Пожарный извещатель для жестких условий эксплуатации
Полезная модель относится к противопожарной технике, а именно к сигнализаторам дыма, и может быть использовано для обнаружения возгораний на ранней стадии при появлении дымовых аэрозолей, как белого так т всех оттенков черного цвета. Также она может быть использована для определения запыляемости в цехах точного приборостроения, особенно в микроэлектронной промышленности. Технической задачей полезной модели является повышение эксплуатационных качеств: удобства в обслуживании и снижение материальных затрат на содержание детекторов, также сведение до минимума ложных срабатываний. Для решения поставленной задачи предлагается пожарный извещатель для жестких условий эксплуатации, содержащий герметичный корпус закрепленный на основании, излучающий светодиод и приемный фотодиод, отличающийся тем, что введены излучающая и приемные линзы, размещенные на верхней части корпуса и вибратор, расположенный между линзами, световой поток от излучающего светодиода делится линзами на две части: контрольный канал и рабочий канал, рабочий канал состоит из прямого хода лучей от излучающего светодиода до частиц возгорания и отраженного от них прямого хода лучей до приемного фотодиода, а контрольный канал состоит из дважды отраженного хода лучей от излучаемого светодиода через излучающую и приемную линзу до приемного фотодиода, причем линзы выполнены в виде усеченных конусов, а углы 
-наклонов боковых поверхностей выбираются из условий прохождения лучей контрольного канала от излучающего светодиода до приемного фотодиода, фокусное расстояние обеих линз выбирается одинаковым, а расстояние до фокусов выбирается из условия необходимой длины рабочего канала; расстояние h от светодиодов до линз выбирается из условия создания максимального светового выходного и входного потока. 1 илл
Полезная модель относится к противопожарной технике, а именно к сигнализаторам дыма, и может быть использовано для обнаружения возгораний на ранней стадии при появлении дымовых аэрозолей, как белого так т всех оттенков черного цвета. Также она может быть использована для определения запыляемости в цехах точного приборостроения, особенно в микроэлектронной промышленности.
Общей проблемой пожарных извещателей (сигнализаторов дыма, детекторов возгорания и пр.) является загрязнение самих извещателей продуктами окружающей среды: в основном естественная пыль окружающей природной среды, пыль (остатки, осколки) продуктов механообработки, т.е. технической деятельности самих цехов, оберточная пыль и т.д.
Это влияет на работоспособность извещателей, причем двояко: потеря чувствительности, т.е. не обнаружение возгорания и наоборот ложная тревога при отсутствии возгорания. Для борьбы с запыленностью требуется механическая очистка - протирка оптических систем извещателей водой, или спиртом или другими очистительными жидкостями. Это требует значительных физических и временных усилий (извещателей много и в основном на высоте, иногда значительной), а следовательно и материальных затрат, одним словом неудобство в эксплуатации.
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.
Известен патент РФ 
2258259, который содержит корпус, установленный 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.
К его недостаткам, при всех его положительных качествах, следует отнести сложность конструкции, отсюда недостаточная надежность, а главное - высокая стоимость, что существенно ограничивает его востребованность, в основном ответственными помещениями: музеи, галереи, международные выставки, склады боеприпасов и ГСМ, АЭС, штабы крупных войсковых соединений, крупные корабли, правительственные объекты и т.д.
Известен сигнализатор дыма, см патент 57492, содержащий оптический модуль, состоящий из светоизлучателя, светоприемника и кольцевой диафрагмы, отличающийся тем, что светоприемник и светоизлучатель расположены на оптической оси, перед светоизлучателем и перед светоприемником расположены оптические линзы, а за линзами - диафрагмы с поглощающими камерами; светоизлучатель выполнен на светодиоде с длиной волны 0,95-1,05 микрона; расстояние между светоизлучателем и светоприемником находится в пределах 50±2 мм; расстояние между диафрагмами лежит в пределах 25±2 мм; обе оптические линзы выполнены двояковыпуклыми: с коротко фокусным расстоянием с одной стороны и длинно фокусным - с другой стороны; диафрагмы выполнены с поглощающими камерами; источник питания имеет первичную цепь промышленного однофазного переменного тока напряжением 220 В/50 Гц и вторичную цепь постоянного тока напряжением плюс 5 В, с резервной аварийной батареей или аккумулятором.
Недостатком является сложность обслуживания в эксплуатации из-за негерметичности корпуса, а также данный сигнализатор не обнаруживает черные частицы горения, например от горения автомобильных шин.
Известна заявка 2009133565/08 (047234), по которой выдано положительное Решение о выдаче патента РФ от 10.11.10 (копия прилагается) - ПРОТОТИП, в котором детектор обнаружения дыма, содержит излучающий диод и приемный диод, помещенные в герметичный корпус, также одновыпуклую линзу, которая является работающей частью корпуса; величина преломления линзы выбирается в зависимости от назначенного расстояния до контролируемых частиц дыма; в зависимости от назначения излучающий и принимающий диоды выбираются либо в инфракрасном либо в ультрафиолетовом диапазонах.
Основным его недостатком является отсутствие компенсации запыленности посторонними частицами, например, промышленной пыли, это требует частого протирания, что неудобно, т.к. детекторов много и находятся на приличной высоте, например, в цехах. Одним словом большой неудобство в эксплуатации, а это и дополнительные расходы.
Технической задачей полезной модели является повышение эксплуатационных качеств: удобства в обслуживании и снижение материальных затрат на содержание детекторов, также сведение до минимума ложных срабатываний.
Для решения поставленной задачи предлагается пожарный извещатель для жестких условий эксплуатации, содержащий герметичный корпус закрепленный на основании, излучающий светодиод и приемный фотодиод, отличающийся тем, что введены излучающая и приемные линзы, размещенные на верхней части корпуса и вибратор, расположенный между линзами, световой поток от излучающего светодиода делится линзами на две части: контрольный канал и рабочий канал, рабочий канал состоит из прямого хода лучей от излучающего светодиода до частиц возгорания и отраженного от них прямого хода лучей до приемного фотодиода, а контрольный канал состоит из дважды отраженного хода лучей от излучаемого светодиода через излучающую и приемную линзу до приемного фотодиода, причем линзы выполнены в виде усеченных конусов, а углы -наклонов боковых поверхностей выбираются из условий прохождения лучей контрольного канала от излучающего светодиода до приемного фотодиода, фокусное расстояние обеих линз выбирается одинаковым, а расстояние до фокусов выбирается из условия необходимой длины рабочего канала; расстояние h от светодиодов до линз выбирается из условия создания максимального светового выходного и входного потока.
На фиг. изображена структурная схема пожарного извещателя, на которой показано:
1 - излучающий светодиод;
2 - приемный фотодиод;
3, 4 - излучающая и приемная линзы соответственно;
5 - частица возгорания;
6 - верхняя часть корпуса;
7 - вибратор;
8 - контрольный световой канал;
9 - рабочий световой канал.
Рабочая часть извещателя имеет следующие соединения.
Излучающий светодиод 1 создает световой поток, часть которого через линзу 3 выходит наружу извещателя, а другая часть отражается от боковых поверхностей линзы 3, проходит через линзу 4, отражается от ее боковой поверхности и попадает на приемный фотодиод, образуя контрольный канал 8. Отраженный от частиц возгорания 5 излучаемый светодиодом 1 часть светового потока через линзу 4 попадает на приемный фотодиод 2, образуя рабочий канал 9. Вибратор 7 жестко связан с верней частью корпуса 6 промежутке между линзами 3 и 4.
Световой поток с излучающего светодиода 1 на линзе 3 разделяется на две части: одна проходит наружу, отражается от частицы возгорания 5 и через линзу 4 проходит на приемный фотодиод 2, образуя рабочий канал 9.
Пожарный извещатель работает следующим образом.
Световой поток контрольного канала 8 образует сигнал начальной запыленности линз 3 и 4 и окружающей среды вблизи данного извещателя. Этот сигнал регистрируется приемным фотодиодом 2, образуя начальные условия, которые передаются в микроконтроллер (МС) извещателя. В процессе контроля окружающей среды частицы запыленности оседают на линзах 3 и 4, световой поток контрольного канала 8 ослабевает, на выходе фотодиода 2 также ослабевает сигнал, изменение которого регистрируется МС. При достаточном загрязнении контрольного 8 и рабочего канала 9 извещатель не сможет зафиксировать момент возгорания, т.к. сигнал об этом не будет иметь достаточной силы светового отраженного потока 9. Поэтому нужно довольно часто протирать линзы 3 и 4, что достаточно неудобно в эксплуатации и довольно затратно. Можно оснастить извещатель омывателями линз, которые по программе или по ручному сигналу смогут очистить (смыть пыль) линзы водой или специальным раствором. Но это вообще очень дорого. Поэтому в данном извещателе принимается простой способ очистки линз 3 и 4 с помощью вибратора 7, который включается по программе, например, один раз в сутки, или вручную с пульта дежурного, или по мере приема сигнала загрязнения о недопустимой величине с МС. Вибратор 7 при включении даже на короткое время (десятки или сотни миллисекунд) сотрясает линзы 3 и 4 и пыль с них слетает, тем самым очищая их поверхность до начальной установки.
Извещатель полностью готов к работе.
Как показывает практика данный способ очистки светового тракта очень эффективен и очень прост.
1. Пожарный извещатель для жестких условий эксплуатации, содержащий герметичный корпус закрепленный на основании, излучающий светодиод и приемный фотодиод, отличающийся тем, что введены излучающая и приемные линзы, размещенные на верхней части корпуса и вибратор, расположенный между линзами, световой поток от излучающего светодиода делится линзами на две части: контрольный канал и рабочий канал, рабочий канал состоит из прямого хода лучей от излучающего светодиода до частиц возгорания и отраженного от них прямого хода лучей до приемного фотодиода, а контрольный канал состоит из дважды отраженного хода лучей от излучаемого светодиода через излучающую и приемную линзу до приемного фотодиода, причем линзы выполнены в виде усеченных конусов, а углы - наклонов боковых поверхностей выбираются из условий прохождения лучей контрольного канала от излучающего светодиода до приемного фотодиода, фокусное расстояние обеих линз выбирается одинаковым, а расстояние до фокусов выбирается из условия необходимой длины рабочего канала.
2. Пожарный извещатель по п.1, отличающийся тем, что расстояние h от светодиодов до линз выбирается из условия создания максимального светового выходного и входного потока.
