ПОЖАРНЫЙ ИЗВЕЩАТЕЛЬ
FIRE ALARM DEVICE

Изобретение относится к пожарному извещателю согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Изобретение применяется повсюду там, где для обнаружения пожара используется пожарный извещатель и появляется ИК- или УФ-излучение, замеряемое после прохождения через оптическое окно, причем загрязнение оптического окна и работоспособность находятся под контролем, а защита окна от механического повреждения обеспечивает безотказную регистрацию возгораний.
Пожарные извещатели для оптической регистрации возгораний известны с давних пор. Они, как правило, состоят из корпуса, в котором установлены сенсорные элементы и соответствующая электроника для обработки сигналов, причем оптическое окно закрывает корпус в направлении обнаруживаемого возгорания. Через оптическое окно излучение попадает в корпус и обнаруживается посредством датчика. Проблема состоит в том, что оптическое окно может загрязниться, вследствие чего в корпус попадает более слабое излучение и при обнаружении могут появиться ошибки. Кроме того, результат обнаружения может быть искажен в результате таких воздействий, как солнечные лучи, затенение и тому подобное. Кроме того, оптическое окно подвержено механическим воздействиям, которые могут привести к разрушению или по меньшей мере к повреждению. В сфере промышленности или на взрывоопасных участках, где существует опасность взрыва пыли, высокие требования предъявляются к плотности и механической прочности корпуса и входного оптического окна. Возможные выход из строя или неисправность датчиков и электроники для обработки сигналов могут сильно нарушить надежность и готовность системы обнаружения пожара. После установки и ввода в эксплуатацию пожарного извещателя случается, что его через некоторое время по техническим причинам или в результате изменения риска возгорания приходится заменять на однотипный пожарный извещатель или на пожарный извещатель с другими специфическими характеристиками, как, например, степенью чувствительности, или даже на пожарный извещатель, обнаруживающий другие параметры пожара, например, тепло или газы, образующиеся при горении. В известных пожарных извещателях это связано с большими затратами на монтаж. У известных пожарных извещателей приходится демонтировать весь извещатель и отключать все кабельные вводы для электроснабжения и соединения с центром пожарной сигнализации или с другим приемным устройством. Вслед за этим необходимо заново монтировать новый пожарный извещатель и проводку. Это требует дополнительных расходов на переналадку, а противопожарная безопасность в течение длительного времени не обеспечивается автоматическим обнаружением.
Из DE 42 40 395 A1 известен детектор для регистрации электромагнитного излучения с сенсорным элементом, установленным под проницаемой для излучения защитной мембраной с непроницаемым для излучения корпусом, который реагирует на электромагнитное излучение и формирует в зависимости от излучения электрический сигнал. Загрязнение защитной мембраны измеряется, когда электромагнитное излучение источника излучения подается на защитную мембрану, то есть в оптическое окно, и замеряется сенсорным элементом внутри детектора в качестве степени загрязнения.
Аналогичное устройство описано в US 5914489, в котором световой луч от источника излучения подается в оптическое окно сверху и фиксируется датчиком под оптическим окном на предмет того, в какой мере излучение проникает через оптическое окно, так что возможны выводы относительно степени загрязнения оптического окна.
В обоих решениях оптическое окно не защищено от механических воздействий.
В US 5257013 описан детектор пламени, на нижней стороне которого установлена защита от механических нагрузок в виде скоб или отбойников. Правда, оптическое окно детектора имеет небольшую поверхность, а механическая защита не служит для контроля загрязнения входного окна или контроля работоспособности датчиков.
Кроме того, недостатком существующих пожарных извещателей является то, что их приходится устанавливать или переделывать в соответствии с ожидаемым возгоранием.
В DE 203 06 590.5 описана оболочка корпуса для пожарного извещателя, обеспечивающая быструю переналадку. Исполнение пожарного извещателя не описано и не маркировано.
В US 4547673 описан пожарный извещатель или сигнализатор дыма с элементом приемника излучения и максимум с двумя источниками излучения. Он содержит специально установленные отражатели. Отражательные элементы оптимизированы таким образом, что они воздействуют на минимум поверхности входного окна. Недостаток заключается в том, что эти рефлекторы из-за геометрических условий (большое оптическое окно и рефлекторы с относительно небольшой поверхностью) и из-за отсутствия исполнений, стойких к механической нагрузке на материал рефлектора, не обладают достаточной защитой.
Обнаружение пожаров с помощью пожарного извещателя может вызвать ложную тревогу, если результат искажается действием солнечного света, искусственного освещения, сварки, нагревательных приборов или других источников помех.
Кроме того, предписания предусматривают, чтобы в случае использования пожарных извещателей во взрывоопасных помещениях из соображений взрывозащиты при высоких механических требованиях, например, в отношении ударопрочности или вибрации, обеспечивалась защита корпуса от повреждений. Оптическое входное окно должно быть достаточно защищено от этих воздействий. На взрывоопасных участках, где существует опасность взрыва пыли, высокие требования предъявляются к химической устойчивости всех материалов уплотнения, а также к их устойчивости против воздействия окружающей среды.
В US 3952 196 A описан пожарный УФ-извещатель с приемным УФ-элементом и УФ-передатчиком, содержащий над оптическим окном перемычку с отражательными элементами. Перемычка и отражательные элементы предусмотрены только для контроля загрязнения оптического окна. По геометрическим условиям (большое оптическое окно и малая площадь перемычки) этот отражатель не имеет достаточной механической защиты. Не предусмотрено также никакой проверки работоспособности датчиков и электроники для обработки сигналов. Кроме того, отражатель не просто заменить. Поскольку фиксатор отражателя одновременно удерживает оптическое окно, замена отражателя является трудоемкой. Однако без этого элемента извещатель не работоспособен, поскольку оптическое окно в данной конструкции никакой другой опоры не имеет.
Поэтому задачей изобретения является разработка пожарного извещателя, оптическое окно которого даже при соответствующих размерах окна было бы защищено от механических воздействий, причем должен быть обеспечен контроль загрязнения оптического окна и должна иметь место простая заменяемость компонентов.
Эта задача решается с помощью пожарного извещателя в соответствии с признаками пункта 1 формулы изобретения.
В зависимых пунктах раскрываются предпочтительные варианты изобретения.
Решение согласно изобретению предусматривает пожарный извещатель, состоящий из корпуса, в котором установлены датчики, один или несколько источников излучения и оптическое окно и в котором над оптическим окном установлен защитный сетчатый кожух или кольцо отражателя, которые в состоянии защитить оптическое окно от механических воздействий, в достаточной степени пропускают ИК- и УФ-излучения, а со своей внутренней стороны способны отражать УФ- и ИК-излучения.
В качестве наиболее благоприятного варианта выполнения защитного сетчатого кожуха отражателя рассматривается металлическая сетка, имеющая зеркальную поверхность и являющаяся эластичной.
Можно также изготовить защитный сетчатый кожух или кольцо отражателя из прочного эластичного материала, поверхность которого хромирована или является зеркальной. Эластичный защитный сетчатый кожух может содержать соединенные между собой перемычки, концы которых заходят в приемный фланец вокруг оптического окна и заскакивают в углубление или в канавку в приемном фланце и таким образом прочно закрепляются. Для этого могут быть выполнены широкие и узкие язычки, вставляемые в выемки в приемном фланце, имеющие различную ширину и закрепляемые в нем. Защитный сетчатый кожух отражателя может перекрывать всю поверхность окна в виде вогнутого колпака, просто складываемого, ввинчиваемого, удаляемого и заменяемого оператором вручную благодаря байонетному соединению. Однако защитный сетчатый кожух или кольцо отражателя могут также перекрывать только определенный участок с краю оптического окна. Все же иногда достаточно даже затянуть оптическое окно с целью защиты лишь одной или несколькими защитными полосами.
Удаление защитного сетчатого кожуха отражателя не сказывается на плотности корпуса и работоспособности пожарного извещателя; то есть он может быть в любой момент удален или заменен. Кроме того, защитный сетчатый кожух или кольцо отражателя защищают большую часть поверхности оптического окна от механического разрушения.
2
Предпочтительно выполнять оптическое стекло из CaF, сапфира или других материалов, пропускающих УФ/ИК-излучение, как, например, из слюды и подобного.
Кроме того, предпочтительно, чтобы корпус состоял из верхней и нижней частей, причем в нижней части установлены подводящие провода для энергоснабжения и для сигналов, например, со станции тревожной сигнализации, а в верхней части - сенсорика и все компоненты системы обработки сигналов. Это имеет то преимущество, что верхняя часть, которая является заменяемой, может заменяться с незначительными затратами как для сервиса и ремонта, так и для аппаратной адаптации к другим рискам возгорания. Механическое и электрическое оборудование остается.
В верхней части корпуса установлены оптическое окно, защитный сетчатый кожух отражателя, датчики, источник излучения и при необходимости микроконтроллер, а также штепсельное соединение с нижней частью.
В верхней части предпочтительно устанавливать датчики ИК- и/или УФ-излучения. Однако они могут быть также датчиками, дающими только изображение или дающими его дополнительно. Так, например, в верхней части может быть установлен датчик УФ-излучения, регистрирующий сигнал пламени и сигнал источника излучения. Однако возможны также один или несколько ИК-датчиков или комбинация ИК- и УФ-датчиков.
Кроме того, предпочтительно устанавливать датчики излучения по модульному принципу в виде электрических блоков на различных уровнях. Так, например, датчик ИК-излучения может быть установлен на уровне непосредственно под оптическим окном, а датчик УФ-излучения на один уровень ниже.
Для контроля оптического окна источник излучения или источники излучения в верхней части посылают через оптическое окно оптический сигнал, отражаемый защитным сетчатым кожухом отражателя в направлении датчика ИК- или/и УФ-излучения, так что после двойного прохождения луча через оптическое окно может быть определена степень загрязнения оптического окна, и может быть проконтролирована работоспособность датчиков и электроники для обработки сигналов.
В качестве источника излучения могут быть установлены один или несколько источников ИК-излучения и/или же несколько источников УФ-излучения.
В принципе верхняя часть корпуса, которая является сменной, может быть установлена на нижней части. Для этого между частями корпуса следует установить резиновый уплотнитель. Полезными могут быть и другие виды уплотнения. Это уплотнение или дополнительное уплотнение может быть выполнено в качестве проводящего уплотнения с электромагнитной совместимостью. Благодаря заменяемости верхней части корпуса в случае необходимости по модульному принципу можно быстро отреагировать на текущие требования.
Кроме того, в верхней части корпуса предпочтительно устанавливать штепсельный ввод со сменным модулем связи.
Это мог бы быть релейный модуль, допускающий работу извещателя, в независимом режиме (Stand-alone), без центра пожарной сигнализации. Другой возможный модуль связи мог бы быть встроен в распространенный в промышленной сфере интерфейс на 4,4…20 мА для передачи аварийного сигнала. Цифровые модули связи позволяют поддерживать сообщение с центром пожарной сигнализации по замкнутой цепи (по технологии Loop), то есть путем обмена данными с центром пожарной сигнализации через протокол, и таким образом локализовывать аварийный сигнал, запрашивать состояние пожарного извещателя в центре пожарной сигнализации или определять параметры извещателя из центра пожарной сигнализации.
Кроме того, в верхней части корпуса предпочтительно установить переключатель адресации. Последний дает возможность устанавливать адрес извещателя для локализации аварийного сигнала в зависимости от используемого типа модуля связи.
Кроме того, предпочтительно предусмотреть сервисный интерфейс для контактирования с сервисным устройством по вопросам конфигурации, параметризации и обновления программного обеспечения, а также передачи данных из истории на компьютер или в банк данных. Сервисный интерфейс может быть выполнен в виде штекера или розетки.
Изобретение имеет то преимущество, что оптическое окно даже при соответствующих размерах защищено от механических воздействий, причем имеют место контроль загрязнения окна, контроль работоспособности сенсорики и электроники для обработки сигналов, а также простая заменяемость компонентов в пожарном извещателе.
Ниже изобретение более подробно поясняется на примере выполнения со ссылкой на фигуры, на которых:
Фиг.1 изображает схематически пожарный извещатель согласно изобретению с верхней и нижней частью корпуса, а также с защитным сетчатым кожухом отражателя,
Фиг.2 - схематически пожарный извещатель согласно изобретению с двумя уровнями электронных блоков и с защитным кольцом отражателя,
Фиг.3 - схематически пожарный извещатель согласно изобретению с защитным сетчатым кожухом отражателя и двумя электронными блоками на различных уровнях,
Фиг.4 - защитный сетчатый кожух отражателя,
Фиг.5 - защитное кольцо отражателя,
Фиг.6 - приемный фланец для защитного сетчатого кожуха отражателя или защитного кольца отражателя,
Фиг.7 - ИК-датчики для безотказного обнаружения пламени.
На Фиг.1 схематически изображен пожарный извещатель согласно изобретению, состоящий из верхней части 1.1 и нижней части 1.2 корпуса, между которыми находятся уплотнения, причем верхняя и нижняя части 1.1, 1.2 корпуса соединены друг с другом с помощью электрического штепсельного соединения, включающего сигнальные провода и напряжение питания. В верхней части 1.1 находится электронный блок 18 на уровне, состоящий из датчика 8.1 УФ-излучения с УФ-фильтром 10.1 источника 9.1 УФ-излучения, переключателя 17 адресации и модуля 16 связи с его штепсельным соединением 15. Оптическое окно 7 состоит из сапфира и удерживается приемным фланцем 4, в котором установлен также защитный сетчатый кожух 2.1 отражателя. Возникновение пламени, испускающего УФ-излучение, может обнаруживаться датчиком 8.1 излучения в предусмотренном диапазоне волн. Для контроля степени загрязнения оптического окна источник 9.1 излучения посылает световой сигнал соответствующей длины волны, который отражается защитным сетчатым кожухом 2.1 отражателя и регистрируется датчиком 8.1 УФ-излучения. Защитный сетчатый кожух 2.1 отражателя защищает оптическое окно 7 от механического повреждения и отражает излучение, испускаемое источником 9.1 УФ-излучения в направлении датчика 8.1 УФ-излучения. Испускаемое излучение используется для анализа загрязнения оптического окна 7 и для контроля работоспособности датчиков, а также для последующей обработки сигналов. С помощью сменного модуля 16 связи пожарный извещатель сообщается с центром пожарной сигнализации. Переключатель 17 адресации служит для того, чтобы в случае использования цифрового модуля связи, делающего извещатель абонентом в кругу извещателей, с помощью установленного адреса однозначно присваивать аварийный сигнал или сигнал повреждения этому извещателю.
Кроме того, в качестве сервисного интерфейса 20 установлен штекер, показанный также на Фиг.2 и 3.
На Фиг.2 изображен вариант выполнения пожарного извещателя согласно изобретению, состоящий из верхней части 1.1 и нижней части 1.2 корпуса, в котором установлены два электронных блока 18, 19, причем нижний электронный блок содержит переключатель 17 адресации и модуль 16 связи с штепсельным соединением 15, а верхний блок 19, соответственно, три датчика 8.2 ИК-излучения с ИК-фильтром 10.2 и источники 9.2 ИК-излучения, испускающие ИК-луч в направлении защитного кольца 2.2 отражателя, которое через ИК-фильтр 10.2 отражает его в направлении датчика 8.2 ИК-излучения. Между блоками 18, 19 установлено штепсельное соединение 13.
На Фиг.3 схематически изображена аналогичная схема электронных компонентов, причем над оптическим окном 7 находится защитный сетчатый кожух 2.1 отражателя, а в нижнем электронном блоке 18 дополнительно установлены источник 9.1 УФ-излучения и датчик 8.1 УФ-излучения с УФ-фильтром 10.1. В этом варианте выполнения пожарного извещателя могут обнаруживаться как УФ-, так и ИК-излучение.
На Фиг.4 изображен защитный сетчатый кожух 2.1 отражателя, выполненный в виде колпака, через свободные промежутки которого может беспрепятственно проходить УФ- и/или ИК-излучение, причем имеются язычки 3.2, 3.1 различной ширины, с помощью которых эластичный защитный кожух 2.1 отражателя может ввинчиваться в приемный фланец 4. Защитный кожух 2.1 отражателя состоит из отражающего металлического листа, язычки которого 3.2, 3.1 могут фиксироваться от руки в байонетном креплении или в выемке 5.1 и 5.2 фланца на Фиг.6.
То же самое относится к защитному кольцу 2.2 отражателя, изображенному на Фиг.5, имеющему очень большую пропускную поверхность для УФ- и ИК-излучения. Как защитный сетчатый кожух 2.1, так и защитное кольцо 2.2 отражателя, устанавливаются своими язычками 3.1, 3.2 в выемки 5.1, 5.2 приемного фланца 4 и могут закручиваться в него. Упорная насечка 6 служит для ограничения вращательного движения. Приемный фланец 4 удерживает как оптическое окно 7, так и защитный сетчатый кожух 2.1 или защитное кольцо 2.2 отражателя.
На Фиг.7 схематически изображены датчики 8.1, 8.2 излучения для безотказного обнаружения пламени, причем три ИК-датчика 8.2 с ИК-фильтрами 10.2, сигнал которых подается в схему обработки сигналов, установлены рядом друг с другом. Схема 11 обработки сигналов представляет собой аналого-цифровой преобразователь, усилитель или согласующее устройство для сигналов, соединенное с микроконтроллером 12 с запоминающим устройством, которое обрабатывает и записывает сигнал. Кроме того, установлен источник 9.2 ИК-излучения, испускающий ИК-излучение для контроля степени загрязнения оптического окна 7. Аналогичным образом может быть установлен также датчик 8.1 УФ-излучения с УФ-фильтром 10.1, сигнал датчика передается через согласующее устройство для сигналов в миниконтроллер 12 с запоминающим устройством, а от источника 9.1 УФ-излучения УФ-сигналы могут подаваться в оптическое окно 7 для контроля степени загрязнения и работоспособности датчиков.