DE19713469C1

DE19713469C1 - Micro-engineered multi-component gas analysis unit

Info

Publication number: DE19713469C1
Application number: DE1997113469
Authority: DE
Inventors: Adrian Dr Beard; Thomas Dr Marzi; Rolf Prof Dr Kuemmel; Barbara Dipl Ing Zeidler
Original assignee: UMSICHT INST fur UMWELT SICHE
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1997-03-20
Filing date: 1997-03-20
Publication date: 1998-10-08
Anticipated expiration: 2017-03-21

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 a device for analyzing gas mix that in fires and other thermal Decomposition processes arise.

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. Der aus der Probe ermittelte Analysenwert gibt die summierte Schadstoffmenge wäh rend der Probenahmezeit wieder, d. h. bei sehr kurzen Probenahmezeiten stellt er eine auf einen Ort be schränkte Augenblicksaufnahme dar.The most common analytical technique for capturing Provide substances from fire gases generated in the event of fire currently still test tubes. Corresponding Equipment cases are an integral part of the equipment every fire service. The one determined from the sample Analysis value gives the total amount of pollutants again during the sampling time, d. H. with very short ones He arranges sampling times in one place limited snapshot.

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. Nachteilig hierbei ist der hohe meßtechnische Aufwand und die hohen Anforderungen an die Qualifika tion des Personals. 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. Weiterhin sind die Meßergebnisse oft nicht sofort verfügbar.There are special concepts for equipping measuring vehicles at various professional fire departments follows, so are a few fire departments Ionization spectrometers and mass spectrometers, mostly coupled with a gas chromatograph (GC / MS), existing the. The disadvantage here is the high level of measurement technology Effort and the high demands on the qualifications tion of the staff. As statements with these Measuring devices only qualitative information about organi receive substances, but their importance in fires mostly behind the inorganic substances stand back. Furthermore, the measurement results are often not immediately available.

Es sind verschiedene Verfahren bzw. Geräte zur Gas analyse bekannt.There are various processes and devices for gas known analysis.

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, which is particularly useful in underground coal mines det, has a pump to a gas sample increase and pass through a carbon monoxide sensor cell le, an oxygen sensor cell and a methane pumping demonstrating pellistor, the conc trations of the gases are displayed continuously.

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. Das Verfahren wird bei Untersuchungen an KFZ-Verbrennungsmotoren angewandt, wobei insbesondere die Einschwingzeit und die Totzeit verbessert wird.DE 33 39 073 A1 describes a method for analyzing sieren of gas mixtures known, in which the gas ge cools, filtered, broken down into partial flows and individual Analyzer is fed. The procedure is at Investigations applied to 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. DE 41 38 242 A1 discloses a portable device for photometric gas analysis fire con trolls, which has a number of channels, in de the light intensity is determined in a wavelength-selective manner and is 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 is be wrote in which to monitor the air from one the space of a detection chamber with means for night is supplied by carbon monoxide, before Entry into the detection chamber non-gaseous Shares are removed.

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 a device to analyze gas mixtures with which a fast, reliable and continuous or quasi-continuous determination of a plurality of organic and inorganic gas components possible is, with a small and compact design at ge low reagent consumption should be achieved.

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

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. Because the device has both at least one gas sensor for determining a gas component as well one or more absorption units in which the respective gas streams divided from a gas stream mixed with absorbent and certain Gas components from the split gas flows in Skip solution, and at least one of each Absorption unit assigned photometric measurement cell for determining the concentration of the determined Gas components from the spectral values of the respective Has solution, the individual organic and inorganic gas components continuously or qua be determined continuously.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnah men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse rungen möglich.By the measure specified in the subclaims Men are advantageous further training and improvements 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. 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. 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 H₂ eschränkt. 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.In the invention, it was assumed that as far as possible sufficiently researched analytical methods for the determination of the individual organic and inorganic fire components are used. At first glance, the use of semiconductor gas sensors appears to be the method that is technically the easiest to implement, especially since a large number of sensors for determining different substances are known from the literature. For example, sensors for the motor vehicle sector and for smoldering fire detection have been developed, the use of which is essentially restricted to the simultaneous determination of CO, NO _x and, if appropriate, H ₂ . In addition to the fact that these sensors can only be used for the analysis of certain components, the cross sensitivity of the sensors to additional gas constituents is problematic, which affects the measurement accuracy especially in the presence of multicomponent mixtures.

Es gibt neuentwickelte Multisensorenchips, deren we sentliches Kennzeichen die Zusammenstellung einer Mehrzahl, z. B. 40, einzelner Sensoren auf der Sub stratoberfläche ist und die sich durch eine geringere Querempfindlichkeit auszeichnen. 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. 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.There are newly developed multi-sensor chips whose we A significant characteristic is the compilation of a Plural, e.g. B. 40, individual sensors on the sub strat surface and which is characterized by a lower Mark cross sensitivity. Through the imprint of temperature gradients and / or membrane thickness specific conductivity patterns appear on the substrate surface, which is characteristic of are certain chemical substances and both for one qualitative as well as quantitative analysis used can be. However, it was also found that also these sensors depending on the composition of the majority component mixtures are prone to failure, which is caused by a special design of individual sensors must become.

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. Darüber hinaus dienen die meisten aus der Li teratur bekannten Gassensoren mit Ausnahme der oben erwähnten Kraftfahrzeugsensoren lediglich der Bestim mung organischer Gaskomponenten.The sole use of such gas sensors in the Fire gas analysis is therefore above all before the way background of the inhomogeneous and from case to case below different fire gas composition little prospect rich. In addition, most of the Li known gas sensors with the exception of the above mentioned automotive sensors only the Bestim organic gas components.

Beispielsweise wäre die Analyse der für Brandgase wichtigen Komponenten Cyanid und Halogenwasserstoffe nicht möglich.For example, the analysis would be for fire gases important components cyanide and hydrogen halide not 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. 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. Dem eigentlichen Analyseschritt wird damit ein Löse- und/oder Reaktionsvorgang vor geschaltet.The photometric method is therefore in accordance with the invention used in combination with the gas sensors where organic and inorganic components in the river sigen phase can be determined photometrically. It is the absorption of the respective components in one liquid phase required, followed by the Substance into a UV-VIS sensitive compound can be led. The actual analysis step is a dissolving and / or reaction process before switched.

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. Die kleine und kompakte Bauweise wird durch die Verwen dung der in den letzten Jahren entwickelten und gete steten mikrostrukturell gefertigten Bauteile, wie z. B. Mikropumpen, ermöglicht. 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 advantage of the invention is that the device in a small, compact design can, whereby the reagent consumption for the solvent and / or reaction process can be reduced. The small and compact design is made possible by the use development and maintenance in recent years constant microstructured components, such as e.g. B. micropumps. The use of such Components in combination with corresponding elec tronic evaluation units also offers advantages due to the extremely short response times compared to 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. Auf diese Weise läßt sich die Probennahmeproblematik bei Brandfällen weitgehend minimieren. 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.The short response times result in the poss with continuous operation spatial con concentration profiles of the various pollutants determine, save electronically and given if to be evaluated further. In this way the sampling problem in the event of fire largely minimize. At the same time, the Er results for the verification of dispersion calculations can be used, and this can be an essential Contribution to fire hazard assessment to be achieved.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt den verfahrenstechnischen Aufbau des erfindungsgemä ßen Geräts.An embodiment of the invention is in the Drawing shown and is in the following Description explained in more detail. The only figure shows the procedural structure of the invention device.

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 device shown for the analysis of toxic Fire gases that are designed as a mobile analyzer organic and inorganic gas components ten, which from the substances named in the following or Substance groups are selected, are analyzed:

Anorganische Komponenten:
Inorganic components:

- carbon monoxide, carbon dioxide
- halogenated substances (chlorine, chlorinated water fabric, hydrogen fluoride)
- nitrogenous substances (hydrogen cyanide, Nitrogen oxides, ammonia)
- substances containing sulfur (sulfur dioxide, Hydrogen sulfide, carbon disulfide)
- substances containing phosphorus (phosphine)

Organische Komponenten:
Organic components:

- organochlorine substances (phosgene, Trichlo rethane, trichlorethylene, tetrachlorethylene, Chlorobenzenes, vinyl chloride)
- aldehydes and ketones (acetone, formaldehyde, Acrolein)
- alcohols (methanol, ethanol)
- aromatics (benzene, toluene, styrene)
- carboxylic acids (acetic acid)
- nitriles (acrylonitrile)

Weiterhin sollten Summenparameter gemessen werden, da hierdurch Hinweise auf unverbrannte Anteile erhalten werden.Furthermore, sum parameters should be measured, because this gives indications of unburned parts will.

Das Meßgerät weist einen mit einem Ansaugstutzen zum Ansaugen 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. An der Gasleitung 1 sind Gassensoren 2 zur direkten Bestim mung von z. B. CO₂, CO und O₂ angeordnet. Die Meßer gebnisse können zur Auswertung der Gaskomponenten in den folgenden Verfahrensstufen herangezogen werden. The measuring device has a suction nozzle for suction z. B. the combustion gas or another gas mixture provided compressor P1 and a filter F1 connected downstream thereof, the filter being used for particle separation and being inserted into the gas line 1 via quick couplings K1 and K2. On the gas line 1 are gas sensors 2 for direct determination of z. B. CO ₂ , CO and O ₂ arranged. The measurement results can be used to evaluate the gas components in the following process steps.

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

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. Die abgezweigte Gasleitung 4 steht über eine Rückschlagarmatur 5 zur Verhinderung des Rückflusses von Chemikalien mit einer Ab sorptionseinheit A1 in Verbindung. 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. 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. 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 gas flow conducted in the gas line is divided via branches 4 into a plurality of gas flows with corresponding treatment stages, only one treatment stage being shown in the embodiment shown. The branched gas line 4 is connected via a check valve 5 to prevent the backflow of chemicals with an absorption unit A1. The container of the absorption unit A1 is connected via a supply nozzle to a liquid line 6 which is connected to a depot 7 via a pump P2, the depot having different containers for holding different chemical substances. The pump P2 is assigned a flow control and regulating unit 8 which is connected to the evaluation unit, the setpoint for the flow rate of the pump P2 being determined by the evaluation unit as a function of the measurement results of the gas sensors or being specified as a fixed value. The absorption unit A1 is also provided with an exhaust pipe 9 and is electrically heated by a heater 10 assigned to it , the temperature in the absorption unit A1 being set via a further temperature control and regulating unit 11 .

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. 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. Der Auslaß der Mischkammer M1 ist über ein Ventil V2 mit einer photometrischen Meßzelle Z1 verbunden, deren Aufbau allgemein bekannt ist. 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.The liquid outlet of the absorption unit A1 is connected to a liquid line 12 which is connected to a mixing chamber M1, wherein the liquid line 12 can also branch and more mixing chambers can be provided. The mixing chamber M1 is connected to the depot 7 for chemical substances via a pump P3, the latter in turn being associated with a flow control and regulating circuit 14 . The outlet of the mixing chamber M1 is connected via a valve V2 to a photometric measuring cell Z1, the structure of which is generally known. To supply the calibration solution and rinsing solution, the measuring cell Z1 is provided with a further feed line 14 to the depot 7 for chemical substances, a shut-off valve V1 and a pump P1 with a flow control and regulating unit 15 being connected in the feed line 14 .

Die Meßzelle Z1 steht über eine Rückschlagarmatur 16 mit einer Auffangbehälteranordnung 17 in Verbindung. Das Depot 7 für chemische Substanzen und die Auffang behälteranordnung 17 sind über Schnellkupplungen K3 bis K6 mit den entsprechenden Flüssigkeitsleitungen verbunden. In die Fülleitungen des Depots 7 für che mische Substanzen sind Absperrventile 19 und Schmutz fänger 20 installiert.The measuring cell Z1 is connected to a collecting container arrangement 17 via a check valve 16 . The depot 7 for chemical substances and the collecting container arrangement 17 are connected via quick couplings K3 to K6 to the corresponding liquid lines. Shut-off valves 19 and dirt traps 20 are installed in the filling lines of the depot 7 for chemical substances.

Die Funktionsweise des in der Figur dargestellten Gerätes ist wie folgt. Das zu analysierende Gasge misch, z. B. Brandgas, wird mit Hilfe des Verdichters P1 angesaugt und durch den Filter F1 transportiert. Die hierbei stattfindende Partikelabscheidung schützt die nachfolgend angeordneten Bauelemente, die ganz oder teilweise mikrostrukturell gefertigt sind, vor Verunreinigungen. Anschließend werden von den Gassen soren 2 ausgewählte Gaskomponenten analytisch be stimmt und ihre Konzentration festgestellt. Neben diesen Meßwerten können auch die Meßwerte queremp findlicher Gassensoren 2 als erste Anhaltswerte in der Auswerteeinheit gespeichert werden.The operation of the device shown in the figure is as follows. The Gasge to be analyzed mixed, e.g. B. fire gas is sucked in with the aid of the compressor P1 and transported through the filter F1. The particle separation that takes place protects the subsequently arranged components, which are made entirely or partially microstructurally, from contamination. Then 2 selected gas components are analytically determined by the gas sensors and their concentration determined. In addition to these measured values, the measured values of gas sensors 2 sensitive to transverse sensitivity can also be stored as first reference values in the evaluation unit.

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. Weiterhin können sie zur Auswertung der Gas komponenten, die mittels der Absorptionseinheiten bestimmt werden, herangezogen werden.The evaluation unit processes the measured values of the gas sensors for determining target values for the feed chemical substances via pumps P2, P3 and P4. You can also use it to evaluate the gas components by means of the absorption units be determined, 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. Die gewellten Linien sollen andeuten, daß mehrere Einheiten vorhanden sind. 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. Als Absorptionsmittel werden verschiedene Lösun gen, z. B. basische zur Absorption sauer Luftkompo nenten (z. B. HCl, HCN), oder auch organische Lösungs mittel eingesetzt. 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. Für jede Absorp tionseinheit wird ein unterschiedliches Absorptions mittel eingesetzt, so daß eine Vielzahl von unter schiedlichen Gaskomponenten bestimmbar sind.As it continues through the analyzer, the gas stream is divided at the branches 4 and passed as divided gas streams into different absorption units. The wavy lines are intended to indicate that there are multiple units. In these absorption units A1, the respective gas stream is mixed intensively with an absorption medium supplied from the depot 7 , as a result of which certain gas components pass from the gas stream into the solution. As a absorbent, various solutions are conditions, e.g. B. basic for the absorption of acidic air components (z. B. HCl, HCN), or organic solvents used. Here, in particular, the knowledge of the carbon dioxide contained in the fire gas, which is measured by the gas sensor 2 , is necessary for the regulation of the required amount of basic solution supplied via the pump P2. For each absorption unit, a different absorption medium is used, so that a multitude of different gas components can be determined.

Das Gas verläßt nach Durchströmen der verschiedenen Absorptionskammern A1 das Analysengerät über die Ab luftstutzen 9 als Abluft. Die eigentliche Analyse wird mit dem flüssigen Medium durchgeführt. 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. Die Nutzung der Misch kammer M1 sowie die Zugabe weiterer Chemikalien ist optional und hängt vom eigentlichen Analysenschritt ab.After flowing through the various absorption chambers A1, the gas leaves the analyzer via the air connector 9 as exhaust air. The actual analysis is carried out with the liquid medium. Starting from the absorption unit A1, the liquid stream in the mixing chamber M1 is subjected to a further treatment and mixed with a further chemical substance supplied via the feed line 13 from the chemical depot 7 , so that the solution flowing through is better prepared for the following photometric evaluation can. The use of 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. Die jeweilige Meßzelle Z1 wird mit Hilfe der über die Leitung 14 zugeführte Kalibrierlösung kalibriert und mit einer Spüllösung gespült. 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. Die Ventile werden automatisch von der Auswerteeinheit angesteuert. Sämtliche Bauteile des Gerätes mit Ausnahme des Che mikaliendepots 7 und der Auffangbehälteranordnung 17 sind temperierbar ausgeführt.The concentration of the components in the combustion gas in the individual measuring cells Z1 is then determined photometrically, and the reaction mixture is passed into the collecting arrangement 17 after the photometric determination. The respective measuring cell Z1 is calibrated with the aid of the calibration solution supplied via line 14 and rinsed with a rinsing solution. The liquid flows are guided by means of the valves V1 and V2, of which the shut-off valve V1 is open during the flushing process, while the valve V2 is closed. The valves are automatically controlled by the evaluation unit. All components of the device with the exception of the chemical depository 7 and the collecting container arrangement 17 are designed for temperature control.

Die Meßdaten (Konzentration, Temperatur, Durchfluß) werden kontinuierlich von der Auswerteeinheit, die als Mikrocontroller ausgebildet sein kann, aufge zeichnet, elektronisch weiterverarbeitet und abge speichert. Gleichzeitig werden die wichtigsten Daten auf einem Display angezeigt oder ausgedruckt, wodurch die Benutzer informiert werden. Das Gerät verfügt über eine interne Energieversorgung und/oder die An schlußmöglichkeit an eine externe Spannungsversor gung. Das Chemikaliendepot 7 und die Auffangbehälter 17 sind so konzipiert, daß sie problemlos befüllt bzw. entleert werden können. Die Schmutzfänger 20 in den Fülleitungen 18 des Chemikaliendepots 7 verrin gern den Eintrag an Verunreinigungen in das Gerät.The measurement data (concentration, temperature, flow) are continuously recorded by the evaluation unit, which can be designed as a microcontroller, electronically processed and stored. At the same time, the most important data is shown or printed out on a display, which informs the users. The device has an internal power supply and / or the possibility of connection to an external power supply. The chemical depot 7 and the collecting container 17 are designed so that they can be filled or emptied without any problems. The dirt traps 20 in the filling lines 18 of the chemical depot 7 gladly reduce the entry of impurities into the device.

Darüber hinaus erfolgt eine Kontrolle des Füllstandes und gegebenenfalls eine Nachricht auf dem Display, sobald einzelne Speichereinrichtungen nachgefüllt werden müssen.The level is also checked and possibly a message on the display, once individual storage facilities are refilled Need to become.

Die Schnellkupplungen K1 bis K6 ermöglichen den schnellen und problemlosen Austausch verschiedener Bauteile des Gerätes, wie z. B. des Chemikaliendepots, der Auffangbehälter und des Partikelfilters.The quick couplings K1 to K6 enable this quick and easy exchange of different Components of the device, such as. B. the chemical depot, the collecting container and the particle 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. B. den Pumpen P1 bis P4, die als Mikropumpen ausgebildet sind, liegt.Technologically, the device is both made of microstructure as well as conventional components composed, the field of application of mi Crostructed parts in the liquid-carrying Components such as B. the pumps P1 to P4, which as Micropumps are formed.

Claims

1.Device for analyzing gas mixtures that occur during fires and other thermal decomposition processes, with a device (P1) for sucking the gas mixture into 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 is mixed with a basic, acidic and / or organic absorbent supplied by a depot ( 7 ) and at least one specific gas component from the gas stream passes into solution, with at least one of the Absorption unit (A1) assigned photometric measuring cell (Z1) for determining the concentration of the at least one specific gas component from the spectral values of the solution and an evaluation unit for recording, further processing and / or displaying the at least one gas sensor and the at least one photometric measuring cell (Z1) delivered measured values.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that a plurality of absorption units with ent speaking photometric measuring cells provided is and that the gas flow of the gas mixture for the individual absorption units is divided.

3. Apparatus according to claim 1 or claim 2, characterized in that the depot ( 7 ) stores a plurality of chemical substances used as absorption means, calibration means and / or dishwashing substances and via a liquid line system with the respective absorption units (A1) and measuring cells (Z1) is connected.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that in the liquid line system pumps (P2 to P4), preferably micropum pen, are seen to promote the chemical substances before, the pumps being associated with flow control and regulating devices which supply the Control substances and their setpoints may be determined depending on the measured values of at least one gas sensor ( 2 ).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the absorption units (A1) one or more mixing chambers (M1) each are arranged in which the absorption unit (A1) leaving solution with further chemical Substances is mixed.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a plurality of gas sensors for measurement of CO, CO ₂ , NO _x , H ₂ , O _{2 are} provided.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized characterized that temperature control and regulation devices the gas sensors, absorption unit assigned to mixing chambers and / or measuring cells are.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the measuring cells (Z1) are connected to a collecting container arrangement ( 17 ) which collects the solutions from the measuring cells (Z1).

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized characterized in that the device for suction (P1) is designed as a compressor.

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized characterized in that the device for suction a filter (F1) is connected downstream.

11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized characterized that the container of the depot with Provide devices for measuring the level are connected to the evaluation unit.