Светопоглощающее устройство Российский патент 2019 года по МПК G01J1/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к фотометрии и может быть применено в извещателях пожарных дымовых оптико-электронных точечных (ИПДОТ), обнаруживающих загорания, сопровождающиеся появлением дыма, путем регистрации рассеянного частицами дыма оптического излучения, а также в устройствах для измерения фотометрических параметров оптических деталей.

Уровень техники

Наиболее близким к предложенному изобретению является выбранное в качестве прототипа светопоглощающее устройство (авторское свидетельство СССР №868373, опубл. 30.09.1981 г.). Данное устройство содержит светопоглощающий материал и выполнено в виде замкнутой полости, имеющей входное отверстие, диаметр которого составляет не более 1/5 внутреннего размера полости, причем коэффициент отражения светопоглощающего материала составляет менее 5%. Световой поток проходит через входное в замкнутую полость отверстие и падает на поверхность поглощающего материала. Непоглощенная часть светового потока (примерно 5%), отраженная внутренней поверхностью полости, падает на поверхность поглощающего материала. Поглощается вторично (95% от падающего) и т.д.

К недостаткам известного технического решения можно отнести то, что размер замкнутой полости в направлении геометрической оси входного в нее отверстия превышает 5 диаметров этого отверстия, т.е. светопоглощающее устройство в указанном направлении имеет достаточно большой размер, а это затрудняет его использование в реальных устройствах, например в ИПДОТ.

Сущность изобретения

Задача, положенная в основу предлагаемого технического решения, заключается в создании светопоглощающего устройства, удобного для использования в реальных устройствах, например в ИПДОТ, за счет уменьшения размера замкнутой полости в направлении геометрической оси входного в эту полость отверстия.

Техническим результатом, достигаемым предложенным решением, является создание малогабаритного по отношению к прототипу светопоглощающего устройства.

Технический результат по первому варианту достигается тем, что в светопоглощающем устройстве, имеющем замкнутую полость с входным отверстием, ограниченную светопоглощающей поверхностью, согласно предложенному решению замкнутая полость расположена между сопряженными первой и второй деталями, на поверхности первой детали выполнена торообразная канавка полукруглого профиля с зеркальной поверхностью, радиус полукруга профиля канавки равен радиусу ее средней окружности, во второй детали выполнено входное в замкнутую полость отверстие, размеры поперечного сечения которого и его положение относительно канавки выбраны из условия, что точка пересечения плоскости экватора канавки любым лучом пучка световых лучей, направленного из входного отверстия в замкнутую полость, находится ближе к геометрической оси канавки, чем средняя окружность канавки к этой оси, форма поверхности второй детали, окружающей входное отверстие со стороны замкнутой полости, выбрана из условия, что ни один луч пучка световых лучей, направленного из входного отверстия в замкнутую полость, не падает на эту поверхность, не отразившись предварительно от зеркальной поверхности канавки.

Технический результат по второму варианту достигается тем, что в светопоглощающем устройстве, имеющем замкнутую полость с входным отверстием, ограниченную светопоглощающей поверхностью, согласно предложенному решению замкнутая полость в виде волнообразного диска с концентрическими волнами расположена между сопряженными первой и второй деталями, на лежащих в одной плоскости плоских поверхностях деталей выполнены концентрические торообразные канавки полукруглого профиля с зеркальными поверхностями, каждая вторая канавка по мере увеличения радиусов их средних окружностей выполнена на плоской поверхности второй детали, во второй детали выполнено входное в замкнутую полость отверстие, размеры поперечного сечения которого и его положение относительно канавок выбраны из условия, что точка пересечения общей плоскости экваторов канавок любым лучом пучка световых лучей, направленного из входного отверстия в замкнутую полость, находится ближе к геометрической оси канавок, чем средняя окружность любой канавки к этой оси, по мере удаления канавок от общей геометрической оси увеличиваются радиусы полукругов профилей этих канавок, радиус средней окружности конкретной канавки равен сумме радиуса полукруга профиля этой канавки и радиусов полукругов профилей канавок, имеющих меньшие, чем эта канавка, радиусы средних окружностей.

В частном случае (оба варианта исполнения) поверхность входного в замкнутую полость отверстия выполнена зеркальной.

Это обеспечивает отражение и последовательное переотражение в замкнутую полость световых лучей упавших из внешнего пространства на зеркальную поверхность отверстия.

В частном случае (1-й вариант исполнения) поверхность второй детали, окружающая входное отверстие со стороны замкнутой полости, выполнена плоской и совмещена с плоскостью экватора канавки.

За счет этого упрощается вторая деталь и достигаются минимальные размеры замкнутой полости.

В частном случае (1-й вариант исполнения) на поверхности второй детали, окружающей входное отверстие со стороны замкнутой полости, выполнена по меньшей мере одна окружающая входное в замкнутую полость отверстие торообразная канавка.

За счет этого повышается эффективность поглощения светового потока поступившего в замкнутую полость из входного в замкнутую полость отверстия.

В частном случае (1-й вариант исполнения) поверхность второй детали, окружающая входное отверстие со стороны замкнутой полости, является поверхностью светопоглощающего покрытия.

За счет этого значительно повышается эффективность поглощения светового потока, поступившего в замкнутую полость из входного в замкнутую полость отверстия.

В частном случае (2-й вариант исполнения) замкнутая полость дополнительно соединена с внешним пространством через отверстия, распределенные в окружном направлении в зоне канавки, радиус средней окружности которой больше, чем у остальных канавок.

Это обеспечивает возможность использования замкнутой полости при использовании светопоглощающего устройства, например в ИПДОТ, в качестве дымового и звукового каналов между внешним пространством и входным в замкнутую полость отверстием, обладающих возможностью поглощения светового потока.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 показан осевой разрез светопоглощающего устройства, выполненного по 1-му варианту; на фиг. 2 показан осевой разрез светопоглощающего устройства выполненного по 1-му варианту; на фиг. 3 показан осевой разрез светопоглощающего устройства выполненного по 2-му варианту.

Осуществление изобретения

Светопоглощающее устройство (оба варианта исполнения - фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3) содержит первую деталь 1, на поверхности которой выполнена торообразная канавка 2 с радиусом полукруга профиля r1 и радиусом средней окружности R1 и вторую деталь 3 с входным в замкнутую полость отверстием 4.

В 1-м варианте исполнения (частный случай - фиг. 2) на поверхности второй детали, окружающей входное отверстие со стороны замкнутой полости, выполнена окружающая входное в замкнутую полость отверстие 4 торообразная канавка 5, для примера показана канавка треугольного профиля. На фиг. 1 и 2 показана плоскость 6 экватора канавки 2.

На фиг. 3 (2-й вариант исполнения) показаны плоские поверхности 7 первой 1 и второй 3 деталей, совпадающие с общей плоскостью экваторов канавок. Кроме того, на фиг. 3 (частный случай) позиционной ссылкой 8 отмечено одно из отверстий, распределенных в окружном направлении в зоне канавки, радиус средней окружности которой больше, чем у остальных канавок.

Для пояснения работы светопоглощающего устройства на фиг. 1, 2 и 3 показаны в виде стрелок траектории световых лучей, направленных из внешнего пространства в замкнутую полость.

Размер замкнутой полости светопоглощающего устройства (1-й вариант исполнения - фиг. 1) в направлении геометрической оси входного в эту полость отверстия 4 равен радиусу r1 полукруга профиля торообразной канавки 2. При диаметре входного отверстия 4, равном, например, 10 мм, при условии что поверхность второй детали 3, окружающая входное отверстие 4 со стороны замкнутой полости, выполнена плоской и лежит в плоскости 6 экватора канавки (частный случай), упомянутый размер будет больше 5 мм, например 6 мм.

Размер замкнутой полости светопоглощающего устройства, выполненного по 2-му варианту (фиг. 3), в направлении геометрической оси входного в эту полость отверстия 4 равен сумме радиусов полукругов профилей двух канавок, радиусы средних окружностей которых больше радиусов средних окружностей остальных канавок. Если в ограничении замкнутой полости участвуют поверхности, например, четырех торообразных канавок, то при диаметре входного отверстия 4 равном, например, 10 мм, упомянутые радиусы могут быть равны 9 мм и 8 мм. Т.е. размер замкнутой полости, в направлении геометрической оси входного в эту полость отверстия 4 будет равен 17 мм.

Как показано на фиг. 1 (1-й вариант исполнения, частный случай), подавляющее большинство световых лучей, упавших из входного в замкнутую полость отверстия 4 на зеркальную поверхность торообразной канавки 2, независимо зеркальной или матовой выполнена плоская поверхность второй детали 3, окружающая входное отверстие 4 со стороны замкнутой полости, возвращаются во входное отверстие после по меньшей мере трех последовательных переотражений от светопоглощающей поверхности. И если принять, что суммарный коэффициент отражения светопоглощающей поверхности составляет 20%, т.е. после каждого переотражения световой поток теряет 80% своей интенсивности, то после трех последовательных переотражений интенсивность светового потока вернувшегося во входное отверстие 4 составит 0,008 от интенсивности светового потока поступившего из этого отверстия 4 в замкнутую полость.

Как показано на фиг. 2 (1-й вариант исполнения - частный случай), выполнение на поверхности второй детали 3, окружающей входное отверстие 4 со стороны замкнутой полости, одной торообразной канавки 5 треугольного профиля обеспечивает увеличение количества последовательных переотражений от светопоглощающей поверхности подавляющего большинства световых лучей по меньшей мере до четырех. Следовательно, интенсивность светового потока вернувшегося во входное отверстие 4, составит 0,0016 от интенсивности светового потока, поступившего из этого отверстия 4 в замкнутую полость.

Значительно уменьшить интенсивность светового потока, возвращаемого во входное отверстие 4 из замкнутой полости, можно за счет изготовления светопоглощающего покрытия (1-й вариант исполнения, частный случай) на поверхности второй детали 3, окружающей входное отверстие 4 со стороны замкнутой полости. Покрытие можно выполнить любым известным способом.

Как показано на фиг. 3, подавляющее большинство световых лучей, упавших из входного в замкнутую полость отверстия 4 на зеркальную поверхность торообразной канавки 2, при участии в ограничении замкнутой полости поверхностей, например, четырех торообразных канавок возвращаются во входное отверстие 4 после, по меньшей мере, десяти последовательных переотражений от светопоглощающей поверхности. После десяти последовательных переотражений, при потере световым потоком 80% своей интенсивности после каждого переотражения, интенсивность светового потока вернувшегося во входное отверстие 4 составит 0,0000001024 от интенсивности светового потока, поступившего из этого отверстия 4 в замкнутую полость.

Как показано на фиг. 3, при наличии отверстий 8, распределенных в окружном направлении в зоне канавки, радиус средней окружности которой больше, чем у остальных канавок, подавляющее большинство световых лучей, направленных из внешнего пространства в замкнутую полость через отверстия 8, достигает входного в замкнутую полость отверстия 4 после, по меньшей мере, пяти последовательных переотражений от светопоглощающей поверхности. После 5-ти последовательных переотражений при потере световым потоком 80% своей интенсивности после каждого переотражения интенсивность светового потока, достигшего входного в замкнутую полость отверстия 4, составит 0,00032 от интенсивности светового потока, поступившего из внешнего пространства в замкнутую полость через отверстия 8, распределенные в окружном направлении.

Изобретение относится к фотометрии и может быть применено в извещателях пожарных дымовых оптико-электронных точечных (ИПДОТ). Заявленное светопоглощающее устройство содержит первую деталь, на поверхности которой выполнена торообразная канавка, и вторую деталь с входным в замкнутую полость отверстием. Размер замкнутой полости светопоглощающего устройства по первому варианту в направлении геометрической оси входного в эту полость отверстия равен радиусу полукруга профиля торообразной канавки. Размер замкнутой полости светопоглощающего устройства, выполненного по второму варианту, в направлении геометрической оси входного в эту полость отверстия равен сумме радиусов полукругов профилей двух канавок, радиусы средних окружностей которых больше радиусов средних окружностей остальных канавок. Технический результат - уменьшение габаритов. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Светопоглощающее устройство, имеющее замкнутую полость с входным отверстием, ограниченную светопоглощающей поверхностью, отличающееся тем, что замкнутая полость расположена между сопряженными первой и второй деталями, на поверхности первой детали выполнена торообразная канавка полукруглого профиля с зеркальной поверхностью, радиус полукруга профиля канавки равен радиусу ее средней окружности, во второй детали выполнено входное в замкнутую полость отверстие, размеры поперечного сечения которого и его положение относительно канавки выбраны из условия, что точка пересечения плоскости экватора канавки любым лучом пучка световых лучей, направленного из входного отверстия в замкнутую полость, находится ближе к геометрической оси канавки, чем средняя окружность канавки к этой оси, форма поверхности второй детали, окружающей входное отверстие со стороны замкнутой полости, выбрана из условия, что ни один луч пучка световых лучей, направленного из входного отверстия в замкнутую полость, не падает на эту поверхность, не отразившись предварительно от зеркальной поверхности канавки.

2. Светопоглощающее устройство по п. 1, отличающееся тем, что поверхность второй детали, окружающая входное отверстие со стороны замкнутой полости, выполнена плоской и лежит в плоскости экватора канавки.

3. Светопоглощающее устройство по п. 1, отличающееся тем, что на поверхности второй детали, окружающей входное отверстие со стороны замкнутой полости, выполнена по меньшей мере одна окружающая входное отверстие торообразная канавка.

4. Светопоглощающее устройство по п. 1, отличающееся тем, что поверхность второй детали, окружающая входное отверстие со стороны замкнутой полости, является поверхностью светопоглощающего покрытия.

5. Светопоглощающее устройство, имеющее замкнутую полость с входным отверстием, ограниченную светопоглощающей поверхностью, отличающееся тем, что замкнутая полость в виде волнообразного диска с концентрическими волнами расположена между сопряженными первой и второй деталями, на лежащих в одной плоскости плоских поверхностях деталей выполнены концентрические торообразные канавки полукруглого профиля с зеркальными поверхностями, каждая вторая канавка по мере увеличения радиусов их средних окружностей выполнена на плоской поверхности второй детали, во второй детали выполнено входное в замкнутую полость отверстие, размеры поперечного сечения которого и его положение относительно канавок выбраны из условия, что точка пересечения общей плоскости экваторов канавок любым лучом пучка световых лучей, направленного из входного отверстия в замкнутую полость, находится ближе к геометрической оси канавок, чем средняя окружность любой канавки к этой оси, по мере удаления канавок от общей геометрической оси увеличиваются радиусы полукругов профилей этих канавок, радиус средней окружности конкретной канавки равен сумме радиуса полукруга профиля этой канавки и радиусов полукругов профилей канавок, имеющих меньшие, чем эта канавка, радиусы средних окружностей.

6. Светопоглощающее устройство по пп. 1 и 5, отличающееся тем, что поверхность входного в замкнутую полость отверстия выполнена зеркальной.

7. Светопоглощающее устройство по п. 5, отличающееся тем, что замкнутая полость дополнительно соединена с внешним пространством через отверстия, распределенные в окружном направлении в зоне канавки, радиус средней окружности которой больше, чем у остальных канавок.