СИГНАЛИЗАТОР ДЫМА Российский патент 2002 года по МПК G08B17/10 

Изобретение относится к сигнализатору дыма, содержащему закрепляемую в цоколе вставку с оптическим модулем, состоящим из источника света, светоприемника, измерительной камеры, дна и лабиринтной системы с расположенными на периферии измерительной камеры блендами.

У сигнализаторов дыма этого рода, которые называют сигнализаторами дыма с рассеянным светом и которые при необходимости могут содержать помимо оптического модуля еще и дополнительный датчик, например температурный, оптический модуль выполнен известным образом так, что мешающий посторонний свет не может проникнуть в измерительную камеру, а дым проникает очень легко. Источник света и светоприемник расположены так, что прямым путем от источника и приемнику световые лучи попасть не могут. При наличии дымовых частиц на пути лучей свет источника рассеивается по ним, и часть этого рассеянного света падает на светоприемник, вырабатывая электрический сигнал.

Очевидно, что защита от ложного срабатывания таких сигнализаторов дыма с рассеянным светом весьма существенно зависит помимо прочего от того, что свет источника рассеивается только по дымовым частицам, т.е. за исключением дымовых частиц в измерительную камеру не могут попасть никакие другие частицы, причем термин "частицы" следует понимать в самом широком смысле и этот термин включает в себя, например, насекомых. Проблема насекомых уже в течение некоторого времени обнаружена и решается за счет охватывающей измерительную камеру защитной сетки.

Известный из DE-A 4412212 сигнализатор дыма с рассеянным светом содержит измерительную камеру в виде круглой коробки, которая одной торцовой стороной закреплена на пластине, соединенной с потолком контролируемого помещения, а ее боковая стенка образована сеткой для защиты от насекомых. Торцовая стенка измерительной камеры, удаленная от названной пластины и обращенная к куполу сигнализатора, закрыта плоским дном.

Практическое применение подобных сигнализаторов дыма с рассеянным светом, имеющих плоскую цилиндрическую измерительную камеру, показало, что у них по мере увеличения срока применения может возрастать частота ложных срабатываний, причем существенную причину этого следует искать в том, что свет источника рассеивается по осажденным в измерительной камере частицам пыли, симулирующим наличие дымовых частиц. Чтобы исключить возникновение таких ложных срабатываний, сигнализаторы необходимо время от времени очищать от пыли, что связано с нежелательными дополнительными затратами.

Благодаря изобретению должен быть создан сигнализатор дыма описанного выше рода, у которого ложные срабатывания из-за рассеивания света по частицам пыли практически полностью исключены или во всяком случае сильно уменьшены, и этим достигается увеличение интервалов профилактического осмотра.

Поставленная задача решается согласно изобретению за счет того, что дно выполнено так, что его центр находится на большом расстоянии от плоскости, образованной источником света и светоприемником, чем его край.

Решение, согласно изобретению, приводит к резкому уменьшению отрицательного воздействия частиц пыли, поскольку они значительно дальше удалены теперь от собственно измерительной зоны, чем до сих пор, благодаря чему существенно снижена вероятность попадания в измерительную зону рассеянного по частицам пыли света.

Как известно, оптические оси источника света и светоприемника пересекаются в зоне центра измерительной камеры и тем самым также в центре дна. Поскольку дно именно здесь, в зоне своего купола или вершины, максимально отстоит от измерительной плоскости и поскольку пыль осаждается главным образом в этой зоне дна, очень мала вероятность того, что излученный источником свет попадет к осажденной на куполе дна частице пыли и отразится от нее в измерительную камеру.

Первая предпочтительная форма выполнения сигнализатора дыма согласно изобретению отличается тем, что дно выполнено в виде воронки и имеет форму конуса или пирамиды.

Во второй предпочтительной форме выполнения сигнализатора дыма согласно изобретению дно имеет сетчатую или решетчатую структуру и действует как сетка для защиты от насекомых. Эта форма выполнения имеет то преимущество, что сигнализатор дыма содержит на один конструктивный элемент меньше, чем до сих пор, что связано с соответствующим сокращением расходов.

Третья предпочтительная форма выполнения сигнализатора дыма согласно изобретению отличается тем, что дно на своей обращенной к измерительной камере внутренней поверхности снабжено множеством направленных вверх пластин, расположение, число, высота и взаимное расстояние между этими пластинами выбраны так, что падающий на дно свет перед попаданием на него попадает на одну из пластин, при этом светоприемник видит со стороны дна только пластины.

Выполнение дна согласно изобретению с направленными вверх пластинами дополнительно снижает вероятность того, что свет из пути лучей в измерительной камере будет рассеиваться по осажденным на дне частицам пыли, поскольку они будут осаждаться не на пластинах, а на их основании на внутренней поверхности дна, а это та зона, которая экранирована пластинами от света из измерительной камеры. Кроме того, пластины действуют как экран от постороннего света снаружи, что дополнительно повышает надежность измерений сигнализатора дыма согласно изобретению.

Другим существенным преимуществом, вытекающим из упомянутого поглощения света, вызванного нежелательными вторичными рассеиваниями или отражениями, так называемого фонового света, является снижение требований к производственным допускам. Это значит, что по мере поглощения фонового света снижаются требования к точности позиционирования источника света и светоприемника.

Изобретение более подробно поясняется ниже с помощью примера его выполнения и чертежей, где
на фиг. 1 изображено сечение сигнализатора дыма с рассеянным светом в плоскости оптической оси его оптического модуля в направлении дна оптического модуля;
на фиг. 2 - схематичный разрез по линии II-II на фиг.1 в уменьшенном по сравнению с фиг.1 масштабе.

Показанный на чертеже сигнализатор дыма с рассеянным светом состоит известным образом из вставки 1, закрепляемой в цоколе (не показан), смонтированном преимущественно на потолке контролируемого помещения, и из надетого на вставку 1 колпака 2, который в зоне своего купола, направленного в рабочем состоянии сигнализатора к контролируемому помещению, снабжен щелями 3 для прохождения дыма. Вставка 1 выполнена в виде коробки, на обращенной к куполу стороне которой расположен окруженный боковой стенкой 4 оптический модуль 5, а на обращенной к цоколю стороне - печатная плата с электронным устройством обработки (не показана). Эта конструкция сигнализатора известна и здесь подробно не описана. В этой связи следует сослаться, например, на сигнализаторы серии AlgoRex (AlgoRex - зарегистрированный товарный знак фирмы "Церберус АГ") и на европейскую заявку 95117405.1.

Оптический модуль 5 содержит в основном источник 6 света, светоприемник 1, измерительную камеру 8, лабиринтную систему из расположенных на внутренней стороне боковой стенки 4 периферийных бленд 9, центральную бленду 10 и дно 11. Оптические оси источника 6 света, образованного инфракрасным светодиодом, и светоприемника 7 лежат не на одной общей прямой, а образуют ломаную линию, причем близко от точки пересечения расположена центральная бленда 10. Боковая стенка 4 и дно 11 экранируют измерительную камеру 8 от постороннего света снаружи, а периферийные бленды 9 и центральная бленда 10 препятствуют попаданию световых лучей прямым путем от источника 6 света к светоприемнику 7. Периферийные бленды 9 служат, кроме того, для подавления так называемого фонового света, вызванного нежелательными рассеиваниями или отражениями. Чем лучше подавляется фоновый свет, тем глубже основной импульс, т. е. тот сигнал, который детектируется, когда в измерительной камере 8 нет дыма. Зона пересечения излученного источником 6 света пучка лучей и поля зрения светоприемника 7 образует собственно измерительную зону, называемую ниже рассеивающим пространством.

Источник 6 света излучает короткие интенсивные световые импульсы в рассеивающее пространство, причем светоприемник 7 "видит" рассеивающее пространство, но не "видит" источник 6 света. Свет источника 6 рассеивается проникающим в рассеивающее пространство дымом, и часть этого рассеянного света падает на светоприемник 7. Выработанный им за счет этого сигнал обрабатывается электронным устройством. Само собой, сигнализатор дыма может иметь помимо содержащейся в оптическом модуле 5 системы датчиков дополнительные датчики, например температурный и/или газовый.

Когда в контролируемом помещении возникает дым, поднимающийся к сигнализатору, он проникает в щели 3 и проходит в них в горизонтальном направлении к выполненному в виде воронки дну 11. Дно 11 имеет сетчатую или решетчатую структуру и снабжено на своей выходной стороне звездообразно расположенными ребрами 12, посредством которых дым подается к дну. За счет этого дым проходит в вертикальном направлении в измерительную камеру 8 и в рассеивающее пространство.

Благодаря воронкообразному выполнению дно 11 расположено от измерительной камеры 8 на большем расстоянии, чем если бы дно было плоским. Проникшие в измерительную камеру 8 частицы пыли, рассеивающие свет источника 6 и действующие поэтому как дымовые частицы, осаждаются в куполе дна 11 и находятся там вне зоны падения излучения от источника 6 света, резко уменьшая отрицательное влияние этих дымовых частиц.

Как видно из фигур, воронкообразная зона дна 11 имеет форму пирамиды или усеченной пирамиды, причем все боковые грани пирамиды имеют уже упомянутую сетчатую или решетчатую структуру. На фиг.1 для наглядности такая решетчатая структура 13 схематично изображена только на одной из граней пирамиды. Ребра 12 на наружной стороне дна 11 расположены преимущественно вдоль боковых граней пирамиды.

Вероятность отрицательного воздействия осажденных на дне 11 частиц пыли дополнительно снижается за счет особого выполнения дна. Оно состоит в том, что дно 11 на своей внутренней поверхности снабжено множеством направленных вертикально вверх пластин 14, 15, причем их расположение, число, высота и взаимное расстояние выбраны так, что падающий из измерительной камеры на дно свет перед достижением дна попадает на одну из пластин и что светоприемник 7 видит со стороны дна 11 только пластины 14, 15. За счет этого существенно уменьшается опасность рассеивания света по частицам пыли, поскольку пыль скорее останется лежать на дне, чем осядет на вертикальных стенках пластин. Дополнительно к экранированию дна 11 от света из измерительной камеры 8 пластины 14, 15 экранируют светоприемник 1 от постороннего света снаружи.

Как видно, не все грани пирамиды снабжены пластинами, а только противоположные источнику 6 света и светоприемнику 7, а также грань пирамиды, заключенная между этими обеими гранями. Противоположные источнику 6 света и светоприемнику 1 грани пирамиды снабжены продольными пластинами 14, ориентированными параллельно основанию пирамиды, а грань пирамиды, заключенная между этими гранями, снабжена, по меньшей мере, одной продольной пластиной 14 и несколькими ориентированными перпендикулярно ей поперечными пластинами 15. Продольные пластины 14 проходят, по меньшей мере, приблизительно перпендикулярно оптической оси противоположного источника света и противоположного светоприемника соответственно. Поперечные пластины 15 служат, в первую очередь, для устранения оптической связи источника 6 света и светоприемника 7.

Дно 11, которое, как и вся вставка 1 (за исключением источника 6 света и светоприемника 7) изготовлено в виде делали, отлитой под давлением из подходящего пластика, содержит на краю несколько фиксирующих органов (не показаны), предназначенных для разъемного соединения дна 11 с боковой стенкой 4 оптического модуля 5 (фиг.2).

Для улучшения поглощения фонового света, по меньшей мере, определенные детали оптического модуля 5, в частности периферийные бленды 9, центральная бленда 10 и противоположная дну 11 крышка измерительной камеры 8, имеют вместо обычных до сих пор матовых поверхностей блестящие, т.е. отражающие, поверхности. Само собой, блестящую поверхность могут иметь и другие детали или вся внутренняя сторона оптического модуля 5.

До сих пор конструкторы исходили из того, что фоновый свет лучше всего можно устранить путем поглощения на матовых поверхностях, однако, рассуждая так, они упускали из виду, что свет диффузно рассеивается по матовым поверхностям и бесконтрольно попадает в измерительную камеру. При использовании же, напротив, блестящих поверхностей они действуют как черные зеркала и отражают непоглощенный свет в определенном, не мешающем направлении, например на соседнюю периферийную бленду. Поскольку отражающие поверхности черные и отражают поэтому всего около 5% падающего излучения, оно может быть практически полностью устранено за счет многократного отражения между такими поверхностями. Изготовление блестящих поверхностей осуществляется посредством литьевой формы, имеющей, по меньшей мере, на поверхностях, которые должны блестеть, подходящую, преимущественно полированную, поверхность.

Другой признак, очень существенный для повышения надежности измерений изображенного на чертеже сигнализатора дыма, состоит в том, что периферийные бленды 9 или, по меньшей мере, большинство из них расположены не вращательно-симметрично, а таким образом, что угол падения излученного источником 6 света и принятого светоприемником 7 светового луча на эти бленды постоянный. Вращательно-симметрично расположенными были бы такие периферийные бленды 9, которые образованы вращением одной бленды вокруг центра. На фиг.1 соседние с источником 6 света и светоприемником 7 каждые четыре периферийные бленды 9 выполнены невращательно-симметричными. Угол падения выбран при этом так, чтобы падающий и непоглощенный свет отражался между периферийными блендами 9 как можно чаще.

Периферийные бленды 9 состоят, как видно на чертеже, из двух отогнутых частичных поверхностей каждая, причем их взаимный наклон и взаимное расстояние, а также длина периферийных бленд 9 выбраны так, что излученный к периферийным блендам 9 свет не может попасть непосредственно на внутреннюю поверхность боковой стенки 4, а в любом случае падает на одну периферийную бленду 9 и отражается от нее на соседнюю периферийную бленду. Невращательно-симметричное расположение большинства периферийных бленд 9 также приводит к улучшению поглощения фонового света и, тем самым, к менее жестким требованиям к точности позиционирования источника 6 света и светоприемника 7, а также к меньшей подверженности сигнализатора к загрязнению.

Как видно из фиг. 1, периферийные бленды 9 выполнены на своей направленной к центральной бленде 10 внутренней кромке как можно более острыми. Это имеет то преимущество, что на такую острую кромку падает мало света и, следовательно, меньше света отражается во множестве направлений.

При изготовлении инструмента для литья под давлением посредством электроэрозионной обработки острота кромки ограничена толщиной используемой проволоки, не отвечающей требованиям к внутренним кромкам периферийных бленд 9. У вставки 1 нужная толщина внутренних кромок достигается за счет того, что в инструмент для литья под давлением вставляют сердечник, который на своей периферии, предназначенной для формования названных внутренних кромок, имеет контур с уступами (зубчатый или зазубренный). Отдельные уступы этого контура прилегают изнутри к канавкам, выполненным для образования периферийных бленд 9 в инструменте для литья под давлением, и закрывают их в направлении центра. За счет этого между канавками инструмента для литья под давлением и уступами сердечника могут быть получены очень острые кромки.

Практические испытания показали, что одновременное использование периферийных бленд 9 с острыми внутренними кромками и деталей оптического модуля (периферийные бленды 9, центральная бленда 10, крышка измерительной камеры 8) с блестящей поверхностью приводит к заметному уменьшению основного импульса и что сигнализатор менее восприимчив к запылению и запотеванию.

Как видно далее из фигур, источник 6 света и светоприемник 7 расположены в корпусе 16 и 17 соответственно. Оба корпуса 16, 17, выполненные на крышке измерительной камеры 8, открыты вниз и закрыты на своей открытой стороне дном 11. На своей обращенной к центральной бленде 10 передней стороне каждый корпус 16, 17 закрыт окошком со световыпускным и световпускным отверстиями. Отличие этих окошек по сравнению с окошками корпусов известных сигнализаторов дыма с рассеянным светом в том, что они выполнены за одно целое.

У известных сигнализаторов дыма с рассеянным светом окошки состоят из двух частей, одна из которых выполнена на крышке измерительной камеры, а другая - на дне. При установке дна всегда возникают трудности с посадкой, и между обеими половинами окошка возникает световая щель, что приводит к нежелательным помехам излучаемого и принимаемого света. У цельных окошек корпусов помехи такого рода исключены, и с точностью позиционирования обеих половин проблем не может возникнуть.

Как видно у изображенного на фиг.2 окошка 18 корпуса 16, верхняя и нижняя половины цельных окошек взаимно смещены по типу обоих лезвий ножниц. За счет этого инструмент для литья под давлением может быть выполнен без бокового увода так, что для каждой из обеих взаимно смещенных половин световыпускного и световпускного отверстий предусмотрен отдельный формующий элемент, чем достигаются точно определенная форма и чистая поверхность этих отверстий.

Изобретение относится к сигнализаторам дыма с рассеянным светом. Технический результат - повышенная защита от ложных срабатываний. Для достижения этого сигнализатор дыма содержит закрепляемую в цоколе вставку с оптическим модулем, состоящим из источника света, светоприемника, измерительной камеры, дна и лабиринтной системы с расположенными на периферии измерительной камеры блендами. Дно выполнено в виде воронки и имеет форму конуса или пирамиды. За счет этого осажденные на дне частицы пыли удалены от собственно измерительной зоны значительно дальше, чем до сих пор, что существенно снижает вероятность попадания в измерительную зону рассеянного по частицам пыли света. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Сигнализатор дыма, содержащий вставку 1 с оптическим модулем 5, состоящим из источника 6 света, светоприемника 7, измерительной камеры 8, дна 11, экранирующего измерительную камеру 8, и лабиринтной системы с расположенными на периферии измерительной камеры 8 блендами 9, отличающийся тем, что дно 11 выполнено в виде воронки и имеет форму конуса или пирамиды. 2. Сигнализатор дыма по п. 1, отличающийся тем, что дно 11 имеет сетчатую или решетчатую структуру 13 и выполнено в виде сетки для защиты от насекомых. 3. Сигнализатор дыма по п. 1 или 2, отличающийся тем, что дно 11 на своей обращенной к измерительной камере 8 внутренней поверхности снабжено множеством направленных вверх пластин 14, 15, расположение, число, высота и взаимное расстояние между этими пластинами выбраны так, что падающий на дно 11 свет перед попаданием на него попадает на одну из пластин 14, 15, при этом светоприемник 7 видит со стороны дна 11 только пластины 14, 15. 4. Сигнализатор дыма по п. 3, отличающийся тем, что светоприемник 7 экранирован пластинами 14, 15 от постороннего света, проникающего снаружи в измерительную камеру 8. 5. Сигнализатор дыма по п. 1 или 3, отличающийся тем, что пластины 14, 15 ориентированы параллельно и перпендикулярно к основанию соответствующих боковых граней пирамиды. 6. Сигнализатор дыма по п. 4, отличающийся тем, что на наружной стороне дна 11 предусмотрены расположенные звездообразно ребра 12, образующие боковые стенки дымонаправляющих каналов. 7. Сигнализатор дыма по п. 1 или 2, отличающийся тем, что из деталей, образующих оптический модуль 5, по меньшей мере, периферийные бленды 9, центральная бленда 10 и противоположная дну 11 крышка измерительной камеры 8 имеют блестящую поверхность и выполнены с возможностью отражения непоглощенного света в определенном направлении. 8. Сигнализатор дыма по п. 1 или 2, отличающийся тем, что периферийные бленды 9 имеют на своей направленной к центральной бленде торцевой стороне как можно более острую кромку.