[发明专利]具有滤光器布置的焊接面罩

说明书

技术领域

本发明涉及具有滤光器布置的焊接面罩，且确切地说，是包括主滤光器以及至少一个辅助滤光器的滤光器布置。

背景技术

配备有滤光器的焊接面罩可以防止焊工受到在焊接操作过程中产生的光辐射，这种焊接面罩是为人熟知的。典型的焊接面罩滤光器是设置在焊接面罩前部的孔中的装置，焊工可以透过该滤光器来观察焊接操作，而他们的眼睛不会暴露在有害量的光辐射中。

电磁光谱的可见段，即人眼可以检测到的光辐射范围，在焊接行业中通常被认为是约为380纳米至780纳米（nm）的波长段。光辐射中波长小于可见段的另外波长段通常称为紫外线（UV）辐射。焊接行业中所关注的UV辐射光谱部分约为200nm至380nm。光辐射中波长大于可见段的另外波长段通常称为红外线辐射（IR）。焊接行业中所关注的IR辐射光谱部分约为780nm至3000nm。

紫外线和红外线辐射在焊接工艺的过程中通常由焊接弧产生，它们可能对人眼有害，例如，可能引起不可恢复的损坏。此外，在焊接工艺中产生的可见辐射通常太亮，从而导致焊工直接观察起来很不舒适，因此，需要用一种构件来减弱该可见辐射的透射。一般来讲，人眼以正常的厌恶反应来避免亮的可见辐射，例如瞬目反射或头部移动等，但在一些情况下，亮的可见辐射可能会使焊工眼花并且引起暂时性失明。

已知的焊接面罩滤光器类型包括无源滤光器或自动变暗滤光器（ADF）。无源滤光器常常是深色（通常是绿色）的玻璃透镜，它使有限范围内的辐射波长能够以某水平的透射比穿过。无源滤光器通常相当暗并且在正常的环境光条件下对用户仅提供有限量的可见度，因此通常定位在焊工面前，然后焊工即可开始焊接操作。传统的ADF具有默认状态，即光亮状态，这样焊工可以向前看得很清楚。在焊接操作开始时它会自动变为较暗状态，当焊工停止焊接操作时则返回到光亮状态。通常情况下，ADF使用可转换的电光技术例如液晶技术等来提供这些不同状态。ADF中使用的液晶技术的实例在US6,097,451、US5,825,441，以及US7,477,330中描述。

通常，可用的焊接面罩滤光器具有某一色调或者某个范围的色调或色调数。色调S与发光透射比TL（表示为穿过滤光器的光相对于标准光源和标准观察者的比率）有关，其关系如以下公式所示：

此处，TL定义为透射发光强度与入射发光强度的比率。发光透射比的精确定义以各种标准给出，例如个人眼睛保护-透射比要求的欧洲标准，EN169:2002。对于给定的色调数而言，发光透射比的公差以及不同波长段的UV和IR辐射中的最大透射比通常由焊接滤光器所运用的行业标准指定。例如，个人眼睛保护-透射比要求的欧洲标准，EN169:2002中的色调三（3），指定了在8.5%与17.8%之间的发光透射比水平。在其他实例中，色调十二（12）指定了在0.0012%与0.0032%之间的发光透射比水平。对于色调12而言，波长在313nm与365nm之间时，最大许可UV透射比为0.0012%，而对于从780nm至1400nm的波长带，最大可允许的平均光谱IR透射比为0.027%。对特定滤光器中可能最暗的色调（例如，色调12）而指定的最大UV和IR透射比的值也需适用于最亮的色调（例如，色调3）。

弧焊接中典型的无源滤光器的色调是色调十（10）。在光亮状态中典型ADF的色调是色调3，而在黑暗状态中的色调通常可以由焊工预先选择并且通常在色调八（8）与色调十二（12）的范围内。黑暗状态色调的选择取决于所进行的焊接操作类型以及焊工的个人偏好或舒适度。

提供配有ADF的焊接面罩，可以使焊工在不进行焊接时无需抬升该护面罩或移除焊接面罩便具有某视野，但是它没有考虑到焊工的周边视野。最近，一些焊接面罩已配有无源侧滤光器，通常称为侧窗，以便改善焊工的周边视野。这些侧窗是无源滤光器，它们可以减小透射到焊工的可见辐射水平。通常，当前可用的无源滤光器的透射比相当于自动变暗焊接滤光器中的黑暗状态与光亮状态之间的水平。选定的色调或透射比水平是以下两者之间的平衡：允许足够的可见辐射透射比来改善焊工的周边视野，以及使得在焊接操作过程中进入面罩并且会在主滤光器上引起眩光或内反射的可见辐射量最小化。具备该类侧窗的焊接面罩在US5,191,468中描述。