DE7331964U - Augenschutzschirm für Schweißer - Google Patents

Description

AugenschutxschlriB für Schweisser

Ein an Werkstück arbeitender Schweisser hat keinerlei Sichtkon takt mit seiner Umgebung, wenn er eine Schwelsserbrille oder einen anderen, vergleichbaren Augenschuts tragt und der Schweisslichtbogen nicht brennt. Das bedeutet, daß der Schweisser seinen Augenschutz abnehmen muß, wenn er nicht schwelet und andere Aufgaben zu erfüllen hat. Tragt der Schweinser eine vollständige Maske und schwenkt die Schutzfilter auf, so hat er einen guten Schutz gegen mechanische Schäden und auch einen akzeptablen Schutz gegen UV-Strahlung. Wird die Volloaske beiseite geschwenkt» was recht häufig ist, so ist das Gesicht ungeschützt; das gleiche gilt dann, wenn eine Handmaske benutzt wird. Die Gefahr mechanischer Verletzungen durch Schlacketropfen und dergl. und auch Strahlung

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ito: Dortmund 21717

von bsr.aChbsftsn Schvisisssrn ist denn ?ahr grofi, üb völlig geschützt BU sein, inU β te dar Schweitzer während aller Arbeltsverrichtungen eine Vollmaske tragen, und das könnte dann verlangt werden, wenn die Sicht des Schwelssers mit angelegten Schutsfiltern auf etwa 0,5 der normalen Sicht gesteigert werden kann. Bei einer derartigen Sicht kann der Schwelsser seine Stellung erkennen, sich in der Werkstatt bewegen, seine Position finden sowie die richtige Lage der Schweißnaht und auch andere notwendige Aufgaben erfüllen.

Di* Sicht o»i*s Schuts hfisgt sowohl von der spektralen Verteilung der allgemeinen Werkstattbeleuchtung ab als auch von deren Intensität, sowie der Anordnung und Richtung der Lichtquellen. Diese Paktoren sind unter Berücksichtigung der physiologischen Eigenschaften des Auges so su optimieren, dafl die Forderung nach einem Schuts die Möglichkeiten der Herstellung eines guten Schutsglaees nicht hindert. Die heute erhältlichen Filter haben diese Gesichtspunkte in keiner Welse berücksichtigt, sondern werden meist mit groften Toleranzbereichen oberhalb des vorgeschriebenen Sicherheitepegels innerhalb des Sichtfeldes hergestellt. Um die Forderung nach Sicht mit angelegten Schutsfiltern su erfüllen, müsste die Allgemeinbeleuchtung auf einen übersteigerten Wert erhöht werden. Die Gefahr von Schäden ist durch die Lichtstärke des SchwelBllchtbogens bestimmt und auch durch dessen spektrale Verteilung. Das Strahlungsspektrum eines SchweiBllchtbogens kann hinsichtlieh der Gefahren von Schäden in drei Wellenlängengebiete unterteilt werden,

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nämlich DV-Strohlung (UV) - loo-4oo mn, sichtbare Strahlung (VIS) - 4oo-78o nm und Infrarotstrahlung (IR dem menschlichen Auge Schäden zufügen.

- 4oo-78o nm und Infrarotstrahlung (IR) - 7öo-lo~ nm, die alle

Die Sicherheitsvorschriften definieren die Grenzen für den Schutz bei Langzeiteinwirkung als die Intensität der Strahlung aus verschiedenen Bereichen des Spektrums nahe am Auge. Die an das Schutsglas gestellten Forderungen werden dann vom Spektrum der Emisalon des SchweiBlichtbogens abhängen.

De? Schute innerhalb der Bereiche UV und IR kar»n sit herkömmlichen Mitteln erreicht werden, da t; α suf die Sicht keinen Einfluß haben. Se stellen keinen Teil dieser ^NeuerunS . dar, es liegt aber auf der Hand, daß die neuer-angegemäß hergestellten Gläser auch die Forderungen und Vorschriften betreffend Schutz gegen UV- und IR-Strahlung erfüllen müssen.

Für sichtbares Licht (Wellenlänge 4oo-78o nm) müssen die physiologischen Eigenschaften des Auges gebührend berücksichtigt werden. Die folgenden Forderungen müssen erfüllt werden:

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5 ^p <λ> B₈ (λ) *λΡ
4OO

F(A) ■ DurchiaeelgkelteJturve des Filtere.. E₈(λ) ■ Spektrum der EmIa8ion dee Lichtbogens auf das Auge

ohne jedes Schutzfilter und

P ■ Lichtetarkemaximum auf das Auge nach den Sicherheitsvorschriften darstellen.

D«r variable Faktor F(λ) ist so festzulegen, daß die Sicht des Schweissers optimiert wird.

Die Basis für die Funktion des Äug-ee ist die Empfindlichkeit der Hetzhaut ge?en Licht unterschiedlicher Eigenschaften. Die Empfindlichkeitekurve ist je nach Starke des Lichts unterschiedlich.

Die Reaktion auf die Intensltät*iMf>e*e<4e)«*-verschiedener Farben wird durch die Empfindlichkeitskurve festgelegt. Schwankungen der letzteren mit dem Beleuchtungspegel bedeuten, daß das Schutzfilter bei seinem Durch la ssigXeitsmaxiinuin eine ausreichende Menge Licht von der Umgebung zum Auge durchlassen muß, um ein normales Farbsehen zu ermöglichen. Untersuchungen über dies« Forderung haben gezeigt/ daß die allgemeine Beleuchtung innerhalb des gesamten Bereiches sichtbarer Strahlung nicht ausreichen wird. Es ist erforderlich, eine größere Durchlässigkeit innerhalb eines begrenzten Bandes zu akzeptieren, da sonst der Schweiseer in einer Umgebung Grau-in-Grau arbeitet.

Die Beleuchtung ist von ausschlaggebender Bedeutung zum Ermöglichen einer guten Sicht. Vor allem muß die Beleuchtung für gewöhnliche Arbeiten ausreichen, die ohne jedes Schutzfilter durchgeführt werden können. Diese Beleuchtung muß durch Beleuchtungskörper ergänzt werden, die gut zum wirklichen Band von Wellenlängen passen, innerhalb dessen das Schutzfilter sichtbares Licht durchläßt. Die Art der Allgemeinbeleuchtung ist so zu wählen, daß sie ein Lichtstärkemaximum innerhalb des wirklichen Teils des Spektrums des Schweißers hat und gleichzeitig eine gute Allgemeinbeleuchtung liefert.

Untersuchungen über die Spektralverteilung der Emission von verschiedenen Arten von Beleuchtungskörpern haben gezeigt, daß der Natrium-, Quecksilber- und Metallhalogen-Typ an vorteilhaftesten ist. Die letzterwähnten ergeben eine sehr feine Farbwiedergabe mit einer Anzahl geeigneter Lichtstärkenmaxima.

Gründliche Untersuchungen über die Spektralverteilung der Intensität von Strahlung für verschiedene Arten von häufig verwendeten Schweiss-Elektroden und dergleichen Ausrüstungen haben zumindest einen deutlich auegeprägten Tiefpunkt innerhalb des sichtbaren Teils des Spektrums gezeigt, bei dem somit die Lichtstärke gering ist. Neuer ungsgemäß ist der Augenschutz als «in Interferenzfilter ausgeführt, das nur den Durchgang einer be-

grenzten Zahl schftiler Bänder zuläßt, die an Stellen des Spektrums liegen, bei denen Messungen zeigen, daß die Lichtstarke nur schwache, schädigende Auswirkungen auf das menschliche Auge hat. Das Interferenzfilter kann natürlich kombiniert werden mit einem Filter oder durch ein Filter verbessert und ergänzt werden, das einen allgemein dämpfenden Einfluß auf das emittierte Licht ausübt.

Gemäß einer weiteren Entwicklung der Neuerung sind die Interferenz-Eigenschaften des Filters so zu wählen, daß es Strahlung innerhalb desjenigen schmalen Bandes des Spektrums durchläßt, innerhalb dessen als Allgemeinbeleuchtung in der Werkstatt benutzte Entladungslampen emittieren. Bei solche Entladungslampen werden vorzugsweise gelbe Hatriualicht-Laapen verwendet, wenn Elektro-Schweissen angewendet wird.

Der Augenschutz wird vorzugsweise so ausgeführt, daß er das einzelne Auge bedeckt und er ist als Kugel-Abschnitt geformt, der den gleichen Mittelpunkt wie der Augapfel hat, wobei zwei solcher Gläser in einem Brillengestell kombiniert oder in eine Gesichtsmaske eingesetzt werden.

Die Neuerung wird anhand eines Ausführungsbeispiels «it Bezug auf die Zeichnungen erläutert, in denen

Figur 1 eine graphische Darstellung zeigt in ums

die Intensität des von einer elektrischen Schweißelektrode häufig benutzten Typs emittierten Lichts in verschiedenen Teilen des Spektrums eingetragen ist, 0,3 m vom Auge entfernt gemessen,

rigur 2 eine graphische Darstellung zeigt in der

die Durchlässigkeit des Schutzfilters eingetragen ist.

Figur 3 stark vereinfacht das Auge zeigt und den

bevorzugten Typ des benutzten Schutzglasee.

Bekanntlich treten während eines Schweißvorganges verschiedene, für das Auge schädliche Phänomene auf. Diese Phänomene können je nach den zur Anwendung kommendem Schweißverfahren und abhängig von dem benutzten Schweißgerät etwas unterschiedlich sein, jedoch lassen sich die Bedingungen im Prinzip durch die Kurve 10, figur 1, darstellen, in der die X-Achse die Wellenlänge angibt und die Y-Achse die Intensität der Strahlung. Die Strahlung im Ultraviolett-(UV)- und im Infrarot-Bereich (IR) ist gefährlich und muß, wie bereits erwähnt, daran gehindert werden, durch das Glas hindurchzutreten. Die Bedingungen im sichtbaren Bereich waren nicht sehr gut bekannt, es wurde jedoch akzeptiert, daß erschwerende Intensitätsmaxima auftraten. Als Gegenmittel verwendete man daher ein Schutzglas, da· samt-

lichee Licht in einem gewissen Umfang dämpft, wie durch die Linie 11 angedeutet. Die oberhalb dieser Linie auftretenden Maxima konnten als harmlos angesehen werden.

Diese sehr dunklen Gläser ließen den größten Teil des Lichts der Allgemeinbeleuchtung nicht durch, und der Schweiaser konn, te, wie bereits eingangs gesagt, den intensiv beleuchteten Raum um den Schweißlichtbogen herum sehen, hatte jedoch Schwierigkeiten, in einer gewissen Entfernung vom Lichtbogen überhaupt etwas zu sehen und konnte praktisch nichts sehen, wenn der Lichtbogen nicht brannte. Er hatte daher offensichtlich Schwierigkeiten, sich über einen sehr eng begrenzten Arbeitsbereich hinaus zurechtzufinden.

Di· Strahlungsintensität zeigt, wie bereits erwähnt, zumindest •inen deutlich ausgeprägten Tiefpunkt in der Spektralverteilung. Ein derartiger Tiefpunkt liegt in Figur 1 im rechten Teil des sichtbaren Bereichs. Neuer ungsgemäss wird das Interferenzfilter so ausgewählt, daß es innerhalb eines Bandes durchlästig 1st, das einen Teil des Unterteils des Tiefpunkts Oberdeckt, jedoch kein· anderen Wellenlängen erfaßt.

Di« Empfindlichkeit des Auges ist, wi« oben angegeben, innerhalb /erschiedener Bänder des sichtbaren Bereichs des Spektrums merklich unterschiedlich. Es ist z.B. festgestellt wor-

den, daß die Sicht innerhalb des blauen und des roten Bereichs (380-450 bzw. 60O-700 nm) schlechter ist als innerhalb des gelben und des grünen Bandes. Wenn nun ein Tiefpunkt z.B. das rote und das gelbe umfaßt, so darf das Interferenzfilter nicht so gewählt werden, daß es innerhalb des roten Bandes durchläßt. Anstelle dessen muß ein innerhalb des angrenzenden, gelben Bandes durchlassendes Filter gewählt werden, da das Auge dort eine größere Empfindlichkeit aufweist.

Der dämpfende Effekt des Filters auf die Sicht ist innerhalb des gewählten, speziellen Wellenlängen-Bandes etwa direkt proportional dem Verhältnis zwischen der Lichtstärke des Schweißlichtbogens und der Lichtstärke der Allgemeinbeleuchtung. Die Beleuchtungseinrichtung in der Werkstatt ist daher so zu wählen, daß ein Strahlungsmaximum innerhalb des speziellen Bandes liegt, sie muß jedoch auch eine akzeptable Allgemeinbeleuchtung ergeben. Untersuchungen haben gezeigt, daß ein Optimum sowohl an Schutzwirkung als auch an Sicht mit Filtern erhalten wird, die innerhalb des Bandes 570-600 nm durchlässig sind, d.h. innerhalb des Bandes, in dem Natrium-, Quecksilber- und bestimmte Metallhalogen-Larapen ihr Lichtstärkenmaximum haben.

In Figur 1 deutet der senkrechte Strich 12 die Breite des Bandes des von einer Entladungslampe emittierten Lichtes sowie dessen Lichtstärke am Arbeitsplatz des Schweissers an.

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Durch geeignete Wahl des Interferenzfiltere ist es -wie dies die Figur 2 zeigt- möglich, sämtliche Strahlung in UV- und χκ-Bereich abzuschirmen, ccoie auch praktisch sämtliche Strahlung im sichtbaren Bereich mit Ausnahme des schmalen Bandes oder "Fensters" 16, das mit dem Lichtstärkemaximum für die AlIgemeinbeleuchtung zusammenfällt. Die X-Achse von Figur 2 gibt wie in Figur 1 die Wellenlänge und die Y-Achse den Durchlaßgrad an.

Der Durchlässigkeitsgrad eines einzelnen Filters kann unter Berücksichtigung mehrerer Faktoren gewählt und der Sicht des ein* zelnen Trägers angepaßt werden.

Ein wichtiger Faktor ist die Formgestaltung des Filters. Ein Interferenzfilter funktioniert dann einwandfrei, wenn der Winkel zwischen dem Lichtstrahl und dem Filter konstant ist, gewöhnlich 90°, Sämtliche Strahlung, die für das Auge sehr gefährlich ist, müßte daher auf das Filter 13 von Figur 3 rechtwinklig auftreffen. Das wird dann erreicht, wenn das Glas so geformt ist, daß es das einzelne Auge überdeckt und einen Teil einer Kugel mit demselben Mittelpunkt wie das Auge bildet, wobei zwei Gläser in einem Brillengestell kombiniert werden.

Das ist der tatsächliche Idealfall, jedoch auch die kostspieliegste Lösung..Der einfachste Weg besteht darin, ein planes

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Glas XU nehmen, das beide Augen bedeckt« jedoch ergibt da· nur für bestimmte Richtungswinkel einen Vollen Schuts. Ss gibt mehrere Kompromisse zwischen Wirkungsgrad und Preis, dasu gehört z.B. ein Glas, das beide Augen abdeckt und in eine» Bogen gewölbt ist, dessen Mittelpunkt zwischen und hinter den MitteIt punkten beider Augen liegt. Es ist natürlich auch möglich, ein einsiges Stück doppelt zu biegen, so daß es vor beiden Augen eine konvexe Form erhSlt.

Bei der vorstehenden Beschreibung bezeichnet der Ausdruck "Schutzglas⁹ einen Gegenstand und hat keine direkte Bedeutung für das verwendete Material. Es lie^t auf der Hand, daß der lichtdurchlassende Teil aus Glas und/oder Kunstharzmatmrial hergestellt werden kann, las außen durch verstärktes Glas geschützt wird. Die theoretischen Grundlagen und die Herstellung von Interferenzfiltern, mit denen der gewünschte schmale Bandpaß oder das "Fenster" erhalten wird, werden als dem Fachmann bekannt vorausgesetzt, so daß diese Beschreibung nicht mit derartigen ixUuterongen belastet zu werden braucht. Es kann erforderlich sein, das Interferenzfilter aus mehreren Einzelschichten aufzubauen« von denen jede für «in bestimmtes Band des Spektrums bestimmt ist und auch die erforderlich« allgemeine Dämpfung bewirken.

Claims (5)

1.) Augenschutzschirm für Schweisser, dadurch gekennzeichnet, dafl er nie Interferenzfilter ausgebildet ist, das nur den Durchgang bestimmter Anteile des Strahlungsspektrums gestattet, und zwar in einer begrenzten Anzahl schmaler Bänder, die an solchen Stellen des Spektrums liegen, an denen aufgrund von Messungen festgestellt ist, dafl die Lichtstärke nur geringe schädigende Auswirkungen auf das menschliche Auge hat»

2.) Augenschutzschirm für Schweisser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl seine Interferenzcharakteristik derart gewählt ist, dafl er innerhalb des oder der schmalen Bänder des Spektrums durchlässig ist, in denen als Allgemeinbeleuchtung benutzte Entladungslampen emittieren.

3·) Augenschutzschlrm für Schweisser nach Anspruch 2, wie er bei elektrischen Schwelegeräten benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, das er nur innerhalb des schmalen Bandes durchlässig 1st, das der durch das gelbe Natriumlicht

Bankkonto: Dautaoha ^nr

ihaokkonto: Dortmund 31717/407

- 2 erfaßten Wellenlängen entspricht.

4.) Augenschutzschirm für Schweisser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Filter (13) für jedes Auge umfaßt, wobei jedes Filter als Teil einer Kugel ausgebildet ist, die praktisch denselben Mittelpunkt wie da» entsprechende Auge hat.

5.) Augenschutzschirm für Schweisser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein einzelnes, bogenförmiges Filter beide Augen bedeckt, wobei der Hittelpunkt des Bogens soweit hinter und zwischen den Augen liegt,

zufriedenstellender stärksten

daß ein Durchtrittswinkel für die am ese schädliche Emission erhalten wird.