自動控壓氣體發生器的製作方法
2023-05-24 10:38:51
專利名稱：自動控壓氣體發生器的製作方法
技術領域：
本發明涉及自動控壓氣體發生器，屬化學氣體發生裝置，適用作中小型的化學氣源。
目前，化學氣體發生裝置，通常採用的是啟普發生器，這在國內現行的初中化學教材《氫氣的實驗室製法》一節中有做專門介紹。
其存在的不足是它沒有設置控制氣壓的結構，因而使用操作不夠靈活，不便作供氣氣源使用，不宜用作中小型化學氣源。
本發明的目的是發明一種能控制氣壓安全實用、操作簡便靈活的自動控壓氣體發生器，以用作中小型化學氣源。
為實現上述目的，本發明採用以下的技術方案自動控壓氣體發生器，包括反應器、反應固體、反應液體，反應器由盛裝反應液體的外筒、盛裝反應固體的內筒、用於密封的頂蓋等組成，作為化學氣體發生裝置，其特點是裝置設有體積可彈性膨脹的腔室，該腔室與反應液體相連通。
由於採取了上述的技術方案，本發明與已有的技術相比，具有壓力可控安全實用，操作簡便靈活，能用作供氣氣源使用等優點。
下面結合附圖，對本發明實施例作進一步詳細說明。
圖1是本發明實施例1結構示意圖。
如圖1所示，本發明包括反應器R、反應固體S、反應液體L。
反應器R由盛裝反應液體L的外筒1、盛裝反應固體S的內筒2、用於密封的頂蓋3三大構件外加密封橡皮圈4、活塞10、蝶形袋6、閥門5四大密封器件裝配組合而成。內筒2裝在外筒1內，頂蓋3套住內筒2、壓住密封橡皮圈4扣式連接於外筒1上(扣接的方式可形同壓力鍋，這樣便於裝配使用)，頂蓋3周沿設肋12，起加強及助旋合作用。頂蓋3上有三個開口管a、b、c，分別安裝活塞10、蝶形袋6、閥門5，活塞10上部安裝彈簧8，整個裝置密封。為了使裝置重量輕，可以用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等塑料注塑成型製作反應器三大構件，為了使裝置便攜，可將裝置設計成提桶式，其兩側安裝提把9。
內筒2上部裝反應固體S，上部容器底側開有許多小孔h，可容液體出入，下部為中空容器，浸在液體L中可產生浮力將內筒2浮起，能使固-液免於接觸反應；內筒2中央為細長的頂杆d，套裝於頂蓋3的中央管b之中並伸出到b管口之上，b管外再安裝形如蝶形彈簧的可伸縮的蝶形袋6。有了這一結構，就能夠隨時用人力壓迫頂杆d，使盛裝於內筒2之中的反應固體S隨內筒2一起移動到適當位置以實現固-液的接觸或分離，使氣體發生或停止。
頂杆d頭部蝶形袋外有固定夾7，可將頂杆d固定在某一位置，以此可使內筒2上部的固體S能夠固定在相應位置，實現與液體L的持續接觸反應。
反應速度可以通過調節頂杆d的高度得到有效的控制。頂杆d壓得越深，固-液接觸愈多，反應愈烈。若鬆開固定夾7，內筒2在浮力作用下上浮，則固-液分離，由此可令反應停止。
活塞10安裝在頂蓋3的粗管a中，活塞10上部安裝彈簧8，管a向下直通到外筒1底部與反應液體L連通，由管a、活塞10及彈簧8就構成體積可彈性膨脹的腔室11。彈簧8在一定位置耐受壓力是一定的，若內部氣壓過大超過其耐受壓力，它就會被壓縮，於是活塞10上移腔室11體積發生彈性膨脹，使裝置內部氣壓降低，由此維繫內部氣壓的安全實用。不同的彈簧耐受壓力也不一樣，可以根據不同的需求壓力選擇相應耐壓能力的彈簧，以便在使用時能得到需求壓力。
腔室11與反應液體相連通，可有效地自動地調控反應。當壓下頂杆d使固-液接觸反應時，如果此時反應過於激烈，氣體產生速度大於閥門5的出氣速度，則裝置內部氣體壓力將增大，就會把反應液體L壓入一部分到腔室11中，這樣液面下降，固-液接觸減少，反應速度就會降低，直至氣體產生速度與閥門5出氣速度相等同樣，如果此時關閉閥門5，氣壓增大將使反應液體L不斷流入腔室11中，直至固-液分離反應停止。因此腔室11有限壓及調控反應的雙重作用。
作為化學氣體發生裝置，本發明可用於製備能夠用顆粒狀固體與液體反應發生的，不易溶於反應固體或反應液體的氣體，如氫氣(H2)、乙炔氣(C2H2)、氧氣(O2)等，分別可由鋁粒或鋅粒和燒鹼液、電石與飽和食鹽水、雙氧水用固體顆粒催化劑(如活性炭顆粒)催化分解等反應製得，相關反應式如下
用鋁粒或鋅粒與燒鹼液反應製取氫氣時，須加入消泡劑消泡，反應結束後可將反應所得的廢溶液予以回收以降低產氣費用。
值得說明的是使用時，反應器內的殘留空氣將會影響上述氣體的正常使用，故先要打開閥門5放空讓反應進行一段時間，直至排出氣體純度經檢驗滿足使用要求為止，這就是裝置使用前必須進行的排空作業。排空作業在製備氫氣、乙炔氣等燃氣時尤須認真仔細徹底地進行，因為這將關係到使用的安全問題。
反應藥品消耗完後，要及時更換新的藥品；裝有藥品的反應器，嚴禁倒置；裝置長期不用時，應將藥品取出分開放置。
圖2是本發明實施例2結構示意圖。
實施例2是將實施例1加以改變而得來的，其圖上各相同附圖標記的名稱、意義同於圖1。
所不同的是實施例2是將腔室11設在裝置底部，這樣做就便於將腔室11與外筒1連成一體，從而簡化頂蓋3的結構，便於頂蓋3的注塑成型。
另外，在實施例2中，還簡去了實施例1中用於控制內筒2位置的蝶形袋6、固定夾7、開口管b等結構，因此，在本實施例中內筒2的位置是固定的。結構簡化主要有利於降低製造成本。
同時，實施例2還示出了一種簡便實用的氣體閥門，這就是觸壓式排氣閥13。如圖2所示，它由設在頂蓋3上的出氣管C、閥頂杆及座16、密封橡皮圈17、頂杆座下彈簧14及內筒2中央的頂杆d等裝配組合而成，裝配時先將彈簧14安裝在頂杆d上，然後在閥頂杆座16上安裝橡皮圈17，並將其套裝入出氣管C中，頂杆16中間橫穿小彈簧18將其別在管C中，之後扣頂蓋3於外筒1上，即可同時安裝得觸壓式排氣閥13。彈簧14安裝在頂杆d上使頂杆d得到了較好的利用，採用觸壓式排氣閥而不採用普通氣閥，主要是做充氣球之用。如圖2所示，將氣球15套在管C上，手指輕壓管C口上的氣球皮，即可碰壓頂杆16使排氣閥13打開，氣體排出即可將氣球充起，採用反應得到氫氣的反應固體(S)和反應液體(L)時，將得到氫氣，充出氫氣球來。
圖3是本發明實施例3結構示意圖。
實施例3是本發明的另一種特殊情形，其圖上各相同附圖標記的名稱、意義與作用同於圖1、圖2。
其特殊性在於在實施例3中，腔室11是由外筒筒身採取可彈性伸縮的結構構造而成，這樣腔室11是設在外筒上，與外筒成為一體，而非另外設置，這使整個裝置結構更為簡化，大大降低製造成本。
如圖3所示，在實施例3中，外筒1筒身部分由上而下自M至N之間一段採取了可彈性伸縮的疊合碟形彈簧式結構，在這段筒身的兩端設有兩對掛耳E1/E2及E3/E4，每對掛耳之間掛有拉力彈簧(或橡皮繩等)8拉緊，由此構造出一段可彈性伸縮的筒身，形成體積可彈性膨脹的腔室11，該腔室作為外筒的組成部分，當然與反應液體相連通，因而能夠發揮自動控壓及調控反應的作用。
其作用方式是在彈簧8拉力作用下，M-N之間筒身被壓縮，固-液接觸反應氣體發生，此時如閥門5是打開的，則氣體將不斷排出，一旦閥門5關閉，則隨著反應進行腔室11內氣體不斷增多，氣壓增大，腔室11體積膨脹，M-N間筒身彈性伸張將內筒2頂起，直至固-液分離反應停止。因此閥門5開則反應發生，關則反應停止，由此實現自動調控反應功能；不同拉力的彈簧可得到不同的氣體壓力，由此可實現自動控壓的功能。
外筒1可採用吹塑成型法製作，製造時可在筒身頂面吹制提把9，以供本品便攜之用。裝配時，先在外筒1內放入反應液體L，在內筒2內放入反應固體S，再把內筒2裝入外筒1中，壓上密封圈4，裝閥門5，擰緊壓蓋3，最後裝彈簧8。
實施例3的整個裝置只由必不可少的部件組成，是本發明之最簡結構。
設置體積可彈性膨脹的腔室，就能有效控制反應氣壓；將其與反應液體相連通，就能改變反應液體在反應器中的相對位置，藉此就能對反應進行調控。這就是本發明的基本原理。
權利要求
1.自動控壓氣體發生器，包括反應器(R)、反應固體(S)、反應液體(L)，反應器(R)由盛裝反應液體(L)的外筒(1)、盛裝反應固體(S)的內筒(2)及用於密封的頂蓋(3)等組成，作為化學氣體發生裝置，其特徵在於裝置設有體積可彈性膨脹的腔室(11)，該腔室(11)與反應液體(L)相連通。
2.如權利要求1所述的自動控壓氣體發生器，其特徵在於其外筒(1)和頂蓋(3)之間採用扣式連接。
3.如權利要求1所述的自動控壓氣體發生器，其特徵在於其頂蓋(3)周沿有設肋(12)。
4.如權利要求1所述的自動控壓氣體發生器，其特徵在於其外筒(1)、內筒(2)、頂蓋(3)是採用塑料製作的。
5.如權利要求1所述的自動控壓氣體發生器，其特徵在於該腔室(11)設在裝置底部。
6.如權利要求5所述的自動控壓氣體發生器，其特徵在於在其頂蓋(3)上安裝有一個觸壓式排氣閥(13)，該閥(13)的頂杆(16)座下的彈簧(14)裝在內筒(2)中央的頂杆(d)頭部。
7.如權利要求1所述的腔室(11)，其特徵在於它是由外筒(1)筒身採取可彈性伸縮的結構構造而成。
8.如權利要求7所述的腔室(11)，其特徵在於它是由外筒(1)的一段筒身採取疊合碟形彈簧式結構構造而成。
全文摘要
本發明涉及自動控壓氣體發生器,屬化學氣體發生裝置,適用作中小型化學氣源。其特點是:裝置設有體積可彈性膨脹的腔室11,該腔室11與反應液體L相連通。與已有的技術相比,具有產生氣體壓力可控、安全實用,操作簡便靈活,能用作供氣氣源使用等優點。
文檔編號B01J7/02GK1272394SQ00102490
公開日2000年11月8日 申請日期2000年3月13日 優先權日1999年3月25日
發明者王衛平 申請人:王衛平