一种总磷总氮在线监测分析仪论文和设计-胡明

全文摘要

本实用新型公开了一种总磷总氮在线监测分析仪，包括水样预处理装置、消解管和监测装置，所述消解管的入水口设有管盖，所述管盖上设有水样入口，所述水样预处理装置通过进水管与所述水样入口连接；所述消解管的出水口与所述监测装置连通，消解管的出水口内设有分流装置，且消解管内设有搅拌装置；所述监测装置包括监测管，所述监测管内设有光电测量装置和光谱仪，监测管的一端与所述消解管连接，监测管上设有控制面板和显示器；本实用新型对水样的过滤效果好，水样与化学试剂的反应充分，并且对总磷总氮的监测效果好。

主设计要求

1.一种总磷总氮在线监测分析仪，其特征在于：包括水样预处理装置（5）、消解管（1）和监测装置（4），所述消解管（1）的入水口连接有管盖（10），所述管盖（10）上设有水样入口（11），所述水样预处理装置（5）通过进水管与水样入口（11）连接；所述消解管（1）的出水口与监测装置（4）连通，消解管（1）的出水口内设有分流装置（3），且消解管（1）内设有搅拌装置（2）；所述搅拌装置（2）包括电机（24）和转轴（20），所述电机（24）通过机架（23）与管盖（10）连接，所述转轴（20）一端与电机（24）连接，转轴（20）另一端与分流装置（3）连接，且转轴（20）上设有搅拌叶片（21）；所述监测装置（4）包括监测管（40），所述监测管（40）内设有光电测量装置（41）和光谱仪（42），监测管（40）的一端与消解管（1）连接，监测管（40）的另一端设有排水阀（43），且监测管（40）的外壁设有控制面板和显示器；所述显示器、电机（24）与控制面板电连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种总磷总氮在线监测分析仪，其特征在于：所述水样预处理装置（5）包括连接管（52）、水样盛放杯（51）、滤芯（55）和水样收集瓶（53），所述连接管（52）的上端与水样盛放杯（51）的底部连通，连接管（52）上设有球阀（520），连接管（52）的外壁上设有卡环（521）；所述滤芯（55）插接于水样收集瓶（53）的瓶口内，滤芯（55）远离水样收集瓶（53）的一端设有与卡环（521）相匹配的卡扣（550），且滤芯（55）的内底部设有若干磁棒（551）；所述水样收集瓶（53）的侧壁设有排气口（530），水样收集瓶（53）内设有加热装置，且水样收集瓶（53）的底部与进水管连接，所述进水管上设有温控阀；所述温控阀、加热装置与控制面板电连接。

3.根据权利要求2所述的一种总磷总氮在线监测分析仪，其特征在于：还包括真空泵（54），所述真空泵（54）通过排气软管（531）与所述排气口（530）连接。

4.根据权利要求2所述的一种总磷总氮在线监测分析仪，其特征在于：所述连接管（52）的下端呈漏斗状。

5.根据权利要求2所述的一种总磷总氮在线监测分析仪，其特征在于：所述水样盛放杯（51）上设有刻度线（510）。

6.根据权利要求1所述的一种总磷总氮在线监测分析仪，其特征在于：所述转轴（20）与搅拌叶片（21）均呈中空结构，且转轴（20）上套接有化学试剂存储罐（22），所述化学试剂存储罐（22）位于电机（24）和管盖（10）之间，化学试剂存储罐（22）上设有出料口（221）和进料口（220），所述转轴（20）上设有与出料口（221）相对应的进料孔（25），所述进料孔（25）与转轴（20）的内腔连通，所述搅拌叶片（21）的空腔与转轴（20）的内腔连通，且搅拌叶片（21）上设有单向阀（210）。

7.根据权利要求1所述的一种总磷总氮在线监测分析仪，其特征在于：所述分流装置（3）包括浮动杆（34）和呈圆形的固定件（33），所述固定件（33）的外径与消解管（1）的内径相等，固定件（33）靠近管盖（10）的一侧通过支架（31）连接有轴承（30），且固定件（33）上设有水样出口（330），所述轴承（30）与转轴（20）连接；所述浮动杆（34）上套设有可沿浮动杆（34）轴向滑动的滑套（35），浮动杆（34）的两端分别设有第一浮球（32）和第二浮球（36），所述固定件（33）和滑套（35）之间通过辐条（37）连接。

8.根据权利要求7所述的一种总磷总氮在线监测分析仪，其特征在于：所述第一浮球（32）位于所述轴承（30）和固定件（33）之间，且第一浮球（32）的半径大于所述水样出口（330）的半径，所述第二浮球（36）位于所述监测管（40）内。

9.根据权利要求8所述的一种总磷总氮在线监测分析仪，其特征在于：所述水样出口（330）呈圆台结构，且水样出口（330）的小端靠近所述轴承（30）。

10.根据权利要求9所述的一种总磷总氮在线监测分析仪，其特征在于：所述第二浮球（36）的半径小于所述水样出口（330）的最大半径，且第二浮球（36）的半径大于水样出口（330）的最小半径，所述第二浮球（36）的质量小于第一浮球（32）的质量。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及水质监测技术领域，具体是指一种总磷总氮在线监测分析仪。

背景技术

总磷和总氮是反映水体富营养化的指标，因此是在线水质监测的重要项目。随着含有大量氮、磷的生活污水的排放，大量有机物在水中降解，促进水中藻类生长，使水中的氧气含量下降，鱼类大量死亡，极大程度地破坏了生态平衡。因此需要对水质进行监控，对水中的氮、磷的含量进行检测。

但是，现有的总磷总氮分析仪存在以下问题：

1、待测水样中固体杂质较多，经常损坏分析仪，并且导致总磷总氮监测结构精确度不高。

2、化学试剂与待测水样反应不充分，监测结果精确度不高。

3、水样中总磷总氮含量测量不够准确。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种总磷总氮在线监测分析仪，通过设置水样预处理装置，对待监测的水样进行过滤处理，提高监测效果，配置搅拌装置，提高水样与化学试剂的反应效率及反应程度，提高监测精度，对总磷总氮的监测效果好。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种总磷总氮在线监测分析仪，包括水样预处理装置、消解管和监测装置，所述消解管的入水口连接有管盖，所述管盖上设有水样入口，所述水样预处理装置通过进水管与水样入口连接；所述消解管的出水口与监测装置连通，消解管的出水口内设有分流装置，且消解管内设有搅拌装置；所述搅拌装置包括电机和转轴，所述电机通过机架与管盖连接，所述转轴一端与电机连接，转轴另一端与分流装置连接，且转轴上设有搅拌叶片；所述监测装置包括监测管，所述监测管内设有光电测量装置和光谱仪，监测管的一端与消解管连接，监测管的另一端设有排水阀，且监测管的外壁设有控制面板和显示器；所述显示器、电机与控制面板电连接。

进一步的所述水样预处理装置包括连接管、水样盛放杯、滤芯和水样收集瓶，所述连接管的上端与水样盛放杯的底部连通，连接管上设有球阀，连接管的外壁上设有卡环；所述滤芯插接于水样收集瓶的瓶口内，滤芯远离水样收集瓶的一端设有与卡环相匹配的卡扣，且滤芯的内底部设有若干磁棒；所述水样收集瓶的侧壁设有排气口，水样收集瓶内设有加热装置，且水样收集瓶的底部与进水管连接，所述进水管上设有温控阀；所述温控阀、加热装置与控制面板电连接。

进一步的还包括真空泵，所述真空泵通过排气软管与所述排气口连接。

进一步的所述连接管的下端呈漏斗状。

进一步的所述水样盛放杯上设有刻度线。

进一步的所述转轴与搅拌叶片均呈中空结构，且转轴上套接有化学试剂存储罐，所述化学试剂存储罐位于电机和管盖之间，化学试剂存储罐上设有出料口和进料口，所述转轴上设有与出料口相对应的进料孔，所述进料孔与转轴的内腔连通，所述搅拌叶片的空腔与转轴的内腔连通，且搅拌叶片上设有单向阀。

进一步的所述分流装置包括浮动杆和呈圆形的固定件，所述固定件的外径与消解管的内径相等，固定件靠近管盖的一侧通过支架连接有轴承，且固定件上设有水样出口，所述轴承与转轴连接；所述浮动杆上套设有可沿浮动杆轴向滑动的滑套，浮动杆的两端分别设有第一浮球和第二浮球，所述固定件和滑套之间通过辐条连接。

进一步的所述第一浮球位于所述轴承和固定件之间，且第一浮球的半径大于所述水样出口的半径，所述第二浮球位于所述监测管内。

进一步的所述水样出口呈圆台结构，且水样出口的小端靠近所述轴承。

进一步的所述第二浮球的半径小于所述水样出口的最大半径，且第二浮球的半径大于水样出口的最小半径，所述第二浮球的质量小于第一浮球的质量。

值得注意的是，本实用新型的技术方案中涉及到软件程序的控制面板等，可以采用现有的智能设备间通信、配置程序进行参数等信息的配置，在本实用新型中不存在必须要特定的程序（即不存在软件层面的更改创造），仅是为实现发明目的而设置的硬件方面的创新。

本实用新型与现有技术相比，具有的有益效果为：

（1）本实用新型通过设置水样预处理装置，将待监测的水样进行过滤处理，使水样更加符合监测要求，提高监测效果；配置搅拌装置，提高水样与化学试剂的反应效率，使待监测水样与化学试剂充分反应，提高监测精度；通过光电测量装置和光谱仪能够测量溶液中总磷总氮的浓度，进而考察监测水域的水质。

（2）通过水样预处理装置能够过滤水样中的固体杂质，确保总磷总氮检测结果的精确度，并且能够保证该分析仪运作正常，避免固体杂质进入消解管和监测管而造成的堵塞；通过卡扣和卡环的卡接，能够方便滤芯的拆卸和清理；通过排气口能够排出水样收集瓶内的气体，保证水样能够顺利的进入水样收集瓶内。

（3）通过真空泵抽出水样收集瓶内的空气，形成负压，使得水样能够更好的通过滤芯，避免由于固体杂质堵塞滤芯而水样无法通过的情况。

（4）将连接管的下端设为漏斗状，使监测水样更加均匀的从连接管中流出。

（5）在水样盛放杯上设置刻度线，便于把握加入水样的体积。

（6）将转轴和搅拌叶片设为中空状，并配置化学试剂存储罐，其中，转轴和化学试剂存储罐的作用在于能够事先存储一定量的化学试剂，并通过转轴转动产生的离心力将化学试剂喷洒而出，节约成本，并且通过搅拌叶片的搅动，能够使得水样和化学试剂充分反应。

（7）将水样出口的结构设置成圆台结构，能够更好的使水样在经过水样出口进入监测管时呈现水幕状。

（8）第二浮球的半径小于水样出口的最大半径，且第二浮球的半径大于水样出口的最小半径，是为了使第二浮球不能够穿过水样出口；第一浮球的密度小于1g\/cm3，是为了保证第一浮球能够漂浮在水样溶液之上；第二浮球的质量小于第一浮球的质量，是为了使得第一浮球在水样溶液浮力的作用下能够顺利的漂浮在溶液之上。

附图说明

图1是本实用新型实施例的整体结构示意图。

图2是本实用新型实施例中分流装置的剖视图。

图3是本实用新型实施例中第一浮球和第二浮球的结构示意图。

图4是本实用新型实施例中转轴的剖视图。

图5是本实用新型实施例中固定件的结构示意图。

图6是本实用新型实施例中化学试剂存储罐的结构示意图。

图7是本实用新型实施例中搅拌叶片的剖视图。

图8是本实用新型实施例中水样预处理装置的结构示意图。

图9是本实用新型实施例中水样盛放杯和连接管的结构示意图。

图10是本实用新型实施例中滤芯的结构示意图。

图11是本实用新型实施例中滤芯的俯视图。

图12是本实用新型实施例中水样收集瓶的结构示意图。

附图标记说明：

1、消解管；10、管盖；11、水样入口；2、搅拌装置；20、转轴；21、搅拌叶片；210、单向阀；22、化学试剂存储罐；220、进料口；221、出料口；23、机架；24、电机；25、进料孔；3、分流装置；30、轴承；31、支架；32、第一浮球；33、固定件；330、水样出口；34、浮动杆；35、滑套；36、第二浮球；37、辐条；4、监测装置；40、监测管；41、光电测量装置；42、光谱仪；43、排水阀；5、水样预处理装置；51、水样盛放杯；510、刻度线；52、连接管；520、球阀；521、卡环；53、水样收集瓶；530、排气口；531、排气软管；54、真空泵；55、滤芯；550、卡扣；551、磁棒。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1-8所示，本实用新型为了克服现有技术的缺陷，增设了水样预处理装置，对待监测的水样进行过滤处理，提高监测效果，配置搅拌装置，提高水样与化学试剂的反应效率及反应程度，提高监测精度，对总磷总氮的监测效果好。

一种总磷总氮在线监测分析仪，包括水样预处理装置5、消解管1和监测装置4，所述消解管1的入水口通过螺纹连接有管盖10，所述管盖10上设有贯穿管盖10两侧的水样入口11，所述水样预处理装置5通过进水管与水样入口11连接；所述消解管1的出水口与所述监测装置4连通，消解管1的出水口内设有分流装置3，且消解管1内设有搅拌装置2；所述搅拌装置2包括电机24和转轴20，所述电机24通过机架23与所述管盖10可拆卸连接，所述转轴20与所述消解管1同轴设置，转轴20的一端与所述电机24连接，转轴20的另一端与所述分流装置3转动连接，且转轴20上设有搅拌叶片21；所述监测装置4包括监测管40，所述监测管40内设有光电测量装置41和光谱仪42，监测管40的一端与所述消解管1连接，监测管40的另一端设有排水阀43，且监测管40的外壁上设有控制面板和显示器；所述显示器、电机24与控制面板电连接。

使用时，取待检测水样加入水样预处理装置5中过滤掉水中的固体杂质，过滤后的水样流经进水管并通过水样入口11进入消解管1；通过控制面板控制电机24开始工作，电机24带动转轴20转动，转轴20进一步带动搅拌叶片21转动，搅拌叶片21搅动消解管1内的水样，加快监测水样与消解管1内化学试剂的反应速度；水样与化学试剂的反应溶液聚集在消解管1底部，进而通过分流装置3从水样出口330进入监测管40；采用总磷光电测量和总氮光谱测量的原理，能同时监测水样中总磷和总氮两种物质，光电测量装置41在做样分析水样时，总磷利用比色LED灯，将光信号转化成电信号；总氮通过光谱仪42测量，最后根据预先建好的水质模型计算出水中总磷总氮的浓度；检测完成后，打开排水阀43排出监测管40内的溶液。

本实用新型通过设置水样预处理装置，将待监测的水样进行过滤处理，使水样更加符合监测要求，提高监测效果；配置搅拌装置，提高水样与化学试剂的反应效率，使待监测水样与化学试剂充分反应，提高监测精度；通过光电测量装置和光谱仪能够测量溶液中总磷总氮的浓度，进而考察监测水域的水质。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上，公开了一种总磷总氮在线监测分析仪的一种优选结构，如图1、图8-12所示，所述水样预处理装置5包括连接管52、水样盛放杯51、滤芯55和水样收集瓶53，所述连接管52的上端与水样盛放杯51的底部连通，连接管52上设有球阀520，连接管52的外壁上设有卡环521，所述球阀520位于所述卡环521和水样盛放杯51之间；所述滤芯55插接于所述水样收集瓶53的瓶口内，滤芯55远离水样收集瓶53的一端设有与卡环521相匹配的卡扣550，且滤芯55的内底部可拆卸连接有多根磁棒551；所述水样收集瓶53的侧壁设有排气口530，水样收集瓶53内设有加热装置，且水样收集瓶53的底部与进水管连接，所述进水管上设有温控阀；所述温控阀、加热装置与控制面板电连接。

使用时，取待测水样加入水样盛放杯51，加入适量监测水样至水样盛放杯51后，开启球阀520，水样经过连接管52进入滤芯55，水样的泥垢、固体物质以及铁屑被过滤掉，继而水样进入水样收集瓶53，在水样收集瓶53内由加热装置加热到设定温度之后，温控阀导通，水样经过进水管进入消解管1内。通过水样预处理装置5能够过滤水样中的固体杂质，进而确保总磷总氮检测结果的精确度，并且能够保证该监测分析仪运作正常，避免固体杂质进入消解管1和监测管40而造成的堵塞；通过卡扣550和卡环521的卡接，能够方便滤芯55的拆卸和清理；通过排气口530能够排出水样收集瓶53内的气体，保证水样能够顺利的进入水样收集瓶53内。

实施例3：

本实施例在实施例2的基础上，公开了一种总磷总氮在线监测分析仪的一种优选结构，如图1、图8-12所示，还包括真空泵54，所述真空泵54通过排气软管531与所述排气口530连接。通过真空泵54抽出水样收集瓶53内的空气，形成负压，使得水样能够更好的通过滤芯55，避免由于固体杂质堵塞滤芯55而水样无法通过的情况。

实施例4：

本实施例在实施例2的基础上，公开了一种总磷总氮在线监测分析仪的一种优选结构，如图8-9所示，所述连接管52的下端呈漏斗状。将连接管52的下端设为漏斗状（如图9中A所示），使监测水样更加均匀的从连接管52中流出。

实施例5：

本实施例在实施例2的基础上，公开了一种总磷总氮在线监测分析仪的一种优选结构，如图1、图8-9所示，所述水样盛放杯51上设有刻度线510。通过设置刻度线510，便于把握加入水样的体积。

实施例6：

本实施例在实施例1的基础上，公开了一种总磷总氮在线监测分析仪的一种优选结构，如图1-2、图4、图7所示，所述转轴20与搅拌叶片21均呈中空结构，且转轴20与所述消解管1同轴设置，所述转轴20上套接有化学试剂存储罐22，所述化学试剂存储罐22位于电机24和管盖10之间，化学试剂存储罐22上设有出料口221和进料口220，所述转轴20上设有与出料口221相对应的进料孔25，所述进料孔25与转轴20的内腔连通，所述搅拌叶片21的空腔与转轴20的内腔连通，且搅拌叶片21上设有单向阀210。

使用时，通过进料口220往化学试剂存储管内存储一定量的化学试剂，化学试剂通过转轴20上的进料孔25进入转轴20的和搅拌叶片21的空腔，由于搅拌叶片21上设置有多个单向阀210，故在电机24开始转动前，化学试剂暂时充斥在转轴20和搅拌叶片21的空腔内；通过控制面板控制电机24开始工作，电机24带动转轴20转动，搅拌叶片21搅动消解管1内的水样，并且由于搅拌叶片21转动所产生的离心力使得化学试剂从单向阀210中流出并与水样混合反应。转轴20和化学试剂存储罐22能够事先存储一定量的化学试剂，并通过转轴20转动产生的离心力将化学试剂喷洒而出，节约成本。

实施例7：

本实施例在实施例1的基础上，公开了一种总磷总氮在线监测分析仪的一种优选结构，如图1-5所示，所述分流装置3包括浮动杆34和呈圆形的固定件33，所述固定件33的外径与所述消解管1的内径相等，固定件33靠近所述管盖10的一侧通过支架31连接有轴承30，且固定件33上设有水样出口330，所述轴承30与所述转轴20连接；所述浮动杆34上套设有可沿浮动杆34轴向滑动的滑套35，浮动杆34的两端分别设有第一浮球32和第二浮球36，所述第一浮球32位于所述轴承30和固定件33之间，且第一浮球32的半径大于所述水样出口330的半径，所述第二浮球36位于所述监测管40内；所述固定件33和滑套35之间通过辐条37连接，且固定件33和滑套35同轴设置。

使用时，当监测水样通过搅拌装置2与消解管1中的化学试剂充分反应后，水样与化学试剂的反应溶液聚集在消解管1底部，随着溶液液面的升高，第一浮球32上浮，使得水样出口330的状态从堵塞过渡到导通状态，溶液流经水样出口330进入监测管40，但是由于第一浮球32和第二浮球36的作用，使得溶液呈水幕状进入监测管40，使液体的流动更加均匀；其中，轴承30和支架31用于控制第一浮球的浮动范围。

实施例8：

本实施例在实施例7的基础上，公开了一种总磷总氮在线监测分析仪的一种优选结构，如图1-5所示，所述第二浮球36的半径小于所述水样出口330的最大半径，且第二浮球36的半径大于水样出口330的最小半径；所述第一浮球32的密度小于1g\/cm3，所述第二浮球36的质量小于第一浮球32的质量。

第二浮球36的半径小于水样出口330的最大半径，且第二浮球36的半径大于水样出口330的最小半径，是为了使第二浮球36不能够穿过水样出口330；第一浮球32的密度小于1g\/cm3，是为了保证第一浮球32能够漂浮在水样溶液之上；第二浮球36的质量小于第一浮球32的质量，是为了使得第一浮球32在水样溶液浮力的作用下能够顺利的漂浮在溶液之上。

实施例9：

本实施例在实施例1的基础上，公开了一种总磷总氮在线监测分析仪的一种优选结构，如图1-5所示，所述水样出口330呈圆台结构，且水样出口330的小端靠近所述轴承30。将水样出口330的结构设置成圆台结构，能够更好的使水样在经过水样出口330进入监测管40时呈现水幕状。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种总磷总氮在线监测分析仪论文和设计

一种总磷总氮在线监测分析仪论文和设计-胡明

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢