CN110741253A - 具有紧凑的测量装置的便携式气体分析设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尤其是用于易挥发的化合物的便携式气体分析设备，其具有分离柱（3）和探测器（8）。分离柱作为多毛细管单元（3）由平行布置的各个毛细管组成，并且根据长度弯曲为紧凑的形状、优选甚至在多个回转中缠绕。设置有针对多毛细管单元的热稳定化装置（56）和导热的外壳（5）。热稳定化装置（56）包括温度传感器（52）、加热元件（53）和控制电子器件（58）。外壳一方面保护敏感的多毛细管（3）以防机械作用，外壳作用为保护空间。温度调节的外壳（5）另一方面形成一个空间，在该空间中存在统一的和受控的条件，该空间尤其是与环境的温度和湿度分离，由此也能够实现在实验室环境以外的、在现场使用中可靠的测量。针对毛细管的外壳（5）与紧凑的尺寸结合的双重作用形成本发明的根本的核心。

Description

具有紧凑的测量装置的便携式气体分析设备

技术领域

本发明涉及一种具有测量装置的便携式气体分析设备，测量装置包括分离柱和探测器。

背景技术

气相色谱法是一种已建立的测量方法，以便确定挥发性物质的化学成分和浓度。在该方法中，气体混合物被射入柱体中，在该柱体中存在压力降和因此朝端部的气体流，其中每个物质以自身的速度在柱体中传播，并且在特定的保留时间后达到柱体的端部。利用适当的探测器，在保留时间后施加强度信号、所谓的色谱图。在该色谱图中，每个物质具有表征的峰值（所谓的Peak），根据峰值鉴别该物质，并且可以确定浓度。为了成功的测量需要的是，峰值是可足够清晰地识别的，并且彼此分离。色谱图与许多因素有关，因素是柱体的类型、长度和温度以及压力降。更长的柱体（或连续布置的柱体）使色谱图延伸，并且更好地分离峰值，但延长了测量过程。平行布置的柱体（或具有更大的内直径的柱体）改进了通过量（Durchsatz），并且提高了探测器上的信号，由此可以测得更小的浓度。在更高的温度和压力的情况下，该方法加速，其中分别存在针对柱体的负载以及还有加热装置和风扇的效率的极限。在柱体的走向中的不均匀的温度或波动的温度和测量进程中的压力歪曲了测量结果，并且使不同的测量的比较变得困难。

已知的是静态的实验室仪器，其通常实施有非常长的色谱图柱（＞10m），并且在耗费地受控的外部条件下运行。该仪器在此被预加热、校准和冲洗。在所有条件稳定化期间，只有在更长的准备过程后才进行测量。许多实验室也安装有空调，因此，实验室仪器仅须匹配于外部温度的很小的差距。在电网上的电流供应允许低效率地加热。相应地，实验室仪器可以以高的敏感性、选择性和精密性测量气体。在实验室以外，实验室仪器几乎不能使用。其不适用于便携式使用。

为了更普遍的和更简单的、必要时也便携式的使用，研发小型化的气相色谱仪，其要么实施成便携式仪器，要么应该在大小和成本方面满足特定的规格。与实验室仪器相比，小型化的气相色谱仪表现出测量的效率与尺寸之间的妥协。对于特定的应用来说，必须达到针对物质的预设的浓度的足够的敏感性，并且存在待期待的物质之间的敏感性。许多小型化的气相色谱仪在规格上受限地研发，例如作为环境技术中的便携式仪器研发，作为用于工作安全中的对健康有害的化合物的痕迹的测量仪器研发，或者作为在测量车辆中的安装结构来研发。在许多应用中，仪器必须在极端的外部温度的情况下运转，仅通过电池供电，并且承受通过振动和撞击导致的负载。针对小型化的气相色谱仪的最紧凑的仪器等级是如下仪器等级，其由人员持续拿在手中，或者可以携带在身体上。电子控制单元、能量存储器和壳体的重量相加为用于在更受限的意义下的气相色谱法的结构组件的重量。

由申请人提出了便携式气相色谱仪（申请文件号DE 10 2015 219 838），其在大约1升的体积中大约是一千克重。该仪器在一定的距离下是市场上的最紧凑的和最轻的移动的气相色谱仪（完全有效的气体分析仪器）。在该仪器中布置有构件、如风扇、过滤器、不同的电子控制单元、蓄电池和在更受限的意义下的气相色谱仪的不同的部件（射入单元、作为多毛细管的柱体、探测器单元），从而其有效地使用存在的空间。该仪器设置用于尤其是应用在工作安全中，并且应用在救援力量、如消防队中。

存在即使在不利的环境条件下也在耐用性、更广泛的使用性方面改进这种便携式气体分析设备的需求。

发明内容

本发明的任务是提供一种改进的便携式气体分析设备。

根据本发明的解决方案位于独立权利要求的特征中。有利的改进方案是从属权利要求的主题。

在尤其是用于易挥发的化合物的便携式气体分析设备（其具有气体测量路径，气体测量路径作为测量装置包括分离柱和探测器）中，根据本发明设置的是，分离柱作为多毛细管单元由平行布置的各个毛细管组成，并且实施根据长度弯曲为紧凑的形状的、优选甚至在多个回转中被缠绕的毛细管，并且设置针对多毛细管单元的外壳，其中外壳由很好地导热的、尤其是金属的材料组成，并且具有热稳定化装置，其包括在外壳上的加热元件以及温度传感器。

本发明基于如下思想：以包围自身薄的和脆的毛细管的外壳将很好的机械保护与相对于困难的环境条件在稳定化和更大的公差方面的功能优点相结合。

外壳一方面导致高度地保护敏感的多毛细管以防机械作用。毛细管与薄的玻璃纤维类似，并且可以容易地在弯折部位折断，或者在其端部从固定件被拆出。外壳因此作用为保护空间，在保护空间内预设毛细管的弯曲，毛细管组装为束件并且固定地被包围到外壳的耐用的材料中。通过使温度调节的外壳直接包围弯曲的或在多个回转中被缠绕的毛细管，外壳另一方面形成一空间，在该空间内存在统一的和受控的条件，该空间尤其是与环境的温度和湿度分离。外壳因此也作用为与实验室类似的、仅在小得多的尺度中的受控的空间。用于毛细管的外壳的双重作用形成本发明的实际的核心。因此，本发明能够实现的是，在更大的耐用性方面彼此争取的要求与更广泛的、尤其是便携的使用性相符合。统一在便携式仪器中是本发明的特别的优势，针对这一点在现有技术中不存在示例。

“很好地导热”当前理解为如下材料，其具有至少10W(m*K)的导热系数。

适宜地设置多个加热元件，并且将其布置在外壳上，从而多毛细管单元均匀地被调温。因此，由于这样使用的加热元件实现的是，测量仪器中的热条件更好地受控，尤其是温度敏感的多毛细管单元和其弯曲的或在多个回转中被缠绕的毛细管的温度在一定程度上可以保持恒定。以该方式，非精确性和不期望的效应可以通过波动的或在测量过程期间改变的温度被最小化。通过分布在外壳本身上地布置加热元件，此外得到有针对性的作用，从而可以利用最小的能量调节并且保持期望的温度。节省的能量使用特别有利于便携式气体分析设备的便携应用，也考虑到优选电功率必须被限制的自检的实施方案。多个加热元件的布置此外提供如下优点，实现相对于各个加热元件的故障的冗余。便携式气体分析设备在运行中的可靠性由此提高。

优选地，多毛细管单元利用能导热的保持器件、尤其是借助导热的粘合剂锚固在外壳中，粘合剂优选在多毛细管单元周围填满外壳中的空心空间。利用该锚固，一方面实现更好的机械保护作用，因为以该方式避免毛细管在外壳内的不期望的和必要时有害的运动。通过粘合剂的导热的实施方案确保的是，多毛细管单元与其外壳热耦合。因为外壳本身根据本发明由导热材料组成，所以这确保了很好的至毛细管的热转移，以及在毛细管本身上的均匀的温度。

外壳优选实施成使其包围多毛细管单元，即在内侧和在外侧包围多毛细管单元。尤其适宜的是，外壳环形地在两侧包围在多个回转中被缠绕的毛细管。因此，以特别紧凑的和可靠的方式不仅实现对多毛细管单元的机械保护，并且另一方面，在功能方面实现多毛细管单元的调温。环形的造型能够实现特别紧凑的和耐用的实施方案。此外优选地可以设置的是，在环的内部空间中布置有便携式气体分析设备的另外的部件，由此，便携式测量仪器的内部中的空间得到有效使用。

外壳的适宜的造型是，其在横截面中槽状地成形，并且通过可取下的盖封闭。槽状的造型允许位置固定地容纳多毛细管单元。槽状的造型此外提供了如下优点，即多毛细管单元可以直接从上方置入。敏感的毛细管的损坏的危险因此得到最小化。在安装和维修时的操作由此明显得到简化。通过盖可靠地阻止了在多个回转中被缠绕的毛细管的掉出。此外，同样导热的盖有利于遵循用于多毛细管单元的因此被封闭的空间内的恒定的温度条件。

有利地以热绝缘的材料包围外壳。以该方式可以减小外壳的热损失。为了调温外壳和位于其中的多毛细管所需的能量以该方式最小化。更小的能量消耗导致的是，可以使用更小的和更紧凑的能量存储器（蓄电池）。这一方面有利于气体分析设备的耐用性，并且另一方面也通过避免不需要的重量使移动使用变得容易。

适宜地，外壳设置有共同的连接块（随后被称为多连接块）。连接块组合毛细管的接头以及针对毛细管的输入线路和导出线路的接头。多连接块此外向外封闭通向空心空间的输入端，外壳中的在多个回转中被缠绕的毛细管布置在空心空间中，这导致在调温和隔热方面的进一步的改进。在多连接块中的组装不仅提高了紧凑性，而且此外还提供高的耐用性的优点。证实的是，多连接块和尤其是其与毛细管的连接刚好对于耐用性来说可以是非常重要的。因此，敏感的毛细管不仅在外壳本身中，而且也通过其与多连接块的连接得到最佳的保护。优选地，多连接块同样由导热材料组成。因此，多连接块以相应于外壳的方式参与调温。这有利于外壳中的和多毛细管单元上的均匀的温度分布。优选地，多连接块具有外部接头和内部接头。内部接头是用于实施成多毛细管单元的分离柱的内部接头。外部接头理解为用于承载气体输入线路、样品气体输入线路、气体导出线路的外部接头，以及可能的用于导出死体积的接头。

适宜地，热稳定化装置设计为使外壳中的温度大于环境温度，即优选实现预定义的恒定的值，该值位于使用区域中的可期待的最高温度以上，例如50ºC。通过将测量装置的紧凑连接的从样品接头通过分离柱到分离柱的端部处的探测器的整个分析路径中的温度保持恒定，并且也从一个测量到另一测量保持恒定，可以与很小的能量消耗相关联地实现测量装置中的过程的稳定化和高的可比较性。

有利地，在分离柱后方的分析气体路径中，在共同的连接块上同样布置有用于气相色谱仪的探测器的容纳部。因此明显改进了遵循均匀的温度条件。因此产生特别紧凑的和耐用的实施方案，其将探测器与共同的连接块、外壳和因此最后也与多毛细管热连接。因为在共同的连接块上总归存在气体路径，所以可以以该方式实现探测器的连接，而不需要附加的线路。这不仅简化了制造，而且也通过避免不需要的线路连接提高了可靠性和耐用性。此外，通过直接容纳确保了在热量方面有利的连接。探测器优选实施成光电离探测器、质谱仪、热导率探测器和/或半导体气体探测器。

整个连接块有利地两件式地实施，以便节省材料，并且可以独立地定位多毛细管单元的端部。在此，在多个回转中被缠绕的毛细管的开端布置在连接块的第一部分上，并且毛细管的端部布置在连接块的第二部分上。以该方式，可以实现两个部分之间的功能分布。连接块的两个部分可以布置在外壳的相同的侧面上，或者布置在不同的尤其是对置的侧面上。

优选设置了单独的探寻者探测器，其布置在多毛细管单元的开端前方的气体路径中。利用这种第二探测器可以在样品射入分离柱之前确定样品中的化合物的存在，由此，利用便携式气体测量仪器可以寻找适当的测量点。因此，寻找运行可以平行于实际的测量运行地执行。适宜地，为此，探寻者探测器布置在连接块的第一部分上，其针对该目的具有相应的容纳部。因此，能够以简单的方式实现探寻者探测器与气体入口的直接连接。因此可以实现探寻者探测器的快速的响应。

此外有利地，为了冲洗探寻者探测器设置的是，气体路径从样品气体的入口在便携式气体分析设备的壳体上引导至探寻者探测器，并且第二气体路径从相同的入口通过分离柱引导至探测器，其中阀的开关确定了：是否在第一模式中使第二气体路径的部分在整个连接块中在朝分离柱的方向射入的情况下被穿流，或者在第二模式中沿反方向利用在过滤器中被清洁的承载气体进行冲洗。

便携式气体分析设备适宜地进一步包括电能存储器，电能存储器构造用于自给自足地供应热稳定化装置。由于毛细管根据本发明实施地布置在作为热存储器的外壳中，能量消耗被最小化，从而能够实现借助装入的电能存储器供应热稳定化装置。便携式气体分析设备在现场试验中的可用性因此可以明显提高。因此，能够实现非常节省空间的结构方式。根据本发明的特别有利的方面，整个测量装置紧凑地实施有多毛细管，并且优选具有最大0.5l、进一步优选最大0.25l的体积。由于这种空间很小的实施方案，所以在移动使用中实现针对用户的很小的负载，因为气体测量仪器可以持续拿在手中或佩戴在身体上。适宜地，电能存储器和外壳以堆垛配置来布置，其中优选地，电能存储器布置在上方（相对于根据本发明的便携式气体分析设备的正常的运行位置）。电能存储器因此基于其自加热附加地支持对多毛细管单元的调温。

适宜地，测量装置、尤其是温度稳定化单元和探测器的电子器件实施成，不能出现通过例如在短路时的强的放热或火花形成导致的燃烧危险。对所有电子构件的功率限制和在平行的和连续的多次结构中的冗余的实施明显减小了故障和短路的可能性，并且在错误功能中导致在没有功率峰值、强的放热等的情况下的功能故障。通过该方式最小化对便携式气体分析设备、如尤其是感应的结构元件的本质安全的危害和对电火花放电的由此导致的电势的危害。尤其地，测量装置、尤其是热稳定化装置的控制电子器件实施成，为了避免尤其是通过干扰或电弧导致的不期望的能量转移而维持电网之间的最小间距，为了避免不允许的高的表面温度而限制构件上的电功率，并且为了避免关键的故障或短路，冗余地或多次实施与安全有关的构件。与此无关，优选地，便携式气体分析设备防爆地实施。这意味着的是，便携式气体分析设备尤其是本质安全地设计。这尤其是在限制能量储备方面是适用的，这通过根据本发明的节省能量的设计得到促进。此外，本质安全意味着的是，维持部件和触点的最小间距。通过确保本质安全，不仅实现对用户的更大的保护，而且也能够实现作为“防爆”的许可。使用范围因此进一步提高。定语“防爆”或“本质安全”是技术专业术语，其对于在此适合的本领域技术人员来说是已知的，并且在相关的标准和证书中准确地说明；其因此不需要另外的阐述。

适宜地，包括分离柱和探测器的测量装置实施成自身的能更换的结构组件。以该方式，在损坏或维护时能够实现简单的更换。便携式气体分析设备的服务友好性由此得到提高。通过更换具有毛细管的不同的材料和/或分离柱的长度的预安装的测量装置，改装或优化针对特定的应用的测量仪器。

本发明的优点可以概括为如下：本发明提供更好的可运输的气体分析设备，其本来就可以证明为对防爆来说是本质安全的。针对可运输的气体分析设备的本质安全的要求和其可以在没有外部电流供应的情况下更长时间地运行的要求需要通过加热单元导致的有限的功率消耗。同时，在针对气相色谱法的结构组件中，必须达到外部温度以上的特定的温度，例如即使在0ºC的外部温度的情况下也达到50ºC。测量装置中的气体路径、尤其是分离柱因此必须尽可能高效地被加热，以便确保足够的例如至少4个小时的续航时间。在根据本发明的布置中，这通过内部的构件的紧凑的连接发生，构件通过存在的加热元件受控地被加热，其中，导热的外壳包围实施成多毛细管单元的分离柱，并且气体路径在多毛细管单元的端部处，在唯一的或两个分离的多连接块中被包围，并且导热的内部连接向外通过另外的层隔热，并且被机械保护。从样品入口到经由连接块在多毛细管的输出端上连接的探测器的分析气体路径同样是被加热的连接的一部分。有利地，在绝缘内，电路板也可以与加热元件和温度传感器共同连接地安装在电子调节回路中。针对分离柱和探测器的特定的规格的选择决定性地确定了测量仪器适用于什么样的物质或针对什么样的物质被优化。因此，构件安装在紧凑的结构组件中能够实现在通过制造商维修和改装时的更容易的更换，其方法是更换整个结构组件。

与现有技术、尤其是申请人的迄今为止的解决方案相比，本发明实现了更紧凑的和更耐用的测量装置、便携式气体测量仪器的更长的使用时间、可更好比较的与环境温度（例如-10ºC至40ºC）无关的测量结果，并且此外实现了证明和使用为用于使用在具有爆炸危险的机组中的本质安全的仪器。测量的可再现性明显得到改进，也在来自一个系列的两个仪器之间改进，由此改进连续的测量的存档和元分析，尤其是当用户在更长的时间段中使用多个结构相同的仪器时。同时满足高要求的规格是本发明的优势，在本发明的核心中，测量装置实施成紧凑的结构组件，其可以更有效地加热，以及在机械上更耐用，并且在有利的实施方案中是本质安全的。

本发明此外涉及一种用于便携式气体分析设备的相应的测量装置作为结构组件。为了更详细的阐述而参考之前的描述。

附图说明

随后，本发明示例性地参考附图详细阐述。其中：

图1示出了便携式气体分析设备的立体视图；

图2a、b示出了根据第一实施例的测量装置的俯视图或镜像的横截面图；

图3a、b示出了根据第二实施例的测量装置的俯视图或横截面图；

图4a、b示出了根据第三实施例的测量装置的俯视图或横截面图；

图5a、b示出了根据第四实施例的测量装置的俯视图或横截面图；

图6示出了穿过第四实施例的连接块的纵截面图；

图7a、b、c示出了根据第五实施例的具有短的分离柱的不具有多次缠绕的紧凑的测量装置的俯视图和在横截面中的两个细节图；和

图8示出了针对第一实施例的补充的俯视图或横截面图。

具体实施方式

在其整体中以附图标记1表示的便携式气体分析设备具有壳体10，在壳体的端侧11上布置有针对样品气体输入的入口12。在壳体10的内部布置有测量装置7和电能存储器17。

测量装置7包括分离柱3（参见图2a、b）以及探测器8和可选的探寻者探测器81。在测量装置7的端侧上布置有多个开口，开口用于输入或输出样品气体或承载气体，如随后还详细阐述的那样。气体线路本身由于简洁的原因没有示出。

为了示出大小比，在图1中示出了便携式气体分析设备1相对于用户的手的实施例。

现在参考图2a、b和本发明的在那里示出的第一实施例。在该第一实施例中，多连接块实施在两件式的变形体中，变形体当前用附图标记2和2’表示。多连接块的第一部分2构造用于气体输入（射入）并且用于寻找（设置有探寻者探测器81），并且第二部分2’构造用于实际的测量（设置有探测器8）。连接块的两个部分2、2’在两个端部上与在多个回转中缠绕的多毛细管3连接。连接块（射入块）的第一部分2在侧面具有两个针对气体路径的输入端、即针对样品的输入端22和针对承载气体的输入端23，并且在侧面具有针对探寻者探测器81的废气路径的输出端24。在射入块2的上侧上设置有针对探寻者探测器81、例如利用密封装置（未示出）安置的光电离探测器的第二容纳部21。在射入块2的一侧上紧固有多毛细管3的开端32，多毛细管多次缠绕（在多个回转中被缠绕-缠绕区域33）。多毛细管3以其端部34紧固在连接块（探测块）的部分2’上，该部分在侧面具有针对输出端-气体路径的接头25并且在上侧上具有针对探测器8、例如同样针对光电离探测器的容纳部20。连接块的两个部分、即射入块2和探测块2’由导热的和化学惰性的材料制成，在此由抛光的不锈钢制成。多毛细管3被包围在环形和U形的、由铝组成的、作为外壳5的型材50中，型材被由铝组成的盖52封闭。在多毛细管3周围的型材50的内部可以被填充以导热的粘合剂35。型材50与电路板54连接，在电路板上安置有热稳定装置56的控制电子器件58，其中加热元件53和温度传感器52分别作为电阻安置在型材50下方的电路板54上。控制电子器件58实施成使其满足用于证明本质安全的要求。具有热稳定装置56的电路板54也用作基本电路板，所有其他的构件可以竖直地安装到基本电路板上。外壳5从所有侧面被由泡沫材料组成的隔热层6包围，隔热层同样吸收碰撞能量。例如，探测器8、81的后侧从隔绝装置6伸出。在该实施方案中，连接块的两个部分2、2’共同安置在一侧上，以便使其与另外的气体路径（未示出）连接。电路板54中的钻孔55设置用于将测量装置7紧固在壳体10中。

气体路径从在第一实施例中描述的测量装置的接头出发，并且气体路径在便携式气体测量仪器中的功能参考图8进一步实施。测量装置7包围在壳体10内，壳体在该实施方案中具有入口12、出口13和组合的承载气体入口和第二出口14。在该实施例中，承载气体是空气，在承载气体在射入块2的输入端23上导入之前，空气在过滤器15中被制备。气体路径中的气流（其方向在图8中用箭头表示）由两个持续运行的风扇单元91、92产生。第一气体路径将样品气体从入口12通过入口22引导至射入块2中，通过探寻者探测器81，经由出口24引导至第一风扇单元91中，并且在出口13上从壳体10导回。第二气体路径同样在样品气体的入口12上开始，同样在入口22上导入至射入块中，但是随后通过分离柱32、3、34直至探测块2’通过探测器8导入通向第二风扇单元92的输出端25中。气体循环回路闭合了从探测块2’上的输出端25通过第二风扇单元91、通过过滤器15和阀93、经由承载气体的输入端23回到射入块2中的路径，其中在过滤器前的部位14上，气体被动地进入或者排出，以便补偿气体体积。利用阀93的位置能够实现两个运行模式。第一气体路径通过探寻者探测器81与阀位置不接触。仅当阀93被封锁，即在射入块2的输入端23上没有气体流到达（第一模式）时，才建立上述的从样品12的入口到探测器8的第二气体路径。如果阀93打开，那么承载气体从射入块2中的输入端23冲洗到输出端24，并且不允许从样本气体的输入端22到分离柱3并且进一步到探测器8的气体流（第二模式）。替代地，在阀93打开时，分离柱3和探测器8利用在过滤器15中被清洁的、沿循环回路流动的承载气体冲洗，其中在输入端14上容纳附加的体积。具有两个运行模式和射入块中的气体流的反转的该方法通过申请人在更早的申请（申请文件号DE 10 2015 219 838）中公开。

在图3a、b中示出的第二实施例是更简单的实施方案。其基本上与图2a、b中示出的第一实施例相一致，其中类似的部件具有相同的附图标记。差异基本上是，在第二实施例中，仅一个单件式的连接块2*设置用于气体输入端、气体输出端和探测器接头。在该实施方案中，在外壳5的上侧上安装有配对电路板57，配对电路板和（基本）电路板54一样具有钻孔55，从而与螺钉（未示出）的连接可以挤压在一起，以便改进热耦合。在其他方面参考对第一实施例的描述。在该实施方案中，与第一实施例不同地，在样品入口处没有实施探寻者探测器和气体路径系统。在该实施方案中，与承载气体的混合或前置的探寻者可以在外部存在，但没有整合在测量装置的结构组件中。在第一（和第五）实施例中的连接块和外壳一起平坦地安装在平面内期间，在该实施例中，如也在两个随后的实施例中那样，连接块2*布置在外壳的上侧上。由此，结构组件更高，但也更短。此外，外壳的形状可以优选利用毛细管的最大允许的弯曲选择为正圆。多毛细管单元3的端部32、34向上导入连接块2*中。由金属组成的因此成形的外壳特别简单地制成。在首先四个实施例中，加热元件53和温度传感器52由于图示原因在内部在外壳5上以俯视图进行描绘，但优选地，加热元件和温度传感器在外壳的下方（如在相应的横截面图中描绘的那样）直接装备在电路板54上，因为这是安置的特别稳定的方式，其中不需要另外的布线，并且加热元件53被包围在导热的外壳5与比较绝缘的电路板54之间，由此，在加热外壳时实现高的效率程度。

在图4a、b中示出的第三实施例示出了类似于第一（在功能中）和第二（在形式中）实施例的布置。与其不同的基本上是，在此使用第一实施例的接头，其中连接块的两个部分2、2’对置地布置。在其他方面参考对两个之前的实施例的描述。

在图5a、b中示出的第四实施例示出了如下变型方案，其基于第二实施例并且包括在一侧上具有整合的射入和探测块2’’的单件式的连接块。连接块在一侧上具有针对承载气体的输入端23、相应的出口25和用于连接至探寻者的输入和输出端22。在整合的射入和探测块2’’的侧面上连接有毛细管3的开端32，并且在对置的侧面上连接有毛细管3的端部34，并且其在内部与出口25和针对探测器8的容纳部20连接。

作为整合的射入和探测块2’’的示例性的实施方案，内部气体路径在图6中示出。通过第二入口由承载气体控制的样品入口22根据逆流原理实施，其中气体流仅在射入时指向块2’’，并且在第二模式中，气体从块2’’沿反方向优选流入外部的未描绘的探寻者中。在两个模式中存在所谓的废气（由外部的未描绘的风扇产生），由此存在从开端32通过毛细管3指向其端部34的气体流。在射入时，承载气体流入在23中被中断（或减小）并且因此样品体积射入入口22中（并且可能与一部分承载气体混合）。相反地，在第二模式中，在23中进入的承载气体比在输出端25处排出的承载气体更多，由此，一方面没有射入样品，而是在样品入口处吹出承载气体，并且另一方面，利用承载气体冲洗多毛细管3。这种过程在该申请中没有要求保护，并且在此仅为了更好地理解多次连接而描述。用于样品准备、混合、积累等的连接和气体路径的许多实施方案是可想到的，其由于连接块的调温可以有利地整合到连接块中。

在图7a、b、c中示出的第五实施例与之前的实施例的不同之处在于还更短的分离柱，其中多毛细管单元3没有多次缠绕，而是弯曲为一个简单的环。更短的毛细管允许更短的测量时间，其中作为回报，失去测量的敏感性和选择性。例如，分离柱是大约10cm长，如在图7c中示出的那样，由七个平行的单毛细管组成。为了比较，在其他的实施例中，选择具有多于十个的分别1m的毛细管绳的多毛细管单元3，其中在外壳的预设的形式中，分别可以附加地或扣除地选择完全的大约10cm的绕组。在1m的分离柱中，在其他的实施例中，测量能够在一分钟以下实现，而在第五实施例中，测量可以在10s内实现。此外在第五实施例中，整个结构组件更平坦地实施，因为外壳5没有安装在电路板上，而是用于（此外包括温度传感器52和加热元件53的）热稳定化装置56的调节回路的控制电子器件58布置在结构组件的内部空间中。作为控制电子器件58示例性地示出在微控制器周围的不同的部件。在该实施例中，如在第二实施例中那样，仅存在针对气体路径的输入端22和输出端25的需要的外部接头，其中多毛细管单元32的开端在被动的连接块2中被固定连接，并且端部34相应在连接块2’中固定连接，在该连接块上，通过探测器接头20（在图7a中描绘）放置有光电离探测器8（在图7b中描绘）。仅探测器从泡沫材料绝缘件6（在图7b中）伸出，泡沫材料绝缘件此外完全封闭结构组件。从图7的三个视图明显的是，毛细管在多毛细管单元3中组装为束件，多毛细管单元由导热的粘合剂35包围，置入在由铝制成的槽型材50中，槽型材和由铝制成的盖51一起形成被封闭的外壳5。外壳和由不锈钢制成的连接块具有类似的高度并且相互连接，由此，发生热量传输。样品气体已经在连接块2中被加热，并且在通过分离柱3直到探测器8中的气体路径上保持均匀调温。与迄今为止的实施例不同地，加热元件53和温度传感器52、在此分别是电阻没有布置在外壳下方，而是布置在外壳内部。在没有探测器的情况下，所示的示例测量仅大约6cm×6cm×1cm，并且因此是特别紧凑的作为针对特别快速的气相色谱仪的测量装置的实施方案，气相色谱仪例如可以作为针对呼吸空气中的有毒的化合物的警告仪器佩戴在身体上。相反地，其他的实施例在更大的尺寸和更慢的测量中允许比便携式手持仪器中的测量装置更敏感的和更特殊的测量。第一实施方案也已经明显比气相色谱仪中的常规的测量装置更紧凑和更快速。最后的示例示出了本发明在紧凑性和速度方面的极限。

Claims (21)

1.便携式气体分析设备，尤其是用于易挥发的化合物，所述气体分析设备具有气体测量路径，所述气体测量路径作为测量装置（7）包括分离柱和探测器（8），

其特征在于，

所述分离柱作为多毛细管单元（3）由平行布置的毛细管以弯曲的形式实施，并且

设置有针对所述多毛细管单元的外壳（5），

其中，所述外壳（5）由良好导热的、尤其是金属的材料组成，并且具有热稳定化装置（56），所述热稳定化装置包括在所述外壳（5）上的加热元件（53）和温度传感器（52）。

2.根据权利要求1所述的便携式气体分析设备，其特征在于，所述外壳（5）包围多毛细管单元（3），所述多毛细管单元具有在多个回转中被缠绕的毛细管（33）。

3.根据前述权利要求中任一项所述的便携式气体分析设备，其特征在于，设置有多个加热元件（53），并且所述多个加热元件布置在所述外壳（5）上，从而所述多毛细管单元（3、33）被均匀地调温。

4.根据前述权利要求中任一项所述的便携式气体分析设备，其特征在于，所述多毛细管单元利用能导热的保持器件、尤其是导热的粘合剂（35）锚固在所述外壳中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的便携式气体分析设备，其特征在于，所述外壳（5）在两侧环形地包围所述多毛细管单元，其中优选地，在环的内部空间中布置有所述便携式气体分析设备的另外的部件（58）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的便携式气体分析设备，其特征在于，所述外壳（5）在横截面中槽状地成形，并且通过能取下的盖（51）封闭。

7.根据前述权利要求中任一项所述的便携式气体分析设备，其特征在于，利用隔热的材料（6）包围所述外壳（5）。

8. 根据前述权利要求中任一项所述的便携式气体分析设备，其特征在于，所述外壳设置有共同的连接块（2、2’、2’’、2*）。

9.根据权利要求8所述的便携式气体分析设备，其特征在于，所述共同的连接块（2、2’、2’’、2*）同样由导热的材料组成并且具有内部气体路径系统，并且优选此外具有

- 用于样品气体输入线路（22）和气体导出线路（25）的外部接头，

- 用于多毛细管单元（32、34）的端部的内部接头。

10.根据前述权利要求中任一项所述的便携式气体分析设备，其特征在于，共同的连接块具有用于所述探测器（8）的容纳部（20），并且优选此外具有用于探寻者探测器（81）的第二容纳部（21）。

11.根据前述权利要求中任一项所述的便携式气体分析设备，其特征在于，所述探测器（8）和/或探寻者探测器（81）实施成光电离探测器、质谱仪、热导率探测器和/或半导体气体探测器。

12.根据前述权利要求中任一项所述的便携式气体分析设备，其特征在于，共同的连接块两件式地（2、2’）实施，其中毛细管的开端（32）布置在第一部分（2）中，并且端部（34）布置在第二部分（2’）中。

13.根据权利要求8所述的便携式气体分析设备，其特征在于，单独的探寻者探测器（81）设置在共同的连接块（2、2’、2’’、2*）上，优选布置在所述连接块的第一部分（2）上。

14.根据权利要求13所述的便携式气体分析设备，其特征在于，气体路径从样品气体（12）的入口在所述便携式气体分析设备的壳体（10）上引导至所述探寻者探测器（81），并且第二气体路径从相同的入口（12）通过所述分离柱（3）引导直至探测器（8），其中阀（93）的开关确定了：是否在第一模式中使所述第二气体路径的部分在共同的连接块（2、2’、2’’、2*）中在朝分离柱的方向射入的情况下被穿流，或者在第二模式中沿反方向利用在过滤器（15）中被清洁的承载气体进行冲洗。

15.根据前述权利要求中任一项所述的便携式气体分析设备，其特征在于，所述测量装置（7）紧凑地实施，并且优选具有最大0.5l、进一步优选最大0.25l的体积。

16.根据前述权利要求中任一项所述的便携式气体分析设备，其特征在于，所述外壳（5）安装在电路板（54）上，所述电路板优选实施成具有控制电子器件（58）的导体电路板，并且进一步优选装备有多个加热元件（53）和/或温度传感器（52），所述加热元件和/或温度传感器优选在空间上分布地布置在所述外壳上，并且分别布置在电路板与外壳之间。

17.根据前述权利要求中任一项所述的便携式气体分析设备，其特征在于，所述测量装置、尤其是热稳定化装置（56）的控制电子器件（58）实施成，为了避免尤其是通过干扰或电弧导致的不期望的能量转移而维持电网之间的最小间距，为了避免不允许地高的表面温度而限制构件上的电功率，并且为了避免关键的故障或短路，冗余地或多次实施与安全有关的构件。

18.根据前述权利要求中任一项所述的便携式气体分析设备，其特征在于，所述气体分析设备防爆地和/或本质安全地实施。

19.根据前述权利要求中任一项所述的便携式气体分析设备，其特征在于，包括分离柱和探测器的测量装置实施成自身的能更换的结构组件。

20.用于便携式气体分析设备的测量装置，尤其是用于易挥发的化合物，所述测量装置包括分离柱和探测器，

其特征在于，

所述分离柱作为多毛细管单元（3）由平行布置的毛细管以弯曲的形式实施，并且

设置有在内部和外部包围所述多毛细管单元的外壳（5），

其中，所述外壳（5）由导热的、尤其是金属的材料组成，并且具有热稳定化装置（56），所述热稳定化装置包括在所述外壳（5）上的加热元件（53）和温度传感器（52）。

21.根据权利要求20所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置根据权利要求2至19中任一项实施。

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