Файл: Зимин, В. С. Стеклодувное дело и стеклянная аппаратура для физико-химического эксперимента.pdf

Описанным выше способом изготавливают и широкие шлифы (диаметром 70—80 мм). Шлифы еще более крупные гораздо про­

ще делать на горизонтально-заварочном станке (см. гл. XI). Пришлифовывают простые шлифы очень тщательно, каждую

пару (муфта — керн) отдельно. В рабочем состоянии при соответ­ ствующей смазке они обеспечивают вакуум IO-6÷ IO-7 торр (при­ мерно 10~4÷ IO-5 Па).

Термостатируемые шлифы. Шлиф называется термостатируе-

мым, если его муфта или керн снабжены стеклянной оболочкой (термостатируемой рубашкой), расположенной у муфты — сна­ ружи, у керна — внутри (см. рис. 76,6). Через рубашку можно пропускать жидкость, нагретую или охлажденную до определен­ ной температуры, тем самым сохраняя температуру шлифа на постоянном заданном уровне. Изготовление такого шлифа начи­ нают с муфты без ранта, на которой потом монтируют рубашку, или с керна, имеющего двойные стенки. Приемы работы те же,

что и при изготовлении стеклянных холодильников. Шлифуют и притирают муфту и керн только по окончании всех операций,

после спаивания и отжига.

Заливные шлифы. Порядок изготовления заливного шлифа опи­

ком шлифе делают без ранта, чем уменьшают расстояние между шлифом и стенками рубашки. В других — муфта оканчивается не рантом, а короткой широкой трубкой, обрезанной и оплавлен­

ной. Заливные шлифы применяют в тех случаях, когда по усло­

виям эксперимента нельзя применять вакуумную смазку для шлифов. Тогда в качестве смазки (улучшающей герметичность шлифов) используют ту жидкость, которая применяется в при­ боре. Эту жидкость (или металлическую ртуть, если можно) и за­ ливают в воронку, припаянную к керну или муфте.

Нормальные шлифы (НШ). Работа в приборах и на установках,

отдельные части которых соединяются на шлифах, обеспечивает значительно большую герметичность и чистоту, чем в приборах с соединениями на пробках и резиновых трубках. Однако заме­ нять одни части установки другими можно только при условии,

если шлифы строго подогнаны. Необходимость таких приборов

с взаимозаменяющимися частями на шлифах и привела к стан­ дартизации шлифов. В настоящее время во всем мире получили большое распространение стандартные, так называемые нормаль­

ные шлифы. Вся стеклянная лабораторная посуда выпускается промышленностью в соответствии с международным стандартом на нормальных шлифах. Нормальные шлифы имеют одну конус­ ность (1 : 10) и различаются по номерам, например: НШ-8, НШ-10,

НШ-14,5, НШ-19, НШ-29, НШ-34, НШ-45 и т. д. Номер шлифа со­ ответствует диаметру самой широкой части пришлифованной по­ верхности муфты или керна.

164

В лабораторной работе, не требующей высокого вакуума, такие шлифы незаменимы. Однако несмотря на большие достоинства,

нормальные шлифы (НІИ) имеют и существенные недостатки: они не обеспечивают ни постоянного большого давления, ни высокого вакуума.

Рис. 77. Станок для изготовления заготовок для нормальных шлифов:

/ — патрон; 2 —зажимные цанги; 3 —устройство для обжимания заготовок; √-валики; 5 — неподвижный конус; 6— газовая горелка; 7—рукоятка.

Заготовки НШ делают на специальном станке из определен­ ных стандартных трубок. Шлифуют на металлических притирах (см. § 93). Конечно, можно делать заготовки НШ и вручную, но это трудоемко и невыгодно.

Станок для изготовления заготовок для нормальных шлифов

(рис. 77). Вращение шпинделю станка придает электромотор мощностью 0,7 кВт. Скорость вращения шпинделя (максималь­ ная— до 3000 об/мин) можно регулировать. C левой стороны станок имеет специальный патрон 1 с легкими зажимными цан­ гами 2, в которые зажимают трубки — заготовки для нормальных

шлифов. C правой стороны на подвижной каретке закрепляют

устройство 3, снабженное двумя вращающимися валиками 4, име­ ющими конусность 1:10, и неподвижным металлическим конусом 5, при помощи которых обжимают трубки при получении загото­ вок. На станке укреплена газовая горелка 6.

Путем обжима валиками 4 на конусе 5 трубки, размягченной пламенем горелкц, получают заготовки муфт шлифов, но можно

185

изготовить и керны НШ-19, НШ-29 и более. Керны меньшего ди­ аметра получают при помощи специальной формы (рис. 78).

Каждому номеру шлифа способствует определенная форма. В дан­

ную форму, смазанную изнутри мелким графитовым порошком, помещают размягченную на пламени горелки часть трубки, запа-

Рис. 78. Форма для изготовления кернов.

янной с одного конца, и с силой вдувают воздух через открытый конец трубки. После этого форму разжимают и вынимают заго­ товку керна.

Работа на станке особых трудностей не представляет. Сначала на алмазных отрезных кругах нарезают одинаковые по длине

(100—120 мм) отрезки трубок, предназначенные для получения

заготовок муфт шлифов. Для заготовок муфт НШ-10 подбирают

трубки диаметром 11 — 13 мм, для НШ-14,5— диаметром 18—19 мм, для НШ-29 — диаметром 33—34 мм и т. д. Отрезок трубки вста­ вляют в патрон станка и пламенем горелки (при вращении шпин­ деля) доводят свободный конец трубки до размягчения. После этого, предварительно подогрев пламенем и смочив воском или па­ рафином валики 4 и конус 5, каретку с устройством 3 быстро подо­

двигают к размягченной трубке и вставляют весь конус 5 в размяг­

ченную трубку. При помощи рукоятки 7 валки 4 прижимают к раз­ мягченным стенкам трубки. Готовые детали отжигают в печи, за­ тем притирают.

Сферические шлифы. Сферические шлифы применяют в тех слу­

чаях, когда в ходе эксперимента возникает необходимость в пово­ роте одной части прибора относительно другой на определенный угол. Однако их можно использовать только тогда, когда нет необходимости в абсолютной герметичности прибора, например в ректификационных колоннах или в перегонных аппаратах. На рис. 79 показан порядок изготовления сферического шлифа вручную. Для массового производства применяют специальный штамп. Метод шлифовки описан в § 93.

Цилиндрические шлифы. Муфта и втулка цилиндрического шли­ фа, как видно из названия, имеет форму цилиндра. Диаметр та­

ких шлифов доходит до 40 мм, длина —до 200 мм. Муфту полу­ чают путем обтягивания размягченной стеклянной трубки на металлическом калибре под вакуумом (см. § 29). Калиброван-

166

ную трубку делают в 1,5 раза длиннее заданной длины муфты. Среднюю часть трубки отмеряют по длине муфты, а края ее

с обоих концов раздувают так, чтобы с обеих сторон муфты по­ лучились трубки длиной 30—40 мм и диаметром, немного боль­

шим диаметра муфты. Один из раздутых концов припаивают

Рис. 79. Порядок изготовления сферического шлифа — вручную:

Д —муфта; Б — сферический керн (сфера).

к прибору, другой оплавляют и оставляют открытым. Втулку

шлифа изготовляют специальной шлифовкой толстостенной ци­ линдрической трубки, подгоняя ее диаметр под внутренний диа­

метр муфты (см. гл ХШ). Длина втулки должна быть на 20— 30 мм больше длины муфты.

Цилиндрические шлифы применяют в стеклянных реакторах при монтаже приспособления для перемешивания жидкостей, а также в приборах, в которых требуется без нарушения режима эксперимента поднять или опустить исследуемый образец.

§ 56. Краны

Лабораторные стеклянные приборы и установки почти всегда снабжаются стеклянными кранами. Известно множество кранов' различной конфигурации и разного назначения. Они могут быть простыми — двухрантовыми, двух- и трех-ходовыми, вакуумными,

бессмазочными и заливными. Массовое изготовление простых кра­ нов хорошо освоено заводами, выпускающими стеклянные лабо­

раторные изделия, как- у нас в стране, так и за рубежом, и все же при монтаже сложных установок приходится изготовлять краны, и особенно вакуумные, специальные, заливные, вручную.

Простые (двухрантовые) краны. Простой кран состоит из двух­ рантовой муфты (ранты нижний и верхний) с припаянными по бокам отводными трубками и пробки, тщательно пришлифованной

187

к муфте. Пробка в верхней части имеет ручку пли, как ее назы­ вают стеклодувы, костылик, в средней части по горизонтальной оси — проходное отверстие, совпадающее с трубками в муфте (см. ниже).

Муфта и пробка должны быть из одного и того же стекла или из стекол с одинаковыми или близкими по значению К. Т. Р. Иначе

впроцессе работы возможно заедание пришлифованных поверхно­ стей крана или растрескивание муфты.

Изготовление муфты начинают с подбора подходящих трубок для муфты и боковых отводов. Естественно, удобнее де­ лать муфту из толстостенного кранового стекла, но за неимением его с успехом можно использовать и трубки с толщиной стенок 1,5—2 мм. Последние утолщают, как при изготовлении муфты шлифа. Боковые отводные трубы припаивают без дутья, так на­ зываемой «крановой лепкой». Поэтому на подготовку торцов этих трубок следует обратить особое внимание. Торцы боковых трубок

вместе припайки к муфте делают утолщенными (на 2—3 мм толще стенки исходной трубки), с тем чтобы увеличить прочность сцепления трубки с муфтой крана. Если припаять трубку без утолщения краев торца, то даже при легком ударе она отламы­ вается в месте припайки. Отремонтировать такой кран невоз­

отрезок трубки, у которой один конец ровно обрезан, а другой имеет оттянутую державу, и помещают участок трубки вблизи отрезанного конца (15—20 мм от края торца) в среднее мягкое

пламя горелки. В этом месте трубку размягчают по окружности и, сняв с пламени, слегка прижимают торец к графитовой плитке.

При этом в месте нагрева получают небольшое утолщение. Ту же операцию проделывают с соседними участками трубки и т. д. вплоть до получения утолщения нужного размера. После этого утолщенную часть размягчают на пламени и разверткой изнутри развертывают в виде небольшого удлиненного конуса. Если боко­ вая припайка муфты крана превышает в диаметре 20—25 мм, то после известных операций по утолщению стенок края торца обра­

батывают так же, как и в тройниковом спае при крановой лепке широких трубок (см. § 21).

Муфты кранов делают почти так же, как и муфты простых шлифов: накапливают стекло, делают ранты, добиваются задан­ ной конусности. Если муфту изготавливают из крановой трубки, то диаметр трубки подбирают по верхнему диаметру будущей муфты. Длина пульки должна соответствовать длине муфты.

168

малых кранов (диаметром 15—18 мм) и 2,5—3 мм для боль­ ших.

Сделать муфту из крановой трубки проще, чем из обычной.

Пульку разогревают на пламени, причем степень размягчения уменьшают от одной державы к другой. И далее, разогревая и

fí В В

Рис. 80. Обычные (Л), серповидные (5) и штампованные (В) костылики (ручки) к пробкам кранов.

обкатывая, придают пульке нужную конусность. Затем присту­ пают к отделке верхнего ранта. Сделав рант и выровнив внутрен­ нюю поверхность на развертке, горячую муфту либо насаживают на хваток (при больших размерах), либо припаивают к ней стек­ лянную палочку с внешней стороны в месте будущей припайки боковой трубки и выводят ее по центру муфты (при малых раз­

мерах крана).

Нижний рант муфты, насаженной на хваток, отделывают так же, как-и верхний. Нижний рант муфты с выведенной по центру палочкой — державой делать несколько труднее, так как отверстие в нижней ее части (более узкой) приходится делать без выдувания тонкостенного пузыря. Вначале так же, как и при получении верхнего отверстия (под рант), выбирают лишнее стекло до образования тончайших стенок в центре торца муфты. Затем вытягивают тонкие стенки в короткий «усик», который от­ бивают вблизи муфты. Край отверстия разогревают в пламени и развертывают на узкой развертке. Если развернутые края полу­ чились неровные, то их выравнивают, снимая лишнее стекло стек­ лянной палочкой, и после этого приступают к изготовлению ранта известным способом. Во время всех операций муфту периодически обогревают на пламени, постоянно поддерживая температуру ра­ зогрева стекла, близкую к размягчению.

Завершив отделку рантов, к муфте в месте припайки трубок

припаивают прямую стеклянную трубку или палочку (перпенди­ кулярно к вертикальной оси муфты), а ранее припаянную изогну­ тую палочку — державу либо оттягивают на пламени, либо отби­ вают легким ударом ножа для резки стекла. По окружности цент­ ральной части муфты размечают места, по которым предпола­ гается припаять трубки (две или три). Разметку делают тонким концом размягченной стеклянной палочки, ставя еле заметные точки-бугорки по местам будущих припаек. Затем на узком пла­

169

мени со стороны, противоположной припаянной палочке, посте­ пенно (по нескольку раз) вытягивают стекло из стенки муфты другой специальной палочкой, до образования полого тонкостен­

ного «усика», который откалывают стеклодувным ножом. Полу­ ченное небольшое отверстие (1,5—2 мм) развертывают разверт-

Рис. 81. Последовательность изготовления пробок к крапам:

Д—-проходная пробка; Б—многоходовая пробка.

кон или резким кислородным пламенем до диаметра, превышаю-

щего на 2—3 мм внутренний диаметр предназначенной для при­ пайки боковой трубки.

Одновременно размягчив края полученного на муфте отверстия (до текучести стекла) и утолщенный торец трубки — припайки (торец размягчают несколько меньше отверстия на муфте), сни­ мают их с пламени и быстрым движением соединяют (крановой лепкой). После лепки вращают изделие вокруг горизонтальной оси припайки вплоть до затвердения спая. Размягченное стекло у отверстия муфты и торца припайки должно равномерно рас­

пределиться в месте соединения, образовав гладкий монолитный спай как снаружи, так и изнутри муфты. По мере остывания стекла место спая слегка растягивают во избежание залипаний. Точно так же припаивают и остальные боковые трубки, предвари­ тельно отбив палочку — державу. Диаметр отверстия в местах соединения муфты с трубками должен быть равен внутреннему диаметру трубок. Готовое изделие тщательно обогревают в пла­ мени и после остывания отжигают.

Пробки литые (щипковые) для небольших простых кранов

(диаметром до 25 мм) выпускаются промышленностью.

Пробки полые изготовляют вручную на газовых горелках. Изготовление пробок начинают с заготовки костыликов

(рис. 80). Размер их должен быть соизмерим с диаметром муфты крана. Пробку делают из такой же пульки, что и муфту крана,

утолщая стенки и добиваясь заданной конусности. Затем делают

UQ

у пробки шейку и к ней припаивают костылик. Если проходное отверстие в пробке одно, то его получают, пропаивая трубку за­ данного диаметра через стенки пробки (рис. 81). Для этого трубку пропускают через выдутое с одной стороны пробки отвер­ стие. Один коней трубки припаивают изнутри к противоположной

гивают и запаивают наглухо трубку и отверстие, выдутое ранее в пробке. Места соединения трубки со стенками тщательно про­ паивают, размягчая пробку по окружности. Поддувают ртом че­ рез державу костылика. После того как спаи хорошо проварены, а пробка подогнана к муфте, в стенках пробки в местах впаива­ ния трубки прокалывают отверстия раскаленной вольфрамовой

иглой. После этого отделывают донышко. Готовую пробку обяза­ тельно отжигают в заранее разогретой муфельної! печи.

При изготовлении многоходовых пробок (рис. 81, Б) заготовку пробки разрезают в холодном состоянии пополам, вставляют внутрь спаянные между собой глухими стеклянными палочками трубки — ходы, подогнав их длину к внутреннему диаметру пробки. После этого разрезанные части пробки соединяют и спаи­ вают. Пропайку ходов делают ранее описанным способом. Посад­ ку пробки в муфту простого крана, отработку конусности, под­

гонку пробки и муфты по длине производят так же, как и при

изготовлении простых шлифов.

Заливные краны (муфту крана) делают подобно тому, как делают заливные шлифы (второй вариант). Виды заливных

кранов представлены на рис. 82. Заливные краны специальных конструкций разобраны в § 65 данной главы. Разные виды обыч­ ных кранов показаны на рис. 83.

Вакуумные краны. Обычные вакуумные краны (рис. 84)—это

не что иное, как модификация шлифов и простых кранов. Поэтому нет необходимости подробно описывать их изготовление. Следует

171