ИЗВЕЩАТЕЛЬ ПОЖАРНЫЙ ДЫМОВОЙ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ
OPTICAL ELECTRIC FIRE-SMOKE DETECTOR

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к устройствам обнаружения дыма светорассеивающего типа на ранней стадии развития пожара, и может быть использовано для обнаружения, возгораний при появлении дымовых аэрозолей в закрытых помещениях и зданиях.
Известно техническое решение оптической камеры для извещателя пожарного дымового оптико-электронного (далее - извещателя пожарного), описанное в патенте Российской Федерации №2258259 (заявка №2003116616/09, 2003.05.06), содержащее внутри корпуса, установленного на его основании, отделяемую от корпуса оптическую камеру, которая включает светоизлучатель со светоприемником, размещенные на соответствующих установочных местах, непрозрачную центральную бленду, защищающую светоприемник от прямого света светоизлучателя. Оптическая камера, ограниченная боковыми лабиринтными пластинами и ее основаниями, исключает прямое попадание света извне при свободном протекании дыма с внешней стороны вовнутрь измерительного объема. Разъемные по горизонтали светонепроницаемые ограждения установочных мест для светоизлучателя и светоприемника выполнены с возможностью юстировки оптических осей и положений фокусов светоизлучателя и светоприемника и способствуют раннему обнаружению возгорания.
Однако в процессе сборки указанного извещателя пожарного присоединение светоприемника со схемой электрической, выполненной на плате с электронными элементами, требуется дополнительные операции. Затруднен монтаж выводов светоизлучателя и светоприемника, которые соединяются с платой через отверстия, расположенные внутри установочных мест для светоизлучателя и светоприемника. Кроме того, первоначально на плату с электронными элементами закрепляется основание оптической камеры, затем на соответствующее установочное место устанавливаются светоизлучатель и светоприемник, и только потом их выводы соединяются со схемой электрической на обратной стороне платы с электронными элементами, что, повышая время сборки, снижает производительность труда на каждую единицу изделия. Профилактическое техническое обслуживание извещателя пожарного и оптической камеры включает отделение корпуса извещателя пожарного с последующей разборкой оптической камеры. При плотном соединении ее частей необходимо придерживать основание оптической камеры, так как при резком разделении ее составляющих возможно нарушение связей светоизлучателя и светоприемника со схемой электрической.
Известно техническое решение оптической камеры для извещателя пожарного дымового оптико-электронного, описанное в патенте Российской Федерации на полезную модель №66577 (заявка №2007115120/22, 2007.04.12), содержащее корпус, имеющий разъемное соединение с основанием, на котором закреплены электрические контакты. В корпусе размещены печатная плата с элементами электронной схемы, снабженная верхним и нижним защитивши кожухами, оптическая камера, содержащая оптически изолированные друг от друга светоизлучатель и светоприемник. Светоизлучатель и светоприемник в виде отдельных модулей закреплены на печатной плате, и они не связаны жестко с оптической камерой.
Введение защитных кожухов связано с дополнительными затратами на производство и последующим повышением себестоимости изделий. Кроме того, затруднено и обязательное профилактическое техническое обслуживание извещателя пожарного и оптической камеры, которое включает отделение корпуса извещателя пожарного с последующей разборкой оптической камеры. Из корпуса извещателя извлекается оптическая камера и снимается ее верхняя крышка с лабиринтными пластинами, которая подвергается очистке. Однако для очистки нижней части оптической камеры требуется снятие защитных кожухов.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является извещатель пожарный дымовой оптико-электронный с оптической камерой (патент Российской Федерации на изобретение №2317591, заявка №2006123182/09, 2006.06.29), устанавливаемой в пожарных извещателях ИП-212-41М (технические условия ТУ 4371-005-12215496-00). Указанный извещатель пожарный содержит оптическую камеру, закрепляемую защелками на печатной плате с элементами электронной схемы в корпусе извещателя пожарного, установленного на основании. Оптическая камера выполнена в виде отделяемого модуля, включающего оптически изолированные друг от друга светоизлучатель и светоприемник. Ее цилиндрический объем ограничен основаниями и боковыми лабиринтными пластинами, с возможностью протекания в него дыма с внешней стороны, на одном основании которой выполнены непрозрачная центральная бленда, установочные места для светоизлучателя и светоприемника, запорные элементы, а на другом основании оптической камеры - крышке выполнены соответствующие светонепроницаемые ограждения для установочных мест светоизлучателя и светоприемника, боковые лабиринтные пластины и ответные запорные элементы, связывающие оба основания. При сборке на основание извещателя пожарного закрепляется печатная плата с элементами электронной схемы, на которой с помощью соответствующих отверстий для защелок устанавливается основание оптической камеры. Затем элементы светоизлучателя и светоприемника располагают в соответствующих каждому из них установочных местах. Совмещая запорные элементы оснований оптической камеры, при последующем осевом нажатии на верхнее основание с его поворотом по часовой стрелке устанавливается крышка оптической камеры.
Однако сложность конструкции оптической камеры, выполненной в виде цилиндрического объема, ограниченного двумя основаниями, которые связаны между собой запорными элементами, требует аккуратности и опыта от исполнителей при сборке. Так как незначительное дополнительное усилие при совмещении запорных элементов с последующим осевым нажатием и поворотом по часовой стрелке при установке крышки оптической камеры может привести к поломке запорных элементов, выполненных из пластмассы, и последующей замене оптической камеры или одного из ее оснований. Наличие же нижнего основания оптической камеры, выполненного как отдельная деталь, делает устройство менее технологичным как при изготовлении, так и при проведении профилактических работ. Кроме того, увеличиваются затраты, связанные с выполнением и периодической заменой пресс-форм для литья оптической камеры, расхода материала, что в результате увеличивает себестоимость изделия.
Задача предлагаемого изобретения заключается в создании надежного, недорогого пожарного извещателя с высокой чувствительностью обнаружения дыма на ранних стадиях пожара за счет повышения технологичности сборочных элементов, снижения эксплуатационных затрат. В частности, за счет создания технологичной и малогабаритной оптической камеры с высокой степенью защиты от внешнего светового излучения, простой в изготовлении и профилактическом обслуживании. А также в упрощении контроля работоспособности пожарного извещателя, регулировке его чувствительности при последующем техническом обслуживании и снижение себестоимости за счет повышения производительности при изготовлении.
Поставленная задача решается тем, что в извещателе пожарном дымовом оптико-электронном, содержащем корпус, имеющий разъемное соединение с основанием, на котором закреплены электрические контакты, и размещенные в корпусе печатную плату с элементами электронной схемы и оптическую камеру, содержащую оптически изолированные друг от друга светоизлучатель и светоприемник, выполненные виде отдельных модулей, закрепленных на печатной плате и не связанных жестко с оптической камерой, измерительный объем которой образован поверхностью печатной платы и установленной на нее съемной крышкой.
Новым является то, что съемная крышка оптической камеры выполнена в виде ограничивающего элемента с дымозаборными окнами и центральной блендой, который сопряжен с соосными, вложенными и связанными между собой радиальными перемычками цилиндрическими оболочками, дымозаборные окна которых связаны с дымозаборными окнами ограничивающего элемента и измерительным объемом лабиринтными каналами, образованными радиальными перемычками между цилиндрическими оболочками, и исключающими прямое попадание света извне в измерительный объем. При этом на нижней части внешней цилиндрической оболочки выполнены защелки и установочные выступы для печатной платы, ответные расположенным на ней модулям светоизлучателя и светоприемника коробчатые ограждения с соответствующими диафрагмами и светонепроницаемой перегородкой со стороны светоизлучателя на внутренней цилиндрической оболочке. Кроме того, внутренние поверхности ограничивающего элемента и внутренней цилиндрической оболочки съемной крышки оптической камеры выполнены с рифлением, а ее нижние торцы и радиальные перемычки выполнены с зубчатыми вырезами. При установке съемной крышки на печатную плату с элементами электронной схемы и установленными в соответствующих местах модулями светоизлучателя и светоприемника, каждый из них располагается между коробчатым ограждением нижней части внешней цилиндрической оболочки съемной крышки и соответствующей диафрагмой ее внутренней цилиндрической оболочки. При этом защелки, расположенные попарно, реализованы в виде боковых фиксаторов, свободные концы которых выполнены Г-образной формы и с изгибом направлены удерживающими выступами друг к другу, обеспечивая прилегание съемной крышки оптической камеры к поверхности платы и фиксацию платы между установочными выступами.
Технический результат заключается в создании малогабаритного, высокотехнологичного извещателя пожарного дымового оптико-электронного с высокой чувствительностью обнаружения дыма на ранних стадиях пожара, удобным профилактическим обслуживанием. Технический результат достигается тем, что унифицированные, оптически изолированные друг от друга отдельные модули светоизлучателя и светоприемника, установленные на печатной плате, не связаны жестко с оптической камерой. Измерительный объем оптической камеры, выполненной в виде съемной крышки, образован поверхностью печатной платы и полостью внутренней цилиндрической оболочки съемной крышки при ее установке на печатную плату с элементами электронной схемы. За счет увеличения рабочей области измерительного объема повышена надежность обнаружения частиц дымовых аэрозолей при сохранении малогабаритности изделия. Минимизация сборочных единиц изделия, модульное решение установочных мест светоизлучателя и светоприемника, выполнение малогабаритной, технологичной оптической камеры в виде съемной крышки упрощает технологию изготовления, контроль работоспособности, последующее техническое обслуживание, повышает надежность обнаружения возгорания, а также снижает себестоимость за счет экономии материала и повышения производительности при изготовлении. Чувствительность извещателя пожарного на ранних стадиях обнаружения дыма повышается за счет подавления интенсивности внешнего излучения и выполнения съемной крышки оптической камеры в виде ограничивающего элемента с дымозаборными окнами и центральной блендой, который сопряжен с соосными, вложенными и связанными между собой радиальными перемычками цилиндрическими оболочками, дымозаборные окна которых связаны с дымозаборными окнами ограничивающего элемента и измерительным объемом лабиринтными каналами, образованными радиальными перемычками между цилиндрическими оболочками и их дымозаборными окнами. Установочные выступы съемной крышки, расположенные при установке на торцах печатной плате, и упругие защелки, которыми обеспечивается плотное прилегание съемной крышки к поверхности платы и ее позиционирование, подавляют световое излучение извне внутри измерительного объема, за счет обеспечения плотного прилегания съемной крышки к поверхности платы и ее позиционирования. Модули светоизлучателя и светоприемника, их расположение между цилиндрическими оболочками в соответствующих коробчатых ограждениях внешней цилиндрической оболочки перед соответствующими диафрагмами внутренней цилиндрической оболочки съемной крышки обеспечивают точность юстировки и надежность обнаружения возгорания при малых концентрациях дыма. Для подавления отраженного излучения извне внутренние поверхности ограничивающего элемента и внутренней цилиндрической оболочки съемной крышки оптической камеры выполнены с рифлением, а для улучшения газообмена в измерительном объеме ее нижние торцы и торцы радиальных перемычек выполнены с зубчатыми вырезами.
При эксплуатационном обслуживании замена крышки измерительной камеры на «новую или чистую» автоматически возвращаются параметры практически на первоначальный уровень без последующей юстировки оптических осей светоизлучателя и светоприемника и регулировки чувствительности измерительной камеры. Тем самым снижаются затраты на эксплуатационное обслуживание, поскольку себестоимость изготовления крышки сопоставима с затратами по ее очистке.
На фиг.1 изображен извещатель пожарный дымовой оптико-электронный в сборе (сечение в плоскостях по оптическим осям светоизлучателя и светоприемника); на фиг.2 - общий вид оптической камеры, установленной на печатной плате с элементами электронной схемы; на фиг.3 - вид снизу съемной крышки оптической камеры; на фиг.4 - элементы сборки оптической камеры: съемная крышка, модули светоизлучателя и светоприемника и печатная плата для электронной схемы; на фиг.5 - виды сверху и спереди установочного места для сборки модуля светоизлучателя (светоприемника).
Устройство содержит пластмассовый корпус 1 (фиг.1) с боковой перфорацией и запорными элементами, установленный на основании 2, выполненном с крепежными элементами для установки над его центральным отверстием печатной платы 3 с элементами электронной схемы, с помощью которой при подключении извещателя пожарного в шлейф определяется наличие дыма. Печатная плата 3 имеет черное глянцевое покрытие с целью уменьшения засветки и получения трехкратного светоотражения эффекта светоотражения. На одной из сторон печатной платы 3 с элементами электронной схемы выполнены электрические контактные элементы в виде электропроводных площадок. На другой стороне печатной платы 3 расположены элементы электронной схемы и установлены черная оптическая камера 4 в виде съемной крышки, оптически изолированные друг от друга светоизлучатель 5 с установочным местом, образующий модуль 6, и светоприемник 7 с установочным местом, образующий модуль 8. Не связанные жестко с оптической камерой 4 модули 6 и 8 располагаются на печатной плате 3 так, чтобы фокусы светоизлучателя 5 и светоприемника 7 пересекались внутри измерительного объема 9, образованного поверхностью печатной платы 3 и установленной на нее съемной крышкой с отверстием для тестирования 10 оптической камеры 4. Съемная крышка оптической камеры 4 выполнена в виде ограничивающего элемента 11 (фиг.2) с дымозаборными окнами 12 и непрозрачной центральной блендой 13 (фиг.3), который сопряжен с соосными, вложенными и связанными между собой радиальными перемычками 14 (фиг.2, 3) цилиндрическими оболочками: внешней 15 (фиг.2, 3) и внутренней 16. Непрозрачная центральная бленда 13 устанавливается так, чтобы оптически изолировать друг от друга светоизлучателя 5 и светоприемник 7, но с возможностью пересечения их осей в центре измерительного объема 9. Ее размещение верхней части измерительного объема позволяет компенсировать возможные дефекты печатной платы 3, устраняет зависимость параметров изделия от погрешностей литья съемной крышки оптической камеры 4, подавляя отраженное излучение и защищая светоприемник 7 от помех. Дымозаборные окна 12 цилиндрических оболочек выполнены между радиальными перемычками 14 в срединной части внешней 15 цилиндрической оболочки и верхней части внутренней 16 цилиндрической оболочки, а на ограничивающем элементе 11 дымозаборные окна 12 расположены вдоль контура места его сопряжения с внутренней 16 цилиндрической оболочкой и выполнены в виде щелей. Дымозаборные окна 12 цилиндрических оболочек 15 и 16, разграниченные радиальными перемычками 14, образуют между цилиндрическими оболочками 15 и 16 лабиринтные каналы 17. Лабиринтные каналы 17 связывают измерительный объем 9 оптической камеры 4 через боковую перфорацию корпуса 1 и дымозаборные окна 12 ограничивающего элемента 11 с внешней средой, обеспечивая свободное прохождение дымовых аэрозолей и исключая прямое попадание света извне в измерительный объем 9. В нижней части внешней 15 цилиндрической оболочки съемной крышки оптической камеры 4 выполнены защелки 18 с удерживающими выступами 19 (фиг.3, 4) и установочные выступы 20 (фиг.2, 4) для печатной платы. Ответные расположенным на печатной плате модулям 6 и 8 (фиг.1, 4, 5) коробчатые ограждения 21 (фиг.2, 3, 4) с пазами 22 внешней 15 цилиндрической оболочки сопряжены через соответствующие радиальные перемычки 14 (фиг.2, 3) с внутренней 16 цилиндрической оболочкой и расположенными на ней диафрагмами 23 (фиг.3). Расположенные попарно защелки 18 выполнены в виде боковых фиксаторов, свободные концы которых выполнены Г-образной формы и с изгибом направлены удерживающими выступами 19 друг к другу, обеспечивая прилегание съемной крышки оптической камеры 4 (фиг.1, 2) к поверхности платы 3 и фиксацию платы 3 между установочными выступами 20 (фиг.2, 3). При этом внутренние поверхности ограничивающего элемента 11 (фиг.3) и внутренней 16 цилиндрической оболочки съемной крышки оптической камеры 4, а также светонепроницаемая перегородка со стороны светоизлучателя, выполнены с рифлением 24, причем расположение острых рифлей выполнено перпендикулярно оптической оси светоизлучателя 7. Нижние торцы внутренней цилиндрической оболочки 16 съемной крышки оптической камеры 4 и радиальных перемычек 14 выполнены с зубчатыми щелевыми вырезами 25 с целью повышения защиты измерительного объема 9 от засветки и формирования направленности потока горизонтального забора дымовых аэрозолей в него. Модули 6 и 8 (фиг.1, 4, 5) установочных мест идентичны. Каждый модуль выполнен в виде боковой поверхности прямоугольной призмы с симметрично расположенными упругими Г-образными защелками, которые выполнены на боковых гранях, прилегающих к другой боковой грани, служащей основанием модуля, и направлены вдоль соответствующих ребер призмы. Свободные концы упругих защелок модуля 6 (или 8) выполнены с Г-образным изгибом и удерживающими выступами, направленные друг от друга, обеспечивая вместе с выводами его устойчивое крепление к соответствующему месту на печатной плате 3 и заданное расположение оптических осей излучателя 5 и светоприемника 7 внутри измерительного объема 10 оптической камеры 4. Цилиндрическая полость внутри призмы выполнена с некоторым отклонением от горизонтальной оси и на выходе имеет скошенную ограничительную полочку, служащей направляющей для фокусных осей светоизлучателя или светоприемника. В противоположной стороне от ограничительной полочки выполнены выемки для выводов элемента светоизлучателя (или светоприемника) и держатели для «юбочки», которые служат для защиты от фоновой засветки и возможных дефектов печатной платы. Сборочные детали для извещателя пожарного включают полученные формованием из пластмассы корпус 1 с боковой перфорацией и запорными элементами, основание 2 с центральным отверстием и элементами крепежа для установки печатной платы 3, съемная крышка оптической камеры 4, модули 6 и 8 установочных мест светоизлучателя 5 и светоприемника 7 и печатная плата 3 с электронной схемой и отверстиями для установки модулей 6 и 8. На основании 2 в его держатели устанавливается печатная плата 3 так, чтобы электрические контактные элементы, в виде электропроводных площадок, выполненные на одной из ее сторон располагались перед центральным отверстием для последующего подключения извещателя пожарного в шлейф. На другой стороне печатной платы 3 элементы электронной схемы, включая светоизлучатель 5 и светоприемник 7, расположены за контуром размещения съемной крышки оптической камеры 4. До упора на цоколи светоизлучателя 5 и светоприемника 7 устанавливаются модули 6 и 8 установочных мест, которые затем пригибаются к поверхности печатной платы и выступами упругих Г-образных защелок закрепляются в отверстиях на печатной плате 3. Съемная крышка оптической камеры 4 располагается над печатной платой 3 так, чтобы каждый из установленных модулей 6 и 8 расположился в соответствующем коробчатом ограждении 21 нижней части внешней 15 цилиндрической оболочки съемной крышки, причем выводы светизлучателя 5 и светопримника 7 совмещаются с пазами 22, а фокусы светизлучателя 5 и светопримника 7 - перед диафрагмами 23, выполненными на внутренней 16 цилиндрической оболочки. Под осевым давлением руки на ограничивающий элемент 11 съемная крышка оптической камеры 4 защелкивается на плате 2. При этом печатная плата 3 располагается между установочными выступами 20 съемной крышки оптической камеры 4, а защелки 18 перемещаются на обратную сторону печатной платы 3, охватывая ее боковые торцы и прижимая удерживающими выступами 19 съемную крышку оптической камеры 4. Затем основание 2 закрывается корпусом 1.
Устройство работает следующим образом. Через боковую перфорацию корпуса 1 и дымозаборные окна 12 оптической камеры 4, выполненной в виде съемной крышки, поступает газообразная внешняя среда в измерительный объем 9, образованный поверхностью печатной платы 3 и установленной на нее съемной крышкой оптической камеры 4. Формируемые электронной схемой на плате 3 импульсные последовательности электрических сигналов преобразуются светоизлучателем 5 в световые импульсы и излучаются в измерительный объем 9. Рассеянное излучение принимается светоприемником 7, который оптически недоступен прямому излучению светоизлучателя 5, оптическая ось которого расположена под углом к оптической оси светоприемника 7. Полученное рассеянное отраженное излучение светоприемником 7 преобразуется в электрические сигналы, которые обрабатываются элементами электронной схемы печатной платы 3 с последующим формированием сигналов «Дежурный режим» или при наличии дымовых аэрозолей в измерительном объеме 9 «Пожар». В дежурном режиме в измерительном объеме 9 световые сигналы от светоприемника 5, принимаемые и преобразуемые светоприемником 7 в электрические сигналы, не превышают заданного порогового значения и, соответственно, сигнал пожарной тревоги не вырабатывается. При наличии возгорания дым беспрепятственно проходит через дымозаборные окна 12 оптической камеры 4, вызывая повышение фона отраженного излучения за счет частиц дыма. Если интенсивность рассеянного на дымовых частицах и воспринимаемого светоприемником 7 излучения превышает пороговое значение. Преобразованные электрические сигналы регистрируются, и при достижении определенного количества зарегистрированных электрических импульсов формируется сигнал «Пожар». Контроль оптической плотности окружающей среды внутри измерительного объема 9 прекращается, сформированный электрический сигнал является сигналом срабатывания для приемно-контрольного прибора (не показано). Возобновление дежурного режима извещателя пожарного производят через установленное время после его отключения от питания. Эксплуатационное обслуживание производится в обратном порядке.
Преимущество заявляемого извещателя пожарного состоит в повышении надежности работы, технологичности, ремонтопригодности и снижении материалоемкости за счет упрощения его конструкции, минимизации массогабаритных характеристик, снижения эксплуатационных затрат.