Индикаторное устройство для обнаружения подземной утечки жидких углеводородных нефтепродуктов Российский патент 2023 года по МПК G01N31/22 G01N33/24 

Изобретение относится к химмотологии, конкретно к твердофазным индикаторным приборам и устройствам для определения горюче-смазочных материалов и может быть использовано для экспрессного визуального обнаружения подземной утечки жидких углеводородных топлив в почве и грунте, под сварными швами и соединительными стыками преимущественного подземного магистрального оборудования.

Одним из наиболее распространенных видов техногенного воздействия на объекты окружающей среды является загрязнение почвы нефтепродуктами и нефтями в местах аварийных проливов как при транспортировки, так и при хранении в емкостях. Причинами аварийных разливов могут являться стихийные бедствия, различные внешние воздействия, в том числе и криминального характера, приводящие к прорыву продуктопроводов, а также поломки оборудования в процессе осуществления технологических операций. Оперативное определение наличия нефтепродуктов в почве, в местах размещения технологического оборудования является актуальной проблемой. Перед авторами стояла задача разработки информативного, простого в исполнении и изготовлении, реализуемого на известных отечественных технических решениях и устройствах.

При просмотре научно-технической и патентной информации были выявлены аналоги, частично решаемые поставленную задачу.

Так известен течеискатель углеводородного топлива CENTER: бензина всех марок в виде электронного прибора со светодиодом и датчиком, расположенным на конце 40-сантиметрового кабеля, благодаря чему измерения могут осуществляться в самых труднодоступных местах по месту утечек [novapribor.ru>uglevodorodnogo-3 83].

Недостаток этого прибора в том, что он предназначен для обнаружения утечек бензина косвенно, по обнаружению его паров в воздухе.

Известен также датчик утечки жидких нефтепродуктов в грунте, содержащий два или более электродов, один из которых покрыт диэлектриком, растворимым в нефтепродукте, но не растворимым в воде. При нахождении этого прибора в почве и утечке нефтепродукта и попадания его на электрод, диэлектрик растворяется, в результате чего сопротивление между электродами уменьшается, что регистрируется сигнализатором [Пат. RU 2190844. G01N 27/02. 2000 г.].

Недостатком этого датчика является необходимость наличия влажного грунта и низкая чувствительность при малых утечках в почву (минимально обнаруживаемые количества протекаемого топлива несколько литров).

Наиболее близким по технической сущности и взятым за прототип является индикаторный элемент для обнаружения утечки жидкого углеводородного топлива на твердофазной поверхности, содержащий гидроизоляционную ленту, индикатор и белый впитывающий материал. Индикатор выполнен из мелкодисперсного красителя, растворимого в жидком углеводородном топливе, но не растворимого в воде и размещен между подложкой и белым впитывающим материалом, при этом в качестве подложки индикаторный элемент содержит гидроизоляционную непрозрачную пленку с липким слоем [Патент 2564002 C1. G01N 31/22].

Недостатком этого индикаторного элемента является ограниченная область применения, он предназначен для определения топлива с визуальной индикацией на твердофазной поверхности только в воздушной среде и не пригоден в условиях подземной почвенной среды.

Технический результат изобретения - расширение области применения индикаторного устройства с одновременным повышением чувствительности и оперативности обнаружения подземной утечки жидкого углеводородного топлива на глубине до одного метра в местах нахождения подземного оборудования с топливом.

Указанный технический результат достигается тем, что индикаторное устройство для обнаружения подземной утечки жидких углеводородных нефтепродуктов, содержащее индикаторный элемент, состоящий из гидроизоляционной непрозрачной пленки-подложки с двухсторонним липким слоем и белого впитывающего материала, между которыми размещен индикатор из мелкодисперсного красителя, растворимого в жидком углеводородном топливе, но не растворимого в воде, согласно изобретению, устройство выполнено сборно-разборным в виде стальной трубы с нанесенной миллиметровой шкалой измерения глубины погружения устройства в почву, внутри которой размещен соосно трубе свободно проходящий через центральное отверстие в крышке трубы и имеющий наружную рукоятку на верхнем торце металлический цилиндрический стержень, на нижнем торце которого выполнена наружная резьба для стыковки с осевой проточкой в верхней части съемной насадки, имеющей конусный наконечник, обращенный вершиной к поверхности анализируемой почвы, съемная насадка имеет диаметр менее внутреннего диаметра стальной трубы, диаметр основания конусного наконечника съемной насадки равен наружному диаметру стальной трубы, а конусный наконечник выполнен с удлиненной резьбовой осью, соединенной с цилиндрической частью съемной насадки, имеющей в нижнем торце ответную осевую резьбовую проточку, при этом навинчиваемый на резьбовую ось конусного наконечника индикаторный элемент выполнен в виде кругового кольца и дополнительно содержит опорный несущий слой, из белого жесткого пластика, который закреплен на внешней стороне двухсторонней клейкой пленки-подложки.

На фиг.1 представлено индикаторное устройство для обнаружения утечки жидких углеводородных нефтепродуктов с указанием (а, б, в, г, д, е, ж, з, и, к) различных позиций (поз) его элементов во время работы.

Индикаторное устройство выполнено сборно-разборным, состоит из следующих узлов (поз. а). В трубу 1, изготовленную из металла, не подающегося коррозии, с внутренним диаметром 17 мм и длиной 102 см, толщиной трубы 1 мм, с наружным диаметром 19 мм, вставлен стержень 2, у которого на нижнем торце выполнена наружная резьба 3. Труба имеет навинчивающуюся крышку 4 с отбортовкой для удобства удержания рукой. Стержень свободно проходит через центральное отверстие в крышке 4 и заканчивается рукояткой 5. Стержень 2 выполнен, как и труба, из нержавеющей стали, имеет длину 100 см (менее длины трубы 1) и диаметр 9 мм. Стержень 2 через наружную резьбу 3 соединен со сборной насадкой, состоящей из участка 6 цилиндрической формы и конусного наконечника 7, который выполнен с удлиненной резьбовой осью 8, соединенной с резьбовой проточкой 9, выполненной в нижнем торце цилиндрического участка насадки. Основание конусного наконечника 7 имеет диаметр, равный наружному диаметру трубы 1, а диаметр цилиндрического участка 6 насадки имеет диаметр менее внутреннего диаметра трубы 16 мм.

Индикаторный элемент выполнен в виде кругового кольца 10, навинчиваемого на резьбовую ось 8 конусного наконечника 7. Непосредственно индикаторный элемент 10 имеет четыре слоя, нижний из которых из белого жесткого пластика толщиной 0.5 мм (ГОСТ 9639-71. Листы из поливинилхлорида) навинчивается до контакта с основанием конусного наконечника 7. К белому жесткому пластику приклеена одной стороной двухсторонняя клейкая лента, с наружной клейкой стороны которой прикреплен индикатор из мелкодисперсного красителя, растворимого в жидком углеводородном топливе, но не растворимого в воде, закрытым белым впитывающим материалом (как вариант - белой хроматографической бумагой). Фактически индикаторный элемент 10 выполнен, как и в прототипе, только с тем отличием, что имеет в основании слой из белого жесткого пластика для удобства навинчивания на резьбовую ось 8 и исключения перекоса в горизонтальной плоскости. Частицы красителя диффундированы в один клейкий слой двухсторонней клейкой ленты. Индикаторные элементы изготавливаются заранее с разными красителями.

Как и в прототипе, берут бумагу-основу для экспресс-тестов марки I (ТУ ОП 13-7310005-20-83), наносят на нее тонкодисперсный краситель формазилбензол ч. (ТУ ШЗ 54-84) 50-100 мг/м² и дублируют эту поверхность двухсторонней клейкой лентой с адгезивным покрытием «Attache» (РФ, ТУ 2245-004-4577247-2007). С полученной трехслойной заготовки снимают с клейкого покрытия второй (на другой стороне) защитный слой и прикрепляют белый жесткий пластик. Из полученной большой четырехслойной заготовки вырезан индикаторный элемент 10 - четырехслойное круговое кольцо наружным диаметром 16 мм и центральным отверстием 5 мм.

Индикаторное устройство для обнаружения утечки жидких углеводородных нефтепродуктов используется следующим образом. Стержень 2 ввинчивают в верхнюю часть цилиндрической насадки (поз 5б). Предварительно подготовленный с красителем индикаторный элемент 10 навинчивают на удлиненную резьбовую ось 8 до контакта белого жесткого слоя с основанием конусного наконечника 7, затем ввинчивают резьбовую ось (поз.8в) в нижний торец цилиндрической части насадки 6. Закрывают насадку 6 трубой 1, сдвигая ее по стержню 2 вниз, до основания конусного наконечника 7 (поз 1 г). Готовое индикаторное устройство погружают в грунт, фиксируя по миллиметровой шкале на трубе глубину погружения (поз д). За отбортовку крышки 4 трубу 1 поднимают (поз 1е) до отметки на стержне 2 границы открывания трубы под землей, обеспечивая контакт индикаторного элемента 10 с почвой. При наличии следов бензина в почве индикаторный элемент 10 приобретает (за счет растворения мелкодисперсного красителя в нефтепродукте) красный цвет. По истечении кратковременного контакта с почвой трубу 1 опускают до упора - закрывают индикаторный элемент 10 (поз 1ж) и извлекают устройство из почвы (поз 1з), освобождают конусный наконечник 7, выкручивая резьбовую ось 8 из цилиндрической части насадки 6. При попадании некоторого количества почвы при закрытии насадки 6 трубой 1, почву удаляют на поверхности, промывая конусный наконечник 7 с индикаторным элементом 10 проточной водой (поз и). При промывке водой окраска индикаторного элемента не меняется и не исчезает, так как применяется не растворяющийся в воде краситель. Снимают индикаторный элемент 10 и делают вывод о наличии нефтепродукта, в данном случае бензина в почве, на замеренной глубине (поз к).

Таким образом, индикаторное устройство за счет совокупности существенных признаков - индикаторного элемента с жестким белым пластиком, закрепленном на удлиненной резьбовой оси конусного наконечника, который с помощью стержня 2 и металлической трубы 1 погружается в почву и имеет короткий (5-10 мин) контакт с почвой, позволило решить задачу разработки индикаторного устройства с высокой чувствительностью (минимально обнаруживаемая доза жидкого углеводородного топлива 10-20 мл на 1 дм³ почвы).

Кроме того, при изменении вида красителя возможно определять и наличие других жидких загрязнителей в почве.

Изобретение относится к химмотологии, конкретно к твердофазным индикаторным приборам и устройствам для определения горюче-смазочных материалов и может быть использовано для экспрессного визуального обнаружения подземной утечки жидких углеводородных топлив в почве, под сварными швами и соединительными стыками. Устройство содержит трубу 1, на которой нанесена миллиметровая шкала измерения глубины погружения устройства в почву и внутри которой размещен свободно проходящий через центральное отверстие в крышке 4 трубы 1 и имеющий наружную рукоятку 5 на верхнем торце металлический цилиндрический стержень 2. На нижнем торце стержня выполнена наружная резьба для стыковки с осевой проточкой в верхней части съемной насадки 6, имеющий цилиндрический участок и конусный наконечник 7, обращенный вершиной к поверхности анализируемой почвы. Конусный наконечник 7 выполнен с удлиненной резьбовой осью 8 для соединения с цилиндрической частью насадки, в нижнем торце которой имеется резьбовая проточка 9. На резьбовой оси навинчен четырехслойный индикаторный элемент 10 в виде кругового кольца, состоящий в основании из белого жесткого пластика, на верхней стороне которого одной стороной прикреплена двухсторонняя клейкая пленка, с другой стороны которой закреплен диспергированный слой индикатора из мелкодисперсного красителя, растворимого в углеводородном топливе и не растворимого в воде, а верхний слой - адгезивное покрытие из белой бумаги - поглотительный слой. Обеспечивается расширение области применения индикаторного устройства с одновременным повышением чувствительности и оперативности обнаружения подземной утечки жидкого углеводородного топлива на глубине до одного метра в местах нахождения подземного оборудования с топливом. 1 ил.

Индикаторное устройство для обнаружения подземной утечки жидких углеводородных нефтепродуктов, содержащее индикаторный элемент, состоящий из гидроизоляционной непрозрачной пленки-подложки с двухсторонним липким слоем и белого впитывающего материала, между которыми размещен индикатор из мелкодисперсного красителя, растворимого в жидком углеводородном топливе, но не растворимого в воде, отличающееся тем, что устройство выполнено сборно-разборным в виде стальной трубы с нанесенной миллиметровой шкалой измерения глубины погружения устройства в почву, внутри которой размещен соосно трубе свободно проходящий через центральное отверстие в крышке трубы и имеющий наружную рукоятку на верхнем торце металлический цилиндрический стержень, на нижнем торце которого выполнена наружная резьба для стыковки с осевой проточкой в верхней части съемной насадки, имеющей конусный наконечник, обращенный вершиной к поверхности анализируемой почвы, съемная насадка имеет диаметр менее внутреннего диаметра стальной трубы, диаметр основания конусного наконечника съемной насадки равен наружному диаметру стальной трубы, а конусный наконечник выполнен с удлиненной резьбовой осью, соединенной с цилиндрической частью съемной насадки, имеющей в нижнем торце ответную осевую резьбовую проточку, при этом навинчиваемый на резьбовую ось конусного наконечника индикаторный элемент выполнен в виде кругового кольца и дополнительно содержит опорный несущий слой из белого жесткого пластика, который закреплен на внешней стороне двухсторонней клейкой пленки-подложки.