ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОСВАРЩИКА Российский патент 1995 года по МПК A61F9/06 

Изобретение относится к защитным устройствам, используемым при работах в зоне сильно колеблющейся интенсивности света, например, сварочных работах.

Известен защитный шлем с защитным окном, состоящим из двух частей. Нижняя часть такого шлема состоит из слабопрозрачного, задерживающего вредные лучи, вещества, а его верхняя часть является прозрачной частью для наблюдения. Это часть выполнена в виде решетки, которая может открываться и закрываться. Открытие и закрытие решетки вызывается маленькими электромагнитиками, которые действуют в зависимости от прохождения тока через сварочную горелку или резак [1]
Известно также устройство решеток, которое имеет подвижный и неподвижный носители решеток, причем подвижный носитель решетки с помощью электромагнитного устройства может передвигаться перед неподвижной частью соответственно желаемой интенсивности проходящего света [2]
С помощью известных устройств невозможно получить очень короткое время закрывания (менее 1 мс), которое вызывает исключительно действенную защиту глаз.

Общим недостатком для универсального применения известных устройств является то, что защитное устройство должно быть соединено с контуром тока сварочного аппарата. В частности, если при процессе сварки присутствует несколько лиц (обучение учеников), то все не могут быть подсоединены к ограниченному числу соединительных клемм. При применении защитного устройства в литейных цехах и прокатных станах, кроме того, не предусмотрен контур тока, к которому защитное устройство вообще могло бы быть подсоединено.

Известно защитное противоослепляющее устройство, в котором устранены недостатки, присущие описанным выше устройствам. Устройство содержит модуляторы светового потока, включающие поляризационные фильтры и источники питания, размещенные между поляризационными фильтрами прозрачные подложки с нанесенными на их внутренних поверхностях прозрачными электродами и заключенные между последними, нанесенные на их поверхности и последовательно расположенные по направлению распространения светового потока слои фотопроводника и нематического жидкого кристалла. Благодаря тому, что поляризационные фильтры скрещены, а молекулы жидкого кристалла (ЖК) в исходном состоянии поворачивают плоскость поляризации света на 90^о, известное устройство в исходном состоянии прозрачно. С этим обстоятельством связан основной недостаток устройства, заключающийся в том, что любое нарушение целостности в цепи питания может исключать необходимое при сварке защитное потемнение устройства, и глаза производителя работ могут оказаться незащищенными, что приводит к их серьезной травме [3]
Известны защитные устройства для электросварщика, содержащие корпус и закрепленные в нем светозащитное стекло и светофильтр. Светофильтр выполнен перфорированным [4]
Данное техническое решение рассмотрено в качестве прототипа.

Однако это устройство характеризуется недостаточной светозащищенностью глаз сварщика во время сварочных работ на повышенных режимах. Кроме того, цилиндрические перфорационные отверстия с черным матовым покрытием не полностью гасят интенсивную ультафиолетовую радиацию из-за малой высоты микронеровностей покрытия. При появлении дуги сварщик должен переводить взгляд и наблюдать за сваркой через светофильтр, при этом частичное излучение, проходящее через отверстия, расположенные рядом со светофильтром, раздражают сетчатку глаз, в связи с чем снижается производительность труда, повышается утомляемость и профессиональная заболеваемость сварщиков.

Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в существенном повышении защитных функций устройства, его надежности, а также в улучшении эксплуатационных возможностей.

Для достижения данного технического результата в устройстве, содержащем корпус с наголовником и закрепленным в корпусе смотровым окном, содержащем составной двухэлементный светофильтр, включающий нижний основной элемент, выполненный из светозащитного стекла, и верхний вспомогательный элемент, верхний вспомогательный элемент светофильтра выполнен управляемым, а в устройство введен блок управления прозрачностью светофильтра, включающий фотоприемник, источник управляющих импульсов напряжения, а также блок питания с контактным переключателем, при этом вспомогательный элемент светофильтра выполнен из жидкокристаллического материала, оптически непрозрачного в отсутствии электрического напряжения, и подключен к источнику управляющих импульсов напряжения.

В устройство могут быть введены таймер и электронный переключатель, при этом выход фотоприемника электрически подключен ко входу таймера, а в цепь электрического питания управляющих импульсов напряжения между контактным переключателем блока питания и источником управляющих импульсов напряжения включен электронный переключатель, подсоединенный своим управляющим входом к выходу таймера.

В устройство может быть введен механизм переключения, связанный с контактным переключателем, который расположен на наголовнике корпуса.

На фиг. 1 представлена общая схема устройства; на фиг.2 электрическая схема устройства; на фиг.3 один из вариантов устройства; на фиг.4 временная диаграмма напряжений на выходе источника управляющих импульсов напряжения: а) для случая прозрачного состояния вспомогательного элемента светофильтра; б) для случая затемненного состояния вспомогательного элемента светофильтра.

Защитное устройство для электросварщика содержит корпус 1 с закрепленным на нем наголовником 2. В корпусе 1 установлено смотровое окно 3. Смотровое окно 3 содержит двухэлементный светофильтр, нижний основной элемент 4 которого выполнен из светозащитного стекла, а верхний вспомогательный элемент 5 выполнен из жидкокристаллического материала, оптически непрозрачного в отсутствии электрического напряжения. Устройство содержит также блок 6 управления прозрачностью вспомогательного элемента 5 светофильтра, который содержит фотоприемник 7, подключенный выходом ко входу источника 8 управляющих импульсов напряжения, входящего в состав блока 6, а также содержит блок питания 9, электрически подключенный к блоку 6 управления через контактный переключатель 10.

В устройство могут быть введены таймер 11 и электронный переключатель 12, подсоединенный своим управляющим входом к выходу таймера 11. Выход фотоприемника 7 электрически подключен также ко входу таймера 11, а в цепь электрического питания источника 8 управляющих импульсов напряжения между контактным переключателем 10 и источником 8 управляющих импульсов напряжения включен электронный переключатель 12.

В устройство может быть введен механизм переключения 13 (не показан), кинематически подсоединенный к контактному переключателю 10. Механизм переключения 13 и контактный переключатель 10 расположены на наголовнике 2. Механизм переключения может быть выполнен в виде плоской пружины, один из концов которой закреплен на наголовнике 2.

Устройство работает следующим образом.

До начала работы контактный переключатель 10 выключен, блок питания 9 отключен от блока 6 управления прозрачностью светофильтра, при этом вспомогательный элемент 5 светофильтра является оптически непрозрачным (фиг.4, б). Сварщик включает контактный переключатель 10, и происходит подключение блока питания 9 к блоку 6 управления прозрачностью светофильтра. При этом источник 8 управляющих импульсов напряжения вырабатывает импульсы напряжения, следующие с частотой более 10 Гц и поступающие к вспомогательному элементу 5 светофильтра. До начала процесса сварки источник света (сварочная дуга) отсутствует, фотоприемник 7 находится в пассивном (неактивном) состоянии и электрически воздействует на источник 8 управляющих импульсов напряжения таким образом, что длительность этих импульсов оказывается максимальной. При этом прозрачность светофильтра оказывается также максимальной (фиг.4,а).

При загорании дуги фотоприемник 7 переходит в активное состояние и воздействует на источник 8 управляющих импульсов напряжения таким образом, что длительность управляющих импульсов напряжения уменьшается и соответственно снижается прозрачность вспомогательного элемента 5 светофильтра, защищая глаза сварщика от воздействия дуги.

Сварщик, изменяя положение глаз, продолжает следить за процессом сварки через светозащитное стекло. При прекращении сварки фотоприемник 7 возвращается в исходное состояние. Таким образом, при любом нарушении электрической цепи устройства глаза производителя работ надежно защищены от световых перегрузок.

При наличии в устройстве таймера фотоприемник 7 при загорании дуги одновременно воздействует на таймер 11, который через время, превышающее 2 с, включает источник 8 управляющих импульсов напряжения, при этом вспомогательный элемент 5 светофильтра остается непрозрачным, и потребление тока от блока питания 9 является минимальным. При прекращении сварки фотоприемник 7 переходит в пассивное состояние, и прозрачность светофильтра восстанавливается. Таким образом, возможно вести весь длительный процесс сварки при минимальных затратах электроэнергии защитным устройством.

Разработан макет защитного устройства, которое состоит из корпуса, выполненного из стеклопластика в виде шлемовидной маски. Смотровое окно содержит участок из светозащитного стекла типа ТС-3С площадью 40х90 мм и участок светофильтра из композитного жидкокристаллического материала площадью 12х90 мм. Эти участки плотно состыкованы между собой. В качестве фотоприемника использован кремниевый фотодиод. Таймер выполнен в виде микросхемы. В качестве контактного выключателя использован концевой микровыключатель. Блок питания состоит из четырех аккумуляторов типа Д-0,125. Источник управляющих импульсов напряжения содержит генератор задающих импульсов, выполненный на интегральных схемах, и выходной каскад, выполненный на силовых транзисторах и диодах.

Вся схема компануется в едином блоке по периферии смотрового окна в специальной коробке. Изобретение найдет широкое применение при производстве сварочных работ, т.е. является промышленно полезным.

Использование: устройство найдет широкое применение в сталелитейных цехах, на строительстве и в других областях при проведении сварочных работ. Сущность изобретения: смотровое окно защитного устройства выполнено составным. Нижний участок смотрового окна выполнен из светозащитного стекла, а внерхний участок, светофильтр - из жидкокристаллического материала, оптически непрозрачного в отсутсвии электрического напряжения. При загорании дуги прозрачность светофильтра снижается, и глаза производителя работ оказываются защищенными от воздействия дуги. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОСВАРЩИКА, содержащее корпус с наголовником, при этом в корпусе закреплено смотровое окно, содержащее составной двухэлементный светофильтр, включающий нижний основной элемент, выполненный из светозащитного стекла, и верхний вспомогательный элемент, отличающееся тем, что верхний вспомогательный элемент двухэлементного светофильтра выполнен управляемым, а в устройство введен блок управления прозрачностью светофильтра, включающий фотоприемник, источник управляющих импульсов напряжения, а также блок питания с контактным переключателем, при этом вспомогательный элемент светофильтра выполнен из жидкокристаллического материала, оптически непрозрачного в отсутствии электрического напряжения, и подключен к источнику управляющих импульсов напряжения. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в устройство введены таймер и электронный переключатель, при этом выход фотоприемника электрически подключен к входу таймера, а в цепь электрического питания источника управляющих импульсов напряженния между контактным переключателем блока питания и источником управляющих импульсов напряжения включен электронный переключатель, подсоединенный своим управляющим входом к выходу таймера. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что в устройство введен механизм переключения, связанный с контактным переключателем, который расположен на наголовнике корпуса.