一種多層織物隔熱性能實驗測試裝置的製作方法

2023-08-12 15:33:31

專利名稱：一種多層織物隔熱性能實驗測試裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於熱安全工程測試技術領域，具體設計多層織物特別是消防員滅火防護服所用織物隔熱性能實驗測試裝置。
背景技術：
消防員身著防護服在危險惡劣的環境下進行救援，防護服的熱防護性能及舒適性直接影響到消防員的生命安全。評價不同織物的隔熱性能，優選性能優越的材料製作防護服，可有效提高消防員滅火救援時的安全性，並可提高消防員救援的戰鬥力。目前用於檢測消防服熱防護性能的標準實驗裝置主要有參考美國材料試驗協會(ASTM) (AmericanSociety for Testing and Materials)D 4108標準製作的小尺寸頂部測試裝置(Bench Top Testing);參考美國防火協會(National Fire Protection Association)標準 NFPA 1971製作的熱防護性能(TPP)(Thermal Protective Performance)測試裝置及NFPA1977製作的福射防護性能(RPP) (Radiant Protective Performance)測試裝置；參考歐洲標準En6942製作的熱防護性能測試儀。這些裝置均需從國外進ロ，其價格昂貴，且通常為測定高輻射，短暴露時間條件下，織物的防護性能。但實際使用過程中，消防服通常為突然暴露在低輻射強度下較長的時間。中國專利公開號為CN102183541A公開了ー種模擬多層防護服內部熱傳遞機理的實驗測試裝置，該裝置在熱源與樣品前夾板之間設置了預熱屏蔽板，由於預熱屏蔽板與樣品之間存在一定距離，實驗過程中預熱屏蔽板易被加熱，從而會導致預熱屏蔽板與樣品之間的區域受熱，致使樣品在未暴露在輻射熱源下時溫度即開始升高，當樣品暴露在熱源下之後，樣品前夾板已經被加熱了，從而影響樣品內部和背面溫度測定的準確性。
發明內容本實用新型目的在於提供一種多層防護服織物隔熱性能測定的實驗裝置，以彌補現有技術的不足，為初步評價防護服所用織物的隔熱性能提供依據，來滿足實驗及生產的需要。本實用新型為實現其目的所採取的技術方案ー種多層織物隔熱性能實驗測試裝置，包括熱源、樣品前夾板、樣品後夾板和測控系統；所述的樣品前夾板和樣品後夾板的板面中央分別開有樣品孔；樣品前夾板面向熱源的一側的樣品孔周邊設滑槽，滑槽中設可移動的擋板；所述測控系統由置於樣品前夾板靠近熱源ー側表面的熱流計和置於被測樣品表 面或內部的熱電偶通過數據線連接至主控計算機組成；面向熱源一側的樣品前夾板、擋板和滑槽三者均採用鋁箔紙將其表面包裹覆蓋。所述樣品前夾板包括樣品面板和固定底板；所述樣品孔為正方形，分別對稱布置在所述樣品面板、固定底板和樣品後夾板的板面中央；所述固定底板的一側設有圍繞樣品孔周邊且均勻布置的樣品定位小針；在所述樣品後夾板上與樣品定位小針相對應的位置分別分布有內徑與樣品定位小針相匹配的樣品定位小孔；固定底板另ー側經固定杆固定在樣品面板上。所述擋板採用硬紙板表面覆蓋若干層錫箔紙覆蓋製成，擋板上設拉杆。所述樣品面板採用若干層隔熱板組合而成。所述熱源採用碳棒加熱器、電阻絲加熱器或燃燒箱。由上述技術方案可知作為實驗過程中預熱屏蔽板一祥品前夾板，其面向熱源ー側由於増加了鋁箔紙覆蓋，有效的反射的預熱時的熱量，從而不會導致樣品前夾板與樣品之間的區域受熱，使樣品在未暴露在輻射熱源下時溫度不會升高。

圖I為本實用新型配置結構原理示意圖；圖2為本實用新型中的樣品前夾板面向熱源ー側的結構示意圖；圖3為本實用新型中的樣品後夾板的結構示意圖；圖4為本實用新型中的前夾板背對熱源ー側的結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型包括熱源I、樣品前夾板4、樣品後夾板7和測控系統10。樣品前夾板4和樣品後夾板7的板面中央分別開有與被測樣品5周邊的形狀相似、尺寸稍小的樣品孔6，樣品前夾板4面向熱源1，樣品後夾板7遠離熱源I ;樣品前夾板4靠近熱源的一側有與樣品孔6形狀相似、尺寸稍大的擋板2，擋板2可自由移動；所述測控系統10由置於樣品前夾板4靠近熱源Iー側表面的熱流計3和置於被測樣品5表面或內部的熱電偶9通過數據線連接至主控計算機11組成。本實用新型所述熱源I可根據需要選用碳棒加熱器、電阻絲加熱器、燃燒箱。樣品前夾板4靠近熱源I ー側的樣品孔6上、下和右側有滑槽12，擋板2可在滑槽內左右移動；擋板2和樣品前夾板4面向熱源I的ー側表面覆蓋鋁箔紙。在樣品前夾板4圍繞樣品孔6周圍的邊沿上分布有外徑為l—3mm、長度不小於IOmm的樣品定位小針8，在樣品後夾板7上與樣品定位小針8相對應的位置分別分布有內徑與樣品定位小針8相匹配的樣品定位小孔13。可通過調整樣品前夾板4與熱源I之間的距離，改變樣品5熱面的輻射強度。
以下結合附圖和實施例對本實用新型詳細說明。實施例I :圖I為本實用新型配置結構原理示意圖；圖2為本實用新型實驗裝置中的樣品前夾板面向熱源ー側的結構示意圖；圖3為本實用新型實驗裝置中的樣品後夾板的結構示意圖；圖4為本實用新型實驗裝置中的前夾板背對熱源ー側的結構示意圖。裝置中熱源I採用碳棒加熱器，以12根460mm長直徑為25mm的碳棒相互間隔25mm垂直於地面架於隔熱框體內，所有碳棒並聯後兩端接通電源，構成散熱面為豎直平面、散熱面積為625mmX460mm的散熱面，最大熱流強度為20 kw/m2。為便於更換被測樣品，本實施例中將樣品前夾板4拆分為樣品面板4a、固定底板4b，樣品面板4a、固定底板4b和樣品後夾板7的板面中央分別開有正方形，尺寸為200mmX 200mm的樣品孔6。固定底板4b和樣品後夾板7尺寸均為230mmX 230mm,固定底板4b的ー側有圍繞樣品孔6周圍邊距為5mm的各條邊沿上均勻分布有12個外徑為1mm，長度為IOmm的樣品定位小針8 ;在樣品後夾板7上與樣品定位小針8相對應的位置分別分布有內徑與樣品定位小針8相匹配的樣品定位小孔13 ;固定底板4b另ー側可由固定杆14固定在樣品面板4a上，固定杆14為直徑為IOmm長度為30mm帶螺紋的鐵桿，固定杆14固定在樣品面板4a背對輻射源I的ー側。樣品面板4a採用五層厚度為IOmm的隔熱板組合而成,尺寸為800mmX700mm,樣品面板4a面向熱源ー側樣品孔6周圍上、右、下方向採用鋁條做成滑槽12，滑槽12的高度與擋板2的厚度相同，擋板2可在滑槽12內左右滑動,擋板2左側有ー拉杆16 ;樣品面板4a面向熱源ー側的表面、滑槽12均米用鋁箔紙將表面包裹，擋板2採用硬紙板表面覆蓋5層錫箔紙覆蓋製成。當需要測定樣品瞬間暴露在一定的輻射強度下時，實驗初期可採用擋板2將樣品遮蔽，待輻射強度達到要求的值時，通過拉動拉杆16可拉開擋板2 ;樣品面板4a、擋板2均採用錫箔紙覆蓋可有效的阻止熱量傳遞至樣品背對輻射源的ー側；當擋板2遮蔽樣品表面時可確保在15min內樣品背對輻射源I ー側的溫度升高小於5°C。實驗之前，將被測樣品5裁剪為230mmX230mm，進行預處理後，在織物背對輻射源I 一面中心位置布設2個直徑為O. 5mm的K型熱電偶9，熱電偶9採用Nomex阻燃線縫製於織物表面，測定織物表面溫度。然後將被測樣品5夾於固定底板4b和樣品後夾板7之間， 固定底板4b上的樣品定位小針8穿過被測樣品5和樣品定位小孔13。固定底板4b、樣品後夾板7放置於樣品面板4a對應的位置,使固定底板4b、樣品後夾板7與樣品面板4a上的樣品孔6對齊，通過四根固定杆14上的壓片15，將固定底板4b、樣品後夾板7固定於樣品面板4a背對輻射源I的ー側。調整樣品面板4a與輻射源I之間的距離使被測樣品5面對輻射源I的一側與輻射源I之間的距離為IOcm ;在樣品面板4a上的樣品孔6周圍上、下、右三側安裝水冷熱流計3。熱流計3、熱電偶9通過數據線連接至主控計算機11。將擋板2遮擋住被測樣品5，開通數據採集系統，開啟熱源1，電流為30A，待熱流計3的讀數達到IOkWπΓ2時，通過拉杆16使擋板2向左邊運動，至被測樣品5面向熱源I的一面完全暴露在輻射條件下，停止拉動擋板2 ;暴露時間為3min，在此過程中，熱流計3和熱電偶9獲得的的模擬信號經數模轉換輸入到測控系統10的主控計算機11進行數據存儲和計算處理；3min之後通過拉杆16推動擋板2，使被測樣品6面向熱源I的一面完全遮蔽；然後切斷輻射源I電源，數據採集系統繼續工作5min。實施例2 本實施例中，熱源I採用燃燒箱，燃燒箱面向樣品5的一面為5mm厚的銅板，其餘各面為絕熱板，在燃燒箱背對樣品的ー側的兩邊分別設置供氧管和供氣管，燃燒箱內設置點火器，實驗中，開啟供氧管、供氣管和點火器，通過調節供氧量和供氣量控制銅板溫度。其它設置與實施例I相同。實施例3 本實施例中，熱源I採用電阻絲加熱器，將直徑為3mm的電阻絲纏繞於460mm長，直徑為25mm的12根碳棒上，纏繞了電阻絲的碳棒相互間隔25mm，平行地架於垂直於底板的隔熱框體內，構成散熱面為豎直平面、散熱面積為625mmX460mm的散熱面,熱流強度為25kw/m2。實驗初期擋板2將不遮蔽樣品5，測定輻射強度逐漸升高的情況下，織物的隔熱效
果O本實用新型裝置使用時，根據測試需要在被測樣品各層表面需要測試的相關位置布設所需數量的熱電偶9，將被測樣品5夾於樣品前夾板4和樣品後夾板7之間，調整被測樣品5與熱源I之間的距離至實驗所要求的距離；將擋板2推至滑槽最右端；開通數據採集系統，開啟熱源1，待熱流計的讀數達到要求吋，拉開擋板2，使被測樣品5暴露在熱流下，暴露時間視熱源I的熱流強度和被測樣品5的種類及測試需要而定；在此過程中，熱流計3和熱電偶9獲得的模擬信號經數模轉換輸入到測控系統10的主控計算機11進行數據存儲和計算處理；當被測樣品5暴露在熱流下達到預設的測試時間後，切斷加熱電源，數據採集系統繼續工作直到樣品前夾板4上的熱流計3的讀數降至未開啟熱源I時的值。本實用新型多層織物隔熱性能實驗測試裝置樣品前夾板4和樣品後夾板7對被測 樣品5的固定採取針孔結構，可通過在各層之間的樣品定位小針8上增加墊片來調整各層織物之間的空氣層厚度，使樣品層數、厚度、結構、表面狀況均可不受限制地根據測試需要來調節，可測試的樣品較現有實驗裝置更加多祥，裝置使用更加靈活。
權利要求1.ー種多層織物隔熱性能實驗測試裝置，包括熱源(I)、樣品前夾板(4)、樣品後夾板(7)和測控系統(10);所述的樣品前夾板(4)和樣品後夾板(7)的板面中央分別開有樣品孔(6);樣品前夾板(4)面向熱源(I)的ー側的樣品孔(6)周邊設滑槽(12)，滑槽中設可移動的擋板(2);所述測控系統(10)由置於樣品前夾板(4)靠近熱源(I) ー側表面的熱流計(3)和置於被測樣品(5 )表面或內部的熱電偶(9 )通過數據線連接至主控計算機(11)組成；其特徵在乾麵向熱源ー側的樣品前夾板(4)、擋板(2)和滑槽(12)三者均採用鋁箔紙將其表面包裹覆蓋。
2.根據權利要求I所述的多層織物隔熱性能實驗測試裝置，其特徵在於所述樣品前夾板(4)包括樣品面板(4a)和固定底板(4b);所述樣品孔(6)為正方形,分別對稱布置在所述樣品面板(4a)、固定底板(4b)和樣品後夾板(7)的板面中央；所述固定底板(4b)的一側設有圍繞樣品孔(6)周邊且均勻布置的樣品定位小針(8);在所述樣品後夾板(7)上與樣品定位小針(8)相對應的位置分別分布有內徑與樣品定位小針(8)相匹配的樣品定位小孔(13);固定底板(4b)另ー側經固定杆(14)固定在樣品面板(4a)上。
3.根據權利要求I所述的多層織物隔熱性能實驗測試裝置，其特徵在於所述擋板(2)採用硬紙板表面覆蓋若干層錫箔紙覆蓋製成，擋板(2 )上設拉杆(16 )。
4.根據權利要求2所述的多層織物隔熱性能實驗測試裝置，其特徵在於所述樣品面板(4a)採用若干層隔熱板組合而成。
5.根據權利要求I所述的多層織物隔熱性能實驗測試裝置，其特徵在於所述熱源(I)採用碳棒加熱器、電阻絲加熱器或燃燒箱。
專利摘要本實用新型涉及一種多層織物隔熱性能實驗測試裝置，包括熱源、樣品前夾板、樣品後夾板和測控系統；所述的樣品前夾板和樣品後夾板的板面中央分別開有樣品孔；樣品前夾板面向熱源的一側的樣品孔周邊設滑槽，滑槽中設可移動的擋板；所述測控系統由置於樣品前夾板靠近熱源一側表面的熱流計和置於被測樣品表面或內部的熱電偶通過數據線連接至主控計算機組成；面向熱源一側的樣品前夾板、擋板和滑槽三者均採用鋁箔紙將其表面包裹覆蓋。本實用新型的樣品前夾板可有效的反射的預熱時的熱量，從而不會導致樣品前夾板與樣品之間的區域受熱，使樣品在未暴露在輻射熱源下時溫度不會升高。
文檔編號G01N25/20GK202404048SQ20112056583
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者何松, 張和平, 楊暉, 漆正昆, 胡銀, 黃冬梅 申請人:中國科學技術大學