CH615288A5

CH615288A5 - Smoke detector

Info

Publication number: CH615288A5
Application number: CH1127876A
Authority: CH
Inventors: Erwin Tresch; Dipl-El-Ing Zoltan Horvath
Original assignee: Cerberus Ag
Priority date: 1976-09-06
Filing date: 1976-09-06
Publication date: 1980-01-15
Also published as: DE2705263A1; DE2705263B2; DE2705263C3

Description

Die Erfindung betrifft einen Rauchdetektor mit einer Strahlungsquelle, welche Strahlung in einen bestimmten Raumbereich aussendet, und wenigstens einem Strahlungsempfänger, der ausserhalb des direkten Strahlungsbereiches angeordnet ist und dem die an Partikeln im Strahlungsbereich gestreute Strahlung zugeführt wird, wobei die Strahlungsquelle eine kegelförmige Strahlungscharakteristik besitzt und der Strahlungsempfänger in der Kegelachse angeordnet ist. The invention relates to a smoke detector with a radiation source, which emits radiation in a certain spatial area, and at least one radiation receiver, which is arranged outside the direct radiation area and to which the radiation scattered by particles in the radiation area is supplied, the radiation source having a conical radiation characteristic and the Radiation receiver is arranged in the cone axis.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach dem Hauptpatent wird die kegelringförmige Strahlungscharakteristik der Strahlungsquelle durch einen schiefachsigen Kegelschnitt-Rotationsflächen-Reflektor erzeugt, durch welchen die von einem strahlungsemittierenden Element ausgesandte Strahlung ringförmig gebündelt wird. Als Erzeugende der Reflektorfläche kann dabei ein beliebiger geeigneter Kegelschnitt dienen, z.B. eine Parabel, eine Ellipse oder ein Kreis, je nach gewünschtem Grad der Fokussierung. Um eine kegelringförmige Charakteristik zu erhalten, ist es notwendig, dass die Rotationsachse schief zu Parabel- oder Ellipsenachse verläuft, bzw. nicht durch den Kugelmittelpunkt geht. Zusätzlich kann eine strahlungsbrechende Fläche vorgesehen sein, welche mit dem Reflektor zusammenwirkt und welche ebenfalls als schiefachsige Kegel-schnitt-Rotationsfläche oder als Kegelfläche, bzw. im Entartungsfall als Ebene ausgebildet sein kann. Der Zwischenraum zwischen Reflektor und brechender Fläche wird in diesem Falle < von einem strahlungsbrechenden Medium, z.B. von einem geeigneten transparenten Kunststoff gebildet. In one embodiment of the invention according to the main patent, the cone-shaped radiation characteristic of the radiation source is generated by an oblique cone-shaped rotating surface reflector, through which the radiation emitted by a radiation-emitting element is bundled in a ring. Any suitable conic section can serve as the generatrix of the reflector surface, e.g. a parabola, an ellipse or a circle, depending on the desired degree of focus. In order to obtain a cone-shaped characteristic, it is necessary for the axis of rotation to run obliquely to the parabola or ellipse axis, or not to go through the center of the sphere. In addition, a radiation-refracting surface can be provided, which interacts with the reflector and which can also be designed as a skew-axis conical section rotating surface or as a conical surface, or in the case of degeneracy as a plane. The space between the reflector and the refractive surface is in this case <of a radiation-refracting medium, e.g. formed from a suitable transparent plastic.

Bei einer solchen Strahlungsquelle wird jedoch nur die vom strahlungsemittierenden Element von der Rotationsachse aus seitlich gerichtete Strahlung ringförmig gebündelt. Die nach h vorn gerichtete, die Rotationsachse in einem kegelförmigen Raumwinkelbereich umgebende Strahlung geht dagegen verloren. Ein mit einer derartigen Strahlungsquelle ausgerüsteter Rauchdetektor besitzt daher noch nicht den theoretisch möglichen optimalen Wirkungsgrad. Ausserdem herrscht in Achsen-15 richtung aus dem genannten Grund immer noch eine gewisse Strahlungsintensität, so dass der dort angeordnete Strahlungsempfänger von der direkten Strahlung durch ein kompliziertes Blendensystem abgeschirmt werden muss. With such a radiation source, however, only the radiation directed laterally by the radiation-emitting element from the axis of rotation is bundled in a ring. In contrast, the radiation directed towards the front and surrounding the axis of rotation in a conical solid angle range is lost. A smoke detector equipped with such a radiation source therefore does not yet have the theoretically possible optimum efficiency. In addition, there is still a certain radiation intensity in the axis-15 direction for the reason mentioned, so that the radiation receiver arranged there has to be shielded from the direct radiation by a complicated aperture system.

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der erwähnten Nach-,(, teile und die Schaffung einer verbesserten Bündelung der Strahlungsquelle in einem kegelringförmigen Bereich, wodurch die Herstellung eines Rauchdetektors mit verbessertem Wirkungsgrad und einfacherer Konstruktion gestattet ist. The aim of the invention is to eliminate the mentioned disadvantages, parts and to create an improved bundling of the radiation source in a cone-shaped region, which allows the production of a smoke detector with improved efficiency and simpler construction.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strah-25 lungsquelle ein strahlungsemittierendes Element, eine als zur Rotationsachse schiefachsige und/oder exzentrische Kegelschnitt-Rotationsfläche ausgebildete Reflexionsfläche, sowie eine aus zwei konzentrisch angeordneten Zonen bestehende strahlungsbrechende Fläche aufweist, wobei beide strahlungs-3„ brechende Zonen ebenfalls als zur genannten Rotationsachse schiefachsige und/oder exzentrische Kegelschnitt-Rotationsflä-chen, mit Einschluss von zu Kreisen oder Geraden entarteten Kegelschnitten als Erzeugende, ausgebildet sind, wobei die Reflexionsfläche und die strahlungsbrechende Fläche so geformt und mit dem strahlungsemittierenden Element so angeordnet sind, dass die vom Element zur Reflexionsfläche ausgesandte und durch die äussere Zone gebrochene Strahlung in den gleichen kegelringförmigen Bereich gerichtet wird, wie die vom Element direkt auf die innere Zone gerichtete und an dieser 41, gebrochene Strahlung. The invention is characterized in that the radiation source has a radiation-emitting element, a reflection surface designed as an axis of rotation and / or eccentric conic section rotation surface, and a radiation-refractive surface consisting of two concentrically arranged zones, both radiation-3 "refractive Zones are also designed as skew-axis and / or eccentric conic section surfaces with inclusion of conic sections degenerating into circles or straight lines as generators, the reflecting surface and the radiation-refracting surface being shaped and arranged with the radiation-emitting element, that the radiation emitted by the element to the reflecting surface and refracted by the outer zone is directed into the same cone-shaped area as the radiation which is directed by the element and is refracted at the inner zone 41.

Die Erfindung wird durch zwei in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiele erläutert, welche Strahlungsquellen erfindungsgemässer Rauchdetektoren im Schnitt zeigen. The invention is illustrated by two exemplary embodiments shown in FIGS. 1 and 2, which show the radiation sources of smoke detectors according to the invention in section.

Bei der in Figur 1 dargestellten Strahlungsquelle ist in eine 45 Hülse 1 ein als Bündelungs-Optik dienender Körper 2 eingesetzt, welcher aus strahlungsbrechendem Material, z.B. einem geeigneten Kunststoff oder Glas besteht. Die Hülse 1 kann aus dem gleichen Material ausgeführt sein, wie der Körper 2, oder z.B. als Metallrohr. Die rückseitige Fläche 3 des Körpers 2 hat 5d die Form einer Rotationsfläche einer Parabel, Ellipse oder eines Kreises, wobei die Achsen dieser Kurven schief zur Rotationsachse A verlaufen, bzw. der Mittelpunkt ausserhalb der Achse A liegt. Auf diese Fläche 3 ist eine Verspiegelung aufgebracht. Die Vorderfläche, die nicht verspiegelt, also strahlungsundurch-55 lässig ist, besteht aus zwei konzentrischen Zonen 4 und 5, In the radiation source shown in FIG. 1, a body 2 serving as a focusing optic is inserted into a sleeve 1, which is made of radiation-refracting material, e.g. a suitable plastic or glass. The sleeve 1 can be made of the same material as the body 2, or e.g. as a metal tube. The rear surface 3 of the body 2 5d has the shape of a surface of revolution of a parabola, ellipse or a circle, the axes of these curves being oblique to the axis of rotation A, or the center lying outside the axis A. A mirroring is applied to this surface 3. The front surface, which is not mirrored, i.e. is opaque to radiation, consists of two concentric zones 4 and 5,

welche die durchtretende Strahlung in verschiedener Weise brechen. Beide Flächenteile 4 und 5 sind wiederum als Rotationsflächen einer Parabel, Ellipse, eines Kreises, oder im Entartungsfall, einer Geraden ausgebildet, wobei die Rotations-(,n achse wiederum schiefachsig oder exentrisch ist. Die äussere Flächenzone 4, die die innere Zone 5 ringförmig umgibt, kann dabei auch als Ebene, die innere Fläche 5 auch als Kegelfläche geformt sein. which refract the radiation in different ways. Both surface parts 4 and 5 are in turn designed as surfaces of revolution of a parabola, ellipse, a circle, or in the case of degeneracy, a straight line, the axis of rotation (again being skewed or eccentric. The outer surface zone 4, the inner zone 5 in a ring shape surrounds, can also be shaped as a plane, the inner surface 5 as a conical surface.

In einer an der Rückseite des Körpers vorgesehenen zentri-(,5 sehen Höhlung 7 ist in der Achse A ein strahlungsemittierendes Element 6, z.B. eine Licht oder Infrarot aussendende Diode LED angebracht, und zwar etwa im Brennpunkt der die Fläche 3 erzeugenden Parabel oder Ellipse. Dadurch wird erreicht, dass A radiation-emitting element 6, for example a light or infrared-emitting diode LED, is attached in the axis A in a centric cavity 7 (see FIG. 5), approximately at the focal point of the parabola or ellipse generating the surface 3. This ensures that

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die auf die reflektierende Fläche 3 auftreffende Strahlung nach Brechung an der Flächenzone 4 in eine kegelringförmige Zone K um die Achse A mit mehr oder weniger grossem Fokussie-rungsgrad gerichtet wird. the radiation incident on the reflecting surface 3 after refraction at the surface zone 4 is directed into a cone-shaped zone K around the axis A with a greater or lesser degree of focusing.

Die nach vorn, etwa in Achsenrichtung gerichtete Strahlung wird dagegen an der Begrenzung der Höhlung 7 und der Flächenzone 5 gebrochen. Beide Flächen 5 und 7 sind nun wiederum so ausgebildet und angeordnet, dass die strahlungsemit-tierende Diode 6 ebenfalls etwa im Brennpunkt der aus beiden Flächen gebildeten Optik liegt. Die Schiefheit oder Exzentrizität der Rotationsachse ist zudem so gewählt, dass die von der Diode 6 nach vorn ausgesandte Strahlung in die gleiche kegelringförmige Zone K gerichtet wird, wie die über den Reflektor 3 gehende Strahlung. Damit kann also ein grösserer Teil der vom strahlungsemittierenden Element 6 ausgesandten Strahlung ausgenutzt werden als bisher und somit der Wirkungsgrad eines mit einer solchen Strahlungsquelle ausgerüsteten Rauchdetektors verbessert werden. Ausserden wird bei der beschriebenen Anordnung fast keine Strahlung mehr direkt in Achsenrichtung ausgesandt, so dass auf eine aufwendige Abschirmung des in der Achse angeordneten Strahlungsempfängers verzichtet werden kann. In contrast, the radiation directed towards the front, for example in the axial direction, is refracted at the boundary of the cavity 7 and the surface zone 5. Both surfaces 5 and 7 are in turn designed and arranged in such a way that the radiation-emitting diode 6 likewise lies approximately at the focal point of the optics formed from the two surfaces. The skewness or eccentricity of the axis of rotation is also selected such that the radiation emitted forward by the diode 6 is directed into the same cone-shaped zone K as the radiation going through the reflector 3. This means that a larger part of the radiation emitted by the radiation-emitting element 6 can be used than before, and thus the efficiency of a smoke detector equipped with such a radiation source can be improved. In addition, with the arrangement described, almost no radiation is emitted directly in the axis direction, so that complex shielding of the radiation receiver arranged in the axis can be dispensed with.

Wie erwähnt können Hülse 1 und Optik-Körper 2 aus dem gleichen Material bestehen, z.B. einem transparenten Kunststoff, und als ein Stück ausgebildet sein. Stattdessen kann es auch zweckmässig sein, die Hülse 1 aus einem anderen Material auszuführen, z.B. aus Metall, wobei der Innenteil 8 zurückgebogen und eingezogen ist. Die Oberfläche dieses Teiles 8 ist dann verspiegelt und bildet den Reflektor 3, wobei die Form der Oberfläche wiederum einer schiefachsigen Kegelschnitt-Rotationsfläche entspricht. Nachdem die hintere Öffnung 9 durch Einsetzen des Strahlungsemitters 6 verschlossen wurde, kann nun das Innere des Reflektors 3 mit einem geeigneten transparenten Kunststoff ausgegossen werden, wobei die Höhlung 7 s entfällt. Mittels eines entsprechend geformten Stempels kann dann vor dem Erstarren die Vorderfläche 4,5 in die gewünschte Form gebracht werden, As mentioned, sleeve 1 and optic body 2 can be made of the same material, e.g. a transparent plastic, and be formed as one piece. Instead, it may also be appropriate to make the sleeve 1 from a different material, e.g. made of metal, the inner part 8 being bent back and drawn in. The surface of this part 8 is then mirrored and forms the reflector 3, the shape of the surface in turn corresponding to an oblique conical rotation surface. After the rear opening 9 has been closed by inserting the radiation emitter 6, the interior of the reflector 3 can now be poured out with a suitable transparent plastic, the cavity 7 s being eliminated. Using a suitably shaped stamp, the front surface 4, 5 can then be brought into the desired shape before it solidifies.

Figur 2 zeigt eine ähnliche Strahlungsquelle, bei welcher |0 Hülse 1 und Reflektor 10 als getrennte Teile ausgeführt sind. Die Hülse ist in diesem Beispiel durch eine strahlungsbrechende Vorderfläche abgeschlossen, die wiederum zwei konzentrische Zonen 4 und 5 aufweist, deren Form der nach Figur 1 entspricht. Die Innenfläche 11 kann ebenfalls aus zwei Zonen i s analoger Art bestehen oder als Kugelfläche ausgebildet sein. Die Oberfläche des Reflektorteiles 3 ist wiederum analog zum Beispiel nach Figur 1 geformt und strahlungsreflektierend ausgebildet. Wiederum ist in den Reflektor 10 ein strahlungsemittierendes Element 6 eingesetzt. FIG. 2 shows a similar radiation source, in which the sleeve 1 and reflector 10 are designed as separate parts. In this example, the sleeve is closed by a radiation-refracting front surface, which in turn has two concentric zones 4 and 5, the shape of which corresponds to that of FIG. The inner surface 11 can also consist of two zones i s of an analog type or be designed as a spherical surface. The surface of the reflector part 3 is in turn shaped analogously to the example according to FIG. 1 and is designed to reflect radiation. Again, a radiation-emitting element 6 is inserted into the reflector 10.

20 20th

Setzt man die vorgefertigten Teile, d.h. die Hülse 1 und den Reflektor 10 zusammen, so entsteht wiederum die Wirkung, If you put the prefabricated parts, i.e. the sleeve 1 and the reflector 10 together, this in turn produces the effect

dass die seitlich gerichtete Strahlung über die Reflexionsfläche 3 und die Zone 4 in eine kegelmantelförmige Zone gerichtet werden, und dass zugleich die nach vorn gerichtete Strahlung mittels der Brechung an der Zone 5 in den gleichen kegelman-telförmigen Bereich geleitet und der Achse A ferngehalten wird. Der Zwischenraum 12 zwischen Reflektor 10 und der Vorderseite 11 der Hülse kann im Übrigen auch mit einer k, transparenten Vergussmasse ausgefüllt sein. that the laterally directed radiation is directed via the reflection surface 3 and the zone 4 into a cone-shaped zone, and that at the same time the radiation directed towards the front is guided by the refraction at the zone 5 into the same cone-shaped region and is kept away from the axis A. The space 12 between the reflector 10 and the front 11 of the sleeve can also be filled with a k, transparent potting compound.

C C.

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. Smoke detector according to claim, characterized in that the generatrix of the reflection surface (3) is an ellipse or a parabola, in the focal point of which the radiation-emitting element (6) is arranged.

2. Smoke detector according to claim, characterized in that in addition to the radiation-refracting surface (4,5)

a further refractive surface (11) is provided, a radiation-refractive medium being arranged between the two surfaces.

2nd

PATENT CLAIM

Smoke detector with a radiation source which emits radiation in a certain spatial area and at least one radiation receiver which is arranged outside the direct radiation area and to which the radiation scattered by particles in the radiation area is fed, the radiation source having a cone-shaped radiation characteristic and the radiation receiver being arranged in the cone axis characterized in that the radiation source has a radiation-emitting element (6), a reflection surface (3) which is designed as an inclined and / or eccentric conic-section rotation surface with respect to the axis of rotation, and a radiation-refractive surface consisting of two concentrically arranged zones (4, 5) , both radiation-refractive zones (4, 5) also being conical and / or eccentric conical section surfaces of revolution with respect to the rotation axis, including conic sections degenerated into circles or straight lines as generators are formed, the reflection surface (3) and the radiation-refracting surface (4, 5) being shaped and arranged with the radiation-emitting element (6) in such a way that the element (6) emits to the reflection surface (3) and through the outer zone (4) refracted radiation is directed into the same cone-shaped area (K) as the radiation directed by the element (6) directly onto the inner zone (5) and refracted thereon

SUB-CLAIMS

3. Smoke detector according to claim, characterized in that the intermediate space between the reflection surface (3) and the refractive surface (4,5) is filled with a radiation-refractive medium.

4. Smoke detector according to subclaim 3, characterized in that the medium consists of a transparent plastic.