СИГНАЛИЗАТОР ДЫМА Российский патент 2005 года по МПК G08B17/10 

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к сигнализаторам дыма, и может быть использовано для обнаружения возгораний на ранней стадии при появлении дымовых аэрозолей.

Известен сигнализатор дыма, устанавливаемый в пожарных извещателях ИП-212-41М, выпускаемый согласно техническим условиям ТУ 4371-005-12215496-00, содержащий внутри корпуса, установленного на основании, отделяемый от корпуса оптический модуль, состоящий из светоизлучателя, светоприемника, измерительной камеры, выполненной в виде цилиндрического объема, ограниченного боковыми лабиринтными пластинами, расположенными внутри цилиндрического объема по периферии его оснований с возможностью протекания потоков дыма с внешней стороны. Многочисленные периферийные лабиринтные пластины размещены в виде вложенных друг в друга, близких к прямым, двухгранных углов между основанием и крышкой измерительной камеры примерно с интервалом 12°. Разъемные по вертикали установочные места выполнены для светоизлучателя с цельным отверстием, а для светоприемника - сборным многоэлементным. Двухгранная пластина, установленная между светоизлучателем и светоприемником с возможностью пересечения их оптических осей, связана с одной из периферийных лабиринтных пластин и расположена перед секторами основания и крышки измерительной камеры расходящимися гребешковыми лучами.

Однако для указанного сигнализатора дыма характерны большие габариты измерительной камеры, размерами которой определяются и габариты корпуса сигнализатора дыма, сложность изготовления форм для литья, за счет большого количества тонких изогнутых лабиринтных пластин, и установочных мест для светоизлучателя и светоприемника, требующих дополнительных приспособлений при литье - "знаки", а также имеющийся высокий уровень паразитной "засветки" светоприемника от внутреннего и внешнего излучений. Установочные места для светоизлучателя и светоприемника расположены таким образом, что область для измерения частиц дыма смещена от центра камера, что исключает уменьшение диаметра оснований измерительной камеры без ухудшения основного параметра чувствительности камеры, а выполнением установочных мест для светоизлучателя и светоприемника несколькими отстоящими друг от друга пластинами обусловлена дополнительная паразитная засветка светоприемника, что существенно снижает чувствительность измерительной камеры. Диафрагмы светоизлучателя и светоприемника велики, поэтому первоначальный уровень сигнала светоизлучателя при отсутствии дыма повышается, тем самым маскируется полезный сигнал при появлении дыма.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является сигнализатор дыма, устанавливаемый в пожарных извещателях ИП-212-40, выпускаемых согласно техническим условиям ТУ 4371-001-51294813-00, который содержит внутри корпуса, установленного на основании, отделяемый от корпуса оптический модуль, состоящий из светоизлучателя, светоприемника, измерительной камеры, выполненной в виде цилиндрического объема, ограниченного боковыми лабиринтными пластинами, расположенными внутри цилиндрического объема по периферии его оснований с возможностью протекания потоков дыма с внешней стороны. Многочисленные периферийные лабиринтные пластины в виде прямоугольных пластин, размещенные на крышке измерительной камеры под острым углом к ее боковой поверхности, сопряжены с соответствующими вложенными друг в друга двухгранными углами более 90° основаниями измерительной камеры, а двухгранная лабиринтная пластина между светоизлучателем и светоприемником, на которой крепится крышка измерительной камеры, размещена не пересекая одной гранью параллельно оптической оси светоизлучателя, а другой - перпендикулярно оптической оси светоприемника. При этом крышка измерительной камеры несколько больше основания и торцы установочных мест светоизлучателя, светоприемника и прямоугольных периферийных лабиринтных пластин выполнены с выступами.

Однако при сравнительно малых размерах основания и крышки измерительной камеры ее высота гораздо выше известных, поэтому габариты корпуса велики, а малая плоскость рифления основания и крышки измерительной камеры негативно сказывается на ее чувствительности из-за повышенного уровня начального сигнала. Кроме того, при всей многочисленности лабиринтных пластин измерительная камера имеет отдельные сквозные боковые просветы, что при высокой интенсивности внешнего излучения приводит к потере чувствительности измерительной камеры, и сигнализатор дыма становится не работоспособным. Размещение двухгранной лабиринтной пластины между светоизлучателем и светоприемником не исключает прямого попадания излучения на светоприемник, а прямоугольные лабиринтные пластины, размещенные на крышке измерительной камеры, не достаточно плотно прилегают к ее основанию, тем самым увеличивая паразитную "засветку" внутри измерительной камеры и искажая параметры сигнализатора дыма. При уменьшении габаритов измерительной камеры с сокращением ее линейных размеров между светоизлучателем, светоприемником и лабиринтными пластинами происходит возрастание фонового излучения от светоизлучателя и, как следствие, повышение начального уровня сигнала светоприемника.

Задача, поставленная перед изобретателями предлагаемого изобретения заключается в создании недорогого малогабаритного сигнализатора дыма с высокой чувствительностью обнаружения дыма на ранних стадиях пожара за счет создания малогабаритной, высокоэффективной и технологичной измерительной камеры, простой в изготовлении и высоким коэффициентом преобразования концентрации дыма в электрический сигнал с высокой степенью защиты от внешнего излучения.

Поставленная задача решается тем, что в сигнализаторе дыма, содержащим внутри корпуса, установленного на основании, отделяемый от корпуса оптический модуль, состоящий из светоизлучателя, светоприемника, измерительной камеры, выполненной в виде ограниченного боковыми лабиринтными пластинами и основаниями цилиндрического объема и с возможностью протекания в него дыма с внешней стороны дополнительно введенные установочные места с диафрагмами для светоизлучателя и светоприемника в измерительной камере с юстировкой их оптических осей, образованные разъемным по горизонтали светонепроницаемым ограждением, выполнены с возможностью размещения центров диафрагм, фокусов светоизлучателя и светоприемника в плоскости окружности с радиусом, пропорционально отношению расстояния от центра пересечения оптических осей светоизлучателя и светоприемника до фокуса светоизлучателя к длине волны светоизлучателя в диапазоне не менее 1,28·10⁵ и не более 2,60·10⁵, и центром, определенным точкой пересечения оптических осей светоизлучателя и светоприемника, пересекающихся между собой под углом не менее 130° и не более 140°, в секторе проекции которого между основаниями камеры от светоприемника на фокусном расстоянии установлена двухгранная лабиринтная пластина, пересекающая своими гранями плоскость, проходящую через линию, связывающую наиболее удаленные друг от друга точки диафрагм установочных мест светоизлучателя и светоприемника, и исключающая прямое попадание излучения светоизлучателя на светоприемник, при этом стойки Т-образных в сечении боковых лабиринтных пластин, выполненные со скосами не более 45° и направленные внутрь измерительной камеры, радиально к окружности, проходящей через центры линз светоизлучателя и светоприемника с центром в точке пересечения их оптических осей и ограничивающей на внутренних поверхностях оснований измерительной камеры поверхности с рифлением, а перекладины Т-образных в сечении боковых лабиринтных пластин обращены с одной стороны торцами под острыми углами к краям оснований измерительной камеры, а другой - размещены в непосредственной близости соответствующего двухгранного угла другой Т-образной в сечении боковой лабиринтной пластины, образуя между парами боковых лабиринтных пластин дымовые проходы, причем одна из дугообразных боковых лабиринтных пластин, выполненная с шероховатой поверхностью с внутренней стороны, установлена перпендикулярно оптической оси светоприемника в угловом секторе не менее 30° и не более 60° от оптической оси светоизлучателя, а другая - установлена в проекции на основания меньшего углового сектора пересечения оптических осей светоизлучателя и светоприемника не более 60° от оптической оси светоприемника, кроме того, на внутренней поверхности установочного места для светоизлучателя между каналом для размещения вертикальных контактов и седлом выполнена кольцевая юстировочная канавка.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в создании малогабаритного, надежного сигнализатора дыма за счет установочных мест с диафрагмами для светоизлучателя и светоприемника в измерительной камере с юстировкой их оптических осей и положений фокусов, образованных разъемным по горизонтали светонепроницаемым ограждением, которые выполнены с возможностью размещения центров диафрагм, фокусов светоизлучателя и светоприемника в плоскости окружности с радиусом, пропорционально отношению расстояния от центра пересечения оптических осей светоизлучателя и светоприемника до фокуса светоизлучателя к длине волны светоизлучателя в диапазоне не менее 1,28·10⁵ и не более 2,60·10⁵, и центром, определенным точкой пересечения оптических осей светоизлучателя и светоприемника, пересекающихся между собой под углом не менее 130° и не более 140°, в секторе проекции которого между основаниями камеры от светоприемника на фокусном расстоянии установлена двухгранная лабиринтная пластина, пересекающая своими гранями плоскость, проходящую через линию, связывающую наиболее удаленные друг от друга точки диафрагм установочных мест светоизлучателя и светоприемника, причем величина характеристики преобразования концентрации дыма в электрический сигнал составляет более 2 В·м/дБ. Установочные места светоизлучателя и светоприемника, регламентирующие формирование узконаправленной диаграммы и пересечение оптических лучей светоизлучателя и светоприемника в центре измерительной камеры, ограничения размеров диафрагм и выбор узконаправленных диафрагм светоизлучателя и светоприемника, обеспечивающих угол светового потока не более 30° для светоизлучателя и не более 60° для светоприемника, самоцентрирующие установочные места светоизлучателя с юстировочным кольцом и светоприемника с большей диафрагмой, чем диафрагма для светоизлучателя, и боковым поглотителем, рифление на основании и углубленной части крышки измерительной камеры препятствуют повышению внутреннего фонового излучения и начального уровня сигнала светоприемника и совместно с Т-образными в сечении боковыми лабиринтными пластинами обеспечивают надежную компенсацию фонового излучения. Кроме того, размещение Т-образных в сечении боковых лабиринтных пластин со стойками, выполненными со скосами не более 45° и направленными внутрь измерительной камеры, позволяет исключить фоновую засветку, отклоняя излучения от светоизлучателя после первого отражения в противоположном направлении от светоприемника, а одна из периферийных дугообразных лабиринтных пластин, установленная перпендикулярно оптической оси светоприемника и выполненная с шероховатой поверхностью с внутренней стороны, поглощает вторичное отражение излучения светоприемника, направленное перпендикулярно оптической оси светоприемника, тем самым снижая фоновую засветку и повышая достоверность сигнализатора дыма при возгорании. Повышение технологичности измерительной камеры достигается за счет упрощения изготовления форм для литья, так, например, измерительная камера имеет малое число лабиринтных пластин, а установочные места светоизлучателя и светоприемника выполнены разъемными по горизонтали, тем самым исключены брак, получаемый за счет облоя на диафрагмах, и дополнительная оснастка - используемые при литье "знаки". Т-образная форма в сечении боковых лабиринтных пластин позволяет с одной стороны уменьшить толщину пластин, сохраняя жесткость конструкции, а с другой стороны уменьшить не только их количество, но и повысить светозащищенность от внешнего светового потока и снизить паразитное светоизлучение светоизлучателя, направляя излучение после первого отражения в противоположном направлении от светоприемника, а размещение торцов Т-образных в сечении боковых лабиринтных пластин в непосредственной близости соответствующего двухгранного угла другой Т-образной в сечении боковой лабиринтной пластины позволяет дымовые проходы распределить равномерно по окружности с высокой светозащищенностью от внешнего светового потока. Размещение на внутренних поверхностях основания и крышки камеры поверхностей с рифлением ограниченных окружностью, проходящей через центры линз светоизлучателя и светоприемника с центром в точке пересечения их оптических осей, повышает чувствительность камеры за счет снижения уровня внутренней паразитной "засветки". Снижение массогабаритных характеристик измерительной камеры позволяет уменьшить габариты сигнализатора дыма, снизить себестоимость и затраты на транспортировку.

На фиг.1 изображено сечение сигнализатора в плоскости А-А оптической оси его оптического модуля; на фиг.2 - схематичный разрез по линии Б-Б на фиг.1.

Сигнализатор дыма содержит внутри корпуса 1 (фиг.1) с боковой перфорацией и защелками, установленного на основании 2, отделяемый от корпуса оптический модуль 3, установленный на плате 4 с отверстиями для защелок 5 (фиг.1, 2), включающий светоизлучатель, светоприемник и черную матовую измерительную камеру 6 (фиг.2), выполненную в виде цилиндрического объема, ограниченного лабиринтными пластинами 7, расположенными внутри цилиндрического объема по периферии его оснований с возможностью протекания потоков дыма с внешней стороны, но не пропускающих световой поток, при этом образованные разъемным по горизонтали светонепроницаемым ограждением в измерительной камере 6 с юстировкой оптических осей светоизлучателя и светоприемника установочное место 8 с диафрагмой 9 для светоизлучателя, ограничивающей световой угол не более 30°, и установочное место 10 с диафрагмой 11 для светоприемника, ограничивающей световой угол не более 60°, выполнены с возможностью размещения центров диафрагм 9 и 11, фокусов светоизлучателя и светоприемника в плоскости окружности с радиусом, пропорциональным отношению расстояния от центра пересечения оптических осей светоизлучателя и светоприемника до фокуса светоизлучателя (на фиг. не показано) к длине волны светоизлучателя в диапазоне не менее 1,28·10⁵ и не более 2,60·10⁵, и центром, определенным точкой пересечения оптических осей светоизлучателя и светоприемника, пересекающихся между собой под углом не менее 130° и не более 140°, в секторе которого между основанием 12 и верхним основанием 13 камеры на фокусном расстоянии от светоприемника размещена двухгранная 14 лабиринтная пластина, пересекающая своими гранями плоскость, проходящую через линию, связывающую наиболее удаленные точки диафрагм 9 и 11, установочных мест 8 и 10 светоизлучателя и светоприемника, при этом Т-образные в сечении боковые лабиринтные пластины 7 размещены с возможностью направления излучения от светоизлучателя после первого отражения в противоположном направлении от светоприемника, со стойками, выполненными со скосами не более 45°, и направленными внутрь измерительной камеры 6 пересекающими радиально окружность 15, проходящую через центры линз светоизлучателя и светоприемника с центром в точке пересечения их оптических осей и ограничивающую на внутренних поверхностях основания 12 и верхним основанием 13 камеры поверхности, выполненной с углублением для увеличения рабочей области измерения, с рифлением с углом не более 60°, а перекладинами лабиринтные пластины 7 под острыми углами обращены к краям оснований измерительной камеры, с которыми совпадают торцы перекладин с одной стороны, при этом противоположные торцы размещены в непосредственной близости соответствующего двухгранного угла другой Т-образной в сечении боковой лабиринтной пластины 7, образуя между парами боковых лабиринтных пластин 7 дымовые проходы, причем одна из периферийных дугообразных 16 лабиринтных пластин установлена перпендикулярно оптической оси светоприемника в угловом секторе не менее 30° и не более 60° от оптической оси светоизлучателя и выполнена с шероховатой поверхностью с внутренней стороны, а другая 17 - установлена в проекции на основания меньшего углового сектора пересечения оптических осей камеры светоизлучателя светоприемника не более 60° от оптической оси светоприемника, кроме того, на внутренней поверхности установочного места 8 для светоизлучателя кольцевая юстировочная канавка 18 выполнена между каналом 19 размещения контактов и седлом 20 для установки светоизлучателя. При этом разъемными по горизонтали верхние и нижние половины установочных мест светоизлучателя 8 и светоприемника 9 выполнены взаимно сопрягаемыми со стороны основания 12 внутренние буртики, а со стороны крышки 13 - наружные буртики. На внутренних поверхностях светонепроницаемого ограждения установочного места 8 для светоизлучателя последовательно ограничены канал 19 для размещения вертикальных электрических контактов, кольцевая юстировочная канавка 18, седло 20, поглотитель 21 бокового излучения и ограничивающая световой угол не более 30° диафрагма 9, с центром которой совмещена оптическая ось светоизлучателя, а на внутренних поверхностях светонепроницаемого ограждения установочного места 10 для светоприемника, соответственно, выполнены ограничивающая световой угол не более 60° диафрагма 11, с центром которой совмещена оптическая ось светоприемника, поглотитель 21 бокового излучения, усеченно-конусная поверхность 22, ограничивающая месторасположение линзы светоприемника и канал 19 для размещения вертикальных электрических контактов светоприемника.

Сигнализатор дыма работает следующим образом.

Через боковую перфорацию корпуса 1 (фиг.1), установленного на основании 2, в отделяемый от корпуса оптический модуль 3, установленный на плате 4 с отверстиями для защелок 5 (фиг.1, 2), включающий светоизлучатель и светоприемник, связанные электрически через плату 4 с источником питания (на фиг. не показано) и измерительную камеру 6 (фиг.2), проникают потоки дыма при возникновении пожара. В измерительной камере 6, выполненной в виде цилиндрического объема, ограниченного боковыми лабиринтными пластинами 7 и основаниями цилиндрического объема и с возможностью протекания в него потоков дыма с внешней стороны, но не пропускающих световой поток, на установочных местах 8 и 10 размещены, соответственно, светоизлучатель и светоприемник, жестко ограниченные разъемными по горизонтали светонепроницаемыми ограждениями с юстировкой оптических осей светоизлучателя и светоприемника и диафрагмами 9 и 11, которыми формируют световой угол и угол приема светоизлучения в соответствии с устанавливаемыми светоизлучателем и светоприемником, причем центры диафрагм 9 и 11, фокусов светоизлучателя и светоприемника находятся в плоскости окружности с радиусом, пропорциональным отношению расстояния от центра пересечения оптических осей светоизлучателя и светоприемника до фокуса светоизлучателя (на фиг. не показано) к длине волны светоизлучателя в диапазоне не менее 1,28·10⁵ и не более 2,60·10⁵, и центром, определенным точкой пересечения оптических осей светоизлучателя и светоприемника, пересекающихся между собой под углом не менее 130° и не более 140°. В отсутствие пожара светоизлучателем формируется с помощью диафрагмы 9 и поглотителя 21 бокового излучения узкий световой луч, распространяемый в направлении оптической оси и отражаемый при достижении боковых лабиринтных пластин 7 от них после первого отражения в противоположном направлении от светоприемника. Установленная на фокусном расстоянии от светоприемника между основаниями 12 и 13 измерительной камеры двухгранная 14 лабиринтная пластина, пересекающая своими гранями плоскость, проходящую через линию, связывающую наиболее удаленные друг от друга точки диафрагм 9 и 11, установочных мест 8 и 10 светоизлучателя и светоприемника, также не допускает прямого попадания светоизлучения на светоприемник. Форма и расположение конструктивных элементов Т-образных в сечении боковых лабиринтных пластин 7 и других пластин 14, 16, 17, установочных мест 8 и 10 для светоизлучателя и светоприемника, рифление на внутренних поверхностях измерительной камеры оснований 12 и 13, выполненной с углублением, обеспечивают, с одной стороны, максимально возможное поглощение изучения, а с другой стороны, - направление и вывод оставшегося излучения после первого отражения из зоны видимости светоприемника. При отсутствии пожара исключено попадание светоизлучения в зону видимости светоприемника, достаточного для формирования сигнала. При появлении частиц дыма часть излучения отражается в них и попадает на светоприемник. Диффузное рассеяние частиц дыма имеет широкую направленность, и при незначительных уровнях задымленности с увеличение плотности оптической среды измерительной камеры 6 происходит увеличение сигнала светоприемника. Кроме того, поглотитель 21 бокового излучения и усеченно-конусная поверхность 22, ограничивающая месторасположение линзы светоприемника, на внутренних поверхностях светонепроницаемого ограждения установочного места 10 с диафрагмой 11 снижают погрешности при определении концентрации дыма.

Заявляемый сигнализатор дыма малогабаритен, имеет высокую внешнюю светозащищенность при симметричном и свободном доступе дымовых аэрозолей и гарантированно высокую чувствительность за счет формы и расположения конструктивных элементов измерительной камеры, установочных мест для светоизлучателя и светоприемника, в которой внутреннее фоновое излучение при отсутствии дыма минимизировано, а область измерения внутри измерительной камеры практически ограничена от вторичного излучения светоизлучателя, что позволяет надежно обеспечивать раннее обнаружение возгорания при отсутствии ложных срабатываний. Чувствительность заявляемого сигнализатора дыма примерно на 40% выше, чем в указанном прототипе, а устойчивость сигнализатора дыма, как и измерительной камеры, к фоновой освещенности не менее 12000 лк.

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к сигнализаторам дыма с рассеянным светом. Технический результат заключается в создании малогабаритного, высоко технологичного сигнализатор дыма с высокой чувствительностью обнаружения дыма на ранних стадиях пожара и достигается тем, что предложенное устройство, содержит внутри корпуса, установленного на основании, отделяемый от корпуса оптический модуль, состоящий из светоизлучателя, светоприемника, измерительной камеры, выполненной в виде цилиндрического объема, ограниченного боковыми лабиринтными пластинами. Измерительная камера оборудована средствами, повышающими чувствительность к малым концентрациям задымленности. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Сигнализатор дыма, содержащий внутри корпуса, установленного на основании, отделяемый от корпуса оптический модуль, состоящий из светоизлучателя, светоприемника, измерительной камеры, выполненной в виде ограниченного боковыми лабиринтными пластинами и основаниями цилиндрического объема и с возможностью протекания в него дыма с внешней стороны, отличающийся тем, что установочные места с диафрагмами для светоизлучателя и светоприемника в измерительной камере с юстировкой их оптических осей, образованные разъемным по горизонтали светонепроницаемым ограждением, выполнены с возможностью размещения центров диафрагм, фокусов светоизлучателя и светоприемника в плоскости окружности с радиусом, пропорциональным отношению расстояния от точки пересечения оптических осей светоизлучателя и светоприемника до фокуса светоизлучателя к длине волны светоизлучателя в диапазоне не менее 1,28·10⁵ не более 2,60·10⁵, и центром, определенным точкой пересечения оптических осей светоизлучателя и светоприемника, пересекающихся между собой под углом не менее 130° и не более 140°, в секторе проекции которого на основания измерительной камеры между основаниями измерительной камеры установлена двухгранная лабиринтная пластина, пересекающая своими гранями плоскость, проходящую через прямую, связывающую наиболее удаленные друг от друга точки диафрагм установочных мест светоизлучателя и светоприемника, и исключающая прямое попадание излучения светоизлучателя на светоприемник, при этом стойки Т-образных в сечении боковых лабиринтных пластин, выполненные со скосами не более 45° и направленные внутрь измерительной камеры, радиальны к окружности, проходящей через центры линз светоизлучателя и светоприемника с центром в точке пересечения их оптических осей и ограничивающей на внутренних поверхностях оснований измерительной камеры поверхности с рифлением, а перекладины Т-образных в сечении боковых лабиринтных пластин обращены одной стороной торцами под острыми углами к краям оснований измерительной камеры, а другой - размещены в непосредственной близости соответствующего двухгранного угла другой Т-образной в сечении боковой лабиринтной пластины, образуя между парами боковых лабиринтных пластин дымовые проходы, причем одна из дугообразных боковых лабиринтных пластин, выполненная с шероховатой поверхностью с внутренней стороны, установлена перпендикулярно оптической оси светоприемника в угловом секторе не менее 30° и не более 60° от оптической оси светоизлучателя, а другая установлена в проекции на основания меньшего углового сектора пересечения оптических осей светоизлучателя и светоприемника не более 60° от оптической оси светоприемника.2. Сигнализатор дыма по п.1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности установочного места для светоизлучателя между каналом для размещения вертикальных контактов и седлом выполнена кольцевая юстировочная канавка.3. Сигнализатор дыма по п.1, отличающийся тем, что на внутренних поверхностях установочного места для светоизлучателя выполненная диафрагма ограничивает световой угол не более 30°, при этом диафрагма установочного места для светоприемника ограничивает световой угол не более 60°.4. Сигнализатор дыма по п.1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности оснований измерительной камеры, выполненных с углублением, нанесено рифление с углом не более 60°.5. Сигнализатор дыма по п.1, отличающийся тем, что двухгранная лабиринтная пластина установлена на фокусном расстоянии от светоприемника.