DE19926285A1

DE19926285A1 - Sampling device for gases or vapors contains a sample chamber and a swirling device to swirl the gases or vapors before they enter the sample chamber

Info

Publication number: DE19926285A1
Application number: DE1999126285
Authority: DE
Inventors: Frank Markgraf; Heiko Kutz; Roger Hohl; Matthias Schwind; Friedemann Flocke; Stefan Ueberschaer; Ulrich Thesing
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1999-06-09
Filing date: 1999-06-09
Publication date: 2000-12-14

Abstract

Sampling device for gases or vapors contains a sample chamber (2) and a swirling device (4-7) to swirl the gases or vapors before they enter the sample chamber. An Independent claim is also included for a process for taking sample of gas or vapor. Preferred Features: The swirling device has a nozzle (7) with a pressurized gas line connected to it. The device further contains a pumping unit with which gases or vapors can be conveyed to the sample chamber. The pumping unit comprises a jet injector (4) whose suction line (8) is connected to the sample chamber (2). The jet injector connected to the pressurized air line (6) so that the main beam of the injector is formed by gas flowing through the pressurized gas line.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Probenahme für Gase oder Dämpfe, insbesondere für schwere Gase oder Dämpfe, die sich bevorzugt in Bodennähe ausbreiten.The invention relates to a device and a method for sampling for Gases or vapors, especially for heavy gases or vapors that are preferably spread out near the ground.

Zum Nachweis von explosiblen oder toxischen Gasen und Dämpfen in Chemieanlagen und Tanklagern werden häufig Gasmeßgeräte eingesetzt. Ein solches Gasmeßgerät ist z. B. aus der EP-A 0 231 073 bekannt. Das dort vorgeschlagene Gerät zur Detektion von brennbaren gasförmigen Kohlenwasser stoffen umfaßt eine Probenkammer zur Aufnahme von gasförmigen Proben und einen elektrischen Schaltkreis, der einen ersten und einen zweiten Wärmetönungs sensor (Pellistor) enthält. Die Wärmetönungssensoren sind in der Probenkammer untergebracht. Einer der Sensoren ist mit einer katalytischen Schicht überzogen. Der elektrische Schaltkreis enthält eine Konstantstromquelle, deren Ausgang einerseits mit den in Serie geschalteten Wärmetönungssensoren, andererseits mit zwei in Serie geschalteten Referenzwiderständen verbunden ist. Zur Überwachung des Kohlenwasserstoffgehaltes eines Umgebungsgases wird dieses in den Probenraum eingeleitet und über die Wärmetönungssensoren geführt. Durch katalytische Oxidation des Kohlenwasserstoffes an dem katalytisch beschichteten Wärmetönungssensor ändern sich dabei die Spannungsverhältnisse in dem elektrischen Schaltkreis. Durch geeignete Messung der Spannungsverhältnisse können Informationen über den Kohlenwasserstoffgehalt im Probengas abgeleitet werden. For the detection of explosive or toxic gases and vapors in Chemical plants and tank farms are often used for gas measuring devices. On such gas meter is such. B. from EP-A 0 231 073 known. That there proposed device for the detection of combustible gaseous hydrocarbon includes a sample chamber for holding gaseous samples and an electrical circuit that has a first and a second heat tone sensor (pellistor) contains. The heat tone sensors are in the sample chamber housed. One of the sensors is covered with a catalytic layer. The electrical circuit contains a constant current source, the output of which on the one hand with the series of heat tone sensors, on the other hand with two reference resistors connected in series. For surveillance of the hydrocarbon content of an ambient gas is in the Sample room initiated and passed through the toning sensors. By Catalytic oxidation of the hydrocarbon on the catalytically coated Heat tone sensor change the voltage relationships in the electrical circuit. By suitable measurement of the voltage relationships can derive information about the hydrocarbon content in the sample gas become.

Ein nach dem selben Prinzip arbeitendes Gasmeßgerät ist auch aus der EP-B 0 531 614 bekannt. Bei der dort vorgeschlagenen Anordnung wird Probengas mittels einer Förderpumpe durch einen Probenraum gefördert. Durch die Über wachung der Spannungsverhältnisse im elektrischen Schaltkreis kann sowohl die Konzentration brennbarer Gase in Probengas als auch der Volumenstrom ermittelt werden.A gas measuring device operating according to the same principle is also from EP-B 0 531,614. In the arrangement proposed there, sample gas conveyed through a sample chamber by means of a feed pump. Through the over Monitoring the voltage conditions in the electrical circuit can both Concentration of combustible gases in sample gas as well as the volume flow determined become.

In vielen Fällen sind die zu detektierenden Gase oder Dämpfe schwerer als Luft und breiten sich daher sehr bodennah aus. Dieses Verhalten erschwert den analytischen Nachweis, da Analysegeräte häufig wegen möglicher Verschmutzung (z. B. durch Spritzwasser) nicht bodennah genug installiert werden können. Es wurde daher vorgeschlagen, ein Meßgerät in einem gewissen Abstand zum Punkt der Probenahme anzubringen und über eine Ansaugvorrichtung Probengas zum Meßgerät zu führen. Eine solche Anordnung ist z. B. aus der US-A 4,138,891 bekannt. Die dort dargestellte Anordnung enthält einen gasdichten Probenraum mit einer Eingangs- und einer Ausgangsöffnung. In dem Probenraum ist ein geeigneter Gassensor angebracht. Die Ausgangsöffnung ist mit einer als Injektor ausgeführten Saugpumpe verbunden. Im Betrieb fördert die Saugpumpe Probengas aus dem Probenraum heraus, wodurch neues Probengas durch die Eingangsöffnung angesaugt wird.In many cases, the gases or vapors to be detected are heavier than air and therefore spread very close to the ground. This behavior complicates the analytical evidence, because analyzers are often because of possible Contamination (e.g. from splash water) should not be installed close enough to the floor can. It has therefore been proposed to have a measuring device at a certain distance to be attached at the point of sampling and via a suction device Lead sample gas to the measuring device. Such an arrangement is e.g. B. from US-A 4,138,891. The arrangement shown there contains a gas-tight one Sample room with one entrance and one exit opening. In the rehearsal room a suitable gas sensor is attached. The exit opening is marked with a Injector running suction pump connected. The suction pump delivers during operation Sample gas out of the sample room, whereby new sample gas through the Inlet opening is sucked.

Eine solche Anordnung führt jedoch nicht zur gewünschten Betriebssicherheit, da bei einer bodennahen Probenahme die Gefahr besteht, daß Spritzwasser oder andere Verunreinigungen zusammen mit dem Probengas angesaugt werden und Funktionsstörungen des Gassensors verursachen.However, such an arrangement does not lead to the desired operational reliability because with sampling close to the ground there is a risk that splashing water or other impurities are sucked in together with the sample gas and Cause the gas sensor to malfunction.

Es stellt sich also die Aufgabe, eine Probenahmevorrichtung bereitzustellen, die eine zuverlässige Probenahme auch in sehr bodennahen Bereichen ermöglicht, ohne daß die Gefahr von Funktionsstörungen durch in diesen Bereichen vorhandene Verunreinigungen besteht. It is therefore the task of providing a sampling device that enables reliable sampling even in areas close to the ground, without the risk of malfunctions due to these areas existing impurities exist.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Probenahmevorrichtung für Gase oder Dämpfe, enthaltend einen Probenraum, wobei die Probenahmevorrichtung erfindungsgemäß eine Verwirbelungseinrichtung enthält, die geeignet ist, die Gase oder Dämpfe zu verwirbeln, bevor sie in den Probenraum gelangen.The object is achieved by a sampling device for gases or Vapors containing a sample space, the sampling device according to the invention contains a swirling device which is suitable for the Swirl gases or vapors before they enter the sample room.

Der Probenraum weist eine vorzugsweise von der Verwirbelungseinrichtung räumlich getrennte Eintrittsöffnung auf. Durch die Verwirbelungseinrichtung werden auch sehr bodennah vorliegende, schwere Gase oder Dämpfe so aufgewirbelt, daß sie zu der Eintrittsöffnung gelangen können. Hierdurch wird die Konzentration der nachzuweisenden Gase oder Dämpfe in dem durch die Eintrittsöffnung eintretenden Gasgemisch - in der Regel ein Gemisch, das Umgebungsluft sowie die nachzuweisenden Gase oder Dämpfe enthält - deutlich erhöht. Weiterhin kann aufgrund der Verwirbelung die Eintrittsöffnung höher als bei herkömmlichen Probenahmevorrichtungen angebracht sein, wodurch die Gefahr des Eindringens von in der Nähe des Bodens vorliegender Feuchtigkeit in den Probenraum signifikant vermindert wird.The sample chamber preferably has a swirling device spatially separate entrance opening. Through the swirling device heavy gases or vapors are also present very close to the ground whirled up that they can get to the entrance opening. This will make the Concentration of the gases or vapors to be detected in the by the Inlet opening entering gas mixture - usually a mixture that Ambient air and the gases or vapors to be detected contains - clearly elevated. Furthermore, due to the turbulence, the inlet opening can be higher than be attached to conventional sampling devices, whereby the Danger of moisture in the vicinity of the floor the sample space is significantly reduced.

Eine besonders einfache, sichere und effiziente Verwirbelung ergibt sich dadurch, daß die Verwirbelungseinrichtung mindestens eine Düse sowie eine mit dieser verbundene Druckgasleitung umfaßt. In diesem Falle wirbelt ein über die Druckgasleitung zugeführtes Lind durch die Düse austretendes Druckgas die für die Probenahme vorgesehenen Gase oder Dämpfe so auf, daß sie zu der Eintritts öffnung gelangen können.A particularly simple, safe and efficient swirling results from that the swirling device has at least one nozzle and one with this connected compressed gas line includes. In this case whirls over the Lind gas supplied through the nozzle through the nozzle the sampling gases or vapors provided so that they are at the entrance opening can reach.

Ein gezielter Transport der nachzuweisenden Gase oder Dämpfe in den Probenraum wird vorteilhaft dadurch erreicht, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Pumpvorrichtung enthält, mit der die Gase oder Dämpfe in den Probenraum gefördert werden können.A targeted transport of the gases or vapors to be detected in the Sample space is advantageously achieved in that the inventive Device contains a pump device with which the gases or vapors in the Sample room can be funded.

Eine sehr einfache Förderung der zu untersuchenden Gase oder Dämpfe in den Probenraum kann dann dadurch erreicht werden, daß die Pumpvorrichtung einen Strahlinjektor umfaßt, dessen Ansaugleitung mit dem Probenraum verbunden ist, wobei der Strahlinjektor so mit der Druckgasleitung in Verbindung steht, daß der Hauptstrahl des Strahlinjektors von einem durch die Druckgasleitung strömenden Gas gebildet wird. Das zur Verwirbelung dienende, durch die Druckgasleitung strömende Druckgas reißt dabei das vom Probenraum in den Strahlinjektor gelangende Gas mit, so daß im Probenraum ein Unterdruck erzeugt wird, durch welchen wiederum die zu untersuchenden Gase oder Dämpfe durch die Eintrittsöffnung in den Probenraum gesaugt werden.A very simple promotion of the gases or vapors to be examined in the Sample space can then be achieved in that the pumping device Comprises jet injector, the suction line of which is connected to the sample space, wherein the jet injector is connected to the compressed gas line in such a way that the Main jet of the jet injector from a flowing through the compressed gas line Gas is formed. The swirling, through the compressed gas line flowing compressed gas tears it from the sample chamber into the jet injector passing gas with, so that a negative pressure is generated in the sample chamber by which in turn the gases or vapors to be examined by the Inlet opening in the sample chamber.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung enthält die Verwirbelungseinrichtung mindestens zwei Düsen, die so angeordnet und ausgebildet sind, daß die Hauptausströmrichtungen von aus den Düsen ausströmendem Gas auf einen gemeinsamen Bereich weisen, dessen Abmessungen klein gegenüber den Abmessungen der Probenahmevorrichtung sind. In diesem gemeinsamen Bereich treffen die aus den Düsen austretenden Gasströmungen aufeinander. Hierdurch werden Turbulenzen erzeugt, die die Verwirbelung des austretenden Gases mit dem an der Austrittsstelle vorhandenen Gas verstärken.In an advantageous embodiment, the swirling device contains at least two nozzles, which are arranged and designed so that the Main directions of outflow of gas flowing out of the nozzles onto one common area, whose dimensions are small compared to Dimensions of the sampling device are. In this common area the gas flows emerging from the nozzles meet. Hereby turbulence is generated which causes the swirling of the escaping gas amplify the gas present at the exit point.

Die erfindungsgemäße Probenahmevorrichtung kann gleichzeitig zur Gasdetektion eingesetzt werden, wenn sich im Probenraum wenigstens ein Gassensor befindet.The sampling device according to the invention can simultaneously Gas detection can be used if there is at least one in the sample chamber Gas sensor is located.

In einer möglichen Ausgestaltung ist mit dem Probenraum eine Zuführungsleitung für die Gase und Dämpfe verbunden, deren Ende sich in einiger Entfernung vom Probenraum befindet. Insbesondere ermöglicht dies eine Montage des Probenraumes und eventuell im Probenraum befindlicher Elektronik weit entfernt vom eigentlichen Ort der Probenahme, z. B. bei der Probenahme schwerer, explosible Mischungen bildender Gase eine Plazierung des Probenraumes in sicherem Abstand zum Boden des Behälters, aus dem die Probe entnommen wird. In one possible embodiment there is a supply line with the sample space connected for the gases and vapors, the end of which is some distance from the Rehearsal room. In particular, this enables assembly of the Sample room and possibly electronics located in the sample room far away from the actual location of the sampling, e.g. B. when sampling heavier, explosive mixtures of gases forming a sample space in safe distance from the bottom of the container from which the sample is taken.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung enthält die Probenahmevorrichtung einen Schwimmer, auf dem sich der Probenraum und die Verwirbelungseinrichtung befinden. Die Verwirbelungseinrichtung ist hierbei vorteilhaft so angeordnet, daß sich die Verwirbelungseinrichtung oberhalb der Oberfläche der Flüssigkeit befindet, wenn der Schwimmer in eine Flüssigkeit eingebracht wird. Hierdurch wird es möglich, die Probenahmevorrichtung auch in Behältern bzw. Räumen einzusetzen, die teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, und Proben von Gasen zu nehmen, die sich nahe der Flüssigkeitsoberfläche ansammeln oder bilden.In an advantageous embodiment, the sampling device contains one Float on which the sample room and the swirling device are located. The swirling device is advantageously arranged such that the swirling device is located above the surface of the liquid when the float is placed in a liquid. Hereby it becomes possible to use the sampling device in containers or rooms use, which are partially filled with a liquid, and samples of gases to take that accumulate or form near the surface of the liquid.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Probenahme von Gasen oder Dämpfen anzugeben, das eine sichere Probenahme auch an schwer zugänglichen Bereichen, z. B. am Boden eines Behälters oder Raumes, ermöglicht.Another object of the present invention is to provide a method for Sampling of gases or vapors indicate that safe sampling even in hard-to-reach areas, e.g. B. at the bottom of a container or Space.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Probenahme von Gasen oder Dämpfen, bei dem die Gase oder Dämpfe in einen Probenraum eingeleitet werden, wobei erfindungsgemäß die Gase oder Dämpfe verwirbelt werden, bevor sie in den Probenraum gelangen.This object is achieved by a method for sampling gases or Vapors, in which the gases or vapors are introduced into a sample room, according to the invention, the gases or vapors are swirled before they enter get to the sample room.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Verwirbelung vorteilhaft durch ein ausströmendes Druckgas bewirkt.In the method according to the invention, the swirling is advantageously carried out by a escaping compressed gas causes.

Eine besonders einfache und zuverlässige Probenahme wird dadurch erreicht, daß die Gase oder Dämpfe dadurch in den Probenraum eingeleitet werden, daß sie durch den Probenraum hindurch angesaugt werden.A particularly simple and reliable sampling is achieved in that the gases or vapors are introduced into the sample space in that they be sucked through the sample chamber.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Es zeigen:Advantageous embodiments of the invention are shown in the accompanying Drawing explained. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Probenahme vorrichtung in Seitenansicht, Fig. 1 is a schematic representation of a sampling device according to the invention in side view,

Fig. 2 eine solche Vorrichtung schematisch von vom, Fig. 2, such a device schematic of from,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Schwimmerkonstruktion mit einer erfindungsgemäßen Probenahmevorrichtung in Seitenansicht, sowie Fig. 4 eine solche Schwimmerkonstruktion schematisch von vorn. Fig. 3 is a schematic representation of a float structure according to the invention with a sampling device in side view, and Fig. 4 shows such a float structure schematically from the front.

Reference list

11

Träger
carrier

22nd

Probenraum
Rehearsal room

33rd

Sensorgehäuse
Sensor housing

44th

Injektor
Injector

55

Druckluftanschluß
Compressed air connection

66

Ringleitung
Loop

77

Düse
jet

88th

Ansaugleitung
Suction pipe

99

Austrittsöffnung
Outlet opening

1010th

Schwimmer
swimmer

1111

Halter
holder

1212th

Schraube
screw

In den Fig. 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Probenahmevorrichtung dargestellt. Unter einem Träger 1 befindet sich ein Probenraum 2. Durch eine nicht dargestellte Öffnung am Boden des Probenraumes 2 kann Gas in das Innere des Probenraumes 2 gelangen. Seitlich am Probenraum befindet sich eine Austrittsöffnung 9, welche über eine nicht dargestellte Rohrverbindung oder einen Schlauch mit einer Ansaugleitung 8 verbunden ist. Die Ansaugleitung 8 mündet in einen Injektor 4, der einen Druckluftanschluß 5 aufweist. Am Austrittsende des Injektors 4 ist eine Ringleitung 6 angeschlossen, von welcher drei sich nach unten erstreckende Düsen 7 abzweigen. Die Enden der Düsen 7 sind jeweils um einen Winkel von 15° bis 45°, bevorzugt 25° bis 35°, nach innen abgewinkelt.In Figs. 1 and 2, a sampling device according to the invention is shown. A sample space 2 is located under a carrier 1 . By an unillustrated opening at the bottom of the sample chamber 2 gas can pass into the interior of the sample chamber. 2 At the side of the sample chamber there is an outlet opening 9 , which is connected to a suction line 8 via a pipe connection or a hose, not shown. The suction line 8 opens into an injector 4 , which has a compressed air connection 5 . At the outlet end of the injector 4 , a ring line 6 is connected, from which three downwardly extending nozzles 7 branch. The ends of the nozzles 7 are each angled inwards by an angle of 15 ° to 45 °, preferably 25 ° to 35 °.

Oberhalb des Trägers 1 ist ein Sensorgehäuse 3 montiert, das einen nicht dargestellten Sensor enthält. Der Sensor steht über ein als Flammsperre ausgebildetes gasdurchlässiges Drahtgeflecht in Verbindung mit dem Probenraum 2.A sensor housing 3 is mounted above the carrier 1 and contains a sensor, not shown. The sensor is connected to the sample chamber 2 via a gas-permeable wire mesh designed as a flame barrier.

Über den Druckluftanschluß 5 wird dem Injektor ein Druckgas (in der Regel komprimierte Luft) zugeführt. Das Druckgas durchströmt den Injektor 4 und gelangt von dort in die Ringleitung 6. Hierbei bildet es im Injektor 4 den Haupt strahl. Der Injektor 4 ist so ausgebildet, daß durch den Hauptstrahl ein Unter druck in der Ansaugleitung 8 entsteht. Das Funktionsprinzip des Injektors 4 ent spricht dabei dem der im Bereich der Chemie weit verbreiteten Wasserstrahlpumpe.A compressed gas (usually compressed air) is fed to the injector via the compressed air connection 5 . The compressed gas flows through the injector 4 and from there into the ring line 6 . Here it forms the main jet in the injector 4 . The injector 4 is designed so that a negative pressure in the suction line 8 is created by the main jet. The principle of operation of the injector 4 corresponds to that of the water jet pump, which is widespread in the field of chemistry.

Von der Ringleitung 6 gelangt das Druckgas zu den Düsen 7, aus denen es mit hoher Geschwindigkeit austritt. Hierbei wirbelt das Druckgas in der Umgebung der Düsen 7 befindliche Gase oder Dämpfe so auf, daß sie zu der Eintrittsöffnung gelangen können. Die zentralen Ausströmrichtungen (Hauptausströmrichtungen) der drei Düsen 7 weisen dabei auf einen gemeinsamen Bereich, dessen Abmessungen deutlich kleiner sind als die Abmessungen der gesamten Probenahmevorrichtung. Idealisiert kann der gemeinsame Bereich durch einen gemeinsamen Punkt angenähert werden. Hierdurch entstehen Turbulenzen, die den Verwirbelungseffekt verstärken. Wenn sich die Vorrichtung in Bodennähe befindet, führt die Geometrie der entstehenden Strömungen zusätzlich dazu, daß Gas verstärkt zentral nach oben, in Richtung auf die Eintrittsöffnung, transportiert wird. Hierdurch wird der Transport des nachzuweisenden Gases in den Probenraum 2 zusätzlich erleichtert. The compressed gas passes from the ring line 6 to the nozzles 7 , from which it emerges at high speed. Here, the compressed gas swirls around gases or vapors in the vicinity of the nozzles 7 so that they can reach the inlet opening. The central outflow directions (main outflow directions) of the three nozzles 7 point to a common area, the dimensions of which are significantly smaller than the dimensions of the entire sampling device. Ideally, the common area can be approximated by a common point. This creates turbulence that increases the swirl effect. If the device is located near the floor, the geometry of the resulting flows additionally leads to the fact that gas is increasingly transported centrally upwards, in the direction of the inlet opening. This additionally facilitates the transport of the gas to be detected into the sample space 2 .

Über die Verbindung zwischen der Ansaugleitung 8 und der Austrittsöffnung 9 wird ein im Probenraum 2 befindliches Gas in den Injektor 4 angesaugt, wodurch im Probenraum 2 ein Unterdruck entsteht. Durch diesen Unterdruck wird durch die Eintrittsöffnung das von den Düsen 7 aufgewirbelte, zu untersuchende Gas in den Probenraum 2 eingesaugt. Hier gelangt es zu dem im Sensorgehäuse 3 befindlichen Sensor, mit dem seine Zusammensetzung und/oder Konzentration bestimmt wird.A gas located in the sample chamber 2 is sucked into the injector 4 via the connection between the suction line 8 and the outlet opening 9 , as a result of which a negative pressure is generated in the sample chamber 2 . As a result of this negative pressure, the gas to be examined which is whirled up by the nozzles 7 is sucked into the sample space 2 through the inlet opening. Here it comes to the sensor located in the sensor housing 3 , with which its composition and / or concentration is determined.

Die dargestellte Probenahmevorrichtung weist eine typische horizontale Abmessung (Durchmesser des Trägers 1) von ca. 20 cm auf, bei einer Höhe zwischen den Düsen 7 und dem Druckluftanschluß 5 von ca. 50 cm. Sämtliche Teile, die mit korrosiven Substanzen, z. B. Flüssigkeit am Boden des zu untersuchenden Behälters, in Kontakt kommen können, sind vorzugsweise aus Edelstahl oder einem chemisch resistenten Kunststoff gefertigt. Insbesondere besteht die Ringleitung 6 mit den Düsen 7 vorzugsweise aus Edelstahl.The sampling device shown has a typical horizontal dimension (diameter of the carrier 1 ) of approximately 20 cm, with a height between the nozzles 7 and the compressed air connection 5 of approximately 50 cm. All parts containing corrosive substances, e.g. B. liquid at the bottom of the container to be examined can come into contact, are preferably made of stainless steel or a chemically resistant plastic. In particular, the ring line 6 with the nozzles 7 is preferably made of stainless steel.

Die Druckluftrohre, insbesondere die Ringleitung 6, weisen bei der dargestellten Vorrichtung einen Innendurchmesser von ca. 6 mm auf. Für eine besonders zuver lässige Verwirbelung beträgt der Durchsatz an Druckluft bevorzugt 500 bis 1000 l/h. Dies führt zu einer Ansaugung von vorzugsweise 30 bis 100 l/h Gas durch die Eintrittsöffnung, besonders bevorzugt etwa 50 l/h. Ein solcher Volumendurchsatz durch den Probenraum 2 ermöglicht insbesondere einen zuverlässigen Betrieb von Wärmetönungssensoren.The compressed air pipes, in particular the ring line 6 , have an inner diameter of approximately 6 mm in the device shown. For a particularly reliable swirling, the throughput of compressed air is preferably 500 to 1000 l / h. This leads to a suction of preferably 30 to 100 l / h of gas through the inlet opening, particularly preferably about 50 l / h. Such a volume throughput through the sample space 2 enables, in particular, reliable operation of heat tone sensors.

Die dargestellte Probenahmevorrichtung eignet sich insbesondere zur Probenahme von schweren Gasen oder Dämpfen, welche sich in geschlossenen Räumen oder Behältnissen bodennah ansammeln. Solche Gase bzw. Dämpfe können z. B. aus organischen Stoffen bestehen, wie sie in Chemieanlagen häufig auftreten. Beispielhaft seien hier organische Lösemitteldämpfe oder gasförmige Kohlenwasserstoffe genannt. Auch die Probenahme von toxischen Gasen wie Brom- oder Chlorgas ist möglich. The sampling device shown is particularly suitable for sampling of heavy gases or vapors that occur in closed rooms or Collect containers near the bottom. Such gases or vapors can e.g. B. from organic substances exist, as they often occur in chemical plants. Examples are organic solvent vapors or gaseous ones Called hydrocarbons. Sampling of toxic gases such as Bromine or chlorine gas is possible.

Insbesondere bei brennbaren Gasen besteht die Gefahr, daß oberhalb einer gewissen Konzentration der Gase in Luft eine explosible Mischung entsteht. Die minimale Konzentration, bei der es zu Explosionen kommen kann, wird als untere Explosionsgrenze bezeichnet. Werte für untere Explosionsgrenzen sind z. B. dem Buch "Sicherheitstechnische Kennzahlen brennbarer Gase und Dämpfe", 2. Auflage, Deutscher Eichverlag GmbH, Braunschweig, zu entnehmen. Um die Entstehung potentiell explosibler Mischungen frühzeitig erkennen und verhindern zu können, ist es von Vorteil, Gaskonzentrationen schon unterhalb von 10% der unteren Explosionsgrenze zu detektieren. Hierfür bietet die erfindungsgemäße Probenahmevorrichtung entscheidende Vorteile.Especially with flammable gases, there is a risk that above one certain concentration of the gases in air an explosive mixture arises. The The minimum concentration at which explosions can occur is called the lower Explosion limit designated. Values for lower explosion limits are e.g. B. the Book "Safety-related key figures of flammable gases and vapors", 2. Edition, German Eichverlag GmbH, Braunschweig. To the Detect and prevent the formation of potentially explosive mixtures at an early stage To be able to, it is advantageous to have gas concentrations below 10% of the to detect the lower explosion limit. For this, the invention offers Sampling device decisive advantages.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Probenahmevorrichtung konnten in einem Experiment demonstriert werden. Hierzu wurde in einem Abzug in einer Wanne (Abmessungen 100 × 50 × 5 cm) 50 ml Ethanol ausgebracht. Durch allmähliches Verdampfen des Ethanols entstand in der Wanne oberhalb der Flüssigkeitsschicht eine bodennahe Schicht von Ethanoldampf. Oberhalb der Wanne wurde eine erfindungsgemäße Probenahmevorrichtung montiert. Die Eintrittsöffnung der Probenahmevorrichtung befand sich hierbei in 16 cm Höhe über dem Flüssigkeitsspiegel. In dem Sensorgehäuse 3 befand sich ein Wärmetönungssensor, welcher zum Nachweis von Ethanol geeignet ist. Der Meßbereich des Wärmetönungssensors entsprach dem Bereich von 0 bis 20% der unteren Explosionsgrenze.The advantages of the sampling device according to the invention could be demonstrated in an experiment. For this purpose, 50 ml of ethanol was applied in a hood in a tub (dimensions 100 × 50 × 5 cm). By gradually evaporating the ethanol, a layer of ethanol vapor near the floor was formed in the tub above the liquid layer. A sampling device according to the invention was mounted above the tub. The inlet opening of the sampling device was located 16 cm above the liquid level. In the sensor housing 3 there was a heat tone sensor which is suitable for the detection of ethanol. The measuring range of the heat tone sensor corresponded to the range from 0 to 20% of the lower explosion limit.

In einem ersten Versuch wurde das Signal des Wärmetönungssensors aufge zeichnet, während dem Injektor 4 und damit den Düsen 7 keine Druckluft zugeführt wurde. Diese Anordnung entspricht einer herkömmlichen Probenahme ohne Ansaugung oder Verwirbelung. Das ermittelte Sensorsignal entsprach ca. 2% des Meßbereiches des Wärmetönungssensors. In a first experiment, the signal from the thermal tone sensor was recorded, while the injector 4 and thus the nozzles 7 were not supplied with compressed air. This arrangement corresponds to a conventional sampling without suction or swirling. The sensor signal determined corresponded to approx. 2% of the measuring range of the heat tone sensor.

In einem zweiten Versuch wurde an die Austrittsöffnung 9 eine externe Pumpe angeschlossen. Mittels der Pumpe wurde Gas durch die Eintrittsöffnung in den Probenraum 2 eingesaugt. Auch in diesem Versuch blieb die Verwirbelung durch die Düsen 7 außer Betrieb. Dies entspricht einer konventionellen Probenahme mit Ansaugung nach dem Prinzip der schon genannten US-A 4,138,891. Hierbei wurde ein Signal von ca. 10% des Meßbereiches des Wärmetönungssensors ermittelt.In a second experiment, an external pump was connected to the outlet opening 9 . Gas was sucked into the sample space 2 through the inlet opening by means of the pump. In this experiment too, the swirling through the nozzles 7 remained out of operation. This corresponds to a conventional sampling with suction according to the principle of the already mentioned US Pat. No. 4,138,891. A signal of approximately 10% of the measuring range of the heat tone sensor was determined.

In einem dritten Versuch wurde die Austrittsöffnung 9 mit der Ansaugleitung 8 des Injektors 4 verbunden und die erfindungsgemäße Probenahmevorrichtung durch Einspeisung von Druckluft am Druckluftanschluß 5 in Betrieb genommen. Aufgrund der Verwirbelung der bodennahen Schichten stieg nun das Sensorsignal auf ca. 85% des Meßbereiches an. Die erfindungsgemäße Probenahme vorrichtung ermöglicht also eine deutlich frühere Erkennung von gefährlichen Gaskonzentrationen in Bodennähe als herkömmliche Anordnungen.In a third experiment, the outlet opening 9 was connected to the suction line 8 of the injector 4 and the sampling device according to the invention was put into operation by feeding in compressed air at the compressed air connection 5 . Due to the turbulence of the layers near the ground, the sensor signal rose to approx. 85% of the measuring range. The sampling device according to the invention thus enables a significantly earlier detection of dangerous gas concentrations near the ground than conventional arrangements.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit einer Vielzahl verschiedener Arten von Gasdetektoren eingesetzt werden. Neben Wärmetönungssensoren können in dem Probenraum 2 insbesondere auch optische Sensoren montiert sein. Die Wahl des Sensors wird dabei in erster Linie durch die Art des nachzuweisenden Gases bestimmt. Während für viele brennbare Gase Wärmetönungssensoren bevorzugt werden, kommen bei nicht brennbaren Gasen häufig z. B. optische Sensoren oder elektrochemische Sensoren zum Einsatz.The device according to the invention can be used with a large number of different types of gas detectors. In addition to heat tone sensors, optical sensors can in particular also be mounted in the sample space 2 . The choice of sensor is primarily determined by the type of gas to be detected. While toning sensors are preferred for many combustible gases, non-combustible gases often come with z. B. optical sensors or electrochemical sensors are used.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere auch zum Betrieb in Verbindung mit einem weiter entfernten Gerät zur Gasdetektion. Statt an dem Träger 1 können sich der Probenraum 2 und das Sensorgehäuse 3 dann auch an einem weiter entfernten Ort befinden, und es kann z. B. ein flexibler Schlauch mit der Eintrittsöffnung verbunden sein, der am Ort der eigentlichen Probenahme, nahe der Verwirbelungseinrichtung, endet. Ein weiterer flexibler Schlauch verbindet dann die Austrittsöffnung 9 mit der Ansaugleitung 8. Eine solche Anordnung kann z. B. dann vorteilhaft sein, wenn ein Gassensor zum Einsatz kommen soll, der sperrig und/oder schwer ist, oder dessen Betrieb in einer möglicherweisen explosiblen Umgebung nicht sicher durchzuführen ist. Bei einem solchen Gassensor kann es sich beispielsweise um einen Flammenionisationsdetektor handeln.The device according to the invention is also particularly suitable for operation in connection with a device for gas detection which is further away. Instead of on the carrier 1 , the sample space 2 and the sensor housing 3 can then also be located at a more distant location, and z. B. a flexible hose can be connected to the inlet opening, which ends at the location of the actual sampling, near the swirling device. Another flexible hose then connects the outlet opening 9 to the suction line 8 . Such an arrangement can e.g. B. can be advantageous if a gas sensor is to be used, which is bulky and / or heavy, or its operation in a potentially explosive environment is not safe to perform. Such a gas sensor can be, for example, a flame ionization detector.

Eine von den Düsen 7 und der Eintrittsöffnung entfernte Anbringung des Probenraumes 2 und des Sensorgehäuses 3 kann auch dann Vorteile mit sich bringen, wenn die Probenahmevorrichtung zur Überwachung von Abwassergruben (z. B. in Tanklagern) eingesetzt werden soll. Der eigentliche Gassensor im Sensorgehäuse 3 kann dann weit entfernt von der eigentlichen Probenahme vor Feuchtigkeitseinwirkung und Spritzwasser geschützt angebracht werden.Attaching the sample chamber 2 and the sensor housing 3 away from the nozzles 7 and the inlet opening can also bring advantages if the sampling device is to be used for monitoring sewage pits (for example in tank farms). The actual gas sensor in the sensor housing 3 can then be mounted far away from the actual sampling and protected from the effects of moisture and splash water.

Für die Überwachung von Abwassergruben kann die erfindungsgemäße Probenahmevorrichtung besonders vorteilhaft in Verbindung mit einer Schwimmerkonstruktion, wie sie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, zum Einsatz kommen. Auf Schwimmern 10 ist mittels Haltern 11 und Schrauben 12 der Träger 1 einer Probenahmevorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 montiert. Die Schwimmerkonstruktion ist so ausgelegt, daß die Schwimmer durch ihren Auftrieb gerade so weit in Wasser eintauchen, daß sich die Düsen 7 knapp oberhalb der Wasseroberfläche befinden. Dabei wird die gesamte Schwimmerkonstruktion an nicht dargestellten vertikalen Führungselementen geführt, um sie gegen Verkippen zu sichern. Die notwendigen Leitungen für Druckluft und Elektrizität sind gleichfalls in geeigneter Weise an den Führungselementen geführt.For monitoring sewage pits, the sampling device according to the invention can be used particularly advantageously in connection with a float construction, as shown in FIGS. 3 and 4. Carrier 1 of a sampling device according to FIGS. 1 and 2 is mounted on floats 10 by means of holders 11 and screws 12 . The float construction is designed so that the floats submerge in water just so far that the nozzles 7 are located just above the water surface. The entire float construction is guided on vertical guide elements (not shown) in order to secure them against tipping. The necessary lines for compressed air and electricity are also routed in a suitable manner on the guide elements.

Durch den deutlichen Abstand der Eintrittsöffnung und des Gassensors von der Wasseroberfläche ist ein zuverlässiger Betrieb der Probenahmevorrichtung möglich. Trotz dieses großen Abstandes ermöglicht dabei die Verwirbelung durch die aus den Düsen 7 austretende Druckluft die Detektion auch sehr kleiner Mengen von Gasen oder Dämpfen nahe der Wasseroberfläche. Die Schwimmerkonstruktion weist ferner eine hohe Stabilität auf.Reliable operation of the sampling device is possible due to the clear distance between the inlet opening and the gas sensor from the water surface. Despite this large distance, the swirling caused by the compressed air emerging from the nozzles 7 enables the detection of even very small quantities of gases or vapors near the water surface. The float construction also has high stability.

Statt mit einem externen Druckgasanschluß und einem Injektor kann die Einrichtung auch mit einer integrierten Pumpe betrieben werden. Die Förderleistung der Pumpe muß so dimensioniert sein, daß der gewünschte Effekt der Verwirbelung von bodennahen Luftschichten ebenfalls erreicht wird. Zusätzlich sollte auch dann eine effiziente Absaugung der Gase aus dem Probenraum gewährleistet sein.Instead of using an external compressed gas connection and an injector, the Device can also be operated with an integrated pump. The The pump output must be dimensioned so that the desired effect the swirling of air layers near the ground is also achieved. In addition, the gases should be extracted efficiently from the Sample room must be guaranteed.

Claims

1. Sampling device for gases or vapors, containing a sample space ( 2 ), characterized in that it contains a swirling device ( 4-7 ) which is suitable for swirling the gases or vapors before they get into the sample space ( 2 ).

2. Sampling device according to claim 1, characterized in that the swirling device ( 4-7 ) comprises at least one nozzle ( 7 ) and a pressure gas line ( 6 ) connected thereto.

3. Sampling device according to claim 2, characterized in that it contains a pump device with which the gases or vapors in the sample space ( 2 ) can be conveyed.

4. Sampling device according to claim 3, characterized in that the pumping device comprises a jet injector ( 4 ), the suction line ( 8 ) of which is connected to the sample chamber ( 2 ), the jet injector ( 4 ) thus being connected to the compressed gas line ( 6 ) that the main jet of the jet injector ( 4 ) is formed by a gas flowing through the compressed gas line ( 6 ).

5. Sampling device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the swirling device ( 4-7 ) contains at least two nozzles ( 7 ) which are arranged and designed such that the main outflow lines from the nozzles ( 7 ) outflowing Point gas to a common area, the dimensions of which are small compared to the dimensions of the sampling device.

6. Sampling device according to one of claims 1 to 5, characterized in that there is at least one gas sensor in the sample space ( 2 ).

7. Sampling device according to one of claims 1 to 6, characterized in that it contains a float ( 10 ) on which the sample space ( 2 ) and the swirling device ( 4-7 ) are located.

8. A method for sampling gases or vapors, in which the gases or vapors are introduced into a sample space ( 2 ), characterized in that the gases or vapors are swirled before they reach the sample space ( 2 ).

9. The method according to claim 8, characterized in that the swirling is caused by an outflowing compressed gas.

10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the gases or vapors are introduced into the sample chamber ( 2 ) in that they are sucked through the sample chamber ( 2 ).