CN209961727U - 一种在线测量氨氮的检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种在线测量氨氮的检测装置，包括：导热块，所述导热块底部设置有一缺口，所述缺口上设置有反应池模块；所述反应池模块的上部设置有腔体，所述反应池模块的两侧分别设置有进样组件、排液组件，所述进样组件和排液组件皆连通于腔体；所述导热块上部设置有第一安装孔，所述第一安装孔内设置有氨气敏电极，所述氨气敏电极伸出导热块至腔体内，所述导热块上部设置有温度传感器；所述反应池模块的正下方设置有驱动电机，所述驱动电机的输出轴连接有磁性柱体，所述腔体内设置有与磁性柱体相吸的搅拌子；导热块背面设置有加热棒，加热棒一侧设置有温度保护开关。本实用新型提高了氨气敏电极的温控效率和精度，进而提高了测量的稳定性。

Description

一种在线测量氨氮的检测装置

技术领域

本实用新型涉及氨氮测量技术领域，尤其涉及的是一种在线测量氨氮的检测装置。

背景技术

氨氮作为主要超标污染物在七大水系中出现频率非常高，氨氮污染是全国性的污染问题从市面上已有的在线氨氮分析仪来看有两种分析方法：一为电极法，适合于各类水质的监测，抗干扰性能较强；二为光度法通常用于清洁地表水，对干扰离子和浊度有一定要求。电极法有着试剂用量少、试剂配制比较简单、仪器维护比较方便、试剂无毒、分析周期短等优点。近年来的电极法仪器的使用，也已远远超过了光度比色法。因此，电极法将取代光度法成为氨氮监测的主要检测方法。

对于水质氨氮的检测方法主要分为光度法和电极法两类，目前市面上主流的水质氨氮在线监测基本采用光度法为主，而采用电极法的厂家极少，造成以上情况的主要原因为光度法相较于电极法而言其技术难度较低、开发成本低、结构相对简单。但采用光度法测量水质氨氮存在试剂二次有毒污染、测量结果受水体颜色、浊度等因素影响、运营成本较高等问题，而采用电极法则具有以下优势：a、采用无毒试剂，不会对环境造成二次污染；b、不受水体色度、浊度和盐度的影响，适用范围更广；c、测量速度快；d、测量浓度范围广(可实现0-10000mg/L范围内氨氮的测量)。与此同时采用电极法对水质氨氮测量需解决如下几个关键点：a、氨氮电极容易受到反应池溶液压力的影响；b、氨气敏电极受环境温度影响很大，容易出现漂移，导致测量电压很难稳定；c、电极受安装角度的不同，其电信号差异较大。因此，开发出一款采用电极法实现水质氨氮监测的仪表不仅具有更好的检测效果，同时也可解决当前采用光度法存在试剂二次污染等问题。

当前关于电极法氨氮的测量模块主要通过导热器件同时将流路和电极固定在单一的导热块上，通过导热块进行热量传递，进而使电极维持在较高的温度下，比如说公开号为CN202196071U，名称为用于氨氮水质自动分析仪的测量构件的中国实用新型专利，具体如图1所示。

该现有技术存在的缺点有：a、由于采用电极和流路一并加热方案，当流路中液体温度较低时，会导致导热块温度发生剧烈变化，进而导致导热块的温度也会随之波动，使电极的恒温效果较差，影响电极信号的稳定；b、电极采用半包裹式设计，使导热块与电极直接的热传导效率较低，需要通过提高导热块温度来达到恒温的目的，而温度过高会导致电极内部填充液消耗过快，进而增大维护量，不利于现场使用；c、当前模块中未对溶液进行混匀处理，导致测量时结果存在不稳定的风险；d、模块未进行温度保护，可能会导致导热块持续加热，进而损坏电极。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种在线测量氨氮的检测装置，提高了氨气敏电极的温控效率和精度，进而提高了仪表的测量稳定性。

本实用新型的技术方案如下：

一种在线测量氨氮的检测装置，其包括：

导热块，所述导热块底部设置有一缺口，所述缺口上设置有一反应池模块；

所述反应池模块的上部设置有一用于盛放测量溶液的腔体，所述反应池模块的两侧分别设置有进样组件、排液组件，所述进样组件和排液组件皆连通于腔体；

所述导热块上部设置有第一安装孔，所述第一安装孔内设置有一氨气敏电极，所述氨气敏电极伸出导热块至腔体内，所述导热块上部设置有一温度传感器；

所述反应池模块的正下方设置有一用于混匀测量溶液的驱动电机，所述驱动电机的输出轴连接有一磁性柱体，所述腔体内设置有与磁性柱体相吸的搅拌子；

所述导热块背面设置有一用于加热导热块的加热棒，所述加热棒一侧设置有一用于防止导热块温度过高的温度保护开关，所述加热棒与温度保护开关电连接。

优选地，所述腔体包括下腔体及上腔体，所述上腔体的内壁设置有多个环形凹槽，多个所述环形凹槽皆设置有用于固定氨气敏电极的密封圈。

优选地，所述进样组件连通在下腔体的底部，所述排液组件连通在下腔体的上部。

优选地，所述搅拌子包括与磁性柱体相吸的金属块，及将金属块包裹住的壳体。

优选地，所述金属块为铁块，所述壳体为聚四氟乙烯壳体。

优选地，所述导热块为阳极氧化铝导热块。

优选地，所述导热块背面设置有一用于安装加热棒的第二安装孔，所述导热块上部设置有一用于安装温度传感器的第三安装孔。

优选地，所述加热棒的外表面及第二安装孔的侧壁皆设置有导热硅脂。

优选地，所述温度传感器的外表面及第三安装孔的侧壁皆设置有导热硅脂。

优选地，所述驱动电机为步进电机。

与现有技术相比，本申请所提供的在线测量氨氮的检测装置主要有以下有益效果：

该检测装置通过单独对氨气敏电极进行恒温设计，提高了氨气敏电极的温控效率和精度，进而提高了仪表的测量稳定性；

该检测装置配置有驱动电机，通过该驱动电机对溶液进行混匀，较少了因液体不均匀而影响测量结果；

该检测装置配置有温度保护开关，可防止因加热棒温度过高而导致氨气敏电极损坏；

该检测装置采用全封闭接触设计，提高了导热块和氨气敏电极直接的导热效率，在相同条件下可降低导热块的温度，减少了相同时间内氨气敏电极填充液的消耗，达到延长维护周期的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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是现有技术的结构示意图。

图2是本实用新型中的在线测量氨氮的检测装置较佳实施例的第一结构示意图。

图3是本实用新型中的在线测量氨氮的检测装置较佳实施例的第一结构示意图。

图4是本实用新型中的在线测量氨氮的检测装置较佳实施例的第一分解图。

图5是本实用新型中的在线测量氨氮的检测装置较佳实施例的第二分解图。

图6是本实用新型中的在线测量氨氮的检测装置较佳实施例中的反应池模块的剖面视图。

附图标记：

100-导热块，101-缺口，200-反应池模块，201-腔体，202-进样组件，203-排液组件，300-氨气敏电极，400-温度传感器，500-驱动电机，501-磁性柱体，600-搅拌子，700-加热棒，800-温度保护开关，2011-下腔体，2012-上腔体，2013-环形凹槽，301-密封圈，204-限位孔，205-第一螺钉，电机安装板502，503-第二螺钉。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

如图2至图6所示，本实用新型较佳实施例提供的一种在线测量氨氮的检测装置，其包括：导热块100，所述导热块100底部设置有一缺口101，所述缺口101上设置有一反应池模块200；所述反应池模块200的上部设置有一用于盛放测量溶液的腔体201，所述反应池模块200的两侧分别设置有进样组件202、排液组件203，所述进样组件202和排液组件203皆连通于腔体201；所述导热块100上部设置有第一安装孔(图中未示出)，所述第一安装孔内设置有一氨气敏电极300，所述氨气敏电极300伸出导热块100至腔体201内，所述导热块100上部设置有一温度传感器400；所述反应池模块200的正下方设置有一用于混匀测量溶液的驱动电机500，所述驱动电机500的输出轴连接有一磁性柱体501，所述腔体201内设置有与磁性柱体501相吸的搅拌子600；所述导热块100背面设置有一用于加热导热块100的加热棒700，所述加热棒700一侧设置有一用于防止导热块100温度过高的温度保护开关800，所述加热棒700与温度保护开关800电连接。

当前主流的电极法氨氮在线监测仪在进行测量装置的设计时，未完全考虑温度、安装角度、进样压力、排液压力等各方面因素的影响，因此导致电极法氨氮在线监测仪在使用过程中容易受环境温度等因素影响，进而降低了该在线仪表的适用性。

本实用新型的测量装置进行恒温、搅拌、反应池形态和电极安装角度等多方面设计，最终解决了电极在使用过程中不稳定的问题，大大的提高了电极法氨氮在线监测仪的适用性及准确度，为水质氨氮在线监测仪提供了一种高效可行的方案。

通过图2至图6所示的各个组件的协同工作，以实现氨氮的准确测量，其测量原理如下：

通过蠕动泵等动力装置将水样、试剂和标液等组分加入至管路中，通过进样组件202加入至反应池模块200中，利用驱动电机500和搅拌子600对反应池模块200中的各个组分进行搅拌混匀，使各组分之间充分反应；

通过安装在反应池模块200内的氨气敏电极300读取信号，根据信号值的大小最终实现氨氮的测量；

加热棒700对导热块100进行加热，同时在导热块100内部设计有用于安装氨气敏电极300的第一安装孔，将氨气敏电极300完全安装在导热块100中，通过导热块100来实现氨气敏电极300的恒温，将加热棒700和温度保护开关800进行串联，同时将温度保护开关800固定于导热块100中，当导热块100异常导致温度过高时，温度保护开关800会自动断开，以防止损坏氨气敏电极300；

此外，所述温度传感器400用于实时反馈导热块100和氨气敏电极300的温度，通过温度反馈来调节加热棒700的功率，最终实现氨气敏电极300的恒温；

测量完毕后通过设置在反应池模块200上方的排液组件203，将组分通过排液组件203排出。

具体实施时，为了确保溶液进入反应池模块200的腔体201后能够充分混匀，因此反应池模块200的下侧必须设计有混匀机构，同时混匀的方向和速度对测量存在一定的影响，且搅拌组件本身不会与溶液发生反应，因此需要选用可以严格控制速度和方向的搅拌组件，本申请采用驱动电机500和搅拌子600进行控制，其中搅拌子600的壳体采用耐腐蚀及具有惰性的PTFE材质。

为降低氨气敏电极300在使用过程中，因温度传感器400失效而导致模块持续加热使氨气敏电极300损坏的情况，需要安装温度保护开关800，以防止以上情况发生。

具体实施时，所述反应池模块200的四个拐角通过第一螺钉205固定在导热块100的缺口101上。

具体实施时，所述驱动电机500面向输出轴一端设置有一电机安装板502，所述电机安装板502的四个拐角通过第二螺钉503固定在反应池模块200上。

所述第一螺钉与第二螺钉错位设置。

具体实施时，所述导热块100设置成块状，该反应池模块200恰好设置在缺口101内，使得反应池模块200的四各侧面与导热块100的四个侧齐平。所述电机安装板502的上端面与导热块100的下端面齐平，所述电机安装板502的四各侧面与反应池模块200的四各侧面齐平。

如图6所示，本实用新型进一步较佳实施例中，所述腔体201包括下腔体2011及上腔体2012，所述上腔体2012的内壁设置有多个环形凹槽2013，多个所述环形凹槽2013皆设置有用于固定氨气敏电极300的密封圈301。

具体实施时，所述反应池模块200下部设置有一限位孔204，所述磁性柱体501的部分结构位于限位孔204内，所述限位孔204的轴线与下腔体2011的轴线重合。

所述磁性柱体501穿过所述电机安装板延伸至限位孔204内。

本实用新型进一步较佳实施例中，所述进样组件202连通在下腔体2011的底部，所述排液组件203连通在下腔体2011的上部。

为减小反应池模块200中空气的进入对测量的影响，需要对反应池模块200的形态进行独特设计，因此采用底部进样和上部出液的方式。

本实用新型进一步较佳实施例中，所述搅拌子300包括与磁性柱体501相吸的金属块，及将金属块包裹住的壳体。

本实用新型进一步较佳实施例中，所述金属块为铁块，所述壳体为聚四氟乙烯壳体。

本实用新型进一步较佳实施例中，所述导热块100为阳极氧化铝导热块。

选用导热系数较高的材质作为导热块100的材质，以便于提高导热块100与氨气敏电极300直接的导热效率，同时考虑氨气敏电极300与导热块100之间的尺寸精度要求，需选用方便加工的材质，考虑导热块100的使用环境要求，材质应不易生锈，结合以上要求，选用阳极氧化铝作为最终的材质。

本实用新型进一步较佳实施例中，所述导热块100背面设置有一用于安装加热棒700的第二安装孔(图中未示出)，所述导热块100上部设置有一用于安装温度传感器400的第三安装孔(图中未示出)。

本实用新型进一步较佳实施例中，所述加热棒700的外表面及第二安装孔的侧壁皆设置有导热硅脂。

通过将整只加热棒700插入至导热块100中的第二安装孔，为了提高导热性能，需在加热棒700与第二安装孔孔涂有导热硅脂，当然也可以是其他与导热硅脂相近的材料。

本实用新型进一步较佳实施例中，所述温度传感器400的外表面及第三安装孔的侧壁皆设置有导热硅脂。

为提高氨气敏电极300的恒温效果，需进行如下设计：a、在导热块100特点的位置安装温度传感器400(高精度)，且温度传感器400必须与导热块100具有极好的热传导(添加硅脂)；b、导热块1000应尽量包裹多的包裹氨气敏电极300，同时导热块100与氨气敏电极300之间的间隙应尽可能小。

本实用新型进一步较佳实施例中，所述驱动电机500为步进电机。

综上所述，本实用新型所提供的在线测量氨氮的检测装置，包括：导热块，所述导热块底部设置有一缺口，所述缺口上设置有一反应池模块；所述反应池模块的上部设置有一用于盛放测量溶液的腔体，所述反应池模块的两侧分别设置有进样组件、排液组件，所述进样组件和排液组件皆连通于腔体；所述导热块上部设置有第一安装孔，所述第一安装孔内设置有一氨气敏电极，所述氨气敏电极伸出导热块至腔体内，所述导热块上部设置有一温度传感器；所述反应池模块的正下方设置有一用于混匀测量溶液的驱动电机，所述驱动电机的输出轴连接有一磁性柱体，所述腔体内设置有与磁性柱体相吸的搅拌子；所述导热块背面设置有一用于加热导热块的加热棒，所述加热棒一侧设置有一用于防止导热块温度过高的温度保护开关，所述加热棒与温度保护开关电连接，该检测装置有效的提高了氨气敏电极的温控效率和精度，进而提高了仪表的测量稳定性，同时，通过该驱动电机对溶液进行混匀，较少了因液体不均匀而影响测量结果，通过温度保护开关，可防止因加热棒温度过高而导致氨气敏电极损坏。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式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效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种在线测量氨氮的检测装置，其特征在于，包括：

导热块，所述导热块底部设置有一缺口，所述缺口上设置有一反应池模块；

所述反应池模块的上部设置有一用于盛放测量溶液的腔体，所述反应池模块的两侧分别设置有进样组件、排液组件，所述进样组件和排液组件皆连通于腔体；

所述导热块上部设置有第一安装孔，所述第一安装孔内设置有一氨气敏电极，所述氨气敏电极伸出导热块至腔体内，所述导热块上部设置有一温度传感器；

所述反应池模块的正下方设置有一用于混匀测量溶液的驱动电机，所述驱动电机的输出轴连接有一磁性柱体，所述腔体内设置有与磁性柱体相吸的搅拌子；

所述导热块背面设置有一用于加热导热块的加热棒，所述加热棒一侧设置有一用于防止导热块温度过高的温度保护开关，所述加热棒与温度保护开关电连接。

2.根据权利要求1所述的在线测量氨氮的检测装置，其特征在于，所述腔体包括下腔体及上腔体，所述上腔体的内壁设置有多个环形凹槽，多个所述环形凹槽皆设置有用于固定氨气敏电极的密封圈。

3.根据权利要求2所述的在线测量氨氮的检测装置，其特征在于，所述进样组件连通在下腔体的底部，所述排液组件连通在下腔体的上部。

4.根据权利要求1所述的在线测量氨氮的检测装置，其特征在于，所述搅拌子包括与磁性柱体相吸的金属块，及将金属块包裹住的壳体。

5.根据权利要求4所述的在线测量氨氮的检测装置，其特征在于，所述金属块为铁块，所述壳体为聚四氟乙烯壳体。

6.根据权利要求1所述的在线测量氨氮的检测装置，其特征在于，所述导热块为阳极氧化铝导热块。

7.根据权利要求1所述的在线测量氨氮的检测装置，其特征在于，所述导热块背面设置有一用于安装加热棒的第二安装孔，所述导热块上部设置有一用于安装温度传感器的第三安装孔。

8.根据权利要求7所述的在线测量氨氮的检测装置，其特征在于，所述加热棒的外表面及第二安装孔的侧壁皆设置有导热硅脂。

9.根据权利要求7所述的在线测量氨氮的检测装置，其特征在于，所述温度传感器的外表面及第三安装孔的侧壁皆设置有导热硅脂。

10.根据权利要求1所述的在线测量氨氮的检测装置，其特征在于，所述驱动电机为步进电机。

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