ДЫМОВАЯ КАМЕРА ДЛЯ ИЗВЕЩАТЕЛЯ ПОЖАРНОГО ДЫМОВОГО ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО

Заявляемая полезная модель относится к области пожарной сигнализации, а именно, к устройствам обнаружения дыма на ранней стадии развития пожара при малых концентрациях дыма.
Известные пожарные извещатели с рассеянным светом содержат закрепляемый на основании корпус с оптической камерой, содержащей источник света, светоприемник, измерительную камеру. Оптическая камера выполнена таким образом, что мешающий посторонний свет не может проникнуть в измерительную камеру, а дым проникает очень легко. Источник света и светоприемник расположены так, что световые лучи от источника света к приемнику не могут попасть прямым путем. При появлении частиц дыма на пути лучей свет от источника рассеивается на них и часть этого рассеянного света попадает на светоприемник, в результате чего возникает электрический сигнал.
Для повышения защиты от искусственных и естественных источников света, а также в целях обеспечения равномерного поступления воздушных потоков с различных горизонтальных направлений по периметру камеры устанавливают вертикальные лабиринтные пластины для исключения влияния внешнего света, затруднения доступа в дымовую камеру частиц пыли и грязи, и в то же время для обеспечения свободного доступа для прохождения горизонтальных воздушных потоков. Вертикальные лабиринтные пластинки изготавливают такой формы, чтобы не допускать прямого попадания света на фотодиод. В большинстве извещателей они выполнены в виде V-образных пластинок. Иногда используют более сложные Т-образные пластинки. Использование в конструкции дымовых камер извещателей V-образных или Т-образных форм лабиринтных пластинок снижает аэродинамические свойства дымовой камеры из-за повышенного аэродинамического сопротивления, оказываемого воздушному потоку.
Практическое применение пожарных дымовых извещателей с рассеянным светом, имеющих цилиндрическую измерительную камеру, показало, что у них по мере увеличения срока эксплуатации может возрастать частота ложных срабатываний, причем причиной этого является осаждение частиц пыли в дымовой камере, как правило, серого цвета, симулирующих наличие дымовых частиц. Чтобы исключить возникновение таких ложных срабатываний, дымовые камеры извещателей нужно периодически очищать от пыли. Проведение профилактического технического обслуживания извещателя заключается в его разборке с последующей чисткой дымовой камеры и ее крышки с сеткой. Соблюдая последовательность операций профилактического обслуживания, пожарный извещатель отсоединяют от розетки, последовательно очищают от пыли сетку и крышку дымовой камеры, затем саму дымовую камеру и крышку извещателя с помощью пылесоса в течение одной минуты. Данные работы связаны со значительными трудовыми затратами. Поэтому при выполнении данного вида работ определяющее значение имеет конструкция извещателя на предмет его разборки и доступа к дымовой камере для ее очистки от пыли.
Все известные типы дымовых пожарных извещателей конструктивно выполнены так, что доступ к дымовой камере возможен лишь при проведении целого ряда работ по разборке его с применением дополнительных инструментов. Разборка извещателя заключается в открывании с помощью инструмента, как правило, четырех защелок, соединяющих корпус и крышку извещателя. Данная работа требует очень большой аккуратности и опыта, так как незначительное дополнительное усилие при отжимании защелки с помощью инструмента может привести (и часто приводит) к поломке защелки, выполненной из пластмассы. При этом защелка ремонту не подлежит и извещатель требуется заменять новым.
Известен дымовой извещатель US 6,778,091 А, 17.08.2004, G08B 17/10, включающий в себя дымовую камеру, содержащую корпус с отверстиями, расположенными в его верхней плоскости, источник и приемник света, установленные под плоской частью корпуса, оптические оси излучателя и приемника света проходят через отверстия, при этом лежат в одной плоскости, перпендикулярной верхней плоской части корпуса, и пересекаются в центральной области дымовой камеры, крышка дымовой камеры включает в себя множество вертикальных отражательных пластинок, которые образуют внешнюю стенку дымовой камеры, форма отражательных лабиринтных пластинок представляет собой V-образную форму для исключения попадания внешнего света в дымовую камеру. Лабиринтные пластины расположены с равными интервалами по окружности дымовой камеры. Крышка дымовой камеры имеет первый и второй фиксирующие элементы, которые плавно перемещаются по всей поверхности выступов или основания камеры. Использование в данной конструкции V-образных лабиринтных пластинок снижает аэродинамические свойства дымовой камеры из-за повышенного аэродинамического сопротивления, оказываемого воздушному потоку. Проблема сложности разборки также не решена в данном техническом решении.
В качестве ближайшего аналога принята дымовая камера для дымового извещателя RU 57491 U1, 10.10.2006, G08B 17/10, которая включает в себя корпус, крышки и расположенные по окружности боковые лабиринтные пластины, при этом крышки и боковые лабиринтные пластины выполнены из материала, обладающего антистатическими свойствами. Данное техническое решение направлено на уменьшение трудоемкости и стоимости обслуживания дымового извещателя. Однако используемый для изготовления крышек и боковых лабиринтных пластин материал с антистатическими свойствами, например, фирмы STAREX (США) приводит к удорожанию дымовой камеры. Наличие же нижней крышки, выполненной как отдельная деталь, делает устройство менее технологичным как при изготовлении, так и при проведении профилактических работ.
Заявленная полезная модель решает задачу преодоления вышеизложенных недостатков аналогов.
Техническим результатом заявленной полезной модели является создание надежного, недорогого дымового извещателя с высокой чувствительностью обнаружения дыма на ранних стадиях пожара за счет создания малогабаритной, технологичной с улучшенными аэродинамическими свойствами дымовой камеры, извещателя с высокой степенью защиты от внешнего светового излучения, простого в изготовлении и профилактическом обслуживании.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что дымовая камера содержит расположенные по периметру боковой поверхности вертикальные лабиринтные перегородки, характеризуется тем, что каждая из вертикальных лабиринтных перегородок состоит из двух закругленных пластин - первой пластины, расположенной с наружной стороны, и второй пластины, отходящей от конца первой пластины, выпуклые стороны которых направлены наружу, в сторону дымозахода, а вогнутые - внутрь, к центру дымовой камеры, при этом радиус закругления второй пластины больше, чем радиус закругления первой пластины. Лабиринтные перегородки расположены по окружности дымовой камеры с равными интервалами. Отношение радиуса закругления второй пластины к радиусу закругления первой пластины составляет от 1,8 до 2,2, предпочтительно 2,0. Боковая поверхность дымовой камеры может иметь поперечное сечение в виде окружности. Данный вариант является предпочтительным и раскрыт ниже. Однако могут быть другие варианты выполнения ее боковой поверхности, ее поперечное сечение может быть овальным, квадратным, прямоугольным, многоугольным и т.д.
Дымовая камера выполнена с защитной крышкой. Плоскость дымозахода расположена перпендикулярно горизонтальному воздушному потоку.
Дымовая камера имеет защитную сетку от насекомых, установленную с наружной стороны ее корпуса или размещена в крышке дымовой камеры. Защитная сетка от насекомых выполнена с размерами ячеек 1×1 мм.
Дымовая камера является монолитной деталью и изготавливается методом литья. Дымовая камера выполнена из пластмассы черного матового цвета с рифлеными поверхностями на ее дне и/или защитной крышке.
На Фиг.1 представлен вид извещателя пожарного дымового в разрезе под углом 135°. На фиг.2 представлен вид извещателя пожарного дымового в разрезе под углом 180°. На Фиг.3 представлен вид сверху дымовой камеры с указанием расположения светоизлучателя и светоприемника. На Фиг.4 представлен фрагмент чертежа конструкции лабиринтных перегородок (пластинок) дымовой камеры. На фиг.5 представлена крышка дымовой камеры извещателя пожарного дымового. На фиг.6 представлена защитная сетка. На фиг.7 представлен общий вид дымовой камеры. На фиг.8 представлен самозапирающийся замок, с помощью которого соединяются между собой корпус и крышка извещателя. На фиг.9 представлен вид сверху дымовой камеры с указанием защелок для соединения дымовой камеры с электронной платой.
Извещатель пожарный дымовой содержит корпус 1 с крышкой 2. Внутри корпуса 1 с крышкой 2 с помощью защелок 10 установлена дымовая камера 7 с крышкой 8.
Дымовая камера 7 представляет собой корпус (фиг.3 и фиг.7), в боковой стенке которого выполнены вертикальные лабиринтные перегородки 15 в виде пластинок, расположенных с равными интервалами по периметру боковой поверхности дымовой камеры 7, и четыре защелки 10 для крепления электронной платы 3. С их помощью осуществляется крепление дымовой камеры с электронной платой для установки внутри корпуса. Аналогичные защелки (не показано) имеет корпус 1 извещателя для соединения с дымовой камерой вместе с электронной платой. Дымовая камера 7 с вертикальными лабиринтными перегородками 15 и четырьмя защелками является монолитной деталью и изготавливается методом литья под давлением из пластмассы черного цвета. Дымовая камера (корпус) выполнена двухуровневой. Первый уровень начинается с внутренней рифленой поверхности защитной крышки 8 дымовой камеры 7 и ограничен высотой лабиринтных перегородок 15. Если дымовая камера выполнена без крышки, то первый уровень дымовой камеры ограничен высотой лабиринтных перегородок.
Здесь под высотой лабиринтных перегородок 15 понимается та их часть, которая располагается на уровне дымозахода. При этом верхние кромки лабиринтных перегородок плотно прилегают к внутренней части защитной крышки 8 дымовой камеры 7. Дымозаход расположен на этом первом (верхнем) уровне дымовой камеры 7 и закрыт сеткой 9 от насекомых. Второй уровень дымовой камеры 7 ограничен рифленым дном дымовой камеры и нижней частью перегородок 15, то есть частью перегородок до уровня дымозахода. Самих лабиринтных перегородок во втором уровне дымовой камеры нет. Во втором уровне дымовой камеры расположены светоизлучатель 4 и светоприемник 5.
Защитная крышка 8 (фиг.5) дымовой камеры 7 также является самостоятельной деталью извещателя пожарного дымового. Верхняя плоская часть защитной крышки (обычно выполняется диаметром 55 мм) соединена с нижней ее частью, в виде кольца, шестью тонкими ребрами. С внутренней стороны защитная крышка имеет рифленую поверхность для снижения фонового сигнала засветки внутри дымовой камеры при наполнении ее дымом и при накоплении пыли. Защитная крышка дымовой камеры выполнена из пластмассы черного цвета методом литья под давлением в специально изготовленной пресс-форме. С внутренней стороны защитной крышки вплотную к ребрам устанавливается защитная сетка 9 (фиг.6) для защиты от насекомых. Ее ширина обычно составляет 8 мм и равна высоте первого уровня дымовой камеры.
Каждая из вертикальных лабиринтных перегородок 15 состоит из двух закругленных пластин, выпуклые стороны которых направлены наружу, а вогнутые - внутрь, к центру извещателя. Таким образом, каждая из двух упомянутых пластин в плане (фиг.3, 4) представляет собой часть окружности (дугу). Первая пластина, расположенная с наружной стороны (со стороны дымозахода), имеет радиус закругления R2. От ее конца отходит вторая пластина (расположенная ближе к центру извещателя), которая имеет радиус закругления R1. Радиус закругления второй пластины R1 больше, чем радиус закругления первой пластины R2. При этом соотношение R1/R2 находится в пределах 1,8-2,2, предпочтительно, 2,0.
К нижней части дымовой камеры 7 с помощью ее защелок 10 крепится электронная плата 3 с установленными на ней светоизлучателем 4 (он может быть выполнен, например, в виде инфракрасного светодиода) и светоприемником 5 (он может быть выполнен, например, в виде фотодиода) таким образом, чтобы светоизлучатель 4 и светоприемник 5 размещались внутри дымовой камеры 7. Выводы светоприемника 5 закрыты с наружной стороны металлическим экраном 6. Светоизлучатель 4 и светоприемник 5 расположены друг относительно друга таким образом, что угол, образованный пересечением оптических осей светоизлучателя и светоприемника, находится в пределах 130-140 градусов, предпочтительно 135°.
Электронная плата 3 соединена с контактными токосъемниками корпуса 1 (не показано). При этом обеспечен электрический контакт электронной платы 3 с контактными площадками (токосъемниками) 11, расположенными на корпусе 1, которые соединяются с контактными площадками (токосъемниками) розетки 12 (не показано), обеспечивая возможность подключения извещателя к шлейфу пожарной сигнализации.
Розетка 12 крепится снизу к корпусу 1. Индикация состояния извещателя (дежурный режим или режим «Пожар») определяется свечением светодиода 13 индикации режима состояния, установленного на электронной плате с размещением корпуса светодиода в круглом отверстии крышки 2 корпуса 1.
Корпус 1 и крышка 2 корпуса соединены между собой прим помощи самозапирающихся замков 14 (фиг.8). Оптимальное количество таких замков три. При таком количестве замков обеспечивается необходимая жесткость конструкции извещателя и удобство его разборки. Каждый замок состоит из защелки 16, которая представляет собой выполненный на крышке упругий крюк и выполненный на корпусе буртик 17, причем крюк выполнен с возможностью зацепления с буртиком для запирания замка, и кнопки 18, расположенной в корпусе. При нажатии кнопка 18 толкает крюк 16, в результате чего он выходит из зацепления с буртиком 17. Кнопки замков имеют ограниченную длину хода Н2, равную величине зацепления замка H1. Длина зацепления защелки H1 меньше длины хода кнопки Н2 на 1-1,5 мм.
Разборка извещателя осуществляется путем одновременного нажатия на три кнопки 18 самозапирающихся замков без применения дополнительного инструмента. После нажатия на кнопки 18 замка 14 пальцами рук корпус 1 и крышка извещателя 2 отделяются друг от друга, обеспечивая доступ для проведения профилактических работ по очистке дымовой камеры 7 и ее крышки 8 от пыли, а при необходимости и ремонтных работ электронной платы 3. Сборка извещателя после завершения профилактических работ осуществляется путем соединения его корпуса 1 и крышки 2 в положении правильного совмещения направляющих до закрытия самозапирающихся замков 14.
Кнопки замков 14 имеют ограниченную длину хода Н2 равную величине зацепления замка H1 (то есть равную зацепляющей части крюка), поэтому приложение даже значительного усилия при нажатии на кнопки замка 14 не может привести к его поломке. При такой конструкции разборки извещателя (без применения дополнительных инструментов) резко снижается стоимость эксплуатационных затрат на его техническое обслуживание и ремонт без риска повреждения его конструктивных элементов.
Работоспособность заявляемого устройства подтверждена испытаниями разработанного образца.
-1
Корпус 1 извещателя имеет горизонтальный дымозаход. Защитная сетка от насекомых с размерами ячеек менее 1×1 мм размещена в защитной крышке 8 дымовой камеры 7. Круглая в горизонтальной плоскости дымовая камера обеспечивает одинаково высокую чувствительность при поступлении дыма с любого направления. Сложная форма пластинок 15, расположенных по ее периметру, обеспечивает защиту от внешнего света и хорошую продуваемость. Для снижения фонового сигнала от естественной и искусственной освещенности дымовая камера выполнена из пластмассы черного матового цвета, с изрезанными поверхностями на дне и крышке камеры (Фиг.3), что по сравнению с плоскими поверхностями, дополнительно уменьшают уровень отраженного сигнала, так как подсвечиваются только выступающие части. Внутренняя поверхность камеры, от которой отражается излучение в сторону фотодиода, незначительно увеличивает фоновый сигнал при появлении пыли. Извещатель имеет хорошее отношение площади дымозахода к внутреннему объему дымовой камеры равное 1,6 см.
Высота защитной сетки от насекомых равна высоте первого уровня дымовой камеры, что обеспечивает максимальную площадь дымозахода.
Отдельные элементы конструкции (три секции дымозахода - не показаны) крышки извещателя образуют воронки, направляющие воздушный поток внутрь извещателя. Хорошая вентилируемость дымовой камеры определяет малую ее инерционность. Плоскость дымозахода расположена перпендикулярно горизонтальному воздушному потоку. Стойки крепления нижней крышки исключают обтекание извещателя в горизонтальной плоскости.
Устройство работает следующим образом.
Дымовой пожарный извещатель способен определить пожароопасную ситуацию только тогда, когда в нем появится определенная концентрация дыма. Время заполнения дымом дымовой камеры извещателя прежде всего зависит от аэродинамических свойств конструкции дымозахода пожарного извещателя, защитных конструктивных элементов, структуры дымовой камеры и т.д. Конструкция предлагаемого дымового точечного пожарного извещателя прежде всего рассчитана на горизонтальные воздушные потоки малой концентрации, так как при достаточно большой концентрации дыма все пожарные извещатели ведут себя примерно одинаково. Концентрация дыма, образующаяся в дымовой камере, во многом зависит от аэродинамического сопротивления, которое создают лабиринтные перегородки.
В отличие от большинства существующих дымовых камер с V-, Т- и другими видами лабиринтных перегородок, устанавливаемых по периметру дымовой камеры, в заявляемом извещателе они выполнены выпуклыми.
При распространении дыма в горизонтальной плоскости, он через секции дымозахода извещателя проходит защитную сетку и попадает в створ между перегородками, обтекая поверхности лабиринтных перегородок сначала с радиусом R2, а затем с радиусом R1 (первая пластина с радиусом R2 располагается с наружной стороны, а вторая пластина с радиусом R1 располагается с внутренней стороны дымовой камеры). В дымовую камеру он попадает в виде закручивающего потока дымовых частиц. Радиусы лабиринтных перегородок подобраны экспериментальным путем так, чтобы обеспечить чувствительность извещателя равную 0,05 дБ/м при малой концентрации и скорости распространения дыма и, одновременно, обеспечить, возможно, минимальный световой фон в дымовой камере от источников естественного и искусственного освещения при строго определенном угле а=135 градусов расположения в пространстве свето - и фотодиодов. Наиболее хорошие результаты были получены при изготовлении дымовой камеры при отношении R1/R2=2. Частицы дыма, проходящие в створ между соседними перегородками, дополнительно подкручивают соседние слои дыма в том же направлении. При этом в дымовой камере образуется закручивающий поток дымовых частиц. Такое состояние дыма в оптической камере увеличивает удельную оптическую плотность среды до чувствительности 0,05 дБ/м, что на ранней стадии развития пожара при малых концентрациях дыма позволяет обеспечить активизацию пожарного дымового извещателя.
Из аэродинамических свойств движения газов следует, что они испытывают меньше аэродинамическое сопротивление при распространении вдоль сложных поверхностей (поверхностей с резким изменением направления движения) с элементами сферических форм в отличие от поверхностей других видов. Форма лабиринтных пластинок, расположенных по периметру дымовой камеры в виде двувыпуклых поверхностей, позволяет снизить аэродинамическое сопротивление воздушному потоку, обеспечить хорошую продуваемость извещателя и защиту дымовой камеры от внешнего света.
В извещателе, как и в большинстве пожарных, дымовых оптико-электронных извещателей пожарных дымовых, используется эффект диффузного рассеяния излучения светодиода на частицах дыма. Светодиод располагается таким образом, чтобы исключить прямое попадание его излучения на фотодиод. При появлении частиц дыма часть излучения отражается от них и попадает на фотодиод. Здесь наблюдается диффузное рассеяние, которое, в отличие от зеркального, имеет широкую направленность. Для защиты от внешнего света оптопара - светодиод 4 и фотодиод 5 размещаются непосредственно в дымовой камере 7, которая установлена в корпусе 1 дымового извещателя.
При возгорании в помещении дым попадает в дымовую камеру 7. Световые импульсы, излучаемые инфракрасным светодиодом 4, отражаясь от дымовых частиц, попадают на фотодиод 5, вырабатывая электрический сигнал, который обрабатывается электронной платой 3 и поступает в систему пожарной сигнализации как сигнал о пожаре.
Преимуществом заявляемого извещателя перед аналогами является повышение аэродинамических характеристик его дымовой камеры. Улучшение технологичности, ремонтопригодности и снижения трудозатрат при проведении эксплуатационных и профилактических работ.
Хотя настоящее раскрытие было описано со ссылкой на данное выполнение, для специалистов в данной области техники будет понятно, что могут иметь место и другие варианты выполнения заявленной полезной модели в пределах объема приложенной формулы полезной модели.