PL178657B1 - Sposób zapobiegania korozji zbiornika cysterny i cysterna zawierająca zbiornik z materiału korodującego - Google Patents

Abstract

1 . Sposób zapobiegania korozji zbiorni- ka cysterny wykonanego z materialu ule- gajacego korozji, z dnem o powierzchni zewnetrznej, znamienny tym, ze wykry- wa sie pojawianie sie wody w postaci kondensatu na powierzchni zewnetrznej (4) dna zbiornika (2). 3.Cysterna zawierajaca zbiornik z ma- terialu ulegajacego korozji, obudowe oslaniajaca co najmniej czesc powierzchni zewnetrznej dna zbiornika, znamienna tym, ze obudowa (3) wyznacza miedzy nia sama a czescia powierzchni zewnetrz- nej (4) dna zbiornika (2), szczelna komore (5), a czujnik (7) obecnosci wody zamon- towany jest na powierzchni zewnetrznej (4) dna zbiornika (2). FIG-1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób zapobiegania korozji zbiornika cysterny i cysterna zawierająca zbiornik z materiału korodującego. W szczególności wynalazek dotyczy cystern podziemnych wyposażonych w urządzenia do kontroli zbiornika.

Sposoby i urządzenia do wykrywania przecieków w cysternie są znane.

Znany jest sposób sprawdzania stanu zbiornika podziemnej cysterny, który polega na obserwowaniu pojawiania się korozji na ściance zewnętrznej zbiornika za pomocą kamery, przekazującej zdjęcia do monitora, znajdującego się na powierzchni.

Wadą poprzedniego sposobu jest z jednej strony bardzo wysoki koszt, a z drugiej strony sygnał o korozji pojawiający się już po jej zaistnieniu.

178 657

Wynalazek usuwa braki poprzedniego rozwiązania przez za stosowanie sposobu zapobiegania korozji zbiornika cysterny, który jest znacznie mniej skomplikowany w realizacji niż sposób poprzedni, umożliwia uprzedzenie użytkownika zanim korozja cysterny się pojawi i pozwala w ten sposób zachować cysterny w dobrym stanie przez okres prawie nieograniczony.

Na przykład patent francuski nr 1 551 051, opisujący zbiornik zawierający warstewkę wewnętrzną, w którym czujnik obecności cieczy umieszczony jest na powierzchni wewnętrznej dna zbiornika. Wadą urządzenia tego rodzaju jest z jednej strony to, że nie chroni zewnętrznej powierzchni zbiornika przed korozją powodowaną przez wilgoć na zewnątrz zbiornika, a z drugiej strony nie zapewnia możliwości wykrycia wody od momentu jej pojawienia się w przestrzeni dzielącej. Dokument Patent Abstract of Japan, Vol.8 Number 68 (strona 264) z 30 marca 1984, również opisuje zbiornik otoczony betonową ścianką, z wycięciem w szczelinie między betonową ścianką a zbiornikiem, w którym umieszczony jest czujnik wody. Wadą tego urządzenia jest jednak uprzedzanie użytkownika o pojawieniu się wilgoci nie od momentu jej wystąpienia, lecz jak w przypadku urządzenia opisanego w patencie francuskim nr 1 551 051, dopiero po pewnym czasie, podczas którego korozja może być już zbyt posunięta.

Sposób zapobiegania korozji zbiornika wykonanego z materiału ulegającego korozji, z dnem o powierzchni zewnętrznej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wykrywa się pojawianie się wody w postaci kondensatu na powierzchni zewnętrznej dna zbiornika.

Powierzchnię zewnętrzną dna zbiornika umieszcza się w atmosferze bezwodnej.

Cysterna zawierająca zbiornik z materiału ulegającego korozji, obudowę osłaniającą co najmniej część powierzchni zewnętrznej dna zbiornika według wynalazku charakteryzuje się tym, że obudowa wyznacza między nią samą a częścią powierzchni zewnętrznej dna zbiornika, szczelną komorę, a czujnik obecności wody zamontowany jest na powierzchni zewnętrznej dna zbiornika.

Komora napełniona jest cieczą bezwodną.

Czujnik zamocowany jest do powierzchni zewnętrznej dna zbiornika za pomocą elementu ruchomego, korzystnie magnesu.

Czujnik połączony jest z zespołem informującym, przeznaczonym do informowania o fakcie wykrycia pojawienia się wody.

Ponadto czujnik składa się z warstwy soli higroskopijnej, której przewodność w roztworze jest znacznie większa niż w postaci krystalicznej, w relacji wymiany ciepła z powierzchnią zewnętrzną zbiornika, z dwóch elektrod oddalonych jedna od drugiej, z których każda styka się z warstwą soli higroskopijnej, dwóch przewodów, membrany z materiału izolującego elektrycznie, ale przewodzącego ciepło, która jest najczęściej zamocowana na fragmencie powierzchni zewnętrznej zbiornika, między tą powierzchnią a warstwą soli, przy czym warstwa soli jest umocowana do membrany, zespołu informującego, składającego się najczęściej z obwodu elektrycznego, połączonego z każdą z elektrod przewodami i zawierającego źródło prądu elektrycznego i element detekcji przepływu prądu.

Obwód elektryczny zawiera element wzmacniający prąd elektryczny, najczęściej tranzystor.

Zespół informujący zawiera drugą gałąź przekaźnika dwustanowego, która stanowi pamięć wykrywania wody przez czujnik.

Udoskonalenie sposobu polega z jednej strony na osłonięciu powierzchni zewnętrznej dna zbiornika lub części tej powierzchni szczelną obudową, która utworzy z powierzchnią zewnętrzną dna zbiornika lub częścią tej powierzchni szczelną komorę, którą przez wlot umieszczony w obudowie napełnia się cieczą bezwodną (powietrze, azot lub inną), a z drugiej strony na kontrolowaniu ewentualnego pojawienia się wody na powierzchni zewnętrznej dna zbiornika. W ten sposób powierzchnia zewnętrzna jest poddawana oddziaływaniu takiego środowiska, w którym normalnie nie powinna pojawiać się wilgoć, powodowana pojawieniem się wody, sygnału zapowiadającego korozję oraz kontroli, czy rzeczywiście woda nie pojawiła się.

Jeśli jednak szczelność obudowy zostanie naruszona, a wilgoci uda się przedostać do komory, uważanej za szczelną można interweniować przed utrwaleniem się korozji. Sposób

178 657 ten daje możliwość wytłumaczenia 2jawiska nadchodzącej korozji jako występowanie wody, które może być zmierzone prostą wielkością fizyczną, taką jak natężenie elektryczne.

W celu zmierzenia w atmosferze komory wskaźnika wilgotności, niezwykle niskiego wobec bardzo niskich temperatur osiąganych w cysternie z powodu parowania wypełniającego ją skroplonego gazu, udoskonalenie wynalazku polega na wypełnieniu szczelnej komory bezwodną, cieczą (na przykład powietrzem lub azotem), umożliwiając w ten sposób ochronę zewnętrznej powierzchni zbiornika od wilgoci w otaczającej ją szczelnej komorze. Przez płyn bezwodny rozumie się płyn nie zawierający wody w stanie ciekłym, w którym zawartość pary wodnej jest zbyt niska, aby nastąpiła kondensacja.

W celu umożliwienia pomiaru śladów wilgoci według wynalazku czujnik wilgotności może składać się z warstwy soli higroskopijnej (chlorek, azotan, siarczan metalu alkalicznego itp), którą umocowuje się na powierzchni zewnętrznej zbiornika za pomocą znanego środka mocującego (klej, obciskanie itp) i styka się ją z dwiema oddalonymi od siebie elektrodami z materiału nierdzewnego (złoto, platyna lub podobny) lub platerowanym materiałem tego rodzaju.

Sól higroskopijna w postaci krystalicznej ma bardzo słabą przewodność, która staje się znacznie większa, gdy sól jest w postaci roztworu. Prąd elektryczny nie może przepływać między dwiema elektrodami dotąd, dopóki sól higroskopijna jest w postaci krystalicznej. Kiedy pojawi się woda ze skraplania, sól rozpuszcza się i prąd może przepływać między dwiema elektrodami.

Przez połączenie dwoma przewodami elektrod że elementem informacji, składającym się z obwodu elektrycznego zawierającego źródło prądu elektrycznego i elementem wykrywającym przepływ prądu można dowiedzieć się o pojawieniu się wody ze skraplania.

Najczęściej zbiornik cysterny jest z materiału ulegającemu korozji, przewodzącego elektryczność. Aby prąd nie mógł płynąć między elektrodami poprzez zbiornik cysterny, należy podczas montażu elektrod na styku z warstwą soli upewnić się, że warstwa ta izoluje całkowicie elektrody od zewnętrznej powierzchni zbiornika.

Udoskonalenie czujnika cysterny według wynalazku polega na umieszczeniu między zewnętrzną powierzchnią zbiornika a warstwą soli membrany przewodzącej ciepło, ale izolującej elektrycznie. Membrana ta pozwala upewnić się co do izolacji elektrycznej elektrod wobec zewnętrznej powierzchni zbiornika, zapewniając równocześnie przewodnictwo cieplne, co powoduje, że warstwa soli ma tą samą temperaturę, co zewnętrzna powierzchnia zbiornika.

Udoskonalenie czujnika polega na umieszczeniu elementu mocującego zdejmowalnego, najczęściej magnesu, między tą membraną a zewnętrzną powierzchnią zbiornika.

Dzięki temu magnesowi czujnik może być łatwo zamontowany na zbiorniku, po prostu przez doczepienie magnesu, utrzymującego czujnik na zbiorniku. Podobnie łatwo można zdjąć czujnik ze zbiornika przez usunięcie magnesu z cysterny.

W praktyce dane dostarczane przez czujnik powinny być łatwo dostępne, jednak detekcja dokonuje się wewnątrz szczelnej osłony, najczęściej pod dnem zbiornika, zakopanego w ziemi.

Udoskonalenie wynalazku umożliwia rozwiązanie tego problemu przez umieszczenie elementu informacyjnego na zewnątrz szczelnej obudowy, w taki sposób, aby był on łatwo dostępny dla użytkownika.

W celu udoskonalenia rozwiązania czujnika, tak aby minimalna ilość wody wystarczała do wykazania prądu na środku detekcji przepływu prądu, zgodnie z udoskonaleniem wynalazku, do obwodu elektrycznego dodaje się element przeznaczony do wzmacniania prądu, przepływającego przez elektrody, kiedy sól staje się przewodnikiem.

Zgodnie ze sposobem realizacji wynalazku ten element wzmacniający składa się z tranzystora (na przykład typu 2 N 222), którego baza połączona jest z elektrodą, podczas gdy gałąź składająca się ze źródła prądu elektrycznego i elementu wykrywającego przepływ prądu zamontowana jest między kolektorem i emiterem, a kolektor jest połączony również z inną elektroda. W ten sposób, gdy prąd dopływa do bazy tranzystora, wypływa stamtąd wzmocniony przez emiter przed dopłynięciem do czujnika przepływu prądu.

178 657

Przedmiot wynalazku zostanie uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig.1 przedstawia schematyczny przekrój cysterny według wynalazku; fig.2 - schematyczny przekrój preferowanego czujnika według wynalazku; fig.3 - schemat preferowanego obwodu elektrycznego cysterny według wynalazku, odpowiadającego fragmentowi znajdującemu się na zewnątrz szczelnej obudowy, a fig.4 - schemat innego wykonania czujnika.

Przedstawiona na fig.1 cysterna jest oznaczona jako zespół numerem 1. Składa się ona ze zbiornika stalowego 2, otoczonego obudową 3 z materiału nie ulegającego korozji, na przykład tworzywa sztucznego, takiego jak polietylen, która wyznacza z powierzchnią zewnętrzną 4 zbiornika 2 szczelną komorę 5, a jej szczelność jest zapewniona przez uszczelki 6.

Wlot (nie pokazany na rysunku), wyposażony w korek umożliwia doprowadzenie gazu lub bezwodnego płynu do komory 5.

Pod dnem zbiornika 2 zamontowany jest czujnik 7 pojawiania się wody połączony przewodami 8, 9 z zespołem informującym 10, przy pomocy którego można dowiedzieć się czy czujnik 7 wykrył kondensację . Zespół informujący 10 jest łatwo dostępny dla użytkownika cysterny, gdyż jest blisko powierzchni ziemi S.

Czujnik (fig.2) składa się z membrany 11, która jest izolatorem elektrycznym i przewodnikiem ciepła, na przykład SILPAD 400, której jedna strona jest w stałym kontakcie z powierzchnią zewnętrzną 4 zbiornika za pośrednictwem magnesu 12, przewodzącego ciepło, podczas gdy druga strona 13 jest pokryta warstwą 14 soli higroskopijnej (LiCl, NaCl lub podobnej), której przewodność w postaci roztworu jest dużo większa niż w postaci krystalicznej. W tej warstwie zamontowane są dwie elektrody 15,16 z materiału nierdzewnego (złota, platyny lub podobnego), przylegające do powierzchni 13 membrany 11. Obudowa 17 z tworzywa sztucznego przykrywa fragment czujnika wewnątrz komory, chroni warstwę soli higroskopijnej i może służyć jako zapas soli higroskopijnej.

Wyłącznik sprężynowy 18 ma sprężynę 38 zamontowaną między dnem obudowy 17, stanowiącym element oporowy i zewnętrzną powierzchnią 4 zbiornika, za pośrednictwem popychacza 39 wyposażonego w kotwicę 40. W momencie, gdy sprężyna 38 rozpręża się, ponieważ dno 17 oddala się od powierzchni 4, kotwica przekaźnika 40 styka się z dwoma zaciskami 41 i łączy się dwoma przewodami 19,20 z każdą z elektrod. Dwa przewody 8,9 łączą elektrody z zespołem informującym 10, przechodząc przez szczelną obudowę 3 uszczelnionymi otworami.

Zespół informujący 10 zawiera obwód elektryczny 21 włączony do zacisków przewodów 8,9 wychodzących z elektrod.

Przewód 8 połączony jest z bazą tranzystora 22, którego emiter połączony jest z pierwszą gałęzią 23a przekaźnika dwustanowego 23 o dwóch położeniach NF i NO. Pierwsza gałąź 23a przekaźnika dwustanowego 23 połączona jest jednym przewodem elektrycznym ze źródłem prądu elektrycznego 24, oraz z drugą gałęzią 23b przekaźnika dwustanowego 23,o dwóch położeniach NF i NO. Druga gałąź 23b jest połączona przewodem elektrycznym z lampą 25, służącą jako element wykrywania przepływu prądu, połączoną z wyłącznikiem ręcznym 26, połączonym z kolektorem tranzystora 22. Drugi zacisk źródła prądu elektrycznego 24 jest również połączony z kolektorem tranzystora 22. Gałąź zawierająca przełącznik powrotu do położenia zerowego 27 i cewkę pomocniczą 28, zamontowana jest między zaciskami źródła prądu elektrycznego, do którego jest również przyłączony przekaźnik dwustanowy 23. Cewka 29 stanowi część przekaźnika dwustanowego 23.

Dwa inne przewody 30,31 zamontowane są na zaciskach elektrod 15,16 i połączone, po przejściu w sposób zapewniający szczelność przez obudowę 3, przez przełącznik sprawdzający 32.

Przez wlot 33 wprowadza się płyn lub gaz przechowywany w zbiorniku cysterny, na przykład gaz napędowy ciekły i gaz lub płyn bezwodny do szczelnej komory 5. Szczelność komory 5 daje pewność, że powierzchnia zewnętrzna 4 zbiornika 2 nie będzie nigdy podlegała oddziaływaniu wilgotnego otoczenia, co chroni ją przed korozją. Jeśli jednak wilgoci uda się przedostać do komory 5, w wyniku tego z powodu niskiej temperatury ciekłego gazu napędowego, znajdującego się w dolnej części zbiornika, woda ze skroplenia pojawi się na zewnętrznej powierzchni zbiornika, a w szczególności na dnie zbiornika, gdzie temperatura jest najniższa. To pojawienie się wody jest wykrywane przez czujnik obecności wody 7. Za po6

178 657 średnictwem przewodów 8, 9 informacja o tym, że woda została wykryta jest przekazywana do lampy 25, co umożliwia poinformowanie użytkownika o konieczności interwencji w celu uniknięcia zagrożenia zbiornika korozją.

W warunkach normalnych (woda nie pojawiła się), przewodność soli higroskopijnej między dwiema elektrodami 15,16 jest bardzo słaba i żaden prąd nie płynie w przewodach 8,9 zwłaszcza że dwa rezystory 34,35 o dużej rezystancji zamontowane są szeregowo odpowiednio z każdą z elektrod.

Jeżeli woda pojawi się na warstwie soli 14 czujnika 7 jej do przewodność znacznie się zwiększy i wynikiem tego będzie przepływ prądu, dopływającego do bazy tranzystora 22. Prąd wypływa wzmocniony z emitera tranzystora i dopływa do pierwszej gałęzi 23a przekaźnika dwustanowego, który przechodzi wówczas z położenia NF (zamknięty) do położenia NO (otwarty), co uniemożliwia przepływ prądu. Prąd, który przepłynął w pierwszej gałęzi przekaźnika dwustanowego, dopływa również do drugiej gałęzi 23b przekaźnika dwustanowego, która przechodzi z położenia NO do położenia NF. Obwód utworzony ze źródła prądu elektrycznego 24, lampy 25 i wyłącznika ręcznego 26 jest wówczas zamknięty i prąd przepływa w lampie 25, jeśli wyłącznik ręczny 26 jest zamknięty. Użytkownik, zamykając ten wyłącznik ręczny 26 jest informowany o następujących sytuacjach: jeżeli lampa zapala się, że prąd przepłynął między elektrodami od ostatniego razu, kiedy przekaźnik dwustanowy 23 znajdował się w swoim normalnym położeniu (gałąź A zamknięta, gałąź B otwarta), (najczęściej ostatnia kontrola), jeżeli lampa nie zapala się i zapala się kiedy zamyka on przełącznik sprawdzający 32, że żaden prąd nie płynął od ostatniego razu, gdy przekaźnik dwustanowy był ustawiony w normalnym położeniu.

Przełącznik 32 zwiera elektrody i umożliwia przepływ prądu między nimi. Zamykając je, użytkownik może w ten sposób sprawdzić, że zespół informujący 10 działa normalnie, jeżeli lampa zapali się. Jeżeli lampa się nie zapali, oznacza to uszkodzenie zespołu informującego 10 (uszkodzony przewód, uszkodzone elementy itd) i konieczna jest tam interwencja.

Po dokonaniu tych kontroli, użytkownik otwiera ponownie przełącznik ręczny 26 i zamyka na krótką chwilę przełącznik powrotu do położenia zerowego 27, który ponownie włącza przekaźnik dwustanowy do jego normalnego położenia zasilając cewkę pomocniczą 29 przekaźnika.

Dzięki wyłącznikowi 26 i gałęzi 23a źródło prądu elektrycznego nie oddaje energii podczas całego czasu między momentem pojawienia się wody i momentem przystąpienia użytkownika do działania. Zapewnia to bardzo długą trwałość baterii.

Jeżeli użytkownik zamyka wyłącznik 26 i lampa zapala się oznacza to jakąś nieprawidłowość. Mogła nastąpić kondensacja, jak to opisano powyżej. Inną przyczynąjest odłączenie się czujnika 7 od powierzchni zbiornika 2. W istocie, jeżeli to nastąpi sprężyna w przełączniku sprężynowym 18 rozpręża się doprowadzając w ten sposób przełącznik do położenia zamkniętego. Prąd przepływa wówczas między dwiema elektrodami i włącza lampę 25 w taki sam sposób jak gdyby nastąpiła kondensacja.

Zatem, jeżeli naciskając na wyłącznik 26 użytkownik widzi zapalającą się lampę 25, wie on, że konieczna jest interwencja w szczelnej komorze, bądź w celu osuszenia komory, bądź do ponownego zamocowania czujnika do zbiornika.

Na fig.4 rezystor 36 zamontowany jest między elektrodami w soli higroskopijnej 14 wewnątrz powłoki 37 z materiału syntetycznego silnie absorbującego wodę i o słabej desorpcji.

Kiedy następuje kondensacja na zewnętrznej powierzchni zbiornika cysterny, skroplona woda z łatwością przenika przez materiał powłoki i zmienia oporność soli higroskopijnej doprowadzając je do wartości niższej niż rezystora 36. W ten sposób stwierdzenie obecności kondensacji może być sprawdzone przez prosty pomiar oporności. W tym przypadku mogą mieć miejsce trzy sytuacje: wartość rezystancji całkowitej jest wyższa od rezystancji rezystora 36, co oznacza, że czujnik jest uszkodzony wskutek przerwania obwodu itd., wartość rezystancji całkowitej odpowiada rezystancji rezystora 36, co oznacza, że czujnik działa i nie było kondensacji, wartość rezystancji całkowitej jest niższa niż rezystancji rezystora 36, co oznacza, że nastąpiła kondensacja.

178 657

FIG-4

178 657

33

	1	6\ r	ΤΠ
O	°\	o ' °\°	U /
0	Λ	a \	1 n

FIG-1

FIG-2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób zapobiegania korozji zbiornika cysterny wykonanego z materiału ulegającego korozji, z dnem o powierzchni zewnętrznej, znamienny tym, że wykrywa się pojawianie się wody w postaci kondensatu na powierzchni zewnętrznej (4) dna zbiornika (2).
2. 2.Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnię zewnętrzną (4) dna zbiornika (2) umieszcza się w atmosferze bezwodnej.
3. 3. Cystema zawierająca zbiornik z materiału ulegającego korozji, obudowę osłaniającą co najmniej część powierzchni zewnętrznej dna zbiornika, znamienna tym, że obudowa (3) wyznacza między nią samą a częścią, powierzchni zewnętrznej (4) dna zbiornika (2), szczelną komorę (5), a czujnik (7) obecności wody zamontowany jest na powierzchni zewnętrznej (4) dna zbiornika (2).
4. 4. Cysterna według zastrz. 3, znamienna tym, że komora (5) napełniona jest cieczą bezwodną.
5. 5. Cysterna według zastrz. 3 albo 4, znamienna tym, że czujnik (7) zamocowany jest do powierzchni zewnętrznej (4) dna zbiornika za pomocą elementu (12) ruchomego, korzystnie magnesu.

   ó.Cystema według zastrz. 5, znamienna tym, że czujnik (7) połączony jest z zespołem informującym (10), przeznaczonym do informowania o fakcie wykrycia pojawienia się wody.
6. 7. Cysterna według zastrz. 6, znamienna tym, że czujnik (7) składa się z warstwy (14) soli higroskopijnej, której przewodność w roztworze jest znacznie większa niż w postaci krystalicznej, relacji wymiany ciepła z powierzchnią zewnętrzną (4) zbiornika, z dwóch elektrod (15,16) oddalonych jedna od drugiej, z których każda styka się z warstwą soli higroskopijnej, dwóch przewodów (8,9), membrany (11) z materiału izolującego elektrycznie, ale przewodzącego ciepło, która jest najczęściej zamocowana na fragmencie (13) powierzchni zewnętrznej zbiornika, między tą powierzchnią a warstwą soli (12), przy czym warstwa soli (12) jest umocowana do membrany, zespołu informującego (10), składającego się najczęściej z obwodu elektrycznego (21), połączonego z każdą z elektrod (15,16) przewodami (8,9) i zawierającego źródło prądu elektrycznego (24) i element (25) detekcji przepływu prądu.
7. 8. Cysterna według zastrz.7, znamienna tym, że obwód elektryczny (21) zawiera element wzmacniający prąd elektryczny, najczęściej tranzystor (22).
8. 9. Cysterna według zastrz.6 albo 7 albo 8, znamienna tym, że zespół informujący (10) zawiera drugą gałąź (23b) przekaźnika dwustanowego (23), która stanowi pamięć wykrywania wody przez czujnik (7).