УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЕРЛЕНИЯ ПРОБОК

Полезная модель используется в лабораторной практике школ, техникумов, колледжей, высших учебных заведений и других организаций в качестве универсального устройства, применяемого при сверлении отверстий в корковых, резиновых и полимерных конических пробках, используемых для закупорки химической посуды и соединения отдельных частей лабораторных приборов.
В лабораторной практике часто приходится применять трубки, изготовленные из разных материалов для соединения различных приборов и их частей. В связи с этим возникает необходимость проделывания отверстий различного диаметра в пробках, которые используются для соединения приборов. Как правило, в лабораторной практике используются пробки, изготовленные из коры пробкового дерева (корковые пробки), из каучука, резины (резиновые пробки) и стекла.
Традиционно, для сверления пробок используют, так называемые, трубчатые ручные сверла различного диаметра. (Практикум по общей химии. В.И. Семишин. Под ред. Проф. В.В. Лебединского. М., Л.: Химиздат, 1948. - С. 28 (312 с.). Ручные сверла представляют собой металлические тонкостенные трубки с ручкой или отверстием на одном конце, в которое вставляется стержень, а другой конец определенным образом заточен (Степин Б.Д. Техника лабораторного эксперимента в химии: учеб. пособие для вузов. М.: Химия, 1999. - С. 42-43 (600 с.). В книге (Практикум по органическому синтезу. М.Н. Храмкина. Изд. 4-е, испр. Л.: Химия, 1977. - С. 20-21 (320 с.) рекомендуется следующий способ использования ручного сверла при сверлении пробок: ««Перед сверлением резиновой пробки ее следует слабо нагреть на водяной бане в 2-3% растворе щелочи, затем обмыть водой и вытереть, а сверло смазать вазелином или обмыть глицерином для уменьшения трения. Сверлить нужно не спеша, и обязательно начинать с узкого основания, так как эта часть будет находиться в сосуде и должна быть ровной. При сверлении в левую руку берут пробку, а в правую - сверло, причем придают ему такое положение, чтобы ось его совпала с осью пробки, а полученное отверстие в пробке должно быть параллельно стенкам горла сосуда, что значительно облегчает сборку сосуда.
Сверлить начинают, нажимая на пробку и медленно вращают сверло, однако сильно надавливать на сверло не нужно, так как при этом у корковых пробок получаются неровные отверстия с рваными краями, а у резиновых - сильно уменьшенные в диаметре отверстия». Сверлить резиновую пробку без смазки очень трудно. После сверления из сверла выбивают, так называемый, керн - цилиндрический кусок резины, высверленный из пробки, что зачастую усложняет процесс применения ручных сверл. Недостатком процесса сверления пробок ручными сверлами является высокая опасность травмирования руки экспериментатора и трудность установки и сохранения параллельности оси отверстия оси пробки. Процесс сверления резиновых пробок, например, сверлами большого диаметра, требует приложения достаточных усилий, что, значительно затрудняет, а порой делает невозможным процесс проделывания отверстия. Кроме того, в последнее время в лабораторной практике стали использоваться пробки из различных современных материалов, например, фторопластовые, полиэтиленовые и полипропиленовые (Степин Б.Д. Техника лабораторного эксперимента в химии: учеб. пособие для вузов. М.: Химия, 1999. - С. 42 (600 с). Эти пробки имеют большую химическую устойчивость, но и большую твердость, что делает невозможным процесс их сверления ручными сверлами.
Более удобным является процесс сверления пробок при помощи специальной машинки для сверления пробок. Машинка состоит из массивной изогнутой станины, в верхней части которой закреплен вал, вращаемый вручную с помощью колеса с ручкой. На другом конце вращаемого и вертикально перемещаемого вала имеется специальный стержень, на котором с помощью винта-стопора закрепляется трубчатое ручное сверло. Внизу, на цилиндрической ребристой площадке основания станины устанавливается пробка, которая во время сверления прижимается сверлом к площадке. Достоинства такого способа сверления - пониженная травмоопасность и получение очень точно и ровно просверливаемых отверстий. Однако большинство недостатков, присущих применению трубчатых ручных сверл сохраняются и при использовании машинок для сверления пробок. Например, невозможность проделывания отверстия в пробках повышенной твердости.
Наиболее близким устройством, облегчающим процесс сверления пробок является кондуктор, предложенный для сверления резиновых пробок в условиях школ (Полосин B.C., Прокопенко В.Г. Практикум по методике преподавания химии: учеб. Пособие для студентов пед. ин-тов по спец. №2122 «Химия». - 6-е изд., перераб. - М: Просвещение, 1989. - С. 46-47 (224 с). Кондуктор представляет собой приспособление для закрепления пробок и их удерживания при сверлении трубчатыми ручными сверлами с помощью сверлильного станка. Кондуктор имеет форму цилиндра из чугуна с центральным коническим отверстием, соответствующим размеру пробки, которая подвергается сверлению. В боковую поверхность кондуктора вкручен стержень, с помощью которого он удерживается рукой при сверлении. Сверление пробок проводят на сверлильном станке, в патроне которого закрепляется трубчатое ручное сверло с помощью переходников. Переходники представляют собой стальные стержни с разными диаметрами концов: с одной стороны 8 мм для крепления в патронах, а с другой стороны - по внутреннему диаметру отверстия трубчатого сверла. Соединение сверла с переходником осуществляется с помощью бокового стопорного винта. Процесс сверления с применением кондуктора происходит следующим образом: в патроне сверлильного станка закрепляют сверло, а в кондуктор укладывают пробку большим основанием вверх. При нажиме сверла на пробку происходит прижатие резиновой пробки к внутренней поверхности кондукторе, за счет трения происходит удерживание пробки в кондукторе. Для снижения трения в место сверления наносят каплю глицерина. Сверление производят одним движением шпинделя. Чтобы не замять кромку сверла, на плиту станины станка укладывают лист толстой резины или регулируют ход шпинделя так, чтобы сверло не доставало до плиты в нижней точке. После сверления останавливают сверло, иглой извлекают из его полости керн, а в кондуктор укладывают новую пробку или заменяют кондуктор и сверло.
Применение кондуктора повышает безопасность процесса сверления и позволяет его механизировать путем использования сверлильных станков, что в условиях школ немаловажно. Одним из существенных недостатков предложенных кондукторов является затруднение сверления в пробках нескольких параллельных отверстий. Это вызвано тем, что пробки в кондуктор устанавливаются меньшим основание вниз и часто бывает затруднительно при сверлении попасть в контур этого основания, начиная сверление с большого основания. Особенностью конструкции кондуктора вызвана и необходимость подкладывания под кондуктор толстый слой резины или специальная регулировка хода шпинделя станка, что усложняет процесс сверления. Вместе с тем, при высоких скоростях сверления не исключается и возможность того, что кондуктор может «вырваться» из руки и поранить экспериментатора. Кроме того, для сверления резиновых пробок, выпускаемых промышленностью (в соответствие ГОСТ 7852-76 Пробки резиновые конусные. Технические условия) наряду с наборами трубчатых сверл необходимо иметь и набор специально изготовленных на токарном станке кондукторов в количестве не менее 11 шт., что является достаточно затратным для бюджета школ. К недостаткам процесса сверления, основанного на применении кондуктора, относятся также и все недостатки, присущие применению трубчатых сверл, например, при сверлении особо твердых пробок зачастую происходит их проворачивание в кондукторе, что затрудняет сверление таких пробок.
Технический результат, на решение которого направлена полезная модель, заключается в повышении универсальности устройства, применяемого при сверлении пробок, повышении безопасности его применения, упрощении изготовления устройства и его удешевлении.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для закрепления конических пробок при сверлении в них отверстий, содержащее кондуктор в качестве кондуктора используют пластину, закрепленную на брускообразной деревянной опоре и выполненную с пазами на торцах и с не менее пятью коническими отверстиями под различные размеры пробок, при этом пластину закрепляют на опоре с обеспечением прижатия больших оснований конических пробок к ее горизонтальной поверхности посредством прижимных гаек-барашков, стальных и полимерных шайб на откидных винтах, шарнирно закрепленных в углублениях, выполненных на торцах опоры и устанавливаемых в пазы пластины.
На рисунке 1 приведена конструкция устройства для закрепления конических пробок при сверлении в них отверстий, где:
1 - брускообразная опора; 2 - откидной винт; 3 - гайка-барашек; 4 - шайба стальная; 5 - шайба полимерная; 6 - паз; 7 - пластина; 8 - пробка; 9 - углубление.
Для достижения указанного технического результата, в качестве кондуктора с коническим отверстием, соответствующим размерам применяемой пробки, в заявляемой конструкции устройства для сверления пробок предлагается использование пластины 7 с пазами 6. В пластине изготовлено не менее пяти конических отверстий, в которые устанавливаются различных размеров пробки 8, ориентированные большими основаниями вниз, а сама пластина закрепляется на брускообразной деревянной опоре 1 с помощью прижимных гаек-барашков 3, стальных шайб 4 и полимерных шайб 5 на откидных винтах 2, шарнирно установленных в углубления 9 на торцах опоры.
Процесс сверления пробок с использованием предлагаемого устройства осуществляется следующим образом: конические пробки (резиновые, корковые, фторопластовые, деревянные, полиэтиленовые, полипропиленовые) в зависимости от размера пробки устанавливаются меньшим основанием вверх в соответствующее коническое отверстие пластины устройства и помещаются на опору устройства. После этого прижимные винты с гайками-барашками и полимерными шайбами устанавливаются в пазы пластины и гайки-барашки закручиваются до устойчивой фиксации пластины на опоре. При закручивании гаек-барашков происходит прижимание большого основания пробки к горизонтальной поверхности опоры, а боковой конической поверхности пробки к поверхности конического отверстия, изготовленного в пластине. Все это приводит к надежному закреплению пробок в отверстиях пластины. Сверление пробок в зависимости от их твердости происходит любым способом: с помощью трубчатых сверл вручную; с
помощью трубчатых сверл, закрепляемых в патронах сверлильного станка или ручной электрической дрели; с помощью спиральных сверл, применяемых для сверления металла, закрепляемых в патронах электрического или ручного инструмента. После сверления раскручиваются прижимные гайки-барашки, пластина снимается с опоры и легким нажатием на выступающее большое основание пробки с отверстиями выталкиваются из конических отверстий пластины. В пластину устанавливаются новые пробки, после чего процесс сверления повторяется. Достаточно изготовить 2-3 пластины с коническими отверстиями под пробки и устройство можно будет использовать для сверления всего ассортимента, например, резиновых пробок, изготавливаемых отечественной промышленностью в соответствие с ГОСТ 7852-76. Устройство может быть изготовлено в школьных условиях с применением только ручного слесарного и столярного инструментов и ручной электрической дрели и стандартных крепежных изделий.
Предлагаемое устройство для закрепления конических пробок при сверления в них отверстий уже в течение нескольких лет используется в химической лаборатории кафедры технического университета для сверления конических пробок, изготовленных из разных материалов - резины, фторопласта, полиэтилена, полипропилена, дерева) различных размеров от 8×11×16 мм до 45×51×52 мм с помощью спиральных сверл по металлу без применения какой-либо смазки и другой специальной подготовки пробок.