用于检测有机化合物的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于检测有机化合物的装置（1），包括小型化的火焰电离探测器（2）及用于产生氢和氧的电解器，所述火焰电离探测器带有用于试样气体的分析的燃烧腔室（3）、用于所述燃烧腔室（3）的至少一个氧输入线路（4）和用于所述燃烧腔室（3）的至少一个氢输入线路（5）。说明一种用于移动地检测有机化合物的、具有小的维护消耗及提供高的可靠性的装置的任务通过如下方式来解决，即将所述电解器设计为PEM电解器（6）。

A device for detecting organic compounds

The invention relates to a device for detection of organic compounds (1), including the miniaturization of the flame ionization detector (2) electrolyzer to produce hydrogen and oxygen and for the flame ionization detectors for the combustion chamber of the gas sample analysis (3), for the combustion chamber (3) at least one an oxygen input line (4) and for the combustion chamber (3) at least one hydrogen input line (5). It shows that a task for mobile detection of organic compounds with small maintenance consumption and high reliability is solved by the following way. The electrolytic cell is designed as PEM electrolyzer (6).

【技术实现步骤摘要】
用于检测有机化合物的装置
本专利技术涉及用于检测（Nachweis）有机化合物的装置，包括小型化的火焰电离探测器及用于产生氢和氧的电解器（Elektrolyseur），所述火焰电离探测器带有用于试样气体的分析的燃烧腔室、带有用于（zur，有时称为通向）所述燃烧腔室的至少一个氧输入线路和带有用于所述燃烧腔室的至少一个氢输入线路。
技术介绍
为了检测有机化合物、尤其是含烃的化合物，火焰电离探测器的使用由现有技术已知。火焰电离探测器的探测原理基于测量爆鸣气体火焰（Knallgasflamme）的导电能力，其通过含烃的化合物的供应而提高。详细地，将待分析的试样气体与可燃气体、优选氢进行混合并且不仅将气体混合物而且将氧化剂、优选氧或空气供应给燃烧腔室。在所述燃烧腔室中，所述试样气体在布置在两个电极之间的爆鸣气体火焰中被电离并且离子流（Ionenstrom）作为用于在所述试样气体中的烃的浓度的度量（Maß）被测量。为此，在所述电极处施加有直流电压。特别地，火焰电离探测器例如用于检验气体线路的密封度的移动（mobile）使用以及作为现场仪器（Feldgeräte）的使用在实践中是特别重要的。由此已知的是，将火焰电离探测器设计成小型化的结构（Ausführung）。此外同样由现有技术已知的是，为了产生氢作为可燃气体或氧作为氧化剂而使用水溶液（wässrigenLösungen）的电解。因此（InderFolge）能够放弃不便于使用的贮气瓶，所述贮气瓶尤其还仅仅提供受限制的量的氢。文献EP2447716A1公开一种用于检测有机化合物的装置，包括小型化的火焰电离探测器，所述火焰电离探测器由于其小的尺寸而能够特别多样化地得到使用。氢和氧的产生例如借助于水溶液的电解来进行。在小型化的火焰电离探测器与氢或氧借助于电解的产生的组合方面不利的是，包含在所述水溶液中的电解质（Elektrolyte）、尤其是盐沉淀在所述火焰电离探测器的小型化的通道中并且由于晶化而堵塞所述通道。这引起必须对相应的装置频繁地进行清洁或必须执行消耗的过滤，此外，不能够保证无缺陷的（einwandfreier）运行。
技术实现思路
由此，本专利技术的任务是说明一种用于检测有机化合物的装置，所述装置适用于作为现场仪器的使用并且所述装置具有小的维护消耗及提供高的可靠性。根据本专利技术的第一教导，之前所提及的任务通过开头所提及的装置通过以下方式来解决，即所述电解器设计为PEM电解器，即设计为带有质子交换膜片（PEM=protonexchangemembrane）的电解器。在此，所述质子交换膜片优选由经界定的厚度的导引离子的膜片、在两侧分离的（abgeschiedenen）电极以及由布置在所述电极之上的气体扩散层构成。氢和氧借助于PEM电解器的产生基于蒸馏水到氧以及到正氢离子的分裂来发生。所述氢离子通过所述膜片扩散并且在所述膜片的另外的侧处与电子组合成氢。以这种方式，氢和氧彼此分离地产生并且直接可供用于继续导引（Weiterleitung）到所述火焰电离探测器处。根据本专利技术认识到，氢或氧借助于PEM电解的产生对于利用小型化的火焰电离探测器进行检测而言是特别有利的，因为所述氢或氧输入线路与传统的电解的使用相反地不发生堵塞。由此根据本专利技术的装置具有如下优点，即所述装置仅仅具有小的维护消耗并且同时保证特别可靠的运行。根据优选的第一设计方案，所述氧和氢输入线路如下地布置，使得所述氧和所述氢彼此相对地导入到所述燃烧腔室中。这样的布置也被称为对流布置。在这种布置中，导入到所述燃烧腔室中的气体的冲击（Impulse）在滞点（Staupunkt）中基本上得到抵消，由此所述爆鸣气体火焰表现为（annimmt）球形。所述球形是特别稳定的，因为所散发的热由于球形的火焰的最小的表面是特别小的。这种设计方案的电离效率由此特别高。此外，由于在滞点中的最小的流动速度，一方面少许热由于对流而流失，并且另一方面待分析的试样长时间停留在起电离作用的区域中，这有利于所述探测器的灵敏性。此外，PEM电解器在之前所描述的设计方案中的使用是特别有利的，因为与传统的电解相反，所产生的气体即氢和氧不必为了所述小型化的火焰电离探测器的运行被分离，而是如之前所阐述的那样，在所述电解器中已经以彼此分离的方式产生。就此而言，根据本专利技术的装置的之前所描述的设计能够以特别简单的方式来运行。除此以外，也优选的是，所述氧和氢输入线路彼此成在90°与180°之间的角度地通入到所述燃烧腔室中。特别稳定的火焰形状也能够根据这样的设计方案来产生。此外，同样有利的是，存在有超过一个氢输入线路和超过一个氧输入线路用于所述燃烧腔室，其中，优选分别将氧输入线路和氢输入线路彼此相对地导引到所述燃烧腔室中。根据另外的设计方案，存在有至少一个试样气体输入线路，所述至少一个试样气体输入线路通入到所述氢输入线路中，从而能够给所述燃烧腔室供应由氢和试样气体构成的气体混合物。根据本专利技术的装置能够通过以下方式进一步得到改进，即存在有用于所述PEM电解器的水储存器和引回部（Rückführung，有时称为循环部），其中，所述引回部将所述燃烧腔室与所述水储存器连接。通过这样的引回部能够例如使在所述燃烧腔室中或如有可能（ggf.）在与所述燃烧腔室连接的输出线路路径上积累的冷凝物（Kondensat）引回到所述水储存器中，由此将所述水储存器进行填充（aufgefüllt）。这种设计方案具有附加的优点，即能够放弃所述水储存器的外部的填充，由此进一步简化根据这种设计方案的装置的移动使用。根据另外的优选的设计方案，存在有一个或多个传感器，所述一个或多个传感器进一步改进根据本专利技术的装置的可靠性并且提高运行安全性。特别优选地，在所述氧和/或氢输入线路中存在有至少一个流动传感器。这种设计方案具有如下优点，即导入到所述燃烧腔室中的氢或氧流能够得到测量并且就此而言能够受控地导入到所述燃烧腔室中。尤其，所述火焰形状能够通过所述氢或所述氧的受控的进入来影响。备选地或附加地，至少一个湿度传感器存在于所述氧输入线路和/或所述氢输入线路中，所述至少一个湿度传感器测量在所述氧和/或氢输入线路中的剩余湿度（Restfeuchtigkeit）。备选地或附加地，至少一个压力传感器存在于所述氧输入线路和/或所述氢输入线路中，其中，在所述线路内部的压力的测量保证所述装置的可靠的运行。备选地或附加地，在所述氧输入线路和/或所述氢输入线路中存在有至少一个温度传感器用于测量所述氢和/或由试样气体和氢构成的气体混合物和/或所述氧的温度。此外，温度传感器能够同样布置在所述试样气体输入线路中。优选地，所述温度传感器直接布置在所述燃烧腔室之前，由此能够监视所述气体导引到所述燃烧腔室中所带有的温度。备选地或附加地，另外的温度传感器布置在所述燃烧腔室内部，所述另外的温度传感器监视所述燃烧腔室的温度以用于提高运行安全性。备选地或附加地，至少一个液位传感器（Füllstandssensor，有时称为填充情况传感器）存在于所述PEM电解器的水储存器中，所述至少一个液位传感器测量在所述水储存器中的水位。通过水液位的测量能够避免所述水储存器完全排空。根据另外的设计方案，存在有至少一个加热元件用于加热所述氢和/或所述氧和/或所述试样气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于检测有机化合物的装置（1），包括小型化的火焰电离探测器（2）及用于产生氢和氧的电解器，所述火焰电离探测器带有用于试样气体的分析的燃烧腔室（3）、带有用于所述燃烧腔室（3）的至少一个氧输入线路（4）和带有用于所述燃烧腔室（3）的至少一个氢输入线路（5），其特征在于，所述电解器设计为PEM电解器（7）。

【技术特征摘要】
2016.09.23 DE 102016117998.11.用于检测有机化合物的装置（1），包括小型化的火焰电离探测器（2）及用于产生氢和氧的电解器，所述火焰电离探测器带有用于试样气体的分析的燃烧腔室（3）、带有用于所述燃烧腔室（3）的至少一个氧输入线路（4）和带有用于所述燃烧腔室（3）的至少一个氢输入线路（5），其特征在于，所述电解器设计为PEM电解器（7）。2.根据权利要求1所述的装置（1），其特征在于，所述氧输入线路（4）和所述氢输入线路（5）如下地布置，使得所述氧和所述氢彼此相对地导入到所述燃烧腔室（3）中。3.根据权利要求1或2所述的装置（1），其特征在于，存在有至少一个试样气体输入线路（6），所述至少一个试样气体输入线路通入到所述氢输入线路（5）中，从而能够给所述燃烧腔室（3）供应由氢和试样气体构成的气体混合物。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置（1），其特征在于，存在有用于所述PEM电解器（7）的水储存器（8）和引回部（9），其中，所述引回部（9）将所述燃烧腔室（3）与所述水储存器（8）连接。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置（1），其特征在于，在所述氧输入线路（4）中和/或在所述氢输入线路（5）中和/或在所述燃烧腔室（3）中存在有至少一个流动传感器（10）和/或至少一个湿度传感器（12）和/或至少一个压力传感器（13）和/或至少一个温度传感器（14、24），和/或至少一个液位传感器（11）存在于所述水储存器（8）中。6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置（1），其特征在于，存在有至少一个加热元件（15）用于加热所述氢和/或所述氧和/或所述试样气体和/或由氢和试样气体构成的气体混合物。7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置（1），其特征在于，存在有冷却阱，其中，所述冷却阱在所述PEM电解器（7）与所述燃烧腔室（3）之间布置在所述氢输入线路（5）和/或所述氧输入线路（4）的区域中。8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置（1），其特征在于，所述小型化的火焰电离探测器（2）借助于陶瓷的多层技术来制造。9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置（1），其特征在于，所述PEM电解器（7）由半壳基于所述陶瓷的多层技术或基于备选的成型方法、如注射成型或挤出成型在使用塑料或陶瓷的情况下来制造。10.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：S齐舍，C伦茨，M戴尔曼，W屈珀斯，
申请(专利权)人：克洛纳测量技术有限公司，弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国,DE