RU2036627C1

RU2036627C1 - Protection device to be used by arc welders

Info

Publication number: RU2036627C1
Application number: RU93019515A
Authority: RU
Inventors: Владимир Федорович Романовский; Александр Николаевич Коваленко
Original assignee: Владимир Федорович Романовский; Александр Николаевич Коваленко
Priority date: 1993-04-15
Filing date: 1993-04-15
Publication date: 1995-06-09

Abstract

FIELD: occupational medicine; welding; eye protection. SUBSTANCE: device has composite sight window. The lower portion of the sight window is made of light protection glass, whereas the upper portion is made of liquid crystal material optically nontransparent in the absence of electric voltage. When the arc starts glowing, light filter transparency becomes lower and the operator eyes turn out to be protected from being exposed to arc action. EFFECT: enhanced effectiveness in protecting eyes from harmful influence of arc glow radiation. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к защитным устройствам, используемым при работах в зоне сильно колеблющейся интенсивности света, например, сварочных работах. The invention relates to protective devices used when working in a zone of highly fluctuating light intensity, for example, welding.

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.Known protective helmet with a protective window, consisting of two parts. The lower part of such a helmet consists of a slightly transparent substance that traps harmful rays, and its upper part is a transparent part for observation. This part is made in the form of a lattice, which can open and close. The opening and closing of the grating is caused by small electromagnets, which act depending on the passage of current through the welding torch or torch [1]
It is also known a device of gratings, which has a movable and stationary carriers of the gratings, and the movable carrier of the grating using an electromagnetic device can move in front of the fixed part, respectively, of the desired intensity of the transmitted light [2]
Using known devices, it is impossible to obtain a very short closing time (less than 1 ms), which causes extremely effective eye protection.

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. A common disadvantage for the universal use of known devices is that the protective device must be connected to the current circuit of the welding machine. In particular, if several persons are present during the welding process (student training), then all cannot be connected to a limited number of connection terminals. When using the protective device in foundries and rolling mills, in addition, there is no current loop to which the protective device could be connected at all.

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.Known protective anti-glare device, which eliminated the disadvantages inherent in the above devices. The device contains luminous flux modulators, including polarizing filters and power sources, transparent substrates placed between polarizing filters with transparent electrodes deposited on their inner surfaces and enclosed between the latter, layers of a photoconductor and a nematic liquid crystal sequentially arranged in the direction of the light flux propagation . Due to the fact that the polarization filters are crossed and the liquid crystal (LC) molecules in the initial state rotate the plane of polarization of light by 90 ^° , the known device in the initial state is transparent. This circumstance is associated with the main disadvantage of the device, namely, that any violation of the integrity in the power supply circuit may exclude the protective darkening of the device necessary for welding, and the eyes of the manufacturer may be unprotected, which leads to serious injury [3]
Known protective devices for an electric welder, comprising a housing and a light-protective glass and a light filter fixed therein. The filter is perforated [4]
This technical solution is considered as a prototype.

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. However, this device is characterized by insufficient light protection of the welder's eyes during welding at elevated speeds. In addition, cylindrical perforations with a black matte finish do not completely absorb intense ultraviolet radiation due to the low height of the microroughness of the coating. When an arc appears, the welder must look and observe the welding through the filter, while the partial radiation passing through the holes located next to the filter irritates the retina of the eye, resulting in reduced labor productivity, increased fatigue and occupational morbidity of welders.

Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в существенном повышении защитных функций устройства, его надежности, а также в улучшении эксплуатационных возможностей. The technical result obtained by using the present invention is to significantly increase the protective functions of the device, its reliability, as well as to improve operational capabilities.

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. To achieve this technical result, in a device comprising a case with a headgear and a viewing window fixed in the case containing a composite two-element filter, including a lower main element made of light-shielding glass, and an upper auxiliary element, an upper auxiliary element of the filter is made controllable, and introduced into the device a filter transparency control unit including a photodetector, a source of control voltage pulses, and a power supply unit with a contact switch yuchatelem, wherein the auxiliary filter element is made of a liquid crystal material is optically opaque in the absence of an electric voltage, and is connected to a source of control voltage pulses.

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. A timer and an electronic switch can be introduced into the device, while the photodetector output is electrically connected to the timer input, and an electronic switch connected to its control input to the timer output is included in the electric power supply circuit of the control voltage pulses between the contact switch of the power unit and the source of control voltage pulses.

В устройство может быть введен механизм переключения, связанный с контактным переключателем, который расположен на наголовнике корпуса. A switching mechanism associated with a contact switch, which is located on the head cap of the housing, may be introduced into the device.

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. In FIG. 1 shows a general diagram of a device; figure 2 electrical diagram of the device; figure 3 one of the variants of the device; figure 4 is a timing diagram of the voltages at the output of the source of the control voltage pulses: a) for the case of a transparent state of the auxiliary element of the filter; b) for the case of a darkened state of the auxiliary element of the filter.

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. The protective device for the electric welder comprises a housing 1 with a headband fixed to it 2. A viewing window 3 is installed in the housing 1. The viewing window 3 contains a two-element filter, the lower main element 4 of which is made of light-protective glass, and the upper auxiliary element 5 is made of liquid crystal material, optically opaque in the absence of electrical voltage. The device also contains a transparency control unit 6 for an auxiliary filter element 5, which contains a photodetector 7 connected to an input to the input of a voltage control pulse source 8, which is a part of unit 6, and also contains a power supply unit 9 electrically connected to the control unit 6 via a contact switch 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. A timer 11 and an electronic switch 12 connected by its control input to the output of the timer 11 can be introduced into the device. The output of the photodetector 7 is also electrically connected to the input of the timer 11, and voltage control pulses between the contact switch 10 and the control source 8 are connected to the electric power supply circuit of the source 8 voltage pulses included electronic switch 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. A switching mechanism 13 (not shown) can be introduced into the device, kinematically connected to the contact switch 10. The switching mechanism 13 and the contact switch 10 are located on the head cap 2. The switching mechanism can be made in the form of a flat spring, one of the ends of which is mounted on the head cap 2 .

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

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). Prior to operation, the contact switch 10 is turned off, the power supply 9 is disconnected from the filter transparency control unit 6, while the auxiliary filter element 5 is optically opaque (Fig. 4, b). The welder turns on the contact switch 10, and the power supply 9 is connected to the transparency control unit 6 of the filter. In this case, the source 8 of the control voltage pulses generates voltage pulses following with a frequency of more than 10 Hz and supplied to the auxiliary element 5 of the filter. Before the start of the welding process, there is no light source (welding arc), the photodetector 7 is in a passive (inactive) state and electrically acts on the source 8 of the control voltage pulses in such a way that the duration of these pulses is maximum. In this case, the transparency of the filter is also maximum (figure 4, a).

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. When the arc is ignited, the photodetector 7 enters an active state and acts on the source 8 of the control voltage pulses in such a way that the duration of the control voltage pulses decreases and, accordingly, the transparency of the auxiliary element 5 of the filter decreases, protecting the welder's eyes from the action of the arc.

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. The welder, changing the position of the eyes, continues to monitor the welding process through the light-protective glass. Upon termination of welding, the photodetector 7 returns to its original state. Thus, in case of any violation of the electrical circuit of the device, the eyes of the manufacturer are reliably protected from light overloads.

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. If there is a timer in the device, the photodetector 7, upon ignition of the arc, simultaneously acts on the timer 11, which, after a time exceeding 2 s, turns on the voltage control pulse source 8, while the auxiliary filter element 5 remains opaque, and the current consumption from the power supply 9 is minimal. When welding is stopped, the photodetector 7 goes into a passive state, and the transparency of the filter is restored. Thus, it is possible to conduct the entire long welding process with minimal energy consumption by a protective device.

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. A prototype of a protective device has been developed, which consists of a housing made of fiberglass in the form of a helmet-shaped mask. The viewing window contains a portion of a TS-3C type light-protective glass with an area of 40x90 mm and a portion of a light filter of composite liquid crystal material with an area of 12x90 mm. These sections are tightly joined together. A silicon photodiode was used as a photodetector. The timer is made in the form of a microcircuit. The limit microswitch is used as a contact switch. The power supply consists of four batteries of type D-0,125. The source of the control voltage pulses contains a master pulse generator made on integrated circuits, and an output stage made on power transistors and diodes.

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. The whole circuit is compiled in a single unit on the periphery of the viewing window in a special box. The invention will find wide application in the production of welding, i.e. is industrially useful.

Claims

1. PROTECTIVE DEVICE FOR ELECTRIC WELDER, comprising a housing with a headgear, wherein a viewing window is fixed in the housing, comprising a composite two-element filter, including a lower main element made of light-shielding glass, and an upper auxiliary element, characterized in that the upper auxiliary element of the two-element filter is made controlled, and a filter filter transparency control unit is introduced into the device, including a photodetector, a source of control voltage pulses, and also a pi block anija with a contact switch, wherein the auxiliary filter element is made of a liquid crystal material is optically opaque in the absence of an electric voltage, and is connected to a source of control voltage pulses.

2. The device according to claim 1, characterized in that a timer and an electronic switch are introduced into the device, while the output of the photodetector is electrically connected to the timer input, and the voltage control pulse source between the contact switch of the power unit and the voltage control pulse source is included in the electric circuit electronic switch connected by its control input to the timer output.

3. The device according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the switching mechanism associated with the contact switch, which is located on the head cap of the housing, is introduced into the device.