专利名称：烟尘检测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测环境状况的检测器，特别是，本发明涉及这样一种烟尘检测器，它在有冷凝的情况下，表现出比以往检测器更好的性能特性。
烟尘检测器被认为是在有烟尘或火情时，提供早期警报的有效而重要的装置。这类检测器探测周围空气中颗粒状物质如烟尘颗粒的存在与否。这类颗粒状物质的存在，是存在火情的一个征兆。
公知存在多种检测器。散射式光电型和电离型检测器利用不同的技术探测浮在大气中的燃烧副产物。具有一种不同结构的模糊烟尘检测器也是公知的。
不论技术类型如何，需要在各种环境条件下，具备可靠的性能。典型的环境参数包括检测器将要承受的振动和温度变化。一旦安装结束，大多数检测器承受电路容许的很有限的振动。
已有的烟尘检测器，通常在检测区域内，在人们工作舒适的温度范围内，工作令人满意。但存在这样的情况，在检测器表面形成冷凝水；特别是当检测器安装在冷的墙壁或水管等附近时，更易发生。
按照本发明的烟尘检测器，可在存在冷凝水的情况下，表现出改良的性能特征。在这类烟尘检测器中，在有冷凝水的情况下易增加光散射的检测器零件和元件中，加入润湿剂或吸水剂。这样阻止或减少了引来散射的水珠形成，同时也阻止了虚假警报的发生。
本发明的一个方面，是在用多孔塑料模制检测器某个或多个零件前，向多孔塑料中加入亲水剂或亲水性物质物质。随后，当检测器的各部分由上述多孔塑料制成后，其中的亲水性物质在检测器内部探测区吸收潮气或水分，从而降低了湿度或冷凝的影响。
本发明的另一方面中，检测器的外壳可用上述多孔塑料模制而成。作为一种选择，在一种光电检测器的情况下，壳体的某部分如使辐射能束或光束通过以进入检测区的孔，环绕壳体的隔离屏，或检测器的屏蔽板，都可用加入亲水性、吸水性物质的多孔塑料来制造。
本发明的又一方面中，可在检测器壳体内不同的表面上涂上表面活性剂，用于减小其上面水珠的表面张力，从而减少不希望的折射或反射。作为一种选择，表面活性剂可加入到用于模制检测器壳体的塑料材料中，以减少检测器壳体内表面水珠的形成而减少反射。可以用涂包，喷涂和沉积等任一种方法，将表面活性剂涂在感兴趣的表面上如光电烟雾检测器的光传感元件上。
本发明的一个方面中，在检测器中加入亲水性材料，可以通过用上述亲水性材料制成一可更换的嵌入件如一环或隔离屏等实现。
本发明的许多其它优点和特征，通过下文结合附图对本发明的实施例进行详细描述，将变得更加清楚。附图中
图1是按照本发明的一烟尘检测器的放大俯视图；图2A是按照本发明的一个可拆卸的多孔塑料亲水性元件的主视图；图2B是图2A中元件的侧视图；图3是光源载体件部分剖开的放大视图。
尽管本发明容许的实施例有许多不同的形式，在附图中给出和即将详细描述的是其中特定的实施例。应当理解，这里的公开说明是作为一个例子解释本发明的原理，而不是把本发明局限于给出的特定实施例的情况。
依照本发明的一个烟尘检测器10，在图1中以俯视图的形式示出。检测器10包括一个模制塑料壳体12。壳体12包括一个基座12a和一个罩子12b。壳体12通常取圆筒形结构，由此确定了内部探测区14。
本领域的熟练技术人员公知，罩子12b的侧壁应是敞开的，以便使带有燃烧产物如表面存在烟尘或火情的颗粒物质等的外部环境空气，进入探测区14。此外，本领域的熟练技术人员也公知，罩子126还用来防止从外面入射的辐射能或光进入内部探测区14。
围绕探测区域14的外周是一个隔离屏，用来将昆虫和空气中较大的悬浮杂质如纤维或类似东西阻挡在外面。在区域14内安装着一个光敏感元件或光接受器20。本领域的熟练技术人员公知，光接受器是用来将工作室14中由于环境中预示燃烧或火情的颗粒散射的光转换为电信号。
安装在基座12a上离开光探测器20一段距离的是一个辐射能或光源22。光源22可以是如激光二极管或任何其它辐射能源，例如，它能脉动产生穿过区域14的光束22a。输出光束22a借助透镜24来聚焦。
如上所述，来自光束22a的光，被环境中的颗粒状物质散射后，至少部分进入光接受器20。为限制投射到光接受器20上的光线，并提高信噪比，在邻近光接受器20的输入端20a处，安装了一个圆筒形收集器装置26。本领域的熟练技术人员公知收集器26反射和引导散射光到接受器20上，从而改善了检测器10的信噪比特性。
在收集器26一端安装着一个屏蔽板28。屏蔽板28用来阻挡光源22输出的可能会直接照射到探测器20上的任何光线。
光源22装在一个安装在基座12a上的载体件32中。载体件32可滑动地容纳电源22，支承并以机械方式使光源相对于屏蔽板28和收集器26对中。光束22a借助输出口32a离开载体件32(最好见图3)。
载体件32确定了一辐射能输出孔32a(最好见图3)。光束22a经由上述孔32a，进入探测区14。为改善在存在冷凝情况下的检测器10的性能，在紧邻支承件32中的输出口32a，靠近透镜24处，安装一个亲水性多孔塑料孔塞36。
如图2A和2B所示，孔塞36有一大体呈矩形的基体部分36a，后者带有一筒状伸出部分36b。圆柱形开口36c，贯穿孔塞36。如图3所示，孔塞36与辐射能输出孔32a滑动配合，孔塞36环绕将进入区域14的光束22a。
孔塞36可用加入亲水性添加剂的多孔塑料模制而成。孔塞36的吸水特性有益于减少在透镜24上形成水珠。
收集器26和屏蔽板28也可用类似的加入亲水剂的多孔塑料模制而成。最后，壳体，包括基座12a、罩子12b、以及隔离屏18，也可用类似的加入亲水剂或亲水性物质的多孔塑料制成。
应该理解，虽然图中所示的检测器10，是一个散射式光电系统；本发明的原理可用到单独的电离式，或电离型与光电型复合式的烟尘检测器中。
如上所述，透镜24可安装在紧邻孔36c处，以便于可进一步聚焦光束22a。这一透镜可用加入亲水剂或亲水性物质的透明塑料模制而成。
也可在邻近探测器20处安装一透镜，或透镜与探测器20作成一体。这些透镜中应加入疏水剂。
作为一种选择，可用加入、喷涂或沉积中任何一种方法将表面活性剂加在检测器10不同的表面上。这些表面活性剂可减少冷凝在各相应表面上水滴的表面张力。光源22的透镜24和接受器20的透镜都可涂上表面活性剂。另外，收集器26和屏蔽板28可涂上表面活性剂，或用含有表面活性剂的塑料制成。类似地，基座12a、罩子12b、以及隔离屏18也可涂上表面活性剂，或用含有表面活性剂的塑料制成。在这种情况下，不需要用多孔塑料。
最后，应该理解到，亲水剂和表面活性剂可结合使用并不脱离本发明的宗旨和范围。
检测器10也可加上一个冷凝传感器50，将它安装在基座12a上。传感器50可包括加入亲水性物质或亲水剂的多孔塑料，用于标示检测器10中湿度或冷凝程度。湿度或冷凝浓度可通过检测传感器50的电阻变化来测量。
传感器50可与局部控制电路52联结，如图1所示。光源22通过局部电路52，借助导体23，以脉动方式激发辐射。
检测器10可通过电路52，与报警系统的远程或移动控制系统通讯。在这方面，许多检测器如检测器10，可与控制系统耦合匹配并与之通讯。
下面描述的各种方法，可单独或复合使用以提高检测器在遇到冷凝或高湿度时的性能。方法的选择依赖于检测器的设计。方法A对于烟尘检测器中在出现冷凝或高湿度时会增加不希望有的光散射的组件，可在其上面或其附近安装亲水性多孔塑料元件。这样至少可吸收亲水性元件表面或其表面附近的冷凝水。这种吸收效应源于多孔塑料中互联的亲水性孔隙。一个多孔塑料元件的例子是示于图2A和2B的孔塞36。亲水性多孔塑料元件的优点包括1.可环绕透镜安装而不妨碍邻近的光源，并在存在冷凝或高湿度情况时，保持透镜上无水珠；2.多孔塑料可贮有润湿或其它吸水性物质，确保其持久的吸收功能；以及3.亲水性多孔塑料(不象吸水性物质)，在吸收或释放水分时，不会膨胀和收缩。
多孔塑料元件可通过塑料粉末烧结制成。这些塑料粉末包括聚乙烯、聚丙烯、聚砜、乙烯醇缩醛、聚苯乙烯、合成橡胶、尼龙、聚醚砜、聚邻苯二甲醇碳酸酯(polyphthalate carbonate)以及KYNAR商标的塑料。
塑料粉优选聚乙烯和聚丙烯。最好为聚乙烯。
粉末颗粒平均尺寸小于500μm，优选颗粒尺寸小于125μm，最好颗粒尺寸小于44μm。
可用润湿剂使多孔塑料具备亲水性和吸水性。润湿剂带有表面活性分子，其中部分是亲水性的(水溶性)，部分是亲脂性的(溶于类脂体或油)。
分子的亲脂部分包括脂肪酸或一个相当长的碳链基团，如脂肪醇或烷基苯。分子的亲水部分包括-COONa，或磺基团如-OSO3Na，-SO3NA，(如脂肪醇硫酸脂或烷基苯磺酸盐)，或长环氧乙烷链。润湿剂可以是阴离子型，阳离子型，非离子型和两性型。至少存在三种不同的方法可用来将选定的表面润湿剂加入到多孔塑料中方法1润湿剂可在多孔塑料模塑成形之后加入。典型润湿剂包括季胺化合物，它包括下述商标的产品ATMER(1004，1005和1006)、CYASTAT(609，SN和SP)、LAROSTAT(2645A，88，96，451和477)。其它化合物包括胺化合物如NON-RUSTNEUTRO-stat，以及某些阴离子表面活性剂，它们以下述商标提供DEHYDAT(93P，80X)，LAROSTAT(60A，3001)，RHODAFAC(RE-610，RS-410，RS-610，RS-710以及PE-9)。
润湿剂常以浓度低于10％的水溶液或酒精溶液的形式存在，优选浓度低于5％，最好低于2.5％。在塑料件模制成形后加润湿剂的优点是润湿剂不必暴露于上述工艺过程中。
方法2在烧结前，将选定的润湿剂与塑料粉末混合。因此，润湿剂需承受住烧结温度。对超大分子量的聚乙烯，其烧结温度要低于280°F，优选在200-275°F内，最好在250-270°F内。典型润湿剂包括商标为GEROPONT-33和ALKAMULSGMS/C的产品。
润湿剂浓度依赖于多孔塑料系统，并且通常低于10％。这种方法的优点在于在多孔塑料中生成润湿剂“存贮库”，保证持久的亲水性吸收效应。另外，润湿剂加在塑料粉末中，从而不需要由塑料基体到塑料表面的迁移。
方法3润湿剂加入到塑料粉末的塑料基体内部。因而，润湿剂必须能承受塑料加工温度、研磨条件和烧结温度。特别是，润湿剂与塑料必须有某种程度的相溶性以形成机械整体，和可控的不相溶性使之迁移到塑料表面。合适的润湿剂强烈受体系的影响。对于聚乙烯和聚丙烯，代表性的添剂包括a.胺如ARMOSTAT(310，410和1800)，CHEMSTAT(122，112/60DC，182，182/75，192，和192/NCP)，COLORTECH(10310-12，10410-12，1063-12，和10509-13)，以及KEMAMINE(AS650，AS974，AS974/1，AS989和AS990)。
b.甘油酯如ATMER(122，122K)，(125，125K)和(129，129K，129V)，MYVEROL(18-04K，18-06K，18-07K，18-92K，18-99K)，以及PATIONIC(900，901，902，907，909，1042，1042K，102，1052K，1064，1083)；以及
c.阴离子表面活性剂如DEHYDAT(93p和80X)，以及PHODATAC(RE-610，RS-410，RS-610，RS-710，和PE-9)所需润湿剂的浓度依赖于添加剂和塑料体系，但通常低于3％，多数情况下低于1％。其优点包括较好的分散性和较长的亲水性寿命。
加入添加剂如导电炭黑，可使多孔塑料具有导电性和呈黑色，也可加入固态粘合剂如乙烯醇缩醛和NEWARK32以提高多孔塑料件的机械一体化。杀菌剂如N-(三氯甲硫基)酞酰亚胺，2-n-辛基-4-异塞唑-3(2-n-octyl-4-isothiazolin-3-one)，N-三氯甲硫基-4-环已烯-1，2-二羧基(2-dicarboximide)，以及10-羟二吩噁砒(10-oxybisphenoxarsine)可用来消除微生物如霉菌。方法B润湿剂可加入到在冷凝时增加散射光的烟尘检测器的元件中，通过使沉积水展开以阻止水珠的形成。有两种方法可将润湿剂加入到塑料中(如方法A所述)，以及加入到塑料基体中。在烟尘工作室中直接用润湿剂的优点包括不需要嵌入件，并且直接使用润湿剂使合并烟尘工作室设计成为可能。方法C对于在有冷凝情况时会增加不希望有的光散射的烟尘检测器元件，可形成吸水性的表面，用于吸收在元件表面的冷凝水。可通过在感光趣的表面加入吸潮性物质形成吸水性表面。吸潮性物质包括甘油、多元醇和聚二醇。这种方法的优点是不需要嵌入件，并且各种塑料的相溶性问题减少了。
优选的方法是用亲水性多孔塑料材料元件(方法A)，或亲水性烟尘工作室(方法B)。最好的方法则是用亲水性多孔塑料元件合并入吸水性烟尘工作室中以保护透镜(方法A和B的结合)。
如前所述，在不脱离本发明宗旨和范围的情况下，可看到许多改进和修正亦是有效的。应当理解到，本发明并不仅仅限于这里给出的特定装置，而意在覆盖所有落在权利要求书范围内的所有的各种修改。
权利要求
1.一种环境状况检测器，它包括一个限定探测区的壳体；一个发射辐射能束到探测区的光源；一个装在所述壳体中的探测器，用于将入射到它上面的散射辐射能转换为电信号，其中壳件带有一元件，此元件可以是含有表面活性剂的塑料或涂有表面活性剂的塑料或加有亲水性物质的多孔塑料。
2.如权利要求1所述的检测器，其特征在于，所述含有表面活性剂的塑料元件由所述壳体支承，安装在发射的光束附近。
3.如权利要求1所述的检测器，其特征在于，所述光束经过一个孔，并且所述孔限定在涂有表面活性剂的材料内。
4.如权利要求1所述的检测器，其特征在于，所述光束经过一个孔，并且所述孔限定在加入亲水性物质的多孔塑料元件内。
5.如权利要求1所述的检测器，其特征在于，所述壳体至少部分由涂有表面活性剂的塑料制成。
6.如权利要求1所述的检测器，其特征在于，所述光束经过一个透镜，并且透镜至少部分由含有表面活性剂的材料构成。
7.如权利要求1所述的检测器，其特征在于，所述光束经过一透镜，并且透镜至少部分由涂有表面活性剂的材料构成。
8.如权利要求1所述的检测器，其特征在于，它包括一个涂有表面活性剂的模制塑料屏蔽板。
9.如权利要求1所述的检测器，其特征在于，它包括一个用加入亲水性物质的多孔塑料模制而成的屏蔽板。
10.如权利要求1所述的检测器，其特征在于，它包括一个可拆卸的、可传送烟尘的、含有亲水性物质的隔离屏。
11.如权利要求10所述的检测器，其特征在于，所述隔离屏为筒形。
12.如权利要求10所述的检测器，其特征在于，它还包括一个冷凝传感器。
13.如权利要求12所述的检测器，其特征在于，它还包含一装在所述壳体上的控制电路，并且此控制电路与上述冷凝传感器相联结。
全文摘要
公开了一种烟尘检测器,它采用一种含有亲水性添加剂的多孔塑料,或将表面活性剂喷射或沉积在检测器结构元件上。本检测器可包括一个含有亲水性添加剂的可拆卸式塑料元件。此元件布置成环绕将入射到光电探测器探测区中的光束。
文档编号G08B17/107GK1184298SQ9711908
公开日1998年6月10日 申请日期1997年10月22日 优先权日1996年10月22日
发明者伯纳德·Y·C·索, 乔治·A·舍恩菲尔德, 朱丽叶·C·戴利 申请人:彼特威公司