CN110412073B - 衣下空气层形态及角度可调的织物热防护性能测评装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种衣下空气层形态及角度可调的织物热防护性能测评装置，包括热源、固定齿板和支架系统，支架系统安装在固定齿板上，且支架系统的下方设置有所述热源，支架系统包括支架和皮肤曲面模拟器，支架底部设置有织物夹持装置，织物夹持装置用于将待测织物系统夹持在支架的两根竖直杆之间，皮肤曲面模拟器位于待测织物系统上方用于模拟人体皮肤局部不同的曲面形态，皮肤曲面模拟器与待测织物系统之间的空间用于模拟衣下空气层；皮肤曲面模拟器上安装有与数据采集系统连接的模拟皮肤传感器；支架系统与固定齿板的安装位置设有角度调节装置，角度调节装置用于调节支架系统与热源之间的角度。本发明能够准确预测着装人体不同局部的热防护性能。

Description

衣下空气层形态及角度可调的织物热防护性能测评装置
技术领域
本发明涉及阻燃织物性能测评技术领域，特别是涉及一种衣下空气层形态及角度可调的织物热防护性能测评装置。
背景技术
在“人体-服装-环境”系统中，影响服装热防护性能的复杂因素主要存在于服装、衣下空气层和外部热源。阻燃织物的基本性能、热物性参数和结构特性会影响织物内部的热传递。将阻燃织物制作成服装穿着到人体时，服装的连体或分体、服装和人体之间非均匀的空间结构均会影响热传递。当着装人体暴露于热源，由于服装袖口、下摆等开口设计，热量不仅会穿过服装向人体传递，也会直接通过服装开口传递到皮肤表面，从而造成更为严重的烧伤。
在实验研究方面，通常采用小规模台式测试评价阻燃织物的热防护性能，假设人体表面为平面结构，模拟织物和人体之间无空气层及存在6.4cm空气层厚度的情况。通过燃烧器和石英管产生热流密度为84kW/m2的混合热源，接近石油化工行业工人或消防员受困的火灾环境。由于对织物的热暴露测试会产生破坏性影响，而服装整体的热暴露实验成本更高、模拟环境工况有限，通过阻燃面料的热防护性能测试准确预测服装整体的热防护性能具有重要意义。
但是本发明的发明人发现，人体表面形态复杂，包括内凹、外凸和接近平面的局部形态，服装和人体之间也存在不同的衣下空气层厚度，热源与着装人体各个局部之间存在不同角度。受空气层厚度、服装开口、局部热流密度的影响，采用现有织物热防护性能测试仅能准确预测衣下空气层接近0且热流密度为84kW/m2的部位，着装人体多数部位的热防护性能无法直接采用织物测试结果进行预测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种衣下空气层形态及角度可调的织物热防护性能测评装置，能够准确预测着装人体不同局部的热防护性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种衣下空气层形态及角度可调的织物热防护性能测评装置，包括热源、固定齿板和支架系统，所述支架系统安装在固定齿板上，且所述支架系统的下方设置有所述热源，所述支架系统包括支架和皮肤曲面模拟器，所述支架底部设置有织物夹持装置，所述织物夹持装置用于将待测织物系统夹持在支架的两根竖直杆之间，所述皮肤曲面模拟器位于待测织物系统上方用于模拟人体皮肤局部不同的曲面形态，所述皮肤曲面模拟器与待测织物系统之间的空间用于模拟衣下空气层；所述皮肤曲面模拟器上安装有与数据采集系统连接的模拟皮肤传感器；所述支架系统与固定齿板的安装位置设有角度调节装置，所述角度调节装置用于调节支架系统与热源之间的角度。
所述皮肤曲面模拟器包括外凸、内凹和平板三种类型。
所述支架从上至下设置有多个插槽，所述皮肤曲面模拟器通过插入不同的插槽来模拟不同的衣下空气层厚度。
所述角度调节装置包括解锁手柄和旋转销轴，所述支架的横杆穿过固定齿板一端通过所述旋转销轴与解锁手柄连接；所述解锁手柄能够绕所述旋转销轴旋转，当所述解锁手柄移动到第一位置时所述支架系统能够绕着所述支架的横杆转动，当所述解锁手柄移动到第二位置时，所述支架系统被锁定。
所述支架的横杆穿过固定齿板的一端外还套有传导套筒。
所述支架的横杆位于固定齿板内侧的部分套有转动止位齿板，所述转动止位齿板还连接有弹簧安装护套，所述弹簧安装护套内设置有锁止弹簧；所述锁止弹簧在支架系统被锁定时将所述转动止位齿板向固定齿板推动，直至转动止位齿板与固定齿板相互卡接。
所述热源和支架系统之间还设置有隔热板，所述隔热板通过旋转套筒安装在固定齿板上，所述隔热板能够绕着所述固定齿板旋转。
有益效果
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：本发明可以将模拟不同人体局部皮肤曲面的装置，插入不同高度的插槽以固定在支架上，使得人体局部凸面、凹面和平面与织物系统之间形成多种均匀或非均匀的衣下空气层。利用角度调节系统，实现负载皮肤曲面模拟器、阻燃织物的支架系统与热源之间多种相对角度，及热源直接通过服装开口进入衣下空气层等情况。多种人体局部皮肤曲面和支架系统角度的组合，对应着装人体系统的不同部位，以实现对阻燃服装整体的热防护性能预测，提高局部热防护性能预测的准确性，降低服装整体热防护性能预测的成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
附图标记说明：辐射热源1、燃烧热源2、隔热板3、织物系统4、织物夹持装置5、支架6、皮肤曲面模拟器7，模拟皮肤传感器8、数据采集系统9、插槽10、固定齿板11、解锁手柄12、旋转销轴13、解锁传导铜套14、转动止位齿板15、锁止弹簧16、弹簧安装护套17、角度调节装置18、支架系统19。
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。
阻燃面料常用于消防服等热防护服装，其主要作用是降低高温环境向人体皮肤的热传递，从而达到热防护的作用。因此，在服装使用之前，对其热防护行性能水平的预测具有重要作用。通过织物层面热防护性能测试预测服装性能，可以降低服装整体热防护性能预测的成本。本实施方式提供一种衣下空气层形态及角度可调的织物热防护性能测评装置，可以在已有织物台式热防护性能测试的基础上，考虑三维着装人体系统中人体局部曲面形态、织物空气层系统和热源之间的空间关系等要素，提高织物层面与服装整体测试的相似度，实现更加精确的服装整体热防护性能预测。
如图1所示，该衣下空气层形态及角度可调的织物热防护性能测评装置，包括热源、固定齿板11和支架系统19。其中，热源包括有辐射热源1和燃烧热源2。所述支架系统19安装在固定齿板11上，且所述支架系统19的下方设置有所述热源。
所述支架系统11包括倒“π”型支架6和皮肤曲面模拟器7，所述倒“π”型支架6的底部设置有织物夹持装置5，所述织物夹持装置5用于将待测织物系统4夹持在倒“π”型支架6的两根竖直杆之间，所述皮肤曲面模拟器7位于待测织物系统4上方用于模拟人体皮肤局部不同的曲面形态，所述皮肤曲面模拟器7与待测织物系统4之间的空间用于模拟衣下空气层。本实施方式中，皮肤曲面模拟器7有外凸、内凹和平板三种类型，分别模拟人体局部不同曲面形态。倒“π”型支架6的两根竖直杆上设置有位置相对的3组插槽10，可通过插槽10将皮肤曲面模拟器7固定在支架6上，通过调节皮肤曲面模拟器7的位置，可以模拟不同的衣下空气层厚度。待测织物系统4通常为单层阻燃面料，也可以为多层阻燃织物构成的系统。
所述皮肤曲面模拟器7上安装有与数据采集系统9连接的模拟皮肤传感器8，通过模拟皮肤传感器8可以采集温度和热流密度数据，计算机根据测得的数据可以预测皮肤烧伤等级。
所述支架系统19与固定齿板11的安装位置设有角度调节装置18，所述角度调节装置18用于调节支架系统19与热源之间的角度，从而实现支架系统0°到90°的旋转，实现模拟横向空气层到纵向空气层之间不同角度的情况。
所述角度调节装置18包括解锁手柄12和旋转销轴13，所述倒“π”型支架6的横杆穿过固定齿板11一端并通过所述旋转销轴13与解锁手柄12连接；所述解锁手柄12能够绕所述旋转销轴13旋转，当所述解锁手柄12移动到第一位置时所述支架系统19能够绕着所述倒“π”型支架6的横杆转动，当所述解锁手柄12移动到第二位置时，所述支架系统19被锁定。本实施方式中，倒“π”型支架6的横杆穿过固定齿板11的一端外还套有传导套筒14，该传导套筒14置于固定齿板11与解锁手柄12之间，可以有效防止解锁手柄12在转动时与固定齿板11之间的摩擦。
所述倒“π”型支架6的横杆位于固定齿板11内侧的部分套有转动止位齿板15，所述转动止位齿板15整体呈圆形，其表面设置有多个限位齿口，通过多个限位齿口可以确定支架系统旋转的角度。所述转动止位齿板15还连接有弹簧安装护套16，所述弹簧安装护套16内设置有锁止弹簧17。所述锁止弹簧17在支架系统19被锁定时将所述转动止位齿板15向固定齿板11推动，直至转动止位齿板15与固定齿板11相互卡接。
所述热源和支架系统19之间还设置有隔热板3，所述隔热板3通过旋转套筒安装在固定齿板11上，使得所述隔热板3能够绕着所述固定齿板11旋转，当需要隔热板3时，可以将隔热板3旋转至热源和支架系统19之间，当不需要隔热板3时，可以将其从热源和支架系统19之间移出。
本发明的使用方式如下：
步骤1：裁剪15×15cm的阻燃层、防水透气层隔热层及舒适层材料，按照顺序排列并平整地放置在织物夹持装置5中间，其中阻燃层的外表面朝向辐射热源1和燃烧热源2。
步骤2：选取所需的皮肤曲面模拟器7，确定所需的衣下空气层厚度，选择满足要求的插槽10，将皮肤曲面模拟器7固定在支架6上。
步骤3：打开解锁手柄12，将转动止位齿板15向内侧推动后旋转，使得支架系统19(含皮肤曲面模拟器和织物系统)一起旋转，并调整至所需角度后在锁止弹簧17的作用下，转动止位齿板15与固定齿板11相互卡接，闭合解锁手柄12，固定支架系统19。
步骤4：开启辐射热源1和燃烧热源2，待辐射热源1和燃烧热源2稳定后，转动移开隔热板3，开始正式热暴露实验，皮肤曲面模拟器中7的皮肤模拟传感器8记录到达皮肤的温度和热流密度数据，并利用数据采集系统9进行记录。
步骤5：达到预设时间后结束实验，利用采集的数据计算皮肤内部传热，并采用Henriques烧伤预测模型判断是否达到烧伤以及烧伤等级。
步骤6：单次实验结束，等待装置和传感器冷却后，自步骤1开始下一轮实验。
不难发现，本发明可以将模拟不同人体局部皮肤曲面的装置，插入不同高度的插槽以固定在支架上，使得人体局部凸面、凹面和平面与织物系统之间形成多种均匀或非均匀的衣下空气层。利用角度调节系统，实现负载皮肤曲面模拟器、阻燃织物的支架系统与热源之间多种相对角度，及热源直接通过服装开口进入衣下空气层等情况。多种人体局部皮肤曲面和支架系统角度的组合，对应着装人体系统的不同部位，以实现对阻燃服装整体的热防护性能预测，提高局部热防护性能预测的准确性，降低服装整体热防护性能预测的成本。

Claims (4)

1.一种衣下空气层形态及角度可调的织物热防护性能测评装置，包括热源、固定齿板和支架系统，所述支架系统安装在固定齿板上，且所述支架系统的下方设置有所述热源，其特征在于，所述支架系统包括支架和皮肤曲面模拟器，所述支架底部设置有织物夹持装置，所述织物夹持装置用于将待测织物系统夹持在支架的两根竖直杆之间，所述皮肤曲面模拟器位于待测织物系统上方用于模拟人体皮肤局部不同的曲面形态，所述皮肤曲面模拟器与待测织物系统之间的空间用于模拟衣下空气层；所述皮肤曲面模拟器上安装有与数据采集系统连接的模拟皮肤传感器；所述支架系统与固定齿板的安装位置设有角度调节装置，所述角度调节装置用于调节支架系统与热源之间的角度；所述角度调节装置包括解锁手柄和旋转销轴，所述支架的横杆穿过固定齿板一端通过所述旋转销轴与解锁手柄连接；所述解锁手柄能够绕所述旋转销轴旋转，当所述解锁手柄移动到第一位置时所述支架系统能够绕着所述支架的横杆转动，当所述解锁手柄移动到第二位置时，所述支架系统被锁定；所述支架的横杆穿过固定齿板的一端外还套有传导套筒；所述支架的横杆位于固定齿板内侧的部分套有转动止位齿板，所述转动止位齿板还连接有弹簧安装护套，所述弹簧安装护套内设置有锁止弹簧；所述锁止弹簧在支架系统被锁定时将所述转动止位齿板向固定齿板推动，直至转动止位齿板与固定齿板相互卡接。
2.根据权利要求1所述的衣下空气层形态及角度可调的织物热防护性能测评装置，其特征在于，所述皮肤曲面模拟器包括外凸、内凹和平板三种类型。
3.根据权利要求1所述的衣下空气层形态及角度可调的织物热防护性能测评装置，其特征在于，所述支架从上至下设置有多个插槽，所述皮肤曲面模拟器通过插入不同的插槽来模拟不同的衣下空气层厚度。
4.根据权利要求1所述的衣下空气层形态及角度可调的织物热防护性能测评装置，其特征在于，所述热源和支架系统之间还设置有隔热板，所述隔热板通过旋转套筒安装在固定齿板上，所述隔热板能够绕着所述固定齿板旋转。
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