专利名称：教学用空气中氧气含量测定装置及用于该测定装置的瓶体的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种教学仪器，特别是一种用于教学领域的测定空气中氧气含量的测定装置。本实用新型还涉及一种用于该测定装置的瓶体。
背景技术：
氧气是空气的主要组成成份之一。但由于氧气在平常状态下以气体状态存在，和可见的固体、液体不同，使人们无法直接获得氧气在空气中的含量。在教学活动中，也安排有测定空气中氧气含量的实验内容，目的在于通过实验让学生了解测定空气中氧气的方法，培养学生的实验能力、分析解决实际问题的能力。目前教材中用于测定空气中氧气含量的装置均是基于“燃烧测定法”这一基本原理。如图I所示， 教材中的实验装置通常包括集气瓶100，瓶塞101、燃烧匙102和外部容器104，其中外部容器104中装有水，并且外部容器104与集气瓶100之间通过管103连接。实验时，将燃烧匙 102插设在瓶塞101上，然后在集气瓶外部点燃燃烧匙102内的红磷，再迅速放入集气瓶内并盖紧瓶塞101，整个过程管103事先处于关闭状态。因为红磷燃烧会消耗掉集气瓶100内的氧气，因此等集气瓶100内的气体完全冷却后，集气瓶内气体的压强应小于外界大气压， 此时打开管103，外部容器104内的水便会由于大气压的作用被压入集气瓶内，理论上会补充由于燃烧而损失的氧气的体积。但发明人发现，该传统实验设备在实际应用中不易成功且误差较大，实验过程不够科学严谨，不能准确测量空气中氧气的实际含量，达不到实际的教学目的，给教学工作带来了极大不便。具体地，经过反复实验和分析，能够影响实验效果的关键在于1.传统的装置使用时红磷一部分在集气瓶100外部燃烧，产生大量白烟，污染环境。2.现有装置的集气瓶100内加热的燃烧匙和红磷燃烧时放出大量热，使集气瓶100内的气体会膨胀升压，因此必须等到装置完全冷却再打开止水夹，否则结果偏小。但实际操作中自然冷却的时间较长， 且温度靠人为感知，误差较大。3.现有的装置在实验开始前必须加上止水夹，其目的在于防止集气瓶100中气体膨胀升压，从管103溢出，否则结果偏大。4.红磷点燃后应快速放入集气瓶100中并塞紧瓶塞。但快速操作会导致集气瓶100内迅速升压，极易将瓶塞101直接从瓶口冲开，造成实验失败。5.红磷点燃后放入速度较慢时集气瓶100内的气体升压，瓶塞 101和瓶口处会发生气体泄漏，造成结果偏大。6.实验过程中管103内存有空气，当完全冷却再打开止水夹这部分空气会被吸入。进水停止后，管103内会完全充满水，集气瓶100内压强小于外界气压，造成结果偏小。发明人认为现有技术的上述缺点已经较为明显的影响到正常教学工作的质量和实际所能达到的教学效果，急需改善。

实用新型内容鉴于现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种操作方便并且测定数据准确的教学用空气中氧气含量测定装置。[0007]为了实现上述目的，本实用新型的一种教学用空气中氧气含量测定装置，包括瓶体、用于密封瓶口的瓶塞、燃烧匙和外部容器，所述燃烧匙通过一固定杆插设固定在所述瓶塞上，其中，还包括一活动连接在所述固定杆上的用于封闭所述燃烧匙的盖体和穿设于所述瓶塞上的用于打开所述盖体的操作杆；所述瓶体的侧壁上接近瓶底位置设置有一开口， 所述外部容器通过管连接至所述开口并与所述瓶体连通。作为优选，所述燃烧匙上部的固定杆上还设有一复位弹簧和一在所述复位弹簧的弹力作用下可沿所述固定杆自由滑动的套筒，还包括一“7”形支架，所述支架一端与所述盖体连接，另一端与所述套筒连接。作为优选，所述套筒下方的所述固定杆上固定设置有一水平伸出的限位挡板，所述限位挡板的一端设置有一通孔，所述支架与所述盖体连接的一端穿过所述通孔。作为优选，所述复位弹簧设置于所述套筒和所述限位挡板之间。作为优选，所述操作杆穿过所述活塞的一端设置有操作手柄，另一端设置有可与所述支架的横向部分相抵的卡接部。作为优选，所述瓶体内还设置有一将瓶体分隔为第一腔室和第二腔室的分隔板， 所述分隔板位于所述开口的上方，并且所述隔板上设有使所述第一腔室和所述第二腔室连通的孔。作为优选，还包括一冷却装置，所述冷却装置通过一进水管和一出水管穿设于所述瓶塞上。作为优选，所述冷却装置为具有多个彼此相通的冷却水仓的盘片或者金属盘管。作为优选，所述瓶塞上还穿设有一用于测量所述瓶体内气体温度的温度计。作为优选，所述瓶体包括一内部瓶体和一外部瓶体，所述内部瓶体和所述外部瓶体之间形成一夹层，所述外部瓶体上分别设置有连通至所述夹层的冷却水入口和冷却水出口 ；所述开口穿过所述外部瓶体连通至所述内部瓶体。本实用新型的另一目的在于提供一种用于教学用空气中氧气含量测定装置的瓶体，所述瓶体包括一具有瓶塞的瓶口端，其中，所述瓶体的侧壁上接近瓶底位置设置有一开口与瓶体外相通。相比较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果I、本实用新型通过将盖体盖在燃烧匙上，再对燃烧匙进行加热使其温度达到红磷的燃点之上，然后将其伸入瓶体内部，接着通过打开盖体使红磷自燃，避免了红磷在瓶外燃烧而产生的污染问题。2、将与外部容器相连通的开口设置于瓶体靠近底部位置，并且在实际实验时在瓶体中加入没过所述开口的水，当红磷燃烧使瓶体内气体膨胀时，底部的水会由所述开口流出到外部容器，避免了瓶塞处因为受压导致的漏气或者瓶塞被冲开的情况发生。3、防止了瓶体外气体的吸入，使实验结果更准确。4、实验装置设计更科学严谨，实验过程中各种实验现象明显，对学生启发性强。5、大幅缩短了实验时间，提高了实验教学效率。

图I为本实用新型的教学用空气中氧气含量测定装置的剖面结构示意图。[0025]图2为本实用新型的教学用空气中氧气含量测定装置的瓶体的另一实施方式的结构示意图。图3为传统的空气氧气含量测定装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的结构做进一步详细的说明。如图I所示，本实用新型提供的一种教学用空气中氧气含量测定装置，包括瓶体 I、用于密封瓶口的瓶塞2、燃烧匙6和外部容器3，所述燃烧匙6通过一固定杆5插设固定在所述瓶塞2上，其中，还包括一活动连接在所述固定杆5上的用于封闭所述燃烧匙6的盖体8和穿设于所述瓶塞2上的用于打开所述盖体8的操作杆7 ;所述瓶体I侧壁上接近瓶底位置设置有一开口 11，所述外部容器3通过管4连接至所述开口 11并与所述瓶体I连通。在本实用新型中，盖体8的作用在于在瓶体I外侧暂时封闭所述燃烧匙6，提供一个近似缺氧的环境。当加热燃烧匙6使其温度达到红磷的燃点之上时，再将其移入瓶体1， 此时打开盖体8，由于温度处于燃点的红磷再次接触瓶体I内的氧气，因此便会立刻燃烧。 这就要求盖体8必须活动连接在所述固定杆5上，穿过瓶塞2的操作杆7可以通过转动或者牵引等方式打开所述盖体8以实现此方案。在本实施例中，作为优选，如图I所示，所述燃烧匙6上部的固定杆5上还设有一复位弹簧52和一在所述复位弹簧52的弹力作用下可沿所述固定杆5自由滑动的套筒82，还包括一“7”形支架81，所述支架81 —端与所述盖体 8连接，另一端与所述套筒82连接。复位弹簧52为套筒82的滑动提供弹力，而套筒82的滑动又会带动支架81使盖体8上下运动，完成燃烧匙6的打开和封闭。操作杆7在此时的作用为抵压支架81或者牵动支架81。进一步地，为了防止支架81在上下滑动时产生意外转动，这样不利于封闭燃烧匙
6。如图I所示，作为优选，所述套筒82下方的所述固定杆5上固定设置有一水平伸出的限位挡板51，所述限位挡板51的一端设置有一通孔(图中未示出)，所述支架81与所述盖体 8连接的一端穿过所述通孔。由于限位挡板51的限制，可以使支架81在正对所述燃烧匙的上方自由滑动，方便操作进行。本实用新型的复位弹簧52可以作为拉伸弹簧设置与套筒82上方的固定杆上，当然也可以作为压缩弹簧设置于所述套筒82的下方，但优选地，如图I所示，所述复位弹簧52 设置于所述套筒82和所述限位挡板51之间。本实用新型的操作杆7的作用在于在实验开始时抵压支架81而使所述盖体8对所述燃烧匙6保持密封；同时在燃烧测定开始时松开支架81而使其在复位弹簧52的作用下打开燃烧匙6。在本实施例中，如图I所示，其结构优选为，在所述操作杆7穿过所述活塞的一端设置有操作手柄71，另一端设置有可与所述支架81的横向部分相抵的卡接部72。 如图I所示，卡接部72可以很好与支架81的横向部分相抵，而在燃烧测定开始时通过转动操作手柄71即可使可接部72旋转，解除对支架81的顶压，从而使盖体8打开。本实用新型中的瓶体I上靠近底部位置设置有开口 11，开口 11通过管4与盛水的外部容器3连通，这样的结构设置的主要目的是，在实际实验过程中可以向瓶体I中添加一定量的没过所述开口的水(在计算氧气含量时并不计算此部分水的体积)，燃烧测定开始后，瓶体I内的气体由于受热膨胀，瓶体I内预加入的水会由于压力作用而从开口 11被部分压出，缓解了瓶内压力对瓶塞2处造成的影响，减少了压力造成的气体泄漏或者瓶塞2 被冲开的可能。而且，瓶体I内的水也会一定程度吸收燃烧产生的热量，缩短了实验时间。 为了更便于准确计量实验开始前加入的水量，如图I所示，作为优选，所述瓶体I内还设置有一将瓶体I分隔为第一腔室12和第二腔室13的分隔板14，所述分隔板14位于所述开口 11的上方，并且所述分隔板14上设有使所述第一腔室12和所述第二腔室13连通的孔 141。这样一来,实验中只需要将第二腔室13加满水作为减压用水,而第一腔室12的大小作为实际测量的空气容量，更方便计算。鉴于以上讨论，燃烧测定法产生误差的一大原因是因为燃烧红磷造成被测容器内的气体受热膨胀，而在后续的操作中对于瓶体I内气体的冷却又没有严格的冷却措施，因此传统方法一直存在实验不科学严谨，误差较大和降温时间较长的缺点。为了解决这一问题，在本实用新型中，作为优选，如图I所示，本实用新型还包括一冷却装置9，所述冷却装置9通过一进水管92和一出水管93穿设于所述瓶塞2上。在实验开始后可从进水管92 持续不断的通入冷却水而使瓶体I内的气体得到持续冷却，最大可能减小气体受热膨胀并缩短实验时间。本实用新型中的所述冷却装置9通常为水冷却装置，一般为具有多个彼此相通的冷却水仓911的盘片91或者金属盘管。另外，冷却装置9可以解决瓶体I内气体冷却的问题，但对于气体温度却无法实时掌握，因此作为优选，如图I所示，所述瓶塞2上还穿设有一用于测量所述瓶体1内气体温度的温度计10。进一步地，为了更大程度的减少瓶体I内气体受热膨胀所产生的误差以及瓶体I 内气体冷却的效率问题，图2提供了本实用新型的所述瓶体的另一个实施方式，如图所示， 本实用新型的所述瓶体包括一内部瓶体16和一外部瓶体15，所述内部瓶体16和所述外部瓶体15之间形成一夹层17，所述外部瓶体15上分别设置有连通至所述夹层17的冷却水入口 151和冷却水出口 152 ;所述开口 11穿过所述外部瓶体15连通至所述内部瓶体16。这样可以在实验中通过在瓶体I的夹层中也加入冷却水来降低瓶体I内气体的温度，进一步缩短实验时间。当然，以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种教学用空气中氧气含量测定装置，包括瓶体、用于密封瓶口的瓶塞、燃烧匙和外部容器，所述燃烧匙通过一固定杆插设固定在所述瓶塞上，其中，还包括一活动连接在所述固定杆上的用于封闭所述燃烧匙的盖体和穿设于所述瓶塞上的用于打开所述盖体的操作杆；所述瓶体的侧壁上接近瓶底位置设置有一开口，所述外部容器通过管连接至所述开口并与所述瓶体连通。
2.如权利要求I所述的教学用空气中氧气含量测定装置，其特征在于，所述燃烧匙上部的固定杆上还设有一复位弹簧和一在所述复位弹簧的弹力作用下可沿所述固定杆自由滑动的套筒，还包括一“7”形支架，所述支架一端与所述盖体连接，另一端与所述套筒连接。
3.如权利要求2所述的教学用空气中氧气含量测定装置，其特征在于，所述套筒下方的所述固定杆上固定设置有一水平伸出的限位挡板，所述限位挡板的一端设置有一通孔， 所述支架与所述盖体连接的一端穿过所述通孔。
4.如权利要求3所述的教学用空气中氧气含量测定装置，其特征在于，所述复位弹簧设置于所述套筒和所述限位挡板之间。
5.如权利要求2所述的教学用空气中氧气含量测定装置，其特征在于，所述操作杆穿过所述活塞的一端设置有操作手柄，另一端设置有可与所述支架的横向部分相抵的卡接部。
6.如权利要求I所述的教学用空气中氧气含量测定装置，其特征在于，所述瓶体内还设置有一将瓶体分隔为第一腔室和第二腔室的分隔板，所述分隔板位于所述开口的上方， 并且所述隔板上设有使所述第一腔室和所述第二腔室连通的孔。
7.如权利要求I所述的教学用空气中氧气含量测定装置，其特征在于，还包括一冷却装置，所述冷却装置通过一进水管和一出水管穿设于所述瓶塞上。
8.如权利要求7所述的教学用空气中氧气含量测定装置，其特征在于，所述冷却装置为具有多个彼此相通的冷却水仓的盘片或者金属盘管。
9.如权利要求I所述的教学用空气中氧气含量测定装置，其特征在于，所述瓶塞上还穿设有一用于测量所述瓶体内气体温度的温度计。
10.如权利要求I至9任意一项所述的教学用空气中氧气含量测定装置，其特征在于， 所述瓶体包括一内部瓶体和一外部瓶体，所述内部瓶体和所述外部瓶体之间形成一夹层， 所述外部瓶体上分别设置有连通至所述夹层的冷却水入口和冷却水出口 ；所述开口穿过所述外部瓶体连通至所述内部瓶体。
11.一种用于空气中氧气含量测定装置上的瓶体，所述瓶体包括一具有瓶塞的瓶口端， 其特征在于，所述瓶体的侧壁上接近瓶底位置设置有一开口与瓶体外相通。
专利摘要本实用新型公开了一种教学用空气中氧气含量测定装置，包括瓶体、用于密封瓶口的瓶塞、燃烧匙和外部容器，所述燃烧匙通过一固定杆插设固定在所述瓶塞上，其中，还包括一活动连接在所述固定杆上的用于封闭所述燃烧匙的盖体和穿设于所述瓶塞上的用于打开所述盖体的操作杆；所述瓶体侧壁上接近瓶底位置设置有一开口，所述外部容器通过管连接至所述开口并与所述瓶体连通。相比较于传统的空气氧气含量测定装置，本实用新型在试验过程中能防止有害物质污染环境，具有环保、设计科学严谨、操作方便并且测定数据准确的特点。
文档编号G01N31/12GK202352210SQ201120523198
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者穆宏学 申请人:穆宏学