Шар-конус. Как правильно делать колпачок зажигалки.

В серьезной промышленности, в том числе атомной и космической, когда требуется абсолютно герметичное соединение газовых магистралей и тому подобных узлов, особенно если нет возможности применить упругие герметизирующие элементы типа резиновых и прочих прокладок, затыкающих все щели, издавна применяется волшебное соединение «Шар-конус»:
Шар-конус.  Как правильно делать колпачок зажигалки.
(на фото пример штуцеров Ш-К промышленного изготовления)

Рассмотрим его геометрическую суть:
Шар-конус.  Как правильно делать колпачок зажигалки.
Конус одет на шар, как китайская соломенная шляпа. И все, мало-мальски обладающие пространственным геометрическим мышлением, поймут, что «пятно контакта» этих фигур, образует замкнутое кольцо (красная полоска на чертеже). То есть, если мы, грубо говоря, припаяем шар со сквозным отверстием на одну трубку, а конус на другую, то сжав эти фигуры между собой, мы получим герметичное соединение трубопровода.
Подумаешь, великая проблема! — могут возразить мне, это далеко не единственный способ соединения! Например, конус-в-конус, так делаются «притертые» пробки в стеклянной химической посуде… Действительно, и в металле такие соединения тоже применяются. Однако, заклинивают они — мама не горюй. Наверное, у каждого в жизни был свой опыт с хорошо засевшим конусом Морзе… А соединение шар-конус, не заклинивает! То есть, годится для соединений, требующих быстрого и многократного рассоединения. Но и это еще не все.
В отличие от всех других соединений, шар-конус допускает осевое несовпадение. Смотрите, «шляпу» можно подвигать по шару, а пятно контакта будет перемещаться вслед за ней, оставаясь кольцом:
Шар-конус.  Как правильно делать колпачок зажигалки.
Но и это еще не все! Проблема допусков. Представьте себе реальное массовое производство, большой завод, партии в тысячи одинаковых деталей, параллельное изготовление на нескольких станках… А бывает, что одна сопрягаемая деталь делается на одном заводе, а другая — на другом, за сотни километров… Только представьте себе, какую точность изготовления им надо согласовать меж собой (и потом еще соблюсти!), чтобы в итоге получилось реально герметичное соединение! А это в свою очередь, сильно влияет на цену изделия, чем выше точность — тем выше цена… И может оказаться, что соединение конус-в-конус, сделать конечно можно, но цена изделия в итоге получится запредельная… А шар-конус, кроме возможности сборки с перекосами, еще и некритичен к неточностям изготовления! Представьте себе, что у шара изменится диаметр в некотором диапазоне, а у конус — угол раскрытия. Пятно контакта остается кольцом! То есть, детали для такого соединения можно производить на станках более низкого класса точности, которыми управляют бухие менее квалифицированными токаря, и все равно в итоге получим герметичность — во какие чудеса! )
Все эти особенности, играют роль не только в большой, «взрослой» экономике, но и в наших наколенных технологиях. Только у нас проблема точности изготовления в полный рост стоит не потому что токарь пьющий, а потому что вместо станка — дрель. А детали крохотные, угол внутреннего конуса мерить нечем, только на глазок расточить… Правда, хороший шар изготовить тоже задачка та еще, но к счастью, нам не надо делать его весь целиком, достаточно небольшого фрагмента шаровой поверхности…
Короче, на этом теоретическую часть можно закончить. Теперь смотрите, вот они, часть шара и ответная часть конуса, на горелке и колпачке для зажигалки:
Шар-конус.  Как правильно делать колпачок зажигалки.
Это не я придумал, внимательное рассмотрение лучших исторических образцов зажигалок показывает, что все уже давно украдено придумано до нас.
При культурном изготовлении, у меня зажигалки с такими колпачками до трех недель бензин держат.
И еще пара секретов. Как мы понимаем, бензин — вещество чрезвычайно летучее. Достаточно щели толщиной в одну молекулу, и он будет убегать. Я уже описывал этот способ контроля, закройте свою зажигалку, и через пол-часа понюхайте зону у колпачка. Если чувствуется острый запах свежего бензина — значит, он таки где-то убегает, и колпачок мы сделали неправильно. Допустим лишь слабый запах «старого» бензина, т.е. его наиболее тяжелых, маслянистых фракций.
Поскольку поверхность обратного конуса на колпачке обычно делается путем расточки треугольным шабером, а не резцом, она часто получается не идеальной, а с «гранями». На самом деле, даже просто царапин от от обрабатывающего инструмента — достаточно. Они практически не видны визуально, но парам бензина этого достаточно для утечки. Чтобы вылечить этот косячок, я после полной сборки колпачка, наношу сверху легкий дозированный удар часовым молоточком. Чтобы произошла полная «посадка», обжатие юбки колпачка об шаровую поверхность, смятие царапин. Потом смотрю в увеличительный прибор, надо увидеть то самое пятно контакта. Замкнуто ли оно, имеет ли форму полного кольца? Если нет — зажигалка будет вонять, катастрофически терять бензин в закрытом виде.
Теперь про точку поворота колпачка.
Несмотря на способность шар-конуса прощать ошибки в соосности, лучше если движение колпачка на горелку, в момент их соприкосновения, будет максимально прямолинейным. А для этого, ось поворота колпачка лучше отнести на максимальное расстояние от горелки:
Шар-конус.  Как правильно делать колпачок зажигалки.
Чем ось ближе — тем хуже обеспечение герметичности, в длительной перспективе. Потому что когда колпачок надвигается на шар по кривой дуге малого радиуса, контакт неизбежно получается неравномерный. И давление запирающей пружинки, ближе к оси поворота будет одно, а на дальней от оси стороне колпачка — другое. А раз давление приложено с перекосом, то в процессе износа, даже если вначале никаких щелей у нас не было, то в дальнейшем они могут появиться! Это тоже важный момент, мы ведь хотим не просто сделать качественную вещь, а чтобы она и через 10 лет продолжала качественно работать?
Кстати, обратите внимание, по высоте точка поворота колпачка тоже не абы как должна располагаться. В идеале она должна лежать на плоскости, которую задает кольцо контакта (красная полоска на чертеже). Потому что только при таком расположении, контакт при захлопывании колпачка происходит сразу по всему кольцу, и без скользящего сдвига относительно шара. Если точка оси поворота выше — контакт будет все время с микроскопическим сдвигом, с проскальзыванием конуса по шару. А это — лишний износ сопряженных деталей. И значит, даже если вначале получилось сделать качественное закрытие, со временем начнет сифонить. Это примерно как при ходьбе, если ногу на асфальт четко-вертикально ставить, или по косой линии, с подшаркиванием — в каком случае подметка быстрее сотрется? )
Попробуйте задрать точку поворота сильно выше красной линии, и мысленно промоделировать, как будет происходить контакт колпачка и горелки. Вот примерно так нарисую, для наглядности:
Шар-конус.  Как правильно делать колпачок зажигалки.
Очевидно, что в этом случае, характер износа «дальней» точки контакта, и «ближней», будут принципиально различными. На дальней точке — перпендикулярный удар, как молотком по наковальне. А на ближней — практически, горизонтальное взаимное скольжение, без удара! И значит, в процессе эксплуатации, у колпачка неизбежно появится перекос, и зазор. Я думаю, что зазор появится с внутренней стороны, где нет удара. Но возможны варианты…
А вот если ось поворота совпадает с красной линией, то очевидно, что износ происходит боле-мене равномерно. А значит, с сохранением герметичности. Мне кажется, что мастера, желающие создавать реально долговечные вещи, должны такие нюансы учитывать при конструировании.
Вот, как-то так… Разумеется, от этих заморочек свободны колпачки резьбовые, с прямолинейным надвижением на горелку по направляющему штоку, и с резиновым уплотняющим колечком )

27 комментариев

avatar
Спасибо, очень полезная статья.
avatar
спасибо, очень полезно! +
avatar
все понятно +
avatar
Спасибо за интересную статью. Алексей, Вы не только очень сильный станочник но ещё и объяснить можете доходчиво.
avatar
Классный урок! Утянул в норку. Жалко плюс только один можно поставить! +++++
avatar
"+" — за терпение и самое главное — тег «Теория зажигалкостроения» :)
avatar
Нет, а че смешного-то? А как еще назвать? ))
avatar
Хотя пожалуй да, вы правы. «Теория зажигалкостроения», это слишком громко, типа заявка на всеохватную Теорию-с-большой-буквы. А эта статья — лишь маааленький частный фрагментик мозаики. Правильнее было назвать его «Некоторые вопросы теории зажигалкостроения».
avatar
Я к тому, что практика без теории — это огромное количество ошибок. Пока поймешь, если вообще поймешь, что не так, столько заготовок и инструментов попортишь. Плюс не всегда готовое изделие есть возможность исправить. Проще заново начать. Так что все правильно сделали. Спасибо. Ждем продолжения. И не важно в какой теме теория открыта в зажигалках, флешках, гогглах и т.д. Например сверла. Я 3 сверла 1,0 мм. сломал пока начал сверлить «без потерь», а научился после чтения книг по металообработке. Узнал, что начале и в конце сверления нельзя давать «нагрузку» на сверло, не надо больших оборотов (нагрев, потом клинит) и т.д. Сейчас в латунном прутке диаметром 2,5 мм. спокойно сверлом 1,0 мм. (обычный набор сверел за 150 руб.) просверливаю отверстие глубиной 5-6 мм. На самом деле информации на сайте полезной много, но она разбросана по топикам :)
Последний раз редактировалось
avatar
Я 3 сверла 1,0 мм. сломал пока начал сверлить «без потерь», а научился после чтения книг по металообработке.
— Вот на самом деле, в этом как раз и суть проблемы! Никто не хочет читать книг по металлообработке, даже студенты соответствующих специальностей! Желающие овладеть навыками пайки, почему-то ленятся скачать Бреполя, и прочитать хотя бы главу про пайку! Почему? Для меня — загадка…
avatar
Так со скачивания Бреполя Э. «Теория и практика ювелирного дела» и Марченкова В.И. «Ювелирное дело» я начал свой путь по созданию своего проекта. Есть предложение чередовать топики, например, изделие № 1 (оценивается качество исполнения и творческий подход) — изготовление (теория и практические приемы, причем используемые в разных изделиях). Плюс есть темы, например, «Как правильно делать колпачок зажигалки» — А про колпачки с резьбой? Это же надо тоже раскрыть. Про одну только нарезку резьбы можно много чего рассказать и показать. И пусть все это будет под тегом «Теория и практика зажигалкостроения» — в одном месте. Бреполь же не ссылается на другую книгу: А об этом Вы сможете прочесть в этом источнике, а об этом в другом источнике :)
Последний раз редактировалось
avatar
Бреполь же не ссылается на другую книгу: А об этом Вы сможете прочесть в этом источнике, а об этом в другом источнике :)
— Да. Но из этого вовсе не вытекает, что и мы теперь не должны ссылаться ) Тут вполне можно принцип Оккама применить, не умножать число сущностей. Если сущность еще никем не описана — опиши. А если описана, да еще и исчерпывающим образом, авторитетным автором, тогда не трать свое время и серверное пространство. Отошли желающего познать эту инфу прямиком к первоисточнику. Не изображай из себя Рабиновича, перепевающего арии Карузо.
По-моему так ))
Последний раз редактировалось
avatar
Возможно зажигалка будет мной еще не скоро сделана. Много других идей. НО! Польза от информации по изготовлению зажигалок очевидна. Ждем продолжения :)
avatar
avatar
Мне кажется, пробки химпосуды в большей степени «заточены» для неразъединения, чем крышки зажигалок. Как и конус Морзе придуман для обеспечения бОльшей площади пятна контакта. Потому вы и бьете молоточком, чтобы это пятно контакта увеличить. Я не уверен, что в атомной и космической промышленности применяются такие соединения, уж с их то возможностями обеспечить квалитеты не проблема. Штуцеры, изображенные на фото тоже не встречал, даже не знаю для чего они могут применяться. Если для шлангов, то шланги обычно гибкие и изогнутый штуцер им не к чему. В ваших работах тоже не видел применения съехавшей «китайской шляпы». Надеюсь на понимание.
avatar
пробки химпосуды в большей степени «заточены» для неразъединения, чем крышки зажигалок
— Да. И что? Я лишь привел общеизвестный пример разборного и герметичного соединения.
А дальше… весь пост состоит из перечисления вещей, которых вы не знаете, либо в существовании которых сомневаетесь. «Не уверен… не встречал… даже не знаю… не видел...» И в конце неожиданно — «надеюсь на понимание». На понимание чего? Понимание Вашего непонимания? ))
avatar
В частности, на понимание того, что на практике фактически это соединение не шар-конус, а шар-сфера.
Последний раз редактировалось
avatar
Ну и где тут у нас вторая «сфера», тыкните в чертежик )
А если строго геометрически, то касание шара к внутренней поверхности сферы, дает пятно контакта в виде точки.
avatar
И не зря один из элементов на фото сделан из более мягкого материала, чтобы эта окружность превратилась в выпуклую замкнутую полосу. )
avatar
Ох, не зря… )) На самом деле, элементы на фото — просто первые, попавшиеся мне среди домашних запасов. А в реальной жизни ограничения на материалы нет. Успешно применяются как пары Ш-К, с обоими деталями из нержавейки, так и чисто-латунные пары.
Последний раз редактировалось
avatar
Описанные выше соединения я часто видел на пропан/кислород/углекислота — редукторы, резаки и горелки, т.е. соединение не только герметичное но и рассчитанное на определенные давления газов.
В топливной системе моего автомобиля (бензин), так же используются как раз такие соединения.
Последний раз редактировалось
avatar
Спасибо! Очень познавательно и весьма полезно.
avatar
На здоровье
avatar
спасибо, познавательно +
avatar
Полезная Информация. А еще между Ш и К ставят меднуб шайбу. Когда пара затягивается, медь заполняет все царапинки. Я пробовал пару Ш-К притирать пастой для клапанов. Решил, что Ш-К буду делать по мере надобности в конструкции, резинка надежней :)! Топику +!
Последний раз редактировалось
avatar
Спасибо огромное! Может этому меня и учили в… неважно где, видать я тогда в карты играл на задней парте))), а вот благодаря этому уроку у меня в голове всплыл цельный пласт знаний из тех времён. Спасибо вам за это)!
avatar
Я рад :-)
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.