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TECHNISCHES
GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen Feuermelder.
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HINTERGRUND
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Kommerziell erhältliche Feuermeldeanlagen besitzen
im allgemeinen ein Steuergerät.
das Peripheriegeräte
(normalerweise Sensoren/Detektoren) über eine Zweidraht-Leitung
oder mittels Funkanlagen steuert.
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Es gibt verschiedene Arten von Feuermeldern,
die optische, thermische, optisch-thermische Mittel etc. verwenden.
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Insbesondere optisch-thermische Feuermelder
decken eine größere Bandbreite
von Brandarten besser ab.
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Es ist bekannt, dass sich rasch entwickelnde Feuer
wie jene, die durch raffinierte Kohlenwasserstoffe hervorgerufen
werden, normalerweise eine Art Rauch erzeugen, der von einem optischen
Sensor schlecht festgestellt werden kann, der aber eine beträchtliche
Menge an Wärme
erzeugt.
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Umgekehrt, erzeugt ein Feuer, das
sich langsam entwickelt, im allgemeinen Rauch, der von einem optischen
Sensor leicht festgestellt werden kann.
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Optische Sensoren, insbesondere photoelektrische
Sensoren, verwenden das Prinzip, demzufolge eine elektromagnetische
Strahlung, die auf ein in einer Flüssigkeit schwebendes Partikel
wirkt, von dem Partikel teilweise absorbiert und teilweise diffundiert
wird.
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Diese Feuermelder besitzen eine kastenförmige, optische
Kammer, die durch Zugangskanäle für die Flüssigkeit
perimetrisch ausgebildet ist; eine Lichtquelle (vorzugsweise eine
LED) und ein Lichtempfänger
(vorzugsweise eine Photodiode) sind in der genannten Kammer angeordnet.
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Die Zugangskanäle für die Flüssigkeit sorgen dafür, dass
das Eindringen von Licht aus der Umgebung in die optische Kammer
so weit wie möglich blockiert
wird, damit die Erkennung durch die Photodiode nicht beeinflusst
wird.
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Der Sender besteht aus einer LED,
die einen Lichtimpuls aussendet, bei dem das Verhältnis zwischen
Breite und Zeitdauer sehr niedrig ist.
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Wenn Rauch in die optische Kammer
eintritt, wird das von der LED ausgestrahlte Licht von den in der
Flüssigkeit
schwebenden Partikeln diffundiert, von der Photodiode erkannt und
in ein elektrisches Signal umgewandelt, das dann von einer elektronischen
Schaltung verstärkt
und verarbeitet wird.
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Die LED und die Photodiode sind so
angeordnet, dass eine Sichtlinien-Konfiguration vermieden wird,
aber so, dass sich ihre jeweiligen Emissions – und Empfangsfelder in einem
Punkt schneiden, der innerhalb der optischen Kammer liegt.
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Ein Problem, das bei diesen Feuermeldern normalerweise
beobachtet wird, ist die hohe Empfindlichkeit des Systems gegenüber Hochfrequenzgeräuschen.
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Das ist normalerweise auf zwei Faktoren
zurückzufüren, nämlich die
hohen Transimpedanz-Verstärkungen,
die von den Verstärkungsschaltkreisen benötigt werden,
und den Antenneneffekt aufgrund der Pole und Anschlussbahnen des
Empfangsgerätes,
d. h. der Photodiode.
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Außerdem wird das Sende-/Empfängerpaar bei
den meisten photoelektrischen Rauchmeldern über eine Durchgangsbohrung
auf der Leiterplatte befestigt.
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Diese Lösung führ zu erheblichen Zusatzkosten
sowohl für
die Nacharbeit, die in Bezug auf die Oberflächenmontage erforderlich ist,
die derzeit von den meisten Herstellern durchgeführt wird, als auch für das manuelle
Einsetzen der LEDs und der Photodiode in ihren entsprechenden Sitzen.
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Ein weiterer Nachteil, der bei den
herkömmlichen
Feuermeldern beobachtet wird, besteht darin, dass sich die Abdeckung
der optischen Kammer zu nahe am aktiven Bereich, d. h. dem Bereich
der genannten Kammer, in dem sich das Emissionsfeld der LED und
das Empfangsfeld der Photodiode schneiden, befindet.
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Dieses Konstruktionsmerkmal führt zu erheblichen
Nachteilen: da die Feuermelder normalerweise an den Decken der Räume angebracht
sind, in denen das Vorhandensein von Rauch überwacht werden soll, ist die
Wahrscheinlichkeit, dass sich Staub absetzt, auf der Abdeckung in
der optischen Kammer am höchsten.
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Demzufolge wurde unter Luftreinheits-Bedingungen
eine leichte Erhöhung
beim Hintergrundsignal des Feuermelders festgestellt, was die Effizienz der
optischen Kammer beeinträchtigt
und in Extremfällen
zu Falschalarm führen
kann.
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GB-A-2 306 218 beschreibt einen Feuermelder
mit einer Leiterplatte, auf der mindestens ein optischer Sender
und mindestens ein optischer Empfänger oberflächenmontiert sind, wobei der
genannte Sender und der genannte Empfänger so angeordnet sind, dass
eine Sichtlinien-Anordnung vermieden wird, ihre jeweiligen Emissions- und Empfangsfelder sich
schneiden, die genannte Leiterplatte mit einer kastenförmigen.
optischen Kammer verbunden ist, die genannte Kammer durch eine Vielzahl
perimetrisch angeordneter Trennwände
gebildet wird, die die Zugangskanäle für die Flüssigkeit bilden.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist
es, die Probleme herkömmlicher
Feuermelder zu beseitigen oder erheblich zu reduzieren.
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Im Rahmen dieser Zielsetzung besteht
ein wesentlicher Zweck der Erfindung darin, einen Feuermelder zu
liefern, der eine rasche und kostengünstige Herstellung und Montage
gewährleistet.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung
besteht darin, einen Feuermelder zu liefern, der sich durch eine geringe
Empfindlichkeit gegenüber
Hochfrequenzgeräuschen
auszeichnet.
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Ein weiterer, wichtiger Zweck besteht
darin, einen Feuermelder zu liefern, dessen Gesamtqualität mit der
herkömmlicher
Feuermelder zumindest identisch ist oder sie noch übertrifft.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung
besteht darin, einen Feuermelder zu liefern, bei dem Staub in der
optischen Kammer, insbesondere Staub, der sich auf der Abdeckung
absetzt. kaum Auswirkung auf seine Effizienz hat.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung
besteht darin, einen Feuermelder zu liefern, dessen Höhe geringfügig und
mit der herkömmlicher
Feuermelder vergleichbar ist.
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Diese Zielsetzung und diese und weitere Zwecke,
die nachfolgend deutlich werden, werden durch einen Feuermelder
erreicht, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er eine Leiterplatte
besitzt, auf der mindestens ein optischer Sender und mindestens ein
optischer Empfänger
mit einem als SMD kommerziell bekannten Verfahren oberflächenmontiert
sind, wobei der genannte Sender und der genannte Empfänger so
angeordnet sind, dass eine Sichtlinien-Anordnung vermieden wird,
ihre jeweiligen Emissions- und Empfangsfelder sich schneiden, die
genannte Leiterplatte mit einer kastenförmigen, optischen Kammer verbunden
ist, die aus einem Flüssigkeitserkennungsabschnitt
und einem Flüssigkeitszirkulationsabschnitt
besteht, wobei der genannte Erkennungsabschnitt durch ein entsprechendes
Durchgangsloch hindurch angeordnet ist, das sich in der Leiterplatte
befindet, und in der perimetrischen Wand Öffnungen für die jeweiligen Sender und
Empfänger aufweist,
deren jeweilige Emissions- und Empfangsfelder sich in ihr schneiden,
wobei der genannte Zirkulationsabschnitt gegenüber dem Erkennungsabschnitt
angeordnet ist und durch eine Vielzahl perimetrisch angeordneter
Trennwände
gebildet wird, die die Zugangskanäle für die Flüssigkeit bilden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Merkmale und Vorteile werden
deutlicher in der Beschreibung einer bevorzugten und nicht ausschließlichen
Ausführungsart
der Erfindung, die lediglich in einem Beispiel, das keinen Anspruch auf
Vollständigkeit
erhebt, in den Begleitzeichnungen veranschaulicht wird. Es zeigen
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1 eine
Ansicht eines Feuermelders gemäß der Erfindung;
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2 eine
Schnittansicht des Feuermelders von 1;
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3 eine
perspektivische Ansicht der im Innern des Feuermelders montierten
Bauteile;
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4 eine
aufgelöste
Ansicht der Bauteile aus 3
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5 eine
Ansicht einer der in den 3 und 4 gezeigten Bauteile;
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6, 7 verschiedene
Ansichten eines anderen Bauteils der in und 8 den
Abbildungen 3 und 4 gezeigten Bauteile.
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ARTEN DER DURCHFÜHRUNG DER
ERFINDUNG
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Unter besonderer Bezugnahme auf die
Abbildungen 1 und 2 wird ein Feuermelder gemäß der Erfindung
im allgemeinen mit der Bezugsnummer 10 bezeichnet.
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In dieser Ausführungsart besitzt der Feuermelder 10 eine
kastenförmige
Einschließung
(11), die aus zwei ergänzenden
Bauteilen 11a und 11b besteht, die mit einem Bajonettverschluss
verbunden sind, und die im wesentlichen zylindrische Form besitzt,
die sich nach oben verjüngt.
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Der verjüngte, obere Teil 12 besitzt
seitliche Öffnungen 13.
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Eine generell mit der Bezugsnummer 14 bezeichnete
Konstruktion ist in der kastenförmigen
Einschließung 11 enthalten.
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Die Konstruktion 14 besitzt
eine Leiterplatte 15, auf der ein Sender 17 (vorzugsweise
eine LED) und ein Empfänger 16 (vorzugsweise
eine Photodiode) oberflächenmontiert
sind; der genannte Empfänger
und der genannte Sender arbeiten im Infrarot-Bereich des Spektrums.
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Der Sender 17 und der Empfänger 16 sind
so auf der Leiterplatte 15 angeordnet, dass eine Sichtlinien-Konfiguration
vermieden wird, jedoch so, dass sich die Emissions- und Empfangsfelder
schneiden.
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In dieser Ausführungsart sind die Emissions- und
Empfangsfelder gegenüber
der Sichtlinienposition in einem Winkel von 45° angeordnet.
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Eine zweite LED 18, die
von außen
sichtbar ist, und ein Heißleiter 19 sind
ebenfalls auf der Leiterplatte 15 angeordnet.
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Zum Schutz der elektronischen Bauteile
ist die Leiterplatte 15 mit Hilfe einer abnehmbaren Verriegelungskupplung
mit einer ersten Abdeckung 20 verbunden, die perimetrisch
angeordnet und mit einer optischen Kammer 21 monolithisch
ist.
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Die optische Kammer 21 besteht
aus einem unteren Teil 22 zur Erkennung der Flüssigkeit
und aus einem oberen Teil 23 für die Zirkulation der Flüssigkeit.
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Die optische Kammer 21 ist
im wesentlichen zylindrisch.
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Der Erkennungsabschnitt 22 verläuft über die
Abmessungen der ersten Abdeckung 20 hinaus durch ein entsprechendes
Durchgangsloch 24 in der Leiterplatte 15 hindurch
nach unten.
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Der Erkennungsabschnitt 22 besitzt
außerdem
zwei Öffnungen 25 in
der perimetrischen Wand 26 für die LED 17 und die
Photodiode 16, deren Emissions- und Empfangsfelder sich
in dem Abschnitt 22 entsprechend schneiden.
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Die interne, perimetrische Wand 26 des
unteren Abschnitts 22 besitzt zahnförmige Überstände 27, um das Signal,
das von internen Reflexionen, die von der Photodiode 16 erfasst
werden, erzeugt wird, zu minimieren.
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Der untere Abschnitt 22 ist
im wesentlichen zylindrisch und besitzt seitliche Vertiefungen 28 an den Öffnungen 25,
in denen die LED 17 und die Photodiode 16 aufgenommen
werden können.
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Der obere Zirkulationsabschnitt 23 liegt
gegenüber
der Seite, auf der sich der untere Abschnitt 22 in Bezug
auf die erste Abdeckung 20 befindet, er ist im wesentlichen
zylindrisch und wird aus einer Vielzahl von Zugangskanälen 29 für die Flüssigkeit perimetrisch
gebildet.
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Die Kanäle 29 werden aus Trennwänden 30 mit
im wesentlichen V-förmigem
Querschnitt gebildet, die so angeordnet sind, dass ihre Spitzen
bzw. Scheitelpunkte hintereinander entlang dem kreisförmigen Umfang
der optischen Kammer 21 und im wesentlichen im rechten
Winkel zu der Anordnungsebene der ersten Abdeckung 20 angeordnet
sind.
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Die oberen Enden 31 der
Trennwände 30 sind
in entsprechenden Sitzflächen 32 im
flachen Innenabschnitt einer zweiten Abdeckung 33 für den oberen
Abschnitt 23 aufgenommen.
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Die zweite Abdeckung 33 besitzt
einen perimetrischen Abschnitt 34, der rechtwinklig zu
seiner Anordnungsebene liegt und aus einem gemäß den Normen erforderlichen
Maschengeflecht besteht, das die Vielzahl der Kanäle 29 abdeckt,
um einen kontrollierten Zugang der Flüssigkeit in das Innere der
optischen Kammer 21 zu erhalten.
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Der flache, innere Abschnitt der
zweiten Abdeckung 33 ist ebenfalls mit zahnähnlichen Überständen 35 versehen.
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Wie schon erwähnt ist die Leiterplatte 15 mittels
einer abnehmbaren Verriegelungskupplung mit der ersten Abdeckung 20 verbunden
; die abnehmbare Verriegelungskupplung besitzt flexible, elastische Zähne 36,
die gegenüber
der ersten Abdeckung 20 monolothisch und im rechten Winkel
zur Anordnungsebene vorstehen.
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Wie schon erwähnt besitzt die Leiterplatte 15 zusätzlich zur
Photodiode 16 und der LED 17 eine zweite LED 18 und
einen Heißleiter 19.
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Die zweite LED 18 liegt
nicht gegenüber
dem Innern der optischen Kammer 21, sondern ist von außen an dem
Feuermelder 10 sichtbar, da sie an Durchgangsbohrungen 37 angeordnet
ist, die in der ersten Abdeckung 20 und in der kastenförmigen Einschließung 11 gebildet
werden.
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Der Heißleiter 19 besteht
aus einem empfindlichen Teil 38, das in dieser Ausführungsart
aus einem Werkstoff mit einem negativen Temperaturkoeffizienten
besteht und mit einem Halter 39 verbunden ist, der im rechten
Winkel zu der Leiterplatte 15 angeordnet ist und durch
die optische Kammer 21 und schließlich durch eine Durchgangsbohrung 40 der
zweiten Abdeckung 33 verläuft.
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In der Praxis befindet sich der empfindliche Teil 38 außerhalb
der optischen Kammer 21, jedoch innerhalb der kastenförmigen Einschließung 11 an deren
oberem Abschnitt, der mit seitlichen Öffnungen 13 versehen
ist.
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Bei dem oben beschriebenen Feuermelder 10 handelt
es sich um einen optischthermischen Feuermelder.
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Der Sensor erkennt den Rauch mittels
eines Sender-/Empfängerpaares,
das im Infrarotbereich des Spektrums arbeitet.
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Der Sender 17 (LED) und
der Empfänger 16 (Photodiode)
sind in der optischen Kammer 21 angeordnet, so dass sie
sich nicht in einer Sichtlinien-Konfiguration befinden wenn Rauch
in den Raum eintritt, der dem Schnittpunkt des von der LED 17 ausgesendeten
Strahls mit dem Sichtfeld der Photodiode 16 entspricht,
wird ein Teil des von dem Sender 17 ausgestrahlten, einfallenden
Lichtes diffundiert, erkannt und von der Photodiode 16 in
ein elektrisches Signal (Steuerstrom) verwandelt.
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Der von einem Halter 39 gestützte Heißleiter 19 ist
außerhalb
des Profils der optischen Kammer 21 angeordnet.
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In dieser Position ist der empfindliche
Teil 38 des Heißleiters 19 dem
Luftstrom ausgesetzt, wobei die Effizienz der Überwachung der Umgebungstemperatur
seitens des Feuermelders 10 verbessert wird.
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Vorteilhafterweise können die
LED 17 und die Photodiode 16 durch einen Sender
und Empfänger
ersetzt werden, die im sichtbaren Bereich des Spektrums arbeiten.
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In der Praxis wurde festgestellt,
dass die vorliegende Erfindung ihre beabsichtigten Zielsetzungen und
Zwecke erreicht hat.
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Insbesondere wird offensichtlich,
dass bei Verwendung von elektronischen Standardbauteilen durch die
mechanische Konfiguration eine hohe Produktions- und Montagerate
und niedrige Produktionskosten gewährleistet sind.
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Außerdem lässt sich mit dieser speziellen Ausführungsart
ein Feuermelder mit besonders geringer Empfindlichkeit gegenüber Hochfrequenzgeräuschen realisieren,
da die Länge
der Anschlüsse der
verschiedenen elektronischen Bauteile sehr gering ist.
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Außerdem beeinträchtigen
die Effizienz des Herstellungsverfahrens und die geringen Produktionskosten
die Gesamtqualität
des Feuermelders nicht.
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Schließlich wurde die Gesamthöhe der optischen
Kammer so hoch gewählt,
wie dies aufgrund der begrenzten, mechanischen Zwänge möglich ist, um
zwischen dem aktiven Bereich und der zweiten Abdeckung der genannten
Kammer einen Abstand zu erhalten.
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In Betriebstests, die in sehr staubiger
Umgebung durchgeführt
worden sind, hat sich bestätigt, dass
das Vorhandensein von Staub in der Kammer, der sich besonders an
der Abdeckung angesammelt hat, auf die Effizienz des Feuermelders
nur eine marginale Auswirkung hat.
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Die vorliegende Erfindung kann zahlreichen Änderungen
und Abweichungen unterworfen werden, ohne dass man sich dabei aus
dem Rahmen des Erfindungskonzepts entfernt.
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Sämtliche
Details können
durch andere, technisch äquivalente
Elemente ersetzt werden.
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In der Praxis können die verwendeten Materialien
sowie die Abmessungen je nach Bedarf beliebig gewählt werden,
so lange sie mit dem jeweiligen Einsatz kompatibel sind.