Защитное устройство для сварщика

(51) М. Кл,А 61 Р 9/06 Государственный комитет СССР но деяам изобретений и открытий(53) УДК 621791.75,03(088.8) ШИностранцы Хенрикус Джоханес ван ден Берг и Герадус Коряелиус Антониус-Мария Хюркманс(54) ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРЩИКА Изобретение относится к защитнымустройствам, используемым при работахв зоне сильно колеблющейся интенсивности света, например, сварочных работах.Известен защитный шлем с эащитньмокном, служащим для сварки и резанияи т.п., у которого защитное стеклосостоит иэ двух частей. Нижняя частьтакого шлема состоит из слабопрозрачного задерживающего вредные лучи вещества, а его верхняя часть являетсяпрозрачной частью для наблюдения.Эта часть выполнена в виде решетки,которая может открываться и закрывать ся. Открытие и закрытие решетки вызывается маленькими электромагнитами;которые действуютв зависимости отпрохождения тока через сварочную горелку или резак (1),Известно также устройство решеток,которое имеет подвижный и неподвижный носители решеток, причем подвижный носитель решетки с помощью злект ромагнитного устройства может переДвигаться туда и сюда против усилия;пружины перед неподвижной частьк. соответственно желаемой интенсивностипроходящего света 2). С помощью известных устройств невозможно получить очень короткое время закрывания (менее 1 мс), которое вызывает исключительно действенную защиту глаз. Дбщим 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 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 устроЯ" ство вообще могло быть подсоединено.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является защитное устройство для сварщика, содержащее защитный шлем со смотровьи окном и лицевой панелью с размещенным на ней подвижным и неподвижньи светофильтрами, из которых подвижный соединенпри помощи якоря с приводной электромагнитной катушкой, соединенной со светочувствительным элементом н источником постоянного тока 3) .Недостатком известного устройства является невысокая надежность работы и необеспечения безопасности обслуживания при сварочных работах.Цель изобретення - повьшение надежности работы и безопасности обслуживания, 10Эта цель достигается тем, что устройство 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 катушкой дополнительным светочувствительным элементом, а также ярмами, размещенными по обе стороны яко О ря и выполненными из материала, обладающего остаточным магнетизмом, при этом на лицевой панели закреплена пружина растяжения, связанная с якорем.Кроме того, устройство оснащено контрольным переключателем, подключенным к источнику постоянного тока, позволяющим обеспечить проверку работы устройства при отключенньпс 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 35 носителей решеток; на фнг. 5 - сменное смотровое окно, вид сверху; на фиг. б - измененная схема управления движением носителя решетки.Сварочный защитный шлем 1 состоит 4 О из шлемообраэной 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 вдвигать - ся по направляющим б (фиг. 1), Светофильтр 5 смотрового окна 3 состоит иэ 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 небольшой степени 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 сильно поглощающее свет состояние. Сами 60 решетки состоят из носителей решеток из стекла или прозрачной пластмассы. Полосы решетки (непрозрачное вещество) напечатаны, напылены, вытравлены или нанесены с помощью Фотографических 65 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 14 из стали, состоящий из двух щек 15 и 1 б 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 подвикным 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 8 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 закрывания. 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 образуютчасть 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 переключающего устройства. Устройство содержит два включенных последовательно светочувствительных транзистора 24 и 25. Коллектор транзистора 24 через последовательно включенные фотореэистор 26, резистор 27 (фиг. 4) и переключатель 28 соединен с полюсом источника постоянного тока. Эмиттер транзистора 24 подсоединен к земле15 Коллектор транзистора 24, кроме того, соединен с обоими входами 29 вентиля 30. Выход 31 последнего соединен с входом 32 вентиля 33. Вход 34 вентиля 33 через резистор 35 соединен с 20 плюсовым плюсом плюсового потенциала. Выход 36 вентиля 33 через резистор 37 соединяется с базой транзистора 38, эмиттер которого находится под положительным потенциалом и коллектор ко торого через последовательно включенные резисторы 39 и 40 подсоединен к земле. Точка соединения резисторов 39 и 40 подсоединена к базе двойной схемы Дарлингтона на транзисторах 30 41 и 42, Эмиттер транзистора 42 подсоединен к земле, а оба коллектора через схему иэ параллельного соединения индукционной катушки и диода 43 связаны с положительным потенциа лом. Коллектор транзистора 24, кроме того, соединен с входом 44 вентиля 45, вход 46 которого через резистор 47 соединен с плюсовьм 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. 50 Вход 34 вентиля 33 соединен с контактной поверхностью 55. Вход 46 вентиля 45 соединен с точкой 56 неподвижного контакта переключателя 57, который одним иэ контактов 56 или 55 со единен с потенциалом земли. Катушки 21 и 22 являются обмотками возбуждения электромагнитов ярма 19 и 20, которые изображены с общим якорем 14 (фиг. 5) . 60 1фототранзисторы 24 и 25 .(фиг. 5) помещены в особые гильзы, которые направлены на источник света.фототранэисторы включены последовательно и так, чтобы на них по воэ можности не влияли другие источники снета 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 попацает мешающий свет снаружи угла. В коллекторную цепь транзисторов 24 и 25 включен также чувствительный к свету ЬРН резистор 27, который служит для того, чтобы осуществлять автоматическую, возможно более точную регулировку транзисторов 24 и 25 в соответствии с окружающим светом, Он не зависит от собственно измеряемого источника света, а облучается исключительно окружающим светом. Резистор 27 ог" раничивает максимальный ток через транзисторы 24, 25 и резистор 26.Если решетка находится в открытом положении, при котором фототранзисторы 24 и 25 остаются в запертом положении, транзисторы переходят в 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 резистор ЗБ. На входе 32 вентиля 33 устанавливается логическая единица и вследствие этого на выходе 36 - логический нуль. Благодаря этому транзисторы 38, 41 и 42 становятся пронодящими. Через катушку 21 протекает ток, который притягивает якорь и переводит подвижную решетку 8 в закрытое положение. Кроме того, благодаря повороту якоря, рычаг переключателя 57 движется к контактной поверхности 55Если в этой точке, благодаря соприкосновению рычага переключателя 57 с поверхностью контакта, происхо дит контакт, на входе 34 отмечается логический нуль, а на выходе 36 логическая единица, в связи с чем транзисторы 38, 41 и 42 запираются иток больше не протекает через катушку 21. Светопроницаемая система остается в закрытом состоянии (благодаря остаточному магнетизму катушки 21) .Если источник света ослабевает, то фототранэисторы 4 н 5 запираются. На входе 44 вентиля 45 устанавливается логическая единица. Вход 46 также устанавливается на уровень логической единицы через резистор 47, благодаря чему на выходе 48 устанавливается логический нуль. Транзисторы 50 и 53 становятся проводящими и через катушку 22 протекает ток, 984397Магнитное поле катушки 22 тянет якорь против направления тяги катушки 21, вследствие чего подвижная решетка сдвигается в открытое положение. Кроме того, благодаря повороту якоря, рычаг переключателя 57 движется 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 10 ток через катушку 22 прерывается. Благодаря этому светопроницаемая система решеток остается в открытом положении.Для поверочного испытания процес 15 са переключеиия предусмотрен контрольный переключатель 58, который стимулирует действие фототранзисторов 24 и 25. Переключатель 58 подсоединен одним концом к земле, а другим 20 концом - к входам вентилей 30 и 45, Если переключатель 58 вдавлен при открытой решетке, выход вентиля 30 устанавливается на единицу. В остальных случаях вызывается такое . же действие, какое уже объяснялось дляспособа переключения фототранэисторов 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 собственных колебаний, непрерывно подает импульсы с длительностью около 2 мс на вентиль 30.Благодаря этому сварщик узнает, что устройство выключения работает нормально.40В переключателе 58 вентили 59-62 для этого подсоединены к источнику тока, который включен на входе вентиля, 59. С помощью контура 63 обратной 45 связи и диода 64 в нем соответственно от ступени к ступени создается переключающий импульс, который на выходе вентиля 61 имеет прямоугольную форму. Вместо входного контура (фиг,4)0 . для фототранзисторов (фиг.б) выбрана другая схема переключения светочувст. вительных транзисторов (тип Р РТ 100), Ветвь с транзисторами 65 и бб подсое динена не непосредственно к вентилю 30, а через потенциометр к базе ИИ- транзистора 67. Как только свет попадает на транзисторы 65 и бб, изменяется 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 йомощью изменеиия потенциометра 68 можно управлять чувствительностью светочувствительной переключающей 65 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 возможным 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 посредствомпереключающей 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 заменяемыми частями соединить также еще небольшой фильтр, который при вставле-. нии надвигается на фототранзисторы, ч также изменять их характеристики,Наряду с равномерным распределением полос возможно также предпринять распределение и устройство полос подругому;1. Материал полос варьировать по. толщине. Если делать внизу толще, чем вверху, то все нормальные. величины для поглощения излучения будут проходить по высоте решетки.2Удерживаемая в рамке решетка выполнена только в нижней части как решетка, в то время как верхняя часть обладает определенным, сильным поглощением света и неподвижна. При этой форме исполнения в движении участвует только небольшая масса, что далее понижает время переключения. 3. Окно, согласно типу 2, выполняется так, что верхняя часть состоитиэ двух, лежащих друг за другом оконс решетками, которые могут сдвигаться друг относительно друга вручную,независимо от магнитно-управляемойнижней части. Благодаря соответствующему оформлению толщин полос решеткии форме полос, можно верхнюю частьвручную устанавливать на определенную способность пропускания,Эти варианты исходя в основном иэтого, что смотровое окно образованоиз двух частей, причем верхняя частьустановлена постоянно на определенноепропускание, а нижняя часть подвижнаи с помощью схемы открывается и закрывается.Изобретение способствует безопасности работ, связанных с возникновением колеблющейся интенсивности света.формула изобретения1. Эащитное устройство для сварщика, содержащее защитный шлем сосмотровым окном и лицевой панелью с раэмещенньи на ней неподвижным и подвижным светофильтрами, из которых подвижный соединен посредством якоря с приводной электромагнитной катушкой, соединенной со светочувствительным элементом и источником постоянного тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности 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 катушкой дополнительньмсветочувствительньм элементом, а так"же ярмами, размещенньаки по обе стороны якоря и выполненными из материала,обладающего остаточньм магнетизмом,при этом на лицевой панели закреплена пружина растяжения, связанная сякорем.2. Устройство по п.1, о т л и "ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюобеспечения проверки работы устройст,ва при отключенных светочувствительных элементах, устройство оснащено 15 контрольно переключателем, подключенным к источнику постоянного тока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе2 О 1. Патент Германии 9 572153,кл. 30 27/02, 1933.2. Патент Великобритании 9 834021,кл. 75 (4) С, 1960.3. Авторское свидетельство СССР25 9 447154, кл. А 61 Р 9/06, 1974.9843 97Составитель А.НикитинРедактор Т.Кугрышева Техред А.БабинецКорректор Г. ОгарЗаказ 9965/78 Тираж 714 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Рауюская наб., д, 4)5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4