2.4. Краны, зажимы, клапаны, затворы и каплеуловители . Часть 2

Гофман Август Вильгельм (1818-1892) - немецкий химик-органик.

Мор Карл Фридрих (1806-1879) - немецкий химик-аналитик и фармацевт.

Пружинные зажимы другой конструкции представлены на Рис. 37, в, г. Стационарные винтовые зажимы (рис. 37, д, е), Укрепляемые на лабораторном столе или стенде, применяют для более точной регулировки потоков газа или жидкости. Пришлифованные поверхности закрепляют при помощи зажимов, конструкция которых ясна из рис. 38.

!

Puc. 36?. Зажимы для плоского (а), сферического (б, в) и конического (г) шлифов:6: I - захваты; 2 - распорный виит; в. J - сегменты; 2 - винты

Зажим, показанный на рис. 38, б, представляет собой металлический захват 1 (никель, нержавеющая сталь), дуги которого плотно держат шлиф за счет распирающего усилия, создаваемого винтом 2. Стягивающее устройство (рис. 38, в) состоит из двух сегментов /, надеваемых на соединяемые трубки вырезами, направленными в противоположные стороны. Сегменты имеют нарезные отверстия, позволяющие их стягивать двумя винтами 2.

Клапаны - это разного вида приспособления, автоматически срабатывающие при понижении или повышении давления газа в лабораторных установках. В данной книге рассмотрены только клапаны, регулирующие давление ниже 0,1 МПа.

Простейшие клапаны приведены на рис. 39. Сброс избыточного давления возможен при использовании клапана Бунзена (рис. 39, а). Он состоит из толстостенной резиновой трубки 1, один конец которой закрыт резиновой или стеклянной пробкой 3, а другой конец присоединен к стеклянной трубке 2 прибора. Вдоль резиновой трубки делают прорезь 4 длиной 15-20 мм, для чего резиновую трубку надевают на круглую деревянную палочку, а нож смазывают мыльным раствором.

При движении газа в направлении, указанном стрелкой, края прорези разжимаются и избыток газа выходит из клапана. Такой клапан пригоден только для газов, не разрушающих каучук. Недостатком его является значительное сопротивление, оказываемое прорезанной резиной напору газа.

Рис. 39. Простейшие клапаны: Бунзена (о, б), с часовым стеклом (в), с резиновой пластинкой (г) и фторопластовым шариком (д):

а, б: I - резиновая трубка; 2, 5, 6- стеклянные трубки: 3 - пробка; 4 - прорезь;

в - д: 1 - обычный поток газа; 2 - поток газа с избыточным давлением в системе; 3 - часовое стекло; 4- стеклянные шипы; 5- резиновая пластинка; 6- шарик; 7- трубка

Это сопротивление можно понизить, а следовательно, сделать клапан Бунзена более чувствительным к избыточному давлению, если прорезь 4 в резиновой трубке сделать перпендикулярно ее оси (рис. 39, б) длиной от 1/2 до 2/3 диаметра трубки. Клапан Бунзена можно превратить в запирающий на трубке с изменяющимся давлением газа (рис. 39, б). Если газ движется по направлению стрелки, то клапан его пропускает. В обратном направлении движение газа уже невозможно, так как края прорези 4 тесно смыкаются. Если трубку 2 и пробку 3 вставить ближе к прорези 4, то клапан будет лучше выдерживать обратное давление.

Другие простейшие клапаны (рис. 39, в-д) пропускают газ только в направлении, указанном стрелками 1. Они перекрывают его поток, когда в системе вдруг появилось избыточное давление в направлении, указанном стрелками 2. Тогда часовое стекло 3, резиновая пластинка 5 или фторопластовый шарик 6 будут этим избыточным давлением прижаты к срезу стеклянной трубки 7 и противоположное движение газа прекратится до спада давления и появления избыточного давления со стороны прежнего потока газа. Чтобы открыть такой клапан, требуется всего 30-40 Па избыточного давления.

Наименьшим сопротивлением обладает клапан, показанный на рис. 39, г. Если вместо резиновой пластинки 5 взять стеклянную толщиной 1 мм, перемещение которой ограничено шипами 4, то торец трубки 7 следует пришлифовать к пластинке.

Рис. 40. Запорные клапаны: поплавковый (а), шариковый (б), игольчатый (в), электромагнитный (г): а: 1 - поплавок; 2 - трубка; 3 - шарик; 4 - седло; б: 1 - фторопластовая пробка; 2 - стержень; 3 - шарик; 4 - седло; 5 - трубка; в: 1 - плунжер; 2 - резиновая трубка; 3 - стеклянная трубка со шкалой; 4 - игла;5- капилляр: ,(г). 1 - соленоид; 2 - остеклованный железный сердечник; 3 —пришлифованная пластинка

Чувствительность такого клапана к изменению давления возрастает, но зато он становится менее герметичным. Им пользуются, когда можно пренебречь небольшой утечкой газа. Несколько усложненные конструкции клапанов приведены на рис. 40. В поплавковом стеклянном клапане (рис. 40, а) с хорошо пришлифованным шариком 3 к своему седлу 4 газ не будет проникать даже при избыточном давлении 200-300 мм вод. ст. (2-3 кПа). Диаметр поплавка 1 должен быть на 0,5-1,0 мм меньше внутреннего диаметра трубки 2, а длина его не более 10-20 мм. В этом случае запирающий шарик легко садится сам в свое седло. Как только давление газа или жидкости снизу вверх упадет, клапан перекроет обратное движение потока вещества. Для жидкостей с большой плотностью в поплавок запаивают кусок железа.

Возможно и ручное управление шариковым клапаном (рис. 40, б). Фторопластовые стержень 2 и пробка 1 имеют винтовую нарезку. Вращая стержень вокруг оси можно очень медленно с любым зазором опустить фторопластовый шарик 3 в его седло 4. Такой клапан особенно удобен для регулирования потоков фтороводородной кислоты и водных растворов щелочей, разъедающих стекло. Правда, в этом случае следует заменить стеклянную трубку 5 на трубку из фторопласта-4.

Игольчатый клапан для газов и жидкостей с плавно изменяющимся расходом показан на рис. 40, в.

Рис. 41. Ртутные запорные клапаны: простой (а), электромагнитный (б), с постоянным магнитом (в) и сильфонный (г): а. 1 - трубка; 2 - ртуть; 3 - сосуд; б: I - соленоид; 2 - железный сердечник; 3 - ртуть; 4 - колено; 5 - трубка; в: 1 - постоянный магнит; 2 - железный сердечник; 3 - шток с винтовой нарезкой; 4 - гайка; 5 - колпак; 6 - ртуть;

г. I - ручка с нарезным штоком; 2 - фторопластовая пробка с нарезным отверстием; 3 - стеклянная трубка; 4 - фторопластовый сильфон; 5 - колпак; 6 - ртуть

В зависимости от положения иглы 4 в капилляре 5, которое можно отсчитывать на шкале трубки 3, изменяются сопротивление капилляра и расход газа или жидкости. Плунжер /, в котором закреплена игла, может быть стеклянным, загерметизированным резиновой трубкой 2, но может быть изготовлен и из фторопласта-4, тогда надобность в резиновой герметизации отпадает.

Электромагнитный клапан (рис. 40, г) управляется экспериментатором, следящим за показанием манометра или расходомера. Отключение соленоида вызывает соприкосновение стеклянных пришлифованных поверхностей 3 и отключение подачи газа.

Некоторые экспериментаторы до сих пор предпочитают применять ртутные клапаны из-за их высокой надежности (рис. 41). В наиболее простом клапане рис. 41, а поток газа направляют через стеклянную трубку 1. При обратном движении газа ртуть 2 будет подниматься по этой трубке и перекроет его поток. Избыточное давление, которое может выдержать клапан, определяется глубиной погружения трубки 1 в ртуть. Так как ртуть оказывает значительное сопротивление газу, протекающему в направлении, указанном стрелками, трубку 1 погружают в ртуть на глубину всего 5-10 мм. Диаметр сосуда 3 делают сравнительно большим, а трубки 1 - малым, чтобы клапан даже при небольшом погружении трубки выдерживал возможно большее противодавление при движении газа в обратном направлении.

У электромагнитного клапана (рис. 41, б) специальный датчик на линии газа при понижении давления отключает соленоид 1, и овальный кусок железа опускается в ртуть, поднимая тел самым ее уровень в колене 4 на заданную высоту Л. Трубка ; перекрывается столбом ртути и подача газа прекращается. Чтобы газ мог снова пройти клапан, давление должно повыситься ртуть перетечь в левое колено. Когда давление газа достигает этого значения датчик включает соленоид, извлекающий Kycoj железа из ртути. После этого уровни ртути в коленах выравниваются, и нижний конец трубки 5 освобождается для проход; газа.

Вместо соленоида используют постоянный магнит 1 (рис. 41 в). Вращая его, приводят в движение железный сердечник 2, а ( ним и шток 3, перемешающийся в неподвижно закрепление! гайке 4. При опускании штока колпак 5 погружается в ртуть 61 перекрывает поток газа.

Сильфонный клапан (рис. 41, г) - аналогичного действия Герметичность его создается фторопластовым сильфоном 4 сжимаемым или растягиваемым вращением ручки 1, конец ко торой свободно вращается в верхней пластинке сильфона.

Затворы - это приспособления, отделяющие при помощи жидкости одну часть объема от другой во избежание их нежелательного контакта. Затворы выполняют в основном предохранительные функции (рис. 42). В частности, приспособления, показанные на рис. 42, а, б, применяют в сосудах для определение растворимости для ввода в сосуд мешалки бе: контакта содержимого сосуда с окружающей средой. Колокол (рис. 42, б) присоединяют при помощи отрезка резиновой шланга 5 к оси мешалки 6, проходящей через трубку 4 в сосуд.

Предохранительная воронка (рис. 42, в) расположена на верхнем шаре аппарата Киппа. В шарообразной части петли такого затвора находится вода, задерживающая внезапный прорыв газа с мельчайшими каплями кислоты. Газ, пробулькивая через воду, оставляет в ней значительную долю увлеченной за собой кислоты. Аналогичные функции в различны химических операциях выполняет затвор Геккеля (рис. 42, г).

Геккель Эрнст (1834-1919) - немецкий естествоиспытатель.

Затвор Фишера (рис. 42, д) применяют при выполнении синтеза веществ с непрерывным перемешиванием кипящей реакционной смеси. Затвор через головку 4 со шлифом присоединяют к колбе, а в шлиф 2 вставляют обратный холодильник В карман 3 затвора заливают жидкость, не взаимодействующую с паром реакционной смеси.

 

Другие части:

2.4. Краны, зажимы, клапаны, затворы и каплеуловители . Часть 1

2.4. Краны, зажимы, клапаны, затворы и каплеуловители . Часть 2

2.4. Краны, зажимы, клапаны, затворы и каплеуловители . Часть 3

 

 

К оглавлению