专利名称：排液集气装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及化学实验教学用排液集气装置。
在初等、中等及高等学校的实验教学中，需要将气体收集于集气瓶、烧瓶、锥形瓶、试管等玻璃集气容器里，供教师演示实验及学生分组实验之用。有时要把气体收集起来并贮存一段时间待用。目前，采用的收集方法有排气集气法和排液集气法，而在排液集气法中应用较广泛的是排水集气法。
现行基础化学教科书所述集气法及其装置(可参阅初中、高中、中师等统编教材)，虽然尤以排气法及其装置简易，但存在四个方面的问题①、由于气体的扩散和互溶性，一般说来，收集到的气体纯度不高，影响气体性质实验的效果。②、判断一些无色气体是否集满集气容器，需要采用检验手段。③、为了便于检验气体是否收集满和提高所收集气体的纯度，一般要通入比集气容器容量稍多的气体，如果该气体有毒有害，逸出集气容器外就会造成环境污染。④、能和空气反应的、密度和空气接近的气体不能采用排气法收集，而只能采用排液集气法。目前所采用的排液集气法及其装置收集气体时，(甲)、要用手伸进操作液(排液集气所用的液体物质)中操作，加之有些操作液对皮肤、人体有害，不但操作不很方便，而且有违化学实验规范。(乙)、若仅采用以水作操作液的排水法，则收集气体的适用范围小。(丙)、一般要边收集边用手扶持集气容器，以防倾倒(除非采取其它措施)。(丁)、要耗用比集气容器容量多几倍的操作液，除水等少数操作液外，象二硫化碳、液体石蜡、四氯化碳等操作液的价格都不便宜。综合考虑到上述因素，在中等、初等学校广泛采用的是排水法，而排其它液体法的应用受到条件限制。加之，有些操作液对皮肤有害(如四氯化碳)，也影响实际应用。
《化学教育》杂志，一九八八年第三期第36页载《介绍气压式排水集气法》一文所述装置①、用插有二支导管的橡皮塞密封容器，并要一支导管端伸至容器底部，以便排尽水。那么，不同规格的集气容器，必须用插有不同长度导管的不同规格的胶塞。②、橡胶塞须塞进集气容器口一截，加之，导管里残存空气，将会影响所集得气体的纯度。③、通入的气体应有一定的压强值，才能将集气容器里的水排出，且集气容器径向越长，所需要克服集气容器中水的静压强就越大。因此，倘若气体发生器内气压不足够，排水集气过程就不能进行。④、集气容器里收集到比空气密度轻的气体又需要暂时贮存时，不便换用毛玻璃片来覆盖。
在化学教学中，当前半节课或前一节课有关气体的性质实验作完之后，由于某些制取气体的发生装置不能有效地使产生气体的反应暂时停止，为了便于下半节课或下节课作同样气体的性质实验，为了节约时间和试剂，为了避免环境污染，要求实验者将后继产生的气体收集并贮存起来。就目前的实验仪器，这就要求另用贮气装置来完成，气体发生器中残存的有毒尾气，往往还需要备装置作净化处理。
本实用新型是为化学实验教学提供一种收集气体且兼有贮气、输气及吸收气体功能的通用简便教学仪器。实现了保证气体纯度，正常集气不择气压高低、降低操作液用量、避免用手伸进操作液的要求。
本实用新型是这样实现的由导盖、环杆(4)、支架(10)、活动卡(7)、螺旋弹簧(9)、大漏斗(14)、小漏斗(15)、支柱(13)等组成的排液集气装置，其中的导盖，是用来导入气体、排出液体和密封集气容器口的盖子，主体由弹性材料(1)和硬性材料(2)粘合而成的。盖子之中央有二只导嘴(3)，导盖固定在环杆(4)的圆环上。两只安装在环杆(4)上的支架(10)平行地直立于导盖的弹性材料(1)面上的两侧。活动卡(7)的两脚伸在支架(10)的槽中，可在槽中滑动和槽齿上固定。活动卡(7)的横梁中孔处内侧安装了一压力螺旋弹簧(9)。当弹簧(9)之力作用在集气容器底部上，容器口就被导盖的弹性材料(1)密封。再将活动卡(7)的两脚固定在支架(10)的槽齿中，则导盖、集气容器、活动卡(7)及弹簧(9)的紧固状态得到保持。随继操作环杆(4)，则环杆(4)及其所安装的部件和集气容器都能绕环杆(4)的对称轴线转动，且每转九十度环杆(4)都能被固定在支柱(13)上，使得集气容器口向上向下或水平方向。当要向集气容器里注入操作液时，使容器口向上处于正置位置就可进行注液排气。继儿要向集气容器通入气体时，使容器口向下处于倒置位置就可进行排液集气。
装置中构成导盖的弹性材料是一块表面闭孔的软质泡沫塑料圆板(1)，也可用弹性好的橡胶板。硬质材料是一块硬质塑料圆槽(2)，也可用金属和木板。将软质泡沫塑料圆板(1)嵌粘在硬质塑料圆槽(2)的圆槽中，即成一面软一面硬的圆形导盖。在导盖的软面中央小圆区域是凹面的。在此凹面的顶部插有二只相距约0.5厘米的导嘴(3)。此导嘴(3)的一端未超出导盖泡沫凹面顶部，而另端露出硬面一截，以便连接大漏斗(14)和小漏斗(15)。
装置中活动卡(7)可用钢制成。它的横梁中点孔上焊接有一截铁管(12)，细金属栓(11)穿在铁管(12)和压力螺旋弹簧(9)中。细金属栓(11)的下端固定在盘碟状硬质塑料帽(6)的背面顶点上。压力弹簧(9)的两端分别固定在活动卡(7)的横梁上和硬质塑料帽(6)上。活动卡(7)的两脚用活动卡手柄(8)相连。操作活动卡手柄(8)，能使活动卡(7)的两脚拉近一点，使其能在支架(10)的槽里上下滑动。放开两脚，便能卡在支架(10)的槽齿中，使得装置固紧。当硬质塑料帽(6)罩在集气容器底部上，弹簧(9)之压力就分布在集气容器较大的承受面上，且力的方向大致沿着器壁的径向作用至器口。根据集气容器的形状及厚度，旋加适度弹簧压力，使得玻璃集气容器口被导盖的泡沫塑料面密封，而不会把玻璃集气容器压坏。
装置中的环杆(4)可以是金属制成且由圆环、长杆和短杆组成，如附图4所示，连接于圆环上的长杆和短杆分别在圆环平面的两侧且在对称轴线上。圆环上安装导盖，长杆和短杆上分别安装支架(10)的左右二支。长杆端最末一段可以是细圆柱，次末一端可以是正四棱柱，此两段插入支柱(13)的横孔中并和横孔相齿合，使得环杆(4)能紧固在支柱(13)上。其中细圆柱段还有一截插在小螺旋弹簧(5)中。当要旋转环杆(4)时，用力拉，使环杆(4)的正四棱柱段脱离支柱(13)的横孔即可。
本装置中的具活塞(16)的大漏斗(14)和具三通活塞(17)的小漏斗(15)分别由二根支柱支撑，且能沿支柱上下移动和紧固在支柱上。大漏斗(14)的管端和小漏斗(15)的支管b端分别用乳胶管和导嘴(3)连接。小漏斗(15)的三支管a、b、c互成120度角度。活塞栓上有一条曲通孔，此孔两出口在活塞栓截面圆周上也成120度圆周角。因此，旋转活塞栓能开启任意一条通道(或ab或ac或bc)或同时关闭三条通道。
采用本装置收集气体完毕后，一般用毛玻璃片来盖集气容器口，再将它们一起取出装置即可。若是收集易和空气反应的及和空气密度相近的气体，最好的技术方案是采用活动盖。活动盖的构造如附图3所示，主体由软泡沫塑料圆板(18)和直径比导盖泡沫塑料圆板(1)直径小的硬质塑料圆板(19)所迭粘而成的。它是一面软一面硬的薄圆片，此活动盖的中央有一小圆孔(21)，夹槽里置有梯形塑料插板(20)。移动插板(20)能将圆孔(21)开启和关闭。
本实用新型避现在各种集气装置的短处，变专属性、选择性为广泛性和通用性。各种平口集气容器(如集气瓶、试管、烧瓶、量筒、锥形瓶、投影方口槽、烧杯等)，无论容器口的几何形状、大小(在一定范围)和容器的深浅各异。都能使用本装置完成收集气体的操作，不需另换导盖，也不需用导管伸进集气容器底。对于小学、中等学校化学实验所需要收集的各种气体及高校化学实验按一般要求收集的部分气体，都可以采用此装置来完成，且能达到纯度要求。除起始和终了外，在收集过程中不需要用手扶持装置部件，不需用检验手段来判断气体是否收集满。在收集过程中没有气体的外逸现象。耗用操作液量少，且避免了要用手伸进操作液里。如果气体发生器内气压较小，甚至接近大气压强，本装置也能正常进行操作。本装置还具有贮气、输气、气体的吸收、净化处理有毒尾气的功能。
本实用新型有如下附图
图1.排液集气装置侧视图。图2.导盖侧面剖视图。图3.活动盖侧视图。图4.环杆(4)的形状示意图。其中1--软质泡沫塑料圆板。2--硬质塑料圆板。3--导嘴。4--环杆。5--螺旋弹簧。6--塑料帽。7--活动卡。8--活动卡手柄。9--螺旋弹簧。10--支架。11--细金属栓。12--铁管。13--支柱。14--大漏斗。15--小漏斗。16--活塞。17--三通活塞。18--软质泡沫塑料圆板。19--硬质塑料圆板。20--插板。21--圆孔。
本实用新型，按下述各例实施。
例一收集氧气、氯气、氢气、二氧化硫等气体。
①、安装集气容器。使集气容器口触接上方导盖软面中央，然后拉活动卡手炳(8)，使塑料帽(6)紧顶在集气容器底上，略见容器口将软面顶变形并凹下为止。
②、注液排气。在大漏斗(14)中加入比集气容器容量稍多的惰性操作液(水、石蜡、四氯化碳等)，旋转活塞(17)让支管ab通，并使活塞(17)高于导盖的位置，再开启活塞(16)，让操作液充满集气容器及导嘴(3)至活塞(17)之间的一段乳胶管或已有少量液体进入漏斗(15)时，立即关闭三通活塞(17)。
③、排液集气。操作环杆(4)，使集气容器口向下成倒置状态。旋动活塞(17)，使支管bc通。从支管c端通入要收集的气体，排液集气便开始进行。若气体发生器输出气体压强较小，甚至接近大气压强，使得集气速度变缓慢时，可以降低漏斗(14)的位置至导盖所在水平面之下，便能使排液集气操作正常进行。
④、拆卸集气容器。A、若气体的密度比空气小，就在集气容器已成倒置状态下，操作活动卡手炳(8)，松开塑料帽(6)，将毛玻璃片插进集气容器口和导盖间的间隙并紧贴在容器口上，最后把它和集气容器一起从装置中取出备用。B、若气体的密度比空气大，就操作环杆(4)，使集气容器口向上成正置状态。如同前述过程，操作活动卡手炳(8)松开塑料帽(6)，插入毛玻璃片，取出集气容器备用。
例二收集氮气、一氧化氮等气体。
①、安装集气容器。将圆孔(21)开启的软面朝下的活动盖(软面上和夹槽里涂有凡士林)，放置在正置的集气容器口上，并和集气容器一起触接上方导盖软面中央，然后操作活动卡手柄(8)，让塑料帽(6)紧顶集气容器底，使得集气容器口将活动盖和导盖两者的软面均被顶变形并凹下为止。
②、注液排气。参照例一的“②注液排气”操作。
③、排液集气。参照例一的“③排液集气”操作。
④、拆卸集气容器。把梯形插板(20)推进以关闭圆孔(21)的步骤代替例一中将毛玻璃片贴在容器口上的步骤后，其余过程参照例一的“④折卸集气容器”步骤操作。
例三贮气和输气。
1、贮气。①、安装贮气容器、②、注液排气、③、排液贮气均参照例一中相应步骤“①安装集气容器、②注液排气、③排液集气”操作。尔后，关闭活塞(16、17)，将所收集到的气体贮在装置上即可。
2、输气。让贮气容器在排液集气装置上处于倒置状态，开启活塞(16、17)，则从支管c端输出气体。
例四、气体的吸收。
①、安装吸收容器的操作参照例一的“安装集气容器”的操作步骤。
②、注液排气。在大漏斗(14)中加入比吸收容器容量稍多的吸收剂，调整小漏斗(15)，使活塞(17)的位置高于导盖且支管bc通。开启活塞(16)，当吸收剂注满吸收容器时，〔最好不要注入导嘴至活塞(17)间一段乳胶管〕关闭活塞(16)。
③、气体的吸收。操作环杆(4)，使吸收器口向下成倒置状态〔必要时，可调整漏斗(14)至导盖位置之下，以免倒吸〕，从活塞(17)的支管c端通入要吸收的气体。若吸收易溶于水的气体，可借助于单孔橡胶塞从小漏斗(15)之口通入气体。
④、多次吸收。若第一次吸收不完全，见吸收器底部有气体聚集时，可操作环杆(4)往复转动，让吸收器颠倒几次，使气体多次被吸收。
权利要求1.用于化学实验教学的排液集气装置，由集气容器、注液盛液容器及具有密封集气容器口、排液导气功能的零件组成，本实用新型的特征在于，安装有弹簧(9)的活动卡(7)紧固集气容器并使集气容器口被有排液导气功能的导盖密封后，能随环杆(4)的旋转和固定而使容器口向上或向下，导盖的主体由弹性材料(1)和硬性材料(2)构成，且中央插有二只导嘴(3)。
2.根据权利要求1所述的装置，特征是构成导盖的弹性材料是表面闭孔的软泡沫塑料或弹性好的橡胶，硬性材料是硬质塑料、金属、木板等，把软泡沫塑料圆板(1)嵌粘在硬质塑料圆槽(2)中，即成圆形导盖，该导盖的软面中央一小圆区域是凹面的，导嘴(3)未露出凹面。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征是活动卡(7)是用钢制成，其两脚能在二支架(10)的槽中滑动和齿上固定。
4.根据权利要求1或3所述的装置，特征是活动卡(7)的两脚用活动卡手柄(8)相连，其横梁中点的孔上安装有一铁管(12)，下方安装有压力螺旋弹簧(9)，此弹簧(9)的下端安装有用来压或顶集气容器底的硬质塑料帽(6)，细金属栓(11)穿过弹簧(9)和铁管(12)，且下端固定在塑料帽上。
5.根据权利要求1所述的装置，特征是环杆(4)由长杆、圆环、短杆三部份依次相接组成，圆环上安装导盖，圆环两侧的长短二杆上分别安装支架(10)的两支，长杆端最末一段是细圆柱形，次末一段是正四棱柱形，将此两段插入支柱(13)的横孔和弹簧(5)中，由正四棱柱段对横孔的离与合，能使环杆(4)旋转和固定。
6.根据权利要求1所述的装置，特征是注液盛液仪器为具活塞(16)的大漏斗(14)和具三通活塞(17)的小漏斗(15)，此二只漏斗(14、15)的管端或一支管端分别用乳胶管和两只导嘴(3)相连接。
7.根据权利要求1所述的装置，集气后能封闭集气容器口的盖子，是主体由软泡沫塑料圆板(18)及硬质塑料圆板(19)迭粘而成的活动盖，梯形插板(20)能将活动盖中央圆孔(21)开启和关闭。
专利摘要排液集气装置，用于化学实验教学。能收集各种气体，所用集气容器只要口平整，无论口的形状和大小差异。实现了保证气体纯度、正常集气不择输入气体压强的高低，降低操作液用量、避免用手伸进操作液的要求。本装置的构造是①有密封容器口、排液导气功能的主体由弹性材料(1)及硬性材料(2)组成的导盖；②用于紧固集气容器并使集气容器口被导盖密封的支架(10)、活动卡(7)、螺旋弹簧(9)和塑料帽(6)；③把集气容器正置和倒置的环杆(4)。④注液盛液漏斗(14、15)等。
文档编号B01L5/00GK2037634SQ8821583
公开日1989年5月17日 申请日期1988年11月1日 优先权日1988年11月1日
发明者胥光勇 申请人:胥光勇