Защитное устройство для сварщика Советский патент 1982 года по МПК A61F9/06 

(54) ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРЩИКА

Изобретение относится к защитным устройствам, используемым при работа .в зоне сильно колеблющейся интенсивности света, например, сварочных работах. Известен защитный шлем с защитньм окном, служащим для сварки и резания и т.п.,. у которого защитное стекло состоит из двух частей. Нижняя часть такого шлема состоит из слабопрозрач ного задерживающего вредные лучи вещества, а его верхняя часть является прозрачной частью для наблюдения. Эта часть выполнена в виде решетки которая может открываться и закрьоват ся. Открытие и закрытие решетки вызьшается маленькими электромагнитами ;которые действуют; в зависимости от прохождения тока через сварочную горе.пку или резак Известно также устройство решеток которое имее подвижный и неподвижный носители решеток, причем подвижныЛ носитель решетки с помощью злект ромагнитного устройства может передвигаться туда и сюда против усилия ;пружины перед неподвижной частью соответственно желаемой интенсивности проходящего света 2. С помощью известных устрюйств невозможно получить очень короткое время закрывания (менее 1 мс), которое вызывает исключительно действенную защиту глаз, рбщйзи недостаткрм для универсального применения известных устройств является то, что защитное устройство должно быть соединено с контуром тока сварочного аппарата. В частности, если при процессе сварКИ присутствуют несколько лиц (обучение учеников), все не могут быть подсоединены к ограниченному числу соединительных клемм. Кроме того, известны также так называемые сварочные кабины, при .которых процесс должен наблюдаться снаружи третьим. При применении защитного устройства в литейных цехах и прокатных станах, кроме того, не предусмотрен контур тока, к которому защитное устройство вообще могло быть подсоединено. Наиболее близким к изобретению Ъо технической сущности является защитное устройство для сварщика, содержащее защитный шлем со смотровым окном и лицевой панелью с размещенным на ней подвижным и неподвижнь светофильтрами, из которых подвижный соединен при помощи якоря с приводной электро магнитной катушкой, соединенной со светочувствительным элементом и источником постоянного тока 3. Недостатком известного устройства является невысокая надежность работы и необеспечения безопасности обслужи вания при сварочных работах. Цель изобретения - повышение надежности работы и безопасности обслу живания. Эта цель достигается тем, что уст ройство снабжено закрепленной на лицевой панели второй электромагнитной катушкой, размещенной .параллельно пе рвой и выполненной с дополнительной обмоткой, подключенной к источнику постоянного тока, и соединенным с этой катушкой дополнительным светочувствительным элементом, а также яр мами, размещенными по обе стороны яко ря и выполненными из материала, обла даквдего остаточным магнетизмом, при этом на лицевой панели закреплена пру жина растяжения, связанная с якорем. Кроме того, устройство оснащено контрольным переключателем, подключенным к источнику постоянного тока, позволяющим обеспечить проверку рабо ты устройства при отключенных светочувствительных элементах, На фиг. 1 изображен сварочный защитный шлем с заменяемым смотровым ОКНОМ; на фиг. 2 и 3 - передвигаемые друг в друге носители решеток; на фиг. 4 - схема управления движением носителей решеток; на фиг. 5 - сменное смотровое окно, вид сверху; на фиг. 6 - измененная схема управления движением носителя решетки. Сварочный защитный шлем 1 состоит из шлемообразной части, которая может закрепляться ремнем 2, и из смотрового окна 3. Сменное .смотровое окно 3 размещено на лицевой панели 4 и состоит из подвижного и неподвижного светофильтров 5 (фиг. 5). Лицевая панель 4 может выдвигаться и вдвигаться по направляющим 6 (фиг. 1). Светофильтр 5 смотрового окна 3 состоит из двух расположенных друг в дуге светофильтров решеток 7 и 8. Вышележащая решетка 7 своими углами неподвижно скреплена с панелью 4 смотрового окна, в то время как нижележащая решетка 8 расположена в н больмой степе,ии подвижной в обе стороны относительно решетки 7. Из фиг. 2 и 3 видно, что решетка имеет просветы 9 и полосы 10 и 11. Если полосы установлены друг над другом (фиг. 2), достигается силь но поглощающее свет состояние. Сами решетки состоят из носителей решеток из стекла или прозрачной пластмассы. Полосы решетки (непрозрачное вещество напечатаны, напылены, вытравлены или нанесены с помощью фотографических методов. В этом случае пригоден любой метод для нанесения прочного вещества на керамический или иной носитель . Подвижная решетка 8 жестко соединена с блоком 12, который оканчивается цапфой 13. Цапфа 13 вдается в якорь 14из стали, состоящий из двух щек 15и 16 и соединительного болта. Цапфа 13 вдвигается между щеками, как в шлиц, и удерживается там в гнезде. Якорь 14 при помощи пружины 17 растяжения втягивается совместно с подвижным носителем решетки, так что последний прижимается к направляющим 18. , Якорь установлен подвижно ярмами. 19 и 20 посредством двух небольших катушек 21 и 22 электромагнитов, через которые при желаемом положении переключения протекает ток и они втягивают якорь 14. Одновременно торцы ярмов действуют как контактные поверхности (фиг. 4). Материалом ярма является сталь, котораяпосле отключения тока сохраняет известную остаточную намагниченность, так что якорь в соответственно последнем положении остается в соприкосновении с обеими контактными поверхностями ярмов. При движении якоря совместно с решеткой В движется блок 12. Амплитуда движения (обозначена стрелкой А и Б) берется такой величины,, что в одном положении полосы решетки находятся друг над другом, а в другом положении точно находятся над просветами, что приводит к затемнению. Чтобы усилить закрывающее действие магнитов и чтобы при ослаблении батареи носитель решетки надежно запирался, на якоре 14 укреплена маленькая пружина 23. Пружина 23 укреплена так, что она тянет якорь совместно с носителем решетки в направлении закрьшания. Благодаря этой пружине при малом токе якорь всегда тянется в направлении закрывания, а если силы тока в катушке недостаточно, якорь оттягивается от конца катушки. Кроме того, при прекращении вообще тока батареи обеспечивается закрытие окна. Катушку 22 (удерживатель) открытого положения окна можно снабдить второй маленькой обмоткой с постоянно протекающим определенным небольшим током, который заставляет катушку 22 действовать так, что окно выводится против направления действия тяги пружины в открытое положение . Эта небольшая силатяги при возбуждении второй обмотки не оказывает влияния на остальной процесс переключения. Если, однако, ток прекращается, то окно закрывается. Контакты, катушки и другие подвижные и электронные элементы образуют

часть системы, которая действует совместно с фотоэлектрическими элементами, которые также расположены на защитном шлеме и при растущей интенсивности света управляют движением решеток. На фиг. 4 дана схема пригодного для этого электронного переключакяцего устройства. Устройство содержит два включенных последовательно светочувствительных транзистора 24 и 25. Коллектор транзистора 24 через последовательно включенные фоторезистор 26, резистор 27 (фиг. 4) и переключатель 28 соединен с полюсом источника постоянного тока. Эмиттер транзистора 24 подсоединен к земле. Коллектор транзистора 24, кроме того, соединен с обоими входами 29 вентиля 30. Выход 31 последнего соединен с входом 32 вентиля 33. Вход 34 вентия 33 через резистор 35 соединен с плюсовым плюсом плюсового потенциала. Выход 36 вентиля 33 через резистор 37 соединяется с базой транзистора 38, эмиттер которого находится под положительным потенциалом и коллектор которого через последовательно включенные резисторы 39 и 40 подсоединен к земле. Точка соединения резисторов 39 и 40 подсоединена к базе двойной схемы Дарлингтона на транзисторах 41 и 42. Эмиттер транзистора 42 подсоединен к земле, а оба коллектора через схему из параллельного соединения индукционной катушки и диода 43 связаны с положительным потенциалом. Коллектор транзистора 24, кроме того, соединен с входом 44 вентиля 45, вход 46 которого через резистор 47 соединен с плюсовым потенциалом. Выход 48 вентиля 45 через резистор 49 соединен с базой транзистора 50. Эмиттер транзистора 50 находится под положительным потенциалом. Коллектор через последовательно включенные резисторы 51 и 52 подсоединен к земле. Точка соединения резисторов 51 и 52 подсоединена к базе транзистора 53, эмиттер которого подсоединен к земле, а коллектор через параллельно включенные катушку 22 и диод 54 подсоединен к положительному потенциалу. Вход 34 вентиля 33 соединен с контактной поверхностью 55. Вход 46 вентиля 45 соединен с точкой 56 неподвижного контакта переключателя 57, который одним из контактов 56 или 55 соединён с потенциалом земли. Катушки 21 и 22 являются обмотками возбуждения электромагнитов ярма 19 и 20, которые изображены с общим якорем 14 (фиг. 5) .

Фототранзисторы 24 и 25 (фиг. 5) помещены в особые гильзы, которые направлены на источник-света.

Фототранзисторы включены последовательно и так, чтобы на них по возможности не влияли другие источники света из окружающей среды. Для этого фототранзисторы встраиваются в небольшие стаканы, чтобы возникал воронкообразный угол падения света, благодаря чему транзисторы реагируют только на сигнал внутри этого угла и на фототранзисторы не попадает мешающий свет снаружи угла. В коллекторную цепь транзисторов 24 и 25

0 включен также чувствительный к свету . LDR резистор 27, который служит для того, чтобы осуществлять автоматическую, возможно более точную регулировку транзисторов 24 и 25 в соответст5вии с окружающим светом. Он не зависит от собственно измеряемого источника света, а облучается исключительно окружающим светом. Резистор 27 ограничивает максимальный ток через .транзисторы 24, 25 и резистор 26.

0

Если решетка находится в открытом положении, при котором фототранзисторы 24 и 25 остаются в запертом .положении, транзисторы переходят в

5 проводящее состояние, когда на них падает свет. Входы 29 вентиля 30 ус танавливаются на логический нуль, а выход 31 вентиля 30 - на логическую единицу. Вход 34 вентиля 33 находится на уровне единицы через

0 резистор 35. На входе 32 вентиля 33 устанавливается логическая единица и вследствие этого на выходе 36 - логический нуль. Благодаря этому транзисторы 38, 41 и 42 стано5вятся проводящими. Через катушку 21 протекает ток, который притягивает якорь и переводит подвижную решетку 8 в закрытое положение. Кроме того, благодаря повороту якоря, рычаг пе0реключателя 57 движется к контактной поверхности 55.

Если в этой точке, благодаря соприкосновению рычага переключателя

5 57 с поверхностью контакта, происходит контакт, на входе 34 отмечается логический нуль, а на выходе 36 - логическая единица, в связи с чем транзисторы 38, 41 и 42 запира0ются иток больше не протекает через катушку 21. Светопроницаемая система остается в закрытом состоянии (благодаря остаточному магнетизму катушки 21) .

5

Если источник света ослабевает, то фототранзисторы 4 и 5 запираются. На входе 44 вентиля 45 устанавливается логическая единица. Вход 46 также устанавливается на уровень логи0ческой единицы через резистор 47, благодаря чему на выходе 48 устанавливается логический нуль. Транзисторы 50 и 53 становятся проводящими и через катушку 22 протекает

5 ток.

Магнитное поле катуижи 22 тянет якорь против направления тяги катушки 21, вследствие чего подвижная решетка сдвигается в открытое положение. Кроме того, благодаря повороту якоря, рычаг переключателя 57 движет ся к поверхности контакта 56. Если он достигает его, на входе 46 устанавливается логический нуль, а на выходе 48 - логическая единица Транзисторы 50 и 53 запираются, и ток через катушку 22 прерывается. Благодаря этому светопроницаемая система решеток остается в открытом положении.

Для поверочного испытания процес са переключения предусмотрен контрольный переключатель 58, который стимулирует действие фототранзисторов 24 и 25. Переключатель 58 подсоединен одним концом к земле, а другим концом - к входам вентилей 30 и 45. Если переключатель 58 вдавлен при открытой решетке, выход вентиля 30 устанавливается на единицу. В остальных с.учаях вызывается такое . же действие, какое уже объяснялось дляспособа переключения фототранзисторов 24 и 25.

Кроме того, вместо механически действующего контрольного переключа,теля 58 предусмотрено электронное устройство .(фиг. 6). Переключатель 58 состоит в основном из одного из известных генераторов прямоугольного напряжения, который, работая в режиме собственньк колебаний, непрерывно подает импульсы с длительностью около 2 мс на вентиль 30.

Благодаря этому сварщик узнает, что устройство выключения работает нормально.,

В переключателе 58 вентили 59-62 для этого подсоединены к источнику тока, который включен на входе вентиля. 59. С помощью конт.ура 63 обратной связи и диода 64 в нем соответственно от ступени к ступени создается переключающий импульс, который на выходе вентиля 61 имеет прямр.угольную форму. Вместо входного контура (фиг.4 для фототранзисторов (фиг.6) другая схема переключения светочувст вительных транзисторов (тип F РТ 100) Ветвь с транзисторами 65 и 6.6 подсое динена не непосредственно к вентилю 30, а через потенциометр к базе П-р-итранзистора 67. Как только свет попадает на транзисторы 65 и 66, изменя ется напряжение эмиттер-база транзис тора 67, так что на входе 29 вентиля 30 появляется логический нуль, Вместе с этим запускается уже описан ный процесс переключения.

С пЬ1идщью изменения потенциометра 68 можно управлять чувствительностью светочувствительной переключающей

ветви, благодаря тому, что сопротивление потенциометра между транзисторами 65, 66 и 68, 67 делается меньше (чувствительнее), а также тому, что оно увеличивается (нечувствительное) .

Образ действия вентиля 69 с последовательно включенными диодом 70 и конденсатором 71 делает возможньм то, что окно остается закрытым, пока не исчезнет электрическая дуга. Это длится определенное время, пока через запирающее сопротивление диода 70 входной ток на входе 44 вентиля 45 не переключит опять вход 44 на единицу и вместе с тем -откроет решетку посредством переключающей катушки 22. Благодаря этому глаза будут защищены от интенсивного инфракрасного света еще горячего места сварки

Для приспособления к различным типам света (спектров) и сварки смотровое окно вместе с решетками делается сменным. При этом электронная часть вместе с фототранзисторами крепится на защитном устройстве (защитном шлеме). Щеки якоря принимают цапфу 13, так что шлем сразу после вставления смотрового окна опять готов к работе. Кроме того, можно с з&меняемыми частями соединить также еще небольшой фильтр, который при вставлеНИИ надвигается на фототранзисторы, и также изменять их характеристики.

Наряду с равномерным распределением полос возможно также предпринять распределение и устройство полос подругому :

Эти варианты исходя в основном из того, что смотровое окно образовано из двух частей, причем верхняя часть удтановлена постоянно на определенное пропускание а нижняя часть подвижна и с помощью схемы открывается и закрывается. Изобретение способствует безопасности работ, связанных с возникновением колеблющейся интенсивности света. Формула изобретения 1. Защитное устройство для сварщика, содержащее защитный шлем со смотровым окном и лицевой панелью с размещенным на ней неподвижным и под вижным светофильтрами, из которых подвижный соединен посредством якоря с приводной электромагнитной катушкой, соединенной со светочувствитель ным элементом и источником постоянно го тока, отличающееся тем, что, с целью повышения надежное ти работы и безопасности обслуживания, оно снабжено закрепленной на лицевой панели второй электромагнитной катушкой, размещенной параллельно первой и выполненной с дополнительной обмоткой, подключенной к источнику постоянного тока, и соединенным с этой катуижой дополнительньлл светочувствительный элементом, а также ярмами, размещенньми по обе стороны якоря и выполненными из материала, обладающего остаточным магнетизмом, при этом на лицевой панели закреплена пружина растяжения, связанная с якорем. 2. Устройство по П.1, о т л и чающееся тем, что, с целью обеспечения проверки работы устройст-ва при отключенных светочувствительных элементах, устройство оснащено контрольным переключателем, пЬдключенньлл к источнику постоянного тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Патент Германии №572153, кл. 30 27/02, 1933. 2.Патент Великобритании 834021, кл. 75 (4) С, 1960. 3.Авторское свидетельство СССР 447154, кл. А 61 F 9/06, 1974.

9 10

/ /

фиг.:)

euf/aus

Фаг. if «ac j