CN105301043A - 一种织物系统综合热防护性能的测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种织物系统综合热防护性能的测试仪，其特征在于，包括装置总支架，所述的装置总支架上设有轨道和用于放置待测织物的织物试样架，所述的轨道上设有热源装置和施压装置，所述的热源装置和施压装置可沿所述的轨道滑动至织物试样架上待测织物的下方，所述的织物试样架上设有热流密度采集系统。本发明可以对织物热蓄积的释放过程进行模拟研究，通过测量织物在热暴露阶段的传热量及冷却阶段由于热蓄积所导致的传热量来综合评价织物的热防护性能。本发明可以对热蓄积的自然释放和受压释放过程进行模拟研究，弥补了当前热防护性能测评手段的不足，能够更加全面和真实地评价防护服在实际使用过程中的整体热防护性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种织物系统综合热防护性能的测试仪，属于热防护安全技术领域。
背景技术
在消防救援、工业生产或军事战场等热环境条件下，作业人员需要穿着防护服装以避免人体受到热伤害，如何客观、定量、合理、准确的评价服装的热防护性能成为了功能防护服装研究领域的重要内容。
针对防护织物的阻燃、隔热等热防护性能，目前已形成了一系列测评方法，如垂直燃烧法、ASTMF2700阻燃隔热防护服在火焰和辐射热暴露下的热传递测试(HTP测试)、ASTMF1939辐射热传递性能测试(RHR测试)、ASTMF1060表面接触热作用下的防护服装材料热防护性能测试等。在常规的HTP、RHR测试中，需将热防护织物持续暴露于模拟热源中，通过直接测量热暴露阶段透过织物所传递的热量来分析织物的热防护性能，但却忽略了热暴露结束后织物中的热蓄积所引起的热量传递。事实上，热防护织物在热暴露过程中会吸收热量并存储起来，热暴露结束后织物中的蓄热会继续释放至皮肤，从而可能导致皮肤烧伤。另外，在一些情况下由于着装人员运动或受到外界施压，蓄积大量热量的服装会突然接触到皮肤，从而加剧了织物中热蓄积的释放，引起更严重的烧伤。一项事故调查的研究发现，消防员事故中最常见的烧伤部位为肩部和手臂，其次为膝关节，这些较易烧伤的部位同时也是防护服装受压频率较高的部位，例如服装肩部会因呼吸装置受到挤压、服装膝盖部位会因爬行而受到挤压。这些部位的烧伤可能与服装受压后热蓄积的加速释放有关。但是目前HTP和HRH测试所使用的仪器却不能对热蓄积的受压释放过程进行模拟研究，这些测试仪器有可能高估了织物的热防护性能。因此，为了更真实的评价防护织物系统在实际使用过程中的热防护性能，需要建立新型的热防护性测试仪来对防护服热蓄积的释放过程进行模拟研究，特别是热蓄积的受压释放过程进行模拟研究。此外目前国内尚未有对防护服热蓄积测试装置的相关研究，急需建立完善的热蓄积测评手段，更为准确、全面的评价防护服的热防护性能。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种织物系统综合热防护性能的测试仪，以评价两部分的热威胁(热暴露阶段的热传递和冷却阶段由于织物蓄热释放所导致的热传递)下织物系统的综合热防护性能，以弥补现有技术的不足或缺陷，满足热防护服装生产和改进的需要。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种织物系统综合热防护性能的测试仪，其特征在于，包括装置总支架，所述的装置总支架上设有轨道和用于放置待测织物的织物试样架，所述的轨道上设有热源装置和施压装置，所述的热源装置和施压装置可沿所述的轨道滑动至织物试样架上待测织物的下方，所述的织物试样架上设有热流密度采集系统。
优选地，所述的热源装置包括热源推车、热源升降支撑架和热源，所述的热源升降支撑架设于热源推车上，所述的热源设于热源升降支撑架上。
更优选地，所述的热源升降支撑架包括外支撑架以及设于外支撑架内侧的内支撑架，所述的热源设于内支撑架上。
更优选地，所述的外支撑架上设有两个纵向的卡槽和一个横向的卡箍，内支撑架的底部设有螺栓，所述的螺栓可在卡槽内滑动并固定于卡箍上，通过控制卡箍的位置可调节内支撑架及热源的高低位置。
优选地，所述的施压装置包括施压推车、气缸升降支撑架、气缸和施压块，所述的施压推车上设有气缸升降支撑架，所述的气缸升降支撑架的底部设有角钢基座，气缸直立于角钢基座上，气缸底部与角钢基座之间设有螺丝垫片，通过增加或减少螺丝垫片的数量来调节气缸的高低位置，所述施压块置于气缸的活塞杆上，所述气缸与气泵相连，所述气缸由气缸控制器来控制启动和停止。
优选地，所述的织物试样架的两侧分别设有左定位插板和右定位插板，所述的左定位插板可插入装置总支架并阻挡施压装置沿轨道向左滑动，所述的右定位插板可插入装置总支架并阻挡热源装置向右移动。
优选地，所述的织物试样架具有一个可将待测织物露出的开口。
优选地，所述的织物试样架上还设有衣下空气层厚度调节块，所述的衣下空气层厚度调节块设于待测织物和热流密度采集系统之间。
更优选地，所述的衣下空气层厚度调节块的高度为6.4-24mm。
优选地，所述的热流密度采集系统包括传感器固定基座，所述的传感器固定基座内嵌有热流计，所述的热流计通过数据采集装置与计算机相连。
更优选地，所述的计算机上设有皮肤烧伤分析系统，该皮肤烧伤分析系统将热流计所记录的总热流量(热暴露阶段的直接传热量及冷却阶段的热蓄积传热量)的历史数据并应用于皮肤烧伤模型，计算皮肤表皮层和真皮层的温度，用于评价皮肤烧伤。
优选地，所述的热源装置和施压装置上分别设有热源装置把手和施压装置把手，便于推动热源装置和施压装置在轨道上滑动。
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明可以对织物热蓄积的释放过程进行模拟研究，通过测量织物在热暴露阶段的传热量及冷却阶段由于热蓄积所导致的传热量来综合评价织物的热防护性能。本发明可以对热蓄积的自然释放和受压释放过程进行模拟研究，弥补了当前热防护性能测评手段的不足，能够更加全面和真实地评价防护服在实际使用过程中的整体热防护性能，从而为预测人体烧伤提供了更为精确的数据。其次，通过对织物热蓄积的研究，探索织物综合热防护性能的影响因素，对于改善和优化服装设计以降低对人体的热伤害都具有现实意义和应用价值。
附图说明
图1为织物系统综合热防护性能的测试仪结构示意图。
图2为本发明热源装置外支撑架的侧视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例所述的织物系统综合热防护性能的测试仪包括装置总支架3，所述的装置总支架3上设有轨道4和用于放置待测织物25的织物试样架5，所述的轨道4上设有热源装置1和施压装置2，所述的热源装置1和施压装置2可沿所述的轨道4滑动至织物试样架5上待测织物25的下方，所述的织物试样架5上设有热流密度采集系统6。
所述的热源装置1包括热源推车7、热源升降支撑架8和热源9，所述的热源升降支撑架8设于热源推车7上，所述的热源9设于热源升降支撑架8上。所述的热源升降支撑架8包括外支撑架11以及设于外支撑架11内侧的内支撑架10，外支撑架11的横截面积为170×170mm，所述的热源9设于内支撑架10上。所述的外支撑架11上设有两个纵向的卡槽12和一个横向的卡箍13，卡槽12的长度为80mm，内支撑架10的底部设有螺栓14，所述的螺栓14可在卡槽12内滑动并固定于卡箍13上，通过控制卡箍13的位置可调节内支撑架10及热源9的高低位置，热源9的可调节高度范围为0-80mm。热源9为黑色陶瓷发热板，其发热面的横截面积为120×120mm，通过调节热源9的高低位置(即热源表面与织物表面的距离)及热源的功率来控制热源的热通量，该热源所产生的热通量在0.5-42kw/m2之间。
所述热源装置1的右侧设有施压装置2，所述的施压装置2包括施压推车15、气缸升降支撑架16、气缸17和施压块18，所述的施压推车15上设有气缸升降支撑架16，所述气缸升降支撑架16的横截面积为170×170mm，所述的气缸升降支撑架16的底部设有角钢基座19，气缸17直立于角钢基座19上，气缸17底部与角钢基座19之间设有螺丝垫片20，通过增加或减少螺丝垫片20的数量来调节气缸17的高低位置，气缸17的可调节高度范围为0-20mm，所述施压块18置于气缸17的活塞杆上，施压块18为圆柱形，其直径为50mm，高度为25mm，采用导热系数小的耐热材料构成；所述气缸17与气泵21相连，通过控制气泵21的压力实现对施压块18表面的压力调节，施压块18表面所产生的压力在0-15psi之间；所述气缸17由气缸控制器22来控制启动和停止。所述热源推车7和施压推车15均为双轴四轮，所述轨道4设于装置总支架3下部。
所述装置总支架3上部设有织物试样架5，该织物试样架5的外横截面积为150×150mm，所述的织物试样架5具有一个可将待测织物25露出的面积为100×100mm的开口。所述的织物试样架5的两侧分别设有左定位插板23和右定位插板24，所述定位插板距织物试样架5的左右边缘各10mm；所述的左定位插板23可插入装置总支架3并阻挡施压装置2沿轨道4向左滑动，所述的右定位插板24可插入装置总支架3并阻挡热源装置1向右移动。所述的织物试样架5上还设有衣下空气层厚度调节块26，所述的衣下空气层厚度调节块26设于待测织物25和热流密度采集系统6之间。所述的衣下空气层厚度调节块26的高度为6.4-24mm，从而可以模拟不同衣下空气层厚度；所述衣下空气层厚度调节块26上方设有热流密度采集系统6，所述的热流密度采集系统6包括传感器固定基座27，所述的传感器固定基座27内嵌有热流计28，所述的热流计28通过数据采集装置29与计算机32相连。所述的计算机32上设有皮肤烧伤分析系统，该皮肤烧伤分析系统将热流计28所记录的总热流量，包括热暴露阶段的直接传热量及冷却阶段的热蓄积传热量的历史数据应用于皮肤烧伤模型，计算皮肤表皮层和真皮层的温度，用于评价皮肤烧伤。所述的热源装置1和施压装置2上分别设有热源装置把手30和施压装置把手31，便于推动热源装置1和施压装置2在轨道4上滑动。
所述热源装置1位于装置总支架3左部，所述施压装置2位于装置总支架3右部，实验开始前热源装置1滑动至织物试样架5的左侧，避免待测织物25受热；热暴露开始时，按下所述右定位插板24，通过热源装置把手30将热源装置1推至右定位插板24处，使热源装置1位于织物试样架5的正下方；热暴露结束时，拉动热源装置1至织物试样架5左侧，取出右定位插板24并按下左定位插板23，然后通过施压装置把手31将施压装置2拉动至左定位插板23处，使施压装置2位于织物试样架5正下方，最后启动所述气缸控制器22通过施压块18对织物表面施压，通过热流密度采集系统6对热暴露阶段和热暴露结束后冷却阶段的数据进行采集。如果需模拟蓄热自然释放的情况，则热暴露结束后不需启动气缸控制器22，但热流密度采集系统仍需持续记录热暴露结束后冷却阶段的数据。热源推车7和施压推车15能在轨道4上较快滑动，且能在2s内移至织物试样架5正下方。
不难发现，本发明可模拟辐射热暴露环境，热通量为0.5-42kw/m2，衣下空气层厚度为6.4-24mm，热暴露结束后冷却阶段中热蓄积自然释放(施压＝0psi)和受压释放(施压≤15psi)的情况，弥补了当前热防护性能测评手段的不足，能够更加全面和真实地评价防护服在实际使用过程中的整体热防护性能，从而为预测人体烧伤提供了更为精确的数据。
Claims (10)
1.一种织物系统综合热防护性能的测试仪，其特征在于，包括装置总支架(3)，所述的装置总支架(3)上设有轨道(4)和用于放置待测织物(25)的织物试样架(5)，所述的轨道(4)上设有热源装置(1)和施压装置(2)，所述的热源装置(1)和施压装置(2)可沿所述的轨道(4)滑动至织物试样架(5)上待测织物(25)的下方，所述的织物试样架(5)上设有热流密度采集系统(6)。
2.如权利要求1所述的织物系统综合热防护性能的测试仪，其特征在于，所述的热源装置(1)包括热源推车(7)、热源升降支撑架(8)和热源(9)，所述的热源升降支撑架(8)设于热源推车(7)上，所述的热源(9)设于热源升降支撑架(8)上。
3.如权利要求2所述的织物系统综合热防护性能的测试仪，其特征在于，所述的热源升降支撑架(8)包括外支撑架(11)以及设于外支撑架(11)内侧的内支撑架(10)，所述的热源(9)设于内支撑架(10)上。
4.如权利要求3所述的织物系统综合热防护性能的测试仪，其特征在于，所述的外支撑架11上设有两个纵向的卡槽(12)和一个横向的卡箍(13)，内支撑架(10)的底部设有螺栓(14)，所述的螺栓(14)可在卡槽(12)内滑动并固定于卡箍(13)上，通过控制卡箍(13)的位置可调节内支撑架(10)及热源(9)的高低位置。
5.如权利要求1所述的织物系统综合热防护性能的测试仪，其特征在于，所述的施压装置(2)包括施压推车(15)、气缸升降支撑架(16)、气缸(17)和施压块(18)，所述的施压推车(15)上设有气缸升降支撑架(16)，所述的气缸升降支撑架(16)的底部设有角钢基座(19)，气缸(17)直立于角钢基座(19)上，气缸(17)底部与角钢基座(19)之间设有螺丝垫片(20)，通过增加或减少螺丝垫片(20)的数量来调节气缸(17)的高低位置，所述施压块(18)置于气缸(17)的活塞杆上，所述气缸(17)与气泵(21)相连，所述气缸(17)由气缸控制器(22)来控制启动和停止。
6.如权利要求1所述的织物系统综合热防护性能的测试仪，其特征在于，所述的织物试样架(5)的两侧分别设有左定位插板(23)和右定位插板(24)，所述的左定位插板(23)可插入装置总支架(3)并阻挡施压装置(2)沿轨道(4)向左滑动，所述的右定位插板(24)可插入装置总支架(3)并阻挡热源装置(1)向右移动。
7.如权利要求1所述的织物系统综合热防护性能的测试仪，其特征在于，所述的织物试样架(5)具有一个可将待测织物(25)露出的开口。
8.如权利要求1所述的织物系统综合热防护性能的测试仪，其特征在于，所述的织物试样架(5)上还设有衣下空气层厚度调节块(26)，所述的衣下空气层厚度调节块(26)设于待测织物(25)和热流密度采集系统(6)之间。
9.如权利要求1所述的织物系统综合热防护性能的测试仪，其特征在于，所述的热流密度采集系统(6)包括传感器固定基座(27)，所述的传感器固定基座(27)内嵌有热流计(28)，所述的热流计(28)通过数据采集装置(29)与计算机相连。
10.如权利要求1所述的织物系统综合热防护性能的测试仪，其特征在于，所述的热源装置(1)和施压装置(2)上分别设有热源装置把手(30)和施压装置把手(31)，便于推动热源装置(1)和施压装置(2)在轨道(4)上滑动。
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Legal Events
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20180424 Termination date: 20200916 |