DE19713469C1 - Micro-engineered multi-component gas analysis unit - Google Patents

Micro-engineered multi-component gas analysis unit

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DE19713469C1
DE19713469C1 DE1997113469 DE19713469A DE19713469C1 DE 19713469 C1 DE19713469 C1 DE 19713469C1 DE 1997113469 DE1997113469 DE 1997113469 DE 19713469 A DE19713469 A DE 19713469A DE 19713469 C1 DE19713469 C1 DE 19713469C1
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gas
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Adrian Dr Beard
Thomas Dr Marzi
Rolf Prof Dr Kuemmel
Barbara Dipl Ing Zeidler
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung
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UMSICHT INSTITUT FUER UMWELT-, SICHERHEITS- UND ENERGIETECHNIK E.V., 46047 OBERHAUSEN, DE
UMSICHT INST FUER UMWELT SICHE
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Abstract

This is an original combustion gas analyser, used e.g. at the site of a fire. The pump (P1) extracts the gas mixture, supplying it to a line (1) with sensors (2) for gas component(s). The flow then passes to an absorber (A1), where it is mixed with basic, acidic and/or organic absorbent from storage (7). This takes specific gas component(s) into solution. The photometric cell(s) (Z1) determine component concentration(s) from spectral measurements of the solution. A further unit records, processes and displays the measurement(s)

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Analyse von Gas gemischen, die bei Bränden und sonstigen thermischen Zersetzungsprozessen entstehen. The invention relates to an apparatus for the analysis of gas mixtures resulting in fires and other thermal degradation processes.

Die verbreitetste Analysetechnik zur Erfassung von Stoffen von im Brandfall erzeugten Brandgasen stellen zur Zeit immer noch Prüfröhrchen dar. Entsprechende Gerätekoffer sind fester Ausrüstungsbestandteil bei jedem Feuerwehreinsatz. The most widely used analytical technique for the detection of substances generated in case of fire fumes still make time detector tubes are. Appropriate equipment case are an integral piece of equipment at each fire fighting. Der aus der Probe ermittelte Analysenwert gibt die summierte Schadstoffmenge wäh rend der Probenahmezeit wieder, dh bei sehr kurzen Probenahmezeiten stellt er eine auf einen Ort be schränkte Augenblicksaufnahme dar. The analysis value determined from the sample is the accumulated amount of pollutants currency rend the sampling time again, ie with very short sampling times he is a be a place restricted instantaneous recording.

Es werden spezielle Konzepte zur Ausstattung von Meß fahrzeugen bei verschiedenen Berufsfeuerwehren ver folgt, so sind bei einigen wenigen Feuerwehren auch Ionisationsspektrometer und Massenspektrometer, meist gekoppelt mit einem Gaschromatograph (GC/MS), vorhan den. There are special concepts for equipping measuring vehicles at various professional fire ver follows, so are in a few fire departments also Ionisationsspektrometer and mass spectrometer, usually coupled with a gas chromatograph (GC / MS), the EXISTING. Nachteilig hierbei ist der hohe meßtechnische Aufwand und die hohen Anforderungen an die Qualifika tion des Personals. The disadvantage here is the high metrological effort and high demands on qualifica tion is the staff. Als Aussagen werden mit diesen Meßgeräten nur qualitative Informationen über organi sche Stoffe erhalten, die jedoch in ihrer Bedeutung bei Bränden meist hinter den anorganischen Stoffen zurückstehen. As statements only qualitative information on specific organic substances are obtained with these measuring devices, but back seat in importance in fires usually behind the inorganic substances. Weiterhin sind die Meßergebnisse oft nicht sofort verfügbar. Furthermore, the measurement results are often not immediately available.

Es sind verschiedene Verfahren bzw. Geräte zur Gas analyse bekannt. Various methods and devices for gas analysis known.

Ein tragbarer Gasanalysator nach der DE 32 31 840 A1, der besonders in Kohlenbergwerken unter Tage verwen det wird, weist eine Pumpe auf, um eine Gasprobe auf zunehmen und sie durch eine Kohlenmonoxid-Sensorzel le, eine Sauerstoff-Sensorzelle und einen Methan nachweisenden Pellistor zu pumpen, wobei die Konzen trationen der Gase kontinuierlich angezeigt werden. A portable gas analyzer according to DE 32 31 840 A1, the USAGE particularly in carbon underground mines is det, comprises a pump to increase to a gas sample, and to through a carbon monoxide Sensorzel le, an oxygen sensor cell and a methane-detecting pellistor pump, said concen trations of the gases are continuously displayed.

Aus der DE 33 39 073 A1 ist ein Verfahren zum Analy sieren von Gasgemischen bekannt, bei dem das Gas ge kühlt, gefiltert, in Teilströme zerlegt und einzelnen Analysatoren zugeführt wird. From DE 33 39 073 A1 a method for Analy is Sieren of gas mixtures, in which the gas ge cooled, filtered, divided into individual partial streams and is supplied analyzers. Das Verfahren wird bei Untersuchungen an KFZ-Verbrennungsmotoren angewandt, wobei insbesondere die Einschwingzeit und die Totzeit verbessert wird. The method is applied in studies on automotive internal combustion engines, in particular, the settling time and the dead time is improved.

Die DE 41 38 242 A1 offenbart eine tragbare Vorrich tung zur photometrischen gasanalytischen Brandkon trolle, die eine Anzahl von Kanälen aufweist, in de nen die Lichtintensität wellenlängenselektiv bestimmt und angezeigt wird. The DE 41 38 242 A1 discloses a portable Vorrich tung for photometric gas analysis Brandkon Troll, which has a number of channels in de NEN the light intensity is wavelength-selectively determined and displayed.

In der DE-OS 21 36 968 wird ein Feuermeldesystem be schrieben, bei dem die Luft aus einem zu überwachen den Raum einer Detektionskammer mit Mitteln zum Nach weis von Kohlenmonoxid zugeführt wird, wobei vor dem Eintritt in die Detektionskammer nichtgasförmige Anteile entfernt werden. In DE-OS 21 36 968 a fire alarm system be is written in which to monitor the air from a space a detection chamber with means for after-setting of carbon monoxide is fed, to be removed prior to entry into the detection chamber non-gaseous components.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zur Analyse von Gasgemischen zu schaffen, mit dem eine schnelle, zuverlässige und kontinuierliche oder quasikontinuierliche Bestimmung einer Mehrzahl von organischen und anorganischen Gaskomponenten möglich ist, wobei eine kleine und kompakte Bauweise bei ge ringem Reagenzienverbrauch erzielt werden soll. The invention has for its object to provide an apparatus for the analysis of gas mixtures, with which it is possible a rapid, reliable and continuous or quasi-continuous determination of a plurality of organic and inorganic gas components, a small and compact design to be achieved at ge ringem reagents consumption ,

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. This object is solved by the features of the main claim.

Dadurch, daß das Gerät sowohl mindestens einen Gas sensor zur Bestimmung einer Gaskomponente als auch eine oder mehrere Absorptionseinheiten, in denen die jeweiligen aus einem Gasstrom aufgeteilten Gasströme mit Absorptionsmittel gemischt und jeweils bestimmte Gaskomponenten aus den aufgeteilten Gasströmen in Lösung übergehen, und mindestens eine der jeweiligen Absorptionseinheit zugeordnete photometrische Meß zelle zur Bestimmung der Konzentration der bestimmten Gaskomponenten aus den Spektralwerten der jeweiligen Lösung aufweist, können die einzelnen organischen und anorganischen Gaskomponenten kontinuierlich bzw. qua sikontinuierlich bestimmt werden. Characterized in that the device has both at least one gas sensor for determining a gas component and one or more absorption units in which the respective divided from a gas stream gas streams mixed with absorbent and pass over each specific gas components from the divided gas streams in solution, and at least one of the respective absorption unit associated photometric measuring cell comprises determining the concentration of the specific gas components from the spectral values ​​of the respective solution, the individual organic and inorganic gas components can be determined continuously or qua sikontinuierlich.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnah men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse rungen möglich. men by specified in the dependent claims measures are advantageous developments and IMPROVE conclusions possible.

Bei der Erfindung wurde davon ausgegangen, daß mög lichst hinreichend erforschte Analysenmethoden für die Bestimmung der einzelnen organischen und anorga nischen Brandkomponenten verwendet werden. In the invention, it has been assumed that AS POSSIBLE sufficiently explored analytical methods for the determination of the individual organic and Anorga American Brand components are used. Auf den ersten Blick erscheint die Anwendung von Halbleiter gassensoren als die Methode, die technisch am ein fachsten zu realisieren ist, zumal eine Vielzahl von Sensoren zur Bestimmung unterschiedlicher Stoffe aus der Literatur bekannt ist. the application of semiconductors appear at first glance gas sensors as the method that one is technically the simplest to implement, especially since a large number of sensors for determining various substances known from the literature is. Beispielsweise sind Senso ren für den Kraftfahrzeugbereich sowie für die Schwelbranderkennung entwickelt worden, deren Einsatz sich im wesentlichen auf die simultane Bestimmung von CO, NO x und gegebenenfalls H 2 eschränkt. For example, Senso are ren been developed whose use eschränkt essentially to the simultaneous determination of CO, NO x, and optionally H 2 for the motor vehicle as well as for the Schwelbranderkennung. Abgesehen davon, daß diese Sensoren nur für die Analyse be stimmter Komponenten einsatzfähig sind, ist die Quer empfindlichkeit der Sensoren gegenüber zusätzlichen Gasinhaltsstoffen problematisch, was sich vor allem bei der Anwesenheit von Vielkomponentengemischen auf die Meßgenauigkeit auswirkt. Besides the fact that these sensors operate only for the analysis of certain components, the cross is sensitivity of the sensors to additional gas ingredients problematic which affects the measurement accuracy, especially in the presence of multi-component mixtures.

Es gibt neuentwickelte Multisensorenchips, deren we sentliches Kennzeichen die Zusammenstellung einer Mehrzahl, z. There are newly developed multi-sensor chips, which we sentliches mark the compilation of a plurality, eg. B. 40, einzelner Sensoren auf der Sub stratoberfläche ist und die sich durch eine geringere Querempfindlichkeit auszeichnen. B. 40, individual sensors on the sub is stratoberfläche and are characterized by a smaller cross-sensitivity. Durch die Aufprägung von Temperaturgradienten und/oder Membrandickegra dienten erscheinen spezifische Leitfähigkeitsmuster auf der Substratoberfläche, die charakteristisch für bestimmte chemische Stoffe sind und sowohl für eine qualitative als auch quantitative Analyse verwendet werden können. By the assertion of the temperature gradient and / or Membrandickegra served specific conductivity patterns appear on the substrate surface, which are characteristic of certain chemical substances and can be used for a qualitative and quantitative analysis of both. Es zeigte sich jedoch ebenfalls, daß auch diese Sensoren je nach Zusammensetzung der Mehr komponentengemische störanfällig sind, was durch eine spezielle Gestaltung einzelner Sensoren aufgefangen werden muß. However, it also turned out that these sensors are susceptible to interference, depending on the composition of the multi-component mixtures, which must be collected by a special design of individual sensors.

Der alleinige Einsatz solcher Gassensoren in der Brandgasanalytik ist deshalb vor allem vor dem Hin tergrund der inhomogenen und von Fall zur Fall unter schiedlichen Brandgaszusammensetzung wenig aussichts reich. The sole use of such gas sensors in the combustion gas analysis is therefore not very rich vantage especially against the background of the inhomogeneous Hin and from case to case difference handy fire gas composition. Darüber hinaus dienen die meisten aus der Li teratur bekannten Gassensoren mit Ausnahme der oben erwähnten Kraftfahrzeugsensoren lediglich der Bestim mung organischer Gaskomponenten. In addition, most are from the Li erature known gas sensors except for the aforementioned automotive sensors only Bestim mung organic gas components.

Beispielsweise wäre die Analyse der für Brandgase wichtigen Komponenten Cyanid und Halogenwasserstoffe nicht möglich. For example, the analysis of the important components of fumes cyanide and hydrogen halides would not be possible.

Erfindungsgemäß wird daher die photometrische Methode in Kombination zu den Gassensoren angewandt, bei der organische und anorganische Komponenten in der flüs sigen Phase photometrisch bestimmt werden. According to the invention, therefore, the photometric method in combination to the gas sensors is used, are determined photometrically in the organic and inorganic components in the FLÜS sigen phase. Dabei ist die Absorption der jeweiligen Komponenten in einer flüssigen Phase erforderlich, wobei anschließend die Substanz in eine UV-VIS-sensitive Verbindung über führt werden kann. The absorption of the respective components in a liquid phase is required, then the substance can be in a UV-VIS-sensitive compound transferred. Dem eigentlichen Analyseschritt wird damit ein Löse- und/oder Reaktionsvorgang vor geschaltet. The actual analysis step, a solvent and / or reaction process is thus switched before.

Vorteilhaft bei der Erfindung ist, daß das Gerät in einer kleinen kompakten Bauform hergestellt werden kann, wodurch der Reagenzienverbrauch für den Löse- und/oder Reaktionsvorgang verringert werden kann. is advantageous in the invention that the apparatus can be manufactured in a small compact design, whereby the reagents consumption for the dissolution and / or reaction process can be reduced. Die kleine und kompakte Bauweise wird durch die Verwen dung der in den letzten Jahren entwickelten und gete steten mikrostrukturell gefertigten Bauteile, wie z. The small and compact design is by USAGE-making developed in recent years and gete constant microstructural manufactured components such. B. Mikropumpen, ermöglicht. B. micropumps allows. Der Einsatz solcher Komponenten in Kombination mit entsprechenden elek tronischen Auswerteeinheiten bietet darüber hinaus durch die extrem kurzen Ansprechzeiten Vorteile ge genüber konventionellen Analysegeräten. The use of such components in combination with the corresponding elec tronic evaluation offers the following advantages due to the extremely short response times ge genüber conventional analyzers.

Durch die kurzen Ansprechzeiten ergibt sich die Mög lichkeit bei kontinuierlichem Betrieb räumliche Kon zentrationsprofile der verschiedenen Schadstoffe zu ermitteln, elektronisch abzuspeichern und gegebenen falls weiter auszuwerten. The short response times, the Mög spatial Kon gives friendliness in continuous operation zentrationsprofile of the various pollutants to determine electronically store and, if appropriate further evaluate. Auf diese Weise läßt sich die Probennahmeproblematik bei Brandfällen weitgehend minimieren. In this way, the sampling problem in cases of fire can be largely minimized. Gleichzeitig können die ermittelten Er gebnisse zur Verifizierung von Ausbreitungsrechnungen herangezogen werden, und hierdurch kann ein wesentli cher Beitrag zur Gefahrenbeurteilung bei Bränden ge leistet werden. At the same time can determined he results of verification of dispersion calculations used to be, and this can cause a wesentli cher contribution to risk assessment in fires are making ge.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and is explained in more detail in the following description. Die einzige Figur zeigt den verfahrenstechnischen Aufbau des erfindungsgemä ßen Geräts. The single figure shows the process engineering design of the inventive device SEN.

Mit dem dargestellten Gerät zur Analyse von toxischen Brandgasen, das als mobiles Analysegerät ausgebildet ist, sollen organische und anorganische Gaskomponen ten, die aus den im folgenden benannten Stoffen bzw. Stoffgruppen ausgewählt sind, analysiert werden: With the illustrated device for the analysis of toxic combustion gases, which is designed as a mobile analyzer are organic and inorganic Gaskomponen th, which are selected from the designated in the following substances or substance groups to be analyzed:

Anorganische Komponenten: Inorganic components:

  • - Kohlenmonoxid, Kohlendioxid - Carbon monoxide, carbon dioxide
  • - halogenhaltige Stoffe (Chlor, Chlorwasser stoff, Fluorwasserstoff) - (fabric chlorine, hydrogen chloride, hydrogen fluoride), halogen-containing substances
  • - stickstoffhaltige Stoffe (Cyanwasserstoff, Stickoxide, Ammoniak) - nitrogenous substances (hydrogen cyanide, nitrogen oxides, ammonia)
  • - schwefelhaltige Stoffe (Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff, Schwefelkohlenstoff) - sulfur-containing substances (sulfur dioxide, hydrogen sulfide, carbon disulfide)
  • - phosphorhaltige Stoffe (Phosphan) - phosphorus-containing materials (phosphine)

Organische Komponenten: Organic components:

  • - chlororganische Stoffe (Phosgen, Trichlo rethan, Trichlorethen, Tetrachlorethen, Chlorbenzole, Vinylchlorid) - organochlorine substances (phosgene, Trichlo rethane, trichlorethylene, tetrachlorethylene, chlorobenzenes, vinyl chloride)
  • - Aldehyde und Ketone (Aceton, Formaldehyd, Acrolein) - aldehydes and ketones (acetone, formaldehyde, acrolein)
  • - Alkohole (Methanol, Ethanol) - alcohols (methanol, ethanol)
  • - Aromaten (Benzol, Toluol, Styrol) - aromatic compounds (benzene, toluene, styrene)
  • - Carbonsäuren (Essigsäure) - carboxylic acids (acetic acid)
  • - Nitrile (Acrylnitril) - nitriles (acrylonitrile)

Weiterhin sollten Summenparameter gemessen werden, da hierdurch Hinweise auf unverbrannte Anteile erhalten werden. Furthermore, sum parameters should be measured, as are thereby obtained evidence of unburned components.

Das Meßgerät weist einen mit einem Ansaugstutzen zum Ansaugen z. The meter has a with a suction for sucking z. B. des Brandgases oder eines anderen Gas gemisches versehenen Verdichter P1 und einen diesem nachgeschalteten Filter F1 auf, wobei der Filter zur Partikelabscheidung dient und über Schnellkupplungen K1 und K2 in die Gasleitung 1 eingesetzt ist. As the burning gas or some other gas mixture provided compressor P1 and a downstream filter F1 on this, wherein the filter is used for particle separation and is inserted into the gas conduit 1 via quick couplings K1 and K2. An der Gasleitung 1 sind Gassensoren 2 zur direkten Bestim mung von z. On the gas line 1 are two gas sensors for direct Bestim tion of z. B. CO 2 , CO und O 2 angeordnet. B. CO 2, CO and O 2 are arranged. Die Meßer gebnisse können zur Auswertung der Gaskomponenten in den folgenden Verfahrensstufen herangezogen werden. The Meßer results can be used to evaluate the gas components in the following process stages.

Den Gassensoren 2 ist eine erste Temperatursteuer- und -regeleinheit 3 zugeordnet, über die die Tempera tur der Gassensoren 2 geregelt werden kann. The gas sensors 2 is a first temperature control and regulating unit 3 is assigned, via which the tempera ture of the gas sensors 2 can be regulated. Die Gas sensoren 2 und die Temperatursteuer- und -regelein heit 1 sind mit einer nicht dargestellten elektroni schen Auswerteeinheit verbunden. The gas sensors 2 and the temperature control and -regelein unit 1 are connected to a not shown electronic evaluation rule.

Der in der Gasleitung geführte Gasstrom wird über Verzweigungen 4 in mehrere Gasströme mit entsprechen den Behandlungsstufen aufgeteilt, wobei in dem darge stellten Ausführungsbeispiel nur eine Behandlungsstu fe dargestellt ist. The guided in the gas line gas stream is divided to correspond to processing steps on branches 4 in a plurality of gas streams, in which Darge exemplary embodiment illustrated, only a fe Behandlungsstu is illustrated. Die abgezweigte Gasleitung 4 steht über eine Rückschlagarmatur 5 zur Verhinderung des Rückflusses von Chemikalien mit einer Ab sorptionseinheit A1 in Verbindung. The diverted gas line 4 is connected via a non-return valve 5 to prevent the backflow of chemicals with a sorption from A1 in conjunction. Der Behälter der Absorptionseinheit A1 ist über einen Zufuhrstutzen mit einer Flüssigkeitsleitung 6 verbunden, die über eine Pumpe P2 an ein Depot 7 angeschlossen ist, wobei das Depot unterschiedliche Behälter zur Aufnahme von unterschiedlichen chemischen Substanzen aufweist. The container of the absorption unit A1 is connected via a supply nozzle with a liquid conduit 6 which is connected to a depot 7 via a pump P2, wherein the depot has a different container for containing different chemical substances. Der Pumpe P2 ist eine Durchflußsteuer- und -regeleinheit 8 zugeordnet, die mit der Auswerteeinheit verbunden ist, wobei der Sollwert für die Durchflußmenge der Pumpe P2 von der Auswerteeinheit gegebenenfalls ab hängig von den Meßergebnissen der Gassensoren festge legt wird oder als fester Wert vorgegeben wird. The pump P2 is assigned a Durchflußsteuer- controlling and regulating unit 8 which is connected to the evaluation unit, wherein the target value for the flow rate of the pump P2 of the evaluation unit, where appropriate from pending Festge of the measurement results of the gas sensors shall be or is predetermined as a fixed value. Die Absorptionseinheit A1 ist weiterhin mit einem Abluft stutzen 9 versehen und wird durch eine ihr zugeord nete Heizung 10 elektrisch geheizt, wobei die Tempe ratur in der Absorptionseinheit A1 über eine weitere Temperatursteuer- und -regeleinheit 11 eingestellt wird. The absorption unit A1 is further clip with an exhaust provided 9 and is electrically heated by a heating her zugeord designated 10, wherein the tempering temperature is set by means of a further temperature control and regulating unit 11 in the absorption unit A1.

Der Flüssigkeitsauslaß der Absorptionseinheit A1 ist mit einer Flüssigkeitsleitung 12 verbunden, die an eine Mischkammer M1 angeschlossen ist, wobei sich die Flüssigkeitsleitung 12 auch verzweigen kann und wei tere Mischkammern vorgesehen werden können. The liquid outlet of the absorption unit A1 is connected to a liquid line 12 which is connected to a mixing chamber M1, whereby the fluid line 12 also can branch and white direct mixing chambers may be provided. Die Mischkammer M1 ist mit dem Depot 7 für chemikalische Substanzen über eine Pumpe P3 verbunden, wobei letz tere wiederum ein Durchflußsteuer- und -regelkreis 14 zugeordnet ist. The mixing chamber M1 is connected to the depot for 7 Chemical composition substances through a pump P3, and in turn direct a letz Durchflußsteuer- and associated -regelkreis fourteenth Der Auslaß der Mischkammer M1 ist über ein Ventil V2 mit einer photometrischen Meßzelle Z1 verbunden, deren Aufbau allgemein bekannt ist. The outlet of the mixing chamber M1 is connected via a valve V2 with a photometric measurement cell Z1, the construction of which is well known. Zur Zuführung von Kalibrierlösung und Spüllösung ist die Meßzelle Z1 mit einer weiteren Zuleitung 14 zum Depot 7 für chemische Substanzen versehen, wobei in der Zuleitung 14 ein Absperrventil V1 und eine Pumpe P1 mit Durchflußsteuer- und -regeleinheit 15 geschaltet ist. For the supply of calibration solution and rinse solution, the measurement cell is provided with Z1 a further lead 14 to the depot 7 for chemical substances, in the supply line 14 is a shutoff valve V1 and a pump P1 with Durchflußsteuer- and regulating unit connected 15th

Die Meßzelle Z1 steht über eine Rückschlagarmatur 16 mit einer Auffangbehälteranordnung 17 in Verbindung. The measuring cell Z1 is connected via a non-return valve 16 to a collection container assembly 17 in connection. Das Depot 7 für chemische Substanzen und die Auffang behälteranordnung 17 sind über Schnellkupplungen K3 bis K6 mit den entsprechenden Flüssigkeitsleitungen verbunden. The depot 7 for chemical substances and the receptacle assembly 17 are connected via quick-release couplings K3 to K6 to the respective fluid lines. In die Fülleitungen des Depots 7 für che mische Substanzen sind Absperrventile 19 und Schmutz fänger 20 installiert. In the filling lines of the depot for 7 che mix substances shutoff valves 19 and dirt are installed catcher 20th

Die Funktionsweise des in der Figur dargestellten Gerätes ist wie folgt. The operation of the apparatus shown in the figure is as follows. Das zu analysierende Gasge misch, z. To be analyzed Gasge mixing such. B. Brandgas, wird mit Hilfe des Verdichters P1 angesaugt und durch den Filter F1 transportiert. B. fire gas is sucked by means of the compressor P1 and transported through the filter F1. Die hierbei stattfindende Partikelabscheidung schützt die nachfolgend angeordneten Bauelemente, die ganz oder teilweise mikrostrukturell gefertigt sind, vor Verunreinigungen. The hereby occurring particle separation protects the subsequently arranged devices, which are completely or partially microstructurally manufactured from contamination. Anschließend werden von den Gassen soren 2 ausgewählte Gaskomponenten analytisch be stimmt und ihre Konzentration festgestellt. Then, from the streets sensors 2 selected gas components analytically be true and found their concentration. Neben diesen Meßwerten können auch die Meßwerte queremp findlicher Gassensoren 2 als erste Anhaltswerte in der Auswerteeinheit gespeichert werden. In addition to these measured values and the measured values queremp findlicher gas sensors 2 can be saved as a general indication in the evaluation.

Die Auswerteeinheit verarbeitet die Meßwerte der Gas sensoren zur Bestimmung von Sollwerten für die Zufuhr der chemikalischen Substanzen über die Pumpen P2, P3 und P4. The evaluating unit processes the measured values ​​of the gas sensors for the determination of target values ​​for the supply of the chemikalischen substances via the pump P2, P3 and P4. Weiterhin können sie zur Auswertung der Gas komponenten, die mittels der Absorptionseinheiten bestimmt werden, herangezogen werden. Furthermore, they can components for evaluation of the gas, which are determined by the absorbance units, are used.

Bei seinem weiteren Weg durch das Analysengerät wird der Gasstrom an den Verzweigungen 4 geteilt und als aufgeteilte Gasströme in unterschiedliche Absorp tionseinheiten geleitet. In his way forward by the analyzer, the gas stream is divided in the branches 4 and passed tion units in different Absorp as divided gas streams. Die gewellten Linien sollen andeuten, daß mehrere Einheiten vorhanden sind. The wavy lines are intended to indicate that a plurality of units are present. In diesen Absorptionseinheiten A1 wird der jeweilige Gasstrom intensiv mit einem aus dem Depot 7 zugeführ ten Absorptionsmittel gemischt, wodurch bestimmte Gaskomponenten aus dem Gasstrom in die Lösung überge hen. In this absorbance units A1 of the respective gas stream is intensively mixed with a supplied feed-out of the depot 7 th absorbent, thereby überge hen certain gas components from the gas stream into the solution. Als Absorptionsmittel werden verschiedene Lösun gen, z. As absorbents different Lösun be gen, z. B. basische zur Absorption sauer Luftkompo nenten (z. B. HCl, HCN), oder auch organische Lösungs mittel eingesetzt. As basic for absorbing acidic components Luftkompo (z. B. HCI, HCN), or organic solvents used medium. Hierbei ist insbesondere die Kenntnis des im Brandgas enthaltenen Kohlendioxids, das von dem Gassensor 2 gemessen wird, für die Rege lung der über die Pumpe P2 zugeführten benötigten Menge an basischer Lösung notwendig. Here, in particular, knowledge of the carbon dioxide contained in the combustion gas, which is measured by the gas sensor 2, for the strong development of air supplied via the pump P2 required amount of basic solution necessary. Für jede Absorp tionseinheit wird ein unterschiedliches Absorptions mittel eingesetzt, so daß eine Vielzahl von unter schiedlichen Gaskomponenten bestimmbar sind. tion unit for each Absorp a different absorption medium is used, so that a plurality of difference union gas components can be determined.

Das Gas verläßt nach Durchströmen der verschiedenen Absorptionskammern A1 das Analysengerät über die Ab luftstutzen 9 als Abluft. The gas leaves after passing through the various chambers absorption A1, the analyzer via the extract air lop 9 as exhaust. Die eigentliche Analyse wird mit dem flüssigen Medium durchgeführt. The actual analysis is performed with the liquid medium. Ausgehend von der Absorptionseinheit A1 wird der Flüssigkeits strom in der Mischkammer M1 einer weiteren Behandlung unterzogen und mit einer über die Zuleitung 13 zuge führten weiteren chemischen Substanz aus dem Chemika liendepot 7 gemischt, wodurch die durchströmende Lö sung für die folgende photometrische Auswertung bes ser aufbereitet werden kann. Starting from the absorption unit A1 and the liquid stream in the mixing chamber M1 to further treatment and eluted with a supplied via the supply line 13 leading to further chemical substance from the Chemika lien depot 7 mixed to form the through-flowing Lö be prepared solution for the subsequent photometric evaluation bes ser can. Die Nutzung der Misch kammer M1 sowie die Zugabe weiterer Chemikalien ist optional und hängt vom eigentlichen Analysenschritt ab. Use the mixing chamber M1 and the addition of other chemicals is optional and depends on the actual analysis step.

Anschließend wird die Konzentration der Komponenten im Brandgas in den einzelnen Meßzellen Z1 photo metrisch bestimmt, und das Reaktionsgemisch wird nach der photometrischen Bestimmung in die Auffangbehäl teranordnung 17 geleitet. Subsequently, the concentration of the components in the combustion gas in the various measuring cells Z1 is determined photo metrically, and the reaction mixture is passed 17 teranordnung after the photometric determination in the Auffangbehäl. Die jeweilige Meßzelle Z1 wird mit Hilfe der über die Leitung 14 zugeführte Kalibrierlösung kalibriert und mit einer Spüllösung gespült. The respective measuring cell Z1 is calibrated with the aid of the supplied via the line 14 calibration solution and rinsed with a rinsing solution. Die Führung der Flüssigkeitsströme erfolgt mit Hilfe der Ventile V1 und V2, von denen das Ab sperrventil V1 beim Spülvorgang geöffnet ist, während das Ventil V2 geschlossen ist. The guiding of the liquid flows is effected by means of the valves V1 and V2, of which the Ab is off valve V1 open during the flushing process, while the valve V2 is closed. Die Ventile werden automatisch von der Auswerteeinheit angesteuert. The valves are automatically actuated by the evaluation unit. Sämtliche Bauteile des Gerätes mit Ausnahme des Che mikaliendepots 7 und der Auffangbehälteranordnung 17 sind temperierbar ausgeführt. All components of the device with the exception of Che icals depots 7 and the receptacle assembly 17 are of temperature.

Die Meßdaten (Konzentration, Temperatur, Durchfluß) werden kontinuierlich von der Auswerteeinheit, die als Mikrocontroller ausgebildet sein kann, aufge zeichnet, elektronisch weiterverarbeitet und abge speichert. The measurement data (concentration, temperature, flow rate) can be continuously records, set by the evaluation unit, which can be designed as a microcontroller, electronically process and abge stores. Gleichzeitig werden die wichtigsten Daten auf einem Display angezeigt oder ausgedruckt, wodurch die Benutzer informiert werden. At the same time the most important data is displayed on a display or printed out, so that users are informed. Das Gerät verfügt über eine interne Energieversorgung und/oder die An schlußmöglichkeit an eine externe Spannungsversor gung. The unit has an internal power supply and / or the con nection possibility to an external Voltage supply. Das Chemikaliendepot 7 und die Auffangbehälter 17 sind so konzipiert, daß sie problemlos befüllt bzw. entleert werden können. The chemicals Depot 7 and the collecting container 17 are designed so that they can be easily filled and emptied. Die Schmutzfänger 20 in den Fülleitungen 18 des Chemikaliendepots 7 verrin gern den Eintrag an Verunreinigungen in das Gerät. The strainers 20 in the filling pipes 18 of the chemicals like depots 7 verrin the entry of contaminants into the device.

Darüber hinaus erfolgt eine Kontrolle des Füllstandes und gegebenenfalls eine Nachricht auf dem Display, sobald einzelne Speichereinrichtungen nachgefüllt werden müssen. In addition, a check of the filling level and possibly a message on the display as soon as individual storage devices need to be replenished.

Die Schnellkupplungen K1 bis K6 ermöglichen den schnellen und problemlosen Austausch verschiedener Bauteile des Gerätes, wie z. The quick couplers K1 to K6 enable quick and easy replacement of various components of the device, such. B. des Chemikaliendepots, der Auffangbehälter und des Partikelfilters. As the chemical depots, the collection container and the particulate filter.

Technologisch ist das Gerät sowohl aus mikrostruktu rierten als auch aus konventionellen Bauelementen zusammengesetzt, wobei das Anwendungsgebiet der mi krostrukturierten Teile bei den flüssigkeitsführenden Bauteilen, wie z. Technologically the device is tured from both mikrostruktu as assembled from conventional components, wherein the application field of mi krostrukturierten parts in the fluid-carrying components such. B. den Pumpen P1 bis P4, die als Mikropumpen ausgebildet sind, liegt. As the pumps P1 to P4, which are formed as micro-pumps, lies.

Claims (11)

  1. 1. Gerät zur Analyse von Gasgemischen, die bei Brän den und sonstigen thermischen Zersetzungsprozessen entstehen, mit einer Vorrichtung (P1) zum Ansaugen des Gasgemisches in ein Gasleitungssystem ( 1 ) zur Weiterleitung des Gasstromes, mit mindestens einem Gassensor ( 2 ) zur Bestimmung mindestens einer Gas komponente, mindestens einer Absorptionseinheit (A1), in der der Gasstrom mit einem von einem De pot ( 7 ) zugeführten basischen, sauren und/oder organischen Absorptionsmittel gemischt wird und mindestens eine bestimmte Gaskomponente aus dem Gasstrom in Lösung übergeht, mit mindestens einer der Absorptionseinheit (A1) zugeordneten photome trischen Meßzelle (Z1) zur Bestimmung der Konzen tration der mindestens einen bestimmten Gaskompo nente aus den Spektralwerten der Lösung und einer Auswerteeinheit zum Aufzeichnen, Weiterverarbeiten und/oder Anzeigen der von dem mindestens einen Gassensor und der mindestens einen photometrischen Meßzelle (Z1) gelieferten Meßwerte. 1. Device for the analysis of gas mixtures which may happen to and other thermal decomposition processes in Bran, with a device (P1) for sucking the gas mixture in a gas line system (1) for forwarding the gas flow, with at least one gas sensor (2) for determining at least one gas component, at least one absorption unit (A1), in which the gas stream supplied with a pot of a De (7) basic, acidic and / or organic absorption agent is mixed, and at least one certain gas component from the gas stream in solution passes, with at least one of absorption unit (A1) associated PhotoME trical measuring cell (Z1) concentration for determining the concentrator of the at least one particular Gaskompo component from the spectral values ​​of the solution and an evaluation unit for recording, further processing and / or displaying the of the at least one gas sensor and the at least one photometric measuring cell (Z1) supplied measured values.
  2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Absorptionseinheiten mit ent sprechenden photometrischen Meßzellen vorgesehen ist und daß der Gasstrom des Gasgemisches für die einzelnen Absorptionseinheiten aufgeteilt wird. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that a plurality of absorption units is provided with appropriate speaking photometric measuring cells and that the gas flow of the gas mixture for the individual absorbance units is split.
  3. 3. Gerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Depot ( 7 ) eine Mehrzahl von als Absorptionsmittel, Kalibriermittel und/oder Spülmittel verwendeten chemischen Sub stanzen bevorratet und über ein Flüssigkeitslei tungssystem mit den jeweiligen Absorptionseinhei ten (A1) und Meßzellen (Z1) verbunden ist. 3. Device according to claim 1 or claim 2, characterized in that the depot (7) stored punching used as absorbents, calibrating and / or washing-up liquid chemical Sub a plurality and processing system via a Flüssigkeitslei with the respective Absorptionseinhei th (A1) and measuring cells (Z1) is connected.
  4. 4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Flüssigkeitsleitungs system Pumpen (P2 bis P4), vorzugsweise Mikropum pen, zur Förderung der chemischen Substanzen vor gesehen sind, wobei den Pumpen Durchflußsteuer- und -regelvorrichtungen zugeordnet sind, die die Zufuhr der Substanzen steuern und deren Sollwerte gegebenenfalls abhängig von den Meßwerten des min destens einen Gassensors ( 2 ) festgesetzt werden. 4. Apparatus according to claim 3, characterized in that in the fluid conduit system pumps (P2 to P4), preferably Mikropum pen, are seen to promote the chemical substances before, wherein the pump Durchflußsteuer- and regulating systems are associated with the supply of the control substances and their setpoints optionally depending least one gas sensor from the measured values of min (2) are fixed.
  5. 5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Absorptionseinheiten (A1) jeweils eine oder mehrere Mischkammern (M1) zuge ordnet sind, in denen die die Absorptionseinheit (A1) verlassende Lösung mit weiteren chemischen Substanzen gemischt wird. 5. An apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the absorbance units (A1) are arranged in each case one or more mixing chambers (M 1) supplied, in which the absorption unit (A1) solution leaving a mixture with other chemical substances.
  6. 6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gassensoren zur Mes sung von CO, CO 2 , NO x , H 2 , O 2 vorgesehen sind. 6. An apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a plurality of gas sensors for Mes solution are provided by CO, CO 2, NO x, H 2, O 2.
  7. 7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Temperatursteuer- und -regel vorrichtungen den Gassensoren, Absorptionseinhei ten, Mischkammern und/oder Meßzellen zugeordnet sind. 7. An apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized in that temperature control and rule devices th the gas sensors, Absorptionseinhei, mixing chambers and / or measuring cells are assigned.
  8. 8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßzellen (Z1) mit einer Auffangbehälteranordnung ( 17 ) verbunden sind, die die Lösungen aus den Meßzellen (Z1) auffängt. 8. An apparatus according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the measuring cells (Z1) with a collecting container arrangement (17) are connected which collects the solutions in the measuring cells (Z1).
  9. 9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Ansaugen (P1) als Verdichter ausgebildet ist. 9. An apparatus according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the device for sucking (P1) is designed as a compressor.
  10. 10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrichtung zum Ansaugen ein Filter (F1) nachgeschaltet ist. 10. An apparatus according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the device for drawing a filter (F1) is connected downstream.
  11. 11. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter des Depots mit Vorrichtungen zur Messung des Füllstandes versehen sind, die mit der Auswerteeinheit verbunden sind. 11. An apparatus according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the containers of the depot are provided with devices for measuring the filling level, which are connected to the evaluation unit.
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