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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Brandmelder mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Akustische Alarmgeber umfassen oftmals einen Resonator und einen als Piezo-Wandler ausgebildeten Schallgeber, welcher in dem Resonator angeordnet ist. Die Erzeugung einer resonanten Schallerzeugung erfolgt mittels des Piezo-Wandlers bei Anlegen von Wechselspannung. Akustische Alarmgeber finden zum Beispiel bei Brandmeldern für die Ausgabe eines Brandalarms Anwendung.
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In der Druckschrift
DE 19857024 A1 wird ein Lautsprecher mit einem Resonanztopf, einem Resonanzdeckel, einem dazwischen angeordneten Schallgenerator und einer parallel zum Schallgenerator angeordneten Öffnung zum Auslass des Schalls, offenbart. Der Schallgenerator beinhaltet einen scheibenartigen Metallresonator mit piezoelektrischen Keramikelementen.
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In der Druckschrift
DE 3131349 A1 wird ein piezoelektrischen Tongeber für ein Telefon mit einem Resonanztopf, einem Resonanzdeckel, einem dazwischen angeordneten Schallgenerator und seitlich in der Wandung angeordneten Öffnung zum Schallauslass, offenbart. Der Schallgenerator beinhaltet einen Messing-, Aluminium- oder Bronzemembran auf die eine piezoelektrische Platte aufgebracht ist.
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In der Druckschrift
JP H05-249978 A wird ein piezoelektrischer Tongeber für ein Telefon mit einem Resonanztopf, einem Resonanzdeckel, einem dazwischen angeordneten Schallgenerator offenbart. Der Schallgenerator beinhaltet eine Metallplatte auf die eine piezoelektrische Platte aufgebracht ist. Der Schallgenerator kann seitliche Öffnungen aufweisen. Alternativ wird der Schallgenerator im leicht gekippten Zustand eingebaut, so das sich eine seitliche Öffnung durch den Kippzustand ergibt.
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In der Druckschrift
DE 69320306 T2 wird ein elektroakustischer Wandler für ein Summer mit einem Resonanztopf, einem Resonanzdeckel, einem dazwischen angeordneten Schallgenerator und einer seitlichen Öffnung zum Auslass des Schalls, offenbart. Der Schallgenerator beinhaltet eine Gummimembran auf dem ein Magnetstück angeordnet ist. Die Membran wird mit einer Spule in Schwingung versetzt.
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In der Druckschrift
JP 2007 124200 A wird ein Brandmelder mit einem elektroakustischen Wandler als ein Summer mit einem Resonanztopf, einem Resonanzdeckel, einem dazwischen angeordneten Schallgenerator und einer Öffnung zum Auslass des Schalls, offenbart. Der Schallgenerator beinhaltet eine Metallmembran mit einem piezoelektrischen Keramikelement
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Aus der Druckschrift
EP 0 085 496 B1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik darstellt, ist eine Trage- und Kontakteinrichtung für einen piezoelektrischen akustischen Wandler bekannt. Die Trage- und Kontakteinrichtung weist ein Gehäuse auf, in dem der piezoelektrische akustische Wandler angeordnet ist, sowie einen Resonator mit einer Schallausgabe.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird ein Brandmelder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und/oder der nachfolgenden Beschreibung.
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Erfindungsgemäß wird ein Brandmelder mit einer Schallgebervorrichtung vorgeschlagen, welche in einer beliebigen Vorrichtung integriert sein kann. Eine bevorzugte Anwendung betrifft allerdings die Integration der Schallgebervorrichtung in einen Brandmelder. Insbesondere dient die Schallgebervorrichtung zur Ausgabe von Schall, zum Beispiel eines Alarmtons.
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Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel dient der ausgegebene Schall zur Signalisierung eines Brands.
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Die Schallgebervorrichtung umfasst ein Resonatorgehäuse. Das Resonatorgehäuse weist vorzugsweise einen Boden, einen Deckel und eine den Boden und Deckel abschließende Seitenwandung auf. Insbesondere wird der Schall in dem Resonatorgehäuse erzeugt. Besonders bevorzugt ist das Resonatorgehäuse ein akustischer Resonator, insbesondere ein Helmholtz-Resonator.
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Das Resonatorgehäuse umfasst einen Resonatortopf und einen Resonatordeckel, welche gemeinsam einen Resonanzraum bilden. Der Resonatortopf und der Resonatordeckel sind insbesondere als separate Bauteile ausgebildet. Bevorzugt bildet der Resonatortopf den Boden und der Resonatordeckel den Deckel des Resonatorgehäuses. Ferner ist bevorzugt, dass der Resonatortopf und/oder der Resonatordeckel jeweils mindestens eine umlaufende Seitenwand aufweisen, die die Seitenwandung des Resonatorgehäuses bildet. Der Resonanzraum ist vorzugsweise durch eine Gehäuseinnenwand des Bodens, des Deckels und der Seitenwandung umschlossen. Insbesondere weisen der Resonatortopf und der Resonatordeckel jeweils eine Zugangsöffnung auf, wobei die Zugangsöffnung durch freie Enden der mindestens einen Seitenwand des Resonatortopfs bzw. Resonatordeckels gebildet ist. Bevorzugt sind der Resonatortopf und der Resonatordeckel derart zueinander angeordnet, dass die Seitenwandung durch die Seitenwände gebildet und die Zugangsöffnungen zur Bildung des Resonanzraums zueinander ausgerichtet sind. Besonders bevorzugt sind der Resonatortopf und/oder der Resonatordeckel jeweils als ein Hohlkörper mit einem Innen- und einem Außenumfang, insbesondere als ein Rotationshohlkörper, im Speziellen als ein hohlzylinderförmiger Körper oder als eine Halbschale ausgebildet.
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Insbesondere ist eine axiale Mittellinie des Resonatorgehäuses durch die axialen Mittellinien des Resonatortopfs und des Resonatordeckels gebildet. Besonders bevorzugt sind die axialen Mittellinien des Resonatortopfs und des Resonatordeckels koaxial angeordnet, so dass die axiale Mittellinie des Resonatorgehäuses entlang der axialen Mittellinien des Resonatortopfs und Resonatordeckels verläuft. Alternativ ist es jedoch ebenso möglich, dass die axialen Mittellinien des Resonatortopfs und des Resonatordeckels versetzt zueinander verlaufen. Ist der Resonatortopf bzw. der Resonatordeckel als Rotationshohlkörper, im Speziellen als hohlzylinderförmiger Körper ausgebildet, ist die axiale Mittellinie des Resonatortopfs bzw. des Resonatordeckels der Rotationsachse insbesondere gleichgerichtet oder durch die Rotationsachse gebildet.
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Der Resonatortopf und der Resonatordeckel können lösbar, zum Beispiel über eine Rastverbindung, oder unlösbar, zum Beispiel über eine Stoffschlussverbindung, miteinander verbunden sein. Beispielsweise sind die Seitenwände des Resonatortopfs und des Resonatordeckels stoffschlüssig miteinander verbunden. Auf diese Weise ist die Bildung der Seitenwandung des Resonatorgehäuses umgesetzt.
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Der Resonatordeckel weist einen Schallaustrittsstutzen auf, wobei der Schallaustrittsstutzen eine offene Verbindung zwischen der Umgebung und dem Resonanzraum bildet. Insbesondere ist der Schallaustrittsstutzen als ein Rohrkörper ausgebildet. Zum Beispiel ist der Schallaustrittsstutzen als ein rechteckförmiger, quadratischer, ovaler, gebogener und/oder in einer weiteren Querschnittform realisierter Rohrkörper ausgebildet. Insbesondere ist der Schallaustrittsstutzen als ein zylinderförmiger Hohlkörper ausgebildet. Besonders bevorzugt umfasst der Resonatordeckel einen Verbindungsanschluss mit einer Verbindungsöffnung, an die der Schallaustrittsstutzen gekoppelt ist. Ferner ist bevorzugt, dass der Schallaustrittsstutzen eine Ausgangsöffnung aufweist, die zum Umgebungsbereich des Resonanzraums führt. Insbesondere sind der Resonanzraum und der Umgebungsbereich über den Schallaustrittsstutzen strömungstechnisch miteinander verbunden. Der Schallaustrittsstutzen ist zum Beispiel auf den Verbindungsanschluss aufgesteckt. Alternativ ist der Schallaustrittsstutzen einstückig mit dem Resonatordeckel verbunden. Vorzugsweise weisen die Verbindungsöffnung und die Ausgangsöffnung die gleiche Umfangsgröße und/oder Umfangsform auf. Besonders bevorzugt ist, dass der größte Innendurchmesser des Schallaustrittsstutzens kleiner als der kleinste Innendurchmesser des Resonatordeckels ist. Insbesondere bildet der Schallaustrittsstutzen den einzigen Öffnungsbereich des Resonanzraums zum Umgebungsbereich zur Ausgabe des Schalls.
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Insbesondere sind die Verbindungsöffnung und die Ausgangsöffnung beabstandet zueinander angeordnet. Vorzugsweise weist der Schallaustrittsstutzen in seiner Längserstreckung eine Gesamtlänge entsprechend des Abstands zwischen der Verbindungsöffnung und der Ausgangsöffnung auf. Zum Beispiel weist der Schallaustrittsstutzen eine Gesamtlänge von mindestens 0,5 cm und/oder von höchstens 10 cm auf. Die Resonanzfrequenz der Schallgebervorrichtung steht insbesondere in Abhängigkeit der Gesamtlänge und der Gesamtbreite des Schallaustrittsstutzens. Die Gesamtlänge des Schallaustrittsstutzens ist vorzugsweise größer als die Gesamtbreite oder der Durchmesser des Schallaustrittsstutzens.
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Die Schallgebervorrichtung umfasst einen piezoelektrischen Schallgeber, wobei der piezoelektrische Schallgeber in dem Resonanzraum angeordnet ist, wobei der piezoelektrische Schallgeber eine flächige Erstreckung aufweist, welche in einer Ebene angeordnet ist, wobei eine Axiallängsrichtung der Schallgebervorrichtung senkrecht zu der Ebene verläuft. Vorzugsweise erstreckt sich die Axiallängsrichtung in Richtung der axialen Mittellinie des Resonatorgehäuses. Es ist bevorzugt, dass sich die Axiallängsrichtung vom Boden in Richtung des Deckels erstreckt. Insbesondere ist die Axiallängsrichtung mittig, zentral und/oder symmetrisch in dem Resonatorgehäuse und/oder zu dem piezoelektrischen Schallgeber angeordnet. Vorzugsweise ist die Ebene eine zur axialen Mittellinie des Resonatorgehäuses verlaufende Radialebene. Der Schall wird durch den piezoelektrischen Schallgeber erzeugt, wobei der Schall in dem Resonanzraum verstärkt und über den Schallaustrittsstutzen ausgegeben wird.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Schallaustrittsstutzen in seiner Längserstreckung zumindest abschnittsweise quer zur Axiallängsrichtung der Schallgebervorrichtung verläuft. Unter diesem Querverlauf ist insbesondere die Anordnung des Schallaustrittsstutzens in seiner Längserstreckung in zumindest einem Teilabschnitt in einem Winkel von mindestens 20° und/oder höchstens 160°, insbesondere von mindestens 50° und/oder höchstens 120°, im Speziellen von mindestens 85° und/oder höchstens 95° zur Axiallängsrichtung, insbesondere zur axialen Mittellinie des Resonatorgehäuses zu verstehen. Insbesondere ist die Schallaustrittsrichtung in den Umgebungsbereich quer zur Axiallängsrichtung des Resonatorraums ausgerichtet.
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Alternativ oder optional ergänzend wird vorgeschlagen, dass der Resonanzraum in dem Resonatortopf und der piezoelektrische Schallgeber jeweils eine senkrecht zur Axiallängsrichtung verlaufende Hauptfläche aufweisen, wobei die Hauptfläche des Resonanzraums des Resonatortopfs größer als die Hauptfläche des piezoelektrischen Schallgebers ausgebildet ist. Insbesondere ist die Hauptfläche des Resonanzraums des Resonatortopfs größer ausgebildet als die Hauptfläche des piezoelektrischen Schallgebers in einer Ruhestellung, das heißt als die Hauptfläche ohne angelegter Spannung und/oder oder in einer Verformungsstellung, das heißt die Hauptfläche mit angelegter Spannung. Bevorzugt ist die Hauptfläche des Resonanzraums des Resonatortopfs durch den Innenumfang des Resonatortopfs begrenzt. Ferner ist bevorzugt, dass die Hauptfläche des piezoelektrischen Schallgebers durch den Außenumfang des piezoelektrischen Schallgebers begrenzt ist. Somit weist der piezoelektrische Schallgeber zumindest abschnittsweise insbesondere einen kleineren Außenumfang oder Außendurchmesser als der Innenumfang oder Innendurchmesser des Resonatortopfs auf. Besonders bevorzugt ist der kleinste Innenumfang oder Innendurchmesser des Resonanzraums des Resonatortopfs größer als der größte Außenumfang oder Außendurchmesser des piezoelektrischen Schallgebers. Besonders bevorzugt ist die Hauptfläche des Resonanzraums im Resonatortopf in jeder Ebene größer als die maximale Hauptfläche des piezoelektrischen Schallgebers. Die Hauptfläche des Resonanzraums des Resonatortopfs ist zum Beispiel um mindestens 5 %, insbesondere um mindestens 10 %, im Speziellen um mindestens 20 % und/oder höchstens 30 % größer als die Hauptfläche des piezoelektrischen Schallgebers ausgebildet. Insbesondere ist die Hauptfläche des piezoelektrischen Schallgebers in einer beliebigen Ebene kleiner als die Hauptfläche des Resonanzraums des Resonatortopfs in einer beliebigen Ebene ausgebildet. Alternativ oder ergänzend ist ein Volumen, welches als Produkt der größten Hauptfläche des piezoelektrischen Schallgebers mit dem Abstand zwischen der Unterseite des piezoelektrischen Schallgebers zu dem Boden des Resonanzraums gebildet ist, kleiner als ein erstes Volumen des Resonanzraums auf der Seite des Resonatortopfs.
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Sowohl der Querverlauf des Schallaustrittsstutzens, als auch die größere Gestaltung der Hauptfläche des Resonanzraums im Resonatortopf im Vergleich zum piezoelektrischen Schallgeber bietet den Vorteil der Reduzierung der Gesamtlänge des Resonatorgehäuses in Axiallängsrichtung. Da der Schallaustrittsstutzen in seiner Längserstreckung gewinkelt zur Axiallängsrichtung angeordnet ist, beansprucht der Schallaustrittsstutzen in der Axiallängsrichtung ein geringeres Längenmaß als mit seiner Gesamtlänge. Die gewinkelte Anordnung des Schallaustrittsstutzens stellt dennoch eine zuverlässige und intensive Schallausgabe in den Umgebungsbereich des Resonanzraums sicher.
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Durch die Vergrößerung der Hauptfläche des Resonanzraums in dem Resonatortopf kann der Resonatortopf in Axiallängsrichtung volumenneutral verkürzt werden, um das Volumen des Resonatortopfs zu erhalten und somit die akustischen Eigenschaften beizubehalten. Durch die Verkürzung des Resonatortopfs in Axiallängsrichtung ist die Gesamtlänge des Resonatorgehäuses in Axiallängsrichtung reduziert und folglich eine kompakte Schallgebervorrichtung in Axiallängsrichtung erzielt. Auf diese Weise steht die Schallgebervorrichtung zum Beispiel bei der Anordnung an einer Zimmerwand oder -decke in Axiallängsrichtung unauffällig von der Zimmerwand oder -decke ab.
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Insbesondere weist der piezoelektrische Schallgeber die gleiche Umfangsform und/oder den gleichen oder einen kleineren Außenumfang wie der Innenumfang der Zugangsöffnung des Resonatortopfs und/oder des Resonatordeckels auf, so dass das Anordnen des piezoelektrischen Schallgebers in den Resonanzraum möglich ist. Nach der Anordnung des piezoelektrischen Schallgebers in dem Resonatortopf und/oder in dem Resonatordeckel können der Resonatortopf und der Resonatordeckel zur Bildung des Resonanzraums verbunden werden. Zum Beispiel ist der piezoelektrische Schallgeber rechteckförmig, quadratisch, oval, jedoch bevorzugt kreisförmig ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der piezoelektrische Schallgeber als der Rotationskörper koaxial zum Resonatortopf und/oder Resonatordeckel angeordnet, die als Rotationshohlkörper ausgebildet sind.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Schallgebervorrichtung, insbesondere das Resonatorgehäuse zur Ausgabe einer Resonanzfrequenz des Schalls von mindestens 100 Hz, insbesondere von mindestens 200 Hz, im Speziellen von mindestens 300 Hz und/oder einer Resonanzfrequenz des Schalls von weniger als 1 kHz, insbesondere weniger als 800 Hz, im Speziellen weniger als 700 Hz ausgebildet. Die Schallausgabe bei einer Resonanzfrequenz zwischen 100 Hz und 1 kHz weckt in der Regel schlafende Menschen früher als bei einer Resonanzfrequenz höher als 1 kHz, das sich insbesondere im Brandfall von Vorteil erweist.
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Bevorzugt ist der piezoelektrische Schallgeber nachgiebig in dem Resonanzraum angeordnet, insbesondere gelagert, so dass eine Verformung des piezoelektrischen Schallgebers bei Anlegen einer Spannung möglich ist. Zum Beispiel ist der piezoelektrische Schallgeber in dem Resonatortopf, optional ergänzend in einem Übergangsbereich von dem Resonatortopf in den Resonatordeckel angeordnet. Jedoch ist es besonders bevorzugt, dass der piezoelektrische Schallgeber in dem Resonatordeckel angeordnet ist. Der piezoelektrische Schallgeber ist vorzugsweise stoffschlüssig, insbesondere mittels eines Silikonklebstoffs an der Gehäuseinnenwand der Seitenwandung angeordnet.
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Bei einer besonders bevorzugten Umsetzung der Erfindung verläuft der Schallaustrittsstutzen in seiner Längserstreckung zumindest zu 50%, vorzugsweise zu mindestens 70% seiner Längserstreckung in einer Ebene, die senkrecht zur Axiallängsrichtung der Schallgebervorrichtung angeordnet ist. Vorzugsweise erstreckt sich der Schallaustrittsstutzen in seiner Längserstreckung insbesondere in Radialrichtung und/oder in Umlaufrichtung in Bezug auf die Axiallängsrichtung der Schallgebervorrichtung . Das heißt insbesondere, dass die Ebene, in der der Schallaustrittsstutzen verläuft, in einem Winkel von 90° zur Axiallängsrichtung angeordnet sein kann. Durch den Winkel von 90° beansprucht der Schallaustrittsstutzen mit seiner Gesamtbreite vorteilhafterweise das geringstmögliche Längenmaß in Axiallängsrichtung, insbesondere, wenn die Gesamtbreite kleiner als die Gesamtlänge des Schallaustrittsstutzens ausgebildet ist.
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Bevorzugt ist, dass die Ausgangsöffnung des Schallaustrittsstutzens in einer Ebene angeordnet ist, welche gewinkelt, jedoch besonders bevorzugt parallel zur Axiallängsrichtung verläuft. Somit ist die Ebene insbesondere in einem Winkel zwischen +/- 45°, jedoch besonders bevorzugt in einem Winkel von 0° zur Axiallängsrichtung angeordnet.
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Vom konstruktiven Aufbau ist bevorzugt, dass der Schallaustrittsstutzen in seiner Längserstreckung zumindest abschnittsweise parallel zum Deckel und/oder zum Boden des Resonatorgehäuses verläuft. Der Deckel des Resonatorgehäuses ist insbesondere durch den Resonatordeckel und der Boden des Resonatorgehäuses insbesondere durch den Resonatortopf gebildet. Besonders bevorzugt liegt der Schallaustrittsstutzen in seiner Längserstreckung auf einer Gehäuseaußenwand des Deckels auf, wobei die Verbindungsöffnung zum Schallaustrittsstutzen insbesondere in dem Deckel angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Gehäuseaußenwand die zum Resonanzraum abgewandte Seite. Alternativ ist es jedoch ebenso möglich, dass der Schallaustrittsstutzen in seiner Längserstreckung auf einer Gehäuseaußenwand des Bodens aufliegt, wobei die Verbindungsöffnung zum Schallaustrittsstutzen insbesondere in dem Boden angeordnet ist.
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In einer möglichen Umsetzung der Erfindung unterteilt der piezoelektrische Schallgeber den Resonanzraum in einen ersten Raumabschnitt mit einem ersten Volumen auf der Seite des Resonatortopfs und in einen zweiten Raumabschnitt mit einem zweiten Volumen auf der Seite des Resonatordeckels, wobei das erste Volumen größer oder gleich groß wie das zweite Volumen ausgebildet ist. Bei einer bevorzugten Weiterbildung schließt der piezoelektrische Schallgeber den Resonatortopf als der erste Raumabschnitt von dem Resonatordeckel als der zweite Raumabschnitt insbesondere luftdicht ab. Hierfür schließt vorzugsweise eine zur Gehäuseinnenwand der Seitenwandung zugewandte Mantelseitenfläche des piezoelektrischen Schallgebers beispielsweise über die stoffschlüssige Verbindung dichtend mit der Seitenwandung ab. Diese Ausgestaltung hat insbesondere den Vorteil, dass eine Mehrfachverstärkung des Schalls in dem Resonanzraum, insbesondere in dem Resonatortopf erfolgt, bevor er ausgegeben wird.
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Es ist besonders bevorzugt, dass der piezoelektrische Schallgeber als eine piezoelektrische Membran ausgebildet ist. Die piezoelektrische Membran weist vorzugsweise eine Metallmembran mit einer zentralen piezoelektrischen Schicht auf, wobei die Metallmembran die Hauptfläche des piezoelektrischen Schallgebers definiert. Insbesondere umfasst die piezoelektrische Membran Elektroden, wobei an den Elektroden Spannung zur Verformung der piezoelektrischen Membran angelegt wird. Die piezoelektrische Membran umfasst insbesondere einen dem Deckel des Resonatorgehäuses zugewandten und einen dem Boden des Resonatorgehäuses zugewandten Oberflächenabschnitt sowie die zur Seitenwandung des Resonatorgehäuses zugewandte Mantelseitenfläche. Besonders bevorzugt sind mindestens 80 Prozent der Oberflächenabschnitte der piezoelektrischen Membran freiliegend. Somit kann eine Biegeschwingung der piezoelektrischen Membran bei Anlegen der Spannung ungehindert erfolgen.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung betrifft einen Brandmelder, wobei der Brandmelder die Schallgebervorrichtung zur Ausgabe eines Brandalarms umfasst. Der Brandmelder ist zum Beispiel als ein Streulichtbrandmelder, als ein lonisationsbrandmelder, als ein Brandgasmelder, als ein Wärmemelder oder als ein Multikriterienmelder ausgebildet. Der Brandmelder umfasst ein Brandmeldergehäuse sowie eine Sensorik zur Erfassung eines Brands, wobei die Sensorik in oder an dem Brandmeldergehäuse angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ist das Brandmeldergehäuse außerhalb des Resonanzraums, das heißt in dem vom Resonatorgehäuse abgetrennten Umgebungsbereich angeordnet. Somit ist der Brandmelder nicht in dem Resonanzraum integriert. Auf diese Weise ist insbesondere eine ungehinderte Schallausgabe in den Umgebungsbereich des Brandmelders, insbesondere in das Zimmer, in dem der Brandmelder angeordnet ist, gewährleistet.
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Erfindungsgemäß umfasst das Resonatorgehäuse einen Brandmeldersockel zur Anordnung des Brandmeldergehäuses. Das Brandmeldergehäuse wird somit mechanisch über den Brandmeldersockel an der Schallgebervorrichtung gehalten. Besonders bevorzugt ist der Brandmeldersockel auf dem Deckel des Resonatorgehäuses, somit insbesondere auf dem Resonatordeckel angeordnet. Beispielsweise ist der Brandmeldersockel als eine Schnappeinrichtung ausgebildet, welche von dem Brandmeldergehäuse zunächst überwunden werden muss, damit die Schnappeinrichtung hintergreifend in einer Schnappaufnahme des Brandmeldergehäuses angeordnet ist. Es liegt jedoch ebenso im Rahmen der Erfindung, das Brandmeldergehäuse über weitere mechanische Mittel, zum Beispiel über eine Schraubverbindung oder einen Drehverschluss, alternativ über eine stoffschlüssige Verbindung an der Schallgebervorrichtung anzuordnen.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass der Schallaustrittsstutzen in seiner Längserstreckung und der Brandmeldersockel gemeinsam auf der Gehäuseaußenwand des Deckels, insbesondere auf dem Resonatordeckel angeordnet sind. Bevorzugt ist der Brandmeldersockel koaxial oder mittig und/oder der Schallaustrittsstutzen exzentrisch oder außermittig auf der Gehäuseaußenwand des Resonatordeckels angeordnet. Insbesondere sind der Schallaustrittsstutzen und der Brandmeldersockel nebeneinander auf der Gehäuseaußenwand des Resonatordeckels angeordnet.
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Eine bevorzugte Umsetzung sieht vor, dass der Boden des Resonatorgehäuses, somit insbesondere der Resonatortopf, einen Anlageflächenabschnitt aufweist, welcher zur Anordnung an der Zimmerwand und/oder an der Zimmerdecke ausgebildet ist. Somit ist die Schallgebervorrichtung und der Brandmelder über den Anlageflächenabschnitt an der Zimmerwand und/oder an der Zimmerdecke angeordnet. Der Anlageflächenabschnitt entspricht insbesondere der gegenüberliegenden Seite des Deckels des Resonatorgehäuses, auf der der Brandmeldersockel angeordnet ist. Somit ist eine Anordnung des Brandmelders in Richtung des Zimmers, zum Beispiel in Richtung Boden des Zimmers umgesetzt, das eine zuverlässige Branderkennung erzielt. Besonders bevorzugt weist das Resonatorgehäuse Schnittstellen wie z. B. Durchgangsöffnungen zur Befestigung der Schallgebervorrichtung und somit des Brandmelders an der Decke auf.
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Vom konstruktiven Aufbau ist bevorzugt, dass die Seitenwände des Brandmeldergehäuses, des Resonatortopfs und/oder des Resonatordeckels bündig miteinander abschließen. Hierbei ist bevorzugt, dass das Brandmeldergehäuse eine Ausnehmung aufweist, die es ermöglicht, den vom Schallaustrittsstutzen ausgegebenen Schall an den Umgebungsbereich frei auszugeben. Der bündige Abschluss ermöglicht, dass der Resonatortopf von dem Resonatordeckel und/oder der Resonatordeckel von dem Brandmeldergehäuse insbesondere in Axiallängsrichtung verdeckt ist. Auf diese Weise weist der Brandmelder insbesondere eine kompakte und ästhetisch ansprechende Form auf.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
- 1 in einer zweidimensionalen Ansicht einen Brandmelder mit einer Schallgebervorrichtung als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 den Brandmelder mit der Schallgebervorrichtung als ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 3 den Brandmelder mit der Schallgebervorrichtung als ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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1 zeigt schematisch einen Brandmelder 1 mit einer Schallgebervorrichtung 2. Die Schallgebervorrichtung 2 ist in einem entlang einer Axiallängsrichtung A verlaufenden Längsschnitt gezeigt. Der Brandmelder 1 ist zum Beispiel als ein Streulichtbrandmelder ausgebildet. Die Schallgebervorrichtung 2 ermöglicht die Ausgabe von Schall, wobei der Schall auf einen Brand aufmerksam macht, der durch den Brandmelder 1 erfasst wurde.
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Die Schallgebervorrichtung 2 umfasst ein Resonatorgehäuse 3 mit einem Deckel 4, mit einem Boden 5 sowie einer den Deckel 4 und den Boden 5 abschließenden Seitenwandung 6. Das Resonatorgehäuse 3 erstreckt sich in der Axiallängsrichtung A, wobei die Axiallängsrichtung A entlang einer axialen Mittelinie des Resonatorgehäuses 3 verläuft.
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Das Resonatorgehäuse 3 umfasst einen Resonatortopf 7 sowie einen Resonatordeckel 8, wobei der Resonatortopf 7 den Boden 5, der Resonatordeckel 8 den Deckel 4 und der Resonatortopf 7 und der Resonatordeckel 8 gemeinsam die Seitenwandung 6 des Resonatorgehäuses 3 bilden. Der Resonatortopf 7 und der Resonatordeckel 8 sind bei diesem Ausführungsbeispiel als zylinderförmige Hohlkörper ausgebildet. Die axialen Mittellinien des Resonatortopfs 7 und des Resonatordeckels 8 bilden gemeinsam die axiale Mittelinie des Resonatorgehäuses 3 in Axiallängsrichtung A und verlaufen hier koaxial zueinander. Der Resonatortopf 7 und der Resonatordeckel 8 weisen jeweils eine Zugangsöffnung 9 auf, welche zueinander ausgerichtet sind. Die durch die Zugangsöffnungen 9 gebildeten freien Enden von Seitenwänden des Resonatortopfs 7 und des Resonatordeckels 8 schließen in Axiallängsrichtung A bündig miteinander ab, so dass die Seitenwandung 6 des Resonatorgehäuses 3 gebildet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind der Resonatortopf 7 und der Resonatordeckel 8 über eine stoffschlüssige Verbindung 10 fest miteinander verbunden.
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Der Resonatortopf 7 und der Resonatordeckel 8 bilden gemeinsam einen Resonanzraum 11, in dem ein piezoelektrischer Schallgeber 12 in einer Ebene E angeordnet ist, wobei die Ebene E als Radialebene zur Axiallängsrichtung A ausgebildet ist. Der piezoelektrische Schallgeber 12 erzeugt bei Anlegen von Spannung durch Verformung den Schall. Der piezoelektrische Schallgeber 12 ist als eine piezoelektrische Membran ausgebildet. Die piezoelektrische Membran weist eine Metallmembran und eine auf der Metallmembran angeordnete piezoelektrische Schicht auf. Die Metallmembran bildet ein Bauteil mit dem größten Durchmesser des piezoelektrischen Schallgebers 12. Die Metallmembran definiert eine Hauptfläche B des piezoelektrischen Schallgebers 12, die in der Ebene E angeordnet ist. Die Hauptfläche B des piezoelektrischen Schallgebers 12 in der Ebene E ist hier durch eine der zwei größten Oberflächenabschnitte des piezoelektrischen Schallgebers 12 gebildet. Die Hauptfläche B des piezoelektrischen Schallgebers 12 in der Ebene E erstreckt sich senkrecht zur Axiallängsrichtung A. Die Hauptfläche B des piezoelektrischen Schallgebers 12 weist bei diesem Ausführungsbeispiel eine kreisrunde Form auf. Der piezoelektrische Schallgeber 12 ist in dem Resonatordeckel 8 angeordnet.
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Der Resonanzraum 11 des Resonatortopfs 7 definiert eine Hauptfläche C, die sich senkrecht zur Axiallängsrichtung A erstreckt und durch den Innenumfang des Resonatortopfs 7 begrenzt ist. Die Hauptfläche C des Resonanzraums 11 des Resonatortopfs 7 ist in mindestens einer, einigen und in diesem Ausführungsbeispiel in jeder Ebene größer als die größte Hauptfläche B des piezoelektrischen Schallgebers 12. Das heißt, dass die Hauptfläche B des piezoelektrischen Schallgebers 12 in der Ebene E, insbesondere der Außendurchmesser des piezoelektrischen Schallgebers 12 kleiner als die Hauptfläche C, insbesondere kleiner als der Innendurchmesser des Resonanzraums 11 des Resonatortopfs 7 ausgebildet ist.
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Der Resonanzraum 11 des Resonatordeckels 8 definiert eine Hauptfläche D, die sich senkrecht zur Axiallängsrichtung A erstreckt und durch den Innenumfang des Resonatordeckels 8 begrenzt ist. Die Hauptfläche D des Resonanzraums 11 des Resonatordeckels 8 ist in mindestens einer, einigen und in diesem Ausführungsbeispiel jeder Ebene größer als die größte Hauptfläche B des piezoelektrischen Schallgebers 12. Das heißt, dass die Hauptfläche B des piezoelektrischen Schallgebers 12 in der Ebene E, insbesondere der Außendurchmesser des piezoelektrischen Schallgebers 12 kleiner als die Hauptfläche D, insbesondere kleiner als der Innendurchmesser des Resonanzraums 11 des Resonatordeckels 8 ausgebildet ist, derart, dass der piezoelektrische Schallgeber 12 über die Zugangsöffnung 9 des Resonatordeckels 8 in den Resonanzraum 11 eingebracht werden kann. Somit weist der piezoelektrische Schallgeber 12 in dem entlang der Axiallängsrichtung A verlaufenden Längsschnitt eine geringere Breite als der Resonatortopf 7 und als der Resonatordeckel 8 auf. Ferner ist die Umfangsform des piezoelektrischen Schallgebers 12 und die Innenumfangsform des Resonatortopfs 7 und des Resonatordeckels 8 gleich, bei diesem Ausführungsbeispiel kreisförmig ausgebildet.
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Der piezoelektrische Schallgeber 12 ist über eine stoffschlüssige Verbindung 10 an einer Gehäuseinnenwand des Resonatordeckels 8 nachgiebig angeordnet, so dass eine Verformung des piezoelektrischen Schallgebers 12 uneingeschränkt möglich ist. Der piezoelektrische Schallgeber 12 unterteilt den Resonanzraum 11 in einen ersten Raumabschnitt mit einem ersten Volumen auf der Seite des Resonatortopfs 7 und in einen zweiten Raumabschnitt mit einem zweiten Volumen auf der Seite des Resonatordeckels 8. Das erste Volumen ist größer wie das zweite Volumen ausgebildet.
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Die größte Hauptfläche B des piezoelektrischen Schallgebers 4 ist in einer beliebigen Ebene kleiner als die kleinste Hauptfläche C des Resonanzraums 11 des Resonatortopfs 7 in einer beliebigen Ebene ausgebildet. Alternativ oder ergänzend ist ein Volumen, welches als Produkt der größten Hauptfläche B des piezoelektrischen Schallgebers 4 mit dem Abstand zwischen der Unterseite des piezoelektrischen Schallgebers 4 zu dem Boden des Resonanzraums 11 gebildet ist, kleiner als das erste Volumen des Resonanzraums 11 auf der Seite des Resonatortopfs 7.
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Wie in der 1 gestrichelt aufgezeigt, erfolgt die Verformung des piezoelektrischen Schallgebers 12 zum Beispiel über die größten Oberflächenabschnitte in Axiallängsrichtung A.
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Der Resonatordeckel 8 weist einen Schallaustrittsstutzen 13 zur Schallausgabe an den Umgebungsbereich auf. Der Schallaustrittsstutzen 13 ist als ein zylinderförmiger Hohlkörper ausgebildet. Der Resonatordeckel 8 umfasst eine Verbindungsöffnung 14, wobei ein erster Endabschnitt des Schallaustrittsstutzens 13 mit der Verbindungsöffnung 14 verbunden ist. Ein zweiter Endabschnitt des Schallaustrittsstutzens 13 umfasst eine Ausgangsöffnung 15, über die der Schall an den Umgebungsbereich ausgegeben wird. Somit wird der vom piezoelektrischen Schallgeber 12 erzeugte Schall in dem Resonanzraum 11 verstärkt und über den Schallaustrittsstutzen 13 an den Umgebungsbereich ausgegeben. Die Ausgangsöffnung 15 ist freiliegend angeordnet, das heißt insbesondere durch keinen Gegenstand vom Umgebungsbereich abgeschirmt. Somit ist eine ungehinderte Schallausbreitung in den Umgebungsbereich gewährleistet.
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Der Schallaustrittsstutzen 13 verläuft in seiner Längserstreckung quer zur Axiallängsrichtung A, bei diesem Ausführungsbeispiel senkrecht zur Axiallängsrichtung A. Somit ist der Schallaustrittsstutzen 13 in seiner Längserstreckung in einem Winkel Alpha von 90° zur Axiallängsrichtung A angeordnet.
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Der freie Innendurchmesser des Schallaustrittsstutzens 13, das heißt die Breite des Schallaustrittsstutzens 13 entlang einer radialen Mittellinie R, ist kleiner als der Innendurchmesser des Resonatordeckels 8.
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Die Ausgangsöffnung 15 ist in einer Ebene angeordnet, wobei die Ebene bei diesem Ausführungsbeispiel parallel zur Axiallängsrichtung A verläuft. Somit verläuft die Ebene in einem Winkel von 0° zur Axiallängsrichtung A.
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Der Boden 5 des Resonatorgehäuses 3, das heißt der Resonatortopf 7, weist einen Anlageflächenabschnitt auf, welcher an einer Zimmerdecke 16 angeordnet ist. Zum Beispiel verläuft die Zimmerdecke 16 in horizontaler Richtung, wobei die Schallgebervorrichtung 2 derart ausgebildet ist, dass der Brandmelder 1 zum Boden des Zimmers ausgerichtet ist. Der Anlageflächenabschnitt ist ein Abschnitt der Gehäuseaußenwand des Resonatortopfs 7. Zum Beispiel ist der Boden 5 des Resonatorgehäuses 3 stoff- und/oder kraftschlüssig an der Zimmerdecke 16 gehalten.
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Der Deckel 4 des Resonatorgehäuses 3, das heißt der Resonatordeckel 8, weist einen Brandmeldersockel 17 auf, an dem der Brandmelder 1 mechanisch gehalten ist. Der Brandmeldersockel 17 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als eine Schnappeinrichtung mit zwei Schnapphaken ausgebildet, welche hintergreifend in komplementären Schnappaufnahmen des Brandmeldergehäuses angeordnet sind.
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Der Brandmeldersockel 17 und der Schallaustrittsstutzen 13 sind gemeinsam auf der Gehäuseaußenwand des Deckels 4 angeordnet. Der Brandmelder 1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel koaxial zum Resonatorgehäuse 3 angeordnet. Der Schallaustrittstutzen 13, insbesondere die zur Längserstreckung verlaufende radiale Mittellinie R des Schallaustrittsstutzens 13, die Verbindungsöffnung 14 und/oder die Ausgangsöffnung 15 ist bzw. sind exzentrisch zur Axiallängserstreckung A, somit exzentrisch zur axialen Mittellinie des Resonatorgehäuses 3 angeordnet.
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2 zeigt den Brandmelder 1 mit der Schallgebervorrichtung 2 als ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie in der 1, umfasst die Schallgebervorrichtung 2 den Resonatortopf 7 und den Resonatordeckel 8 mit dem piezoelektrischen Schallgeber 12 in dem Resonanzraum 11. Die freien Enden der Zugangsöffnungen 9 sind zur Bildung des Resonanzraums 11 und der Seitenwandung 6 ineinandergesteckt und über die stoffschlüssige Verbindung 10 in Radialrichtung fest miteinander verbunden. Die Hauptfläche C des Resonanzraums 11 des Resonatortopfs 7 ist größer als die Hauptfläche D des Resonanzraums 11 des Resonatordeckels 8 ausgebildet. Ferner ist die Hauptfläche C des Resonanzraums 11 des Resonatortopfs 7 größer als die Hauptfläche B des piezoelektrischen Schallgebers 12 ausgebildet.
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Wie bereits in 1 gezeigt, unterteilt der piezoelektrische Schallgeber 12 auch hier den Resonanzraum 11 in den ersten Raumabschnitt mit dem ersten Volumen auf der Seite des Resonatortopfs 7 und in den zweiten Raumabschnitt mit dem zweiten Volumen auf der Seite des Resonatordeckels 8. Das erste Volumen ist größer wie das zweite Volumen ausgebildet.
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Die Hauptfläche C des Resonanzraums 11 des Resonatortopfs 7 ist im Vergleich zur gezeigten Hauptfläche C des Resonanzraums 11 des Resonatortopfs 7 aus 1 größer ausgebildet. Um das erste Volumen zu erhalten, ist der Resonatortopf 7 in Axiallängsrichtung A gekürzt, so dass die Gesamtlänge des Resonatorgehäuses 3 in Axiallängsrichtung A reduziert ist. Zugleich ist durch die Vergrößerung der Hauptfläche C des Resonanzraums 11 des Resonatortopfs 7, insbesondere des Innendurchmessers das erste Volumen konstant gehalten.
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Die Seitenwand des Brandmeldergehäuses des Brandmelders 1 schließt bei diesem Ausführungsbeispiel bündig mit der Seitenwand des Resonatordeckels 8 ab. Durch den bündigen Abschluss ist der Deckel 4 und insbesondere die in dem Deckel 4 durch den Austrittsstutzen 13 gebildete Wölbung durch das Brandmeldergehäuse verdeckt. Das Brandmeldergehäuse weist eine Ausnehmung auf, durch die der Schallaustrittsstutzen 13 ragt, um eine uneingeschränkte, insbesondere ungedämpfte Schallausgabe in den Umgebungsbereich zu ermöglichen.
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3 zeigt den Brandmelder 1 mit der Schallgebervorrichtung 2 als ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie in der 1 und 2 umfasst die Schallgebervorrichtung 2 den Resonatortopf 7 und den Resonatordeckel 8 mit dem piezoelektrischen Schallgeber 12 in dem Resonanzraum 11. Die freien Enden der Zugangsöffnungen 9 sind zur Bildung des Resonanzraums 11 und der Seitenwandung 6 über die stoffschlüssige Verbindung 10 in Axiallängsrichtung A fest miteinander verbunden.
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Die Hauptfläche C des Resonanzraums 11 des Resonatortopfs 7 und die kleinste Hauptfläche D des Resonanzraums 11 des Resonatordeckels 8 sind größer als die Hauptfläche B des piezoelektrischen Schallgebers 12 ausgebildet. Eine Mantelseitenfläche der Metallmembran ist mittels der stoffschlüssigen Verbindung 10 mit einem in Umlaufrichtung verlaufenden und radial nach innen reichenden Steg 18 des Resonatordeckels 8 fest verbunden.
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Wie bereits in 1 und 2 gezeigt, unterteilt der piezoelektrische Schallgeber 12 den Resonanzraum 11 in den ersten Raumabschnitt mit dem ersten Volumen auf der Seite des Resonatortopfs 7 und in den zweiten Raumabschnitt mit dem zweiten Volumen auf der Seite des Resonatordeckels 8. Das erste Volumen ist größer wie das zweite Volumen ausgebildet.
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Die Hauptfläche C des Resonanzraums 11 des Resonatortopfs 7 ist im Vergleich zur gezeigten Hauptfläche C des Resonanzraums 11 des Resonatortopfs 7 aus 1 größer ausgebildet. Weiterhin ist die größte Hauptfläche des Resonatordeckels 8, insbesondere der größte Innendurchmesser im Vergleich zur gezeigten Hauptfläche D des Resonanzraums 11 des Resonatordeckels 8 aus 1 und 2 größer ausgebildet. Um jeweils das erste und zweite Volumen zu erhalten, sind der Resonatortopf 7 und der Resonatordeckel 8 in Axiallängsrichtung A gekürzt, so dass die Gesamtlänge des Resonatorgehäuses 3 in Axiallängsrichtung A reduziert ist. Zugleich sind das erste und zweite Volumen durch die Vergrößerung der Hauptfläche C des Resonanzraums 11 des Resonatortopfs 7 und die in Axiallängsrichtung A abschnittsweise Vergrößerung der Hauptfläche D des Resonanzraums 11 des Resonatordeckels 8, insbesondere des Innendurchmessers konstant gehalten.
