книги из ГПНТБ / Зимин, В. С. Стеклодувное дело и стеклянная аппаратура для физико-химического эксперимента

конструированию магнитных мешалок с элементами осевого вра­ щения в замкнутом герметичном объеме.

На рис. 152 показаны детали и порядок сборки сосуда с маг­ нитной мешалкой. Работу, как и в большинстве случаев, начи­ нают с изготовления пульки длиной, равной длине будущего со-

й в

Рис. 152. Детали сосуда с магнитной мешалкой:

а—заготовка с верхним подпятником; б—заготовка с двумя подпятниками и державами; β—ротор мешалки с лопастями; г—сосуд с мешалкой.

Рис. 153. Сосуды с магнитными мешалками:

А — с термостатируемой рубашкой; Б — с двумя реакторами.

суда (длину держав не учитывают), и заданного диаметра. Делают утолщенное плоское дно обязательно с округленными плечиками (так как сосуд будет работать под вакуумом). Центр дна разогревают на самом узком пламени горелки и тонкой стек­

лянной палочкой вытягивают часть стекла до образования не­ большого выступа в виде опрокинутой воронки высотой 3—4 мм. Диаметр самой широкой части воронки не должен превышать 4—5 мм. Стеклянную палочку в вершине конуса воронки оттяги­ вают на пламени, а вершину конуса вторично размягчают на уз­

ком пламени и осторожно раздувают до округления с внутренней стороны (в виде гладкой сферы) с утолщенными стенками диа­ метром в 1,5—2 мм (рис. 152, а). Полученное углубление с внут­

ренней стороны дна называют подпятником.

К сосуду сбоку вблизи дна припаивают трубку и выгибают ее

на пламени горелки так, чтобы ее конец вышел на одну вертикаль­ ную ось сосуда (рис. 152,6); эта трубка будет служить державой. Нижнюю часть сосуда обрабатывают так же, как верхнюю, только

после образования подпятника (в вершине конуса) к конусу сна­ ружи припаивают стеклянную палочку — державу, стараясь не повредить внутреннюю поверхность сферы (рис. 152,6). После этого обязательно отжигают изделие в печи.

При изготовлении вращающейся части мешалки — ротора (рис. 152,e) особое внимание следует уделить центровке оси вра­

250

щения (стеклянная палочка) и балансировке остеклованного маг­ нита. Хорошо сцентрированные и сбалансированные магнитные мешалки могут вращаться со скоростью до 2000 об/мин.

Для более стабильного вращения масса магнита, помещаемого в сосуд, всегда должна быть меньше массы магнита, расположен­ ного на оси ротора электромотора.

Стекло для магнита и оси вращения выбирают более тугоплав­ кое, нежели стекло для сосуда. Остеклованный металл намагни­

чивают сильным электромагнитом. Вверху и внизу ось сводят на

конус (на пламени горелки) так, чтобы она свободно входила в подпятники. Расстояние между дном сосуда и магнитом должно быть минимальным (0,5—0,6 мм). По всей длине стеклянной оси

припаивают плоские лопасти с заданным расстоянием между

ними.

Подготовленный ранее и отожженный сосуд разрезают (см. рис. 152, — линия отреза /Q, внутрь него помещают ротор — ме­ шалку и спаивают сосуд по месту разреза.

Следует заметить, что точно угадать или разметить длину ро­ тора—мешалки по длине сосуда очень трудно, поэтому длину ротора, наращивая или уменьшая верхнюю его часть, подгоняют по разрезанному сосуду. При этом, составляя обе части сосуда точно по разрезу, проверяют, как ротор вращается в подпятниках.

Готовый сосуд с магнитной мешалкой отжигать в печи не сле­

дует, так как ось мешалки может покривиться.

Описанный порядок изготовления сосуда с магнитной мешал­

кой можно взять за основу при разработке плана работы над по­ добными сосудами.

На рис. 153 показан реактор с магнитной мешалкой и термостатируемой рубашкой. Порядок изготовления такого реактора следующий. Сначала делают внутренний сосуд и, не помещая в него магнитную мешалку, навивают на него облегающую спираль. Затем полученный сосуд впаивают в термостатируемую рубашку и весь реактор отжигают в печи. После отжига весь прибор (и ру­ башку, и внутренний сосуд) разрезают, подгоняют и вставляют во внутренний сосуд приготовленную заранее мешалку и спаи­

вают поочередно по разрезу сначала внутренний сосуд, а затем и рубашку. На рис. 153, Б представлен другой прибор с двумя реак­ торами и мешалками. Принцип его изготовления тот же.

§ 72. Центробежные насосы

Стеклянные центробежные насосы применяют для циркуляции различных жидкостей в замкнутом объеме прибора. Принцип *ра

боты стеклянных центробежных насосов сходен с работой меха­ нических центробежных насосов. Безусловно, ввиду малых габа­ ритов (диаметр их 30—60 мм) и небольшой скорости вращения

производительность стеклянных насосов невелика. Например, при вращении ротора со скоростью около 2000 об/мин и объеме

251

корпуса насоса 50 см3 такие насосы могут поднять столб воды на высоту 300—400 мм (давление атмосферное, диаметр трубки 2—

3 мм). Однако чаще всего и такой производительности бывает до­ статочно для обеспечения циркуляции жидкости в небольших по объему приборах.

Подпятник

HU0KHUÙ, SepXHUU,

Рис. 154 Виды стеклянных центробежных насосов:

А — насос целыіопаянный с ротором в виде прямоугольной пластины; Б—насос цельнопаянный с ротором в виде кольца;

В— насос разъемный с фланцевым корпусом и кольцевым ротором с крыльчаткой; Г — насос с тефлоновым сальником.

Корпус стеклянных насосов может быть цельнопаянным или разъемным (рис. 154).

Роторы большинства насосов, как и у приборов с магнитными мешалками, представляют собой заключенный в стекло магнит на стеклянной оси. Внешний магнит укрепляют на оси ротора элект­ ромотора.

Весь порядок изготовления стеклянных центробежных насосов сходен с порядком изготовления приборов с магнитными мешал­

ками. Сначала из цилиндрической трубки делают корпус насоса.

Форма его — «улитка» — похожа на форму центробежного механи­ ческого насоса. Ее получают, припаивая к корпусу по касательной после отделки подпятников боковой отвод. Нижний подпятник

252

ГЛАВА Xl

ГОРИЗОНТАЛЬНО-ЗАВАРОЧНЫЙ СТАНОК.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРИБОРОВ ПОВЫШЕННОЙ СЛОЖНОСТИ

§73. Горизонтально-заварочный станок

вусловиях стеклодувных мастерских

Горизонтально-заварочные, вертикально-заварочные и многие другие станки для обработки стекла в заводских условиях пред­ назначаются для выполнения отдельных операций, связанных с обработкой крупногабаритных стеклянных изделий. Из всех стан­

ков, применяемых в промышленном производстве, самое широкое распространение в условиях стеклодувных мастерских получил горизонтально-заварочный станок. На этом станке проводят слож­

ные операции по обработке крупногабаритных стеклянных загото­ вок и изготовление трудоемких приборов, не выпускаемых про­ мышленностью, но которые ввиду их сложности нельзя выполнить вручную. Станок используют для притирки и шлифовки крупных стеклянных изделий, для обработки изделий из кварцевого стекла с применением кварцедувных горелок.

Горизонтально-заварочный станок (рис. 155) имеет две «баб­ ки», одна из которых — правая может передвигаться по направ­ ляющим станины станка. Левая «бабка» станка неподвижна. «Бабки» имеют одинаковые патроны, идентичные патронам токар­ ного станка. Цанги патронов в отличие от токарных делают удли­

ненными (250—350 мм) и обертывают асбестовым полотном в 2—3 слоя для предотвращения соприкосновения металлических цанг со стеклом при зажиме заготовок. Цанги в патронах сдви­ гают и раздвигают при помощи большого текстолитового кольца, закрепленного по внешней окружности патронов и приводящего

в движение цанги. При зажиме стекла в цанги патронов следует

прилагать значительно меньшее усилие, чем при зажиме ме­ талла. Оба патрона вращаются синхронно при помощи цепных передач от единого вала, приводимого во вращение электромо­

тором.

Станок снабжен подвижной кареткой, которая может свободно

перемещаться между «бабками» станка по направлению станины при вращении рукоятки каретки. Каретку часто используют для закрепления на ней газовой горелки или крепления к ней специ­

альных приспособлений по обработке стекла. Для обработки стекла на станке применяют современную настольную газовую горелку, закрепляемую на подвижной каретке или на специаль­ ном шарнирном устройстве, позволяющем перемещать горелку на все полезное расстояние между «бабками». Шарнирное устрой­ ство жестко прикрепляют к станине станка при помощи крон­

254

штейна. Горючий газ, кислород и сжатый воздух подводят К го­ релке по обычным резиновым шлангам. Кроме горелки, закрепляе­ мой на станине станка, необходимо иметь ручную и настольную газовые горелки с длинными (2—3 м) прочными резиновыми шлан­ гами. Эти горелки располагают вблизи станка, чтобы всегда мож-

Рис. 155. Горизонтально-заварочный станок:

/—шарнир для дутья; 2—левая «бабка»; 5—-патрон; 4, 10—текстолитовые кольца для зажима цанг патронов; 5—передвижная каретка; 6 и 7 — горелки; 8—шарнирный крон­

штейн; 9—цанги, обернутые асбестом; 11— правая подвижная «бабка»; 12—рукоятка для передвижения правой «б^бки».

но было воспользоваться ими для обработки или добавочного про­ грева стеклянной детали, изготовляемой на станке.

В зависимости от состояния стекла во время его обработки часто необходимо изменять скорость вращения патронов станка, поэтому целесообразнее переводить электропитание станка на по­ стоянный ток, при котором возможна почти любая регулировка скорости, необходимая для обработки стекла.

Дутье в обрабатываемую деталь осуществляют ртом через резиновый шланг с шарнирным устройством (см. § 12),пропуская шланг через полый шпиндель «бабки». Чтобы шланг не перекру­ чивался, его закрепляют при помощи отрезка стеклянной трубки, вставленного в пробку, которой закрывают отверстие шпинделя «бабки».

Полезное расстояние между патронами станка в раздвинутом положении составляет 800 мм, но его можно увеличить на длину патрона с цангами. Для этого правый патрон переносят в правую

255

от подвижной «бабки» сторону, закрепляя его в том же шпинделе подвижной «бабки» при помощи переходной втулки посредством двух резьб — для шпинделя и патрона. Такое усовершенствование позволяет обрабатывать детали длиной до 1000 мм. Один конец таких деталей закрепляют в левом патроне, другой, пропустив

Рис. 156. Развертка (Л) и обкатки (Б) для работ на горизонтально-заварочном станке.

державу через полый шпиндель «бабки», в правом патроне, раз­ мещенном за станком.

§ 74. Инструмент для работы на станке

Инструмент для станочных работ практически тот же, что при­ меняется в обычных стеклодувных работах, отличается лишь раз­ мером и прочностью. Например, увеличивают ширину и толщину

имеют одну канавку определенного размера, поэтому для работы

на станке необходимо иметь большой набор обкаток, отличаю­ щихся друг от друга диаметрами канавок. Обкатки с одной ка­ навкой должны иметь удлиненную текстолитовую ручку (рис. 156).

В качестве подсобного инструмента, применяемого в станоч­ ных работах, необходимо иметь приспособление (рис. 157) для обработки трубок. Его устанавливают на середину подвижной ка­ ретки станка, при этом большую плоскость графитовой пластины располагают в одной плоскости с вертикальной плоскостью

станка.

Если нужно получить широкую цилиндрическую трубку из

узкой, то оба конца исходной трубки закрепляют в патронах

станка, графитовую пластину устанавливают таким образом, что­

бы расстояние от горизонтальной оси исходной трубки до верхней части пластины равнялось радиусу получаемой широкой трубки. Каретку с приспособлением устанавливают в левое положение на

расстояние 100—150 мм от цанг патрона. При вращении патронов

256

станка исходную трубку размягчают на пламени и раздувают До соприкосновения с верхней частью пластины. Раздувать следует небольшими участками в 30—40 мм, периодически передвигая каретку станка с приспособлением в правую сторону до тех пор, пока не получится широкая трубка нужной длины. При дутье

нельзя допускать перегрева стекла и графита, иначе они могут

слипнуться. Когда размягченное стекло в результате дутья и вы­

равнивания графитовой пластиной примет ровную цилиндриче­

скую форму, горелку отставляют, а стеклу дают затвердеть, при­ чем дутье не прекращают до полного затвердения стекла.

Изменив угол наклона графитовой пластины данного приспо­ собления, можно получить конусные заготовки. На станке можно получать стеклянные заготовки любого профиля, для этого доста­ точно на графитовой пластине сверху выточить полусферу, квад­ рат, овал и т. д.

§ 75. Некоторые приемы работы на горизонтально-заварочном станке

Если в оба патрона станка закрепить прямую трубку и при вращении патронов пламени горелки довести середину этой труб­ ки до размягчения, а затем дать ей остыть, не разжимая цанг патронов и не прекращая вращение, то по мере остывания стекла в месте нагрева трубка заметно искривится. Это можно объяснить возникновением в трубке напряжения как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Чтобы исключить искривления после прогрева трубки, когда верхний слой стекла несколько остынет, следует быстро, не останавливая вращение патронов, освободить зажим одного конца трубки в цанге, так чтобы трубка свободно лежала на цангах патрона, но не болталась. После за­ твердения стекла вращение патронов станка прекращают.

Перепаивание заготовок. Так же как и при изготовлении стек­ лянных изделий вручную, в станочных работах важное место за­

нимает перепаивание трубок и последующие операции: получение дна, припайка державы и др.

Перед перепаиванием трубки зажимают в цангах патронов станка. Если же требуется перепаять короткую заготовку, то в один патрон зажимают заготовку, а в другой — отрезок трубки,

который спаивают на станке временным спаем с заготовкой, а по­ том перепаивают заготовку в заданном месте.

Трубки небольшого диаметра (до 60 мм) перепаивают на ши­ роком пламени газовой горелки с оттягиванием державы. Широ­ кие заготовки (100 мм и более) перепаивают, пережимая размяг­

ченное стекло графитовой разверткой с округленным концом. Для этого сначала размягчают участок заготовки длиной 70—80 мм,

затем, направляя пламя горелки на верхнюю часть заготовки, чтобы оно подогревало стекло, концом развертки нажимают на заготовку снизу и постепенно пережимают заготовку примерно на

третью часть ее диаметра. После этого разогревают соседнюю

часть заготовки и также, пережимая разверткой, сравнивают ее с пережатым участком. В результате получают заготовку с пере­ жатым участком, диаметр которого на одну треть меньше диа­ метра заготовки. Пережатый участок уменьшают в диаметре до

20—30 мм теми же приемами, а затем перепаивают горелки.

Рис. 157. Приспособление для раз­ дутия трубок на станке:

винта для крепления пластины графита 7 в планке 5.

Осаживание (накопление стекла). Принцип осаживания стекла

на станке тот же, что и при осаживании его вручную. Произвести накопление стенок широких заготовок на станке значительно про­

ще, чем вручную. Стенки заготовок при этом выравнивают раз­

вертками и обкатками, предназначенными для станочных работ.

Спаивание. Приемы спаивания заготовок на станке весьма схо­

жи с приемами спаивания трубок вручную, поэтому нет необходи­ мости в разборе этих приемов. Следует отметить, что боковые от­

воды заготовок припаивают пламенем ручной газовой горелки,

останавливая при этом вращение патронов станка.

Изготовление шлифов и фланцев. Порядок изготовления боль­ ших шлифов (муфт и кернов) полностью схож с изготовлением шлифов вручную. На станке изготовляют шлифы диаметрами 100—150 мм и даже больше, сделать это вручную под силу только физически крепким и высококвалифицированным мастерам — стеклодувам. Подробно о притирке шлифов на станке см. гл. XIII.

258

Таблица 8. Муфты конусных шлифов (КШ) в соответствии с ГОСТ 8682—70

Таблица 9. Керны конусных шлифов (КШ) в соответствии с ГОСТ 8682—70