CN100465631C - 一种热防护服装或织物的热防护性能测试装置 - Google Patents

一种热防护服装或织物的热防护性能测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热防护服装或织物的热防护性能测试装置，包括测试头恒温水箱测控系统，测试头固定在机架上，测试头的最外层是保温隔热层，里面相邻的一层是热源，在热源试样之间是活动的预热屏蔽套，试样与皮肤模拟器之间为空气层，皮肤模拟器外表面装有膜热电偶和热电偶，皮肤模拟器固接在恒温柱上，恒温柱内设有循环水通道与恒温水浴相接，膜热电偶和热电偶与测控系统连接。本发明的体积小，重量轻，测试精度高，工作性能稳定可靠，可重复性操作，操作方便，可以进行大规模的工业生产。

Description

一种热防护服装或织物的热防护性能测试装置
技术领域
本发明涉及一种特殊服装或织物的防护性能测试装置，特别是涉及一种热防护服装或织物的热防护性能测试装置。
背景技术
为评价热防护服装(织物)隔热防辐射性能，国际上已制定一些测试标准，如已广泛采用的国际标准ISO—6942，美国标准ASTM—D4108及国家防火协会针对消防服制定的NFPA 1971及NFPA 1977标准。根据这些标准已经发展起了众多的的测试方法和仪器。国内、外对织物隔热辐射性能测试仪器研究很多，但其测热传感器不能真正起到人体皮肤模拟器作用；另外，这些仪器只能用来测定平面织物的热性能，即只考虑传热的平面一维性，而径向传热测定防护服装隔热性装置未见报道。
目前常用的测量织物热防护性能的是参照NFPA 1977标准制作的(RadiantProtective Performance)RPP仪，它是用5个功率为500瓦平行排列的红外石英管作为辐射热源，垂直的对试样进行热辐射，放置在试样后的铜质量热计用于测定透试样的热流量，试样与辐射源之间的隔热板为敞开式的，不能对织物的侧面进行隔热，会增大实验误差，且装置只考虑一维传热，采用与人体皮肤属性差别较大的铜质热流计作为皮肤模拟器，不能真实模拟出实际使用情况，所以也不能测定人体实际着装时所穿着服装的隔热防辐射性能。因此，亟需一种能较真实的模拟出在各种热环境下防护服装和皮肤受热情况，并能测量防护服组件或者单件的隔热性能测试仪。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种热防护服装或织物的热防护性能测试装置，以弥补现有技术的不足，满足实验及生产的需要。
为了解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：一种热防护服装或织物的热防护性能测试装置，包括测试头1、恒温水箱15、测控系统16，所述的测试头1固定在机架2上，测试头的最外层是保温隔热层3，保温隔热层3的里面相邻的一层是热源4，在热源4与被测试样7之间是预热屏蔽套11，预热屏蔽套11可在自动转动机构12的带动下沿导轨13上下移动，用包有隔热层的弹性钢圈做成的试样架10定位在磁性的机架2上，试样7被夹持在钢圈上，调节弹性钢圈的直径，从而可以调节被测试样7的直径，试样7与皮肤模拟器8之间为空气层，空气层厚度根据测试需要来确定，皮肤模拟器8装有与其外表面平齐的膜热电偶14，在距皮肤模拟器8表面径向向内2.5～3.5mm处嵌有热电偶6，皮肤模拟器8固接在恒温柱5上，恒温柱5内设有循环水通道9，循环水通道9与恒温水浴相接，膜热电偶14和热电偶6的模拟信号经数模转换输入到测控系统16中的主控计算机。
作为优选的技术方案：所述的皮肤模拟器8由与人体皮肤物理属性相似的微晶玻璃块构成；所述的热源4为筒形，其内径大小可调；所述的试样7与皮肤模拟器8之间的空气层厚度可调节；所述的测控系统16是基于NI虚拟仪器技术的。
本发明在使用时，预热屏蔽套11关闭，循环水泵开始工作，使皮肤模拟器8表面温度上升到接近人体的体表温度，加热筒形热源4一定时间，数据采集处理系统开始工作，再过一定时间后，预热屏蔽套11开启，此时织物暴露于热流下，暴露时间视热源4的热流强度和测试试样7的种类而定，一般保证皮肤模拟器8表面温度不超过90℃，闭合预热屏蔽套11，切断加热电源，数据采集系统继续工作直到实验所要求的终止时间。
本发明的有益效果是：
1.本发明的发热源为圆筒形，保证防护服受热的均匀性，非常适合模拟室内高温作业环境。
2.本发明的活动热源预热屏蔽套由铝箔反射板、散热管、纤维隔热层、不锈钢防护层等四层组成，且与快速自动转动机构相连，动作响应时间仅需0.5s，提高了测试精度。
3.热源预热屏蔽套与被测试样之间的上、下底面均采用了耐高温隔热纤维层，它能保证在未测试状态下织物不被热源预热，减小测量误差。
4.本发明的体积小，重量轻，测试精度高，工作性能稳定可靠，可重复性操作，操作方便，可以进行大规模的工业生产。
附图说明
图1是本发明的结构框架图。
图2是本发明的测试头平面示意图。
图3是本发明的测试头俯视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细阐述。
实施例1
参照图1-3，一种热防护服装或织物的热防护性能测试装置，包括测试头1、恒温水箱15、基于NI虚拟仪器技术的分析控制系统16，所述的测试头1固定在机架2上，并固定在其对应的凹槽上，测试头的最外层是保温隔热层3，保温隔热层3的里面相邻的一层是筒形热源4，热源4为云母线性加热套，高度为12cm，云母加热套是将电阻发热丝缠绕在云母片上一种电加热器，利用云母片良好的绝缘性能和耐高温性能，以云母片为骨架和绝缘层，辅以不锈钢板作支持保护，做成的筒状加热器件。试样7、皮肤模拟器8的尺寸为12cm，试样7的受热面与热源4内表面距离为2.5cm，试样7紧贴于皮肤模拟器8上，热流强度为25KW/m2，其热流量可以通过电加热功率和加热源内表面面积确定。
实施例2
加热源为云母线性加热套，高度为12cm，试样、皮肤模拟器高度与实施例1相同，试样与热源及皮肤模拟器表紧贴，即它们之间空气间隙为零，热源表面温度为125℃，可模拟检测防护服与发热源接触时的隔热性能。
实施例3
加热源为云母线性加热套，高度为12cm，试样、皮肤模拟器高度与实施例1相同，试样受热面与热源内表面距离为2.5cm，皮肤模拟器与织物之间的空气层厚度为6mm，可模拟局部高温加热环境，如加热锅炉前，测定防护服装(手套、头盔)的隔热防护性能。
实施例4
加热源为云母线性加热套，高度为12cm，试样、皮肤模拟器高度与1相同，试样受热面与热源内表面距离为2.5cm，皮肤模拟器与织物之间的空气层厚度为6mm。织物在测试前经调湿，使织物的含湿率在0～100％之间变化，可预测并评定不同的含湿率对防护织物的隔热防护性能的影响。
实施例5
加热源为圆柱形排列石英灯阵列，高度为7.2cm，试样高度与皮肤模拟器相同为12cm，试样受热面与热源内表面距离为6cm，皮肤模拟器与织物之间的空气层厚度为3mm，石英灯阵列发热流量为21KW/m2，发热流量可通过热流量传感器测出，作改进的RPP性能测试。

Claims (6)

1.一种热防护服装或织物的热防护性能测试装置，包括测试头(1)、恒温水箱(15)、测控系统(16)，其特征在于：所述的测试头(1)固定在机架(2)上，测试头的最外层是保温隔热层(3)，保温隔热层(3)的里面相邻的一层是热源(4)，在热源(4)与被测试样(7)之间是预热屏蔽套(11)，预热屏蔽套(11)可在自动转动机构(12)的带动下沿导轨(13)上下移动，试样架(10)可调节被测试样(7)的直径，试样(7)与皮肤模拟器(8)之间为空气层，空气层厚度根据测试需要来确定，皮肤模拟器(8)装有与其外表面平齐的膜热电偶(14)，在距皮肤模拟器(8)表面径向向里2.5～3.5mm处嵌有热电偶(6)，皮肤模拟器(8)固接在恒温柱(5)上，恒温柱(5)内设有循环水通道(9)，循环水通道(9)与恒温水浴相接，膜热电偶(14)和热电偶(6)的模拟信号经数模转换输入到测控系统(16)的主控计算机。
2.根据权利要求1所述的一种热防护服装或织物的热防护性能测试装置，其特征在于：所述的皮肤模拟器(8)由与人体皮肤物理属性相似的微晶玻璃块构成。
3.根据权利要求1所述的一种热防护服装或织物的热防护性能测试装置，其特征在于：所述的热源(4)为筒形，其内径大小可调。
4.根据权利要求1所述的一种热防护服装或织物的热防护性能测试装置，其特征在于：所述的试样(7)与皮肤模拟器(8)之间的空气层厚度可调节。
5.根据权利要求1所述的一种热防护服装或织物的热防护性能测试装置，其特征在于：所述的测控系统(16)是基于NI虚拟仪器技术的。
6.根据权利要求1所述的一种热防护服装或织物的热防护性能测试装置，其特征在于：试样架(10)是用包有隔热层的弹性钢圈做成，试样(7)被夹持在钢圈上，调节钢圈的直径，从而可以调节被测试样(7)的直径。
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