頭盔耐燃燒性能測試裝置及其測試方法與流程

2023-12-02 00:57:16 5

本發明涉及一種頭盔耐燃燒性能測試裝置及其測試方法，屬於頭盔耐燃燒性能測試技術領域。

背景技術：

消防員進行滅火作業時會遇到火場各種危險環境，通常火場中的熱量是造成傷害的最主要因素，考慮到火焰和輻射熱的綜合傷害作用，世界各國都普遍採用火焰和輻射熱綜合熱防護性能試驗方法來評價消防頭盔的防護性能。

目前，針對消防頭盔的耐燃燒性能試驗方法，採用火焰和輻射熱綜合手段進行測試，但目前試驗裝置，結構複雜，成本高昂，價格較為昂貴，因此，為了獲得精確的試驗數據驗證消防員防護服的防護性能，如何研製出一套針對消防頭盔的耐燃燒性能測試實驗裝置，成為了本領域急需解決的技術難題。

技術實現要素：

本發明需要解決的技術問題是：現有的消防頭盔測試裝置結構複雜，成本和售價高昂，如何研製出一套針對消防頭盔的耐燃燒性能測試實驗裝置，同時兼顧測試的準確性和穩定性。

本發明採取以下技術方案：

一種頭盔耐燃燒性能測試裝置，包括燃燒熱源、輻射熱源、銅板熱量計、第一、二測溫熱電偶、數據採集裝置、數據處理系統；所述輻射熱源包括支架1，若干根平行設置的石英加熱管2固定在所述支架1上；所述銅板熱量計包括由銅板1和裝配塊5構成的具有中空腔體的結構、中空腔體內側頂部與第一測溫熱電偶4連接，第一測溫熱電偶4另一端與數據採集系統連接；所述第二測溫熱電偶9一端與待測溫頭盔連接，另一端與所述數據採集系統連接；所述數據採集裝置與所述數據處理系統連接。

進一步的，所述燃燒熱源包括通過管道13依次連接的儲氣瓶11、調壓閥12、電磁閥14、流量計15、本生燈8；本生燈8安裝在待測試頭盔的上方，與垂直方向呈45°向待測試頭盔噴射火焰。

進一步的，石英加熱管2並連接到380v的電源上。

進一步的，所述第一測溫熱電偶4是銅－康銅熱電偶，焊接在銅板3圓弧內表面的中心位置，銅板3通過粘結劑粘到裝配塊5上，銅－康銅熱電偶通過裝配塊5上的通孔連接到數據採集裝置上。

更進一步的，所述第二測溫傳感器9置於本生燈8噴頭前端，採用鉑－銠熱電偶。

進一步的，所述數據採集裝置是數據採集卡6，所述數據處理系統是計算機7。

更進一步的，本生燈8噴孔直徑為13mm±3mm，燃氣經調壓閥12調壓以50kpa±1kpa的壓力供氣，通過流量計15調節流量，燃氣流速為2l/min±0.2l/min；所述石英加熱管2的布置間距為6-8mm，直徑為10.0mm±0.2mm；所述銅板3的銅含量不低於99％，厚度為1.5mm，尺寸為40mm×40.3mm，重量為30g±1g。

再進一步的，銅－康銅熱電偶的直徑為0.3mm～1mm。

再進一步的，鉑－銠熱電偶的直徑為0.3mm～0.5mm。

一種上述的頭盔耐燃燒性能測試裝置的測試方法，輻射熱源中石英加熱管2通電後產生熱輻射，採用銅板熱量計上的第一測溫熱電偶4測試輻射熱源區域溫升變化，並轉化為毫伏信號輸送到數據採集裝置中，通過數據處理系統記錄並計算出輻射熱通量，達到10±1kw/m2；然後將頭盔試樣放置於輻射熱源下方，輻射1min後，本生燈8以45°方向接觸試樣頂部噴射火焰，採用第二測溫熱電偶9校準火焰溫度，達到1300℃，維持一定時間，從而測試頭盔試樣的燃燒性能。

本發明的有益效果在於：

1)提供了一套針對消防頭盔耐燃燒性能測試的裝置，成本較低；

2)採用兩條測溫熱電偶，分別對銅板熱量計和本生燈燃燒處進行測溫，並通過同一個數據採集裝置進行採集，並通過數據處理系統進行實時數據計算處理；

3)燃燒熱源設計巧妙，使用方便；

4)測試方便，快捷，智能化程度高，兼顧了測試的準確性和穩定性；

5)採用石英加熱管作為熱源，發熱量高，採用燃氣本生燈作為燃燒熱源，使試驗條件穩定；

6)整套裝置具有結構合理，測試準確、可操作性強的特點，能夠模擬消防頭盔的實際使用環境。

附圖說明

圖1是本發明頭盔耐燃燒性能測試裝置的示意圖。

圖2是燃燒熱源的結構示意圖。

圖3是銅板熱量計的結構示意圖。

圖4是銅板熱量計的俯視圖。

圖中，1為支架，2為石英加熱管，3為銅板，4為第一測溫熱電偶，5為裝配塊，6為採集卡，7為計算機，8為本生燈，9為第二測溫熱電偶，10為消防頭盔試樣，11為儲氣瓶，12為調壓閥、13為管道、14為電磁閥、15為流量計。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進一步說明。

實施例1：

本消防頭盔耐燃燒性能試驗裝置由燃燒熱源、輻射熱源、銅板熱量計、測溫熱電偶、數據採集裝置和數據處理系統等組成。

如圖1所示，輻射熱源由九根石英加熱管2和支架1組成，置於試樣上方，通電後產生熱輻射。電路中，石英加熱管2並連接到380v的電源上。本生燈8安裝在試樣側上方，與垂直方向成45°向試樣噴射火焰。本生燈8噴孔直徑為13mm。鉑－銠銅熱電偶安裝在頭盔的待測試部位，並與數據採集裝置連接。

如圖2所示，燃燒熱源由儲氣瓶11、調壓閥12、管道13、電磁閥14、流量計15和本生燈8組成，燃氣經調壓閥12調壓以50kpa的壓力供氣，通過流量計15調節流量，燃氣流速為2l/min。儲氣瓶11通過管道13連接調壓閥12，調壓閥12通過管道13連接電磁閥14，電磁閥14通過管道13連接流量計，流量計15通過管道13連接本生燈8。

如圖1、3所示，銅板熱量計由銅板3、銅－康銅熱電偶和裝配塊5構成。銅－康銅熱電偶焊接在銅板3圓弧內表面的中心位置，銅板3通過粘結劑粘到裝配塊5上，銅－康銅熱電偶通過裝配塊5上的通孔連接到數據採集裝置6上。銅板3的銅含量不低於99％，厚度為1.5mm，尺寸為40mm×40.3mm，重量為30g。

在此實施例中，本生燈8噴孔直徑為13mm±3mm，燃氣經調壓閥12調壓以50kpa±1kpa的壓力供氣，通過流量計15調節流量，燃氣流速為2l/min±0.2l/min；所述石英加熱管2的布置間距為6-8mm，直徑為10.0mm±0.2mm；所述銅板3的銅含量不低於99％，厚度為1.5mm，尺寸為40mm×40.3mm，重量為30g±1g；銅－康銅熱電偶的直徑為0.3mm～1mm；鉑－銠熱電偶的直徑為0.3mm～0.5mm。

具體測試時，輻射熱源中石英加熱管2通電後產生熱輻射，採用銅板熱量計上的第一測溫熱電偶4測試輻射熱源區域溫升變化，並轉化為毫伏信號輸送到數據採集裝置中，通過數據處理系統記錄並計算出輻射熱通量，達到10±1kw/m2；然後將頭盔試樣放置於輻射熱源下方，輻射1min後，本生燈8以45°方向接觸試樣頂部噴射火焰，採用第二測溫熱電偶9校準火焰溫度，達到1300℃，維持一定時間，從而測試頭盔試樣的燃燒性能。

以上是本發明的優選實施例，本領域普通技術人員還可以在此基礎上進行各種變換或改進，在不脫離本發明總的構思的前提下，這些變換或改進都應當屬於本發明要求保護的範圍之內。