 | Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )
|
Соединения шлифованного стекла используются в лабораториях, чтобы быстро и легко собрать герметичные устройства из общедоступных деталей. Например, круглодонную колбу , конденсатор Либиха и масляный барботер с соединениями из матового стекла можно быстро соединить вместе для кипячения реакционной смеси с обратным холодильником . Это значительное улучшение по сравнению со старыми методами изготовления стеклянной посуды на заказ, которые были трудоемкими и дорогими, или использованием менее химически стойких и термостойких пробок или резиновых заглушек и стеклянных трубок в качестве соединений, на подготовку которых также требовалось время. .
Для соединения полых внутренних пространств компонентов стеклянной посуды стыки шлифованного стекла выполнены полыми изнутри и открытыми с торцов, за исключением пробок.
История [ править ]
Грубые версии конических швов из шлифованного стекла изготавливались довольно давно, особенно для пробок для стеклянных бутылок и реторт . [ необходима цитата ] В наши дни стыки матового стекла можно точно отшлифовать до воспроизводимого конуса или формы. Они созданы для соединения двух частей стеклянной посуды. Один из соединяемых предметов стеклянной посуды будет иметь внутреннее (или охватываемое) соединение с поверхностью шлифованного стекла, обращенной наружу, а другой будет иметь внешнее (или охватывающее) соединение соответствующего конуса с поверхностью шлифованного стекла, обращенной внутрь.
Типы суставов [ править ]
Достаточно часто используются два основных типа соединений с матовым стеклом: соединения со слегка коническим сужением и шарниры и шарниры (иногда называемые сферическими соединениями).
Конические конические соединения [ править ]
Конические конические стыки матового стекла обычно имеют конус 1:10 и часто обозначаются символом S T , состоящим из заглавной буквы T, наложенной на заглавную S, что означает «стандартный конус». За этим символом следует число, косая черта и еще одно число. Первое число представляет собой внешний диаметр (OD) в миллиметрах в самом широком месте внутреннего (охватываемого) соединения. Второе число представляет длину шлифованного стекла в миллиметрах. [1] На международном уровне размеры ISO [2] используются с 14/23, 19/26 и 24/29, очень распространенными в исследовательских лабораториях, с 24/29 наиболее распространенными. В США размеры ASTM [3](равно устаревшему коммерческому стандарту 21) используются с общими размерами 14/20, 19/22, 24/40 и отчасти 29/42. В США наиболее распространено 24/40.
Полная длина Средняя длина Короткая длина Международная длина ASTM E 676-02 (устаревший CS 21) ISO 383 (серия ISO K-6) 5/12 5/8 5/13 25 июля 15.07 7/10 16.07 30.10 10/18 10/7 и 10/10 19.10 30 декабря 18 декабря 12/10 21 декабря 14/35 14/20 14/10 14/23 19/38 19/22 19/10 19/26 21/28 24/40 24/25 24/12 24/29 29/42 29/26 29/12 29/32 34/45 34/28 34/12 34/35 40/50 40/35 40/12 40/38 45/50 45/12 45/40 50/50 50/12 50/42 55/50 55/12 60/50 60/12 60/46 71/60 71/15 71/51 85/55 100/60 103/60
Другие типы [ править ]
 | Этот раздел может сбивать с толку или непонятно читателям . ( Июнь 2017 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
- Конусы с коническим наконечником
- Конусы с коротким конусом на конце
- Конусы с угловым наконечником
- Конусы и розетки полной длины с обозначениями S T 5/20, 7/25, 10/30, 12/32, 14/35, 19/38, 24/40, 29/42, 34/45, 40/50 45 / 50, 50/50 и 55/50
- Конусы, полная длина, с коническим наконечником
- Трубки с раструбом и конусом
Шаровые шарниры [ править ]
Для шарнирных соединений (также известных как сферические соединения) внутренний шарнир представляет собой шар, а внешний шарнир представляет собой гнездо, причем оба имеют отверстия, ведущие внутрь соответствующих концов трубок, с которыми они соединены. Шариковый наконечник представляет собой полусферу с матовой стеклянной поверхностью снаружи, которая входит в гнездо, где поверхность шлифованного стекла находится внутри. Шаровые шарниры маркируются кодом размера, состоящим из числа, косой черты и другого числа. Первое число представляет собой внешний диаметр в миллиметрах шарика у его основания или внутренний диаметр в миллиметрах на конце гнезда, в обоих случаях, когда диаметры являются максимальными в соединениях.
Второе число представляет собой внутренний диаметр отверстия в середине шара или гнезда, которое ведет к внутреннему диаметру трубки, соединенной с шарниром. [1]
Если стандартные угловые конические фитинги, изготовленные для стеклянной посуды, не установлены идеально, стекло будет чрезвычайно жестким и хрупким, что в некоторых случаях может привести к разрушению. Метод соединения с шаром и гнездом обеспечивает некоторую гибкость в углах стыковки соединяемых деталей, что может быть особенно важно для тяжелых колб или длинных кусков стеклянной посуды, которые в противном случае было бы трудно поддерживать и потенциально ломались при изгибающих нагрузках. Типичным примером этого является колба для сбора на роторном испарителе, вес которой значительно увеличивается по мере заполнения. Шарик и гнездо позволяют колбе устанавливать саму себя, не прикладывая изгибающих нагрузок к стыку. Такой патрубок можно также использовать на более крупной, но более типичной установке для дистилляции в головке и перед конденсатором. Это позволяет использовать конденсатор большой длины,неидеальный угол приемного изгиба и наполняющей колбы легче поддерживать, так как их угол с неподвижной головкой дает несколько степеней свободы позиционирования.
Их также можно найти в виде горловин на производственных колбах опытных заводов, где присутствуют большие объемы и массы, и на некоторых линиях Шленка , где длинные пролеты тонкого стекла выигрывают от небольшой гибкости между предметами. Как правило, если рассматривать стеклянную посуду меньшего размера, количество шариков и головок намного меньше, чем у стандартных конусов.
Связи [ править ]
Резьбовые соединения [ править ]
Возможны круглые слегка спиральные резьбовые соединения на трубчатых концах стеклянных изделий. Такая стеклянная резьба может быть обращена внутрь или наружу. При использовании стеклянная резьба навинчивается на материал без стеклянной резьбы, например пластик. Стеклянные флаконы обычно имеют стеклянные отверстия с наружной резьбой, на которые можно навинтить крышки. Бутылки и банки, в которых продаются, транспортируются и хранятся химические вещества, обычно имеют отверстия с резьбой, обращенные наружу, и соответствующие не стеклянные колпачки или крышки.
Шланговые соединения [ править ]
Лабораторная посуда, такая как колбы Бюхнера и конденсаторы Либиха , может иметь трубчатые стеклянные наконечники, служащие соединителями для шлангов, с несколькими зазубринами для шлангов по диаметру около наконечника. Это сделано для того, чтобы на наконечники можно было установить конец резиновой или пластиковой трубки для подключения стеклянной посуды к другой системе, такой как вакуум, водоснабжение или слив. На конец гибкой трубки, окружающей наконечник соединителя, можно поместить специальный зажим, чтобы шланг не соскальзывал с соединителя.
Ряд брендов, включая Quickfit , начали использовать резьбовые соединения для шланговых заусенцев. Это позволяет отвинтить зазубрину от стеклянной посуды, надеть шланг и снова прикрутить установку. Это помогает избежать случайного разбивания стекла и потенциально серьезного вреда для химика, что иногда происходит, когда шланги проталкиваются прямо на стекло.
Адаптеры [ править ]
Как для стандартных конических соединений, так и для шаровых шарниров, внутренние и внешние соединения с одинаковыми номерами должны соответствовать друг другу. Если размеры стыков разные, могут быть доступны (или изготовлены) переходники для заземленного стекла, которые можно разместить между ними для их соединения. Вокруг суставов можно разместить специальные зажимы или зажимы, чтобы удерживать их на месте.
Колбы с круглым дном часто имеют одно или несколько конических отверстий для стыков из матового стекла или горловины.. Обычно эти стыки на шейках опок являются внешними. Другие адаптеры, такие как дистилляционные головки и вакуумные адаптеры, изготавливаются с соединениями, соответствующими этому соглашению. Если на колбе или другом контейнере есть дополнительное внешнее соединение из матового стекла, которое необходимо закрыть для эксперимента, для этой цели часто используются конические конические внутренние пробки из матового стекла. В некоторых случаях небольшие крючковидные выступы стекла могут быть приварены к остальной части стеклянного предмета около стыка, чтобы можно было прикрепить концевую петлю небольшой пружины, чтобы пружина временно удерживала стыки вместе. Использование специального конического фитинга очень маленького размера для стеклянных, пластиковых или металлических деталей, называемого фитингом Люэра.или переходник стал более распространенным. Первоначально фитинги Люэра использовались для соединения ступицы иглы со шприцем . Если использование матового стекла представляет проблему, например, при производстве или перегонке диазометана (который может взорваться при контакте с более грубыми поверхностями), можно использовать оборудование с гладкими стыками стекла.
Совместные клипы [ править ]
Чтобы предотвратить разделение стыка в процессе реакции, можно использовать различные типы пластиковых или металлических зажимов или пружин для скрепления двух сторон вместе. Они доступны в различных материалах для различных температур и химических сред.
Запатентованный в 1984 году Герман Кек , [4] пластиковые совместные клипы, как правило , изготовлены из полиацеталь, и окрашены в соответствии с размерами швов. Полиацеталь плавится при достаточно низкой температуре (около 175 ° C) и начинает размягчаться при температуре около 140 ° C. Поскольку рекомендуется температура стеклянной посуды до 250 ° C, необходимо следить за тем, чтобы зажимы, сделанные из этого материала, не использовались для удержания стекла, которое может стать таким горячим. Типичные проблемные области включают колбу над тарелкой (которая может упасть с конца колонны при нагревании) и соединение, которое конденсатор делает с неподвижной головкой (которая нагревается до высоких температур и может позволить конденсатору упасть). Таким образом, в этих точках следует использовать различные зажимы или стеклянную посуду следует зажимать так, чтобы эти элементы не могли раздвинуться или не нуждались в зажиме. У полиацетальных зажимов есть еще одна проблема, заключающаяся в том, что материал сильно подвержен воздействию коррозионных газов.Этот эффект может быть настолько впечатляющим, что зажим развалится в считанные минуты под воздействием незначительных количеств, протекающих даже через смазанные, отшлифованные конусы. Важно отметить, что этот режим отказа является внезапным и без предупреждения.
Иногда используются соединительные хомуты из ПТФЭ, поскольку его рекомендуемый пик температуры совпадает с пиковым значением большинства практических химических работ. Его очень инертный характер также делает его невосприимчивым к разложению агрессивными газами. Однако это и дорого, и перфторизобутилен начнет производить, если нагреться до температуры выше указанной; поэтому необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать этого, учитывая уровень риска, который представляет результат. То же самое можно сказать и об использовании масел и смазок Krytox и химически стойких Molykote (с загустителем из ПТФЭ, на основе фтора) для уплотнений стеклянной посуды . Соединительный зажим из высококачественной нержавеющей стали - последний вариант. Естественно, это выдерживает весь температурный спектр боросиликатного стекла.и достаточно инертен. Тем не менее, нержавеющая сталь более низких сортов по-прежнему быстро разрушается в присутствии агрессивных газов, а сами зажимы зачастую столь же дороги, как ПТФЭ.
На некоторых изделиях из стекла видны зазубрины (рога дьявола, шлем викинга), торчащие по бокам конусов. На них используются маленькие пружины из нержавеющей стали, чтобы скрепить соединение. Использование пружин особенно полезно при работе с положительным давлением, поскольку они прикладывают достаточно силы для работы стекла, но при неожиданном отклонении конуса открываются. Этот метод считается довольно старомодным, но до сих пор используется для изготовления некоторых из самых известных и высококачественных изделий из стекла.
В ситуациях, когда простое пружинящее действие металлической проволоки или пластика недостаточно прочно или неудобно по другим причинам, можно использовать винты, чтобы скрепить соединения. Пластиковые манжеты [5] часто используются на микромасштабном оборудовании.
Герметизация [ править ]
Тонкий слой материала ПТФЭ или смазки обычно наносится на соединяемые поверхности из матового стекла, а внутреннее соединение вставляется во внешнее соединение таким образом, чтобы поверхности из матового стекла каждой из них находились рядом друг с другом для выполнения соединения. Использование этого помогает обеспечить хорошее уплотнение и предотвращает заедание соединения, позволяя легко разбирать детали. Хотя обычно считается, что силиконовая смазка, используемая в качестве герметика и смазки для соединения стыков матового стекла, является химически инертной, некоторые соединения возникли в результате непреднамеренных реакций с силиконами. [6] [7]
Замороженные суставы [ править ]
Иногда конические стыки матового стекла могут сцепляться друг с другом, не позволяя пользователю повернуть их - это называется замораживанием или блокировкой. Шаровые и шарнирные соединения гораздо менее восприимчивы, поскольку они имеют больше градусов вращения, чем коническое соединение. Это может произойти по разным причинам:
- Отсутствие смазки между двумя стеклянными поверхностями. [8] Если на стык попадут органические растворители, они могут медленно растворить жир, оставив сухую стеклянную поверхность. [9]
- Воздействие сильного основания (гидроксид, фосфат и т. Д.) Может растворить часть поверхности SiO 2 , образуя кремниевую кислоту (H 4 SiO 4 / Si (OH) 4 ).
- Твердые вещества из реакционных смесей [9]
- Дать герметичным сосудам остыть, что создаст перепад давления в стыке.
Замороженные соединения можно удалить, нанеся растворитель на соединение при раскачивании пробки, нагревании внешнего соединения [9] [10] или охлаждении внутренней пробки. Последние два метода используют свойство теплового расширения для создания небольшого пространства между двумя поверхностями. Существуют также специальные инструменты для выдувания стекла, чтобы разморозить стык. [10]
См. Также [ править ]
- Укупорка (контейнер)
- Лабораторная посуда
Ссылки [ править ]
- ^ a b «Компоненты стеклодува: соединения и краны» . Университет Восточной Каролины .
- ^ "ISO 383: 1976 (en): Лабораторная посуда - Взаимозаменяемые конические шлифованные соединения" . Проверено 5 сентября 2017 года .
- ^ "Стандартные спецификации для взаимозаменяемых конических соединений1" (PDF) . Проверено 5 сентября 2017 года . [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Патент США 4442572 , Герман Кек «Зажим для крепления мужских и женских частей притертых суставов», выданный 1984-04-17
- ^ "Учебное пособие по резьбовым соединениям" матовое стекло " . Сигма-Олдрич . Проверено 8 января 2012 года .
- ^ Хайдук, И., "Силиконовая смазка: случайный реагент для синтеза экзотических молекулярных и супрамолекулярных соединений", Organometallics 2004, том 23, стр. 3-8. DOI : 10.1021 / om034176w
- ^ Лучиан С. Поп и М. Сайто (2015). «Случайные реакции с участием силиконовой смазки». Координационные обзоры химии . DOI : 10.1016 / j.ccr.2015.07.005 .
- ^ Rob Toreki (2006-12-30). "Соединения посуды" . Interactive Learning Paradigms Inc.
- ^ a b c Роб Тореки (27.06.2006). «Стеклодув» . Interactive Learning Paradigms Inc.
- ^ a b «Застрявшие / замерзшие стыки стекла» . Университет Восточной Каролины .
