CN205965789U - 一种固液发生装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种固液发生装置及系统，属于化学实验仪器领域。该固液发生装置包括第一反应容器、第二反应容器、第一瓶塞、第二瓶塞和导气管。该第二反应容器位于第一反应容器内，第一瓶塞设置有第一通孔和第二通孔，第二瓶塞设置有第三通孔。第一反应容器的一端开口、另一端封闭；第二反应容器的一端开口、另一端设有进液孔。第一瓶塞设置在第一反应容器的开口处，第二瓶塞设置在第二反应容器的开口处。导气管的一端依次穿过第一通孔和第三通孔位于第二反应容器内。该固液发生装置通过第三通孔添加液体并能够排出反应容器内多余的气体，防止瓶塞弹出或容器炸裂。通过设置第二反应容器，收集到纯度较高的气体。

Description

一种固液发生装置及系统

技术领域

本实用新型涉及化学实验仪器技术领域，具体而言，涉及一种固液发生装置及系统。

背景技术

化学实验中经常会有固体和液体反应制取气体的实验，最典型的实验就是用稀硫酸和锌粒制取氢气，固液发生装置就是用来进行这类化学反应的装置。目前，一般的固液发生装置主要包括长颈漏斗、反应容器和导气管组成，其中长颈漏斗和导气管伸入反应容器内。

但是，现有的固液发生装置在停止操作后，由于继续产生气体，导致反应容器内气体压强增大，橡胶塞可能弹出甚至会导致反应容器炸裂，有很大的安全隐患。另外，提取出的气体不纯，含有较多的空气，这也会导致一些安全问题，例如制取氢气如果含有较多空气则在后续的燃烧检验时会发生爆炸。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种固液发生装置及系统，以改善现有的固液发生装置在停止操作后，由于继续产生气体，导致反应容器内气体压强增大导致的安全隐患,以及得到纯度较高的气体。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种固液发生装置，包括第一反应容器、第二反应容器、第一瓶塞、第二瓶塞和导气管。所述第二反应容器位于第一反应容器内，所述第一瓶塞设置有第一通孔和第二通孔，所述第二瓶塞设置有第三通孔。所述第一反应容器的一端开口、另一端封闭，所述第二反应容器的一端开口、另一端设有进液孔。所述第一瓶塞设置在所述第一反应容器的开口处，所述第二瓶塞设置在所述第二反应容器的开口处。所述导气管的一端依次穿过所述第一瓶塞的第二通孔和所述第二瓶塞的第三通孔，位于所述第二反应容器内。

在本实用新型较佳的实施例中，上述的固液发生装置，所述导气管的位于所述第一反应容器外部的部分设有导气开关。

在本实用新型较佳的实施例中，上述的固液发生装置，还包括排气装置，所述排气装置设置在所述第一瓶塞的第一通孔处。

在本实用新型较佳的实施例中，上述的固液发生装置，所述排气装置为玻璃管，所述玻璃管的一端穿过所述第一通孔位于所述第一反应容器内。

在本实用新型较佳的实施例中，上述的固液发生装置，所述第一反应容器的下部设有用于液体排出的出液口，所述出液口设置有控制阀。

在本实用新型较佳的实施例中，上述的固液发生装置，所述反应容器的侧壁刻有用于测量液体体积的刻度。

在本实用新型较佳的实施例中，上述的固液发生装置，所述第二反应容器的进液孔为网状结构。

在本实用新型较佳的实施例中，上述的固液不加热型发生装置，所述第一瓶塞和第二瓶塞包括橡胶塞、木塞或塑料塞的任意一种。

本实用新型还提供了一种固液发生系统，该系统包括注射装置和上述的固液发生装置，所述注射装置的输出端与所述第二通孔匹配，所述注射装置用于将所盛的液体通过所述第一通孔注入所述第一反应容器内。

本实用新型提供了一种固液发生装置，实验产生的多余气体通过第一通孔排出反应容器，有效避免因固液反应而导致第二反应容器内气压过大，避免瓶塞被弹出以及反应容器炸裂等安全隐患。同时，在第一反应容器内设置第二反应容器，第二反应容器用于盛放固体，第一反应容器用于盛放反应液体，当第一反应容器内的液体的液面达到第二反应容器的进液孔时，第一反应容器内的液体由第二反应容器的进液孔进入，并将第二反应容器的进液孔封闭，第二反应容器内的固体和液体在一个相对封闭的环境反应，此时第二反应容器内空气较少，待第二反应容器内空气由导气管排出后，通过导气管能够提取出纯度较高的气体，防止气体不纯导致的燃烧爆炸等问题。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他的附图。

图1是本实用新型第一实施例提供的固液发生装置的结构示意图；

图2是本实用新型第一实施例提供的固液发生装置的第一实施方式的结构示意图；

图3是本实用新型第一实施例提供的固液发生装置的第二实施方式的结构示意图；

图4是本实用新型第一实施例提供的固液发生装置的第三实施方式的结构示意图；

图5是本实用新型第一实施例提供的固液发生系统的结构示意图；

图6是本实用新型第二实施例提供的固液发生装置的结构示意图。

其中，附图标记汇总如下：

固液发生装置11；

第一反应容器110；

排气装置111；针栓1111；针管1112；

注射装置112；注射筒1121；活塞1122；

第一瓶塞113；第一通孔1131；第二通孔1132；

第二反应容器114；

第二瓶塞115；第三通孔1151；

导气管116；导气开关1161；

出液口117；控制阀1171；

底座118。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

针对现有固液发生装置在实验过程中反应容器内气压过高，瓶塞被弹出或容器炸裂的问题；以及收集到的气体纯度不高，本实用新型实施例提供一种固液发生装置。

第一实施例

详情请参见图1，图1示出了本实用新型第一实施例提供的固液发生装置11，所述固液发生装置11包括第一反应容器110、第二反应容器114、第一瓶塞113、第二瓶塞115和导气管116。

第一反应容器110用于盛放反应液体，具体地，第一反应容器110一端开口、另一端封闭。第一反应容器110的形状不受限制，可以是试管、广口瓶和三角锥瓶中的一种。其中，第一反应容器110为试管最能节约反应液体。优选地，请参照图2，第一反应容器110为底部设置有底座118的试管，这样可以使第一反应容器110能够固定在平面，而不需要用试管夹或铁架台将其夹住，方便操作。

第一反应容器110的侧壁设有刻度，可以观察反应后液体剩余的量，特别适合在教学和实验中使用，便于计算和验证实验的数据。

第二反应容器114用于盛放固体反应物，具体地，第二反应容器114一端开口，另一端设有进液孔，位于第一反应容器110内。第二反应容器114的形状不受限制，可以是试管、广口瓶和三角锥瓶中的一种，并且第二反应容器114的形状不一定与第一反应容器110的形状相同，只要满足第二反应容器114能够通过第一反应容器110的开口进入第一反应容器110内即可。

进液孔数量为一个或多个，进液孔设置在相对于第二反应容器114的开口的底部以及靠近底部的侧壁上。第二反应容器114用于盛放固体反应物。进液孔的大小可以设置为多种尺寸，在需要实验时，选用小于固体反应物的进液孔的尺寸的第二反应容器114。优选地，进液孔为设置在相对于第二反应容器114开口的底部以及靠近底部的侧壁上的细密的网状结构。

第二反应容器114和进液孔的设置使反应液体能够进入第二反应容器114内与固体反应物接触、反应，并且在体积较小的第二反应容器114中生成气体，能够采集到含有较少空气的气体。所以，优选体积较小的细长型的第二反应容器114，例如离心管、试管等。底部破损包括底部有小洞或是裂痕的试管也可以作为第二反应容器114。

为节约反应液体，第二反应容器114的进液孔端应该尽量靠近第一反应容器110的底部，使得向第一反应容器110中添加少量的液体就能够进入第二反应容器114内与固体反应物接触。

第一瓶塞113设置有第一通孔1131和第二通孔1132，第一瓶塞113设置在第一反应容器110的开口处。第一瓶塞113包括橡胶塞、木塞或塑料塞的任意一种。

第二瓶塞115设置有第三通孔，第二瓶塞115设置在所述第二反应容器114的开口处。第二瓶塞115包括橡胶塞、木塞或塑料塞的任意一种。

导气管116用于排出第二反应容器114内的气体，具体地，导气管116的一端穿过第一瓶塞113的第二通孔1132和第二瓶塞115的第三通孔位于第二反应容器114内。

其中，导气管116的位于第一反应容器110外部的部分设有导气开关1161，打开导气开关1161即可将第二反应容器114内产生的气体从导气管116排出，关闭导气开关1161则可以将第二反应容器114内的气体密封。优选地，导气开关1161为旋转活塞，旋转活塞可以通过旋转来控制气体排出时的多少，从而控制收集气体下一步实验的反应速率以及反应的开始和停止。

导气管116的形状可以是直线形也可以是折线形，或者是其它形状，在此不做限定。

另外，该固液发生装置还包括排气装置111，排气装置111设置在第一瓶塞113的第一通孔1131处。排气装置111用于排出反应容器内的产生的多余气体，保持反应容器内外气压的一致，能够防止第一瓶塞113和第二瓶塞115被弹出，以及防止反应容器炸裂。

请参照图3，排气装置111为针头，针头包括针管1112和针栓1111，针管1112的一端与针栓1111连接，针管1112的另一端穿过第一瓶塞113的第一通孔1131位于第一反应容器110内。第二反应容器114内的气体可通过进液孔排到第一反应容器110，而第一反应容器110气体增加，气压大于外部气压时，第一反应容器110内的气体将通过针头排出，以保持反应容器的内外气压一致。

优选地，为了使气体容易排出，选用内径较大的针管1112。根据国家标准，具体针管1112的内径范围为0.41mm-1.54mm。

请参照图4，排气装置111还可以是玻璃管，玻璃管的一端穿过第一瓶塞113的第一通孔1131位于第一反应容器110内，玻璃管的另一端在第一反应容器110外。

本实用新型提供的固液发生装置的工作原理如下：

请参照图1，先将反应固体装入第二反应容器114内，第二瓶塞115塞入第二反应容器114并旋紧第二瓶塞115。导气管116的一端依次穿过第一瓶塞113的第二通孔1132和第二瓶塞115的第三通孔1151。首先检查装置的气密性，向第一反应容器110中加入适量液体，液体的高度要大于第二反应容器114的底部到第一反应容器110的距离，再将连接好后的导气管116伸入第一反应容器110中，第二反应容器114浸入液体中，若液体未进入第二反应容器114内，则装置气密性良好。若液体进入第二反应容器114则气密性不好，取出连接好的导气管116，旋紧第二瓶塞115再伸入第一反应容器110内，旋紧第一瓶塞113，直至液体不在进入第二反应容器114内。

在检验完装置气密性后，将连接的导气管116轻轻拔出(避免影响第二反应容器114的气密性)，将第一反应容器110内的液体倒出。再将连接的导气管113伸入第一反应容器110内。打开导气开关1161，进行添加反应液体的操作，具体可以用细颈漏斗的颈穿过第一通孔1131进入第一反应容器110内，再向漏斗中添加液体，加入足够的液体后将漏斗从第一通孔1131拔出。第一反应容器110的液体通过第二反应容器114的进液口进入第二反应容器114内，与固体反应物进行反应。反应产生的气体在第二反应容器114中，当气体产生过多时，多余的气体会从进液口排到第一反应容器110，这时，多余的气体从第一通孔1131排出，保持反应容器内外的气压一致。

当反应了一段时间后，打开导气开关1161收集气体，从导气管116的位于第一反应容器110外部的出口收集气体。如果使用的导气管116为旋转活塞1122，则可以旋转该旋转活塞1122来控制收集气体的速度。

本实施例还提供一种固液发生系统，请参照图5，该固液发生系统包括上述的固液发生装置11和注射装置112。

注射装置112用于通过第一通孔1131向第一反应容器110内添加液体，注射装置112一端有开口，与第一通孔1131连接。

具体地，注射装置112为注射器，注射器包括注射筒1121和活塞1122。注射筒1121一端突出一段细管有开口，并且该突出细管的直径小于与上述针栓1111或玻璃细管的直径。注射筒1121另一端开口，活塞1122通该开口嵌套在注射筒1121内，活塞1122可以相对注射筒1121运动，能将液体或气体从突出细管的开口吸起或推出。

注射筒1121的侧壁上设有刻度，用于测量液体的体积，刻度从注射筒1121靠近活塞1122柄的一端到突出细管端由小到大设置。在注射筒1121连接到针栓1111时，注射筒1121液面的刻度即为已添加的液体的量，便于精确控制反应液体的量。

注射装置112也可以为漏斗，漏斗为细颈漏斗，具体颈的直径要小于针栓1111的直径。

本实用新型提供的固液发生系统的工作原理如下：

请参照图5，以注射装置112为注射器，排气装置111为针头为例。先将反应固体装入第二反应容器114内，第二瓶塞115塞入第二反应容器114旋紧。针头穿入第一瓶塞113的第一通孔1131并穿到第一瓶塞113外部，导气管116的一端依次穿过第一瓶塞113的第二通孔1132和第二瓶塞115的第三通孔，关闭导气开关1161。首先检查装置的气密性，向第一反应容器110中加入适量液体，液体的高度要大于第二反应容器114的底部到第一反应容器110的距离，再将连接好后的导气管116伸入第一反应容器110中，第二反应容器114浸入液体中，若液体未进入第二反应容器114内，则装置气密性良好。若液体进入第二反应容器114则气密性不好，取出连接好的导气管116，旋紧第二瓶塞115再伸入第一反应容器110内，旋紧第一瓶塞113，直至液体不在进入第二反应容器114内。

在检验完装置气密性后，将连接的导气管116轻轻拔出(避免影响第二反应容器114的气密性)，将第一反应容器110内的液体倒出，再将连接的导气管113伸入第一反应容器110内。打开导气开关1161，添加液体，将装有液体的注射器的一端套入针栓1111内，推动活塞1122使液体流入第一反应容器110。当注射筒1121的液面对应的刻度达到预想的刻度时，停止推动。这时，针头里可能还含有液体，将活塞1122向远离针头的方向拔起一段距离，使注射筒1121下部有一段空气，再轻轻推动活塞1122时针头里的液体完全进入反应容器，这样就使液体精确地进入第一反应容器110，又能保持针头里没有液体使第一反应容器110内外的气体能够流通。

然后将注射筒1121从注射头中拔出，第一反应容器110的液体通过第二反应容器114的进液口进入第二反应容器114内，与固体反应物进行反应。反应产生的气体在第二反应容器114中，当气体产生过多时，多余的气体会从进液口排到第一反应容器110，这时，多余的气体从针头排出，保持反应容器内外的气压一致。

当反应了一段时间后，打开导气管116开关收集气体，从导气管116的位于第一反应容器110外部的出口收集气体。如果使用的导气管116为旋转活塞1122，则可以旋转该旋转活塞1122来控制收集气体的速度。

本实用新型第一实施例提供的的固液发生装置11，包括第一反应容器110、第二反应容器114和导气管116，用于封闭第一反应容器110的第一瓶塞113上设有第一通孔1131和排气装置111。第一反应容器110内气压大于外部气压时，反应容器内的气体通过第一通孔1131或排气装置111排出，保持了装置内外气压一致，避免瓶塞弹出，使实验更加安全。第一反应容器110内设置盛放固体反应物的第二反应容器114，第一反应容器110的液体通过第二反应容器114的进液孔与第二反应容器114内的固体反应，产生的气体在第二反应容器114中，使收集到的气体含有较少的空气杂质。

第二实施例

详情请参见图6，本实用新型第二实施例提供了一种固液发生装置11，第二实施例与第一实施例的区别在于：

本实用新型第二实施例提供固液发生装置还包括第一反应容器110上设置的出液口117。

出液口117用于排出第一反应容器110内的液体，具体地，出液口设置在第一反应容器110的下部，出液口117上还设置有控制阀1171。

该出液口117为细管状，设置在靠近第一反应容器110底部的侧壁上，与第一反应容器110垂直或成一定角度，该出液口117与第一反应容器110底端部分成小于90度的角度时，最有利于液体的排出。

其中，控制阀1171可以为止水夹或旋转活塞1122，都可以控制液体流量。当需要快速排出液体时将控制阀1171开关开到最大，当需要使液体缓慢排出时将控制阀1171开关开到较小位置。

另外，出液口117和控制阀1171的设置可以实现在实验前检验装置的气密性。

本实施例提供的固液发生装置的工作原理如下：

请参照图6，以注射装置112为注射器，排气装置111为针头为例。先将固体反应物装入第二反应容器114内，第二瓶塞115塞入第二反应容器114并旋紧，导气管116的一端依次穿过第一瓶塞113的第二通孔1132和第二瓶塞115的第三通孔1151，关闭导气开关1161和控制阀1171。首先检查装置的气密性，向第一反应容器110中加入适量液体，液体的高度要大于第二反应容器114的底部到第一反应容器110的距离，再将连接好后的导气管116伸入第一反应容器110中，第二反应容器114浸入液体中，若液体未进入第二反应容器114内，则装置气密性良好。若液体进入第二反应容器114则气密性不好，取出连接好的导气管116，旋紧第二瓶塞115再伸入第一反应容器110内，旋紧第一瓶塞113，直至液体不在进入第二反应容器114内。液体可以为清水或反应液体。

在确认装置气密性良好后，打开控制阀1171，排出第一反应容器110中的液体。关闭控制阀1171，打开导气开关1161，然后添加反应液体，将装有液体的注射器的一端套入针栓1111内，推动活塞1122使液体流入第一反应容器110。当注射筒1121的液面对应的刻度达到预想的刻度时，停止推动。这时，注射头里可能还含有液体，将活塞1122向远离针头的方向拔起一段距离，使注射筒1121下部有一段空气，再轻轻推动活塞1122时针头里的液体完全进入反应容器，这样就使液体精确地进入第一反应容器110，又能保持针头里没有液体使第一反应容器110内外的气体能够流通。

然后将注射筒1121从针栓1111中拔出，第一反应容器110的液体通过第二反应容器114的进液口进入第二反应容器114内，与固体反应物进行反应。反应产生的气体在第二反应容器114中，当气体产生过多时，多余的气体会从进液口排到第一反应容器110，这时，多余的气体从针头排出，保持反应容器内外的气压一致。

当反应了一段时间后，打开导气管116开关收集气体，从导气管116的位于第一反应容器110外部的出口收集气体。如果使用的导气管116为旋转活塞1122，则可以旋转该旋转活塞1122来控制收集气体的速度。

最后，打开控制阀1171，将容器内的液体从出液口117排出。

本实用新型第二实施例提供的固液发生装置11，包括第一反应容器110、第二反应容器114、第一瓶塞113、第二瓶塞115和导气管116，用于封闭第一反应容器110的第一瓶塞113上设有排气装置111，第一反应容器110的液体通过第二反应容器114的进液孔与第二反应容器114内的固体反应，产生的气体在第二反应容器114中，使收集到的气体含有较少的空气。第一反应容器110内气压大于外部气压时，反应容器内的气体通过排气装置111排出，保持了装置内外气压一致，避免瓶塞弹出，使实验更加安全。第一反应容器110底部设置出液口117，以使不用打开第一瓶塞113就能将容器内的液体排出，并且实现反应前检验装置的气密性。

综上所述，本实用新型提供了一种固液发生装置，该固液发生装置实现了通过排气装置111排出装置内多余气体，保持装置内外气压平衡，防止瓶塞弹出以及装置炸裂的安全问题。同时，在第一反应容器110内设置第二反应容器114用于盛放固体，第二反应容器114内空气较少，能够制取出纯度较高的气体，防止气体不纯导致的燃烧爆炸等问题。在第一反应容器110底部设置出液口117，以使不用打开第一瓶塞113就能将容器内的液体排出，实现反应前检验并保证装置的气密性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种固液发生装置，其特征在于，包括第一反应容器、第二反应容器、第一瓶塞、第二瓶塞和导气管，所述第二反应容器位于第一反应容器内，所述第一瓶塞设置有第一通孔和第二通孔，所述第二瓶塞设置有第三通孔，所述第一反应容器的一端开口、另一端封闭，所述第二反应容器的一端开口、另一端设有进液孔，所述第一瓶塞设置在所述第一反应容器的开口处，所述第二瓶塞设置在所述第二反应容器的开口处，所述导气管的一端依次穿过所述第一瓶塞的所述第二通孔和所述第二瓶塞的所述第三通孔，位于所述第二反应容器内。

2.根据权利要求1所述的固液发生装置，其特征在于，所述导气管的位于所述第一反应容器外部的部分设有导气开关。

3.根据权利要求1所述的固液发生装置，其特征在于，还包括排气装置，所述排气装置设置在所述第一瓶塞的所述第二通孔处。

4.根据权利要求3所述的固液发生装置，其特征在于，所述排气装置为针头，所述针头包括针管和针栓，所述针管的一端与所述针栓连接，所述针管的另一端穿过所述第一通孔位于所述第一反应容器内。

5.根据权利要求3所述的固液发生装置，其特征在于，所述排气装置为玻璃管，所述玻璃管的一端穿过所述第一通孔位于所述第一反应容器内。

6.根据权利要求1所述的固液发生装置，其特征在于，所述第一反应容器的下部设有用于液体排出的出液口，所述出液口设置有控制阀。

7.根据权利要求1所述的固液发生装置，其特征在于，所述第一反应容器的侧壁刻有用于测量液体体积的刻度。

8.根据权利要求1所述的固液发生装置，其特征在于，所述第二反应容器的进液孔为网状结构。

9.根据权利要求1所述的固液发生装置，其特征在于，所述第一瓶塞和第二瓶塞包括橡胶塞、木塞或塑料塞的任意一种。

10.一种固液发生系统，其特征在于，包括：注射装置如和权利要求1-9任一所述的固液发生装置，所述注射装置的输出端与所述第一通孔匹配，所述注射装置用于将所盛放的液体通过所述第一通孔注入所述第一反应容器内。