DE102018213907A1

DE102018213907A1 - Verfahren und Vorrichtungen zur Montage eines Rauchdetektors mit einer optischen Messanordnung

Info

Publication number: DE102018213907A1
Application number: DE102018213907.5A
Authority: DE
Inventors: Jörg Mutz
Original assignee: Hekatron Vertriebs GmbH
Current assignee: Hekatron Vertriebs GmbH
Priority date: 2018-08-17
Filing date: 2018-08-17
Publication date: 2020-02-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Konstruktion eines Rauchdetektors mit einer Streulichtmessanordnung indem ein lichtabstrahlendes Element und/oder ein das Streulicht empfangende Element in oder an einer mehrteiligen Messkammer aus einem Messkammeroberteil und einem Messkammerunterteil eingelegt wird wobei im Fügeprozess des Messkammeroberteils und des Messkammerunterteils das lichtabstrahlende Element und/oder das Streulicht empfangende Element auf der optischen Achse automatisch ausgerichtet und positioniert wird, indem das lichtabstrahlende Element und/oder das Streulicht empfangende Element mittels einem plastisch verformbaren Element und einer Halterung entsprechend ausgerichtet und befestigt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Montageeines Rauchdetektors mit einer optischen Messanordnung, insbesondere einer Streulichtmessanordnung, bestehend aus zumindest einem lichtabstrahlenden Element und zumindest einem das Licht, insbesondere Streulicht, empfangenden Element, welche in oder an einer mehrteiligen Messkammer mit einem Labyrinth, das eine lichtdichte und zur Außenatmosphäre offene fluidische Verbindung ausbildet, angebracht sind.
Solche Verfahren und Vorrichtungen zur Konstruktion von Rauchdetektoren sind unteranderem in der DE 36 86 940 T2 und der DE 69 317 147 T2 beschrieben. In der DE 69 317 147 T2 wird in der Beschreibung zur 4 gezeigt, wie die Montage der einzelnen Bauteile einer Streulichtanordnung eines Rauchdetektors erfolgt. Bei diesem Aufbau der Streulichtanordnung sind die lichtemittierenden und lichtempfangenden Elemente sowie die Linsen und Blenden in einem Optikteilehalter montiert, der dann wiederum in die Messkammer eingesetzt wird. In der DE 36 86 940 T2 wird die Montage der einzelnen Bauteile einer Streulichtanordnung eines Rauchdetektors mittels einer Grundplatte beschrieben, in der ein lichtabstrahlender Teil und ein lichtempfangender Teil mit einem Messraum dazwischen für die Rauchüberwachung vorgesehen ist. Die Grundplatte hat, wie in 1 und 2 gezeigt, jeweils eine Fassung zur Aufnahme eines lichtabstrahlenden Elements und eines lichtempfangenden Elements, welche über Halter an der Grundplatte fixiert werden. Diese vormontierte Streulichtanordnung wird dann in einer Messkammer eingesetzt und montiert.
Die oben im Stand der Technik ausgeführten Ausführungsbeispiele zur Montage der lichtemittierenden und lichtempfangenden Elemente in einer Streulichtanordnung weisen die Nachteile auf, dass diese Montage der Streulichtanordnungen sich sehr aufwendig ausgestaltet und aufgrund der vielen verschiedenen Montageschritte sehr fehlerbehaftet ist.
Da die Montage dieser herkömmlichen Detektoren aufwendig ist und eine beträchtliche Zeit erfordert, liegt dieser Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die eine kostengünstigere, vereinfachte, schnelle und sichere Montage bzw. Herstellung eines Rauchdetektors mit einer optischen Messanordnung, insbesondere einer Streulichtmessanordnung, ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 6.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 - 5 angegeben.
Andere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 7 - 10 angegeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Montage eines Rauchdetektors mit einer optischen Messanordnung, insbesondere einer Streulichtmessanordnung, indem das lichtabstrahlende Element und/oder das Licht, insbesondere Streulicht, empfangende Element in der Messanordnung zu einer optischen Achse positioniert wird, indem die gleichzeitige Positionierung und Befestigung des lichtabstrahlenden Elements und/oder des Streulicht empfangenden Elements beim Fügeprozess der mehrteiligen Messkammer aus zumindest einem Messkammeroberteil und zumindest einem Messkammerunterteil zu einer optischen Achse mittels zumindest einem verformbaren Element und einer Halterung ausgestaltet ist. Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung des verformbaren Elements zur Positionierung und Halterung des lichtabstrahlenden Elements und/oder des Licht empfangenden Elements auf einer optischen Achse der Messanordnung ist eine einfache und sichere Montage möglich, so dass aufgrund des verformbaren Elements nicht nur entsprechende Toleranzen und Streuungen in den Dimensionen des lichtabstrahlenden Elements und/oder des Licht empfangenden Elements automatisch ausgeglichen werden und in dem Fügeprozess eine automatische Positionierung und Ausrichtung des lichtabstrahlenden Elements und/oder des Licht empfangenden Elements ermöglicht sondern sogar eine fehlerhafte Positionierung verhindert wird.
In einer ergänzenden Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das verformbare Element als ein keilförmiger Körper, welcher das lichtabstrahlende Element und/oder das Licht empfangende Element in der Halterung positioniert und fixiert, ausgestaltet. Durch die keilförmige Ausgestaltung des verformbaren Elements wird das lichtabstrahlende Element und/oder das Licht empfangende Element durch die darauf einwirkende Normalkraft über eine entsprechende Horizontal- und Vertikalbewegung in die exakte Position in der Halterung geschoben, so dass die Symmetrieachse des zylinderförmigen lichtabstrahlenden ggfs. des lichtempfangenden Elements mit einer optischen Achse der Lichtmessanordnung, insbesondere der Streulichtmessanordnung, übereinstimmt.
Gemäße einer zweckdienlichen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das verformbare Element zumindest teilweise einen Verformungsbereich auf, der beim Überschreiten einer Fließgrenze des Materials beim Fügeprozess der mehrteiligen Messkammer eine plastische Umformung ausbildet. Dieser Verformungsbereich nimmt im Fügeprozess des Messkammerunterteils zum Messkammeroberteil die Fügekräfte bzw. Fügebewegung auf, welche über das Maß zur exakten Positionierung es lichtabstrahlenden Elements und/oder des Streulichtes empfangenden Elements hinausgeht. Durch den Verformungsbereich werden Bauteiltoleranzen ausgeglichen und das lichtabstrahlende Element und/oder das Licht empfangende Element durch die Materialverformung im Verformungsbereich fixiert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Halterung aus zumindest einer Anschlag-Halterung, zumindest einem Fasenelement und zumindest einem Radial-Schnappelement ausgestaltet. Beim Fügeprozess des Messkammerunterteils zum Messkammeroberteil wird das lichtabstrahlende Element und/oder das Licht empfangende Element durch eine, aufgrund des keilförmigen Elements des verformbaren Elements verursachte, Vertikal- und Horizontalbewegung in die Halterung geschoben. Das Radial-Schnappelement nimmt die zylinderförmigen Körper des lichtabstrahlenden Elements und/oder des Licht empfangenden Elements auf und positioniert deren Symmetrieachse auf einer optischen Achse der Lichtmessanordnung, insbesondere Streulichtmessanordnung. Das Fasenelement weist auch eine teilweise keilförmige Struktur auf, damit das lichtabstrahlende Element und/oder das Licht empfangende Element nicht verkanten und gleichförmig über das Fasenelement und den keilförmigen Körper des verformbaren Elements in Richtung Anschlag-Halterung geschoben werden.
In einer äußerst vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Rastnasen-Befestigung an einem Messkammeroberteil und/oder einem Messkammerunterteil der mehrteiligen Messkammer vorgesehen und aufgrund dieser Rastnasen-Befestigung ist nur eine Vertikalbewegung zwischen dem Messkammeroberteil und Messkammerunterteil beim Fügeprozess der mehrteiligen Messkammer ausgestaltet. Das Messkammerunterteil und das Messkammeroberteil werden in der Endposition des Fügeprozesses über die Rastnasen-Befestigung miteinander verbunden. Dieses Rastnasen-Befestigung hat im Fügeprozess noch eine weitere Funktion, so dass das Messkammerunterteil zum Messkammeroberteil nur mittels einer Vertikalbewegung zueinander bewegt werden können, und dass diese exakt an den vorgesehenen Stoßstellen aufeinander zu liegen kommen.
Desweiteren wird die Aufgabe durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Konstruktion eines Rauchdetektors mit einer Lichtmessanordnung, insbesondere einer Streulichtmessanordnung, gelöst, indem zumindest ein lichtabstrahlendes Element und/oder zumindest ein Licht empfangendes, insbesondere das Streulicht empfangendes, Element in oder an einer mehrteiligen Messkammer aus zumindest einem Messkammeroberteil und zumindest einem Messkammerunterteil eingelegt wird, wobei im Fügeprozess des Messkammeroberteils und des Messkammerunterteils das lichtabstrahlende Element und/oder zumindest das Licht, insbesondere Streulicht, empfangende Element auf der optischen Achse automatisch ausgerichtet und positioniert wird, indem das lichtabstrahlende Element und/oder zumindest das Licht, insbesondere Streulicht, empfangende Element mittels zumindest einem verformbaren Element und einer Halterung ausgerichtet und befestigt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das lichtabstrahlende Element und/oder das Licht, insbesondere Streulicht, empfangende Element mittels einem keilförmigen Körper als verformbares Element in die Halterung geschoben, positioniert und fixiert.
Gemäß einer sehr zweckdienlichen Ausgestaltung des Verfahrens wird das verformbare Element mit einem anteiligen Verformungsbereich beim Überschreiten einer Fließgrenze des Materials beim Fügeprozess der mehrteiligen Messkammer plastisch umgeformt.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung des Verfahrens wird das Messkammerunterteil zum Messkammeroberteil über einen Gleitschienenbereich der Rastnasen-Befestigung positioniert, so dass im Fügeprozess des Messkammerunterteils zum Messkammeroberteil stets eine passgenaue Ausrichtung zueinander bereitgestellt wird.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Einige davon sollen hier kurz anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert werden. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

1 zeigt eine Rauchschaltanlage mit Rauchdetektoren,
2 zeigt eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Rauchdetektors mit einer Streulichtanordnung des Türsturz-Rauchdetektors aus 1 anhand der Schnittlinie A-B,
3 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Ausführungsbeispiels des Messkammeroberteils der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
4 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Messkammerunterteils der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
5 zeigt eine isolierte, vergrößerte, dreidimensionale Ansicht der Halterung aus Messkammerunterteil eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 4,
6 zeigt eine erste schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu Beginn des Fügevorgangs,
7 zeigt eine zweite schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Mitte des Fügevorgangs, und
8 zeigt eine dritte schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung am Ende des Fügevorgangs.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anwendung des erfindungsgemäßen Rauchdetektors 1 mit einer Streulichtmessanordnung 2 in einem Feststellanlagen-Aufbau gezeigt. Die Rauchdetektoren 1 sind in dieser Anwendung am Türsturz und jeweils auf beiden Seiten des Raumabschlusses bzw. Tür an der Decke angebracht und ggfs. mit einer Rauchschaltzentrale 26 verbunden.
Unter der Begrifflichkeit Feststellanlagen versteht der Fachmann Geräte oder Gerätekombinationen, die geeignet sind, die Funktion von Schließmitteln kontrolliert unwirksam zu machen. Beim Ansprechen der zugehörigen Auslösevorrichtung im Fall eines Brandes oder bei anderweitiger Auslösung werden offenstehende Raumabschlüsse bzw. Türen selbsttätig durch die Schließmittel geschlossen. Eine Feststellanlage besteht beispielsweise aus mindestens einem Brandmelder, Rauchdetektor bzw. Rauchschalter 1, einer Auslösevorrichtung, einer Feststellvorrichtung 27, wie z.B. Türschließmechanismus, Ankerplatte und Türhaftmagnete, und einer Energieversorgung und optional einem Auslösetaster z. B. einem Handtaster 28 und einer Zentrale 26. Die Feststellanlagen sind geeignet für bewegliche Raumabschlüsse, wie z.B. Feuerschutzabschlüsse, Rauchschutztüren und andere Abschlüsse, die selbstschließend sein müssen. Im Brandfall grenzen diese selbstschließenden, bewegliche Raumabschlüsse die RaumBereiche in einem Gebäude aus Gründen des Feuerschutzes voneinander ab, indem im Brandfalle der Rauchdetektor 1 einen Rauch detektiert, die Feststellvorrichtung 27 automatisch ausgelöst wird und der Raumabschluss selbsttätig geschlossen wird.
In der 2 ist eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Rauchdetektors 1 mit einer Streulichtanordnung 2 des Türsturz-Rauchdetektors 1 aus 1 anhand der Schnittlinie A-B gezeigt. Dieser optische Rauchdetektors 1 arbeitet nach dem Streulichtprinzip mittels der Streulichtmessanordnung 2. Dieses Ausführungsbeispiel einer Messkammer eines Türsturzrauchmelders in den 2 bis 8 ist nur exemplarisch anzusehen, da die erfindungsgemäße Ausgestaltung der exakten Montage des Lichtsender 3 und/oder des Lichtempfängers 4 in dem mehrteiligen Messkammergehäuse 5 in jeglichen Arten von optischen Rauchdetektoren 1, Rauchmeldern bzw. Rauchwarnmeldern oder auch in punktförmigen Extinktionsrauchmeldern verwendet werden kann. Der Lichtsender bzw. das lichtabstrahlende Element 3 und der Lichtempfänger bzw. ein Streulicht empfangende Element 4 sind in der mehrteiligen Messkammer 5 so angeordnet, dass das ausgesendete Lichtbündel entlang der optischen Achse 10 des Lichtsenders 3 nicht direkt auf den Lichtempfänger 4 trifft. Hierzu sind einige Blenden 22, die die Abstrahlcharakteristik bzw. den Lichtstrahl des Lichtsenders 3 begrenzen, vorgesehen. Nur das nach dem Tyndall-Effekt an Schwebeteilen, wie z.B. Rußpartikel, gestreute Licht wird zum Lichtempfänger 4 gestreut und wird vom Lichtempfänger bzw. Photodiode 4 in ein proportionales, elektrisches Messsignal umgesetzt. Dieses Messsignal wird von einer Auswerteelektronik verarbeitet und ausgewertet, indem beispielsweise das Überschreiten eines Grenzwertes einer Kenngröße des Messsignals ermittelt wird und folglich eine entsprechende optische und/oder akustische Signalisierung bzw. Alarmierung Vorort sowie eine Kommunikation des Alarmzustandes an eine entfernet Alarmzentrale ausgelöst wird.
Der Streulichtmelder arbeitet mit je einem Lichtsender bzw. einem lichtabstrahlenden Element 3 und einem Lichtempfänger, z. B. einer Photodiode bzw. einem das Streulicht empfangenden Element 4, die sich in einer vor Fremdlicht, größeren Fremdkörpern und Insekten geschützten Messkammer 5 befinden. Diese Messkammer 5 ist mehrteilig ausgeführt, damit die zusätzlichen Bauteile, wie z. B. Lichtsender bzw. das lichtabstrahlendes Element 3 und der Lichtempfänger bzw. das Streulicht empfangendes Element 4 sowie Linsen und Blenden 22 in der mehrteiligen Messkammer 5 positioniert und befestigt werden können. Der Lichtsender 3 emittiert Lichtstrahlung mit einer bestimmten Strahlungsleistung und vorgegebenen Wellenlängen in die Messkammer 5. Diese vom Lichtsender 3 emittierte Lichtstrahlung ist in 2 durch einen Pfeil entlang der optischen Achse 10 symbolisiert dargestellt. Die rotationssymmetrischen, keulenförmigen Abstrahlcharakteristiken der Lichtstrahlung des Lichtsenders 3, wie z.B. von Licht emittierende Diode (LED), Infrarot-LED, wurden in dieser Darstellung nicht explizit dargestellt, sondern ist schematisch als Pfeil der Hauptabstrahlrichtung charakterisiert. Die Lichtstrahlung trifft auf die Wand der Messkammer 5 und wird dort weitgehend absorbiert. Ein kleiner Teil der Strahlung wird aber an der Oberfläche diffus reflektiert und gelangt so auch zum Lichtempfänger 4, der keinen direkten Sichtkontakt zum Lichtsender 3 hat und/oder einen direkten Strahlengang vom Lichtsender 3 zum Lichtempfänger 4 mittels Blenden 22 verhindert wird. Das sich so ergebende Messsignal am Lichtempfänger 4 nennt man Grundsignal bzw. Hintergrundsignal. Es kann z.B. für Funktionsüberwachung genutzt werden. Dringt nun Rauch, z.B. in 2 als kleine Wolke mit kreisförmigen Ruß-Partikeln symbolisiert dargestellt, in die Messkammer 5 ein, wird ein Teil der Strahlung bereits an den Rauchpartikeln bzw. Rußpartikeln reflektiert, gebeugt und gebrochen. Diese Streuung, Brechung oder Beugung des Lichtstrahls an den Partikeln ist in 2 symbolisch durch die kleineren sternförmigen Lichtstrahlungspfeile angezeigt. Somit erhöht sich durch dieses Streulicht des Lichtstrahls die Bestrahlungsstärke am Lichtempfänger 4. Entsprechend der Empfindlichkeit des Lichtempfängers 4 bzw. der Photodiode wird die empfangene Strahlungsleistung in einen Strom gewandelt, der gemessen und in modernen Brandmeldern bzw. Rauchdetektor 1 mit einem Mikrocontroller ausgewertet wird. Es ist bei solchen Messaufbauten einer Streulichtmessanordnung wichtig, dass die optischen Komponenten, wie Lichtsender, Lichtempfänger, Linsen, und Blenden, exakt zueinander auf einer optischen Achse 10 oder auf mehreren in bestimmten Verhältnissen zueinander angeordneten optischen Achsen 10 positioniert und fixiert sind. In 2 sind die optischen Achsen 10 des Lichtsenders 3 und des Lichtempfängers 4 beispielsweise in einem 90° Grad Winkel zueinander angeordnet. Zur Auswertung sind jedoch jegliche, auch mehrere, Winkel zwischen einem oder mehreren Lichtsendern 3 und einem oder mehreren Lichtempfängern 4 verwendbar, aus denen unterschiedliche Informationen über die Messsituation ermittelt werden können. Mittels des Vergleichs der Messsignale von Streulichtmesstrecken mit verschiedenen Winkeln der optischen Achsen und/oder verschiedener Wellenlängen des abgestrahlten Lichts des Lichtsenders 3 können weiter Informationen über die Partikelgröße, Partikelart und Brand- bzw. Feuerart ermittelt werden. Somit kann beispielsweise zwischen Staub-, Wasserdampf- und Zigarettenrauch-Partikeln und Ruß-Partikeln verschiedener Brände unterschieden werden.
In 3 ist eine dreidimensionale Ansicht eines Ausführungsbeispiels des Messkammeroberteils 5 der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Der becherförmige Aufbau des Messkammeroberteils 5 lässt sich grob in zwei Teilbereiche aufteilen. Beispielsweise in dieser Ausgestaltung in einen ersten Teilbereich mit durch das Labyrinth 8 und den Deckel begrenzten Messraumbereich 29 und einem zweiten Teilbereich dem Halterungsbereich 30 mit den das lichtabstrahlende Element 3 positionierenden und fixierenden Elementen aus einer Anschlag-Halterung 17, einem keilförmigen, verformbaren Element 11,12 und mehreren, anteilig halbkreisförmig im Messkammeroberteil 5 ausgeführten Blenden 22. Das verformbare Element 11 ist als ein keilförmiger Körper 12 mit einem zumindest anteiligen Verformungsbereich 13 ausgebildet. Der Verformungsbereich 13 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Verringerung der Materialstärke bzw. -dicke des keilförmigen Körpers 12 ausgebildet, so dass die plastische Verformung aufgrund der höheren Fließeigenschaften des Materials mittels der höheren Krafteinwirkung auf eine geringere Wirkfläche, wegen der geringeren Materialstärke in diesem Verformungsbereich 13, gegeben ist. Durch die Verringerung der Materialstärke des keilförmigen Körpers 12 wird somit ein Soll - Verformungsbereich 13 zur plastischen Verformung bei einer bestimmten mechanischen Kraft auf diese Wirkfläche des keilförmigen Körpers 12 vorgegeben. Das Labyrinth 8 ist durch ineinander ragende Dreieck-Strukturen ausgebildet, so dass kein Fremdlicht bzw. Umgebungslicht von außen in die Messkammer eindringen kann, jedoch der Rauch bzw. das Messfluid in die Messkammer nahezu ungehindert eindringen kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Messkammer 5 umfasst weitere Strukturen für ein Umgebungslicht abschottendes Labyrinth 8, die jedoch hier nicht explizit dargestellt werden. Zur Arretierung des Messkammeroberteils 5 am Messkammerunterteil 6 ist eine Rastnasen-Befestigung ausgebildet, die gegenseitig ineinander einhakt.
In 4 ist eine dreidimensionale Ansicht eines Ausführungsbeispiels des Messkammerunterteils 6 der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Der bodenförmige Aufbau des Messkammerunterteils 6 bildet das passgenaue Gegenstück zum Messkammeroberteil 5. Im Randbereich des Messraumbereichs 29 begrenzenden Bodenfläche sind entsprechende Sockelelemente der Strukturen des Labyrinths 8 ausgestaltet, die passgenau sich mit den Strukturen des Labyrinths 8 des Messkammeroberteils 5 über Anfügestrukturen vereinigen. Im Messraumbereich 29 sind in der Bodenfläche eine halbkreisbogenförmige Sendelichtbelende 22 und eine Streulichtempfangsblende 21 ausgebildet, so dass das die keulenförmige Lichtstrahlung des Lichtsenders 3 entlang der optischen Achse 10 nicht direkt auf den unterhalb der Streulichtempfangsblende in einer rechtwinkligen Anordnung zur optischen Achse 10 befindlichen Lichtempfänger fällt. Dadurch wird das Hintergrundsignal verringert und somit eine Übersteuerung des Lichtempfängers 4 verhindert, so dass das Messsignal die maximale Ermittlungsgrenze nicht übersteigt. Im Halterungsbereich 30 ist eine Halterung 9 zur Positionierung und Fixierung des Lichtsenders 3 vorgesehen. Diese Halterung 9 ist in 5 vergrößert und isoliert von dem Messkammerunterteil 6 dargestellt. Die Halterung 9 besteht zumindest aus einem Radial-Schnappelement 19, einer Anschlag-Halterung 17, einem Fasenelement 18 und zwei zumindest teilweise im Unterteil als Halbkreis bzw. Halbkreisbögen ausgeführten, radialen Blenden 22. Des Weiteren sind im Messkammerunterteil 6 zwei Durchführungen 23 zum Einsetzen und Durchstecken der beiden Anschlussdrähte 24 des Lichtsenders 3 ausgestaltet. Das Radial-Schnappelement 19 positioniert und fixiert den zylinderförmigen Grundkörper mit dem linsenförmigen Kopfende der LED bzw. des Lichtsenders 3 auf der optischen Achse 10 und umfasst diesen zumindest teilweise radial. An der Anschlag-Halterung 17 legt sich der Kragenbereich am zylinderförmigen Grundkörper der LED bzw. des Lichtsenders 3 an, so dass der LED-Chip und das linsenförmige Kopfende der LED bzw. des Lichtsenders 3 entlang der optischen Achse 10 immer an derselben Stelle positioniert wird. Eine unexakte bzw. fehlerhafte Positionierung des LED-Chips in der Halterung 9, anstelle der vorgesehenen Position auf der optischen Achse 10, beeinflusst das Hintergrundsignal so, dass ggfs. aufgrund einer Übersteuerung des Empfängers durch das Hintergrundsignal kein brauchbares Messsignal mehr ermittelt werden kann. Eine fehlerhafte Positionierung, kann auch bewirken, dass die Hauptabstrahlcharakteristik des Lichtsenders 3 von der idealen optischen Achse 10 abweicht oder die in die Messkammer eingestrahlte Lichtleistung des Lichtsenders 3 variiert. Die exakte Positionierung mittels des verformbaren Elementes und der Halterung wirkt dem entgegen. Mittels der Rastnasen-Befestigung 20 in 3 & 4 wird die Positionierung und Ausrichtung des Messkammeroberteils 5 zum Messkammerunterteil 6 beim Fügeprozess mit einer Fügebewegung 25 durch entsprechende Gleitschienen vorgegeben und die Schnapphaken rasten in der Endposition des Fügeprozesses des Messkammeroberteils 5 und des Messkammerunterteils 6 in entsprechende Schnappnuten bzw. Aussparungen ein.
In den 6 bis 8 sind erste, zweite und dritte schematische Schnittansichten eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung am Anfang, in der Mitte und am Ende des Fügevorgangs dargestellt. In 6 sind in dieser ersten schematischen Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. eines Verfahrensschrittes das Messkammeroberteil 5 vom Messkammerunterteil 6 in deren Startfügeposition angeordnet, so dass die Rastnasen-Befestigung 20 bei der Fügebewegung 25 durch entsprechende Gleitschienen geführt werden: Die LED bzw. der Lichtsender 3 wird entweder in das Radial-Schnappelement 19 händisch eingelegt, sodass die Anschlussdrähte 24 durch die Durchführungen 23 im Boden des Messkammerunterteils 6 ragen oder die LED oder der Lichtsender 3 wird auf dem Radial-Schnappelement 19 entsprechend positioniert aufgelegt. In 7 ist eine zweite schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. eines Verfahrensschrittes dargestellt, welche das Messkammeroberteil 5 und Messkammerunterteil 6 in deren Ausrichtungsfügeposition gezeigt. In dieser Ausrichtungsfügeposition wirken das Fasenelement 18 im Messkammerunterteil 6 zusammen mit dem keilförmigen Körper 12 des verformbaren Elements 11 auf den Endteil des Lichtsenders bzw. der LED 3 mit einer jeweils gegenläufigen Horizontalkraft 15 und Vertikalkraft 16 ein, so dass der Lichtsender bzw. die LED 3 in der Halterung 9 entsprechend ausgerichtet wird. Der Kragenbereich bzw. Verdickungsbereich der LED bzw. des Lichtsenders 3 wird vom Fasenelement 18 und dem keilförmigen Element 12 durch die Horizontalbewegung bzw. die Horizontalkraft 15 gegen die beiden Anschlag-Halterungen 17 im Messkammeroberteil 5 und Messkammerunterteil 6 geschoben bzw. geführt. Aufgrund der Vertikalkraft bzw. der Vertikalbewegung 16 wird der Lichtsensor bzw. LED 3 in der Radial-Schnappelement 19 geschoben und auf der optischen Achse 10 positioniert. Diese Horizontalbewegung bzw. die Horizontalkraft 15 und diese Vertikalkraft bzw. die Vertikalbewegung 16 wird aufgrund der Fügebewegung bzw. der Fügekraft 25 des Messkammeroberteils 5 und Messkammerunterteils 6 und aufgrund einer Normalkraft des Fasenelements 18 und des keilförmigen Elements 12 auf den Kragenbereich des Lichtsenders bzw. der LED 3 bewirkt.
Befindet sich der Lichtsender bzw. die LED 3 in seiner Endposition auf der optischen Achse 10, wie in 8 gezeigt, so führt eine fortsetzende Fügekraft 25 bis zur Arretierung der Rastnasen-Befestigung 20 zwischen Messkammerunterteil 6 und Messkammeroberteil 5 dazu, dass sich der Verformungsbereich 13 des keilförmigen Elements 12 plastisch verformt. Diese plastische Verformung erfolgt aufgrund der zusätzlichen Krafteinwirkung auf eine verminderte Wirkfläche des keilförmigen Elements 12, wodurch nach Überschreiten der Fließgrenze des Materials des Verformungsbereichs 13, dieser sich irreversibel verformt und diese Verformung zukünftig beibehält. Aufgrund dieses Verformungsbereichs können Fertigungstoleranzen des optischen Gehäuses der LED bzw. des Lichtsenders 3 ausgeglichen werden und die sichere Fixierung gewährleistet werden. Außerdem ist eine exakte Positionierung der LED bzw. des Lichtsenders 3 und/oder ggfs. der Photodiode bzw. Lichtempfängers 4 gewährleistet, da diese Elemente 3,4 in ihre Endposition in der Halterung 9 geschoben und fixiert werden.
Die Positionierung erfolgt während des Fügevorgangs. Durch das Deformieren einer dünnen Kunststoffrippe bzw. dem Verformungsbereich 13 am keilförmigen Element 12 im Messkammeroberteil 5 entsteht der Vorteil, dass jeder Lichtsender bzw. IR-LED 3 innerhalb ihres großen Toleranzbereichs in der jeweiligen Baugruppe bzw. Halterung 9 individuell auf die richtige Position geschoben und dort gehalten wird. Die mehrteilige Messkammer 4 wird nach dem Fügeprozess in der Regel nicht mehr geöffnet. Durch diese erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren wird eine sichere, vereinfachte und die Bauteil-Toleranzen ausgleichende Lagepositionierung des Lichtsenders 3 und/oder des Lichtempfängers 4, während dem Fügevorgang von Messkammeroberteil 5 mit Messkammerunterteil 6, ermöglicht.
Bezugszeichenliste

1: Rauchdetektor
2: Streulichtmessanordnung
3: lichtabstrahlendes Element, LED, Lichtsender
4: Streulicht empfangendes Element, Photodiode, Lichtempfänger
5: mehrteiligen Messkammer
6: Messkammeroberteil
7: Messkammerunterteil
3: Labyrinth
9: Halterung
10: optischen Achse
11: elastisch verformbares Element
12: keilförmiger Körper
13: Verformungsbereich
14: plastische Umformung
15: Horizontalbewegung, Horizontalkraft
16: Vertikalbewegung, Vertikalkraft
17: Anschlag-Halterung
18: Fasenelement
19: Radial-Schnappelement
20: Rastnasen-Befestigung
21: Streulichtempfangsblende
22: Sendelichtblende
23: Durchführung
24: Anschlussdraht
25: Fügebewegung, Fügekraft
26: Rauchschaltzentrale, Zentrale
27: Feststellvorrichtung Türmagnet, Türschließmechanismus
28: Auslöseschalter
29: Messraumbereich
30: Halterungsbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3686940 T2 [0002]
DE 69317147 T2 [0002]

Claims

Vorrichtung zur Montage eines Rauchdetektors (1) mit einer optischen Messanordnung, insbesondere Streulichtmessanordnung, (2) bestehend aus zumindest einem lichtabstrahlenden Element (3) und zumindest einem das Licht, insbesondere Streulicht, empfangenden Element (4), welche in oder an einer mehrteiligen Messkammer (5) mit einem Labyrinth (8), das eine lichtdichte und zur Außenatmosphäre offene fluidische Verbindung ausbildet, angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Positionierung des lichtabstrahlenden Elements (3) und/oder das Streulicht empfangenden Elements (4) in der Streulichtmessanordnung (2) zu einer optischen Achse (10) vorgesehen ist, indem die gleichzeitige Positionierung und Befestigung des lichtabstrahlenden Elements (3) und/oder des Licht, insbesondere Streulicht, empfangenden Elements (4) beim Fügeprozess der mehrteiligen Messkammer (5) aus zumindest einem Messkammeroberteil (6) und zumindest einem Messkammerunterteil (7) zur optischen Achse (10) mittels zumindest einem verformbaren Element (11) und einer Halterung (9) ausgestaltet ist.
Vorrichtung zur Montage eines Rauchdetektors (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verformbare Element (11) als ein keilförmiger Körper (12), welcher das lichtabstrahlende Element (3) und/oder das Streulicht empfangende Element (4) in der Halterung (9) positioniert und fixiert, ausgestaltet ist.
Vorrichtung zur Montage eines Rauchdetektors (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verformbare Element (11) zumindest teilweise einen Verformungsbereich (13) aufweist, der beim Überschreiten einer Fließgrenze des Materials beim Fügeprozess der mehrteiligen Messkammer (5) eine plastische Umformung (14) ausbildet.
Vorrichtung zur Montage eines Rauchdetektors (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (9) aus zumindest einer Anschlag-Halterung (17), zumindest einem Fasenelement (18) und zumindest einem Radial-Schnappelement (19) ausgestaltet ist.
Vorrichtung zur Montageeines Rauchdetektors (1) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rastnasen-Befestigung (20) an einem Messkammeroberteil (6) und/oder einem Messkammerunterteil (7) der mehrteiligen Messkammer (5) vorgesehen ist und dass aufgrund dieser Rastnasen-Befestigung (20) nur eine Vertikalbewegung (16) zwischen dem Messkammeroberteil und Messkammerunterteil beim Fügeprozess der mehrteiligen Messkammer (5) ausgestaltet ist.
Verfahren zur Konstruktion eines Rauchdetektors mit einer optischen Messanordnung, insbesondere Streulichtmessanordnung, indem zumindest ein lichtabstrahlendes Element und/oder zumindest ein das Licht, insbesondere Streulicht, empfangendes Element in oder an einer mehrteiligen Messkammer aus zumindest einem Messkammeroberteil und zumindest einem Messkammerunterteil eingelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Fügeprozess des Messkammeroberteils (6) und des Messkammerunterteils (7) das lichtabstrahlende Element (3) und/oder zumindest das Licht, insbesondere Streulicht, empfangende Element (4) auf der optischen Achse (10) automatisch ausgerichtet und positioniert wird, indem das lichtabstrahlende Element (3) und/oder zumindest das Streulicht empfangende Element (4) mittels zumindest einem verformbaren Element (11) und einer Halterung (9) ausgerichtet und befestigt wird.
Verfahren zur Konstruktion eines Rauchdetektors nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtabstrahlende Element (3) und/oder das Streulicht empfangende Element (4) mittels einem keilförmigen Körper (12) als verformbares Element (11) in die Halterung (9) geschoben, positioniert und fixiert wird.
Verfahren zur Konstruktion eines Rauchdetektors nach zumindest einem der Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das verformbare Element (11) mit einem anteiligen Verformungsbereich (13) beim Überschreiten einer Fließgrenze des Materials beim Fügeprozess der mehrteiligen Messkammer (5) plastisch umgeformt wird.
Verfahren zur Konstruktion eines Rauchdetektors nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messkammerunterteil (5) zum Messkammeroberteil (6) über einen Gleitschienenbereich der Rastnasen-Befestigung (20) positioniert wird, so dass im Fügeprozess des Messkammerunterteils (5) zum Messkammeroberteil (6) stets eine passgenaue Ausrichtung zueinander bereitgestellt wird.
Rauchdetektor, mit einer optischen Messanordnung, insbesondere Streulichtmessanordnung, (2) bestehend aus zumindest einem lichtabstrahlenden Element (3) und zumindest einem das Licht, insbesondere Streulicht, empfangenden Element (4), welche in oder an einer mehrteiligen Messkammer (5) mit einem Labyrinth (8), das eine lichtdichte und zur Außenatmosphäre offene fluidische Verbindung ausbildet, angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Vorrichtung zur Montage des Rauchdetektors nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 aufweist.