Tragbare Gasmessgeräte Grundlagen

1. Tragbare Gasmessgeräte Grundlagen

2. Zusammensetzung der natürlichen - trockenen*)- Luft (runde Zahlen in Vol.%) *)ohne jeglichen Wasserdampfgehalt Genaue Zahlen gemäß VDI 2104 Bestandteil Vol.% Sauerstoff (O2) 20,93 Stickstoff (N2) 78,10 Argon (Ar) 0,9325 Kohlendioxid (CO2) 0,03 Wasserstoff (H2) 0,01 Neon (Ne) 0,0018 Helium (He) 0,0005 Krypton (Kr) 0,0001 Xenon (Xe) 0,000009 Steffen Kühn 10/2000

3. Konzentrationsbezeichnungen ppm und Vol.-% für Gase 1 ppm = 1 cm3 10 dm3 = 1 Vol.-% = 10.000 ppm 1 m3

4. Gase und Dämpfe Vergiftungsgefahr z. B.: Wirkung: durch toxische Gase CO, Cl2, H2S, HCN, usw. im ppm-Bereich Explosionsgefahr durch brennbare Gase und Dämpfe CH4, KW‘s, Lösemittel, usw. im Vol.-%-Bereich Erstickungsgefahr durch Sauerstoffmangel CH4, CO2, N2, usw. im Vol.-%-Bereich

5. Chemisch/Physikalische Grundlagen Partialdruck Dampfdruck Molmasse Explosionsgrenzen Flammpunkt Brennpunkt Zündtemeratur Temperaturklasse Explosionsgruppe Schmelzpunkt Siedepunkt Dichte Dichteverhältnis

6. Partialdruck Der normale atmosphärische Luftdruck beträgt 1013 hPa. Dies ist der Druck, der durch sämtliche in der Luft vorhandene Gasmoleküle in Meereshöhe ausgeübt wird. Da Luft im wesentlichen zu 79 Vol.-% aus Stickstoff und 21 Vol.-% Sauerstoff besteht, setzt sich der Luftdruck aus dem Druck, der durch die Stickstoff- moleküle ausgeübt wird, und dem Druck der Sauerstoffmoleküle zusammen. - Die Summe der Teildrücke der Einzelgase ergibt den Gesamtdruck. Diese Teildrücke bezeichnet man als Partialdrücke. - Die Partialdrücke verhalten sich wie die Raumteile. Partialdruck des Stickstoffs: 1013 x 79 / 100 = 800 hPa Partildruck des Sauerstoffs: 1013 x 21 / 100 = 213 hPa Luftdruck: 800 + 213 = 1013 hPa

7. Dampfdruck Als Dampfdruck bezeichnet man das Bestreben von Flüssigkeits- oder Feststoffmolekülen in den Gasraum zu verdampfen. Dieses Bestreben ist stark temperaturabhängig. Dampfdruckkurven geben den Sättigungsdampfdruck in Abhängigkeit von der Temperatur an. Jeder Stoff hat seine spezifische Dampfdruckkurve. P mbar 1000 Dampfdruckkurve von Wasser 500 100 °C 0 10 50 100

8. Flammpunkt Über jeder freien Flüssigkeitsoberfläche bildet sich durch Verdunstung Dampf. Hierbei steigt der Dampfdruck in der Luft über der Flüssigkeit mit der Temperatur. Unter konstanten Druckverhältnissen (Atmosphärendruck) verdunstet aus einer brennbaren Flüssigkeit bei einer spezifischen Temperatur soviel Dampf, dass das Luft/Dampf-Gemisch entflammbar wird. Diese für jede brennbare Flüssigkeit spezifische Temperatur ist der Flammpunkt. Brennpunkt Die bei Erreichen des Flammpunktes entwickelte Dampfmenge wird bei Zündung kurz aufflammen, ohne jedoch dauerhaft weiter zu brennen, da die Nachentwicklung neuer Dämpfe nicht schnell genug stattfindet. Um ein dauerhaftes Fortbrennen der Flamme zu gewährleisten, ist eine weitere Erhöhung der Temperatur bis zum Brennpunkt nötig, so dass erst ab dieser Temperatur eine Explosion ausgelöst werden kann. Der Brennpunkt liegt i. a. 10 bis 15 K oberhalb des Flammpunktes. Zündtemperatur Die Zündtemperatur ist die niedrigste Temperatur einer heißen Oberfläche,bei der eine Zündung explosionsfähiger Atmosphäre möglich ist.

9. CO2 Kohlendioxid – CO2 Dichteverhältnis (Luft = 1) 1.56 Sublimationstemperatur ‑ 78.50°C MAK-Wert 5000 ppm in Umgebungsluft vorhanden ca. 350 ppm Eigenschaften: Farbe : farblos, in festem Zustand weiß Geruch : geruchlos Nicht brennbar Mäßig wasserlöslich. Gas ist schwerer als Luft. Wirkung von Kohlendioxid 2 Vol. % 50 %ige Steigerung der Atemfrequenz 8 - 10 Vol. % Kopfschmerzen, Ohrensausen,Schwindelgefühl und Blutdruckanstieg > 10 Vol. % Bewußtlosigkeit sowie Krämpfe > 15 Vol.% Schlaganfall 25 Vol.% tödlich

10. CO Kohlenmonoxid - CO Kohlenmonoxid (CO) ist geruchlos und unsichtbar. MAK-Wert 30 ppm Dichteverhältnis (Luft = 1) 0.97 UEG 12.5 Vol. % OEG 74 Vol. % Affinität zum Hämoglobin im Verhältnis zum Sauerstoff 240 : 1 Eigenschaften: Farbe : farblos Geruch : geruchlos Hochentzündliches Gas. Großes Diffusionsvermögen. Gas ist etwas leichter als Luft. Wirkung von CO 800 ppm Kopfschmerzen, Brechreiz und Schwindel nach 45 Minuten 1.600 ppm obige Symptome nach 20 Minuten 3.200 ppm Bewußtlosigkeit und Tod nach 20 Minuten 6.400 ppm Schwindel nach 2 ‑ 3 Minuten, Tod nach 10 ‑ 15 Minuten (nach Hommel 1987)

11. H2S Schwefelwasserstoff H2S Hydrogensulfid Geruchsschwelle, untere 0.04 ‑ 0.1 ppm obere 200 ‑ 300 ppm MAK 15 mg/m3 = 10 ppm UEG 4.3 Vol.% OEG 45.5 Vol.% Dichteverhältnis (Luft = 1) 1.19 Eigenschaften: Farbe : farblos Geruch : nach faulen Eiern Hochentzündliches Gas. Mit Wasser mischbar. Gas ist schwerer als Luft. Wirkung von H2S 50 ‑ 100 ppm Reizung der Augen und der Atemwege nach einer Stunde 200 - 300 ppm starke Reizung der Augen und der Atemwege 500 - 700 ppm Schwindel, Kopfschmerzen und Übelkeit innerhalb von 15 Minuten 700 - 900 ppm führen schnell zur Bewußtlosigkeit und wenige Minuten später zum Atemstillstand 1.000 - 2.000 ppm sofortiger Atemstillstand (nach Hommel 1987)

12. Chlor Chlor – Cl2 Dichteverhältnis (Luft = 1) 2,486 Siedepunkt -34,05 °C Spez. Gewicht bei 0°C 3.214 g/ml Geruchsschwelle 0.003 ppm MAK-Wert 0,5 ppm Eigenschaften: Farbe gelbgrün stechender Geruch nicht brennbar Löslich in Wasser. Gesundheitsgefährdung: Chlor reizt erheblich die Atmungsorgane. Vergiftungen führen zunächst zu heftigem, schmerzhaftem, keuchhustenartigem Husten, der stundenlang anhalten kann. Es kommt zu entzündlichen Prozessen und zur Zerstörung des Lungengewebes. Toxische Reaktionen finden besonders an den Membranen und Muskelgeweben der Lungen statt, wobei auch die Cilien in Bronchien und Luftröhre geschädigt werden. Hohe Konzentrationen können zum Lungenödem führen, dem eine mehrstündige Latenzzeit vorausgehen kann.

13. Möglichkeiten der Gasanalyse 1. Laboranalyse (chemisch) hoher Aufwand kein direktes Ergebnis 2. Gaschromatographie wie 1. 3. Physikalische Messgeräte Messprinzipien: z.B. Halbleiter,Wärmetönung, Wärmeleitfähigkeit, Elektrochemische Sensoren, Infrarot, Photoionisation, Flammenionisation, u.a. direktes Ergebnis 4. Prüfröhrchenverfahren direktes Ergebnis, einfach und ausreichend genau

14. O2 - Kapsel Messprinzip Der DrägerSensor O2 ist ein elektrochemischer Messwandler, der nach dem Prinzip einer galvanischen Zelle arbeitet.. Sauerstoffmoleküle aus dem zu messenden Gasgemisch diffundieren durch eine Kunststoffmembran in den flüssigen Elektrolyt des Sensors und werden an der Messelektrode elektrolytisch reduziert. Gleichzeitig wird die Gegenelektrode oxidiert. Der durch die Zelle fließende Strom ist proportional dem Sauerstoffpartialdruck in dem zu messenden Gasgemisch. 1 Gas 2 Staubfilter 3 Kunststoffmembran 4 Messelektrode 5 Elektrolyt 6 Gegenelektrode

15. PacSensoren II DrägerSensor EC CO zur Überwachung der Kohlenmonoxid- Konzentration in der Umgebungsluft. Meßbereich 0 bis 500 ppm CO minimal 0 bis 100 ppm CO maximal 0 bis 2 000 ppm CO DrägerSensor EC H2S 100 ppm, zur Überwachung von Schwefelwasserstoff- Konzentrationen in der Umgebungsluft. Meßbereich 0 bis 100 ppm H2S minimal 0 bis 20 ppm H2S DrägerSensor EC O2 LS zur Überwachung der Sauerstoff-Konzentration in der Umgebungsluft. Meßbereich 0 bis 25 Vol.-% O2 DrägerSensor EC H2S 500 ppm, Meßbereich 0 bis 500 ppm H2S minimal 0 bis 100 ppm H2S maximal 0 bis 600 ppm H2S

16. XS-Sensoren DrägerSensoren XS zur Überwachung von Stoffen in der Umgebungsluft. DrägerSensor XS EC Hydride DrägerSensor XS EC PH3 500 DrägerSensor XS EC NH3 DrägerSensor XS EC SO2 DrägerSensor XS EC Cl2 DrägerSensor XS EC NO DrägerSensor XS EC NO2 DrägerSensor XS EC HCN DrägerSensor XS EC CO DrägerSensor XS EC H2S 100 DrägerSensor XS EC O2 LS DrägerSensor XS EC Odorant DrägerSensor XS EC Organic Vapors DrägerSensor XS EC Organic Vapors A DrägerSensor XS EC CO2 DrägerSensor XS EC Amine DrägerSensor XS EC CO HC DrägerSensor XS EC H2

17. Funktionsprinzip des elektro-chemischen Sensors Messprinzip Die DrägerSensoren EC sind elektrochemische Meßwandler zur Messung des Partialdruckes des jeweiligen Gases unter atmosphärischen Bedingungen. Die zu überwachende Luft diffundiert durch eine Membran in den flüssigen Elektrolyt des Sensors. In dem Elektrolyt befinden sich eine Messelektrode, eine Gegenelektrode und eine Referenzelektrode. Eine elektronische Potentiostat- schaltung sorgt dafür, daß zwischen Messelektrode und Refe- renzelektrode stets eine konstante elektrische Spannung herrscht. Die Spannung, der Elektrolyt und das Elektroden- material sind so gewählt, daß das zu überwachende Gas an der Messelektrode elektrochemisch umgewandelt wird. Die bei der Reaktion fließenden Elektronen e– sind ein Maß für die Gaskonzentration. An der Gegenelektrode findet gleichzeitig eine elektrochemische Reaktion mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft statt. 1 Meßgas 5 Elektrolyt 2 Staubfilter 6 Referenzelektrode 3 Membran 7 Gegenelektrode 4 Meßelektrode

18. Infrarot-Sensor DrägerSensor IR CO2 zur Überwachung der CO2 (Kohlendioxid)- Konzentration in der Umgebungsluft. Meßbereich 0 bis 5 Vol.-% minimal 0 bis 1 Vol.-% maximal 0 bis 25 Vol.-% (von der BAM bis 5 Vol.-% CO 2 funktionsgeprüft) kleinste Auflösung0,01 Vol.-% der Digitalanzeige DrägerSensor IR Ex HC zur Überwachung von Kohlenwasserstoff- Konzentrationen in der Umgebungsluft. Meßbereich0 bis 100 % UEG bzw. zur Überwachung von Methan. Meßbereich 0 bis 100 Vol.-% CH4. kleinste Auflösung0,1 Vol.-% bzw. 1 % UEG der Digitalanzeige

19. Infrarot-Sensor Funktionsprinzip 1 Strahler 2 Fenster 3 Küvette 4 Spiegel 5 Fenster 6 Strahlteiler 7 Interferenzfilter 8 Meßdetektor 9 Interferenzfilter 10 Referenzdetektor

20. Wenn alle Voraussetzungen des Dreiecks erfüllt sind, steht das Dreieck. Das Feuer brennt. Brennstoff Sauerstoff (Luft) Wärme (Zündtemperatur) Fehlt eine Voraussetzung, fällt das Dreieck zusammen. Das Feuer erlischt. Steffen Kühn 10/2000

21. Brennbare Gas-Luftgemische Brennbare Gas-Luft-Gemische Beispiel: Methan (CH4) Erstickungsgefahr durch O2 Mangel 28 zu fett abbrennbar nur unter zusätzlichem Luftzutritt 16,5 Explosiver Bereich Verbrennung mt selbst- ständiger Flammenfortpflanzung Vol.-% Gas (Methan) in Luft 4,4 zu mager weder abbrennbar noch explosibel 0 Steffen Kühn 10/2000

22. Explosive Stoffe Beurteilung der Gefährlichkeit explosiver Stoffe Wichtige Daten einiger brennbarer Gase und Dämpfe Substanz UEG*) Vol.-% OEG*) Vol.-% Zündtemp. °C Flammpunkt °C Methan 4,4 16,5 595 - Ethan 2,7 12,7 515 - Propan 1,7 10,9 470 - 42 n-Butan 1,4 9,3 365 - 60 Heptan 1,1 6,7 215 - 4 Octan 0,8 6,5 210 +12 Acetylen 2,3 85,0 305 - Benzol 1,2 8,0 555 - 11 Toluol 1,2 7,0 535 + 6 Methanol 5,5 44,0 455 +11 Ethanol 3,5 15,0 425 +12 Aceton 2,5 13,0 540 - 19 n-Nonan 0,7 5,6 205 + 31 Wasserstoff 4,0 77,0 560 - *)alle Konzentrationen beziehen sich auf 20°C und 1013 mbar Steffen Kühn 10/2000

23. DrägerSensor Cat Ex Der Sensor dient zur Überwachung von Gemischen brennbarer Gase oder Dämpfe mit der Umgebungsluft. Meßbereiche: 0 bis 100 % UEG oder 0 bis 100 Vol.-% CH4 Auflösung der Digitalanzeige: 1 % UEG für den Meßbereich 0 bis 100 % UEG 0,1 Vol.-% für den Meßbereich 0 bis 5 Vol.-% CH4 1 Vol.-% für den Meßbereich 5 bis 100 Vol.-% CH4 Umweltbedingungen –20 bis 55 °C 700 bis 1300 hPa 10 bis 95 % r.F. Empfohlen 0 bis 30 °C Lagerbedingungen 30 bis 80 % r.F. Erwartete Sensorlebensdauer >36 Monate

24. Funktionsprinzip des katalytischen Ex Sensors Meßprinzip Die Umgebungsluft diffundiert durch die Sintermetall- scheibe in den Sensor. Dort werden die brennbaren Gase oder Dämpfe an einem aufgeheizten Detektor- element (Pellistor) katalytisch verbrannt. Der für die Verbrennung notwendige Sauerstoff wird der Um- gebungsluft entnommen.Durch die dabei entstehende Verbrennungswärme wird das Detektorelement erwärmt. Diese Erwärmung hat eine Widerstandsänderung des Detektorelements zur Folge. Sie ist proportional zum Partialdruck der explosiblen Gase oder Dämpfe. Im Sensor befindet sich außer dem katalytisch aktiven Detektorelement ein ebenfalls aufgeheiztes inaktives Kompensatorelement. Beide Elemente sind Teil einer Wheatstoneschen Brücke. Umwelteinflüsse wie Temperatur, Luftfeuchte oder Wärmeleitung wirken auf beide Elemente in gleichem Maße ein, wodurch diese Einflüsse auf das Meßsignal nahezu vollständig kompensiert werden. Aus der Brückenspannung des Sensors wird die Gaskonzentrationin % UEG oder Vol.-% bestimmt. 1 Umgebungsluft 2 Sintermetallscheibe 3 Kompensatorelement 4 Detektorelement

25. Wärmetönung-Wärmeleitung Wärmetönung/Wärmeleitung 100 Anzeige (% UEG) 50 5 100 75 Anzeige (Vol.-%) 50 25 75 50 25 UEG OEG Methan Konzentration (Vol.-%) Meßbereich Wärmetönung Meßbereich Wärmeleitung Steffen Kühn 10/2000

26. Wärmeleitfähigkeit Wärmeleitfähigkeit von einigen Gasen (Stand 02/1984) Gas Formel Wärmeleitfähigkeit l [mw/cmgrd] bei 25°C Wasserstoff H2 1810 Methan CH4 337 Luft 260 Kohlenmonoxid CO 249 Ethan C2H6 212 Propan C3H8 180 Kohlendioxid CO2 164 n-Butan C4H10 163 n-Pentan C5H12 150 Nur geeignet, wenn die Gaszusammensetzung gut bekannt ist (in der Industrie relativ selten). Daher besonders gut geeignet für Bergbaueinsätze. Steffen Kühn 10/2000

27. Gerät mit Methan kalibriert 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 % UEG 1 2 3 4 5 6 7 8 Vol % 1 2 3 4 5 6 7 8 Methan Ethen Wasserstoff Propan Aceton Ethylen Toluol n-Nonan 1,10 0,67 1,00 0,43 0,63 0,58 0,30 0,18 2,20 1,35 2,00 0,85 1,25 1,15 0,60 0,35 3,30 2,02 3,00 1,28 1,88 1,73 0,90 0,53 4,4 2,7 4,0 1,7 2,5 2,3 1,2 0,7 Dargestellt sind Mittelwerte. Die aktuellen Wete können je nach Gerät um +- 30 % schwanken.

28. Gerät mit Toluol kalibriert 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 % UEG 1 2 3 4 5 6 7 Gerät mit Toluol kalibriert 8 Vol % 7 1 2 3 4 5 6 8 Toluol Methan Ethen Wasserstoff Propan Aceton Ethylen n-Nonan 0,30 1,10 0,67 1,00 0,43 0,63 0,58 0,18 0,60 2,20 1,35 2,00 0,85 1,25 1,15 0,35 0,90 3,30 2,02 3,00 1,28 1,88 1,73 0,53 1,2 4,4 2,7 4,0 1,7 2,5 2,3 0,7 Dargestellt sind Mittelwerte. Die aktuellen Wete können je nach Gerät um +- 30 % schwanken. Steffen Kühn 10/2000

29. Katalysatorgifte • Irreversible Katalysatorschädigung durch • flüchtige Schwefel-, Blei-, Quecksilberverbindungen und Silikone • Korrosive Substanzen wie Halogene und halogenisierte Kohlenwasserstoffe • Reversible Katalysatorschädigung durch • polymerisierende Substanzen wie Acrylnitrat, Butadien, Styrole und Vinylchlorid • Der Katalysator kann bei diesen Stoffen häufig durch Wasserstoffaufgabe regeneriert werden.

30. Kalibriermedium Kalibrieren des Gaswarngerätes Wahl des Kalibriermediums Die Empfindlichkeit des Gaswarngerätes ist an die zu erwartende explosible Atmosphäre anzupassen. 1 Das zu überwachende Gas-Luftgemisch ist bekannt. - Kalibrierung mit Prüfgas mit einer Konzentration unterhalb der UEG 2 Das zu überwachende Dampf-Luftgemisch ist bekannt. - Kalibrierung mit definiertem Dampf-Luftgemisch und Kalibrierkammer 3 Eine bekannte Mischung aus mehreren Komponenten wird überwacht. - Kalibrierung mit der Komponente, für die das Gerät die geringste Empfindlichkeit hat. 4 Das explosible Medium ist unbekannt. - Kalibrierung mit Dampf-Luftgemisch für die das Gerät eine sehr geringe Empfindlichkeit hat. Steffen Kühn 10/2000

31. Kennzeichnung Exschutz Gerätekennzeichnung für den Ex-Schutz Explosionsschutz-Kurzzeichen Beispiel: EEx d II B T4 E Konformität mit der europäischen Normung wird bestätigt Ex Elektrisches Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche d Zündschutzart II B Explosionsgruppe T4 Temperaturklasse Zündschutzart Verschiedene Buchstaben stehen für unterschiedliche Zündschutzarten d Druckfeste Kapselung p Überdruck Kapselung i Eigensicher o Ölkapselung e erhöhte Sicherheit g Sandkapselung m Vergußkapselung Steffen Kühn 10/2000

32. Explosionsgruppen Explosionsguppen In den europäischen Normen werden die Betriebsmittel in zwei Hauptgruppen unterteilt, von denen die zweite noch in drei Untergruppen unterteilt wird. Gruppe I Elektrische Betriebsmittel für schlagwettergefährdeten Grubenbau Gruppe II Elektrische Betriebsmittel für alle übrigen explosionsgefährdeten Bereiche II A: Aceton, Ammoniak, Ethylalkohol, Benzin, Benzol, Methan, Propan II B: Ethylen, Stadtgas, Acetaldehyd II C: Wasserstoff, Schwefelkohlenstoff, Acetylen, Ethylennitrat In der Gruppe II C sind die gefährlichsten Stoffe eingeteilt. Geräte die diese Zulassung haben können auch in der Gruppe II B und II A eingesetzt werden. Das gleiche gilt auch für die Gruppe II B, Geräte die diese Zulassung haben, können bei Stoffen der Gruppe II A eingesetzt werden. Steffen Kühn 10/2000

33. Zoneneinteilung umfaßt Bereiche, in denen eine explosionsfähige Atmosphäre, die aus einem Gemisch von Luft und Gasen, Dämpfen oder Nebeln besteht, ständig, langzeitig oder häufig vorhanden ist. Zone 0 Zone 1 Zone 2 Zone 20 Zone 21 Zone 22 umfaßt Bereiche, in denen damit zu rechnen ist, daß eine explosions- fähige Atmosphäre aus Gasen, Dämpfen oder Nebeln gelegentlich auftritt umfaßt Bereiche, in denen nicht damit zu rechnen ist, daß eine explosions- fähige Atmosphäre durch Gase, Dämpfe oder Nebel auftritt, aber wenn sie dennoch auftritt, dann nur selten und dann auch nur kurzzeitig. umfaßt Bereiche, in denen eine explosionsfähige Atmosphäre,die aus Staub/Luft-Gemischen besteht, ständig, langzeitig oder häufig vorhanden ist. umfaßt Bereiche, in denen damit zu rechnen ist, daß eine explosions- fähige Atmosphäre aus Staub/Luft-Gemischen gelegentlich auftritt umfaßt Bereiche, in denen nicht damit zu rechnen ist, daß eine explosions- fähige Atmosphäre durch aufgewirbelten Staub auftritt, aber wenn sie dennoch auftritt, dann nur selten und dann auch nur kurzzeitig. Zoneneinteilung Steffen Kühn 10/2000

34. Temperaturklassen Temperaturklassen zulässige Oberflächentemperatur Zündtemperaturbereich Temperaturklasse der elektr. Betriebsmittel der Gemische T 1 450 °C > 450 °C T 2 300 °C > 300...<450 °C T 3 200 °C > 200...<300 °C T 4 135 °C > 135...<200 °C T 5 100 °C > 100...<135 °C T 6 85 °C > 85...<100 °C Steffen Kühn 10/2000

35. Wahl des Kalibriermediums Die Empfindlichkeit des Gaswarngerätes ist an die zu erwartende explosible Atmosphäre anzupassen. 1 Das zu überwachende Gas-Luftgemisch ist bekannt. - Kalibrierung mit Prüfgas mit einer Konzentration unterhalb der UEG 2 Das zu überwachende Dampf-Luftgemisch ist bekannt. - Kalibrierung mit definiertem Dampf-Luftgemisch und Kalibrierkammer 3 Eine bekannte Mischung aus mehreren Komponenten wird überwacht. - Kalibrierung mit der Komponente, für die das Gerät die geringste Empfindlichkeit hat. 4 Das explosible Medium ist unbekannt. - Kalibrierung mit Dampf-Luftgemisch für die das Gerät eine sehr geringe Empfindlichkeit hat.

36. Liste Kalibriergase/-dämpfe Folgende Messgaseinstellungen sind möglich: Für den CAT Ex-Sensor: Formel Name Menge ul UEG Vol% Molg. G/Mol Dichte g/ml p20 hPa Flammp. °C CH4 Methan Gas 4,4 16,4 0,0007 1460 ----- H2 Wasserstoff Gas 4,0 2,0 0.07 ----- ----- C2H2 Acetylen Gas 2,3 26,0 0,0017 ----- ----- C2H4 Ethylen Gas 2,3 28,1 0,0013 ----- -100 C2H5OH Ethanol 127 3,5 46,1 0,79 59 12 C2H6 Ethan Gas 2,7 30,1 0,0014 ----- ----- C3H8 Propan Gas 1,7 44,1 0,002 ----- -42 C4H9OH n-Butanol Satt. 1,4 74,1 0,81 6,9 35 C4H10 n-Butan Gas 1,4 58,1 0,0027 ----- -60 C5H12 n-Pentan 100 1,4 72,2 0,63 573 -40 C6H5CH3 Toluol 79 1,2 92,1 0,87 29 6 C6H6 Benzol 66 1,2 78,1 0,88 100 -11 C6H14 n-Hexan 81 1,0 86,2 0,66 160 -22 C7H16 n-Heptan 92 1,0 100,2 0,68 48 - 4 C8H18 n-Octan 81 0,8 114,4 0,70 15 12 C9H20 n-Nonan Satt. 0,7 128,3 0,72 5,0 31 CH3COOH Essigsäure Satt. 4,0 60,1 1,05 15,7 15,7 C5H11OH n-Amylalkohol Satt. 1,3 88,2 0,81 3,0 3 C8H10 Xylol Satt. 1,0 106,2 0,88 6,7 6,7 Ex (für die Messung weiterer brennbaren Gase und Dämpfe)

37. UEG-Anzeige für Prüfgas ermitteln 100 x P A = UEG A = einzustellender Anzeigewert in % UEG P = Prüfgaskonzentration der Flasche UEG = Untere Explosionsgrenze des Gases in Vol.% Beispiel: Methan (UEG = 4,4 Vol.%) Prüfgas mit 1,95 Vol.% A = (100/4,4) x 1,95 = 44,3 % UEG

38. Dampfdruckkurve 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 VOL% % UEG 100 %UEG 0,7 0,6 0,5 0,4 50 %UEG 0,3 0,2 0,1 Flammpunkt °C 0 10 16 20 30 Unterer Explosionspunkt Dampfdruckkurve n-Nonan (UEG = 0,7 Vol.-%; Vol.-%-Werte gelten für 1013 hPa)

39. Volumen der Kalibrierflüssigkeit berechnen 3000 x 0,6 x 92,14 x 2,73 F= 22400 x (273 + 20) x 0,86 F = notwendiges Flüssigkeitsvolumen (ccm, 20°C, 1013 hPa V = Volumen der Kalibrierkammer (ccm) U = 50% UEG (Vol.%) M = Molmasse (g) j = Spezifisches Gewicht (g/ccm) t = Umgebungstemperatur (°C) V x U x M x 2,73 F = 22400 x (273 + t) x j Beispiel Toluol: V = 3000 ccm U = 0,6 Vol.% M = 92,14 g j = 0,86 g/ccm t = 20°C =0,080 ccm

40. Kalibrierkammer vorbereiten - Bei der Kalibrierung mit der Kalibrierkammer ist die Betriebsanleitung des entsprechenden Gaswarngerätes genau zu beachten. - Kammerdeckel (A) öffnen und prüfen, ob der Ventilator (B) frei laufen kann. Ventilatormotor mit einigen Umdrehungen aufziehen und den Ventilator bei offenem Kammerdeckel laufen lassen. Dieses ist notwendig, um die Kammer zu belüften, damit alle Gas- und Dampfreste herausgespült werden. - Die Verdampferschale (C) in den dafür vorgesehenen Halter in die Kammer setzen. Bei allen Kalibriervorgängen muß sich die Verdampferschale in der Kammer befinden. - Anschlussöffnungen für andere Messköpfe (D) verschließen. - Gummidichtung für CAT-Ex Sensor (E) einsetzen.

41. Schwefeldioxid Schwefeldioxid – SO2 Dichteverhältnis (Luft = 1) 2.26 Siedepunkt - 10° C Spez. Gewicht bei – 10°C 1.46 g/ml Geruchsschwelle 0.3 – 1 ppm MAK-Wert 2 ppm Eigenschaften: farbloses Gas stechender Geruch nicht brennbar bildet in Wasser ätzende schwefelige Säure Gesundheitsgefährdung: Reizung der Augen und der Atemwege sowie der Lunge bis hin zu Lungenödem (kann mit einer Verzögerung bis zu zwei Tage auftreten). Stimmritzenkrampf möglich Einatmen von Konzentrationen > 400 ppm über einige Minuten lebensgefährlich

42. Stickstoffoxid Stickstoffoxid - NO Dichteverhältnis (Luft = 1) 1.04 Siedepunkt - 151.7°C MAK-Wert 25 ppm Eigenschaften: farbloses Gas geruchlos verbindet sich mit dem Sauerstoff der Luft zu nitrosen Gasen (NO2, N2O3) Gesundheitsgefährdung: Das Gas führt in Minuten zu zentralnervösen Erscheinungen bis zu Bewußtlosigkeit wegen der Umsetzung zu NO2 ist das Erscheinungsbild damit gleichzusetzen (Bildung von Lungenödem evtl. auch erst nach zwei Tagen). Brennen der Augen verursacht durch das Entstehen von Salpetersäure (Feuchtigkeit). (nach Hommel 1987)

43. Stickstoffdioxid Stickstoffdioxid – NO2 Dichteverhältnis (Luft = 1) 3.2 Siedepunkt 21°C MAK-Wert 5 ppm Geruchsschwelle ca. 0.5 ppm Eigenschaften: gelbroter bis braunroter Dampf stechender, säureähnlicher Geruch nicht brennbar bei Kontakt mit flüssigen Brennstoffen erfolgt heftige Reaktion bei Kontakt mit Wasser entsteht Salpetersäure Gesundheitsgefährdung: Bei Einatmung hochgiftig durch Entstehung eines Lungenödems (kann mit Verzögerung bis zu zwei Tagen auftreten). Bei hohen Konzentrationen können schon wenige Atemzüge tödlich sein. Folgende Dosis-Wirkungs-Beziehungen wurden für eine 60 min. Exposition des Menschen dargestellt: 100 ppm - Lungenödem mit Todesfolge, 50 ppm - Lungenödem mit möglicher Folge einer subakuten oder chronischen Lungenschädigung, 25 ppm - Atemtraktirritation und Brustschmerz.

44. Toluol Toluol C6 H5 CH3 Bezeichnung Methylbenzol Lösemittel Farben, Lacke, Klebstoff UEG 1,2 Vol. % OEG 7 Vol. % Flammpunkt 6°C Zündtemperatur 535°C Dichte 0,87 g/cm³ MAK-Wert 50 ppm (190 mg/m³) Eigenschaften: Farblose Flüssigkeit benzolähnlicher Geruch Dämpfe schwerer als Luft (3.18:1) Gesundheitsgefährdung: 100 ppm: leichte Befindlichkeitsstörungen (Müdigkeit, Kopfschmerz), z.T.auch Leistungsminderung. 200 ppm: Beeinflussung der Reaktionszeit. 400 ppm: Euphorie, Verwirrtheit, Müdigkeit, Übelkeit. 600 ppm: Trunkenheitsgefühl, Verwirrtheit, Übelkeit, Sehstörungen, Kopfschmerz, Tage nach der Exposition anhaltende Nervosität, Schlaflosigkeit, Muskelschwäche, Verlust des Erinnerungsvermögens; 2000 ppm: über 30 min können tödlich wirken. 4000 ppm: innerhalb von Minuten Verlust der Selbstkontrolle.

45. Ethylenoxid Ethylenoxid C2H4O Geruchsschwelle, untere 0.75 ppm obere 700 ppm TRK 1 ppm UEG 2,6 Vol.% OEG 99 Vol.% Dichteverhältnis (Luft = 1) 1.52 Eigenschaften: Farbe : farblos Geruch : süßlich, etherisch Hochentzündliches Gas. Flüssigkeit mit Wasser mischbar, reagiert neutral. Wirkung von Ethylenoxid: Hauptsymptome einer inhalativen Exposition resultieren aus dem starken neurotoxischen Wirkpotential: Kopfschmerzen, Schwindel, anhaltendes periodisches Erbrechen, starke Erregung und Bewußtlosigkeit. Zusätzlich traten Atembeschwerden (durch Obstruktion der Atemwege), Herzrhythmusstörungen und eine vermehrte Ausscheidung von Gallenfarbstoffen auf. Es besteht der Verdacht, dass die Substanz ein krebserzeugendes Potential besitzt. Expositionen oberhalb 800 ppm können tödlich wirken. Exposition kann zu vererbbaren Schäden führen. Eine Schädigung der DNA war bislang bei Expositionsspiegeln ab 5-10 ppm feststellbar.

46. Blausäure Cyanwasserstoff HCN Blausäure, Hydrogencyanid Geruchsschwelle untere 0.2 ppm Es gibt Personen, die völlig geruchsunempfindlich sind. MAK 10 ppm UEG 5,4 Vol.% OEG 46,6 Vol.% Dichteverhältnis (Luft = 1) 0,95 Eigenschaften: Farbe : farblos Geruch : bittermandelartig Hochentzündliche Flüssigkeit Mit Wasser mischbar. Sehr leicht flüchtig. Wirkung von HCN: Das Zentralnervensystem ist hinsichtlich einer HCN-Vergiftung das empfindlichste Organ (frühzeitige Stimulation, gefolgt von Depression). Symptome sind Benommenheit, Schwindelgefühl, Beschleunigung der Atemfrequenz, Übelkeit, Erbrechen, Gefühl des Eingeschnürtseins und Erstickens, Verwirrtheit, Ruhelosigkeit, Angstgefühl. Schwere Vergiftungen führen schnell zu Koma, Nackensteifigkeit, Krämpfen, starren weiten Pupillen und Tod. Als toedliche Konzentrationen werden folgende Werte angesehen: 110 ppm/1 h, 135 ppm/30 min, 181 ppm/10 min, 270 ppm/ wenige Sekunden. Besonders gefährdet sind Personen, die Alkohol, selbst in geringen Mengen, aufgenommen haben.