一种应用于实验室的气体发生装置

1.本实用新型涉及实验室用仪器设备技术领域，尤其涉及一种应用于实验室的气体发生装置。


背景技术：

2.化学教学或实验过程中常需要在实验室中制取氢气、二氧化碳和卤化氢气体，常用的气体发生装置是启普发生器。启普发生器是用固体与液体试剂在常温条件下起反应制备气体的典型装置，能使固体和液体分离。
3.例如，实验室用常使用浓盐酸和大理石作为原料，在启普发生器中进行反应以制备二氧化碳，然而浓盐酸具有挥发性，强腐蚀性，会产生刺鼻气味引起呼吸道不适。另外，产生的二氧化碳无法回收再进行回收利用，导致资源的浪费现象严重。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种应用于实验室的气体发生装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：
6.一种应用于实验室的气体发生装置，其包括：
7.储液机构，所述储液机构包括两个储液罐，两个所述储液罐通过双通道蠕动泵与气体发生机构连接；
8.气体发生机构，所述气体发生机构包括至少一个气体发生器和搅拌棒，所述搅拌棒位于所述气体发生器内底部；
9.洗气机构，所述洗气机构包括依次连接的多个洗气容器，每个洗气容器用于盛装化学试剂，位于最前方的洗气容器与所述气体发生器连接，位于最后方的洗气容器通过抽气泵与储气罐连接；
10.储气罐，所述储气罐上设有用于检测所述储气罐内气体压力的压力表；
11.控制器，所述控制器与所述双通道蠕动泵、所述抽气泵和所述压力表连接，所述压力表用于将所述储气罐内的气体压力值发送至所述控制器，所述控制器用于在确定所述气体压力值达到预设最大压力阈值时，控制所述双通道蠕动泵和所述抽气泵停止运行。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述储气罐上还设有气体出口，所述气体出口连接出气管路，所述出气管路上设有手动开关阀；
13.所述控制器还用于在确定所述气体压力值达到预设最小压力阈值时，控制所述双通道蠕动泵和所述抽气泵开始运行。
14.作为本实用新型的进一步改进，其还包括与所述控制器连接压力控制器，所述压力控制器用于供实验操作者设定所述预设最大压力阈值和所述预设最小压力阈值，以及将所述预设最大压力阈值和所述预设最小压力阈值发送至所述控制器。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述气体发生器设置两个，分别为第一气体发生
器和第二气体发生器，所述搅拌棒位于所述第一气体发生器的内底部；
16.所述第一气体发生器通过双通道蠕动泵与所述储液机构连接，所述第二气体发生器与所述第一气体发生器连接，所述第一气体发生器和所述第二气体发生器均与位于最前方的所述洗气容器连接。
17.作为本实用新型的进一步改进，所述第一气体发生器的侧壁上设有溶液出口，所述第二气体发生器的侧壁上设有溶液入口，所述溶液出口和所述溶液入口通过管道连通。
18.作为本实用新型的进一步改进，所述第二气体发生器的侧壁上还设有与所述控制器连接的液位继电器，所述液位继电器的高度低于所述溶液入口的高度。
19.作为本实用新型的进一步改进，其还包括废液缸，所述第二气体发生器的底部设有废液出口，且所述废液出口通过电磁阀与所述废液缸连接，所述电磁阀与所述控制器连接；
20.所述电磁阀用于处于打开状态时，使得所述第二气体发生器内的液体经由所述废液出口流向所述废液缸。
21.作为本实用新型的进一步改进，所述搅拌棒为电动螺旋叶片搅拌棒。
22.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
23.本实用新型实施例提供的气体发生装置，通过设置有两个储液罐，可以预先盛装有不同的反应溶液；通过设置有双通道蠕动泵，实现了按照计算好的流速将两个不同的反应溶液送入气体发生机构中，使得反应更佳充分，减少了溶液的浪费；另外，通过设置储气罐，生成的气体还可以存储在储气罐中以进行再次利用，避免了资源的浪费；通过设置有控制器和压力表，当储气罐内的气体含量达到预设最大压力阈值（即，预设压力上线值）时，双通道蠕动泵能够自动停止送料，其自动化程度更高。
24.相对于在启普发生器中，需要手动加入大理石，手动控制分液漏斗加入浓盐酸制备二氧化碳的情况，利用该气体发生装置制备二氧化碳的方式可控性更强，而且也不需要使用浓盐酸，不会引起实验操作者的不适，安全程度更高。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
26.图1是本实用新型实施例提供的一种应用于实验室的气体发生装置的结构示意图。
27.图2是本实用新型实施例提供的一种电路连接示意图。
28.其中：1、储液机构，11、储液罐，12、双通道蠕动泵，2、气体发生机构，211、第一气体发生器，212、第二气体发生器，22、搅拌棒，3、洗气机构，31、洗气容器，32、抽气泵，4、储气罐，41、出气管路，42手动开关阀，5、控制器，6、压力表，7、液位继电器，8、废液缸，9、电磁阀。
具体实施方式
29.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对实用
新型进行清楚、完整的描述，需要理解的是，术语“中心”、“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
30.本实用新型实施例提供了一种应用于实验室的气体发生装置，如图1所示，其包括：
31.储液机构1，储液机构1包括两个储液罐11，两个储液罐11通过双通道蠕动泵12与气体发生机构2连接；
32.气体发生机构2，气体发生机构2包括至少一个气体发生器和搅拌棒22，搅拌棒22位于气体发生器内底部，该搅拌棒22可以为电动螺旋叶片搅拌棒；
33.洗气机构3，洗气机构3包括依次连接的多个洗气容器31，每个洗气容器31用于盛装化学试剂，位于最前方的洗气容器31与气体发生器连接，位于最后方的洗气容器31通过抽气泵32与储气罐4连接，该抽气泵32可为微型抽气打气泵。
34.储气罐4，储气罐4上设有用于检测储气罐4内气体压力的压力表6；
35.控制器5，控制器5与双通道蠕动泵12、抽气泵32和压力表6连接，压力表6用于将储气罐4内的气体压力值发送至控制器5，控制器5用于在确定气体压力值达到预设最大压力阈值时，控制双通道蠕动泵12和抽气泵32停止运行。
36.本实用新型实施例提供的气体发生装置适用于需要制备气体的情景。当需要制备气体时，将需要制备气体的a溶液和b溶液分别加入至两个储液罐11中，按照制备方程式，确定a溶液的和b溶液反应时的溶液体积量，并通过双通道蠕动泵12设定a溶液的和b溶液加入速率，保证进入至气体发生器中的a溶液和b溶液的体积，之后，a溶液与b溶液反应后生成的气体经过洗气机构3后进入至储气罐4中存储，压力表6实时获取储气罐4内的压力值，并将该压力值发送至控制器5。
37.随着储气罐4中储存的气体量增加，储存罐内的气体压力以及压力表6发送的压力值也会随之增大，当控制器5压力表6发送的压力值达到预设最大压力阈值时，控制双通道蠕动泵12和抽气泵32停止运行。
38.其中，当生成的气体为二氧化碳时，上述两个储液罐11可分别盛装有碳酸氢钠水溶液和柠檬酸水溶液，洗气瓶可设为4个，按照从前到后的顺序分别盛装有浓硫酸，1%硫酸铜溶液，1%高锰酸钾溶液、注射用水的洗气瓶，以分别除去水分、硫化物、有机物和微生物、可溶性杂质和二氧化硫。
39.本实用新型实施例提供的气体发生装置，通过设置有两个储液罐11，可以预先盛装有不同的反应溶液；通过设置有双通道蠕动泵12，实现了按照计算好的流速将两个不同的反应溶液送入气体发生机构2中，使得反应更佳充分，减少了溶液的浪费；另外，通过设置储气罐4，生成的气体还可以存储在储液罐11中以进行再次利用，避免了资源的浪费；通过设置有控制器5和压力表6，当储气罐4内的气体含量达到预设最大压力阈值（即，预设压力上线值）时，双通道蠕动泵12能够自动停止送料，其自动化程度更高。
40.相对于在启普发生器中，需要手动加入大理石，手动控制分液漏斗加入浓盐酸制备二氧化碳的情况，利用该气体发生装置制备二氧化碳的方式可控性更强，而且也不需要
使用浓盐酸，不会引起实验操作者的不适，安全程度更高。
41.存储在储气罐4内的气体可以供实验操作者进行再次利用，例如，当该气体为二氧化碳时，在配制溶液时，可以将储气罐4内的二氧化碳气体通入注射用水，以排除水中的氧气；在安瓿灌装时，在安瓿空间内通入储气罐4内的二氧化碳气体，以排除空间的氧气。
42.其中，为方便对储气罐4内的制备的气体进行利用时，该气体发生装置仍能自动控制生成气体，在一种可能的实现方式中，储气罐4上还设有气体出口，气体出口处设有出气管路41，出气管路41上设有手动开关阀42，实验操作者可以打开该手动开关阀42对气体进行利用，另外，控制器5还用于在确定气体压力值达到预设最小压力阈值时，控制双通道蠕动泵12和抽气泵32开始运行。
43.进一步地，为方便实验操作者可根据实验需要自行设定上述预设最大压力阈值和预设最小压力阈值，其还包括与控制器5连接压力控制器，压力控制器用于供实验操作者设定预设最大压力阈值和预设最小压力阈值，以及将预设最大压力阈值和预设最小压力阈值发送至控制器5。
44.以下，将对气体发生机构2进行说明。
45.在一种可能的实现方式中，如图1所示，气体发生器设置两个，分别为第一气体发生器211和第二气体发生器212，搅拌棒22位于第一气体发生器211的内底部；
46.第一气体发生器211通过双通道蠕动泵12与储液机构1连接，第二气体发生器212分别与第一气体发生器211和洗气容器31连接，第一气体发生器211和第二气体发生器212均与位于最前方的洗气容器31连接。
47.在第一气体发生器211的侧壁上设有溶液出口，第二气体发生器212的侧壁上设有溶液入口，溶液出口和溶液入口通过管道连通，即，第一气体发生器211内的溶液界面升高至溶液出口处时，会通过管道进入至第二气体发生器212中，保证化学反应更佳完全。
48.随着反应的进行，生成的气体会进入至储气罐4中，生成的废液会逐渐存储在第二气体发生器212中，而第二气体发生器212中的废液过多时会影响化学反应生成气体的速率。因此，在该气体发生装置中，当第二气体发生器212中的废液达到一定量时，还可以将废液排出。
49.在一种可能的实现方式中，第二气体发生器212的侧壁上还设有与控制器5连接的液位继电器7，液位继电器7的高度低于溶液入口的高度，该液位继电器7可以为非接触式液位继电器7。
50.另外，其还包括废液缸8，第二气体发生器212的底部设有废液出口，且废液出口通过电磁阀9与废液缸8连接，电磁阀9与控制器5连接；
51.电磁阀9用于处于打开状态时，使得第二气体发生器212内的液体经由废液出口流向废液缸8。
52.因此，该液位继电器7在确定第二气体发生器212内的废液液位达到预设位置处时亮灯，并向控制器5发送液位信号，以使控制器5基于液位信号向电磁阀9发送排液指令，电磁阀9在接收到该排液指令后打开，使得第二气体发生器212内的液体经由废液出口流向废液缸8。
53.当产生的气体为二氧化碳时，该气体发生装置的工作流程如下：
54.将碳酸氢钠水溶液和柠檬酸水溶液分别加入至两个储液罐11中，启动双通道蠕动
泵12，调节双通道蠕动泵12的流速，使两种溶液按照理论计算值的比例加入至第一气体发生器211，在双通道蠕动泵12的搅拌作用下反应，随着反应溶液的加入，待液面达到第一气体发生器211侧壁上的溶液出处，溶液流入第二气体发生器212，在第二气体发生器212中继续充分反应，产生的气体从第一气体发生器211和第二气体发生器212的出口到达洗气机构3，进行洗气气体依次通过装有浓硫酸，1%硫酸铜溶液，1%高锰酸钾溶液、注射用水的洗气瓶，以分别除去水分、硫化物、有机物和微生物、可溶性杂质和二氧化硫。
55.当第二气体发生器212中溶液的液位到达非接触式液位继电器7的位置时，液位感应器指示灯亮，开始工作，电磁阀9打开，废液流入废液缸8中，废液流出后，电磁阀9自动关闭。
56.净化后的气体通过抽气泵32作用，将纯净二氧化碳气体储存于储气罐4中，通过压力控制器设定预设最大压力阈值和设最大压力阈值，以设置储气罐4内气体的一个压力范围，当储气罐4压力达到上限时，双通道蠕动泵12停止运行，不再送料，抽气泵32停止运行，不再抽送气体；当储气罐4压力达到下限时，双通道蠕动泵12开始运行，继续送料，抽气泵32开始运行，抽送气体，使产生的气体继续送至储气罐4，实验过程中，二氧化碳需要供给时打开手动开关阀42即可，不使用时关闭手动开关阀42。
57.实验结束后，要释放二氧化碳气体，使压力表6的指针为零。
58.本实用新型实施例提供的气体发生装置，具有以下优点：
59.1、反应充分完全。蠕动泵按比例送料，螺旋扇叶搅拌棒22和二级反应装置使反应充分完全。
60.2、自动送料。双通道蠕动泵12可以按照计算好的流速将反应溶液送入反应装置，当产气量达到压力控制器上限时，双通道蠕动泵12自动停止送料。而在启普发生器中，需要手动加入大理石，手动控制分液漏斗加入浓盐酸，可控性差，反应不受控制。
61.3、随用随停，不浪费气体。通过储气罐4可以方便实验中需要用到二氧化碳时即打开手动送气阀门，不需要二氧化碳时关闭此阀门。
62.4、废液可自动连续控制释放。此装置中通过非接触式液位继电器7的功能，可达到废液自动排除的效果。
63.5、装置中加入洗气部分，可净化产生的二氧化碳。
64.6、本装置可以产生的惰性气体除了二氧化碳外，还可以通过改变产气溶液a和产气溶液b产生氮气，如使用亚硝酸钠与氯化铵的饱和溶液发生反应，生成氮气，大大降低购买成本。
65.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。