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 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, ее пространство ограничено поверхностью торообразной канавки полукруглого профиля выполненной на первой детали, фигура образованная торообразной канавкой вокруг геометрической оси канавки заканчивается острием направленным во входное отверстие выполненное во второй детали, в ограничении замкнутой полости также участвует окружающая входное отверстие поверхность второй детали, радиус средней окружности торообразной канавки выбран из условия, что нормаль к поверхности канавки, в любой точке на этой поверхности, не направлена во входное отверстие, светопоглощающая поверхность ограничивающая замкнутую полость, по меньшей мере поверхность торообразной канавки, выполнена зеркальной.

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 расположена между сопряженными первой и второй деталями, ее пространство состоит, по меньшей мере, из пространств концентрических торообразных канавок полукруглого профиля, выполненных на прилегающих друг к другу плоских участках поверхности первой и второй деталей, каждая вторая канавка, по мере увеличения радиусов средних окружностей канавок, выполнена на поверхности второй детали, радиус средней окружности минимальной канавки на поверхности первой детали выбран из условия, что нормаль к поверхности канавки, в любой точке на этой поверхности, не направлена во входное отверстие выполненное во второй детали, фигура образованная минимальной торообразной канавкой на первой детали вокруг геометрической оси канавки заканчивается острием, направленным во входное отверстие, радиусы средних окружностей канавок, кроме минимальной на первой детали канавки, и радиусы полукругов профилей этих канавок, выбраны из условия, что каждая очередная канавка, по мере увеличения радиусов средних окружностей канавок, обращена к пространству предыдущей канавки, и их пространства совмещены не меньше, чем до средней окружности предыдущей канавки, светопоглощающая поверхность ограничивающая замкнутую полость, по меньшей мере поверхности канавок, выполнена зеркальной.

В частном случае (1-й вариант исполнения) поверхность второй детали, участвующая в ограничении замкнутой полости, выполнена плоской. За счет этого упрощается вторая деталь.

В частном случае (1-й вариант исполнения) на поверхности второй детали, участвующей в ограничении замкнутой полости, выполнена, по меньшей мере, одна окружающая входное отверстие торообразная канавка. За счет упомянутых канавок повышается эффективность поглощения светового потока поступившего в замкнутую полость из входного 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. За счет этого образован светопоглощающий канал: отверстия распределенные в окружном направлении - замкнутая полость - входное в замкнутую полость отверстие. Данный канал удобно использовать в качестве дымового и звукового каналов при применении светопоглощающего устройства в ИПДОТ.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежами. На фигурах 1 и 2 показаны осевые разрезы светопоглощающих устройств, выполненных по 1-му варианту; на фиг. 3 показан осевой разрез светопоглощающего устройства, выполненного по 2-му варианту;

Осуществление изобретения

Светопоглощающее устройство (фиг. 1, 2 и 3) содержит первую деталь 1, на поверхности которой выполнена торообразная канавка 2 с радиусом полукруга профиля r и радиусом средней окружности R, и вторую деталь 3 с входным в замкнутую полость отверстием 4. Позиционной ссылкой 5 на всех фигурах отмечено острие, которым заканчивается фигура, образованная канавкой вокруг геометрической оси канавки. Причем на фиг. 2, для примера показано острие выполненное в виде конуса, а на остальных фигурах показано острие образованное канавкой.

На фиг. 2 позиционной ссылкой 6 отмечена одна из торообразных канавок окружающих входное отверстие 4 во второй детали 3. Для примера показаны канавки трапециевидного профиля.

На фиг. 3 позиционной ссылкой 7 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 в замкнутую полость.

Размер замкнутой полости светопоглощающего устройства, выполненного по 1-му варианту (фиг. 1), в направлении геометрической оси входного отверстия 4, равен радиусу r полукруга профиля торообразной канавки 2. При диаметре входного отверстия 4 равным, например, 10 мм, 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 отверстия 4, равен сумме радиусов полукругов профилей самой глубокой канавки на первой 1 детали, и самой глубокой канавки на второй 3 детали. При диаметре входного отверстия 4 равным, например, 10 мм, упомянутые радиусы могут быть равны 8 мм и 9 мм. Т.е. размер замкнутой полости, в направлении геометрической оси входного отверстия 4, будет равен 17 мм.

В прототипе диаметр входного отверстия составляет не более 1/5 размера замкнутой полости, т.е. при назначенных размерах входного отверстия, размеры замкнутой полости в прототипе будут значительно больше размеров замкнутой полости в предлагаемом техническом решении.

На фигурах 1, 2 и 3 для примера, в виде стрелок, показаны траектории нескольких из множества световых лучей направленных через входное отверстие 4 в замкнутую полость: на фиг. 1 - двух лучей; на фиг. 2 - двух лучей; на фиг. 3 - одного луча. Анализ траекторий множества световых лучей показал, что подавляющее большинство световых лучей, направленных через входное отверстие 4 в замкнутую полость, возвращаются во входное отверстие 4 после, по меньшей мере: 3-х последовательных переотражений от светопоглощающей поверхности - фиг. 1; 4-х последовательных переотражений - фиг. 2; 10-ти последовательных переотражений - фиг. 3. При суммарном коэффициенте отражения светопоглощающей поверхности равным, например, 20%, т.е. при потере после каждого переотражения световым потоком 80% своей интенсивности, интенсивность светового потока вернувшегося во входное отверстие 4 составит: 0,008 (0,2³) от интенсивности светового потока поступившего из входного отверстия 4 в замкнутую полость - фиг. 1; 0,0016 (0,2⁴) - фиг. 2; 0,0000001024 (0,2¹⁰) - фиг. 3.

В прототипе интенсивность светового потока вернувшегося во входное отверстие составляет 0,0005, но этот показатель получен при суммарном коэффициенте отражения светопоглощающей поверхности 5%, и при диаметре входного отверстия составляющим 1/5 размера замкнутой полости. При использовании в предлагаемом техническом решении, как в прототипе, светопоглощающего материала с суммарным коэффициентом отражения 5%, интенсивность светового потока вернувшегося во входное отверстие 4, даже в светопоглощающем устройстве показанном на фиг. 1, составит 0,000125 (0,05³) от интенсивности светового потока поступившего из входного отверстия 4 в замкнутую полость.

Анализ траекторий световых лучей, на фиг. 3 в виде стрелок отображена траектория только одного из них, направленных из внешнего пространства в замкнутую полость через одно из отверстий 7 распределенных в окружном направлении, показал, что подавляющее большинство световых лучей направленных из внешнего пространства в замкнутую полость через отверстия 7 достигают входного в замкнутую полость отверстия 4 после, по меньшей мере, 5-ти 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 7.

Изобретение относится к фотометрии и может быть применено в извещателях пожарных дымовых оптико-электронных точечных (ИПДОТ). Заявленное светопоглощающее устройство имеет замкнутую полость с входным отверстием, ограниченную светопоглощающей поверхностью. Пространство замкнутой полости состоит из одного или из нескольких пространств концентрических торообразных канавок полукруглого профиля, их поверхности выполнены зеркальными. Каждая вторая канавка, по мере увеличения радиусов средних окружностей канавок, выполнена на второй детали. Каждая очередная канавка, по мере увеличения радиусов средних окружностей канавок, совмещена, по меньшей мере, с половиной предыдущей канавки. Нормаль к поверхности минимальной на первой детали канавки не направлена во входное отверстие выполненное во второй детали. Фигура, образованная минимальной на первой детали канавкой вокруг геометрической оси канавки, заканчивается острием. Замкнутая полость может быть дополнительно соединена с внешним пространством через распределенные в окружном направлении отверстия, за счет чего образуется светопоглощающий канал соединяющий внешнее пространство с входным отверстием. Технический результат - создание малогабаритного, по отношению к прототипу, светопоглощающего устройства. 2 н. и 3 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, ее пространство ограничено поверхностью торообразной канавки полукруглого профиля, выполненной на первой детали, фигура, образованная торообразной канавкой вокруг геометрической оси канавки, заканчивается острием, направленным во входное отверстие, выполненное во второй детали, в ограничении замкнутой полости также участвует окружающая входное отверстие поверхность второй детали, радиус средней окружности торообразной канавки выбран из условия, что нормаль к поверхности канавки, в любой точке на этой поверхности, не направлена во входное отверстие, светопоглощающая поверхность, ограничивающая замкнутую полость, по меньшей мере поверхность торообразной канавки, выполнена зеркальной.

2. Светопоглощающее устройство по п. 1, отличающееся тем, что поверхность второй детали, участвующая в ограничении замкнутой полости, выполнена плоской.

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

4. Светопоглощающее устройство, имеющее замкнутую полость с входным отверстием, ограниченную светопоглощающей поверхностью, отличающееся тем, что замкнутая полость расположена между сопряженными первой и второй деталями, ее пространство состоит, по меньшей мере, из пространств концентрических торообразных канавок полукруглого профиля, выполненных на прилегающих друг к другу плоских участках поверхности первой и второй деталей, каждая вторая канавка, по мере увеличения радиусов средних окружностей канавок, выполнена на поверхности второй детали, радиус средней окружности минимальной канавки на поверхности первой детали выбран из условия, что нормаль к поверхности канавки, в любой точке на этой поверхности, не направлена во входное отверстие, выполненное во второй детали, фигура образованная минимальной торообразной канавкой на первой детали вокруг геометрической оси канавки заканчивается острием, направленным во входное отверстие, радиусы средних окружностей канавок, кроме минимальной на первой детали канавки, и радиусы полукругов профилей этих канавок, выбраны из условия, что каждая очередная канавка, по мере увеличения радиусов средних окружностей канавок, обращена к пространству предыдущей канавки, и их пространства совмещены не меньше, чем до средней окружности предыдущей канавки, светопоглощающая поверхность, ограничивающая замкнутую полость по меньшей мере поверхности канавок, выполнена зеркальной.

5. Светопоглощающее устройство по п. 4, 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.