CN109187064B - 空气呼吸器抗火焰吞噬试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气呼吸器抗火焰吞噬试验系统，包括预热箱、半身模、试验车和燃烧装置；所述半身模固定在所述试验车的顶面；试验车与所述预热箱之间设置有轨道；试验车的顶面设置有密封板；预热箱，包括加热腔、框架和温度控制单元；所述加热腔前壁开设有试验车进入的门，加热腔的底壁开设有与所述试验车的密封板适配的停车槽；与所述门相对的后侧壁和所述后侧壁两侧的左、右侧壁上均设置有加热器；后侧壁顶端两侧均设置有朝向前侧壁的风扇；前侧壁顶端两侧均设置有朝向后侧壁的风扇。

Description

空气呼吸器抗火焰吞噬试验系统

技术领域

本发明涉及一种空气呼吸器抗火焰吞噬试验系统。

背景技术

由于近年来我国对空气呼吸器的实际应用越来越广泛，尤其是在消防、军队、应急救援、公共安全、航空航天、安全生产等领域的应用，对其性能提升的需求也越来越高。虽然我国众多空气呼吸器研究机构、检验机构、生产企业等单位的技术人员在修订空气呼吸器技术标准、提高装备性能质量、完善检测手段等方面做了大量的工作，但由于欧美技术标准中的部分高端检测设备在我国国内没有应用，其主要原因是不能从国外直接购买引进和国内没有制造这些检测设备的能力，导致由于缺乏检测设备和检测手段而无法将某些重要性能指标编入我国的空气呼吸器技术标准中。

“抗火焰吞噬性能”就是以上所述空气呼吸器重要性能指标之一，也是较为重要的一项，由于国内始终没有解决“火焰吞噬试验装置”的问题，从而无法对空气呼吸器进行火焰吞噬试验验证，进而无法确定空气呼吸器抗火焰吞噬性能技术指标和相应试验方法。

基于以上考虑，我公司参照国外相关标准自主开发了“空气呼吸器火焰吞噬试验装置”，可以对空气呼吸器的耐火焰吞噬性能进行试验验证。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构新颖独特的空气呼吸器抗火焰吞噬试验系统；具体技术方案为：

一种空气呼吸器抗火焰吞噬试验系统，包括预热箱、半身模、试验车和燃烧装置；所述半身模固定在所述试验车的顶面；试验车与所述预热箱之间设置有轨道；试验车的顶面设置有密封板；预热箱包括加热腔、框架和温度控制单元；所述加热腔前壁开设有试验车进入的门，加热腔的底壁开设有与所述试验车的密封板适配的停车槽；与所述门相对的后侧壁和所述后侧壁两侧的左、右侧壁上均设置有加热器；后侧壁顶端两侧均设置有朝向前侧壁的风扇；前侧壁顶端两侧均设置有朝向后侧壁的风扇。

进一步，所述前侧壁上的风扇的中心轴指向所述后侧壁的底端；所述后侧壁上的风扇的中心轴指向前侧壁高度的2/3处。

进一步，所述后侧壁、左右侧壁上的所述加热器均为3片；沿侧壁高度方向均布。

进一步，所述温度控制单元的测温探头设置在所述左右侧壁上，设置高度在底壁上方50至80毫米之间。

进一步，所述门由平移机构驱动；所述平移机构包括旋转臂、辅助旋转臂、旋转轴和驱动电机；所述旋转轴穿过所述加热腔的底壁，通过轴承固定在前侧壁的门侧的支撑臂上；所述驱动电机驱动所述旋转轴旋转；所述旋转臂的一端固定在旋转轴上，另一端固定在门的左端部；所述辅助旋转臂的一端固定在预热箱的顶部，另一端固定在门的右端部；旋转臂、门、辅助旋转臂和预热箱的顶壁形成四连杆机构；通过旋转臂的旋转带动门平行或近似平行移动；完全打开或关闭门。

进一步，所述预热箱的外壁设置有保温层。

进一步，所述门关闭时嵌入所述预热箱的前壁内；门与所述前壁之间设置有耐热密封条。

进一步，所述耐热密封条设置在所述门的四周的端面上。

进一步，所述门完全打开的位置对应设置有检测门是否开关到位的感应传感器。

进一步，所述停车槽与所述试验车的密封板之间的缝隙控制在1～2mm 。

进一步，所述燃烧装置包括燃气源、空气源、混合器和两组燃烧排；所述燃气源输出的燃气与所述空气源输出的空气经所述混合器混合后输入所述燃烧排；所述燃烧排固定在燃烧排支架上；两组所述燃烧排支架分别固定在燃烧排框架的顶端面左右两侧；每组燃烧排由若干根燃烧排组成；燃烧排的内侧排布有若干个喷孔；混合器包括依次用螺纹连接的燃气喷嘴、混合部和文丘里管；所述混合部设置有若干个压缩空气入口。

进一步，相邻的四个所述喷孔组成菱形；上下孔距为5mm；左右孔距为9.5mm。

进一步，所述喷孔的孔径为1.9至2.2mm。

进一步，所述燃气源包括燃气储气瓶、调压器和阻火器。

进一步，所述调压器为两级。

进一步，所述空气源为压缩空气储气罐。

进一步，所述燃烧排支架上设置有点火器；所述点火器的引燃点位于喷孔阵列的中点。

进一步，所述燃烧排支架上设置有测温探头；所述测温探头的延伸方向与燃烧排的延伸方向平行，与燃烧排的中心轴处于同一水平面上，距离喷孔200-202mm。

本发明空气呼吸器抗火焰吞噬试验系统设置有预热箱；通过三段电加热器加热预热箱内的空气，为空气呼吸器提供热源；通过顶部设置的风扇组保证箱内空气的温度均匀；温差不超过5℃。

附图说明

图1为本发明空气呼吸器抗火焰吞噬试验系统结构示意图；

图2为预热箱结构示意图；

图3为预热箱结构示意图；

图4为预热箱结构示意图；

图5为预热箱结构示意图；

图6为预热箱结构示意图；

图7为预热箱结构示意图；

图8为预热箱结构示意图；

图9为燃烧系统结构示意图；

图10为燃烧系统结构示意图；

图11为混合器结构示意图；

图12为喷孔排布结构示意图局部放大图；

图13为混合器结构示意图；

图14为半身模结构示意图；

图15为半身模结构示意图；

图16为半身模结构示意图；

图17为半身模结构示意图；

图18为试验车结构示意图；

图19为试验车结构示意图；

图20为试验车结构示意图；

图21为试验车结构示意图；

图22为燃气管路系统示意图。

图中：1-1、框架；1-1.1、停车槽； 1-2、面板；1-3、电控门；1-3.1、旋转轴；1-3.2、辅助旋转臂；1-3.3、旋转臂；1-3.4、驱动气缸；1-4、感应传感器；1-5、风扇；1-6、加热器；1-7、保温层；1-8、测温探头； 1-10、缝隙；2-1、气源压力表； 2-2、 I级压力表；2-3、II级压力表；2-4、电磁阀；2-5、阻火器；2-6、燃烧排框架；2-7、燃烧排；2-8、点火器；2-9、压缩空气总管；2-10、I级调压器；2-11、II级调压器；2-12、混合器；2-12.1、燃气喷嘴； 2-12.2、混合部；2-12.3、文丘里管； 2-12.4、混合腔；2-12.5、辅助混合腔；2-12.6、压缩空气入口；2-13、测温探头；2-14、空气输入口；2-15、燃气输入口；2-16、喷孔；3-1、头模； 3-2、躯干模；3-3、微压压力变送器；3-4、上工艺口；3-5、下工艺口；3-6、呼吸阻力检测口；3-7、模拟呼吸出口；3-8、呼吸阻力检测导气管；3-9、模拟呼吸导气管；3-10、微压压力变送器线缆；3-11、线缆保护管；3-12、头模支架；3-13、躯干模支架；4-1、试验车框架； 4-2、导向柱；4-3、呼吸驱动气缸；4-4、升降辅助缸；4-5、呼吸缸；4-6、升降驱动气缸；4-7、升降板；4-8、固定板；4-9、升降换向阀；4-10、从动轮组；4-11、主动轮组；4-12、导轨；4-13、行程调节螺栓；4-14、辅助缸气体输出接口；4-15、减震层；4-16、辅助缸气体输入接口；4-17、呼吸气源出口；4-18、吸气控制气管；4-19、呼气控制气管；4-20、活塞；4-21、通孔。

具体实施方式

下面利用实施例对本发明进行更全面的说明。本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。

如图1所示，本实施例中的空气呼吸器抗火焰吞噬试验系统，包括预热箱、半身模、试验车和燃烧装置；半身模固定在试验车的顶面；试验车与预热箱之间设置有轨道；试验车可以沿轨道进入预热箱内。试验车的顶面设置有密封板；预热箱包括加热腔、框架和温度控制单元；所述加热腔前壁开设有试验车进入的门，加热腔的底壁开设有与试验车的密封板适配的停车槽。试验车进入预热箱后，密封板将停车槽封闭。

如图2-图8所示，预热箱的主要结构是框架1-1和面板1-2围成的加热腔；加热腔前壁开设有试验车进入的电控门1-3。加热腔的底壁开设有与试验车的升降板4-7作为密封板适配的停车槽1-1.1。打开电动门A；试验车进入预热箱内；试验车上的密封板插入停车槽1-1.1内，密封板与停车槽1-1.1之间的缝隙很小；可以减少进入预热箱内的冷空气的量；减少冷空气对预热箱内温度分布的干扰。

电控门1-3所在的前侧门不设置加热器1-6。与电控门1-3相对的后侧壁以及后侧壁两侧的左、右侧壁上均设置有加热器1-6。后侧壁顶端两侧均设置有朝向前侧壁的风扇1-5；前侧壁顶端两侧均设置有朝向后侧壁的风扇1-5。风扇1-5应尽可能靠近顶端两侧。通过风扇1-5促进顶部温度较高的热空气向下流动；提高预热箱内部温度更均匀。

后侧壁、左右侧壁上的加热器1-6均为3片；沿侧壁高度方向均布。将每个侧壁上的加热器1-6设置为多片，可以根据需要改变加热器1-6之间的距离；结合温度控制单元的控制，可以方便地改变加热腔内温度场的分布情况。

预热箱的加热腔长度为1.28米，宽度为1.18米，高度为1.15米。将装载人模的试验车推入后，经反复测试，最终确定前侧壁上的风扇的中心轴指向所述后侧壁的底端；所述后侧壁上的风扇的中心轴指向前侧壁高度的2/3处时；加热腔内的温度场分布最均匀；可以保证各处温度均在90 ± 5 °C。

温度控制单元的测温探头1-8为两组，分别设置在左右侧壁上，设置高度在底壁上方50至80毫米之间；太高了所测温度不是箱体内最低温度；太低了则容易受到干扰。

电控门1-3由平移机构驱动。采用电控门可以减少人员参与，不仅可以提高检测的效率；而且，有利于保障人员的安全。平移机构包括旋转臂1-3.3、辅助旋转臂1-3.2、旋转轴1-3.1和驱动气缸1-3.4。其中，旋转轴1-3.1穿过所述加热腔的底壁，通过轴承固定在前侧壁的门侧的支撑臂上。驱动气缸安装在旋转轴1-3.1的下端部，驱动所述旋转轴1-3.1旋转。旋转臂1-3.3的一端固定在旋转轴1-3.1上，另一端固定在门的左端部。所述辅助旋转臂1-3.2的一端固定在预热箱的顶部，另一端固定在门的右端部。旋转臂1-3.3、门、辅助旋转臂1-3.2和预热箱的顶壁形成四连杆机构；通过旋转臂的旋转实现完全打开或关闭门。旋转臂1-3.3和辅助旋转臂1-3.2等长，平行设置，四个端点连成平行四边形；可以带动门平行移动；也可以调整旋转臂1-3.3和辅助旋转臂1-3.2的长度比接近1，作近似平行移动。其中，旋转臂1-3.3设置为弯臂；向内凹陷，旋转角度可以增大，使门完全打开。将旋转轴1-3.1设置在箱体内部，可以减少装运时的包装体积，方便运输。

在预热箱的四壁内均设置有保温层1-7。在呼吸器进入前，需要先将加热腔内的温度调至90度；打开门；试验车进入预热箱后，关闭门，继续加热，需要1分钟内，预热箱内的温度恢复至90度；保温层有利于缩短恢复温度的时间。

门关闭时，完全嵌入预热箱的前壁内；门与前壁之间设置有耐热密封条。这样的设计，有利于缩短恢复温度的时间。

耐热密封条应该设置在门的四周的端面上；而不是设置在前壁上的内框内侧。这样可以避免影响门框的尺寸精度；可以提高停车槽1-1.1与密封板之间的封闭性能。

为了避免在门没有完全打开的情况下，启动试验车；造成试验车与门碰撞，损坏设备。在门完全打开的位置对应设置有检测门是否开关到位的感应传感器4。感应传感器4为两个，互为备份，提高系统的可靠性。感应传感器4可以采用红外、霍尔或者微动开关等。

停车槽1-1.1与试验车的密封板1-9之间的缝隙1-10控制在1～2mm 。在较少提高零件加工成本的情况下，尽可能实现封闭，减少冷风的流入。

如图9、图10所示，本实施例中的燃烧器主要包括燃烧排框架2-6、燃烧排支架和燃烧排2-7。两排燃烧排支架分别安装在燃烧排框架2-6的顶端面的左右两侧。两组燃烧排2-7分别固定在两边的燃烧排支架上。

如图11所示， 燃烧排2-7共两组，每组4根，每根燃烧排长度为1140mm，上下间距190mm，燃烧排材质为1Cr16Ni35奥氏体型耐热钢。两根燃烧排共用一个混合器2-12。当然，也可以为每一根燃烧排配备一个混合器；或者4根燃烧排共用一个混合器。每根燃烧排正中950mm长度的管朝向内侧均匀分布209个直径2mm的喷孔。

混合器2-12的压缩空气输入口14可以是多个，更利于燃气与空气的混合；有利于达到更好的燃烧状态。燃气从燃气输入口15进入混合器2-12，在混合器2-12内与空气尽可能充分混合后进入燃烧排2-7。

燃气供应系统包括：依次通过管路连接的燃气储气瓶（图中未示出）、气源压力表2-1、I级调压器2-10、I级压力表2-2、II级调压器2-11、II级压力表2-3、电磁阀2-4、阻火器2-5。其中I级压力表2-2用于检测I级调压器2-10的输出气压；II级压力表2-3用于检测II级调压器2-11的输出气压。采用两次减压可以选用容量比较大的燃气储气瓶；满足大流量（55000 L/min）的燃气消耗。采用电磁阀4控制燃气的打开与关断；可以提高打开与关断气阀的速度，避免印象试验的精度。

测温探头2-13的延伸方向与燃烧排7的延伸方向平行；距离燃烧排2-7的喷孔200-202mm；该处温度的变化与燃烧质量的变化的相关度好；测量更准确。

喷孔2-16的排布如图12所示，相邻的四个喷孔呈菱形分布，上下孔距为5mm；左右孔距为9.5mm。每组燃烧排2-7设置2个高能脉冲点火器作为点火器2-8用于引燃燃气，引燃点位于自上而下的第二根和第四根燃烧排正中；所有喷孔可在1秒内被全部点燃。喷孔的孔径应控制在1.9至2.2mm之间。为方便加工，可以选用2mm。

如图13所示，本实施例中的混合器，包括燃气喷嘴2-12.1、混合部2-12.2和文丘里管2-12.3；混合部2-12.2的一端通过螺纹固定在燃气喷嘴2-12.1上；另一端通过螺纹固定在文丘里管2-12.3上。连接后，在混合部2-12.2内形成混合腔2-12.4。燃气喷嘴2-12.1的燃气出口伸入混合腔2-12.4内；伸入的长度不超过混合腔2-12.4沿中心轴方向长度的2/3。混合腔2-12.4的底部为圆柱状，顶部为锥台。锥台的底部大，顶部小；高度应设置在圆柱高度的3至4倍之间。混合腔2-12.4的底部的直径应设置在喷嘴的内径6至8倍之间。

混合部2-12.2上设置有3个压缩空气入口2-12.6；也可以是4个或5个；多个压缩空气入口2-12.6沿混合部2-12.2的横截面周向均布。设置多个压缩空气入口2-12.6有利于空气和燃气混合均匀。

最好将压缩空气入口2-12.6设置为朝向文丘里管2-12.3方向倾斜；与燃气喷嘴2-12.1的中心轴夹角为110-130度；更有利于空气和燃气混合均匀。

最好将压缩空气入口2-12.6与燃气喷嘴2-12.1的中心轴夹角设置为120度。

还可以在上述锥台的顶部设置反向锥台；反向锥台的底部小，顶部大；形成锥台状的辅助混合腔2-12.5；使得混合气体在进入文丘里管之前的紊流更强，提高燃气的均匀性。

实施例中的混合器的设计利用了文丘里效应，利用燃气通过“文丘里管”产生的吸附力引动燃气与压缩空气的混合并使其达到一定的动能从燃烧排上喷孔喷出。

燃烧系统的气路连接如图22所示。使用时首先连接符合要求的燃气气源如压力大于0.5-1.7MPa的95#（及以上）丙烷；0.7-0.9MPa压缩空气气源，燃气管路通经不小于DN25、压缩空气总管9通径不小于DN10，支路管路通径不小于DN5。燃气管路分为同样的两组，经一级减压至0.35MPa，然后经二级减压至0.1MPa，由常闭电磁阀控制分别通向两侧燃烧排的混合器（混合器每侧2个），电磁阀4后端安装阻火器5防止回火。压力为0.8MPa的压缩空气气源分为12根并联的支路（DN5）经常闭电磁阀控制分别通向两侧燃烧排的混合器（混合器每侧2个，每个混合器与3根压缩空气气源支路管连接），燃气与压缩空气在混合器12充分混合后通向每根燃烧排（每侧4根燃烧排，共计8根）。燃气气源和氮气气源通过换向阀与燃气管连接。燃烧实验时，控制换向阀使燃气气源与燃气管连通；燃烧结束后，控制换向阀，使燃烧器连接氮气气源，用高压氮气充入管路，对管路进行吹扫，同时用排风装置将吹扫出的残余气体排至安全区域；避免产生安全事故。

如图14所示，半身模由头模3-1、躯干模3-2、微压压力变送器、导气管等组成。

躯干正面上下各有一个工艺口，上工艺口3-4用于进行固定头模、导气管、微压压力变送器的操作，下工艺口3-5用于进行固定导气管及将半身模固定与试验车上的操作。工艺口可以是矩形的，也可以是圆形的。

头模为中空结构，左眼部安装用于检测被试面罩内呼吸阻力的呼吸阻力检测口3-6，口部为圆形通孔，作为模拟呼吸出口3-7。模拟呼吸出口3-7与设置在半身模底部的模拟呼吸器的输出口（图中未示出）通过模拟呼吸导气管3-9连接。

如图15、图16所示，头模3-1和躯干模3-2 为独立的两个部分；可以降低加工的 难度。头模3-1底部设有安装法兰，与支撑头模的头模支架3-12连接，头模支架也通过安装法兰与躯干内的躯干模支架3-13连接；头模支架也可以看做是支撑框架的一部分。头模外形按标准亚洲人种头型及脸型制作。

躯干表面材质为1Cr16Ni35奥氏体型耐热钢，厚1.5mm，可耐受1035℃以下反复加热且不产生易脱落的氧化皮。可以抵抗消防服老化，局部烧穿产生的高温；使半身模更耐用。内部用20×20×3的方钢管制成的支撑框架支撑，支架上下分为五层，前后分为两排；五层分别位于底部、髋部顶端、腰部、胸部中央和颈部；各层支架采用立柱支撑。强度可保证反复坠落试验后整体不发生弯曲、变形、开焊等现象。

为了增强躯干模3-2对消防服的支撑稳定性，支撑架还设置了肩部支撑。肩部支撑由向外倾斜的支撑杆；支撑杆的顶端支撑在躯干模的肩角处。还可以如图中所示，3个支撑杆与胸部设置的横杆构成三角支撑；更稳固。

躯干总高850mm，肩高766mm，胸高540mm，腰高330mm，臀高150mm。胸部宽度380mm，厚度260mm，胸围1030mm，腰部宽度330mm，厚度250mm，腰围960mm，臀部宽度400mm，厚度260mm，臀围1100mm。

各层支架的立柱沿躯干模左右错开，不处于同一竖直线上。由于头模1较重；立柱错开后这样可以避免冲击力沿立柱直接传递到底部，改善了支架的受力状态。

如图17所示，微压压力变送器3-3量程±2kPa，固定在支架上靠近背部的地方，与呼吸阻力检测口的高度差为400至500毫米；距离呼吸阻力检测口6；同时，可以避免因安装在头部导致头部更重。通过呼吸阻力检测导气管3-8与头模眼部的呼吸阻力检测口3-6连接，用于检测被检空气呼吸器面罩内部的呼吸阻力，微压压力变送器线缆3-10穿过线缆保护管3-11与试验车车厢内的螺旋线缆连接，螺旋线缆另一端经拖链与控制系统连接。呼吸阻力也是压力值，分别是呼气时面罩内的压力以及吸气时面罩内的压力；单位是Pa，取的是与标准大气压的压差。

模拟呼吸导气管一端与试验车顶部的呼吸气体接口连接，另一端与头模口部的模拟呼吸连接管接口连接。

如图18所示，本实施例中的试验车由试验车框架4-1、行走机构、模拟呼吸机构、升降机构组成。试验车沿导轨行走，更容易保证行走精度；同时，降低了行走机构的控制难度。

（1）升降机构

如图19、图20所示，升降机构由竖直放置，有杆端在上的63×150（缸径×行程；经计算其产生的向上推力大于所有抬升部件的总重力）的单作用气缸升降驱动气缸4-6驱动，驱动气压力（0.8±0.1）MPa。驱动气经升降换向阀4-9是输出端从无杆端进入升降驱动气缸4-6，推动升降驱动气缸4-6的活塞上升。为了避免活塞杆弯曲；在升降驱动气缸4-6上方设置了升降辅助缸4-4；升降辅助缸4-4的活塞杆直径大于升降驱动气缸4-6的活塞杆的直径；以提供足够的刚性。升降驱动气缸4-6的活塞杆与升降辅助缸4-4 的活塞固定连接或铰接；升降辅助缸4-4的内腔壁可以作为滑道，避免升降驱动气缸4-6的活塞杆上升过程中发生弯曲。升降驱动气缸4-6的活塞杆推动升降辅助缸4-4 的活塞及活塞杆向上运动150mm。升降辅助缸4-4的活塞杆通过法兰盘和螺栓与升降板4-7可靠连接在一起，从而实现升降驱动气缸4-6推动升降板4-7的抬升动作。升降驱动气缸4-6的行程范围可以选用150至155mm之间。

需要下降动作的时候，由程序控制的升降换向阀9动作关闭驱动气的输入；升降驱动气缸4-6活塞下方的气体经升降换向阀4-9的排气孔将气缸内的剩余驱动气迅速排出；升降板4-7及人模在重力的作用下向下完成自由落体运动。换向阀的排气孔的孔径应大于12mm；以使升降辅助缸4-4的活塞阻力足够低；与重力的影响相比可以忽略不计。升降驱动气缸4-6的有杆端设置有与大气连通的通孔；避免活塞上升或下降时产生阻力。

升降辅助缸4-4的下端设置有与大气连通的通孔，避免避免活塞上升或下降时产生阻力。

升降辅助缸4-4的活塞杆为管状，底端通过活塞封闭。活塞上方的管壁上开设有通孔，活塞上方缸内的气体通过通孔4-21进入管内。活塞杆的顶端设置有辅助缸气体输出接口4-14。辅助缸气体输入接口4-16设置在升降辅助缸4-4的缸壁上，活塞4-20上升的最高点的上方。通过连接管从辅助缸气体输入接口4-16进入的呼吸气体从活塞杆壁的通孔进入活塞杆内，从辅助缸气体输出接口4-14输出，进入金属人模。呼吸气体不需另设气路即可输送至使用终端，避免 气管与升降机构的运动部件产生干涉，安全可靠。

固定板4-8四周设置4个穿过升降板7的导向柱2，起到对升降板4-7的限位导向作用，导向柱与升降面孔的公差配合为F8/h8。

升降板4-7的四角倒圆，避免升降的过程中棱角刮蹭损物或伤人。

框架底部与行走机构连接处设置橡胶减震层4-15，缓冲下坠过程中产生的冲击，可有效保护行走机构的承重受力部件。

（2）模拟呼吸机构

如图21所示，模拟呼吸机构由40×200（经计算其行程满足输出气量大于2升的需求）的双作用气缸呼吸驱动气缸3驱动，驱动气压力（0.8±0.1）MPa。驱动气从换向阀（图中未示出）的呼气输出端经呼气控制气管4-19进入呼吸驱动气缸3输入端，呼吸驱动气缸4-3的活塞杆推动呼吸缸4-5的活塞按规定的行程运动，向呼吸气体出口推送2L的空气，模拟人体呼气。需要吸气动作的时候，由程序控制的执行换向阀将驱动气切换至吸气输出端并经吸气控制气管4-18进入呼吸驱动气缸4-3另一输入端，呼吸驱动气缸4-3的活塞杆反向运动带动呼吸缸的活塞复位，这一过程使呼吸气体出口产生负压，模拟人体吸气，此时完成一次模拟呼吸的全过程。呼吸气源出口4-17设置在呼吸缸4-5的无杆端的端盖上。呼吸气源出口4-17通过气管与辅助缸气体输入接口4-16连接。控制程序以25次/分钟的频率控制模拟呼吸机构完成上述呼吸循环，以达到规定的模拟呼吸要求。

呼吸驱动气缸3的活塞杆上设有行程调节螺栓13，通过调整活塞的行程，对气缸的输出气量进行微调，从而精确控制执行气缸活塞的行程，确保每次模拟呼出的空气总量为2L。

（3）行走机构

试验车的行走机构的驱动由调速电机带动减速器，减速器带动主动轮的轮轴来实现，从动轮用来保证行驶的稳定性。主动轮组4-11和从动轮组4-10均设置两组，两组分别布置在两根导轨4-12上。试验车的行驶速度有控制程序设定，满足在(30 ± 5)秒时间内，试验车可从预热箱移动至燃烧器并开始火焰接触。

两根平行的轨道之间用方钢管连接固定，保证整体位置一致。两根轨道之间设置4个向上照射的光电开关用于控制试验车在各预设位置的定位。轨道终端设有限位保护装置，防止程序失控导致试验车跌出轨道。两根轨道之间还铺设了活动拖链，拖链内部布置控制系统与试验车及金属人模间的连接线缆及驱动气连接管路。

在导轨4-12旁设置有4个光电开关。当试验车上半身模的中垂线与燃烧排的喷孔阵列中线对准时，试验车的前端正好将第一光电开关遮断；控制单元可以得到试验车的到位信号。当试验车进入预热箱后，升降板将停车槽完全密封后，试验车的后端正好将第四光电开关遮断；控制单元可以得到试验车的到位信号。在第一光电开关与第四光电开关之间还设置有第二光电开关和第三光电开关。可以在燃烧装置与预热箱之间为试验车设置一个停泊位置作为初始位置；当试验车停在初始位置时，其前端正好将第二光电开关遮断；其后端正好将第三光电开关遮断；用两个信号来确定试验车停在初始位置。

整个试验过程中，试验车首先被置于初始位，试验车两端同时遮挡第二光电开关和第三光电开关（有一处未被遮挡证明试验车并未处于初始位，控制程序作出提示并拒绝试验正常进行），待被试品佩戴整理完毕后试验正式开始，控制程序控制试验车向预热箱内移动，到达预热位并遮挡第四光电开关后试验车自动停止，此时试验车应完全进入预热箱且金属人模中线与加热器位置中线对齐，预热完毕后试验车自动向火焰接触位行进，到达设定位置遮挡第一光电开关后试验车自动停止，此时金属人模中线与燃烧器中线对齐，火焰接触及坠落试验结束后试验车自动回到初始位，后端首先遮挡第二光电开关；继续前进，遮挡光第三电开关后试验车自动停止，试验结束。

上述示例只是用于说明本发明，除此之外，还有多种不同的实施方式，而这些实施方式都是本领域技术人员在领悟本发明思想后能够想到的，故，在此不再一一列举。

Claims (9)

1.一种空气呼吸器抗火焰吞噬试验系统，其特征在于，包括预热箱、半身模、试验车和燃烧装置；所述半身模固定在所述试验车的顶面；试验车与所述预热箱之间设置有轨道；试验车的顶面设置有密封板；预热箱包括加热腔、框架和温度控制单元；所述加热腔前壁开设有试验车进入的门，加热腔的底壁开设有与所述试验车的密封板适配的停车槽；与所述门相对的后侧壁和所述后侧壁两侧的左、右侧壁上均设置有加热器；后侧壁顶端两侧均设置有朝向前侧壁的风扇；前侧壁顶端两侧均设置有朝向后侧壁的风扇；所述前侧壁上的风扇的中心轴指向所述后侧壁的底端；所述后侧壁上的风扇的中心轴指向前侧壁高度的2/3处；所述燃烧装置包括燃气源、空气源、混合器和两组燃烧排；所述燃气源输出的燃气与所述空气源输出的空气经所述混合器混合后输入所述燃烧排；所述燃烧排固定在燃烧排支架上；两组所述燃烧排支架分别固定在燃烧排框架的顶端面左右两侧；每组燃烧排由若干根燃烧排组成；燃烧排的内侧排布有若干个喷孔，混合器包括依次用螺纹连接的燃气喷嘴、混合部和文丘里管；所述混合部设置有若干个压缩空气入口。

2.如权利要求1所述的空气呼吸器抗火焰吞噬试验系统，其特征在于，所述后侧壁、左右侧壁上的所述加热器均为3片；沿侧壁高度方向均布。

3.如权利要求1所述的空气呼吸器抗火焰吞噬试验系统，其特征在于，所述温度控制单元的测温探头设置在所述左右侧壁上，设置高度在底壁上方50至80毫米之间。

4.如权利要求1所述的空气呼吸器抗火焰吞噬试验系统，其特征在于，所述门由平移机构驱动；所述平移机构包括旋转臂、辅助旋转臂、旋转轴和驱动电机；所述旋转轴穿过所述加热腔的底壁，通过轴承固定在前侧壁的门侧的支撑臂上；所述驱动电机驱动所述旋转轴旋转；所述旋转臂的一端固定在旋转轴上，另一端固定在门的左端部；所述辅助旋转臂的一端固定在预热箱的顶部，另一端固定在门的右端部；旋转臂、门、辅助旋转臂和预热箱的顶壁形成四连杆机构；通过旋转臂的旋转带动门平行或近似平行移动；完全打开或关闭门。

5.如权利要求1所述的空气呼吸器抗火焰吞噬试验系统，其特征在于，所述预热箱的外壁设置有保温层。

6.如权利要求1所述的空气呼吸器抗火焰吞噬试验系统，其特征在于，所述门关闭时嵌入所述预热箱的前壁内；门与所述前壁之间设置有耐热密封条。

7.如权利要求6所述的空气呼吸器抗火焰吞噬试验系统，其特征在于，所述耐热密封条设置在所述门的四周的端面上。

8.如权利要求1所述的空气呼吸器抗火焰吞噬试验系统，其特征在于，所述门完全打开的位置对应设置有检测门是否开关到位的感应传感器。

9. 如权利要求1所述的空气呼吸器抗火焰吞噬试验系统，其特征在于，所述停车槽与所述试验车的密封板之间的缝隙控制在1～2mm 。