Защитное устройство (варианты)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(57) 1. Защитное устройство, содержащее корпус и фильтр, поддерживаемый этим корпусом и используемый в качестве обзорного окна, причем фильтр установлен с возможностью электрического подключения по крайней мере в два состояния светопроницаемости и содержит по крайней мере два жидкокристаллических элемента, отличающееся тем, что фильтр изготовлен полностью или по крайней мере в большей части из полимерного материала и выполнен как панорамное обзорное окно, которое может быть затемнено по всей поверхности, жидкокристаллические элементы выполнены в виде фольги, покрывающей всю поверхность панорамного обзорного окна, и содержит первый жидкокристаллический элемент, в состав которого входит жидкий кристалл-смектик типа С, выполненный в виде равномерной полимерной фольги, а также второй жидкокристаллический элемент, в состав которого входит жидкий кристалл типа СН, размещенный в пространстве между двумя отстоящими друг от друга слоями полимерной фольги. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что жидкокристаллические элементы также содержат по крайней мере один жидкокристаллический элемент, состоящий из параэлектрического жидкого кристалласмектика. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что параэлектрический жидкий кристалл-смектик содержит материал типа А. 4110 1 4. Устройство по одному из пп. 1-3, отличающееся тем, что поверхность панорамного обзорного окна выполнена изогнутой в одной плоскости. 5. Устройство по одному из пп. 1-3, отличающееся тем, что поверхность панорамного обзорного окна выполнена изогнутой в двух пересекающихся плоскостях. 6. Устройство по одному из пп. 1-5, отличающееся тем, что при использовании в качестве щитка сварщика содержит контролирующие средства, включающие светочувствительные средства, предназначенные для переключения в ответ на поток света от сварочной дуги фильтра из состояния относительно высокой светопроницаемости в состояние относительно низкой светопроницаемости. 7. Защитное устройство, содержащее корпус и фильтр, поддерживаемый этим корпусом и используемый в качестве обзорного окна, причем фильтр установлен с возможностью электрического переключения по крайней мере в два состояния светопроницаемости и содержит по крайней мере два жидкокристаллических элемента, отличающееся тем, что фильтр изготовлен из полимерного материала и выполнен как панорамное обзорное окно, которое может быть затемнено по всей поверхности, жидкокристаллические элементы выполнены в виде фольги, покрывающей всю поверхность панорамного обзорного окна, и содержат по крайней мере один жидкокристаллический элемент, в состав которого входит параэлектрический жидкий кристалл-смектик. 8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что параэлектрический жидкий кристалл-смектик содержит материал типа А. 9. Устройство по п. 7 или 8, отличающееся тем, что жидкокристаллические элементы включают по крайней мере один жидкокристаллический элемент, в конструкции которого имеется жидкий кристалл, размещенный в пространстве между двумя отстоящими друг от друга слоями полимерной фольги. 10. Устройство по п. 7 или 8, отличающееся тем, что жидкокристаллические элементы содержат по крайней мере один жидкокристаллический элемент, в конструкции которого имеется полимерный жидкий кристалл, выполненный в виде равномерной полимерной фольги. 11. Устройство по одному из пп. 7-10, отличающееся тем, что жидкокристаллические элементы также содержат по крайней мере один жидкокристаллический элемент, в состав которого входит ферроэлектрический жидкий кристалл-смектик. 12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что ферроэлектрический жидкий кристалл содержит материал типа С. 13. Устройство по одному из пп. 7-12, отличающееся тем, что жидкокристаллические элементы также содержат по крайней мере один жидкокристаллический элемент, в состав которого входит жидкий кристалл типа СН. 14. Устройство по одному из пп. 7-13, отличающееся тем, что жидкокристаллические элементы содержат первый жидкокристаллический элемент, в состав которого входит жидкий кристалл-смектик типа С,выполненный в виде равномерной фольги, и второй жидкокристаллический элемент, в состав которого входит жидкий кристалл типа СН, размещенный в пространстве между двумя отстоящими друг от друга слоями полимерной фольги. 15. Устройство по одному из пп. 7-14, отличающееся тем, что поверхность панорамного обзорного окна выполнена изогнутой в одной плоскости. 16. Устройство по одному из пп. 7-14, отличающееся тем, что поверхность панорамного обзорного окна выполнена изогнутой в двух пересекающихся плоскостях. 17. Устройство по одному из пп. 7-16, отличающееся тем, что при использовании в качестве щитка сварщика содержит контролирующие средства, включающие светочувствительные средства, предназначенные для переключения в ответ на поток света от сварочной дуги фильтра из состояния относительно высокой светопроницаемости в состояние низкой светопроницаемости. Настоящее изобретение относится к защитным устройствам и может быть использовано в качестве защитных щитков сварщиков с автоматическим затемнением, а также как шлемы с обзорным окном для пилотов, мотоциклистов и т.д. 4110 1 Известно защитное устройство (Патент США 3873804) - обзорное окно щитка сварщика, содержащее электрический элемент на базе жидких кристаллов, связанный с электрической цепью, управляемой световым потоком. Под воздействием излучения, возникающего при сварке, электрический элемент вынуждают переключиться из светопроницаемого состояния в затемненное состояние. Электрический элемент состоит из двух параллельных стеклянных пластинок, пространство между которыми заполнено нематиком, обладающим диэлектрической анизотропией, названным жидким кристаллом. На внутренние поверхности стеклянных пластинок наложены прозрачные электроды для создания электрического поля в жидком кристалле в нематической фазе для изменения степени светопроницаемости жидкого кристалла. С внешней стороны стеклянных пластинок имеются поляризаторы, которые в сочетании со свойством жидких кристаллов из нематика могут изменять светопроницаемость, позволяют или противодействуют проникновению света через обзорное окно. Известно также затемняющее устройство для защитного щитка сварщика, описанное в патенте 425048. Это устройство содержит, в свою очередь, первый поляризатор, первый электрический элемент,второй поляризатор, второй электрический элемент и третий поляризатор. Каждый электрический элемент между которыми заполнено жидким кристаллом нематиком, обладающим диэлектрической анизотропией. Обзорное окно с контролируемой светопроницаемостью имеет прямоугольную форму и расположено в передней части защитного щитка сварщика. В Европейском патенте 0157744 описано затемняющее устройство для защитного щитка сварщика, содержащее два электрических элемента, из которых по крайней мере один изготовлен из нематика со смесью двухлористых красящих соединений, обладающих анизотропией светопоглощения (так называемой конструкции гость-хозяин). Фильтр-диск, находящийся на пути лучей, уничтожает остаточный поток света от окрашенного элемента, находящегося в состоянии блокирования светопроницаемости. Электрические элементы также состоят из параллельно расположенных стеклянных пластинок, пространство между которыми заполнено жидкими кристаллами из нематика. Как и в ранее упомянутых патентах, обзорное окно имеет прямоугольную форму и расположено в передней части защитного щитка сварщика. Ранее описанные защитные щитки для сварщиков с автоматическим затемнением с успехом были усовершенствованы в направлении повышения контрастности и скорости переключения. Однако у этих известных устройств остаются серьезные недостатки, заключающиеся в том, что они обеспечивают пользователю крайне неудобный угол обзора, т.е. просто предметы, расположенные непосредственно перед сварщиком,можно было рассматривать через оптические средства, являющиеся последовательностью оптических приспособлений, выполненных в виде плоского обзорного окна относительно малых размеров, расположенного в передней части защитного щитка сварщика. Задачей настоящего изобретения является создание защитного устройства с увеличенным углом обзора и сохранением возможности электрического переключения светопроницаемости фильтра. Поставленная задача решается тем, что в защитном устройстве содержится корпус и фильтр, поддерживаемый этим корпусом и используемый в качестве обзорного окна, причем фильтр установлен с возможностью электрического по крайней мере два жидкокристаллических элемента. Согласно изобретению, фильтр изготовлен полностью или хотя бы большая его часть из полимерного материала и выполнен в виде панорамного обзорного окна, которое может быть затемнено по всей поверхности, жидкокристаллические элементы выполнены в виде фольги, покрывающей всю поверхность панорамного обзорного окна, и содержит первый жидкокристаллический элемент, в состав которого входит жидкий кристалл-смектик типа С, выполненный в виде равномерной полимерной фольги, а также второй жидкокристаллический элемент, в состав которого входит жидкий кристалл типа СН, размещенный в пространстве между двумя отстоящими друг от друга слоями полимерной фольги. В соответствии с настоящим изобретением под жидкокристаллическим элементом понимается оптоэлектрическое устройство, содержащее жидкий кристалл, окруженный слоями, при необходимости, слоями прозрачных электродов для наложения электрического поля на жидкий кристалл и содержащее необходимые поляризаторы. Слои электродов и поляризаторы могут быть общими для ряда жидкокристаллических элементов. Изготовление фильтра полностью или по крайней мере большей его части из полимерного материала уменьшает общую массу устройства, при этом уравновешенность устройства в целом улучшается. Фильтр может быть изготовлен полностью из полимерного материала в том случае, если все жидкие кристаллы будут из полимерного материала, но даже при нормальных условиях, т.е. при включении в конструкцию фильтра мономерных жидких кристаллов, общая масса последнего будет значительно меньшей, чем у известных фильтров со стеклянными пластинками. Поверхность панорамного обзорного окна может быть выполнена изогнутой в одной плоскости или в двух пересекающихся плоскостях, обеспечивая угол обзора, близкий к нормальному углу зрения пользователя. 4110 1 В предпочтительном варианте исполнения фильтр содержит два или более жидкокристаллических элемента, причем в другом варианте соседние жидкокристаллические элементы в фильтре могут иметь общий поляризатор. Сочетание жидкий кристалл - полимер, используемое в изобретении, далее будет представлено в двух вариантах (1, 2). В каждом из этих вариантов (1, 2) могут быть использованы различные жидкие кристаллы. В случае использования в качестве защитного щитка сварщика наиболее важными являютсяскрученный нематик (СН),смектик типа С ( ферроэлектрик),смектик типа А ( параэлектрик). Эти типы жидких кристаллов ,имогут быть далее представлены в их чистой форме или в смеси с молекулами двухлористого окрашивающего соединения (конструкции гость - хозяин). 1. Фольга из жидких кристаллов. В этом варианте исполнения нормальный жидкий кристалл, т.е. жидкий кристалл из мономера, размещен между двумя полимерными слоями фольги, которые предпочтительно покрыты токопроводящими слоями. Между слоями полимерной фольги могут быть помещены проставки. Степень гашения (затемнения) в этом варианте высокая. 2. ПЖК (полимерный жидкий кристалл). В этом варианте исполнения жидкий кристалл выполнен из полимера, что означает, что наличие окружающих слоев полимерной фольги или пленки необязательно. Однако термин ПЖК в данном применении следует рассматривать как содержащий альтернативный полимерный жидкий кристалл, окруженный слоями полимерной фольги или пленки. В варианте исполнения ПЖК могут использоваться только жидкие кристаллы-смектики, например, типа С или А. Время переключения полимерного материала нематика чрезвычайно продолжительное, т.е. порядка 10 и более. Поэтому в случае применения в защитных щитках сварщика можно использовать так называемую ФЭПЖК-конструкцию с полимерным вариантом смектика типа С (ферроэлектрик). ФЭПЖК обладает особо высокой бистабильностью(памятью), что способствует сокращению потребления энергии в момент переключения. Таким образом, для каждого жидкокристаллического (ЖК) элемента, включенного в состав фильтра, может быть выбран вариант исполнения 1 - жидкокристаллическая (ЖК) фольга или вариант 2 - полимерный жидкий кристалл (ПЖК). Один или два таких жидкокристаллических (ЖК) элемента в фильтре могут содержать по крайней мере один ЖК элемент, состоящий из жидкого кристалла-смектика, который может быть ферроэлектриком, особенно тип С, или параэлектриком, особенно тип А. Один или два таких жидкокристаллических (ЖК) элемента фильтра могут содержать по крайней мере один ЖК элемент, состоящий из ЖК-скрученного нематика (СН). В особенно предпочтительном варианте исполнения настоящего изобретения фильтр содержит по крайней мере два жидкокристаллических (ЖК) элемента, причем первый ЖК элемент содержит ЖК смектик типа С, выполненный в форме равномерной полимерной фольги (вариант 2 - ПЖК), а второй ЖК элемент содержит ЖК типа СН, помещенный в пространстве между двумя расположенными на определенном расстоянии слоями полимерной фольги (вариант 1 - ЖК фольга из СН). Элемент из СН может, с одной стороны,функционировать как защитный элемент фильтра, т.е. действовать параллельно с поляризаторами для обеспечения затемнения в случае потери мощности, а с другой стороны, выполнять роль постоянно подстраиваемой полутоновой шкалы. Однако элемент из СН переключается медленнее, чем элемент из ферроэлектрического полимерного жидкого кристалла (ФЭПЖК). Поэтому последний действует как быстродействующий затвор в фильтре. Более того, контрастность элемента из ФЭПЖК более независима от направления в сравнении с элементом из СН. В случае если защитное устройство используют в качестве щитка сварщика, то оно предпочтительно должно содержать контролирующие средства, включающие средства для измерения светового потока, приспособленные для выполнения переключения фильтра из состояния относительно высокой светопроницаемости в состояние относительно низкой светопроницаемости любым известным способом в ответ на световой поток от сварочной дуги. На фиг. 1 изображен общий вид защитного устройства, представленный в форме защитного щитка сварщика фиг. 2 - схематическое изображение варианта исполнения фильтра в разобранном виде фиг. 3 - вариант исполнения фильтра, изображенного на фиг. 2. Защитный щиток сварщика (фиг. 1) содержит корпус 1, имеющий форму маски, снабженной передней стороной 2, боковыми сторонами 3 и верхней стороной 4. Корпус 1 также снабжен регулируемыми пристежными ремешками 5 и 6, прикрепленными с возможностью поворота к корпусу 1 посредством двух затягиваемых кнопок 7. Корпус 1 может быть предпочтительно изготовлен из жесткого пластика ограниченной массы. Передняя сторона 2 и боковые стороны 3 корпуса 1 снабжены отверстием, в которое вставлен фильтр 10 и прикреплен по всему своему контуру к корпусу 1 каким-либо известным способом. Фильтр 10 может быть электрически переключен по крайней мере в два состояния светонепроницаемости и содержит для этой цели один или более жидкокристаллических элементов. 4 4110 1 Фильтр 10 (фиг. 1) выполнен в виде панорамного обзорного окна, перекрывающего полностью угол зрения сварщика и специально снабженного боковыми частями 11, размещенными в боковых сторонах 3 корпуса 1. Фильтр 10 изготовлен полностью или по крайней мере большая его часть из полимерного материала, а жидкокристаллические элементы выполнены в виде фольги и покрывают всю поверхность панорамного обзорного окна. Форму корпуса 1, представленную на фиг. 1, следует рассматривать как вариант исполнения, а фильтр 10 может занимать большую или меньшую часть общей поверхности защитного щитка сварщика. Защитный щиток сварщика оснащен контролирующими средствами (не показаны), содержащими фотоэлементы или аналогичные приспособления, предназначенные для затемнения фильтра 10 в соответствующей степени в ответ на вспышку сварочной дуги. Подробное описание этих контролирующих средств не приводится, так как конструкция и действие их известны специалистам в данной области. На фиг. 2 представлен в схематическом виде фильтр 10, предназначенный для компоненты фильтра 10 показаны отстоящими друг от друга и плоскопараллельными, в то время как в действительности эти компоненты сопряжены друг с другом и имеют изогнутую форму панорамного обзорного окна. Фильтр 10 (фиг. 2) содержит первый жидкокристаллический элемент 20, который состоит из жидкого кристалла типа скрученного нематика (СН), размещенного в пространстве между двумя отстоящими друг от друга слоями полимерной фольги. Этому элементу из СН принадлежат два параллельных поляризатора 1 и 2, причем оптическая ось элемента из СН расположена параллельно или перпендикулярно направлению поляризации поляризаторов 1 и 2, как это показано пунктирными линиями на фиг 2. Кроме того, обзорное окно 10 на фиг. 2 содержит второй жидкокристаллический элемент 30, который состоит из ферроэлектрического полимерного жидкого кристалла (ФЭПЖК) типа С, т.е. элемент из ФЭПЖК. Этому элементу из ФЭПЖК принадлежат два поляризатора 2 и 3, причем поляризатор Р 2 является общим для двух элементов 20 и 30. В варианте исполнения, представленном на фиг. 2, элемент 30 из ФЭПЖК действует как быстродействующий затвор фильтра 10, в то время как элемент 20 из СН, с одной стороны, действует как защитный элемент, т.е. в случае потери мощности светопроницаемость совсем прекращается или снижается до очень низкого уровня, а с другой стороны, позволяет осуществлять подстройку полутоновой шкалы с помощью соответствующих регулирующих средств. На фиг. 3 представлен в схематическом разобранном виде вариант фильтра 10, изображенного на фиг. 1. Фильтр 10 на фиг. 3 содержит элемент 20 из СН, как на фиг. 2, и два элемента 30 из ФЭПЖК, обозначенных ФЭПЖК 1 и ФЭПЖК 2, которые позволяют выполнять скоростное переключение, особенно если выбраны ограниченные углы переключения (18-25) для каждого элемента из ФЭПЖК. Элементы из ФЭПЖК, представленные на фиг. 3, могут быть изготовлены из ЖК типа СС, а также СА или АА. Следует иметь в виду, что последовательность элементов на фиг. 2 и 3 может быть изменена и что материал и конструкция могут быть выбраны иными. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 6