Изготовление герметичного затвора

Вопросы, связанные с химией вообще. Вы можете задать здесь свой вопрос, и мы постараемся на него ответить.
General chemical questions go here
Виктория Сергеевна
Сообщения: 1119
Зарегистрирован: Сб окт 29, 2011 8:10 pm

Изготовление герметичного затвора

Сообщение Виктория Сергеевна » Сб мар 15, 2014 1:27 pm

Здравствуйте уважаемые коллеги!

Хочу вернуться к обсуждавшейся пару станиц назад теме затворов для верхнеприводных мешалок.
Собственно задача для многих до конца неразрешенная. Все варианты с затворами с сальниковым уплотнением (либо с кусочком вакуумного шланга), малопригодны для работы с чистыми веществами, тем более если реакция проводиться в летучих органических растворителях. Вариант уплотнения с гидрозатвором (масляным либо ртутным) тоже не всегда применим, не позволяет работать в вакууме и в атмосфере инертного газа. Затвор KPG весьма хорош, особенно, изготовленный с рубашкой для циркуляции охлаждающей жидкости. Но так же имеет свои недостатки, в частности капризен к попаданию суспензий, и неприменим для работы в щелочных средах.
Со своими коллегами озадачились вопросом о самостоятельном изготовлении герметичных затворов для стеклянных реакторов. Изобретать ничего не хочется, ибо все изобретено и придумано до нас.

На мой взгляд затвор должен быть:

1. Герметичным для работы под вакуумом (хотя бы 10-20 мм рт.ст.)
2. Герметичным для работы под небольшим избыточным давлением (паров органики или инертного газа)
3. Устойчивым к действию реакционной массы и не вызывать её загрязнение (соответственно исключается металлические детали и смазка)
4. По возможности иметь невысокое сопротивление при вращении (коэффициент скольжения)
5. Универсальным (соответственно иметь стандартные конические или сферические шлифы)
6. Ремонтируемым (что предполагает замену отдельных частей при износе)
7. Иметь невысокие требования к отцентровке и биению электродвигателя
8. Простым в изготовлении (например на токарном станке).

На мой взгляд, таким требованиям удовлетворяет затвор, изготовленный из фторопласта-4 и стекла. Напомню еще раз, затворы такой конструкции имеются в продаже, но не всегда ими можно обеспечить (о материальных возможностях и жадности начальства история умалчивает... :D ). Поэтому разговор идет именно о самостоятельной или почти сборке.

Хочу предложить на рассмотрение такую конструкцию затвора:

Так как фторопластовый конус подвержен заеданию в муфте, предлагаю заменить его стандартным конусным элементом с ИР-1М (НШ 29/32 - плоский шлиф). Конус поджимается стальной муфтой с гайкой к фторопластовому элементу (неподвижное соединение аналогичное в ИР) внутри которого имеется сферическое углубление. На фторопластовом валу выточен шарик, который дает герметичное подвижное соединение с внутренней полусферой, и поджимается к внутренней полусфере пружинкой. В целом система аналогична герметизации на старых роторах (чувствую негодование и критику коллег :D ), но в отличии от них имеет не конусное а сферическое уплотнение, что позволяет иметь небольшое отклонение от оси вращения без потери герметичности, что невозможно при коническом соединении (насколько помню, 45 градусов на ИР-1М).
Собственно интересует Ваше мнение, советы и критика по данному вопросу. Если интересно, чуть позже выложу чертежи затвора.
Последний раз редактировалось Виктория Сергеевна Вс мар 16, 2014 6:16 pm, всего редактировалось 1 раз.

Аватара пользователя
Любитель_Манниха
флудомастер
Сообщения: 15138
Зарегистрирован: Вт июл 15, 2008 11:55 pm

Re: Изготовление герметичного затвора

Сообщение Любитель_Манниха » Сб мар 15, 2014 2:01 pm

При нагреве фторопласт будет деформироваццо :roll:
Я лично правами человека накушалась досыта. Некогда и мы,и ЦРУ,и США использовали эту идею как таран для уничтожения коммунистического режима и развала СССР. Эта идея отслужила свое,и хватит врать про права человека и про правозащитников. © Новодворская

Виктория Сергеевна
Сообщения: 1119
Зарегистрирован: Сб окт 29, 2011 8:10 pm

Re: Изготовление герметичного затвора

Сообщение Виктория Сергеевна » Сб мар 15, 2014 3:11 pm

Поэтому конус из фторопласта заменен на стеклянный. Во вторых в зависимости от температуры....предполагаемая температура эксплуатации до 120-130 градусов Цельсия.

Виктория Сергеевна
Сообщения: 1119
Зарегистрирован: Сб окт 29, 2011 8:10 pm

Re: Изготовление герметичного затвора

Сообщение Виктория Сергеевна » Сб мар 15, 2014 3:14 pm

Кроме того, существует графитонаполненный и другие виды PTFE. Может их применение в данном случае целесообразнее? Да и износостойкость у них повыше чем у четвертого....

Аватара пользователя
chemist
Сообщения: 10369
Зарегистрирован: Пн июл 26, 2004 2:14 am

Re: Изготовление герметичного затвора

Сообщение chemist » Сб мар 15, 2014 5:24 pm

С налёту не совсем понятна конструкция :dontknow: , чертёж ускорит встречу прояснит ситуацию :D
I D E A = A u

Виктория Сергеевна
Сообщения: 1119
Зарегистрирован: Сб окт 29, 2011 8:10 pm

Re: Изготовление герметичного затвора

Сообщение Виктория Сергеевна » Сб мар 15, 2014 5:49 pm

С радостью поделюсь:
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

Виктория Сергеевна
Сообщения: 1119
Зарегистрирован: Сб окт 29, 2011 8:10 pm

Re: Изготовление герметичного затвора

Сообщение Виктория Сергеевна » Сб мар 15, 2014 5:52 pm

Вопрос собственно состоит в геометрии уплотнения (соприкасающихся поверхностей). Есть несколько вариантов:
1. Линза-линза (шаровой шлиф)
2. Конус-конус с разным углом наклона поверхности (наиболее часто около 40-45 градусов)
3. Конус-шар

Cherep
Сообщения: 23489
Зарегистрирован: Чт окт 30, 2003 9:22 am

Re: Изготовление герметичного затвора

Сообщение Cherep » Вс мар 16, 2014 3:59 pm

Интересная тема :up:

Я правильно понимаю, что тефлоновый шар (выточенный на валу) вращается в металлическом шарообразном пазу? Интересно, легко ли токарю вытачивать такие сферические поверхности? Может станок с ЧПУ легко программируется на такие подвиги...?

А что к KPG можно холодильник снизу прикрутить я не догадался. Давеча, перемешивая при кипении эфирный раствор, в качестве смазки вала со слезами на глазах использовал Krytox... (кстате есть отечественный аналог ТОМФЛОН).

К счастью, Krytox ни в чём не растворим... такчто то, что нанесено, всё сохранилось.

Аватара пользователя
SkydiVAR
Сообщения: 10845
Зарегистрирован: Пн янв 19, 2009 12:51 am
Контактная информация:

Re: Изготовление герметичного затвора

Сообщение SkydiVAR » Вс мар 16, 2014 4:27 pm

Cherep писал(а):Я правильно понимаю, что тефлоновый шар (выточенный на валу) вращается в металлическом шарообразном пазу?
Не в металлическом - сферическая муфта выточена из PTFE. Почему автор разделяет фторопласт-4 и PTFE я не знаю, вероятно источники сырья разные. Металла быть не должно (по крайней мере, ниже сферического шлифа) - см. первое сообщение.
Меч-кладенец - оружие пофигистов.

Maloy
Сообщения: 4106
Зарегистрирован: Пн дек 24, 2007 1:31 pm

Re: Изготовление герметичного затвора

Сообщение Maloy » Вс мар 16, 2014 4:45 pm

Со своими коллегами озадачились вопросом о самостоятельном изготовлении герметичных затворов для стеклянных реакторов.
объем реакторов какой?
Изобретать ничего хочется, ибо все изобретено и придумано до нас.
если это колбы до 10-12 л, то я дал пример самого простого и эффективного решения всех проблем...

Виктория Сергеевна
Сообщения: 1119
Зарегистрирован: Сб окт 29, 2011 8:10 pm

Re: Изготовление герметичного затвора

Сообщение Виктория Сергеевна » Вс мар 16, 2014 6:25 pm

Заранее прошу прощение за некорректности и погрешности в чертеже, ибо не имею инженерного образования :wink: .
Насчет же марки фторполимера, есть идея использовать графитонаполненный фторопласт Ф-4К20 (или его аналог). Чертеж пока очень предварительный, и требует доработки. Насчет же внутренней вогнутой линзы, коллега прав, она из полимера. Знакомый токарь имеется, собственно с фторопластами и методами их токарной обработки он уже ознакомлен нами :D , правда первый раз был мягко говоря озадачен требованием к чистоте обрабатываемой поверхности и допускам :D .

Аватара пользователя
chaus
Сообщения: 3135
Зарегистрирован: Вт дек 24, 2013 2:37 pm

Re: Изготовление герметичного затвора

Сообщение chaus » Вс мар 16, 2014 7:20 pm

А зачем такая сложная конструкция со стеклянным шлифом и всей приблудой к нему? Что мешает просто выточить керн к шлифу из одного куска фторопласта-4 (можно с колечком, в котором сделать дырочки для пружинок)?
Cherep писал(а):Интересно, легко ли токарю вытачивать такие сферические поверхности? Может станок с ЧПУ легко программируется на такие подвиги...?
Да не надо ЧПУ... Любой трезвомыслящий токарь + 100 мл. этанола и всё будет ОК. В чём секрет? Фасонный резец/зенкер, выфрезерованный из шара нужного диаметра (или выжженный искрой, если шар калёный).

Другое дело, что практика давно показала, что сфера-конус гораздо лучше уплотняет, чем конус-конус и сфера-сфера. Или две сферы разного радиуса, хотя это уже изврат. Ну и смазка силиконовая. Не знаю, боится она чего или нет, но ДМСО точно не боится, а это по-настоящему сурово.
When you open your heart to patriotism, there is no room for prejudice.

Виктория Сергеевна
Сообщения: 1119
Зарегистрирован: Сб окт 29, 2011 8:10 pm

Re: Изготовление герметичного затвора

Сообщение Виктория Сергеевна » Вс мар 16, 2014 7:42 pm

Разумеется, на первый взгляд возникает вопрос в необходимости применения плоского соединения стекло-полимер. Некоторое время назад коллеги собирали роторный испаритель :D , и заменив конус из стекла на простую цельноточенную конструкцию из фторопласта с неприятным удивлением обнаружили, что конус из полимера (НШ 29/32) длительно работающий под вакуумом, даже при относительно невысокой температуре подвержен холодному течению, и разъединить его с колбой весьма непросто. Причем заедание в 8 случаях из 10...
Возможно использование конуса с лабиринтными проточками облегчило процесс разборки, но это уже другая история, поэтому решили использовать проверенную конструкцию соединения с ИР-1М.

Аватара пользователя
chaus
Сообщения: 3135
Зарегистрирован: Вт дек 24, 2013 2:37 pm

Re: Изготовление герметичного затвора

Сообщение chaus » Вс мар 16, 2014 9:45 pm

Удивительно, видимо, очень долго держали под вакуумом насухую. У меня стеклянные шлифы прикипают, а вот фторопластовые -- ни разу, специально заказываю фторопластовые керны на все случаи жизни. Правда, я всегда смазываю любые шлифы крошечной каплей силиконовой смазки. Для работы в тяжёлых условиях, если важно насухую, может быть графитонаполненный попробовать?

Ещё я посмотрел бы, как сделать конструкцию "вал-шар" составной. Понятно, что клеить фторопласт -- удовольствие ниже среднего, но можно попробовать горячую или тугую посадку фторопластового шара на стеклянную палку. Посадка фторопластового отверстия на стеклянный вал получается очень вакуумплотной [мы работаем 10^(-5) мм], если во фторопластовом отверстии обработать три-четыре пояска шириной 1-2 мм на гарантированный натяг, а остальную поверхность в скользящую или на зазор. Точно так же можно посадить фторопластовое отверстие на стеклянный керн, как на вал, если стеклянный керн необходим.
When you open your heart to patriotism, there is no room for prejudice.

Виктория Сергеевна
Сообщения: 1119
Зарегистрирован: Сб окт 29, 2011 8:10 pm

Re: Изготовление герметичного затвора

Сообщение Виктория Сергеевна » Пн мар 17, 2014 1:22 pm

Ещё я посмотрел бы, как сделать конструкцию "вал-шар" составной.
Вы правы, на самом деле изначально нами рассматривалась конструкция с регулируемой глубиной погружения вала с лопастями. На чертеже обозначен лишь фрагмент вала со сферическим (грамотнее эллиптическим, так как 5 мм удлинения сферы рассчитаны с учетом износа полимера) утолщением, но протачивать фторопластовый стержень диаметром 25 мм до 9 мм на длину 50-60 см не совсем рационально.
Мне кажется, лучше использовать либо муфтовые соединения для наращивания вала погружаемого в реактор (в этом случае можно использовать и стеклянный вал, и фторопластовый разного диаметра), либо сделать сквозное отверстие во фторопластовом цилиндре со сферой, и уплотнять стеклянный вал неподвижно уже в цилиндре каким либо способом (самое первое что приходит - фторопластовые гайки сверху и снизу с конусами которыми поджимается вал).

Кроме того, как Вы справедливо заметили, конструкция уплотнения конус-шар еще и проще в изготовлении. Но вот угол конусности надо тоже подобрать...
и на мой взгляд он должен быть не более 45 градусов, как считаете?

Вопрос носит практический характер, так как в ближайшее время будем пробовать осуществить это на практике :D , поэтому благодарю за любые советы, предложения и критику.

Аватара пользователя
chaus
Сообщения: 3135
Зарегистрирован: Вт дек 24, 2013 2:37 pm

Re: Изготовление герметичного затвора

Сообщение chaus » Пн мар 17, 2014 7:59 pm

Я бы не делал затвор овальным (это же таки овал, а не эллипс), т.к. при повороте неизбежно будет возникать зазор просто по геометрии: ширина овала непостоянна. И эллипса тоже. Только шар. Износ фторопласта... Конечно, сколько-то будет, но ИМХО, меньше податливости в зоне контакта.

Поджимать фторопластовыми гайками? Всё можно, но зачем? Фторопласт достаточно деформативен, внешний обжим шара достаточно уплотнит его на валу, если ещё иметь в виду начальный натяг при посадке.

По углу конуса -- да, обычно делают 45 градусов, то есть 90 при вершине. Это я видел на соединениях с лендлизовских "Аэрокобр". Теоретического обоснования этого я не знаю. ИМХО, чем меньше угол, тем больше (по котангенсу) радиальное усилие обжатия шара при постоянном осевом усилии. И лучше герметичность. А ещё можно попробовать кинематическую пару шар-цилиндр (с гарантированным натягом, конечно). Для пущей герметичности обжать цилиндр снаружи винтовой пружиной...
When you open your heart to patriotism, there is no room for prejudice.

Cherep
Сообщения: 23489
Зарегистрирован: Чт окт 30, 2003 9:22 am

Re: Изготовление герметичного затвора

Сообщение Cherep » Вт мар 18, 2014 3:28 pm

Виктория Сергеевна писал(а):
Ещё я посмотрел бы, как сделать конструкцию "вал-шар" составной.
Вы правы, на самом деле изначально нами рассматривалась конструкция с регулируемой глубиной погружения вала с лопастями.
Если я правильно понимаю, в Пущино в 90-е делали именно такие затворы, только с конусным, а не со сферическим уплотняющим элементом. ПМСМ (и не только по моему), вещь была совершенно не рабочая. Другие люди выкидывали этот чёртов "конус" и набивали туда сальник из тефлоновой ленты.

Виктория Сергеевна
Сообщения: 1119
Зарегистрирован: Сб окт 29, 2011 8:10 pm

Re: Изготовление герметичного затвора

Сообщение Виктория Сергеевна » Вт мар 18, 2014 5:00 pm

Если я правильно понимаю, в Пущино в 90-е делали именно такие затворы, только с конусным, а не со сферическим уплотняющим элементом. ПМСМ (и не только по моему), вещь была совершенно не рабочая. Другие люди выкидывали этот чёртов "конус" и набивали туда сальник из тефлоновой ленты.
Наверное Вы имеете ввиду данную конструкцию. На мой взгляд она действительно собрана не совсем правильно, так как компенсация истирания полимерного конуса в нем видимо происходит за счет жесткой резьбовой системы.
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

Виктория Сергеевна
Сообщения: 1119
Зарегистрирован: Сб окт 29, 2011 8:10 pm

Re: Изготовление герметичного затвора

Сообщение Виктория Сергеевна » Вт мар 18, 2014 5:02 pm

Насчет сальника из фум-ленты...идея не плохая, и самая простая, пользовались ей до последнего времени...

Cherep
Сообщения: 23489
Зарегистрирован: Чт окт 30, 2003 9:22 am

Re: Изготовление герметичного затвора

Сообщение Cherep » Вт мар 18, 2014 5:24 pm

Виктория Сергеевна писал(а):Наверное Вы имеете ввиду данную конструкцию.
Похожа.

Ответить

Вернуться в «общехимические вопросы / general chemical issues»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: Baidu [Spider], Bing [Bot] и 8 гостей