распределяют по всей площади элемента 28 и по существу по всей площади детали 26. Герметик 30 должен пропитать волокна и/или заполнить пространства между волокнами или нитями детали 26. Накладка 5 оказывается окруженной упругим деформируемым элементом 7 и одна сторона 32 накладки опирается на устройство для установки накладок, а противоположная сторона 33 накладки открыта за счет наружной поверхности 12 на открытом конце 10 устройства для установки накладок. За счет того, что буртик 11 (частично) перекрывает накладку 5, предотвращается ее выпадение из устройства, когда необходимо наклонить открытый конец 10 в сторону или вниз. Наружную поверхность 12 прикладывают к поверхности тела 2 так, чтобы она охватывала место 1 утечки и примыкала к нему. Со стороны противоположного конца элемента 6 через ручку 23 прикладывается усилие так, чтобы деформировать буртик 11 и ввести по существу всю наружную поверхность 12 в контакт с поверхностями тела 2. С помощью ручки 23 прикладывается достаточное дополнительное усилие для деформирования стенки 7 и вздутия 13 у стороны 32 накладки и прижания стороны 33 накладки к поверхности тела 2 в зоне, окружающей место утечки. Назначение деформирования вздутия 13 и стенки 7 и прижатия их к детали 26 заключается в том, чтобы в основном придать детали 26 и элементу 28 из листового материала форму профиля поверхности тела 2. За счет приложения дополнительного усилия к ручке 23 происходит сжатие трубчатого участка 15 и смещение поршня 22 через отверстия 14 и 16 для ввода его в контакт со стороной 32 напротив центральной части элемента 28 из листового материала. В данный момент необходимо приложить достаточное давление к элементу 28 из листового материала и к детали 26 путем нажима на поршень 22, чтобы прекратить утечку текучей среды через место 1 утечки. Сравнительно тонкий слой герметика 30 останется между элементом 28 из листового материала и телом 2, а деталь 26 будет удерживать дополнительный герметик 30 в контакте с поверхностью тела 2 вокруг места утечки. Давление от чашеобразной части 7 и поршня 22, действующее на накладку 5, должно поддерживаться до тех пор, пока герметик 30 не затвердел и не произошла герметизация места утечки. Затем происходит снятие усилия давления с ручки аппликатора 3 и этот аппликатор отводится от тела 2 и накладки 5. Аппликатор возвращается к своей исходной форме, а накладка 5 будет продолжать сохранять форму тела 2 в зоне вокруг места 1 утечки. Материал, из которого сделана деталь 26, будет действовать в качестве среды для удерживания герметика 30 и придания ему формы перед процессом затвердевания и во время этого процесса и в качестве "арматуры" для упрочнения герметика после его затвердевания. Теперь можно распределить дополнительный герметик 30 над накладкой 5 и вокруг нее для упрочнения места герметизации.

Таким образом, показано, что при практическом применении настоящего изобретения требуется только один гибкий деформируемый аппликатор 3 для герметизации мест утечки в различных типах резервуаров, баков, труб и контейнеров, имеющих множество различных размеров и форм. Аппликатор 3 можно использовать для установки накладок 5 (снизу) на верхние поверхности и на горизонтальные и вертикальные поверхности, не допуская выпадения накладки; буртик 11 перекрывает накладку 5 и удерживает накладку внутри полости с чашеобразной стенкой 7, когда ручку 23 направляют горизонтально или вниз. За счет поршня 22 может быть приложено большое усилие для плотного прижимания элемента 28 из листового материала к поверхности ремонтируемого тела, так что отсутствует необходимость в удалении текучей среды из тела, а также не нужно осуществлять сброс внутреннего давления текучей среды. Буртик 11 также предотвращает выпадение накладки 5 из устройства для установки накладок или выскальзывание накладки 5 из него или из зоны вокруг места утечки, когда с помощью поршня 22 осуществляется приложение большого усилия к накладке. Усиливающие ребра 17 предотвращают боковое сплющивание трубчатого элемента 15, когда с помощью поршня происходит приложение усилия. Нет необходимости в том, чтобы поверхность вокруг места утечки была совершенно чистой, и с помощью аппликатора 3 можно осуществлять установку накладок 5 на тела, погруженные в воду, углеводороды или масло, как, например, при ремонте корпусов судов или трансформаторов. С помощью данного изобретения выполнялась герметизация мест утечки, находящихся под давлением до 90 фунтов на кв. дюйм (до 620 кПа).

Несмотря на то, что изобретение было описано со ссылкой на определенные варианты исполнения, не предусматривается показывать или описывать все равнозначные формы его исполнения или модификации. Кроме того, используемые термины предназначены для описания, а не для ограничения, и могут быть выполнены различные изменения, не отходя от идеи или объема изобретения, раскрытого в данном материале. Подразумевается, что приложенные пункты формулы изобретения охватывают все подобные изменения, лежащие в рамках истинной идеи и объема данного изобретения.

Реферат

Способ, средство, накладка и аппликатор предназначены для герметизации мест утечки. Упругое устройство для установки накладок содержит упругий деформируемый элемент, имеющий стенку, которая ограничивает полость, предназначенную для размещения накладки полностью внутри данной полости вместе с герметиком, причем указанные накладка и герметик предназначены для установки и наложения на место утечки. Изобретение обеспечивает повышение надежности. 4 с. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула