Способ диффузии индикаторного газа и способ испытания мембраны на герметичность
Группа изобретений относится к области исследования устройств на герметичность и может быть использована для обнаружения утечки в уплотнительной мембране (5, 8) герметичного и теплоизоляционного резервуара. Сущность: упомянутый резервуар имеет многогранную форму, определенную множеством стенок, которые прикреплены к несущей конструкции. Каждая из стенок резервуара содержит теплоизолирующий барьер, содержащий изолирующие элементы, прикрепленные к несущей конструкции, и мембрану (5, 8), опирающуюся на изолирующие элементы. Теплоизолирующие барьеры стенок резервуара сообщаются друг с другом, определяя теплоизоляционное пространство. Доставляют устройство обнаружения утечки, содержащее колоколообразное устройство (55) обнаружения и вакуумный насос. Вакуумный насос с одной стороны соединяют с герметичной камерой (61) обнаружения, определяемой с помощью мембраны (5, 8), а с другой стороны - с аппаратурой для анализа. Располагают колоколообразное устройство (55) обнаружения напротив поверхности мембраны (5, 8), противоположной теплоизоляционному пространству. Причем колоколообразное устройство (55) обнаружения располагают так, чтобы герметичная камера (61) обнаружения располагалась обращенной к участку сварного валика (62), подлежащего испытанию. Помещают камеру (61) обнаружения под действие отрицательного давления, используя вакуумный насос. Подают газовую фазу, присутствующую в камере (61) обнаружения, к аппаратуре для анализа. Анализируют газовую фазу и получают переменную, характеризующую концентрацию индикаторного газа в газовой фазе. Технический результат: надежное и быстрое определение утечки. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 21 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к области герметичных и теплоизоляционных мембранных резервуаров для хранения и/или транспортировки текучей среды, такой, как криогенная текучая среда.
Изобретение более конкретно относится к способу испытания на герметичность герметичной мембраны резервуара, использующему индикаторный газ, и к способу диффузии индикаторного газа.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Документ KR1020100050128 раскрывает способ испытания мембраны на герметичность герметичного и теплоизоляционного резервуара для хранения СПГ. Резервуар содержит многослойную конструкцию и имеет последовательно, от наружной стороны к внутренней стороне, вспомогательное изоляционное пространство, вспомогательную герметичную мембрану, основное изоляционное пространство и основную герметичной, предназначенную для контактирования со сжиженным природным газом, присутствующим в резервуаре. Способ более конкретно предназначен для обнаружения утечек через сварные валики, которые дают возможность соединять герметично металлические листы основной герметичной мембраны. Способ предусматривает впрыскивание индикаторного газа в основное изоляционное пространство, и затем перемещение устройства обнаружения, оснащенного анализатором индикаторного газа, внутри резервуара, вдоль сварных валиков основной герметичной мембраны. Таким образом, если устройство обнаружения обнаруживает присутствие индикаторного газа, можно заключить, что присутствует дефект герметичности основной герметичной мембраны. В таком способе впрыскивание индикаторного газа в основное изоляционное пространство имеет решающее значение, поскольку способ обнаружения может обеспечивать надежные результаты, только если индикаторный газ однородно диффундировал во все основное изоляционное пространство.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Идея, лежащая в основе изобретения, заключается в разработке способа диффузии индикаторного газа, который дает возможность достигать надежной диффузии индикаторного газа по всему теплоизоляционному пространству.
Согласно одному варианту осуществления, изобретение предлагает способ впрыскивания индикаторного газа в теплоизоляционное пространство герметичного и теплоизоляционного резервуара, причем герметичный и теплоизоляционный резервуар имеет многогранную форму, определенную множеством стенок резервуара, которые прикреплены к несущей конструкции, при этом каждая стенка резервуара содержит теплоизолирующий барьер, включающий в себя изолирующие элементы, которые прикреплены к несущей конструкции, и мембрану, опирающуюся на изолирующие элементы теплоизолирующего барьера, теплоизолирующие барьеры каждой стенки резервуара сообщаются с теплоизолирующим барьером других стенок резервуара и вместе определяют теплоизоляционное пространство; упомянутое множество стенок резервуара включает в себя нижнюю стенку, причем упомянутый способ впрыскивания содержит этап, на котором впрыскивают индикаторный газ в теплоизоляционное пространство посредством, по меньшей мере, одного устройства для впрыскивания индикаторного газа, которое проходит через мембрану нижней стенки и выходит в теплоизолирующий барьер нижней стенки.
Предпочтительно, перед этапом, на котором впрыскивают индикаторный газ посредством, по меньшей мере, одного устройства для впрыскивания индикаторного газа, мембрану отсоединяют от теплоизолирующего барьера в области устройства для впрыскивания индикаторного газа введением средства подъема через отверстие, выполненное в мембране, и позиционированием упомянутого средства подъема так, чтобы оно помещалось между мембраной и теплоизолирующим барьером нижней стенки.
Предпочтительный признак изобретения заключается в том, что индикаторный газ вводят и подают из внутреннего пространства резервуара в упомянутое теплоизоляционное пространство.
Термин "внутреннее пространство резервуара" означает функциональную зону резервуара, то есть, его пространство для хранения текучей среды, такой, как криогенная текучая среда, в отличие от другой, или внешней, площади резервуара.
Классически, индикаторный газ транспортируют и вводят в теплоизоляционное пространство наружной или внешней зоной резервуара или через нее, что представляет определенное количество недостатков, включающих в себя те, которые представлены выше, когда требуется в частности выполнять исследование утечки вышеупомянутой мембраны, для того, чтобы обеспечивать, в частности то, что текучая среда, содержащаяся в резервуаре, не находится в опасности попадания в теплоизоляционное пространство.
Поскольку пары индикаторного газа имеют более низкую плотность, чем у воздуха, то он поднимается в теплоизоляционное пространство. Следовательно, впрыскивание индикаторного газа через дно, через мембрану нижней стенки, дает возможность обеспечивать диффузию индикаторного газа в теплоизоляционное пространство, которая является более быстрой и более однородной, чем когда индикаторный газ впрыскивают через трубу, проходящую через купол, выполненный в потолочной стенке резервуара, как практикуют в известном уровне техники.
Согласно вариантам осуществления такой способ впрыскивания индикаторного газа может содержать одно или более из следующих признаков.
Согласно одному варианту осуществления, во время осуществления способа впрыскивания, каждая из стенок содержит, от наружной стороны к внутренней стороне резервуара, вспомогательный теплоизолирующий барьер, опирающийся на несущую конструкцию, вторичную мембрану, опирающуюся на вспомогательный теплоизолирующий барьер, и, при необходимости, основной теплоизолирующий барьер, опирающийся на вспомогательную мембрану, и основную мембрану, которая опирается на основной теплоизолирующий барьер и предназначена для контакта со сжиженным газом, присутствующим в резервуаре.
Согласно одному варианту осуществления, вспомогательные теплоизолирующие барьеры стенок резервуара сообщаются друг с другом и вместе определяют вспомогательное теплоизоляционное пространство, а индикаторный газ впрыскивают во вспомогательное теплоизоляционное пространство посредством, по меньшей мере, одного устройства для впрыскивания индикаторного газа, которое проходит через вспомогательную мембрану нижней стенки и выходит во вспомогательный теплоизолирующий барьер нижней стенки.
Согласно другому варианту осуществления, основные теплоизолирующие барьеры стенок резервуара сообщаются друг с другом и вместе определяют основное теплоизоляционное пространство, а индикаторный газ впрыскивают в основное теплоизоляционное пространство посредством, по меньшей мере, одного устройства для впрыскивания индикаторного газа, которое проходит через основную мембрану нижней стенки и которое выходит в основной теплоизолирующий барьер нижней стенки.
Согласно одному варианту осуществления, индикаторный газ впрыскивают исключительно посредством устройства для впрыскивания индикаторного газа, которое проходит через мембрану нижней стенки и выходит в теплоизолирующий барьер нижней стенки.
Согласно одному варианту осуществления, теплоизоляционное пространство помещают под действие отрицательного давления перед этапом, на котором впрыскивают индикаторный газ в теплоизоляционное пространство. Это дает возможность, во-первых, осуществлять лучшую диффузию индикаторного газа и дает возможность, во-вторых, более быстро достигать удовлетворительного уровня концентрации индикаторного газа.
Согласно одному варианту осуществления, теплоизоляционное пространство помещают под действие отрицательного давления до установленного отрицательного давления от -40 кПа до -80 кПа, например порядка -60 кПа.
Согласно одному варианту осуществления, индикаторный газ впрыскивают в теплоизоляционное пространство до тех пор, пока давление внутри упомянутого теплоизолирующего пространства станет немного больше, чем атмосферное давление, например от 1 до 6 кПа относительно, и предпочтительно порядка 2 кПа относительно. Это дает возможность, с одной стороны, помещать теплоизоляционное пространство под действие избыточного давления для того, чтобы способствовать миграции индикаторного газа через дефектные сварные швы мембраны, чтобы увеличивать эффективность испытания мембраны на герметичность, и, с другой стороны, оставлять в пределах диапазона избыточного давления, который ниже, чем максимальные избыточные давления, способные восприниматься мембраной для того, чтобы предотвращать разрыв последней.
Согласно одному варианту осуществления, пары индикаторного газа имеют более низкую плотность пара, чем у воздуха.
Согласно одному варианту осуществления, индикаторный газ выбирают из гелия, аммиака и смеси азота и молекулярного водорода.
Согласно одному варианту осуществления, индикаторный газ впрыскивают в форме смеси, дополнительно содержащей воздух и/или азот.
Согласно одному варианту осуществления, нижняя стенка выполнена прямоугольной, имеющей две оси симметрии, причем упомянутые две оси симметрии определяю четыре области нижней стенки, и индикаторный газ впрыскивают посредством, по меньшей мере, четырех устройств для впрыскивания индикаторного газа, каждое из которых проходит через мембрану нижней стенки и которые выходят в теплоизолирующий барьер нижней стенки, при этом каждая из четырех областей нижней стенки оснащена одним из четырех устройств для впрыскивания индикаторного газа.
Согласно одному варианту осуществления, каждое из четырех устройств впрыскивания проходит через герметичную мембрану близко к центру соответствующей области нижней стенки.
Согласно одному варианту осуществления, каждое устройство для впрыскивания индикаторного газа содержит соединительный элемент, который приварен герметично к мембране нижней стенки на периферии отверстия, которое выполнено в упомянутой мембране, причем соединительный элемент объединен с трубой, соединенной с источником индикаторного газа.
Согласно одному варианту осуществления, соединительный элемент содержит трубчатый соединитель, которая объединена с трубой, соединенной с источником индикаторного газа, и металлическое кольцо, которое, с одной стороны, приварено герметично к мембране нижней стенки, на периферии отверстия, которое выполнено в упомянутой мембране, а, с другой стороны, приварено герметично к трубчатому соединителю.
Согласно одному варианту осуществления, перед этапом, на котором впрыскивают индикаторный газ посредством, по меньшей мере, одного устройства впрыскивания, мембрану отсоединяют от теплоизолирующего барьера в области устройства для впрыскивания индикаторного газа введением средства подъема через соединительный элемент и отверстие, выполненное в мембране, и расположением упомянутого средства подъема так, чтобы крюк упомянутого средства подъема был вставлен между мембраной и теплоизолирующим барьером нижней стенки.
Согласно одному варианту осуществления, средство подъема удерживают в положении, в котором крюк вставляют между мембраной и теплоизолирующим барьером нижней стенки во время этапа, на котором впрыскивают индикаторный газ посредством, по меньшей мере, одного устройства впрыскивания.
Согласно одному варианту осуществления, каждое устройство впрыскивания дополнительно содержит, по меньшей мере, одну трубу впрыскивания, которая герметично соединена с отверстием, которое выполнено в упомянутой мембране, причем упомянутая труба впрыскивания проходит внутрь гофра мембраны и содержит, по меньшей мере, одно рассверленное отверстие на каждом пересечении между гофром, в котором проходит упомянутая труба впрыскивания, и перпендикулярным гофром.
Другая идея, лежащая в основе изобретения, заключается в том, чтобы предложить способ испытания мембраны на герметичность, который является надежным и быстрым для осуществления.
Согласно одному варианту осуществления, изобретение предлагает способ испытания мембраны на герметичность герметичного и теплоизоляционного резервуара, причем герметичный и теплоизоляционный резервуар имеет многогранную форму, ограниченную множеством стенок резервуара, которые прикреплены к несущей конструкции, каждая стенка резервуара содержит теплоизолирующий барьер, включающий в себя изолирующие элементы, которые прикреплены к несущей конструкции, и мембрану, опирающуюся на изолирующие элементы теплоизолирующего барьера, при этом теплоизолирующие барьеры стенок резервуара сообщаются друг с другом и вместе определяют теплоизоляционное пространство; причем способ испытания герметичности содержит этапы, на которых:
- впрыскивают индикаторный газ в теплоизоляционное пространство;
- доставляют устройство обнаружения утечки, содержащее колоколообразное устройство обнаружения, выполненный с возможностью определять, с помощью мембраны, герметичную камеру обнаружения, и вакуумный насос, который, с одной стороны соединен с камерой обнаружения, а, с другой стороны - с аппаратурой для анализа;
- располагают колоколообразное устройство обнаружения напротив поверхности мембраны, противоположной теплоизоляционному пространству, причем колоколообразное устройство обнаружения располагают так, чтобы камера обнаружения располагалась обращенной к участку сварного валика, подлежащего исследованию;
- помещают камеру обнаружения под действие отрицательного давления, используя вакуумный насос;
- подают газовую фазу, присутствующую в камере обнаружения, к аппаратуре для анализа; и
- анализируют, используя аппаратуру для анализа, упомянутую газовую фазу и предоставляют переменную, представляющую концентрацию индикаторного газа в упомянутой газовой фазе.
Согласно одному варианту осуществления, изобретение предлагает устройство обнаружения утечки для испытания мембраны на герметичность герметичного и теплоизоляционного резервуара, причем устройство обнаружения утечки содержит колоколообразное устройство обнаружения, выполненное с возможностью определять, с помощью мембраны, герметичную камеру обнаружения, и вакуумный насос, который, с одной стороны соединен с камерой обнаружения, а, с другой стороны - с аппаратурой для анализа.
Согласно вариантам осуществления, способ испытания мембраны на герметичность и/или устройства обнаружения утечки, может содержать одно или более из следующих признаков.
Согласно одному варианту осуществления, впрыскивание индикаторного газа в теплоизоляционное пространство выполняют, используя вышеупомянутый способ впрыскивания индикаторного газа. Однако, согласно другому варианту осуществления, впрыскивание индикаторного газа в теплоизоляционное пространство может также выполняться согласно другому способу.
Согласно одному варианту осуществления, аппаратура для анализа представляет собой масс-спектрометр.
Согласно одному варианту осуществления, колоколообразное устройство обнаружения имеет удлиненную форму.
Согласно одному варианту осуществления, колоколообразное устройство обнаружения содержит центральную часть и герметичное уплотнение, которые прикреплены друг к другу и расположены так, чтобы определить, с помощью мембраны, подлежащей испытанию, камеру обнаружения.
Согласно одному варианту осуществления, герметичное уплотнение содержит кожух, прикрепленный к центральной части, и периферийную герметичную кромку, которая продолжает кожух.
Согласно одному варианту осуществления, кожух герметичного уплотнения имеет дно, которое покрывает верхнюю поверхность центральной части, и периферийную стенку, которая соответствует периферии центральной части.
Согласно одному варианту осуществления, периферийная герметичная кромка изогнута наружу от колоколообразного устройства обнаружения и выполнена с возможностью гнуться и сплющиваться к мембране, когда камера обнаружения помещена под действие отрицательного давления.
Согласно одному варианту осуществления, участок сварного валика пересечен, по меньшей мере, одним гофром мембраны.
Согласно одному варианту осуществления, периферийная герметичная кромка образована так, чтобы соответствовать геометрии упомянутого, по меньшей мере, одного гофра.
Согласно одному варианту осуществления, участок сварного валика пересечен, по меньшей мере, двумя гофрами, например тремя гофрами, которые параллельны мембране, а периферийной герметичной кромке придана форма такая, чтобы соответствовать геометрии упомянутых гофров. Согласно одному варианту осуществления, периферийная герметичная кромка содержит, по меньшей мере, две впадины, имеющие форму, соответствующую форме гофра мембраны, выступающего внутрь резервуара, причем упомянутые впадины предназначены для охвата упомянутого гофра.
Согласно одному варианту осуществления, по меньшей мере, один гофр мембраны выступает к внутренней стороне резервуара, причем колоколообразное устройство обнаружения расположено напротив мембраны так, чтобы впадины охватывали гофр.
Согласно одному варианту осуществления, периферийная герметичная кромка содержит, по меньшей мере, две области, в выступе имеющие форму, соответствующую форме гофра мембраны, выступающего к наружной стороне от резервуара.
Согласно одному варианту осуществления, колоколообразное устройство обнаружения расположено на мембране так, что области в выступе вставлены в гофр.
Согласно одному варианту осуществления, герметичное уплотнение выполнено из эластомерного материала, демонстрирующего твердость по Шору А от 20 до 50.
Согласно одному варианту осуществления, эластомерный материал герметичного уплотнения выбирают из полиуретанового эластомера, силикона, нитрила и Viton®.
Согласно одному варианту осуществления, колоколообразное устройство обнаружения оснащено зажимной системой, способной прижимать периферийную герметичную кромку к мембране, подлежащей испытанию исследованию.
Согласно одному варианту осуществления, перед помещением камеры обнаружения под действие отрицательного давления, зажимную систему приводят в действие так, чтобы обеспечивать герметичность камеры обнаружения.
Согласно одному варианту осуществления, когда герметичное уплотнение содержит, по меньшей мере, две впадины, имеющие форму, соответствующую форме гофра мембраны, выступающего к наружной стороне резервуара, и пересекающего участок сварного валика, зажимная система содержит зажим в каждой из выемок, причем каждый зажим содержит два ответвления, соответственно расположенных на каждой стороне впадины и выполненные с возможностью прикладывать усилие зажима периферийной герметичной кромки к гофру мембраны.
Согласно одному варианту осуществления, камеру обнаружения помещают под действие отрицательного давления ниже значения абсолютного давления от 50 Па до 1000 Па, например порядка 100 Па абсолютного значения.
Согласно одному варианту осуществления, газовую фазу анализируют в течение времени, большего или равного 5 секундам.
Согласно одному варианту осуществления, переменную, представляющую концентрацию индикаторного газа в упомянутой газовой фазе, сравнивают с пороговым значением, и определяют, что герметичность участка сварного валика является дефектной, когда переменная, представляющая концентрацию индикаторного газа в упомянутой газовой фазе, больше, чем упомянутое пороговое значение.
Согласно одному варианту осуществления, устройство обнаружения утечки дополнительно содержит камеру гомогенизации, которая расположена между камерой обнаружения и аппаратурой для анализа, прочем колоколообразное устройство обнаружения содержит канал подвода газа, оснащенный краном, камеру гомогенизации, причем канал подвода газа соединен с двумя противоположными концами камеры обнаружения.
Согласно одному варианту осуществления, кран канала подвода газа закрывают во время помещения камеры обнаружения под действием отрицательного давления, причем этап подачи газовой фазы, присутствующей в камере обнаружения, включает в себя этапы, на которых:
- открывают кран канала подвода газа и подают газовую фазу, присутствующую в камере обнаружения, к камере гомогенизации; и
- подают газовую фазу из камеры гомогенизации к аппаратуре для анализа.
Согласно одному варианту осуществления, изобретение предлагает способ контролирования диффузии индикаторного газа в теплоизоляционном пространстве.
Согласно одному варианту осуществления, способ контролирования диффузии индикаторного газа выполняют во время вышеупомянутого способа испытания на герметичность. Однако в другом варианте осуществления его также можно выполнять независимо.
Согласно одному варианту осуществления, контролирование диффузии индикаторного газа в теплоизоляционное пространство включает в себя этапы, на которых:
- отбирают пробу газа, присутствующего в теплоизоляционном пространстве, используя множество пробоотборников газа, каждый из которых пересекает мембрану одной из стенок резервуара; и
- подают отобранный газ к аппаратуре для анализа, такому, как масс-спектрометр, например.
Согласно одному варианту осуществления, пробоотборники газа предпочтительно располагают вблизи угловых областей, образованных на соединении между двумя или тремя стенками резервуара.
Согласно одному варианту осуществления, каждый пробоотборник газа содержит покрывающую пластину, которая объединена с мембраной, с использованием мастичного валика, окружающего область мембраны, лишенную сварки, на соединении между двумя элементами мембраны, причем покрывающая пластина имеет отверстие и соединитель, предназначенный для соединения с трубой, соединенной с аппаратурой для анализа, при этом упомянутый соединитель герметично приварен на периферии отверстия покрывающей пластины.
Согласно одному варианту осуществления, пробоотборник газа содержит соединительный элемент, который имеет соединительную деталь, предназначенную для герметичного соединения с трубой, соединенной с аппаратурой для анализа, запечик и нижний стержень с резьбой, который выступает из запечика, проходит через вспомогательную мембрану и ввинчивается в отверстие с резьбой, выполненное в пластине, прикрепленной к теплоизолирующему барьеру, причем пробоотборник газа дополнительно содержит кольцевое герметичное уплотнение, которое снабжено резьбой на нижнем стержне и которое помещено посередине между вспомогательной мембраной и запечиком, при этом соединительный элемент имеет рассверленное отверстие, которое выходит с одной стороны в соединительную деталь, а с другой стороны - в теплоизоляционное пространство.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Лучшее понимание изобретения будет достигнуто, а другие цели, подробности, отличия и преимущества последнего станут более ясно очевидными во время нижеследующего описания некоторых конкретных вариантов осуществления изобретения, данных исключительно путем иллюстрации и без ограничения, со ссылкой на приложенные чертежам.
Фиг. 1 представляет схематичную иллюстрацию многослойной конструкции стенки мембранного резервуара.
Фиг. 2 представляет местный схематичный вид герметичного и теплоизоляционного резервуара, иллюстрирующий устройства для впрыскивания индикаторного газа, которые расположены через мембрану нижней стенки резервуара.
Фиг. 3 представляет подробный вид в перспективе отверстия, выполненного через мембрану нижней стенки резервуара.
Фиг. 4 представляет подробный вид в перспективе устройства для впрыскивания индикаторного газа согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 5 представляет вид сечения устройства для впрыскивания индикаторного газа на фиг. 4, и средства подъема, введенного через устройство для впрыскивания так, чтобы отсоединять мембрану от теплоизоляционного слоя.
Фиг. 6 представляет вид в перспективе устройства для впрыскивания индикаторного газа согласно одному варианту осуществления.
Фиг. 7 представляет схематичный вид в перспективе резервуара, иллюстрирующий расположение устройства для впрыскивания индикаторного газа согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 8 представляет подробный вид сверху, иллюстрирующий отверстие, трубчатый соединитель и многомаршрутный распределительный элемент устройства для впрыскивания индикаторного газа согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 9 представляет вид сечения, иллюстрирующий отверстие и трубчатый соединитель устройства для впрыскивания согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 10 представляет местный вид трубы впрыскивания устройства для впрыскивания индикаторного газа согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 11 представляет вид сечения трубы впрыскивания на фиг. 10 в области пересечения между двумя гофрами мембраны.
Фиг 12 представляет вид сверху области, лишенной сварки, на соединении между двумя листами мембраны, которая предназначена для получения пробоотборника газа согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 13 представляет вид сверху газового пробоотборника, предназначенного располагаться в области, лишенной сварки, показанной на фиг. 12.
Фиг. 14 представляет вид сечения пробоотборника газа согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 15 представляет схематичный вид устройства обнаружения утечки согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 16 представляет вид сечения колоколообразного устройства обнаружения устройства обнаружения утечки на фиг. 15.
Фиг. 17 представляет вид в перспективе герметичного уплотнения согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 18 представляет схематичный вид альтернативной формы устройства обнаружения утечки, в котором колоколообразное устройство обнаружения оснащено зажимной системой.
Фиг. 19 представляет вид в перспективе герметичного уплотнения согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 20 схематично иллюстрирует расположение колоколообразного устройства обнаружения, обращенного к участку сварного валика, обеспечивающего герметичность между двумя смежными гофрированными металлическими листами мембраны.
Фиг. 21 представляет схематичный вид устройства обнаружения утечки согласно второму варианту осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Способ испытания на герметичность, который будет описан ниже более конкретно, нацелен на исследование мембраны на герметичность герметичного и теплоизолирующего мембранного резервуара. В качестве примера, такие мембранные резервуары описаны, в частности, в патентных заявках WO14057221 и FR2691520, которые соответственно относятся к технологиям Mark V и Mark III.
Мембранные резервуары имеют множество стенок, которые имеют многослойную конструкцию, такую, как представлена на фиг.1. Каждая стенка 1 содержит, от внутренней стороны к наружной стороне резервуара, вспомогательный теплоизолирующий барьер 2, содержащий вспомогательные изолирующие панели 3, прикрепленные к несущей конструкции 4, вспомогательную мембрану 5, опирающуюся на вспомогательный теплоизолирующий барьер 2, основной теплоизолирующий барьер 6, содержащий основные изоляционные панели 7, опирающиеся на вспомогательную мембрану 2 и прикрепленные к несущей конструкции 4 или к вспомогательной изоляционной панели 3, и основную мембрану 8, которая опирается на основной теплоизолирующий барьер 6, и которая предназначена для контактирования с сжиженным газом, находящимся в резервуаре.
Резервуар имеет многогранную общую форму. Согласно варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг. 2, резервуар содержит переднюю стенку 9 и заднюю стенку, не представлена, которые здесь имеют восьмиугольную форму. Резервуар также содержит потолочную стенку 10, нижнюю стенку 11 и боковые стенки 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, которые протяжены вдоль продольного направления резервуара между передней стенкой 9 и задней стенкой.
Вспомогательные теплоизолирующие барьеры 2 стенок резервуара находятся в сообщении друг с другом так, чтобы образовывать между несущей конструкцией 4 и вспомогательной мембраной 5 вспомогательное теплоизоляционное пространство, которое является герметичным. Аналогично, основные теплоизолирующие барьеры 6 стенок резервуара находятся в сообщении друг с другом так, чтобы образовывать, между вспомогательной мембраной 5 и основной мембраной 8, основное теплоизоляционное пространство, которое является герметичным.
По меньшей мере, одна основная мембрана 8 и вспомогательная мембрана 5 содержит множество металлических листов, которые приварены друг к другу. Способ испытания на герметичность, который будет описан далее, более конкретно нацелен на исследование герметичности сварных швов, которые дают возможность соединять металлические листы друг с другом. Согласно одному варианту осуществления, мембрана, подлежащая исследованию, имеет гофры, которые позволяют ей изгибаться под действием тепловых и механических напряжений, создаваемых текучей средой, хранящейся в резервуаре. Для этого, как представлено, например, на фиг.20, каждый металлический лист содержит два ряда гофров, перпендикулярных друг другу.
Способ испытания на герметичность включает в себя три этапа, каждый из которых будет подробно описан далее, а именно этапы, на которых:
- осуществляют диффузию индикаторного газа в теплоизоляционное пространство, покрытое мембраной 5, 8, герметичность которой необходимо испытать;
- контролируют диффузию индикаторного газа в теплоизоляционном пространстве, и
- проверяют герметичность сварных швов мембраны 5, 8.
Диффузия индикаторного газа
Индикаторный газ впрыскивают в теплоизоляционное пространство, которое покрыто мембраной 5, 8, герметичность которой необходимо проверять. Когда необходимо проверять герметичность вспомогательной мембраны 5, индикаторный газ впрыскивают во вспомогательное теплоизоляционное пространство. В этом случае, способ испытания на герметичность выполняют до того, как устанавливают основной теплоизолирующий барьер 7 и основную мембрану 8. Когда необходимо проверить герметичность основной мембраны 8, индикаторный газ впрыскивают в основное теплоизоляционное пространство.
Индикаторный газ, например, выбирают из гелия, аммиака и смеси азота и молекулярного водорода. Согласно одному варианту осуществления, индикаторный газ впрыскивают в форме смеси, дополнительно содержащей воздух и/или азот.
Предпочтительно, для того, чтобы облегчать диффузию индикаторного газа в теплоизоляционное пространстве, последнее размещают заранее под действием отрицательного давления до тех пор, пока не достигают отрицательного давления от -40 кПа до -80 кПа, например порядка -60 кПа.
Для этого теплоизоляционное пространство соединяют с вакуумным насосом, не показан, способным всасывать газ, присутствующий в теплоизоляционном пространстве, и вытеснять его за пределы упомянутого теплоизоляционного пространства. Кроме того, теплоизоляционное пространство оснащено или имеет один или несколько датчиков давления, способных предоставлять сигнал, показывающий давление, преобладающее в теплоизоляционном пространстве, и который дает возможность обеспечивать управление вакуумным насосом.
Впоследствии, когда давление, преобладающее в теплоизоляционном пространстве, достигло установленного отрицательного давления, индикаторный газ впрыскивают в теплоизоляционное пространство до тех пор, пока давление внутри упомянутого теплоизоляционного пространства становится немного больше атмосферного давления, например от 1 до 6 кПа относительно, и предпочтительно порядка 2 кПа относительно.
Фиг. 2 схематично иллюстрирует герметичный и теплоизоляционный резервуар, а также систему для впрыскивания индикаторного газа в теплоизоляционное пространство.
Система впрыскивания содержит множество труб 18, которые, с одной стороны, соединены с источником индикаторного газа, не показан, а, с другой стороны, соединены с устройством для впрыскивания индикаторного газа 19, образующим проход для впрыскивания индикаторного газа через мембрану 5, 8, герметичность которой подлежит испытанию. Более конкретно, устройства для впрыскивания индикаторного газа 19 образуют проходы для индикаторного газа через мембрану нижней стенки 11. Такое расположение особенно предпочтительно, так как пары индикаторного газа имеют более низкую плотность, чем у воздуха, так, что существует тенденция подниматься в теплоизоляционное пространство. Следовательно, впрыскивание индикаторного газа через дно, через мембрану 5, 8, подлежащую испытанию, нижней стенки 11, дает возможность обеспечивать быструю и однородную диффузию индикаторного газа в теплоизоляционное пространство.
В варианте осуществления, представленном на фиг.2, нижняя стенка 11 оснащена, по меньшей мере, четырьмя устройствами для впрыскивания индикаторного газа 19, которые равномерно распределены по поверхности нижней стенки 11. Нижняя стенка 11 имеет прямоугольную форму и может таким образом делиться на четыре зоны равной площади поверхности своими четырьмя осями симметрии x и y. Каждое из четырех устройств для впрыскивания индикаторного газа 19 расположено в одной из четырех вышеупомянутых зон. В конкретном проиллюстрированном варианте осуществления, каждое устройство для впрыскивания индикаторного газа 19 расположено вблизи центра своей соответствующей зоны. В конкретном варианте осуществления, каждое из четырех устройств для впрыскивания индикаторного газа расположено на расстоянии (1/4)L от смежного продольного края и на расстоянии (1/4)B от смежного поперечного края, причем L - это продольный размер нижней стенки 11, а B - поперечный размер нижней стенки 11.
Фигуры 3-5 подробно иллюстрируют устройство для впрыскивания индикаторного газа 19 через гофрированную основную мембрану, например, типа Mark III или Mark V. Гофры основной мембраны 8 в этом случае выступают в направлении внутренней стороны резервуара. Каждое устройство для впрыскивания индикаторного газа 19 имеет отверстие 20, показанное на фиг. 3, выполненное через основную мембрану 8. Отверстие 20 выполнено в плоской зоны 21 основной мембраны, ограниченной двумя гофрами, протяженными вдоль продольного направления нижней стенки 11, и двумя гофрами, протяженными вдоль поперечного направления нижней стенки 11. Отверстие предпочтительно размещено в центре упомянутой плоской зоны 21.
Как показано на фиг. 4, соединительный элемент 22 герметично приварен к основной мембране 8 на периферии отверстия 20. Соединительный элемент 22 содержит трубчатый соединитель 23, предназначенный для соединения с трубой 18, соединенной с источником индикаторного газа. Для этого трубчатый соединитель 23 содержит резьбовой конец, предназначенный для установки дополнительного соединителя, связанного с трубой 18, соединенной с источником индикаторного газа. Трубчатый соединитель 23 герметично приварен к металлическому кольцу 24, которое само герметично приварено к основной мембране 8 вокруг отверстия 20, так, чтобы обеспечивать герметичность устройства для впрыскивания индикаторного газа 19.
Согласно одному варианту осуществления, как представлено на фиг. 5, средство подъема 25 используют для того, чтобы отсоединять основную мембрану 8 от основной изоляционной панели 7, на которую она опирается, в область для впрыскивания индикаторного газа. Это облегчает диффузию индикаторного газа в основное теплоизоляционное пространство.
Средство подъема 25 имеет общую L-образную форму и содержит рукоятку 26 и крюк 27, который расположен на конце рукоятки 26 и продолжается перпендикулярно упомянутой рукоятке 26. Средство подъема 25 вводят через соединительный элемент 22 и располагают так, чтобы крюк 27 вставлялся между основной мембраной 8 и поверхностью основной изоляционной панели 7, опирающейся на упомянутую основную мембрану 8. Это дает возможность отсоединять указанную основную мембрану 8 для того, чтобы содействовать диффузии индикаторного газа.
Средство 25 подъема устанавливают перед тем, как трубу 18, соединенную с источником индикаторного газа, соединяют с соединительным элементом 22. Кроме того, предпочтительно, средство подъема удерживают в положении, когда соединительный элемент 22 соединен с трубой 18, соединенной с источником индикаторного газа, и когда индикаторный газ впрыскивают в основное теплоизоляционное пространство через устройство для впрыскивания индикаторного газа 19.
Фиг. 6 представляет устройство для впрыскивания индикаторного газа 19, выполненное через гофрированную вспомогательную мембрану 5, например, типа Mark V. Эта гофрированная вспомогательная мембрана 5 отличается, в частности, от основной мембраны 8, представленной на фигурах 3-5 тем, что гофры выступают к наружной стороне резервуара, тогда как они выступают в направлении к внутренней стороне резервуара на фигурах 3-5. Как и в предыдущем варианте осуществления, каждое устройство для впрыскивания индикаторного газа 19 расположено в плоской зоне 21 мембраны, ограниченной двумя гофрами, протяженными вдоль продольного направления нижней стенки 11, и двумя гофрами, протяженными вдоль поперечного направления нижней стенки 11. Кроме того, каждое устройство для впрыскивания индикаторного газа 19 имеет конструкцию, идентичную конструкции, представленной и описанной в связи с фигурами 3-5. Кроме того, средство 25 подъема может также использоваться для того, чтобы отсоединять вспомогательную мембрану 5 от вспомогательной изоляционной панели 3, на которую она опирается, в области для впрыскивания индикаторного газа.
Фигуры 7-11 иллюстрируют устройства для впрыскивания индикаторного газа 28 согласно другому варианту осуществления. Хотя показана более сложная конструкция, чем представленные и описанные в связи с фигурами 2-5, эти устройства для впрыскивания индикаторного газа являются предпочтительными тем, что облегчают диффузию индикаторного газа и поэтому особенно подходят для впрыскивания индикаторного газа, имеющего высокую вязкость, такого, как аммиак, например.
В этом варианте осуществления, каждое устройство для впрыскивания индикаторного газа 28 имеет отверстие 29, показанное на фигурах 7-8, выполненное в основной мембране 8. В представленном варианте осуществления отверстие 29 выполнено через металлическую пластину 30, которая прикреплена к основной изоляционной панели 7 основного теплоизолирующего барьера 6, и к которой гофрированные металлические листы основной мембраны 8 приварены герметично. Как представлено на фиг. 9, соединительный элемент 31 предназначенный для соединения с трубой 18, соединенной с источником индикаторного газа, герметично приварен к периферии отверстия 29. Кроме того, отверстие 29 соединено герметично с многомаршрутным распределительным элементом 32, который расположен в корпусе, выполненном в основной изоляционной панели 7, и который способен транспортировать индикаторный газ из отверстия 29 к одной или нескольким трубам 33 впрыскивания. В качестве примера, на фиг. 9, многомаршрутный распределительный элемент 32 соединен с двумя выровненными трубами 33 впрыскивания.
Как представлено на фигурах 10 и 11, каждая труба 33 впрыскивания прикреплена к одной или нескольким основным изоляционным панелям 7 основного теплоизолирующего барьера 6, и продолжается внутрь одного из гофров основной мембраны 8, выступающего в направлении к внутренней стороне резервуара. Каждая труба 33 впрыскивания содержит одно или два рассверленных отверстия 34 на каждом пересечении между, с одной стороны гофром, в который упомянутая труба 33 впрыскивания помещена, а, с другой стороны - гофром, перпендикулярным этому гофру. Рассверленные отверстия 34 ориентированы в направлении гофра, перпендикулярного гофру, в который труба 33 впрыскивания помещена, и таким образом дают возможность транспортировать индикаторный газ к ряду гофров, перпендикулярных пересекаемому гофру. Таким образом, индикаторный газ диффундирует в основное теплоизоляционное пространство через сети гофров основной мембраны 8.
На фиг. 7 наблюдают расположение труб 33 впрыскивания в первичном теплоизолирующем барьере нижней стенки 11 согласно одному варианту осуществления. Стрелки представляют направление впрыскивания индикаторного газа через рассверленные отверстия 34, выполненные в трубах впрыскивания. Одна или несколько труб 33 впрыскивания расположены вдоль каждого из краев нижней стенки 11 и содержат на каждом пересечении между двумя гофрами, по меньшей мере, одно рассверленное отверстие, направленное к смежной стенке резервуара. Эти трубы 33 впрыскивания таким образом дают возможность заставлять индикаторный газ диффундировать от нижней стенки 11 в направлении других стенок резервуара.
Кроме того, в представленном варианте осуществления, теплоизолирующий барьер нижней стенки 11 содержит один или два ряда труб 33 впрыскивания, каждая из которых расположена в гофре основной мембраны нижней стенки 11, которая ориентирована вдоль продольного направления резервуара и расположена в средней области нижней стенки 11. Вышеупомянутые трубы 33 впрыскивания содержат два рассверленных отверстия 34, ориентированных вдоль двух противоположных направлений, на каждом пересечении между гофрами, в каждом из которых упомянутая труба 33 впрыскивания помещена, и гофром, перпендикулярным этому гофру.
Контроль диффузии индикаторного газа
Предпочтительно, когда индикаторный газ диффундирует через теплоизоляционное пространство, контролируют диффузию индикаторного газа в теплоизоляционное пространство.
Для этого отбирают пробу газа, присутствующего в теплоизоляционном пространстве, в которое индикаторный газ был впрыснут, посредством множества пробоотборников газа, установленных через мембрану, покрывающую упомянутое теплоизоляционное пространство. Каждый пробоотборник газа соединен с аппаратурой для анализа, таким как масс-спектрометр, который позволяет проверять присутствие и концентрацию индикаторного газа в соответствующей области теплоизоляционного пространства.
Предпочтительно, по меньшей мере, один пробоотборник газа расположен на каждой из стенок 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 резервуара. Пробоотборник газа предпочтительно расположен вблизи угловых областей между стенками резервуара, так как эти области являются наиболее трудными для доступа индикаторного газа из-за конкретных конструкций теплоизолирующих барьеров в этих областях.
Со ссылкой на фигуры 12 и 13, описан пробоотборник газа, который дает возможность отбирать пробу газа в основном теплоизоляционном пространстве через основную мембрану 8.
Как представлено на фиг. 12, основная мембрана 8 имеет на соединении между двумя смежными металлическими листами 38, 39 область 40, лишенную сварки. Пробоотборник 35 газа содержит покрывающую пластину 41, представленную на фиг. 13, которая объединена с основной мембраной 8 с использованием герметизирующего мастичного валика 42. Мастичный валик 42 окружает область 40, лишенную сварки. Покрывающая пластина 41 имеет отверстие 43 и поддерживает трубчатый соединитель 44, который герметично приварен на периферии отверстия 43. Трубчатый соединитель 44 предназначен для соединения с трубой, соединенной с аппаратурой для анализа.
Со ссылкой на фигуры 14 и 15, описан пробоотборник 45 газа, который дает возможность отбирать пробу газа в вспомогательном теплоизоляционном пространстве через вспомогательную мембрану 5. Такой пробоотборник 45 газа расположен в области вспомогательной мембраны 5, предназначенный пересекаться прикрепляющим элементом, который проходит через вспомогательную мембрану 5, и обеспечивает прикрепление основных изоляционных панелей 7 основного теплоизолирующего барьера 6 к вспомогательному теплоизолирующему барьеру 2. Пробоотборник 45 газа содержит соединительный элемент 46, который имеет соединительную деталь 47, предназначенную герметично соединяться с трубой, соединенной с аппаратурой для анализа. Соединительный элемент также имеет нижний стержень 48 с резьбой, который ввинчен в отверстие 49 с резьбой, предназначенное впоследствии получать, во время установки основного теплоизолирующего барьера 6, прикрепляющий элемент основной изоляционной панели 7 основного теплоизолирующего барьера 6. Отверстие 49 с резьбой, например, выполнено в металлической пластине 50, которая прикреплена к вспомогательной изоляционной панели 3. Кроме того, соединительный элемент 45 демонстрирует кольцевое герметичное уплотнение 52, которое навинчено на нижний стержень 48, и заплечик 51, который выполнен с возможностью сплющивать кольцевое герметичное уплотнение 52 к нижней поверхности вспомогательной мембраны 5 так, чтобы обеспечивать герметичность пробоотборник 45 газа. Соединительный элемент 46 также имеет рассверленное отверстие 53, которое выходит, с одной стороны, на соединительную деталь 47, а, с другой стороны, во вспомогательное теплоизоляционное пространство.
Когда концентрация индикаторного газа достигает порогового значения минимальной концентрации для каждой области отбора проб, затем может быть выполнен этап, на котором проверяют герметичность сварных швов.
Кроме того, согласно одному варианту осуществления, концентрацию индикаторного газа в областях отбора проб регулярно контролируют во время проверки герметичности сварных швов для того, чтобы определять, падает ли концентрация индикаторного газа ниже порогового значения минимальной концентрации. В таком случае, индикаторный газ снова может впрыскиваться в теплоизоляционное пространство для того, чтобы концентрация индикаторного газа снова становилась больше, чем упомянутое пороговое значение минимальной концентрации.
Проверка герметичности сварных швов
Для того чтобы подтверждать герметичность сварных валиков мембраны 5, 8, используют устройство 54 обнаружения утечки, как представлено на фиг. 15.
Устройство 54 обнаружения утечки содержит колоколообразное устройство 55 обнаружения, которое предназначено для размещения на внутренней поверхности мембраны 5, 8, обращенное к участку сварного валика, подлежащего исследованию.
Колоколообразное устройство 55 обнаружения имеет удлиненную форму и длину от 0,5 до 3 м, например, порядка 1 м.
Как представлено на фиг. 16, колоколообразное устройство 55 обнаружения содержит жесткую центральную часть 59 и гибкое герметичное уплотнение 60, которые прикреплены друг к другу и расположены так, чтобы ограничивать, с помощью мембраны 5, 8, подлежащей испытанию, герметичную камеру 61 обнаружения, расположенную обращенной к участку сварного валика 62, подлежащего испытанию.
Возвращаясь к фиг. 15, можно видеть, что устройство 54 обнаружения утечки также содержит аппаратуру 56 для анализа, который соединен с камерой 61 обнаружения и дает возможность обнаруживать индикаторный газ. Если аппаратура 56 для анализа обнаруживает индикаторный газ в количестве, большем, чем пороговое значение, можно заключить, что существует дефект герметичности исследуемого участка сварного валика 62. Согласно одному варианту осуществления, аппаратура 56 для анализа представляет собой масс-спектрометр.
Устройство 54 обнаружения утечки также содержит вакуумный насос 57, который объединен с упомянутой аппаратурой 56 для анализа. Вакуумный насос 57 соединен, с одной стороны с камерой обнаружения колоколообразного устройства 55 обнаружения, так, чтобы давать возможность создавать отрицательное давление в камере обнаружения, а, с другой стороны - с аппаратурой 56 для анализа, так, чтобы подавать газ, присутствующий в камере 61 обнаружения, к аппаратуру 56 для анализа.
Вакуумный насос 57 соединен с колоколообразного устройства 55 обнаружения через трубу 58, которая предпочтительно выполнена гибкой.
Труба 58 соединена с каналом, который выполнен в центральной части 59 и выходит в камеру 61 обнаружения.
Как показано на фигурах 16 и 17, герметичное уплотнение 60 содержит кожух 63, который соответствует форме центральной части 59, и периферийную герметичную кромку 64, которая продолжает кожух 63 вниз. Кожух имеет дно, которое покрывает верхнюю поверхность центральной части 59, и периферийную стенку 74, которая соответствует периферии центральной части 59. Дно имеет, по меньшей мере, одно отверстие, не показано, с которым труба 58, соединенная с вакуумным насосом 57, соединена герметичным образом.
Периферийная герметичная кромка 64 изогнута наружу от колоколообразного устройства 55 обнаружения и таким образом выполнена с возможностью гнуться и прижиматься к мембране 5, 8, когда герметичная камера 61 помещена под действие отрицательного давления. Другими словами, периферийная герметичная кромка 64 представляет сечение, имеющее общую L-образную форму.
Участок, изогнутый наружу от периферийной герметичной кромки 64, имеет ширину порядка 15-40 мм. Периферийная герметичная кромка 64 образована так, чтобы соответствовать геометрии мембраны 5, 8 вдоль сварного валика, подлежащего испытанию. Следовательно, на фиг.17, периферийная герметичная кромка 64 содержит впадины 65, имеющие форму, соответствующую форме гофров мембраны 5, 8, которые должно охватывать колоколообразное устройство 55 обнаружения, когда оно находится в положении против участка сварного валика 62, подлежащего испытанию.
Герметичное уплотнение 60 предпочтительно выполнено из эластомерного материала, имеющего твердость по Шору А от 20 до 50. Герметичное уплотнение, например, выполнено из полиуретанового эластомера, силикона, нитрила или Viton®.
В варианте осуществления, проиллюстрированном схематично на фиг. 18, колоколообразное устройство 55 обнаружения дополнительно оснащено зажимной системой 66, способной прижимать периферийную герметичную кромку 64 к мембране 8, подлежащий испытанию, так, чтобы обеспечивать герметичность камеры 61 обнаружения. Зажимная система 66 в этом случае содержит зажим 67 в каждой из выемок 65 периферийной герметичной кромки 64. Каждый зажим 67 содержит два ответвления, соответственно расположенных по обе стороны впадины 65 и выполненных с возможностью прикладывать усилие прижима периферийной герметичной кромки 64 к мембране 8. Предпочтительно, ответвления выполнены с возможностью прижимать периферийную герметичную кромку 64 к герметичной мембране, вблизи основания гофра.
Кроме того, в представленном варианте осуществления, прижимная система 67 дополнительно содержит, на каждом из продольных концов колоколообразного устройства 55 обнаружения, подвижный палец 68, который выполнен с возможностью прижимать один из продольных концов периферийной герметичной кромки 64 к мембране 8.
Фиг. 22 иллюстрирует герметичное уплотнение 60 согласно альтернативному варианту осуществления. Это герметичное уплотнение 60 образовано так, чтобы соответствовать мембране 5, в которой гофры выступают резервуара. Такая мембрана представляет собой, например, вспомогательную мембрану 5 согласно технологии Mark V, как проиллюстрировано на фиг. 6. Следовательно, периферийная герметичная кромка 64 содержит области в выступе 69, предназначенные для вставки внутрь гофров мембраны 5.
Процедура обнаружения дефекта герметичности сварного валика следующая.
На первом этапе колоколообразное устройство 55 обнаружения располагают обращенным к участку сварного валика 62, подлежащего испытанию, как представлено на фиг. 20.
Желательно убедиться, что колоколообразное устройство 55 обнаружения подходящим образом отцентрировано относительно сварного валика 62 так, что две боковые части изогнутого участка периферийной герметичной кромки 64 расположены по обе стороны сварного валика 62.
Вакуумный насос 57 затем запускают для того, чтобы размещать камеру 61 обнаружения под действием отрицательного давления, и чтобы содействовать миграции индикаторного газа через дефектные области сварного валика 62.
Как только давление внутри камеры 61 обнаружения становится ниже порогового значения Pt давления, поток газа подают из камеры 61 обнаружения к аппаратуре 56 для анализа, а скорость утечки ϕ индикаторного газа измеряют в течение минимального времени Tm. Скорость утечки ϕ затем сравнивают с пороговым значением ϕt.
Если скорость утечки ϕ меньше порога ϕt, то делают заключение, что испытываемый участок сварного валика 62 не имеет дефекта герметичности. В этом случае колоколообразное устройство 55 обнаружения затем располагают обращенным к смежному участку сварного валика 62, причем перекрытие обеспечивают между двумя участками последовательно испытываемыми, так, чтобы обеспечивать, чтобы герметичность сварного валика 62 была испытана по всей длине упомянутого сварного валика 62.
С другой стороны, если скорость утечки ϕ больше или равна пороговому значению ϕt, то делают заключение, что испытываемый участок сварного валика 62 имеет дефект герметичности. Затем выполняют корректирующие сварочные мероприятия для того, чтобы устранить дефект.
В качестве примера, для концентрации гелия в теплоизоляционном пространстве порядка 20%, пороговое значение давления, ниже которого скорость утечки измеряют, составляет от 50 до 1000 Па абсолютного значения, например порядка 100 Па абсолютного значения, минимальная длительность измерения скорости утечки составляет 5 секунд и порогового значения ϕt порядка 1,0 x 10-6 Па.м3.с-1.
Фиг. 21 представляет устройство 54 обнаружения утечки согласно другому варианту осуществления. Этот вариант осуществления отличается от варианта осуществления, описанного выше, тем, что он дополнительно содержит камеру 70 гомогенизации, которая расположена между камерой 61 обнаружения и аппаратурой 56 для анализа, и тем, что колоколообразное устройство 55 обнаружения содержит канал 71 подвода газа.
Канал 71 подвода газа снабжен краном, который дает возможность образовывать или прерывать поток окружающего воздуха к камере 61 обнаружения. Камера 70 гомогенизации соединена с одним концом камеры 61 обнаружения, в то время как канал 71 подвода газа соединен с противоположным концом камеры 61 обнаружения.
Режим работы устройства обнаружения утечки заключается в следующем.
Когда колоколообразное устройство 55 обнаружения располагают обращенным к участку сварного валика 62, подлежащему испытанию, кран канала 71 подвода газа закрывают, а вакуумный насос 57 запускают для того, чтобы помещать камеру 61 обнаружения под действие отрицательное давление. Как только давление внутри камеры 61 обнаружения становится ниже порогового значения Pt давления, кран канала 71 подвода газа открывают и весь газ, ранее присутствующий в герметичной камере, передают к камере 70 гомогенизации. Камера 70 гомогенизации имеет больший объем, чем объем камеры 61 обнаружения, и содержит, например, поршневую систему, которая дает возможность точно всасывать весь газ, присутствующий в камере 61 обнаружения.
Газ, присутствующий в камере 71 гомогенизации, впоследствии подают в направлении аппаратуры 56 для анализа для того, чтобы определять скорость утечки ϕ индикаторного газа.
Такой вариант осуществления является предпочтительным тем, что он дает возможность уменьшать время диффузии индикаторного газа внутри колоколообразного устройства 55 обнаружения и таким образом дает возможность уменьшать минимальное время измерения. Это в частности предпочтительно, когда время для миграции индикаторного газа от одного конца к другому колоколообразного устройства 55 обнаружения вероятно будет длинным, так как колоколообразное устройство 55 обнаружения очень длительным, и/или когда отрицательное давление, преобладающее внутри камеры 61 обнаружения, является недостаточным.
Хотя изобретение было описано в связи с некоторыми конкретными вариантами осуществления, совершенно очевидно, что оно не ограничено ими и что оно содержит все технические эквиваленты описываемых средств, а также их совокупности, если последние попадают в объем изобретения.
Использование глагола "содержать" или "включать в себя" и их сопрягаемых форм не исключает наличие других элементов или других этапов, чем те, которые установлены в формуле изобретения.
В формуле изобретения, любая ссылочная позиция в скобках не должна интерпретироваться как ограничение формулы изобретения.
1. Способ впрыскивания индикаторного газа в теплоизоляционное пространство герметичного и теплоизоляционного резервуара, имеющего многогранную форму, определенную множеством стенок (9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) резервуара, которые прикреплены к несущей конструкции (4), причем каждая из стенок резервуара содержит теплоизолирующий барьер (2, 6), включающий в себя изолирующие элементы (3, 7), которые прикреплены к несущей конструкции (4), и мембрану (5, 8), опирающуюся на изолирующие элементы (3, 7) теплоизолирующего барьера (2, 6), теплоизолирующие барьеры (2, 6) каждой стенки резервуара сообщаются с теплоизолирующим барьером (2, 6) другой стенки (9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) резервуара, друг с другом, и вместе определяют теплоизоляционное пространство; причем упомянутое множество стенок резервуара включает в себя нижнюю стенку (11), причем упомянутый способ впрыскивания включает в себя этап, на котором впрыскивают индикаторный газ в теплоизоляционное пространство посредством по меньшей мере одного устройства для впрыскивания индикаторного газа (19, 28), которое проходит через мембрану (5, 8) нижней стенки (11) и которое выходит в теплоизолирующий барьер (2, 6) нижней стенки (11), при этом индикаторный газ вводят и подают из внутреннего пространства резервуара в упомянутое теплоизоляционное пространство, и в котором перед этапом, на котором впрыскивают индикаторный газ посредством по меньшей мере одного устройства для впрыскивания индикаторного газа (19), мембрану (5, 8) отсоединяют от теплоизолирующего барьера (2, 6) в области устройства для впрыскивания индикаторного газа (19) введением средства подъема (25) через отверстие (20), выполненное в мембране (5, 8), и позиционированием упомянутого средства подъема (25) так, чтобы оно помещалось между мембраной (5, 8) и теплоизолирующим барьером (2, 6) нижней стенки (11).
2. Способ по п. 1, в котором индикаторный газ выбирают из гелия, аммиака и смеси азота и молекулярного водорода.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором нижняя стенка (11) выполнена прямоугольной формы, имеющей две оси симметрии, причем упомянутые две оси симметрии определяют четыре области нижней стенки, и в котором индикаторный газ впрыскивают посредством по меньшей мере четырех устройств для впрыскивания индикаторного газа (19, 28), каждое из которых проходит через мембрану (5, 8) нижней стенки (11) и которые выходят в теплоизолирующий барьер нижней стенки (11), при этом каждая из четырех областей нижней стенки оснащена одним из четырех устройств для впрыскивания индикаторного газа (19, 28).
4. Способ по любому одному из пп. 1-3, в котором устройство для впрыскивания индикаторного газа (19, 28) или каждое устройство для впрыскивания индикаторного газа (19, 28) содержит соединительный элемент (22, 31), который герметично приварен к мембране (5, 8) нижней стенки (11) на периферии отверстия (20, 29), которое выполнено в упомянутой мембране (5, 8), причем соединительный элемент (22, 31) объединен с трубой (18), соединенной с источником индикаторного газа.
5. Способ по п. 4, в котором средство подъема (25) вводят через соединительный элемент (22) и отверстие (20), выполненное в мембране (5, 8), и располагают так, что крюк (27) упомянутого средства подъема (25) вставляют между мембраной (5, 8) и теплоизолирующим барьером (2, 6) нижней стенки (11).
6. Способ испытания на герметичность мембраны герметичного и теплоизоляционного резервуара, имеющего многогранную форму, определенную множеством стенок (9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) резервуара, которые прикреплены к несущей конструкции (4), причем каждая из стенок резервуара содержит теплоизолирующий барьер (2, 6), содержащий изолирующие элементы (3, 7), которые прикреплены к несущей конструкции (4), и мембрану (5, 8), опирающуюся на изолирующие элементы (3, 7) теплоизолирующего барьера (2, 6), причем теплоизолирующие барьеры (2, 6) стенок резервуара сообщаются друг с другом, определяя теплоизоляционное пространство; при этом упомянутое множество стенок резервуара включает в себя нижнюю стенку (11), причем способ испытания на герметичность включает в себя этапы, на которых
осуществляют способ впрыскивания индикаторного газа по любому одному из пп. 1-5, для того чтобы впрыскивать индикаторный газ в теплоизоляционное пространство;
доставляют устройство (54) обнаружения утечки, содержащее колоколообразное устройство (55) обнаружения, выполненное с возможностью определять с помощью мембраны (5, 8) герметичную камеру (61) обнаружения, и вакуумный насос (57), который с одной стороны соединяют с герметичной камерой (61) обнаружения, а с другой стороны - с аппаратурой (56) для анализа;
располагают колоколообразное устройство (55) обнаружения напротив поверхности мембраны (5, 8), противоположной теплоизоляционному пространству, причем колоколообразное устройство (55) обнаружения располагают так, чтобы герметичная камера (61) обнаружения располагалась обращенной к участку сварного валика (62), подлежащего испытанию;
помещают камеру (61) обнаружения под действие отрицательного давления, используя вакуумный насос (57);
подают газовую фазу, присутствующую в камере (61) обнаружения, к аппаратуре (56) для анализа; и
анализируют, используя аппаратуру (56) для анализа, упомянутую газовую фазу, и предоставляют переменную, представляющую концентрацию индикаторного газа в упомянутой газовой фазе.
7. Способ испытания мембраны на герметичность по п. 6, в котором колоколообразное устройство (55) обнаружения содержит центральную часть (59) и герметичное уплотнение (60), которые прикрепляют друг к другу и располагают так, чтобы определить с помощью мембраны (5, 8) камеру (61) обнаружения.
8. Способ испытания мембраны на герметичность по п. 7, в котором герметичное уплотнение (60) содержит кожух (63), прикрепленный к центральной части (59), и периферийную герметичную кромку (64), которая продолжает кожух (63).
9. Способ испытания мембраны на герметичность по п. 8, в котором периферийная герметичная кромка (64) изогнута к наружной стороне от колоколообразного устройства (55) обнаружения и выполнена с возможностью гнуться и прижиматься к мембране (5, 8), когда камеру (61) обнаружения помещают под действие отрицательного давления.
10. Способ испытания мембраны на герметичность по любому одному из пп. 8, 9, в котором участок сварного валика (62) пересекают по меньшей мере одним гофром мембраны и в котором периферийной герметичной кромке (64) придают такую форму, чтобы соответствовать геометрии упомянутого гофра.
11. Способ испытания мембраны на герметичность по п. 10, в котором по меньшей мере один гофр мембраны (8) выступает к внутренней стороне резервуара и в котором периферийная герметичная кромка (64) содержит по меньшей мере две впадины (65), имеющие форму, соответствующую форме гофра, причем колоколообразное устройство (55) обнаружения располагают напротив мембраны (8) так, чтобы впадины (65) охватывали гофр.
12. Способ испытания мембраны на герметичность по п. 10, в котором по меньшей мере один гофр мембраны (5, 8) выступает к наружной стороне резервуара и в котором периферийная герметичная кромка (64) содержит по меньшей мере два участка в выступе (69), имеющие форму, соответствующую форме гофра, причем колоколообразное устройство (55) обнаружения располагают напротив мембраны (5) так, чтобы участки (65) в выступе вставлялись в гофр.
13. Способ испытания мембраны на герметичность по любому одному из пп. 7-12, в котором герметичное уплотнение (60) выполняют из эластомерного материала, имеющего твердость по Шору А от 20 до 50.
14. Способ испытания мембраны на герметичность по любому одному из пп. 7-13, в котором колоколообразное устройство (55) обнаружения оснащают зажимной системой (66), способной прижимать периферийную герметичную кромку (64) к мембране (8), и в котором перед помещением камеры обнаружения (61) под действие отрицательного давления зажимную систему (66) приводят в действие так, чтобы обеспечивать герметичность камеры (61) обнаружения.
15. Способ испытания мембраны на герметичность по любому одному из пп. 6-14, в котором камеру (61) обнаружения помещают под действие отрицательного давления, ниже значения абсолютного давления от 50 до 1000 Па.
16. Способ испытания мембраны на герметичность по любому одному из пп. 6-15, в котором устройство обнаружения утечки дополнительно содержит камеру (70) гомогенизации, которую располагают между камерой (61) обнаружения и аппаратурой (56) для анализа, причем колоколообразное устройство (55) обнаружения содержит канал (71) подвода газа, оснащенный краном-клапаном, причем камеру (70) гомогенизации и канал (71) подвода газа соединяют с двумя противоположными концами камеры (61) обнаружения, при этом кран канала (71) подвода газа закрывают во время помещения камеры (61) обнаружения под действие отрицательного давления, причем этап, на котором подают газовую фазу, присутствующую в камере (61) обнаружения, содержит этапы, на которых:
открывают кран канала (71) подвода газа и подают газовую фазу, присутствующую в камере (61) обнаружения, к камере (70) гомогенизации; и
подают газовую фазу из камеры (70) гомогенизации к аппаратуре (56) для анализа.
