RU2814440C2 - Детектор рассеянного света и аспирационная система обнаружения пожара с детектором рассеянного света - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области детекции частиц дыма. Техническим результатом является создание детектора с более компактной и более долговечной конструкцией, а также с высокой чувствительностью срабатывания, остающейся постоянной в течение времени эксплуатации, а также более низкой частотой ложных срабатываний сигнализации. Для достижения технического результата предусмотрен детектор рассеянного света для детекции частиц, имеющий контрольную область, имеющую впуск и выпуск потока, светоизлучатель, выполненный с возможностью испускать световой луч в направлении (А) излучения, причем испущенный световой луч образует область (Х) пересечения с путем потока, светоприемник для приема части рассеянного света, рассеянной на частицах, при этом световой луч, испущенный светоизлучателем, направляется в контрольную область посредством световода, отклоняющего световой луч, а светоприемник расположен так, чтобы прямой или непрямой путь (S) рассеянного света проходил между светоприемником и областью (Х) пересечения, светоприемник, светоизлучатель и световод расположены снаружи пути потока контролируемой текучей среды, снаружи контрольной области и снаружи окружной стенки контрольной области. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

Description

Изобретение относится к детектору рассеянного света для детекции частиц, в частности частиц дыма в контролируемой текучей среде, в частности для применения в аспирационной системе обнаружения пожара, имеющему контрольную область, имеющую впуск потока и выпуск потока для образования пути потока, по которому может протекать контролируемая текучая среда, светоизлучатель, выполненный с возможностью испускать световой луч в направлении излучения, причем испущенный световой луч образует область пересечения с путем потока, светоприемник для приема части рассеянного света, рассеянной на частицах в области пересечения, и печатную плату, при этом светоизлучатель и светоприемник соединены с печатной платой, в частности с передней стороной печатной платы. Кроме того, изобретение относится с аспирационной системе обнаружения пожара, имеющей указанный детектор рассеянного света, причем аспирационная система обнаружения пожара имеет одно или более всасывающих отверстий, расположенных в одном или более контролируемых помещениях для всасывания контролируемой текучей среды, трубную и/или шланговую систему для проводящего текучую среду соединения указанных одного или более всасывающих отверстий с детектором рассеянного света и аспирационное устройство для создания потока и/или отрицательного давления внутри трубной и/или шланговой системы. Наконец, изобретение относится к соответствующему способу детекции частиц, содержащихся в контролируемой текучей среде, в частности частиц дыма, в частности для обнаружения пожара.

Помимо обнаружения и мониторинга пожара в помещении посредством простых потолочных пожарных извещателей, детекторы рассеянного света пригодны для применения в так называемых аспирационных системах обнаружения пожара, также называемых пожарными аспирационными извещателями, которые непрерывно всасывают достаточно репрезентативное количество контролируемой текучей среды, в частности количество воздуха, из контролируемого помещения, подвергаемого мониторингу помещения или зоны, или подвергаемой мониторингу окружающей среды и подают его к детектору рассеянного света, расположенному во всасывающем канале. Всасываемая контролируемая текучая среда проводится вдоль пути потока через контрольную область детектора рассеянного света, при этом световой луч, испущенный светоизлучателем, направлен на контрольную область. Для применения в качестве светоизлучателей хорошо зарекомендовали себя диоды, так называемые светоизлучающие диоды (LED), также называемые просто светодиодами. Первый объем пересечения, в котором пересекаются излученный или испущенный световой луч и путь потока контролируемой текучей среды, образует область пересечения, внутри которой любые всасываемые частицы, которые могут присутствовать, в частности частицы дыма, вызывают рассеяние падающего света. Для детекции рассеянного света поле зрения светоприемника, обычно фотодиода (PD), направлено в направлении приема на область пересечения. Второй объем пересечения, в котором совпадают световой луч светоизлучателя и поле зрения светоприемника, называется центром рассеянного света. Третий объем пересечения, в котором пересекаются область пересечения и центр рассеянного света, т.е. световой луч светоизлучателя, поле зрения светоприемника и путь потока контролируемой текучей среды, образует объем детекции. Часть рассеянного света, рассеиваемого на возможно присутствующих, в частности засасываемых частицах или частицах дыма, обнаруживается светоприемником и используется для обнаружения пожара посредством последующей оценки. Из-за высокой чувствительности аспирационных систем обнаружения пожара обнаружение пожара часто возможно уже на этапе возникновения пожара, поэтому пожарные аспирационные извещатели относят к так называемому раннему обнаружению пожара или даже сверхраннему обнаружению пожара.

Из EP 0729024 A2 известен типовой фотоэлектрический датчик частиц для обнаружения рассеянного света, рассеиваемого на частицах, для аспирационной системы обнаружения пожара. Датчик частиц содержит оптическую камеру, окруженную корпусом и имеющую впуск воздуха и выпуск воздуха. Оптическая камера образует проход воздуха за счет того, что всасываемый воздух направляется в камеру через впуск воздуха и из камеры через выпуск воздуха. Светоизлучатель и светоприемник расположены внутри оптической камеры или проходят в нее и поэтому находятся в непосредственном контакте с проходом воздуха. Это приводит к усложнению конструкции оптической камеры и связанным с этим загрязнениям, отложениям частиц и, как следствие, к снижению чувствительности срабатывания или увеличению количества ошибок датчика частиц. Кроме того, для питания светоизлучателя и светоприемника или для передачи принимаемых сигналов требуются конструктивно разделенные несущие платы и /или печатные платы, что приводит к увеличению стоимости производства из-за большей трудоемкости.

В EP 3029647 B1 описан пожарный извещатель, работающий с рассеянным светом, имеющий несущую плату, размещенную в корпусе. С несущей платой соединены как светодиод в качестве светоизлучателя, так и фотодиод в качестве светоприемника. Наименьшая конструктивная высота пожарного извещателя, работающего по принципу рассеянного света, обеспечивается тем, что диоды соединены с несущей платой напрямую, т.е. непосредственно и без дополнительных держателей, например, как компоненты для поверхностного монтажа (SMD = устройство для поверхностного монтажа). Таким образом, направление излучения или направление приема обычных диодов обязательно проходит перпендикулярно несущей плате. Для образования центра рассеянного света, т.е. секущей зоны, в которой пересекаются друг с другом испущенный световой луч светодиода и поле зрения фотодиода, по меньшей мере один из диодов выполнен как так называемый светодиод "бокового свечения". Благодаря применению такого светодиода "бокового свечения" может быть получено "боковое" направление излучения, параллельное несущей плате. Недостатком этого варианта осуществления является, с одной стороны, то, что вся несущая плата со всеми активными оптическими компонентами расположена внутри контролируемой текучей среды, в данном случае непосредственно внутри контролируемого помещения или окружающей среды, подвергаемой мониторингу; с другой стороны, направление излучения или приема диодов ограничено параллельным (диод "бокового свечения") или перпендикулярным расположением (обычный диод) относительно несущей платы.

Из уровня техники известны различные возможные варианты расположения светоприемника по отношению к светоизлучателю. Угол между направлением излучения испущенного светового луча и направлением поля зрения светоприемника называется углом рассеяния. При угле рассеяния от 0° до 90° говорят о прямом рассеянии, при угле рассеяния больше 90° говорят об обратном рассеянии. Также из уровня техники известны различные варианты отклонения и/или отражения светового луча, испущенного светодиодом, или пути рассеянного света рассеянной части рассеянного света.

Далее, в соответствии с обычным пониманием, термин "отражение" описывает однократное изменение направления светового луча посредством отражателя, например, зеркала. Световой луч, падающий на поверхность отражателя, отбрасывается (отражается) последним, причем угол падения светового луча равен углу отражения. Выражение же "отклонение" светового луча описывает изменение направления светового луча посредством световода, например, оптического волокна. В отличие от однократного отражения, световой луч входит в среду световода и передается внутри него дальше, благодаря чему возможны любые изменения направления. Таким образом, угол падения светового луча в оптическом волноводе не обязательно должен соответствовать углу выхода. Напротив, выражение "фокусировка" светового луча не означает изменения направления. За счет преломления, например, посредством собирающей линзы, происходит увеличение интенсивности света и/или изменение ширины поля зрения фотодиода или светового луча светодиода.

Использование линзы в области фотоэлектрической детекции известно, например, из EP 2881719 A1 в связи с обнаружением искр. В отличие от обнаружения частиц, в частности обнаружения частиц дыма, при обнаружении искр можно обойтись без использования светоизлучателя, поскольку детектируемые искры сами служат источником света. Фактически светоприемник расположен в данном случае снаружи канала, в котором протекает комбинированный поток материала и газа, подвергаемый мониторингу. Оптический стержень передает излучение, испускаемое искрами, к светоприемнику и выходит в канал, в котором он экранируется от потока материала и газа посредством линзы. При этом ширина поля зрения изменяется, в частности увеличивается, в зависимости от конструкции линзы.

Из US 9,267,885 B2 известен оптический детектор рассеянного света, в котором предлагается изменять направление излучения светового луча светодиода и путь рассеянного света рассеянной части рассеянного света посредством двух светоотражателей, в частности призм, проходящих в измерительную камеру. При этом первая призма направлена на светодиод для отражения его светового луча под углом в детекционную зону внутри измерительной камеры, а вторая призма на фотодиод для отражения рассеянного света, выходящего из детекционной зоны, под тем же углом в направлении фотодиода. Светоотражатели расположены на общей поддерживающей части, опосредованно соединяющей их с печатной платой. Из WO 2016/102891 A1 также известна сходная конструкция детектора рассеянного света, отличающаяся от описанной выше конструкции по существу тем, что вместо двух призм используются два световода, проходящих в измерительную камеру. Посредством предложенного расположения диодов и соответствующих отражателей или световодов относительно друг друга обнаружение прямого рассеяния возможно только в ограниченном диапазоне углов рассеяния.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание детектора рассеянного света, который усовершенствован относительно уровня техники, в частности, имеет более экономичную, более компактную и более долговечную конструкцию с высокой чувствительностью срабатывания, остающейся постоянной в течение времени эксплуатации, более низкой частотой ложных срабатываний сигнализации и точностью обнаружения, в частности, для удовлетворения таких особых требований как соответствие сравнительно небольшому пространству для установки аспирационной системы обнаружения пожара.

Указанная задача решается с помощью детектора рассеянного света по п.1 формулы заявленного изобретения, аспирационной системы обнаружения пожара по п.13 формулы заявленного изобретения и способа детекции частиц, содержащихся в контролируемой текучей среде, в частности частиц дыма, по п.15 формулы заявленного изобретения.

Детектор рассеянного света согласно изобретению, того типа, что подробно описан выше, отличается тем, что световой луч, испущенный светоизлучателем, направляется в контрольную область посредством световода, отклоняющего световой луч, при этом светоприемник расположен так, что прямой или непрямой путь рассеянного света проходил между светоприемником и областью пересечения.

В предпочтительном варианте светоизлучатель, в частности светодиод (LED) и/или светоприемник, в частности фотодиод (PD) соединены со стороной печатной платой, с ее передней стороной, напрямую или непосредственно, т.е. без дополнительных или промежуточных держателей, или как компоненты для поверхностного монтажа (также называемых SMD = устройство для поверхностного монтажа), и ориентированы в направлении перпендикулярно от печатной платы или направление излучения светоизлучателя и поле зрения светоприемника ориентированы перпендикулярно передней стороне печатной платы. Передней стороной печатной платы является сторона печатной платы, обращенная или ближайшая к контрольной области. В принципе, все компоненты, установленные на печатной плате, могут быть закреплены на передней стороне печатной платы. При этом возможна и установка на печатную плату с обеих сторон, на передней стороне и на задней стороне, противоположной передней стороне и обращенной от контрольной области. Например, схемы для управления светоизлучателем или для усиления и оценки сигнала светоприемника также могут быть расположены на печатной плате.

Преобразующие энергию оптические компоненты, например, потребляющие или генерирующие электрическую энергию, такие как светоизлучатель или светоприемник, далее также называются активными оптическими компонентами. Оптические компоненты без существенного преобразования энергии, такие как линзы, световоды или фильтры, далее также называются пассивными оптическими компонентами.

Предпочтительно внутри контрольной области может быть дополнительно расположен светопоглотитель для поглощения не рассеянной части света светового луча, испущенного светоизлучателем.

Согласно изобретению предусмотрено, что световой луч, испущенный светоизлучателем, в частности проходящий перпендикулярно передней стороне печатной платы, отклоняется световодом и направляется в контрольную область для формирования области пересечения с контролируемой текучей средой, текущей пути потока внутри контрольной области вдоль. Светоприемник расположен на печатной плате так, что между областью пересечения и светоприемником формируется прямой путь рассеянного света, т.е. прямолинейная траектория, не отраженная и не отклоненная, части рассеянного света, рассеянной на частице в области пересечения. В качестве альтернативы светоприемник расположен так, чтобы между областью пересечения и светоприемником формировался непрямой путь рассеянного света, т.е. "изогнутая" и/или "искривленная" траектория, отраженная и/или отклоненная, части рассеянного света, рассеянной на частице в области пересечения.

Другими словами, для формирования прямого пути рассеянного света поле зрения светоприемника направлено в направлении приема прямо или непосредственно на область пересечения. Таким образом, центр рассеянного света, в котором пересекаются световой луч светоизлучателя и поле зрения светоприемника, может быть установлен с небольшим количеством оптических компонентов и, тем самым, с малыми затратами внутри области пересечения, в которой пересекаются излученный или испущенный световой луч светоизлучателя и путь потока контролируемой текучей среды, для формирования объема детекции. Соответственно, непрямой путь рассеянного света формируется, когда поле зрения светоприемника не направлено прямо или непосредственно на область пересечения, но, в частности, пассивные оптические компоненты расположены внутри поля зрения светоприемника для отражения или отклонения части рассеянного света и, тем самым, используются для установки центра рассеянного света внутри области пересечения.

Таким образом, изобретение предлагает модифицируемую конструкцию детектора рассеянного света с множеством вариантов расположения оптических компонентов, в которой все активные оптические компоненты находятся либо на нескольких печатных платах, лежащих в общей плоскости, либо, что предпочтительно, на одной печатной плате, в частности на передней стороне этой печатной платы (печатных плат), световой луч светоизлучателя отклоняется, при необходимости, с помощью световода для формирования области пересечения с контролируемой текучей средой, при этом светоприемник расположен как задано и/ли опционально для формирования прямого или непрямого пути рассеянного света между областью пересечения и светоприемником. В частности, гибкая конструкция позволяет адаптировать использование детектора рассеянного света для аспирационной системы обнаружения пожара, поскольку световой луч светоизлучателя может быть направлен на путь потока контролируемой текучей среды и, формирования центра рассеянного света или зоны детекции внутри области пересечения и для обнаружения части рассеянного света, рассеянной в зоне детекции, светоприемник либо направлен прямо на область пересечения или область пересечения лежит внутри поля зрения светоприемника, либо направлен не напрямую на область пересечения или область пересечения лежит снаружи поля зрения светоприемника, и рассеянная часть рассеянного света отклоняется или отражается посредством одного, в частности пассивного, оптического компонента, предпочтительно световода. Таким образом, можно минимизировать количество компонентов, в частности активных и пассивных оптических компонентов, что, в частности, снижает затраты на изготовление и, соответственно, стоимость производства. За счет расположения всех активных оптических компонентов на одной печатной плате уменьшаются дополнительные производственные расходы и значительно упрощается конструкция детектора рассеянного света. В особо предпочтительном варианте осуществления все активные оптические компоненты, а также и пассивные оптические компоненты расположены снаружи пути потока контролируемой текучей среды, в частности, снаружи контрольной области, или же только пассивный оптический компонент, световод, отклоняющий световой луч светоизлучателя, проходит в контрольную область. Тем самым можно значительно уменьшить или даже полностью избежать загрязнения контрольной области из-за отложений частиц на оптических компонентах, возникающих часто как раз в аспирационных системах обнаружения пожара.

В предложенном варианте осуществления изобретения световой луч, испущенный светоизлучателем, проходит в направлении излучения, направленном вдоль пути потока.

В качестве альтернативы этому варианту осуществления световой луч, испущенный светоизлучателем, предпочтительно проходит в направлении излучения, направленном вдоль пути потока.

Благодаря тому, что световой луч, испущенный светоизлучателем, проходит в направлении излучения, направленном вдоль пути потока, в частности направленном параллельно пути потока, может быть сформирована большая область пересечения светового луча и пути потока. Чтобы увеличить область пересечения для мультидетекции, т.е. для обнаружения рассеянного света посредством множества светоприемников, таким образом внутри пути потока могут быть размещены несколько соответствующих центров рассеяния, например, для формирования соответствующих объемов детекции в разных областях контрольной области. В качестве альтернативы, ориентируя световой луч в направлении излучения, направленном на путь потока, в частности в направлении излучения, проходящем перпендикулярно пути потока, возможно более точное ограничение объема детекции за счет формирования меньшей области пересечения между световым лучом и путем потока. Помимо граничных случаев светового луча, направленного параллельно пути потока, когда угол пересечения между путем потока контролируемой текучей среды и направлением излучения светоизлучателя составляет 0°, или светового луча, направленного перпендикулярно пути потока, когда угол пересечения составляет 90°, также могут быть установлены промежуточные направления излучения, охватывающие угол пересечения в диапазоне от 0° до 90°.

Предпочтительный вариант осуществления детектора рассеянного света отличается тем, что внутри прямого пути рассеянного света, проходящего между светоприемником и областью пересечения, расположен неотражающий, не отклоняющий оптический компонент или среда. Такой неотражающий, не отклоняющий оптический компонент или среда представляет собой, например, линзу или обычное оконное стекло.

В альтернативном варианте осуществления детектора рассеянного света непрямой путь рассеянного света, проходящий между светоприемником и областью пересечения, формируется посредством световода, отклоняющего рассеянную часть рассеянного света. В результате светоприемник может занимать практически любое положение на печатной плате, что позволяет лучше использовать доступное пространство.

Таким образом, внутри прямого пути рассеянного света либо совсем нет оптических компонентов, и присутствует только находящаяся в контрольной области среда или контролируемая текучая среда, всасываемая в контрольную область, как правило воздух, либо нет только отражающих и отклоняющих, в частности пассивных, оптических компонентов, таких как, например, линза или обычное оконное стекло. Напротив, непрямой путь рассеянного света предпочтительно формируется посредством световода, отклоняющего рассеянную часть рассеянного света.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления между светоизлучателем и областью пересечения расположена первая оптическая система, предпочтительно плоская или планарная первая оптическая система, для фокусировки светового луча, и/или между светоприемником и областью пересечения расположена вторая оптическая система, предпочтительно плоская или планарная вторая оптическая система, для фокусировки части рассеянного света, рассеянной вдоль пути рассеянного света.

За счет применения предпочтительно плоских или планарных симметричных оптических систем, которые собирают или рассеивают свет, падающий параллельно их оптической оси, могут быть фокусированы световой луч светоизлучателя и/или часть рассеянного света, рассеянная в пути рассеянного света, и/или могут быть изменены ширина и/или интенсивность света светового луча и/или части рассеянного света или поле зрения светоприемника. Это может быть достигнуто, например, с помощью линз, в частности собирающих или рассеивающих линз, а также так называемых линз Френеля. Предпочтительно первая и/или вторая оптическая система ориентирована параллельно или под углом, в частности лежащим в диапазоне от 0° до 45°, к передней стороне печатной платы и/или расположена напротив соответствующего светоизлучателя или светоприемника. В более простом варианте опционально вместо линзы также может быть использовано оконное стекло в качестве первой или второй оптической системы.

Расположение собирающей линзы перед светоизлучателем, в частности светодиодом, позволяет, например, точечно формировать область пересечения, в которой пересекаются друг с другом путь потока контролируемой текучей среды и световой луч светоизлучателя. С другой стороны, результатом расположения собирающей линзы перед светоприемником, в частности фотодиодом, является увеличение объема детекции. Часть рассеянного света, падающая на собирающую линзу, собирается, причем фокальная точка или точка фокусировки ориентирована на светоприемник. Таким образом, можно "перехватить" и детектировать компоненты рассеянного света, которые в противном случае прошли бы мимо светоприемника.

Также целесообразно, если контрольная область, в предпочтительном варианте осуществления, ограничена окружной стенкой контрольной области, при этом окружная стенка контрольной области имеет один или более вырезов для размещения оптических компонентов и/или для создания одного или более световых проходов.

При дальнейшем развитии данного варианта осуществления печатная плата, имеющая светоизлучатель и светоприемник, расположена снаружи окружной стенки контрольной области, ограничивающей контрольную область.

Таким же образом, при дальнейшем развитии данного варианта осуществления, светоприемник и/или светоизлучатель, и/или световод, и/или первая оптическая система, и/или вторая оптическая система, и/или другие оптические компоненты могут быть расположены снаружи контрольной области, в частности снаружи окружной стенки контрольной области, ограничивающей контрольную область.

При этом в особо предпочтительном развитии внутри прямого пути рассеянного света, проходящего между светоприемником и областью пересечения, расположен световой проход или неотражающий оптический компонент, и/или непрямой путь рассеянного света, проходящий между светоприемником и областью пересечения, сформирован посредством световода, расположенного внутри одного из вырезов окружной стенки контрольной области в поле зрения светоприемника.

В этом случае световод, отклоняющий световой луч светоизлучателя, предпочтительно может открываться в одном из вырезов окружной стенки контрольной области или световод может быть размещен в вырезе. В качестве альтернативы световод проходит через вырез и открывается в контрольной области. Для формирования прямого пути рассеянного света светоприемник может быть ассоциирован с линзой, расположенной внутри выреза, или световым проходом, например, зазором, сформированным внутри окружной стенки контрольной области, так, чтобы внутри пути рассеянного света были расположены только среда и/или контролируемая текучая среда, как правило воздух, находящаяся в контролируемом помещении или подвергаемой мониторингу окружающей среде. Таким образом, предпочтительно печатная плата, активные оптические компоненты, соединенные с ней, и, в частности, также все пассивные оптические компоненты, расположены снаружи контрольной области и помещены внутрь соответствующих вырезов, так что оптические компоненты находятся заподлицо с окружной стенкой контрольной области. Благодаря этому может быть обеспечен особенно низкий уровень загрязнения контрольной области отложениями частиц на оптических компонентах и/или на окружной стенке контрольной области и, тем самым, может быть обеспечен особенно длительный срок службы детектора рассеянного света.

Если окружная стенка контрольной области выполнена с круглым цилиндрическим поперечным сечением, то внутри контрольной области может быть обеспечен, кроме того, поток с минимально возможной турбулентностью, в идеале даже ламинарный поток. Кроме того, значительно упрощается применение в аспирационной системе обнаружения пожара. Поэтому в особенно предпочтительном варианте осуществления в качестве окружной стенки контрольной области можно использовать линейную часть трубной и/или шланговой системы самой аспирационной системы обнаружения пожара. Благодаря различным вариантам расположения и направления светоприемника датчик рассеянного света может быть адаптирован к геометрическим параметрам аспирационной системы обнаружения пожара. За счет применения одной печатной платы для размещения всех активных оптических компонентов и, опционально, всех других компонентов для управления и оценки корпус, окружающий окружную стенку контрольной области, и печатную плату, расположенную снаружи окружной стенки контрольной области, может быть выполнен при этом особенно компактным и адаптированным к небольшому доступному установочному пространству.

Согласно предпочтительному варианту осуществления детектор рассеянного света отличается наличием одного или более дополнительных светоприемников, соединенных с печатной платой, в частности с передней стороной печатной платы в качестве вспомогательных светоприемников.

При развитии данного варианта осуществления указанные один или более вспомогательных светоприемников также расположены так, что прямой или непрямой путь рассеянного света проходит между соответствующим вспомогательным светоприемником и областью пересечения.

Таким образом, дополнительно к светоприемнику другие вспомогательные светоприемники, предпочтительно смежно с ним, могут быть соединены с передней стороной печатной платы. Указанные один или более вспомогательных светоприемников по существу идентичны светоприемнику, например, в виде фотодиода, и могут быть выполнены, соответственно выборочно и/или при необходимости, в соответствующих возможных конфигурациях и/или направлениях, и/или расположениях светоприемника. В частности, указанные один или более вспомогательных светоприемников могут быть соединены опосредованно или непосредственно с печатной платой, и прямой или непрямой путь рассеянного света может проходить между областью пересечения и соответствующим вспомогательным светоприемником. Указанные один или более вспомогательных светоприемников могут быть использованы, например, для мультидетекции, т.е. для обнаружения частей рассеянного света, рассеянного под различными углами рассеяния в области пересечения, посредством нескольких светоприемников. Помимо формирования множества центров рассеяния, относящихся к соответствующему вспомогательному светоприемнику, внутри области пересечения, особенно предпочтительно расположить указанные один или более вспомогательных светоприемников так, или ориентировать их соответствующее поле зрения так, чтобы они формировали с светоизлучателем общий центр рассеянного света внутри области пересечения или общий объем детекции. Соответственно, опционально или в качестве альтернативы, указанные один или более вспомогательных светоприемников могут быть соединены с печатной платой под соответствующим углом детекции для ориентации их соответствующего поля зрения на область пересечения в требуемом направлении приема, в частности для формирования общего центра рассеянного света внутри области пересечения и, таким образом, общего объема детекции. Таким образом, посредством светоприемника и указанных одного или более вспомогательных светоприемников могут быть обнаружены различные части рассеянного света, рассеянные в общем объеме детекции под разными углами рассеяния, характеристическими или специфическими для частиц.

Благодаря гибким вариантам расположения светоприемника и указанных одного или более вспомогательных светоприемников их даже можно компактно расположить на общей печатной плате, одновременно увеличив оценивающие возможности детектора рассеянного света. В частности, в оценку может быть включено распределение рассеянного света, зависящее от угла рассеяния, благодаря чему, например, события пожара можно отличить от ложных событий (например, частиц пыли или пара).

Дополнительно, кроме того, одна или более вторых оптических систем, предпочтительно первые или вторые плоские или планарные оптические системы могут быть расположены в соответствующем пути рассеянного света между указанными одним или более вспомогательными светоприемниками и областью пересечения для фокусировки части рассеянного света.

Предпочтительно указанные одна или более вторых оптических систем ориентированы каждая параллельно или под углом к передней стороне печатной платы и/или расположены напротив соответствующего вспомогательного светоприемника и, в частности, размещены внутри вырезов окружной стенки контрольной области, окружающей контрольную область.

При развитии данного варианта осуществления особенно предпочтительно, чтобы указанные одна или более вторых оптических систем были расположены в каждом случае по касательной к общей окружности, окружающей путь потока, и/или имели каждая одинаковое расстояние от области пересечения.

Например, при применении окружной стенки контрольной области с круглым цилиндрическим поперечным сечением множество вторых оптических систем, предпочтительно плоских или планарных вторых оптических систем, в частности собирающие линзы могут быть размещены в вырезах окружной стенки контрольной области, проходящих вдоль общей окружности. В этом расположении оптические системы, предпочтительно выполненные как собирающие или френелевские линзы, имеют соответственно одинаковое расстояние от пути потока контролируемой текучей среды, проходящего предпочтительно вдоль средней оси окружной стенки контрольной области, или от области пересечения светового луча светоизлучателя с путем потока. Это упрощает фокусировку соответствующего направления приема вспомогательного светоприемника внутри общего объема зоны детекции, одновременно увеличивая ширину соответствующего поля зрения.

Наконец, согласно предпочтительному варианту осуществления, внутри соответствующего прямого или непрямого пути рассеянного света двух или более вспомогательных светоприемников или светоприемника и по меньшей мере одного из вспомогательных светоприемников может быть размещен в каждом случае по меньшей мере один поляризационный фильтр.

Предпочтительно плоскости поляризации поляризационных фильтров расположены перпендикулярно друг другу, благодаря чему может быть получена дополнительная аналитическая информация на основе соответствующей части отфильтрованного рассеянного света.

Аспирационная система обнаружения пожара согласно изобретению типа, описанного более подробно выше, с детектором рассеянного света по любому из вышеописанных вариантов осуществления отличается тем, что контрольная область детектора рассеянного света выполнена как интегрированная составная часть трубной и/или шланговой системы, в том отношении, что контрольная область представляет собой проточную часть, в частности подводящей трубы, трубной и/или шланговой системы.

Согласно изобретению также предусмотрено создание аспирационной системы обнаружения пожара с интегрированным детектором рассеянного света. Детектор рассеянного света выполнен как интегрированная, предпочтительно даже интегральная часть трубной и/или шланговой системы. В интегрированной версии детектор рассеянного света встроен в трубную и/или шланговую систему так, чтобы поток поступал в контрольную область через впуск детектора и снова выходил из нее через выпуск детектора. В интегральной версии трубная и/или шланговая система одновременно даже образует окружную стенку контрольной области, так что контрольная область может быть вставлена в трубную и/или шланговую систему, например, в виде так называемого трубного фитинга. Таким образом, существующие аспирационные системы обнаружения пожара могут быть легко и просто дооборудованы детектором рассеянного света согласно изобретению.

Предпочтительный вариант аспирационной системы обнаружения пожара отличается тем, что окружная стенка контрольной области, ограничивающая контрольную область, расположена перед, в частности непосредственно перед аспирационным устройством в направлении потока контролируемой текучей среды.

Предпочтительно детектор рассеянного света внутри трубной и/или шланговой системы аспирационной системы обнаружения пожара расположен перед, в частности непосредственно перед ее аспирационным устройством. С одной стороны, таким образом, может быть получена максимально возможно длинная, прямая траектория потока контролируемой текучей среды внутри трубной и/или шланговой системы, благодаря чему может быть достигнуто более равномерное распределение частиц внутри контролируемой текучей среды или менее турбулентный поток контролируемой текучей среды. С другой стороны, посредством одного и того же детектора рассеянного света могут быть проверены и оценены количества контролируемой текучей среды, поступающие из различных ответвлений трубной и/или шланговой системы и отбираемые из соответствующего контролируемого помещения. Для определения происхождения или локализации различных количеств контролируемой текучей среды целесообразно использовать дополнительные автономно расположенные детекторы рассеянного света внутри, в частности в различных ответвлениях, трубной и/или шланговой системы. Эти автономные детекторы рассеянного света предпочтительно также выполнены согласно по меньшей мере одному варианту осуществления настоящего изобретения.

В способе согласно изобретению для детекции частиц, содержащихся в контролируемой текучей среде, в частности частиц дыма, используется детектор рассеянного света, в частности по любому из вышеописанных вариантов осуществления, причем детектор рассеянного света имеет светоизлучатель для формирования области пересечения и светоприемник для детекции рассеянного света, рассеянного внутри области пересечения, контролируемую текучую среду непрерывно отбирают из одного или более контролируемых помещений посредством одного или более всасывающих отверстий и подводят к детектору рассеянного света посредством трубной и/или шланговой системы, проводящей текучую среду.

Способ согласно изобретению отличается тем, что область пересечения сформирована внутри трубной и/или шланговой системы, и светоприемник направлен на область пересечения для формирования объема детекции, причем создают путь потока, проводящий текучую среду, вдоль проточной части трубной и/или шланговой системы, и светоизлучатель испускает световой луч в направлении излучения, ориентированном на путь потока или вдоль пути потока, причем испущенный световой луч формирует область пересечения с путем потока. Опционально светоприемник принимает по меньшей мере одну часть рассеянного света, рассеянного внутри области пересечения, если внутри контролируемой текучей среды находятся частицы.

В контексте изобретения также предусмотрено, что область пересечения формируется внутри трубной и/или шланговой системы за счет того, что как световой луч, испущенный светоизлучателем, так и путь потока, проводящий контролируемую текучую среду, встречаются внутри проточной части трубной и/или шланговой системы. С этой целью проточная часть может быть интегрирована в трубную и/или шланговую систему, т.е. контрольная область, окруженная предпочтительно круглой цилиндрической окружной стенкой контрольной области, заменяет проточную часть трубной и/или шланговой системы или вставляется дополнительно, или выполнена интегрально с трубной и/или шланговой системой, т.е. в качестве контрольной области, внутри которой формируется путь потока, используется сама проточная часть трубной и/или шланговой системы. Для обнаружения по меньшей мере одной части рассеянного света, рассеянного внутри области пересечения, светоприемник, в частности его поле зрения, также направляют на область пересечения, при этом центр рассеянного света, в частности зону детекции, формируют внутри трубной и/или шланговой системы. При этом путь рассеянного света, проходящий между областью пересечения и светоприемником, выборочно и/или при необходимости может быть сформирован прямым или непрямым.

Другие этапы для оценки обнаруженной части рассеянного света на предмет наличия пожара или риска пожара, или риска возникновения пожара в достаточной степени известны из уровня техники.

Следует отметить, что признаки и приемы, приведенные по отдельности в предыдущем и последующем описании, могут быть комбинированы друг с другом любым технически целесообразным способом относятся к дополнительным вариантам осуществления изобретения. Описание дополнительно характеризует и детализирует изобретение, в частности, со ссылкой на чертежи.

Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрыты в нижеследующем описании чертежей, на которых

фиг.1 показывает примерный схематический вид аспирационной системы обнаружения пожара согласно изобретению с интегрированным детектором рассеянного света,

фиг.2 показывает схематический вид первого примерного варианта осуществления детектора рассеянного света согласно изобретению со световым лучом, испущенным вдоль пути потока, и прямым путем рассеянного света,

фиг.3 показывает схематический вид второго примерного варианта осуществления детектора рассеянного света согласно изобретению со световым лучом, испущенным вдоль пути потока, и с круглой цилиндрической окружной стенкой контрольной области,

фиг.4 показывает схематический вид третьего примерного варианта осуществления детектора рассеянного света согласно изобретению со световым лучом, направленным на путь потока, и прямым путем рассеянного света,

фиг.5 показывает схематический вид четвертого примерного варианта осуществления детектора рассеянного света согласно изобретению с фокусированным световым лучом, направленным на путь потока, и прямым фокусированным путем рассеянного света,

фиг.6 показывает схематический вид пятого примерного варианта осуществления детектора рассеянного света согласно изобретению с фокусированным световым лучом, направленным на путь потока, и непрямым фокусированным путем рассеянного света,

фиг.7 показывает схематический вид шестого примерного варианта осуществления детектора рассеянного света согласно изобретению с фокусированным световым лучом, направленным на путь потока, и множеством вспомогательных светоприемников, направленных под соответствующим углом детекции для мультидетекции,

фиг.8 показывает схематический вид седьмого примерного варианта осуществления детектора рассеянного света согласно изобретению с множеством вспомогательных светоприемников, направленных под соответствующим углом детекции для мультидетекции, при этом в соответствующем прямом пути рассеянного света расположен поляризационный фильтр,

фиг.9 показывает схематический вид восьмого примерного варианта осуществления детектора рассеянного света согласно изобретению с множеством вспомогательных светоприемников, направленных под соответствующим углом детекции для мультидетекции, и соответствующий непрямой путь рассеянного света выполнен соответственно посредством световода, и

фиг.10 показывает примерную блок-схему способа согласно изобретению.

Одинаковые части имеют одни и те же номера позиций на разных чертежах, поэтому они описываются, как правило, только один раз.

На фиг.2 и 3 траектория потока контролируемой текучей среды находится в плоскости чертежа, тогда как на фиг.4-9 изображения представлены в направлении потока контролируемой текучей среды.

На фиг.1 изображен примерный схематический вид аспирационной системы 100 обнаружения пожара согласно изобретению с интегрированным детектором 200 рассеянного света. Аспирационная система 100 обнаружения пожара имеет трубную и/или шланговую систему 110 с первой отводной трубой 111 и второй отводной трубой 112. Отводные трубы 111, 112 имеют каждая множество всасывающих отверстий 120, расположенных в одном или более контролируемых помещениях 300 для всасывания контролируемой текучей среды. Например, первая отводная труба 111 и вторая отводная труба 112 могут быть расположены в разных контролируемых помещениях 300, конструктивно разделенных, причем каждому контролируемому помещению 300 соответствует множество всасывающих отверстий 120. Кроме того, трубная и/или шланговая система 110 имеет подводящую трубу 113 для проводящего текучую среду соединения всасывающих отверстий 120 и отводных труб 111, 112 с детектором 200 рассеянного света. Для создания отрицательного давления и/или потока внутри трубной и/или шланговой системы 110 предусмотрено аспирационное устройство 130. Посредством аспирационного устройства 130 через всасывающие отверстия 120 может отбираться некоторое количество контролируемой текучей среды из указанных одного или более контролируемых помещений 300 и подводиться к детектору 200 рассеиваемого света через трубную и/или шланговую систему 110 в направлении Р потока, указанном стрелкой. Детектор 200 рассеянного света выполнен как интегрированный компонент трубной и/или шланговой системы 110 в том отношении, что его контрольная 210 область, ограниченная окружной стенкой 211 контрольной области, заменяет проточную часть и/или линейную часть, в частности подводящей трубы 113 трубной и/или шланговой системы 110 и расположена непосредственно перед всасывающим отверстием 130 в направлении Р потока контролируемой текучей среды. Детектор 200 рассеянного света и аспирационное устройство 130 окружены общим корпусом 140.

Схематический вид первого примерного варианта осуществления детектора 200 рассеянного света согласно изобретению изображен на фиг.2. Детектор 200 рассеянного света имеет контрольную область 210, ограниченную окружной стенкой 211 контрольной области, которая выполнена трубчатой или цилиндрической. Для формирования пути 310 потока, обозначенного стрелками, по которому может протекать контролируемая текучая среда, контрольная область 210 имеет также впуск 212 потока и выпуск 213 потока. Отмеченное штриховыми линиями поперечное сечение пути 310 потока, сформированного внутри контрольной области 210, приблизительно соответствует поперечному сечению впуска 212 потока и выпуска 213 потока или образуется ими. Впуск 212 потока может быть соединен с трубной и/или шланговой системой 110 аспирационной системы 100 обнаружения пожара, выпуск 213 потока может быть расположен непосредственно перед аспирационным устройством 130 аспирационной системы 100 обнаружения пожара (см. фиг.1) или может быть соединен с трубной и/или шланговой системой 110. Светоизлучатель 230, в частности светодиод, и светоприемник 240, в частности фотодиод, соединены каждый непосредственно или напрямую с передней стороной печатной платы 220 и оптически отделены друг от друга светонепроницаемым разделительным устройством 221. Печатная плата 220 и соединенные с ней активные оптические компоненты, светоизлучатель 230 и светоприемник 240, расположены как снаружи контрольной области 210, так и снаружи окружной стенки 211 контрольной области. Благодаря этому можно избежать непредсказуемых завихрений потока и отложений частиц, приводящих к загрязнению контрольной области 210 и, таким образом, сокращению срока службы детектора 200 рассеянного света. Для установки оптического соединения между светоизлучателем 230 и светоприемником 240 с контрольной областью 210 окружная стенка 211 контрольной области имеет два выреза 214. Светоизлучатель 230 и светоприемник 240 направлены перпендикулярно от печатной платы 220 и ориентированы в направлении контрольной области 210. Световой луч 231, испущенный светоизлучателем 230 сначала перпендикулярно передней стороне печатной платы 220, отклоняется посредством световода 232 и идет в направлении А излучения, в данном случае вдоль пути 310 потока. С этой целью световод 232, соответствующий светоизлучателю 230, расположен так, чтобы проходить через вырез 214 окружной стенки 211 контрольной области, и отклонять световой луч 231 в направлении А излучения, в данном случае параллельно передней стороне печатной платы 220. Первый объем пересечения, сформированный световым лучом 231 и путем 310 потока, называется областью Х пересечения.

Светоприемник 240 также направлен своим полем зрения на контрольную область 210 в направлении Е приема, проходящем перпендикулярно передней стороне печатной платы 220, при этом световой луч 231 светоизлучателя 230 и поле зрения светоприемника 240 формируют второй объем пересечения, так называемый центр рассеянного света. Для обнаружения рассеянного света центр рассеянного света размещен внутри пути 310 потока, что позволяет задать третий объем пересечения, объем D детекции, в котором пересекаются световой луч 231 светоизлучателя 230, поле зрения светоприемника 240 и путь 310 потока контролируемой текучей среды. Часть 233 рассеянного света, рассеянная внутри объема D детекции, может быть обнаружена с помощью светоприемника 240.

Когда образуется дым, внутри области Х пересечения находятся частицы 320 дыма, всасываемые из одного или более контролируемых помещений 300. Часть светового луча 231, падающего на частицу 320 дыма, рассеивается в нескольких направлениях, в частности под углом α рассеяния. Угол α рассеяния, показанный в качестве примера, в данном случае составляет приблизительно 90°, так что рассеяние все еще относится к диапазону так называемого прямого рассеяния (α = 0° - 90°). Между областью Х пересечения и светоприемником 240 находится прямой путь S рассеянного света, т.е. прямолинейная, не отраженная и не отклоненная траектория части 233 рассеянного света, рассеянной на частице 320 дыма в области Х пересечения, которая проходит через вырез 214 окружной стенки 211 контрольной области, выполненный в виде светового прохода или зазора, и падает на светоприемник 240. Для оптимизации обнаружения рассеянной части 233 рассеянного света направление Е приема светоприемника 240 направлено против пути S рассеянного света.

На фиг.3 изображен схематический вид второго примерного варианта осуществления детектора 200 рассеянного света согласно изобретению. Второй вариант осуществления детектора 200 рассеянного света отличается от первого варианта осуществления (см. фиг.2) наличием окружной стенки 211 контрольной области, ограничивающей контрольную область 210 в форме трубы или цилиндра с областью круглого цилиндрического поперечного сечения, диаметр которой соответствует диаметру трубной и/или шланговой системы 110. Для формирования окружной стенки 211 контрольной области как интегральной части аспирационной системы 100 обнаружения пожара предпочтительно адаптировать диаметр области круглого цилиндрического поперечного сечения к диаметру трубной и/или шланговой системы 110, в частности выполнить его идентичным внутренним диаметром. Окружная стенка 211 контрольной области может формировать при этом интегральную часть трубной и/или шланговой системы 100, так как называемый трубный фитинг, или же линейная или проточная часть трубной и/или шланговой системы 110, в частности подводящей трубы 113, может использоваться в качестве окружной стенки 211 контрольной области для детектора 200 рассеянного света. В этом варианте осуществления впуск 212 потока и выпуск 213 потока оканчиваются непосредственно заподлицо со смежными линиями трубной и/или шланговой системы 110 аспирационной системы 100 обнаружения пожара. Вследствие этого путь 310 потока выполнен проходящим по существу внутри общей контрольной области 210. Цилиндрическая геометрия окружной стенки 211 контрольной области позволяет избежать углов и/или мертвых зон потока, внутри которых могут легко возникать загрязнения из-за отложений частиц. Кроме того, путь 310 потока предпочтительно сформирован внутри всей контрольной области 210, благодаря чему все частицы 320, содержащиеся в контролируемой текучей среде, захватываются потоком и, таким образом, легче переносятся из контрольной области 210 через выпуск 213 потока.

Третий примерный вариант осуществления детектора 200 рассеянного света согласно изобретению схематически изображен на фиг.4. Третий вариант осуществления детектора 200 рассеянного света также имеет окружную стенку 211 контрольной области с областью круглого цилиндрического поперечного сечения, которая может быть интегрирована в трубную и/или шланговую систему 110 аспирационной системы 100 обнаружения пожара (см. фиг.1) или даже выполнена как интегральная часть трубной и/или шланговой системы 110 (см. фиг.3). Путь 310 потока сформирован внутри контрольной области 210 и проходит вдоль средней оси окружной стенки 211 контрольной области, цилиндрической или имеющей круглое цилиндрическое поперечное сечение.

В отличие от второго варианта осуществления (см. фиг. 3), световой луч 231, испущенный светоизлучателем 230, направлен здесь на путь 310 потока 310 и проходит в направлении А излучения по существу радиально или перпендикулярно к пути 310 потока.

В этой конфигурации снаружи контрольной области 210 и снаружи окружной стенки 211 контрольной области можно расположить не только печатную плату 220, имеющую светоприемник 240 и светоизлучатель 230, но также и световод 232, отклоняющий световой луч 231, испущенный светоизлучателем 230. В результате все оптические компоненты, как активные, так и пассивные, находятся снаружи контрольной области 210, чем обеспечивается невозмущенный поток контролируемой текучей среды с минимальной турбулентностью вдоль пути 310 потока. Это способствует улучшению обнаружения рассеянного света и, вследствие меньшего загрязнения, увеличению срока службы детектора 200 рассеянного света. Предпочтительно внутри контрольной 210 области может быть дополнительно расположен светопоглотитель 250 для поглощения не рассеянной части света светового луча 231, испущенного светоизлучателем 230. Предпочтительно светопоглотитель 250 выполнен в виде полного или частичного покрытия внутренней поверхности окружной стенки 211 контрольной области, однако, в качестве альтернативы, также может быть расположен как оптический компонент внутри контрольной области 210.

На фиг.5 показан схематический вид четвертого примерного варианта осуществления детектора 200 рассеянного света согласно изобретению. По сравнению с третьим вариантом осуществления (см. фиг.4) показанный здесь детектор 200 рассеянного света отличается с одной стороны тем, что световой луч 231, испущенный светоизлучателем 230 и направленный радиально на путь 310 потока, фокусируется посредством первой плоской или планарной оптической системы 261, в частности собирающей линзы или линзы Френеля. С этой целью первая оптическая система 261 расположена внутри выреза 214 окружной стенки 211 контрольной области и присоединена к световоду 232, отклоняющему световой луч 231, испущенный светоизлучателем 230. Как показано, ширина светового луча 231 уменьшается первой оптической системой 261, а сам световой луч выравнивается. Соответственно, получается область Х пересечения между путем 310 потока контролируемой текучей среды и световым лучом 231, которая меньше, чем у не фокусированного светового луча, что делает возможной более точную детекцию рассеянного света. Дополнительно может быть предусмотрен опциональный светопоглотитель 250 с соответствующим уменьшенным размером. Первая оптическая система 261 также может быть выполнена в виде простого оконного стекла, чтобы только закрывать отверстие 214 и предотвращать выход контролируемой текучей среды через вырез 214. С другой стороны, прямой путь S рассеянного света, проходящий между областью Х пересечения или объемом D детекции и светоприемником 240, фокусируется посредством второй плоской или планарной оптической системы 262, в частности собирающей линзы или линзы Френеля. Часть 233 рассеянного света, падающая на вторую оптическую систему 262, собирается и фокусируется на светоприемник 240. Таким образом, можно "перехватить" и детектировать части рассеянного света, которые в противном случае прошли бы мимо светоприемника 240. Кроме того, в этом варианте осуществления направление А излучения светоизлучателя 230 не проходит параллельно передней стороне печатной платы 220, так что угол α рассеяния, показанный в качестве примера, с которым световой луч 231, испущенный светоизлучателем 230, рассеивается на частице 320, больше 90°, поэтому в данном случае можно говорить о так называемом обратном рассеянии (α > 90°). Здесь же, в качестве альтернативы вторая оптическая система 262 в принципе также может быть выполнена в виде простого оконного стекла.

На фиг.6 изображен схематический вид пятого примерного варианта осуществления детектора 200 рассеянного света согласно изобретению с непрямым фокусированным путем S рассеянного света. От вышеописанного четвертого варианта осуществления (см. фиг.5) данный пятый вариант осуществления снова отличается углом α рассеяния. Согласно чертежу световой луч 231, испущенный светоизлучателем 230, рассеивается на частице 320 с углом α рассеяния меньше 90°, так что данное рассеяние может быть отнесено к области прямого рассеяния. Часть 233 рассеянного света, рассеянная под углом α рассеяния, проходит вдоль непрямого пути S рассеянного света, т.е. часть 233 рассеянного света, проходящая вдоль пути S рассеянного света, отклоняется посредством световода 241, соответствующего светоприемнику 240 и расположенного в его поле зрения, так что она имеет "искривленную" траекторию. Благодаря этому может быть уменьшена площадь печатной платы 220, необходимая для обнаружения части 233 прямого рассеянного света, рассеянного под углом от 0° до 90°. За счет отклонения части 233 рассеянного света посредством световода 241, относящегося к светоприемнику 240, уменьшается расстояние на печатной плате 220, требуемое между светоизлучателем 230 и светоприемником 240, в результате чего она в целом меньше и требует меньше места. В частности, за счет отклонения посредством световода 241 можно прежде всего обнаруживать прямое рассеяние с помощью детектора 200 рассеянного света с одной лишь печатной платой 220, передняя сторона которой имеет как светоизлучатель 230, так и светоприемник 240. Для фокусировки внутри пути S потока предусмотрена вторая оптическая система 262, расположенная в вырезе 214 окружной стенки 211 контрольной области перед световодом 241 относительно направления пути S рассеянного света.

На фиг.7 изображен схематический вид шестого примерного варианта осуществления детектора 200 рассеянного света согласно изобретению, предусмотренного для мультидетекции. Сходно с пятым вариантом осуществления (см. фиг.6) световой луч 231, испущенный светоизлучателем 230, отклоняется посредством световода 232 и направляется на путь 310 потока, проходящий внутри контрольной области 210, при этом световой луч 231 фокусируется посредством первой оптической системы 261. Как показано на чертеже, световой луч 231, в отличие от пятого варианта осуществления (см. фиг.6), отклоняется на угол приблизительно 90° так, чтобы световой луч 231 проходил по существу параллельно передней стороне печатной платы 220. Световой луч 231 формирует вместе с путем 310 потока область Х пересечения. Помимо светоизлучателя 230 и светоприемника 240, соединенных каждый с передней стороной печатной платы 220 непосредственно, т.е. напрямую, другие вспомогательные светоприемники 240a, 240b, 240c также соединены с передней стороной печатной платы 220, на этом чертеже опосредованно, т.е. через дополнительные держатели или монтированные на поверхности компоненты 242a, 242b, 242c. В данном случае монтированные на поверхности компоненты 242a, 242b, 242c в качестве примера выполнены в виде массивного опорного основания, опорная поверхность которого повернута относительно передней стороны печатной платы 220 на соответствующий угол β детекции и соединена с соответствующим вспомогательным светоприемником 240a, 240b, 240c так, что сами вспомогательные светоприемники 240a, 240b, 240c ориентированы под соответствующим углом β детекции для мультидетекции. Угол β детекции образован между передней стороной печатной платы 220 и соответствующим направлением Е приема. В качестве альтернативы вспомогательные светоприемники 240a, 240b, 240c могут быть соединены с передней стороной печатной платы 220 соответственно непосредственно, т.е. без дополнительных держателей или монтированных на поверхности компонентов 242a, 242b, 242c. Посредством подходящих оптических систем 262 может быть обеспечено достаточное падение света на вспомогательные светоприемники 240a, 240b, 240c даже при ошибочной установке вспомогательных светоприемников. Хотя опосредованное соединение и направление вспомогательных светоприемников 240a, 240b, 240c с помощью держателей может способствовать достижению немного более высокой степени эффективности при приеме света, непосредственное соединение представляет собой более простой для изготовления вариант.

Соответствующие углы β детекции светоприемника 240 и вспомогательных светоприемников 240a, 240b, 240c выбраны соответственно для формирования общего центра рассеянного света со световым лучом 231 внутри области Х пересечения и, тем самым, для формирования общей объема D детекции. Исходя от частицы 320, находящейся внутри объема D детекции, прямой путь S рассеянного света части 233 рассеянного света, рассеянной под соответствующим углом α рассеяния, соответственно падает на светоприемник 240 или на вспомогательные светоприемники 240a, 240b, 240c (схематически изображенные с помощью вспомогательного светоприемника 240с). Несколько вторых оптических систем 262, расположенных внутри соответствующих вырезов 214, служат каждая для фокусировки пути S рассеянного света. Благодаря гибким вариантам расположения светоприемника 240 и указанных одного или более вспомогательных светоприемников 240a, 240b, 240c их можно расположить компактно на общей печатной 220 плате и в то же время увеличить возможности оценки детектора 200 рассеянного света. В частности, в оценку может быть включено распределение рассеянного света, зависящее от угла α рассеяния, благодаря чему, например, события пожара можно отличить от ложных событий (например, частица пыли или пара).

Схематический вид седьмого примерного варианта осуществления детектора 200 рассеянного света согласно изобретению, предусмотренного для мультидетекции, изображен на фиг.8. Как и в шестом варианте осуществления (см. фиг.7), светоприемник 240 и вспомогательные светоприемники 240a, 240b, 240c направлены под соответствующим углом β детекции для формирования общего объема D детекции. Вспомогательные светоприемники 240a, 240b, 240c соединены с печатной платой 220 каждый опосредованно через соответствующий монтированный на поверхности компонент 242a, 242b, 242c, в данном случае выполненный в виде наклонно установленной металлической пластины. Кроме того, согласно данному варианту осуществления, внутри соответствующего пути S рассеянного света, проходящего прямо и фокусированного, расположены, кроме того, поляризационные фильтры 243, 243a, 243b, 243c. Предпочтительно плоскости поляризации соответственно двух поляризационных фильтров 243, 243a, 243b, 243c расположены перпендикулярно друг другу, благодаря чему может быть получена дополнительная аналитическая информация на основе части 233 рассеянного света, соответственно обнаруженной с использованием фильтрования.

На фиг.9 изображен схематический вид восьмого примерного варианта осуществления детектора 200 рассеянного света согласно изобретению, предусмотренного для мультидетекции. В отличие от вышеописанных шестого и седьмого вариантов осуществления (см. фиг.7, 8) соответствующий путь S рассеянного света имеет "искривленную" траекторию или он выполнен непрямым. За счет использования соответствующего световода 241, 241a, 241b, 241c можно изменить угол β детекции посредством отклонения соответствующей части 233 рассеянного света без использования дополнительных компонентов 242a, 242b, 242c, монтированных на поверхности (см. фиг.7 и 8). Вспомогательные светоприемники 240a, 240b, 240c также могут быть соединены, таким образом, с передней стороной печатной платы 220 непосредственно, т.е. напрямую без дополнительных держателей. Кроме того, в этом варианте осуществления расстояние между вспомогательными светоприемниками 240a, 240b, 240c и светоизлучателем 230, соответственно необходимое для обнаружения части 233 рассеянного света, рассеянной под соответствующим углом α рассеяния, является меньшим, так что печатная плата 220 может быть выполнена с меньшей площадью в пользу в целом меньшего детектора 200 рассеянного света.

Различные описанные выше варианты осуществления согласно фиг.2-9 представляют собой лишь примеры множества возможных модификаций детектора 200 рассеянного света согласно изобретению. Возможны другие варианты осуществления в любой комбинации предложенных вариантов конструкции и/или расположения, и/или модификации. В частности, гибкая конструкция обеспечивает адаптированное использование детектора 200 рассеянного света для аспирационной системы 100 обнаружения пожара за счет того, что световой луч 231 светоизлучателя 230 может быть направлен на путь 310 потока контролируемой текучей среды или может быть ориентирован вдоль пути потока контролируемой текучей среды. За счет использования световодов 232, 241, 241a, 241b, 241c в целом может быть уменьшен размер печатной платы 220 и, тем самым, размер детектора 200 рассеянного света, так что мультидетекция с множеством вспомогательных светоприемников 240a, 240b, 240c упрощается или в принципе может быть реализована. За счет расположения всех активных оптических компонентов (светоизлучатель 230, светоприемник 240, вспомогательные светоприемники 240a, 240b, 240c) на одной печатной плате 220 уменьшается дополнительная производственная себестоимость и значительно упрощается конструкция детектора 200 рассеянного света. Возможность расположения как всех активных оптических компонентов (светоизлучатель 230, светоприемник 240, вспомогательные светоприемники 240a, 240b, 240c), так и пассивных оптических компонентов (световоды 232, 241, 241a, 241b, 241c, оптические системы 261, 262, поляризационные фильтры 243, 243a, 243b, 243c) снаружи контрольной области 210 и снаружи окружной стенки 211 контрольной области или заподлицо с ней позволяет избежать загрязнений контрольной области 210 из-за отложений частиц, часто возникающих как раз в аспирационных системах 100 обнаружения пожара, и в результате увеличивает срок службы детектора 200 рассеянного света. За счет модификаций, таких как использование оптических систем 261, 262 или поляризационных фильтров 243, 243a, 243b, 243c, улучшаются точность детекции и возможности оценки.

Для иллюстрации заявленного способа детекции частиц 320, содержащихся в контролируемой текучей среде, с применением детектора 200 рассеянного света, в частности по любому из вышеописанных примерных вариантов осуществления изобретения, на фиг.10 изображена примерная схематическая блок-схема такого способа. Способ согласно изобретению предпочтительно выполняют непрерывно для постоянного мониторинга контролируемого помещения 300. Для упрощения понимания порядок выполнения способа объясняется ниже поэтапно на основе одиночного отобранного количества контролируемой текучей среды.

Сначала через одно или более всасывающих отверстий 120 аспирационной системы 100 обнаружения пожара из одного или более контролируемых помещений 300 отбирают количество контролируемой текучей среды. Затем отобранное количество контролируемой текучей среды подводят к детектору 200 рассеянного света через трубную и/или шланговую систему 110, проводящую текучую среду (см. также фиг.1) Для этого детектор 200 рассеянного света, а именно его контрольная область 210, интегрирован в трубную и/или шланговую систему 110 или выполнен интегрально с ней так, чтобы путь 310 потока формировался вдоль проточной части трубной и/или шланговой системы 110, функционирующей при этом в качестве контрольной области 210. Затем формируют область Х пересечения внутри контрольной области 210 и, таким образом, внутри трубной и/или шланговой системы 110 путем испускания светового луча 231 светоизлучателем 230 в направлении А излучения, направленном на путь 310 потока или вдоль пути 310 потока. Для формирования объема (D) детекции светоприемник 240 направляется на область (Х) пересечения. Если внутри всасываемого количества контролируемой текучей среды присутствуют частицы 320, то с помощью светоприемника 240 принимают часть 233 рассеянного света, рассеянную на частице 320 внутри объема D детекции (см., например, также фиг.2).

Сущность изобретения также предусматривает формирование области Х пересечения внутри трубной и/или шланговой системы 110 аспирационной системы 100 обнаружения пожара в том отношении, что как световой луч 231, испущенный светоизлучателем 230, так и путь 310 потока, проводящий контролируемую текучую среду, встречаются внутри проточной части трубной и/или шланговой системы 110 и, в то же время, поле зрения светоприемника 240 направлено на нее в направлении Е приема. Таким образом, согласно изобретению центр рассеянного света, объем пересечения между полем зрения светоприемника 240 и световым лучом 231 светоизлучателя 230 также образована внутри проточной части трубной и/или шланговой системы 110. При этом путь 310 рассеянного света, проходящий между областью Х пересечения и светоприемником 240, выборочно и/или при необходимости может быть образован прямым или непрямым.

Другие этапы для оценки обнаруженной части рассеянного света на предмет наличия пожара или риска пожара, или риска возникновения пожара в достаточной степени известны из уровня техники.

Цифровые обозначения

100 аспирационная система обнаружения пожара

110 трубная и/или шланговая система

111 первая отводная труба

112 вторая отводная труба

113 подводящая линия

120 всасывающее отверстие

130 аспирационное устройство

140 корпус

200 детектор рассеянного света

210 контрольная область

211 окружная стенка контрольной области

212 впуск потока

213 выпуск потока

214 вырез

220 печатная плата

221 разделительное устройство

230 светоизлучатель

231 световой луч

232 световод

233 часть рассеянного света

240 светоприемник

240a, 240b, 240c вспомогательные светоприемники

241 световод

241a, 241b, 241c световоды

242a, 242b, 242c монтированные на поверхности компоненты

243 поляризационный фильтр

243a, 243b, 243c поляризационные фильтры

250 светопоглотитель

261 первая оптическая система

262 вторая оптическая система

300 контролируемое помещение

310 путь потока

320 частица дыма

А направление излучения

D объем детекции

Е направление приема

Р направление потока

S путь рассеянного света

Х область пересечения

α угол рассеяния

β угол детекции

Claims (32)

1. Детектор (200) рассеянного света для детекции частиц, в частности частиц (320) дыма в контролируемой текучей среде, в частности для применения в аспирационной системе (100) обнаружения пожара, имеющий

- контрольную область (210), имеющую впуск (212) потока и выпуск (213) потока для формирования пути (310) потока, по которому может протекать контролируемая текучая среда,

- светоизлучатель (230), выполненный с возможностью испускать световой луч (231) в направлении (А) излучения, причем испущенный световой луч (231) образует область (Х) пересечения с путем (310) потока,

- светоприемник (240) для приема части (233) рассеянного света, рассеянной на частицах (320) в области (Х) пересечения,

- печатную плату (220), при этом светоизлучатель (230) и светоприемник (240) соединены с печатной платой (220),

отличающийся тем, что

- световой луч (231), испущенный светоизлучателем (230), направляется в контрольную область (210) посредством световода (232), отклоняющего световой луч (231),

- светоприемник (240) расположен так, чтобы прямой или непрямой путь (S) рассеянного света проходил между светоприемником (240) и областью (Х) пересечения,

причем светоприемник (240) и светоизлучатель (230) соединены напрямую без дополнительных или промежуточных держателей, с передней стороной печатной платы, и

все активные и пассивные оптические компоненты, такие как светоприемник (240), светоизлучатель (230) и световод (232), расположены снаружи пути потока контролируемой текучей среды, снаружи контрольной области (210) и снаружи окружной стенки (211) контрольной области, ограничивающей контрольную область (210).

2. Детектор (200) рассеянного света по п.1, отличающийся тем, что световой луч (231), испущенный светоизлучателем (230), проходит в направлении (А) излучения, направленном вдоль пути (310) потока.

3. Детектор (200) рассеянного света по п.1, отличающийся тем, что световой луч (231), испущенный светоизлучателем (230), проходит в направлении (А) излучения, направленном на путь (310) потока.

4. Детектор (200) рассеянного света по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что

непрямой путь (S) рассеянного света, проходящий между светоприемником (240) и областью (Х) пересечения, образован посредством световода (241), отклоняющего часть (233) рассеянного света, причем световод (241) расположен снаружи пути потока контролируемой жидкости, снаружи контрольной области и снаружи окружной стенки (211) контрольной области, ограничивающей контрольную область (210).

5. Детектор (200) рассеянного света по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что между светоизлучателем (230) и областью (Х) пересечения расположена первая оптическая система (261) для фокусировки светового луча (231) и/или между светоприемником (240) и областью (Х) пересечения расположена вторая оптическая система (262) для фокусировки части (233) рассеянного света, рассеянной вдоль пути (S) рассеянного света и при этом первая оптическая система (261) и/или вторая оптическая система (262) расположена снаружи пути потока контролируемой текучей среды, снаружи контрольной области (210) и снаружи окружной стенки (211) контрольной области, ограничивающей контрольную область (210).

6. Детектор (200) рассеянного света по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что контрольная область (210) ограничена окружной стенкой (211) контрольной области, при этом окружная стенка (211) контрольной области имеет один или более вырезов (214) для размещения оптических компонентов и/или для создания одного или более проходных отверстий света.

7. Детектор (200) рассеянного света по п.6, отличающийся тем, что печатная плата (220), имеющая светоизлучатель (230) и светоприемник (240), расположена снаружи окружной стенки (211) контрольной области, ограничивающей контрольную область (210).

8. Детектор (200) рассеянного света по п.6 или 7, отличающийся тем, что

внутри прямого пути (S) рассеянного света, проходящего между светоприемником (240) и областью (Х) пересечения, расположен световой проход или неотражающий оптический компонент, или непрямой путь (S) рассеянного света, проходящий между светоприемником (240) и областью (Х) пересечения, образован посредством световода (241), расположенного внутри одного из вырезов (214), причем первая оптическая система (261) и/или вторая оптическая система (262) расположена снаружи пути потока контролируемой текучей среды, снаружи контрольной области (210) и снаружи окружной стенки (211) контрольной области, ограничивающей контрольную область (210)

9. Детектор (200) рассеянного света по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что один или более дополнительных светоприемников соединены с печатной платой (220), в частности с передней стороной печатной платы (220) в качестве вспомогательных светоприемников (240a, 240b, 240c), причем вспомогательные светоприемники (240a, 240b, 240c) расположены снаружи пути потока контролируемой текучей среды, снаружи контрольной области (210) и снаружи окружной стенки (211) контрольной области, ограничивающей контрольную область (210).

10. Детектор (200) рассеянного света по п.9, отличающийся тем, что указанные один или более вспомогательных светоприемников (240a, 240b, 240c) расположены так, что прямой или непрямой путь (S) рассеянного света проходит между соответствующим вспомогательным светоприемником (240a, 240b, 240c) и областью (Х) пересечения.

11. Детектор (200) рассеянного света по п.9 или 10, отличающийся тем, что одна или более вторых оптических систем (262) расположены в соответствующем пути (S) рассеянного света между указанными одним или более вспомогательными светоприемниками (240a, 240b, 240c) и областью (Х) пересечения для фокусировки части (233) рассеянного света.

12. Детектор (200) рассеянного света по любому из пп. 9-11, отличающийся тем, что внутри соответствующего прямого или непрямого пути рассеянного света двух или более вспомогательных светоприемников (240a, 240b, 240c) или светоприемника (240) и по меньшей мере одного из вспомогательных светоприемников (240a, 240b, 240c), расположены поляризационные фильтры (243, 243a, 243b, 243c), причем поляризационные фильтры (243, 243a, 243b, 243c) расположены снаружи пути потока контролиируемой текучей чреды, снаружи контрольной области (210) и снаружи окружной стенки (211) контрольной области, ограничивающей контрольную область (210).

13. Аспирационная система (100) обнаружения пожара с детектором (200) рассеянного света по любому из пп.1-12, причем аспирационная система (100) обнаружения пожара имеет одно или более всасывающих отверстий (120), расположенных в одном или более контролируемых помещениях (300) для всасывания контролируемой текучей среды, трубную и/или шланговую систему (110) для соединения по текучей среде указанных одного или более всасывающих отверстий (120) с детектором (200) рассеянного света и аспирационное устройство (130) для создания потока и/или отрицательного давления внутри трубной и/или шланговой системы (110),

отличающаяся тем, что контрольная область (210) детектора (200) рассеянного света выполнена как интегрированный компонент трубной и/или шланговой системы (110) за счет того, что контрольная область (210) выполнена как проточная часть трубной и/или шланговой системы (110), причем все оптические компоненты, такие как светоприемник (240), светоизлучатель (230) и световод (232), расположены снаружи пути потока контролируемой текучей среды, снаружи контрольной области (210) и снаружи окружной стенки (211) контрольной области, ограничивающей контрольную область (210), причем светоприемник (240) и светоизлучатель (230) соединены напрямую, без дополнительных или промежуточных держателей, с передней стороной печатной платы.

14. Аспирационная система (100) обнаружения пожара по п. 13, отличающаяся тем, что окружная стенка (211) контрольной области, ограничивающая контрольную область (210), имеет впуск (212) потока, расположенный перед контрольной областью (210) в направлении (Р) потока контролируемой текучей среды для формирования и/или направления пути (310) потока внутри контрольной области (210), и имеет выпуск (213) потока, расположенный после контрольной области (210) перед аспирационным устройством (130) в направлении (Р) потока контролируемой текучей среды.

15. Способ детекции частиц, содержащихся в контролируемой текучей среде, в частности частиц (320) дыма, в частности для обнаружения пожара и/или возникновения пожара, с применением детектора (200) рассеянного света, в частности по любому из пп.1-12, причем детектор (200) рассеянного света имеет светоизлучатель (230) для образования области (Х) пересечения с контролируемой текучей средой и светоприемник (240) для детекции рассеянного света, рассеянного внутри области (Х) пересечения, при этом контролируемую текучую среду непрерывно отбирают из одного или более контролируемых помещений (300) посредством одного или более всасывающих отверстий (120) и подводят к детектору (200) рассеянного света посредством трубной и/или шланговой системы (110), проводящей текучую среду,

отличающийся тем, что область (Х) пересечения образована внутри трубной и/или шланговой системы (110) и светоприемник (240) направлен на область (Х) пересечения для образования зоны (D) детекции, причем

- путь (310) потока, проводящий текучую среду, формируется вдоль проточной части трубной и/или шланговой системы (110),

- светоизлучатель (230) испускает световой луч (231) в направлении (А) излучения, направленном на путь (310) потока или вдоль пути (310) потока, при этом испущенный световой луч (231) образует область (Х) пересечения с путем (310) потока,

- светоприемник (240) и светоизлучатель (230) соединены напрямую без дополнительных или промежуточных держателей, с передней стороной печатной платы, и

- все оптические компоненты, такие как светоприемник (240), светоизлучатель (230), световод (232), расположены снаружи пути потока контролируемой текучей среды, снаружи контрольной области (210) и снаружи окружной стенки (211) контрольной области, ограничивающей контрольную область (210).