織物防護性能測評裝置製造方法
2023-05-29 01:58:56 2
織物防護性能測評裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種織物防護性能測評裝置，尤指一種多功能織物受力形變防護性能測評裝置,其通過具有弧形面的人體模擬器或者具有呈弧形的抵持面的空氣模擬器以及拉伸裝置實現熱防護織物的不同彎曲、拉伸和剪切形變狀態，從而更加真實地模擬工作環境中人體關節活動部位造成織物形變後的防護性能，彌補了現有防護性能測評裝置所忽略的這些因素對熱防護性能的影響，對於保護職業人員的生命安全和研發高新技術的熱防護裝備都具有非常重要的現實意義。
【專利說明】織物防護性能測評裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種織物防護性能測評裝置，尤指一種多功能織物受力形變防護性能 測評裝置。
【背景技術】
[0002] 當前，織物熱防護性能測評主要是採用綜合熱防護性能測試儀（TPP測試儀）、輻 射熱防護性能測試儀（RPP測試儀）和高溫液體防護性能測試儀等。其主要原理是將織物 暴露在特定的熱源環境下，織物的另一面放置銅片熱流計用於測定透過織物的熱流量，並 通過數據採集器記錄並預測人體皮膚達到二級燒傷所需要的時間，從而評價熱防護織物系 統的防護性能。在這些實驗室模擬條件下，織物處於平整鬆弛狀態，織物與皮膚之間平行接 觸。
[0003] 但人體著裝後，服裝面料包裹在三維人體曲面上，其受力狀態與熱傳遞性能較之 標準測試條件下平整放置的面料具有很大的差異。在實際工作條件下，熱防護織物會隨著 穿著者的著裝狀態及其動作姿態產生不同程度的形變，這些形變會改變織物的密度、透氣 性、厚度等基本性能，直接影響其防護性能。此外，職業工作者經常遭受多種潛在的熱災害， 包括火焰、輻射、熔融金屬液滴、高溫液體和蒸汽等。針對不同的災害防護性能測評，當前的 評價手段都是孤立的，採用不同的測試設備才能完成。
[0004] 另外，目前的熱防護測評裝置忽略了織物形變對其熱防護性能的影響，其不能 真正反映熱防護服裝防護性能，因此開發評價織物受力形變狀態下防護性能的裝置具 有重要的價值。在前期的研究中，申請者參與設計了織物形變測量裝置（中國申請第 201120016936. 5號)，其用於評價TPP測試條件下織物的防護性能，但該裝置僅能模擬織物 定長拉伸，且織物仍然是水平放置。實際上，織物的形變包括拉伸、彎曲、剪切和壓縮等綜合 作用，單純的拉伸形變並不能模擬由人體運動引起的織物形變。目前針對這些災害的防護 性能評價均是獨立的，若分別研發特定的織物形變調節裝置，則會費時費力，測試結果也不 具有可比性。
【發明內容】
[0005] 為解決上述技術問題，本發明的目的在於提供一種織物防護性能測評裝置，可以 更加真實地模擬工作環境中人體關節活動部位造成織物形變後的防護性能，彌補了現有防 護性能測評裝置所忽略的這些因素對熱防護性能的影響。
[0006] 為解決實現上述目的，本發明採用如下技術方案：一種織物防護性能測評裝置，用 以固定織物以對該織物進行測試，包括支架、設置在支架上以固定織物並使織物發生形變 的織物形變調節裝置、設置在織物形變調節裝置一側的災害源、設置在織物形變調節裝置 一側以檢測透過發生形變的織物的熱流量的熱流計、以及與所述熱流計信號連接的數據採 集器，所述織物形變調節裝置包括人體模擬器和至少夾持在織物的一端的拉伸裝置，所述 人體模擬器具有抵持在織物上以使織物呈弧形形變的弧形面，該織物發生弧形形變的部分 暴露在所述災害源下。
[0007] 進一步的，所述災害源包括對流熱源裝置、輻射熱源裝置、高溫液體噴射裝置、高 溫蒸汽熱源裝置中的一種或者多種。
[0008] 進一步的，所述織物防護性能測評裝置還包括設置在災害源與織物之間的遮板。
[0009] 進一步的，所述拉伸裝置包括夾持在織物的一端的夾具、與所述夾具連接的砝碼、 以及設置在砝碼一側的定滑輪，所述夾具與砝碼之間通過連接帶連接，所述連接帶設置在 定滑輪上。
[0010] 進一步的，所述砝碼的一側堅直設置有以測量砝碼位移距離的計量尺。
[0011] 進一步的，所述織物防護性能測評裝置還包括設置在人體模擬器一側以檢測織物 形變所產生的壓力的壓力傳感器，所述壓力傳感器與數據採集器信號連接。
[0012] 進一步的，所述織物防護性能測評裝置還包括設置在人體模擬器的弧形面與織物 之間的空氣模擬裝置。
[0013] 進一步的，所述空氣模擬裝置具有安裝面和抵持面、及連接安裝面和抵持面的連 接面，所述安裝面、抵持面及連接面圍成填充有空氣的中空腔，所述安裝面與人體模擬器的 弧形面接觸，所述抵持面呈弧形，所述抵持面抵持在織物上以使暴露在災害源下的織物呈 弧形形變。
[0014] 進一步的，所述人體模擬器和空氣模擬裝置由熱擴散性能與皮膚接近的無機複合 材料所製成。
[0015] 為解決實現上述目的，本發明還可採用如下技術方案：一種織物防護性能測評裝 置，用以固定織物以對該織物進行測試，包括支架、設置在支架上以固定織物並使織物發生 形變的織物形變調節裝置、設置在織物形變調節裝置一側的災害源、設置在織物形變調節 裝置一側以檢測透過發生形變的織物的熱流量的熱流計、以及與所述熱流計信號連接的數 據採集器，所述織物形變調節裝置包括人體模擬器和至少夾持在織物的一端的拉伸裝置， 所述織物的防護性能測試裝置還包括安裝在人體模擬器的空氣模擬裝置，所述空氣模擬裝 置包括與人體模擬器接觸的安裝面、抵持在織物上的抵持面、以及連接安裝面和抵持面的 連接面，所述抵持面呈弧形，且抵持面抵持在織物上後使暴露在災害源下的織物呈弧形形 變，所述安裝面、抵持面及連接面圍成填充有空氣的中空腔。
[0016] 本發明的有益效果在於：通過具有弧形面的人體模擬器或者具有呈弧形的抵持面 的空氣模擬器、及拉伸裝置實現熱防護織物的不同彎曲、拉伸和剪切形變狀態，從而更加真 實地模擬工作環境中人體關節活動部位造成織物形變後的防護性能，彌補了現有防護性能 測評裝置所忽略的這些因素對熱防護性能的影響，對於保護職業人員的生命安全和研發高 新技術的熱防護裝備都具有非常重要的現實意義。
[0017] 上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段， 並可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例並配合附圖詳細說明如後。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發明織物防護性能測評裝置的結構示意圖； 圖2是圖1所示的人體模擬器與主支架組的結構示意圖； 圖3A是本發明所用的一種熱流計結構的示意圖； 圖3B是本發明所用的另一種熱流計結構的示意圖； 圖4是本發明的空氣層模擬裝置的示意圖； 圖5是圖1所示的夾具與連接帶的組裝圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施 例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
[0020] 參見圖1所示，一種織物防護性能測評裝置用以固定織物10以對該織物10進行 測試，該織物的防護裝置包括支架1、固定在支架1上以固定織物10並使織物10發生形變 的織物形變調節裝置2、設置在織物形變調節裝置2 -側的災害源3、設置在織物形變調節 裝置2上以檢測透過發生形變的織物10的熱量流的熱流計4、設置在織物形變調節裝置2 上以檢測織物10形變所產生的壓力的壓力傳感器5、以及與熱流計4和壓力傳感器5信號 連接的數據採集器6。所述支架1包括平行設置的三組，每組中的支架1堅直設置，所述支 架1包括主支架組11和設置在主支架組11兩側的側支架組12。在本實施例中，所述支架 1採用金屬材料或陶瓷複合材料製成，高度為270mm。
[0021] 請結合圖1和圖2,所述織物形變調節裝置2包括固定在主支架組11上的人體模 擬器21、設置在人體模擬器21兩側且分別固定在側支架組12上的兩拉伸裝置22。所述人 體模擬器21用以實現彎曲形變，該人體模擬器21模擬人體腿部。該人體模擬器21具有抵 持在織物10上以使織物10呈弧形形變的弧形面211。在本實施例中，該人體模擬器21為 直徑100mm，長度150mm的圓柱體，所述人體模擬器21橫向放置。該人體模擬器21由無機 複合材料製成，其熱擴散性能與皮膚接近，人體模擬器21的兩端固定在主支架組11上，可 相對主支架組11旋轉。所述人體模擬器21的兩端被兩個固定器212固定在主支架組11 上。該人體模擬器21除可以旋轉外，在其他實施方式中，該人體模擬器21還可以相對主支 架組11在高度方向上上下移動。
[0022] 請結合圖1和圖5,所述拉伸裝置22用以實現織物10被定長或定力拉伸形變。兩 拉伸裝置22分別夾持在織物10的相對兩端。該拉伸裝置22與人體模擬器21之間的間距 為119mm。所述拉伸裝置22包括夾持在織物10的一端夾具221、與夾具221連接的砝碼 222以及設置在砝碼222 -側的定滑輪223。所述夾具221兩端分別設置有第一夾持端224 和弟_夾持端225。弟一夾持端224為人子齒結構，用以夾持織物10的一端，該弟一夾持端 224上設置有緊固件226,在本實施例中，該緊固件226為螺釘。第二夾持端225與砝碼222 連接。所述夾具221的第二夾持端225與砝碼222之間通過連接帶227連接，連接帶227 設置在定滑輪223上。該連接帶227的長度為165mm，在本實施例中，所述連接帶227與水 平面呈45°夾角，以使得兩個夾具221的延長線之間形成呈90°夾角。所述定滑輪223固 定在側支架組12上。該定滑輪223的半徑為30mm。所述砝碼222的一側堅直設置有用以 測量砝碼222位移距離的計量尺228。在本實施例中，所述織物10發生形變的部分朝下， 而為了使織物10形變角度增大，在織物形變調節裝置2的高度方向上，所述定滑輪223的 最高點高於人體模擬器21的弧形面211的最低點。在其他實施方式中，如織物10發生形 變的部分朝上，在織物形變調節裝置2的高度方向上，定滑輪223的最低點低於人體模擬器 21的弧形面221的最商點。
[0023] 請參見圖1，織物10發生形變的部分暴露在所述災害源3下，所述災害源3可以包 括對流熱源裝置31、輻射熱源裝置32、高溫液體噴射裝置(未圖示)、高溫蒸汽熱源裝置(未 圖示）等中的一種或者多種。在本實施例中，所述災害源3包括第一災害源33和第二災害 源（未圖示)，該第一災害源33包括對流熱源裝置31、輻射熱源裝置32,該對流熱源裝置31 可選用以液化氣為燃料的燃燒器，該輻射熱源裝置32可選用電源發熱石英燈管。該第一災 害源33設置在人體模擬器21的正下方，兩者的間距為125mm。所述對流熱源裝置31為兩 個，且相對設置在輻射熱源裝置32的兩側。所述織物的防護性能測評裝置還包括設置在第 一災害源33與織物10之間的遮板34。該遮板34用以遮擋織物10未發生弧形形變的部 分。在本實施例中，所述遮板34為循環水冷遮板。所述第二災害源設置在人體模擬器21 的上方，該第二災害源包括高溫液體噴射裝置和高溫蒸汽熱源裝置。在使用時，在第一災害 源33對織物10進行試驗後，該人體模擬器21旋轉180°後，進行第二災害源試驗。當然， 也可以單獨評價織物10暴露在第一災害源或第二災害源下的防護性能。在其他實施方式 中，所述第一災害源33和第二災害源可均設置在人體模擬器21的同一側，如設置在人體模 擬器21的下方，又或者設置在人體模擬器的上方，設置在上方所考慮的目的為：由於第二 災害源釋放物為高溫液體飛濺物或/和高壓蒸汽，從而便於收集該高溫液體飛濺物或/和 高壓蒸汽。
[0024] 請結合圖1、圖3A及圖3B，所述熱流計4設置在與抵持在織物10上以使織物10 呈弧形形變的弧形面211上，於織物防護性能測評裝置的高度方向上，所述熱流計4設置在 弧形面211的最低點上。所述熱流計4可以選用銅片熱流計或皮膚模擬傳感器。其中，請參 見圖3A，所述銅片熱流計4由5個T型熱電偶41焊接在弧形銅片42上；請參見圖3B，所述 皮膚模傳感器4由T型熱電偶41嵌入以與隔熱材料43組成，其隔熱材料43與人體模擬器 21 -致，並用耐高溫環氧樹脂固定在隔熱材料21表面，根據Duhamel法則計算熱流量。所 述壓力傳感器5與織物10抵接，所述壓力傳感器5設置在人體模擬器21的弧形面211上， 且位於在熱流計4的一側。所述的壓力傳感器5為電阻應變片式傳感器。所述熱流計4和 壓力傳感器5與數據採集器6相連，該數據採集器6包括數據採集卡，在本實施例中，該數 據採集卡採用NI公司的PCI-6251多功能DAQ數據板卡，該數據採集器6內設置有皮膚燒 傷預測軟體。在本實施例中，該熱流計4和壓力傳感器5均固定在人體模擬器21上，在其 他實施方式中，熱流計4和壓力傳感器5可以固定在其他裝置上。
[0025] 請結合圖1和圖4,所述織物防護性能測評裝置還可以包括設置在人體模擬器21 與織物10之間的空氣模擬裝置7。該空氣模擬裝置7通過緊固件(未圖示）與人體模擬器 21固定。該空氣模擬裝置7所用材料與人體模擬器21-致，均採用無機材料所製成。該空 氣模擬裝置7具有安裝面71和抵持面72、及連接安裝面71和抵持面72的連接面73,安裝 面71、抵持面72及連接面73圍成填充有空氣的中空腔(未圖示)。安裝面71、抵持面72呈 弧形，當然，在其他實施方式中，可以只有抵持面72呈弧形。所述安裝面71的半徑R1和角 度Θ1與抵持面72的半徑R2和角度Θ2可以相同或者不同，通過調節該安裝面71與第二 弧形72面的半徑R及角度Θ從而調節該中空腔的厚度。在本實施例中，所述安裝面71和 抵持面72的寬度為10mm，所述安裝面71的半徑R1為50mm，角度θ 1為90°，所述抵持面 72的半徑R2為56mm，角度Θ 2為105°時，該中空腔的厚度為6mm。所述安裝面71與人體 模擬器21的弧形面211接觸，所述抵持面72抵持在織物10以使織物10呈弧形形變。在 此需要說明的是，當織物防護性能測評裝置設置該空氣模擬裝置7後，織物10的弧形形變 由抵持面72決定。
[0026] 在本實施例中，所述人體模擬器21具有弧形面211，而在其他實施方式中，該人體 模擬器21可以不具有弧形面211，而是僅將空氣模擬裝置7的抵持面72設置呈弧形，從而 在使用時，通過該抵持面72抵持織物10以使織物10呈弧形形變。該織物的防護性能測評 裝置可以為如下結構：包括支架、設置在支架上以固定織物並使織物發生形變的織物形變 調節裝置、設置在織物形變調節裝置一側的災害源、空氣模擬裝置、設置在織物形變調節裝 置一側以檢測透過發生形變的織物的熱流量的熱流計、以及與所述熱流計信號連接的數據 採集器，織物形變調節裝置包括人體模擬器和至少夾持在織物的一端的拉伸裝置，空氣模 擬裝置安裝在人體模擬器上，空氣模擬裝置包括與人體模擬器接觸的安裝面、抵持在織物 上的抵持面、以及連接安裝面和抵持面的連接面，抵持面呈弧形，且抵持面抵持在織物上後 使暴露在災害源下的織物呈弧形形變，安裝面、抵持面及連接面圍成填充有空氣的中空腔。 拉伸裝置和災害源可與前述實施例中的結構相同。
[0027] 本織物的防護性能測評裝置工作方式如下：在實驗時，先選擇空氣模擬裝置7的 厚度並固定在人體模擬器21上，將織物10的兩端分別固定在兩個夾具221上，並擰緊螺釘 226將織物10固牢，根據實驗要求(定長或定力拉伸)，調節砝碼222的重量控制織物10的 拉伸力、伸長量和對人體產生的壓力；啟動災害源3 ;熱流計4和壓力傳感器5檢測信息由 數據採集器6採集該熱流計4和壓力傳感器5的數據並分析該數據得出測試和評估結果。
[0028] 綜上所述，通過具有弧形面211的人體模擬器21或者具有呈弧形的抵持面72的 空氣模擬器7、及拉伸裝置22實現熱防護織物10的不同彎曲、拉伸和剪切形變狀態，從而更 加真實地模擬工作環境中人體關節活動部位造成織物10形變後的防護性能，彌補了現有 防護性能測評裝置所忽略的這些因素對熱防護性能的影響，對於保護職業人員的生命安全 和研發高新技術的熱防護裝備都具有非常重要的現實意義。此外，通過災害源3可以包括 對流熱源裝置31、輻射熱源裝置32、高溫液體噴射裝置(未圖示)、高溫蒸汽熱源裝置(未圖 示）等多種，從而相對於現有技術中僅能獨立的評價防護性能，本發明可以評價多種災害條 件下的防護性能。另外，本發明還具有設計簡潔，成本低和操作安全方便、實用性和擴展性 強等優點，對於保護職業工人的生命安全和研發高新技術的熱防護裝備都具有非常重要的 現實意義。
[0029] 以上所述僅是本發明的優選實施方式，並不用於限制本發明，應當指出，對於本技 術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和 變型，這些改進和變型也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1. 一種織物防護性能測評裝置，用以固定織物以對該織物進行測試，包括支架、設置在 支架上以固定織物並使織物發生形變的織物形變調節裝置、設置在織物形變調節裝置一側 的災害源、設置在織物形變調節裝置一側以檢測透過發生形變的織物的熱流量的熱流計、 以及與所述熱流計信號連接的數據採集器，其特徵在於：所述織物形變調節裝置包括人體 模擬器和至少夾持在織物的一端的拉伸裝置，所述人體模擬器具有抵持在織物上以使織物 呈弧形形變的弧形面，該織物發生弧形形變的部分暴露在所述災害源下。
2. 根據權利要求1所述的織物防護性能測評裝置，其特徵在於：所述災害源包括對流 熱源裝置、輻射熱源裝置、高溫液體噴射裝置、高溫蒸汽熱源裝置中的一種或者多種。
3. 根據權利要求2所述的織物防護性能測評裝置，其特徵在於：所述織物防護性能測 評裝置還包括設置在災害源與織物之間的遮板。
4. 根據權利要求1所述的織物的防護性能測評裝置，其特徵在於：所述拉伸裝置包括 夾持在織物的一端的夾具、與所述夾具連接的砝碼、以及設置在砝碼一側的定滑輪，所述夾 具與砝碼之間通過連接帶連接，所述連接帶設置在定滑輪上。
5. 根據權利要求4所述的織物防護性能測評裝置，其特徵在於：所述砝碼的一側堅直 設置有以測量砝碼位移距離的計量尺。
6. 根據權利要求1所述的織物防護性能測評裝置，其特徵在於：所述織物防護性能測 評裝置還包括設置在人體模擬器一側以檢測織物形變所產生的壓力的壓力傳感器，所述壓 力傳感器與數據採集器信號連接。
7. 根據權利要求1所述的織物防護性能測評裝置，其特徵在於：所述織物防護性能測 評裝置還包括設置在人體模擬器的弧形面與織物之間的空氣模擬裝置。
8. 根據權利要求7所述的織物防護性能測評裝置，其特徵在於：所述空氣模擬裝置具 有安裝面和抵持面、及連接安裝面和抵持面的連接面，所述安裝面、抵持面及連接面圍成填 充有空氣的中空腔，所述安裝面與人體模擬器的弧形面接觸，所述抵持面呈弧形，所述抵持 面抵持在織物上以使暴露在災害源下的織物呈弧形形變。
9. 根據權利要求7所述的織物防護性能測評裝置，其特徵在於：所述人體模擬器和空 氣模擬裝置由熱擴散性能與皮膚接近的無機複合材料所製成。
10. -種織物防護性能測評裝置，用以固定織物以對該織物進行測試，包括支架、設置 在支架上以固定織物並使織物發生形變的織物形變調節裝置、設置在織物形變調節裝置一 側的災害源、設置在織物形變調節裝置一側以檢測透過發生形變的織物的熱流量的熱流 計、以及與所述熱流計信號連接的數據採集器，其特徵在於：所述織物形變調節裝置包括人 體模擬器和至少夾持在織物的一端的拉伸裝置，所述織物防護性能測試裝置還包括安裝在 人體模擬器的空氣模擬裝置，所述空氣模擬裝置包括與人體模擬器接觸的安裝面、抵持在 織物上的抵持面、以及連接安裝面和抵持面的連接面，所述抵持面呈弧形，且抵持面抵持在 織物上後使暴露在災害源下的織物呈弧形形變，所述安裝面、抵持面及連接面圍成填充有 空氣的中空腔。
【文檔編號】G01N25/20GK104062316SQ201410326097
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月9日 優先權日:2014年7月9日
【發明者】盧業虎, 宋國文, 王發明 申請人:蘇州大學