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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft eine Testvorrichtung zum Bestimmen eines Fehlalarmverhaltens von Brandmeldern.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Im Stand der Technik existieren eine Vielzahl von unterschiedlichen Rauch- und Brandsensoren, die auf unterschiedliche Art das Vorliegen eines Brandes detektieren. Beispielsweise weist ein optischer Streulichtmelder ein Lichtemissionsmittel und einen Lichtempfänger auf, die in einem bestimmten Winkel zueinander angeordnet sind und gegebenenfalls durch eine Blende optisch voneinander getrennt sind. Treten in einem Brandfall sichtbare Brandaerosolpartikel in die Messkammer eines derartigen optischen Streulichtmelders ein, wird ein Teil des von dem Lichtemissionsmittel ausgesandten Lichts derart von den Brandaerosolpartikeln gestreut, dass es auf den Lichtempfänger fällt. Ein von dem Lichtempfänger erfasstes Licht wird von einer Elektronikeinheit des Sensors ausgewertet und führt bei Überschreiten vorbestimmter Grenzwerte zu der Generierung eines Alarmsignals.
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In allen Applikationen, in denen Brandmelder eingesetzt werden, ist es von entscheidender Bedeutung, dass eine exakte Funktion gewährleistet ist. Gebäude, Fahrzeuge und insbesondere Flugzeuge, in denen Brandmelder eingesetzt werden, sind auf die exakte Funktion dieser Sensoren angewiesen. Es ist allerdings bekannt, dass Rauch- und Brandsensoren ein bestimmtes Fehlalarmverhalten aufweisen, das heißt konkret, dass sie auch dann ein Fehlersignal generieren können, wenn weder ein Brand noch Rauch vorliegt. Ein Fehlalarm in einem Frachtraum eines Flugzeugs könnte beispielsweise durch Feuchtigkeit, Staub oder andere Fremdaerosole verursacht werden, die beispielsweise von verderblichen Gütern, Tiertransporten oder der Anwendung von Insektiziden herrühren. Ein Fehlalarm führt zur Generierung der Anweisung an die Besatzung, „so früh wie möglich zu landen”. Da der Pilot keine Möglichkeit zur Alarmverifizierung hat, wird die Aktivierung zur Feuerlöschsystems durchgeführt. Möglicherweise folgt eine Evakuierung des Flugzeugs. Es kommt weiterhin zu einem AOG („Aircraft On Ground”)-Fall, d. h. einem nicht flugfähigen Flugzeug, da vor dem nächsten Start das Feuerlöschsystem aufgefüllt werden muss.
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In den letzten Jahren wurden große Fortschritte gemacht, um die Toleranz von Brandmeldern bezüglich störender Aerosole zu erhöhen. Einen Überblick über unterschiedlichen Ansätze und den derzeitigen Stand der Technik geben die Vortragsunterlagen zu der 14. Internationalen Tagung über Automatische Brandentdeckung 2009 (AUGE 2009), Duisburg wieder.
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Bei der Zertifizierung von Brandmeldern werden eine Reihe von Untersuchungen gemäß der europäischen Norm EN54 durchgeführt. Der Zweck dieser Untersuchungen liegt darin, die Funktionalität zu überprüfen und zu zertifizieren, beispielsweise ob ein Detektor in der Lage ist, einen Brand in einer vorgeschriebenen Zeit zu erkennen. Das Verhindern von Fehlalarmen wird hierbei jedoch nicht adressiert. Das komplexe Problem, Fehlalarme zu verhindern, darf nicht unterschätzt werden, da es Kosten für den Betreiber derartiger Brandmelder insbesondere in Verkehrsflugzeugen bedeutet.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Da keine geeignete Lösung zur Bestimmung der Empfindlichkeit eines Brandmelders bezüglich störender Aerosole existiert, ist es eine Aufgabe der Erfindung, die qualitative und quantitative Untersuchung der Empfindlichkeit eines Brandmelders bezüglich störender Aerosole, beispielsweise Staub und Dampf, bereitzustellen.
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Die Aufgabe könnte durch eine Vorrichtung zum Bestimmen des Fehlalarmverhaltens von Brandmeldern mit den Merkmalen aus dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst werden. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung könnte die Vorrichtung einen geschlossenen Strömungskanal, einen Partikelgenerator und eine Luftfördereinrichtung aufweisen. Die Luftfördereinrichtung ist dazu eingerichtet, eine Luftströmung innerhalb des Strömungskanals zu erzeugen, die weitestgehend laminar ist. Der Partikelgenerator ist dazu eingerichtet, eine vordefinierte Menge standardisierter Staubpartikel abzugeben. Der Partikelgenerator könnte ein kommerziell verfügbarer Partikelgenerator sein, der eine akkurate und reproduzierbare Abgabe von Aerosolen erreicht, wie etwa PALAS RGB1000 oder andere geeignete Modelle. Der Strömungskanal könnte grob ringförmig ausgestaltet werden, so dass ein Medium kontinuierlich durch den Strömungskanal fließen kann, was beispielsweise bedeutet, dass der Strömungskanal keine zu der Strömungsrichtung senkrechte Öffnung aufweist. Der Strömungskanal ist bevorzugt so ausgestaltet, dass ein Brandmelder innerhalb des Strömungskanals positioniert werden kann.
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Die vorgeschlagene Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dazu geeignet, eine Luftströmung innerhalb des Strömungskanals zu erzeugen, wobei die Luftströmung mit durch den Partikelgenerator abgegebenen Staubpartikeln gefüllt ist, was zu einer vorbestimmten Staubkonzentration der Luftströmung führt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt Sensoruntersuchungen mit unterschiedlichen Anströmungsrichtungen und Strömungsgeschwindigkeiten, die auf gleiche Art wie bei einem EN54-Versuchskanal durchgeführt werden und erlaubt eine qualitative Aussage über die Empfindlichkeit eines untersuchten Sensors in Bezug auf störende Aerosole.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Strömungskanal mindestens eine Öffnung, die durch ein Verschlussmittel verschlossen sein könnte. Bevorzugt ist die Öffnung von der Hauptlängsströmungskanalachse beabstandet und im Wesentlichen parallel zu der Strömungsrichtung angeordnet. Dies erlaubt, den Strömungskanal zu öffnen, den Brandmelder zu ersetzen oder umzupositionieren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zu reinigen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung ein optisches Messgerät auf, das dazu eingerichtet ist, eine Lichtabschwächung bzw. Lichtauslöschung durch den Strömungskanal zu messen, so dass die Aerosolkonzentration innerhalb des Strömungskanals ermittelbar ist. Das optische Messgerät könnte im infraroten Lichtbereich arbeiten und entspricht damit der Messeinrichtung gemäß EN54.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform könnte das optische Messgerät ein Lichtemissionsmittel und ein Lichtempfangsmittel aufweisen, die in einer zu der Strömungsrichtung des Strömungskanals senkrechten Ebene an zwei gegenüberliegenden Seiten des Strömungskanals positioniert sind, beispielsweise an zwei gegenüberliegenden Seiten eines Querschnitts des Strömungskanals.
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In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform kann das optische Messgerät ein Lichtemissionsmittel, ein Lichtempfangsmittel sowie einen Reflektor aufweisen, wobei das Lichtemissionsmittel und das Lichtempfangsmittel an einer Seite des Strömungskanals und der Reflektor an der gegenüberliegenden Seite des Strömungskanals auf einer Querschnittsebene senkrecht zur Strömungsrichtung des Strömungskanals angeordnet sind. Dadurch wird das optische Messgerät kompakter und der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung vereinfacht, da das Lichtemissionsmittel und das Lichtempfangsmittel nur an einer Stelle des Strömungskanals eine elektrische Verbindung erfordern.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Regeleinheit auf, die dazu eingerichtet ist, die Partikelerzeugung des Partikelgenerators zu regeln, wobei dies die Regelung der pro Zeiteinheit abgegebenen Menge an Partikeln beinhaltet um an dem optischen Messgerät einen über der Zeit definierten Verlauf der Lichtabschwächung zu erreichen.
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Bevorzugt ist die Regeleinheit mit einem Mittel zum Messen der Partikelkonzentration innerhalb des Strömungskanals verbunden, beispielsweise dem oben genannten optischen Messgerät. Dadurch ist die Regeleinheit in der Lage, die Partikelkonzentration innerhalb des Strömungskanals auf einen gewünschten Partikelkonzentrationswert, auch zeitlich variabel, einzustellen.
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Weiterhin ist die Regeleinheit in einer vorteilhaften Ausführungsform dazu eingerichtet, die Partikelkonzentration in einer zeitvariablen Weise einzustellen, um eine variable Verunreinigung innerhalb des Strömungskanals zu erreichen. Die Antwort des Brandmelders auf eine langsam zunehmende Fehlalarmbeaufschlagung durch Partikel kann damit untersucht werden. Die Regeleinheit könnte die Partikelkonzentration beispielsweise mittels unterschiedlicher, reproduzierbarer vorbestimmter Rampen bzw. Kurvensteigungen einstellen, so dass die Emulation (Simulation) langsamer oder schneller Fehlalarmbeaufschlagungsschemen möglich wird.
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Wird ein optisches Messgerät in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet, ist es von besonderem Vorteil, einen gepulsten Betrieb des optischen Messgeräts durchzuführen, so dass die Wärmeeinwirkung durch das Lichtemissionsmittel in dem Strömungskanal reduziert werden kann.
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Es ist für die Reduktion der Herstellkosten, die Verbesserung der Reinigung und die Erhöhung der Portabilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung von besonderem Vorteil, den Strömungskanal mittels einer Bodenschicht, einer Deckschicht und zwei konzentrischen Ringe mit unterschiedlichen Radien auszuführen. Diese Komponenten sind sehr leicht zu fertigen, daher kostengünstig und können relativ schnell ersetzt werden und sind besonders leicht einer Reinigung zugänglich.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Auslass und eine Druckkompensationsöffnung auf, um eine möglichst störungsfreie laminare Strömung innerhalb des Strömungskanals zu erlauben und konstante Druckverhältnisse zu erreichen.
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Ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchführbares Verfahren zum Bestimmen des Fehlalarmverhaltens eines Brandmelders könnte beispielhaft die Schritte des Förderns von Luft innerhalb eines geschlossenen Strömungskanals mittels einer Luftfördereinrichtung, des Generierens von Partikeln mittels eines Partikelgenerators und des Messens einer Antwort eines Brandmelders, der innerhalb des Strömungskanals positioniert ist, aufweisen. Zusätzlich wäre das Messen der Partikelkonzentration innerhalb des Strömungskanals und des Einstellens der Partikelkonzentration auf einen vorbestimmten Wert möglich. Dies könnte beispielsweise durch eine Regeleinheit realisiert werden, die mit dem Partikelgenerator und einem Mittel zum Messen der Partikelkonzentration innerhalb des Strömungskanals verbunden ist. Ein Verfahren könnte auch das zeitvariable Einstellen der Partikelkonzentration umfassen. Die Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung innerhalb des Strömungskanals wäre bevorzugt auf 0,2 m/s eingestellt, was einer in dem zu überwachenden Raum vorliegenden Luftbewegungsgeschwindigkeit nahe kommen könnte. Es können in vorteilhafter Weise Luftströmungen bis 1 m/s eingestellt werden, um weitere zu überwachende Räume nachzubilden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestimmen des Fehlalarmverhaltens von Brandmeldern führt zu sehr gut reproduzierbaren und unterschiedlichen Untersuchungsprofilen, die das Potential aufweisen, zur Nutzung als internationale Standardreferenz für Fehlalarmanfälligkeiten von Brandmeldern verwendet zu werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer isometrischen Ansicht mit einer abgenommenen Abdeckung.
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2a und 2b zeigen eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Schnittansicht.
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3 zeigt in einer schematischen, blockbasierten Darstellung ein mögliches Verfahren.
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DETAILIERTE DARSTELLUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 2, die einen geschlossenen Strömungskanal 4 als Staubkanal aufweist, wobei der Strömungskanal 4 beispielhaft ein rechteckiges Profil aufweist. Das Profil könnte ebenso zumindest teilweise kreisförmig ausgeführt sein oder eine andere geometrische Form aufweisen, die insgesamt nicht die Erfindung beschränken soll. Idealerweise ist eine Bodenplatte 6 unterhalb des Strömungskanals 4 angeordnet, die es erlaubt, sehr leicht einen Sensor 8 und eine Luftfördereinrichtung 10 innerhalb des Strömungskanals 4 zu positionieren. Es könnte ebenfalls möglich sein, den Sensor 8 auf eine Deckplatte 13 zu positionieren, die in 1 nicht dargestellt wird. In dem in 1 dargestellten Beispiel besteht der Strömungskanal 4 aus zwei konzentrischen, Ringen 12 und 14, die etwa aus Edelstahl gefertigt sein können, wobei der innere Ring 12 einen Durchmesser von 300 mm aufweist, und wobei der äußere Ring 14 einen Durchmesser von 600 mm aufweist. Die beiden Ringe 12 und 14 könnten eine Höhe von 150 mm aufweisen. Ein Partikeleinlass 15 ist dazu eingerichtet, Partikel, die von einem externen Partikelgenerator erzeugt werden, in die in die Luftströmung einzuleiten, welche von der Luftfördereinrichtung 10 bereitgestellt wird.
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Die Bodenplatte 6 und eine obere Deckplatte, die auf der gegenüberliegenden Seite des Strömungskanals 4 positioniert werden könnte, die in 1 nicht dargestellt ist, könnten aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein und wahlweise mit Stahl, Edelstahl (wahlweise poliert), Aluminium oder anderen metallischen Materialien beschichtet sein.
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Der Querschnitt des beispielhaften Strömungskanals könnte 150 mm × 150 mm messen, wobei die mittlere Länge ungefähr 1,4 m betragen könnte. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine Reihe von Vorteilen aufweisen. Durch die kompakte Gestalt des Strömungskanals 4 wird eine sehr portable Vorrichtung mit einem geringen Gewicht realisiert. Aufgrund des relativ kleinen Volumens von beispielhaft ungefähr 32 l in dem oben genannten Beispiel, sowie der glatten Oberfläche ist der Strömungskanal 4 bzw. die gesamte Vorrichtung 2 sehr leicht zu reinigen. Aufgrund der geschlossenen Form des Strömungskanals 4 wird eine überwiegend laminare Luftströmung mit einstellbarer Geschwindigkeit und Richtung herzustellen sein. Die laminare Strömung und der glatte und definierte Strömungskanal erlaubt eine kontrollierte und reproduzierbare Staubverteilung. Das geringe Volumen innerhalb des Strömungskanals 4 erlaubt die Reduktion der verwendeten Menge an Aerosolen.
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Aufgrund der leitfähigen Wände und des geringen Volumens des Strömungskanals 4 können durch die dadurch bedingte minimierte elektrostatische Aufladung ebenso Versuche mit gefährlichen oder brennbaren Aerosolen durchgeführt werden.
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In 2a wird die Anordnung eines optischen Messgeräts 16 gezeigt, die ein Lichtemissionsmittel 18 und einen Lichtempfänger 20 aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten des Strömungskanals 4 angeordnet sind, um die Lichtabschwächung eines Lichtstrahls 16 zwischen dem Lichtemissionsmittel 18 und dem Lichtempfänger 20 zu messen.
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Der Partikelgenerators 5, das optische Messgerät 16 und die Luftfördereinrichtung 10 sind bevorzugt mit einer Regeleinheit 22 verbunden, die dazu eingerichtet ist, Messdaten des optischen Messgeräts 16 zu empfangen und daraus die Partikelkonzentration innerhalb des Strömungskanals abzuschätzen, zu evaluieren bzw. zu bestimmen, beispielsweise basierend auf einer Auswertetabelle, einer mathematischen Relation zwischen Lichtauslöschung und einer Partikelkonzentration oder einem Simulationsmodell. Die Regeleinheit 22 ist ferner dazu eingerichtet, den Partikelgenerator 5 derart anzusteuern, dass die Partikelkonzentration auf einen vorbestimmten Konzentrationswert eingestellt wird, um entweder einen konstanten Konzentrationswert zu erreichen oder einen zeitvariablen Konzentrationswert zum Erreichen definierter Versuchsbedingungen für den Sensor 8.
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Als alternative Ausführung des optischen Messgeräts 16 wäre auch denkbar, das Lichtemissionsmittel 18 und den Lichtempfänger 20 auf einer gleichen Seite des Strömungskanals 4 anzuordnen und auf der gegenüberliegenden Seite einen Reflektor 21 zu verwenden, so dass das vom Lichtemissionsmittel 18 ausgesandte und abgeschwächte Licht vom Lichtempfänger 20 wahrgenommen werden kann, wie in 2b dargestellt.
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3 stellt schematisch in einer blockbasierten Darstellung ein mögliches Verfahren dar, welches im Wesentlichen die Schritte des Förderns 24 von Luft innerhalb eines geschlossenen Strömungskanals 4 mittels einer Luftfördereinrichtung 10, des Generierens 26 von Partikeln mittels eines Partikelgenerators 5 und des Messens 28 einer Antwort eines Brandmelders 8, der innerhalb des Strömungskanals 4 positioniert ist, umfasst. Weiterhin könnte dieses Verfahren das Messen 30 der Partikelkonzentration innerhalb des Strömungskanals 4 und das Einstellen 32 der Partikelkonzentration auf einen vorbestimmten Wert umfassen.
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Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „aufweisen” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt, und „ein” oder „eine” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Vorrichtung zum Bestimmen des Fehlalarmverhaltens
- 4
- Strömungskanal
- 5
- Partikelgenerator
- 6
- Bodenplatte
- 8
- Sensor/Brandmelder
- 10
- Luftfördereinrichtung
- 11
- Öffnung
- 12
- Ring
- 13
- Deckplatte
- 14
- Ring
- 15
- Partikeleinlass
- 16
- optisches Messgerät
- 18
- Lichtemissionsmittel
- 20
- Lichtempfänger
- 21
- Reflektor
- 22
- Regeleinheit
- 24
- Fördern von Luft
- 26
- Generieren von Partikeln
- 28
- Messen einer Antwort eines Brandmelders
- 30
- Messen der Partikelkonzentration
- 32
- Einstellen der Partikelkonzentration
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- europäischen Norm EN54 [0005]
- EN54-Versuchskanal [0009]
- EN54 [0011]
