專利名稱：消防員個人防護裝備抗輻射熱滲透性能綜合測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于消防安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于輻射熱源產(chǎn)生遠紅外光模擬火場熱環(huán)境，用于測試消防員個人防護裝備抗輻射熱滲透性能的綜合測試裝置。
背景技術(shù)：
消防實戰(zhàn)中，火焰是消防員面臨的最直接、最危險的傷害因素之一，火焰主要通過傳導(dǎo)熱和輻射熱兩種方式對消防員人身安全構(gòu)成威脅，因此抗輻射熱滲透性能常常作為衡量消防員個人防護裝備性能的主要指標(biāo)之一。近年來，隨著“以人為本”觀念的深入人心，消防員個人防護受到更多關(guān)注，與消防員個人防護裝備相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)近年來相繼被制修訂并頒布實施。在新修訂的GA6-2004《消防員滅火防護靴》標(biāo)準(zhǔn)、GA88《消防員隔熱防護服》標(biāo)準(zhǔn)及新制定的《消防員搶險救援防護服裝》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，均明確了裝備的抗輻射熱滲透性能指標(biāo)，并對其測試方法做出了詳細的規(guī)定，如表1所示表1抗輻射熱滲透性能測試要求匯總 目前，我國尚沒有可滿足上述測試要求的抗輻射熱滲透性能測試裝置，現(xiàn)有類似測試裝置主要用來測試紡織織物的抗輻射熱滲透性能，該類試驗裝置的輻射熱源一般為紅外線鹵鎢燈，所能產(chǎn)生的輻射熱通量約1KW/m2，無法滿足上述消防員個人防護裝備抗輻射熱滲透性能的測試需求。隨著標(biāo)準(zhǔn)的貫徹實施，因缺乏必要的試驗手段而無法準(zhǔn)確、有效的測試和檢驗裝備抗輻射熱滲透性能的問題日益突出，因此研制一種滿足上述要求的抗輻射熱滲透性能綜合測試裝置十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
合測試裝置，以解決當(dāng)前缺乏試驗裝置用于測試消防員個人防護裝備抗輻射熱滲透性能的問題。
本發(fā)明提供的消防員個人防護裝備抗輻射熱滲透性能綜合測試裝置，其工作原理是通過輻射熱源產(chǎn)生遠紅外光模擬火場熱環(huán)境，將試樣放置在此環(huán)境中，在輻射熱的作用下試樣溫度將逐漸升高，然后通過溫度傳感器測量試樣背面溫度的上升值來評價該裝備的抗輻射熱滲透性能。
本發(fā)明提出的消防員個人防護裝備抗輻射熱滲透性能綜合測試裝置，從結(jié)構(gòu)上分為支撐平臺、測試系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大部分。其中支撐平臺由金屬材質(zhì)制作，由長方形桌面和可拆卸的桌腿、輻條組成，測試系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的設(shè)備均固定放置在支撐平臺上，支撐平臺的整體高度以方便工作人員站立操作為準(zhǔn)。
本發(fā)明中，測試系統(tǒng)由輻射熱源及其支架、固定隔熱裝置、移動隔熱裝置、試樣固定及支撐系統(tǒng)、溫度傳感裝置和輻射熱測試儀組成。其中輻射熱源及其支架設(shè)置在支撐平臺的一端(如左端)。為更好地滿足測試需求，本裝置的輻射熱源可選用高溫遠紅外定向強輻射熱器，其最大輻射熱通量大于40KW/m2；輻射熱源設(shè)置在支架上，支架通過螺釘固定在支撐平臺的桌面上，支架的作用是使輻射熱源與支撐平臺的桌面之間保持一定間距，避免輻射熱直接照射而造成支撐平臺損傷。
固定隔熱裝置位于輻射熱源的右側(cè)，由固定隔熱屏、固定隔熱屏支架、循環(huán)水系統(tǒng)組成，固定隔熱屏尺寸略大于高溫遠紅外定向強輻射熱器，用于阻擋輻射熱向后方照射；在固定隔熱屏的中心位置設(shè)置一個通孔，通孔的尺寸由被測試樣尺寸決定，輻射熱由此通孔穿過照射在試樣上用于測試。
移動隔熱裝置由移動隔熱屏、滾輪、電機、齒輪、移動隔熱屏托架、移動隔熱屏支架組成，移動隔熱屏尺寸略大于固定隔熱屏中心的通孔尺寸；移動隔熱屏固定在移動隔熱屏托架中，移動隔熱屏托架通過滾輪與移動隔熱屏支架相連，在電機的作用下移動隔熱屏可在設(shè)定的范圍內(nèi)移動，從而控制由固定隔熱屏中心通孔透過的輻射熱是否照射到試樣上。固定隔熱屏、移動隔熱屏的表面處理成黑色，便于最大限度的吸收輻射熱，減少反射，降低對周圍環(huán)境的熱影響。固定隔熱屏、移動隔熱屏均為中空結(jié)構(gòu)，上下兩端設(shè)有出水口、進水口，可與水管相連，通水冷卻。
試樣固定及支撐系統(tǒng)位于可移動隔熱裝置的右側(cè)，包括試樣夾、試樣夾支架、滾輪和導(dǎo)軌，試樣夾由兩個完全相同的正方形框架及蝶形螺母組成，試樣放置在兩個框架中，通過蝶形螺母固定，簡單方便；試樣夾支架放置在導(dǎo)軌上，可通過滾輪在導(dǎo)軌上任意滑動，由此可以改變試樣與輻射熱源之間的距離，從而達到調(diào)節(jié)試樣所承受輻射熱強度的目的。
試樣夾置于試樣夾支架上。固定隔熱屏、移動隔熱屏、試樣夾的支架與熱輻射源(高溫遠紅外定向強輻射熱器)支架類似，支撐高度以確保熱輻射源高溫遠紅外定向強輻射熱器、固定隔熱屏、移動隔熱屏、試樣夾的中點在同一直線上為準(zhǔn)。
溫度傳感裝置主要由3只熱電偶探頭和配套的3只變送器組成，熱電偶探頭固定在試樣背面的三個不同測試點上，有利于提高測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
輻射熱測試儀是用來測量輻射熱通量大小的設(shè)備，在本裝置中用于確定試樣與輻射熱源之間的距離，其精度關(guān)系到測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，是本裝置的重要部件之一。
本發(fā)明中，控制系統(tǒng)的設(shè)置提高了測試裝置自動化程度，主要由接觸器、限位開關(guān)、繼電器、單片機、液晶顯示屏、鍵盤等元器件及控制箱組成。其中控制箱的控制面板上設(shè)有啟動、停止按鈕，具有參數(shù)設(shè)定功能的鍵盤，可同時顯示時間、溫度的液晶顯示屏以及RS232接口等。參數(shù)設(shè)定鍵盤(按鈕)的作用在于試驗操作者可以根據(jù)不同的試驗要求設(shè)定不同的測試時間，使該裝置的適用性更廣泛；RS232接口將試驗裝置與電腦連接，通過電腦實時顯示溫度—時間曲線等。由于本裝置輻射熱源采用的是高溫遠紅外定向強輻射熱器，其工作電壓高，功率大，故安裝接觸器和繼電器以確保輻射熱源的使用安全。為控制移動隔熱屏的移動距離，在移動隔熱屏的移動軌道兩端各裝一個限位開關(guān)，當(dāng)輻射熱器預(yù)熱完畢后，單片機自動控制移動隔熱屏向一端移動直到碰到限位開關(guān)后停止，等到試驗測試時間完畢后，在單片機的控制下，移動隔熱屏向原方向移動直到碰到前端的限位開關(guān)后停止。
本發(fā)明中，由固定隔熱裝置和移動隔熱裝置組成了雙重隔熱系統(tǒng)。
本發(fā)明中，試樣夾及其支架可通過滾輪在導(dǎo)軌上前后移動，改變試樣與輻射熱源之間的距離，以此調(diào)節(jié)試樣所承受輻射熱通量的強度。
本發(fā)明中，有兩種溫度讀數(shù)方式分別為溫度顯示屏直接讀數(shù)和通過RS232端口與電腦連接后繪出溫度—時間曲線并讀數(shù)，其中顯示屏上同時顯示三只溫度傳感器的溫度及其平均溫度。
本發(fā)明提供的消防員個人防護裝備抗輻射熱滲透性能綜合測試裝置，在測試過程中，首先利用輻射熱測試儀標(biāo)定試驗所需的輻射熱通量大小，確定試樣夾支架的位置，同時將熱電偶探頭固定在試樣的背面，并將試樣放置在試樣夾中固定，再將試樣夾放置在試樣夾支架上，然后按照以下流程進行測試接通電源，打開開關(guān)，設(shè)定試樣所需測試時間；按啟動按鈕；輻射熱器接通電源，預(yù)熱并開始計時；達到設(shè)定的預(yù)熱時間后移動隔熱屏自動移開，輻射熱照射到試樣上；測試開始，記錄測試時間，液晶顯示屏實時顯示熱電偶測得的溫度變化情況；達到設(shè)定的測試時間，溫度顯示值停止變化，移動隔熱屏自動復(fù)位；讀數(shù)，記錄；并按“停止”按鈕，切斷電源，測試結(jié)束。
與現(xiàn)有裝置相比，本發(fā)明優(yōu)勢明顯(1)輻射熱強度高，且試樣所承受的輻射熱通量大小可調(diào)節(jié)；(2)測試時間可根據(jù)不同的試驗要求設(shè)定，使本裝置的適用性更廣泛；(3)多種溫度顯示方式滿足不同需求。因此，本發(fā)明的有益效果是提供了一種消防員個人防護裝備抗輻射熱滲透性能綜合測試裝置，填補了目前在這方面的空白。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖的左視圖。
圖3是本發(fā)明中移動隔熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明中試樣固定及支撐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明中控制裝置框圖。
圖6是本發(fā)明中控制裝置面板示意圖。
圖7是本發(fā)明中輻射熱源控制電路示意圖。
圖8是本發(fā)明中移動隔熱屏限位開關(guān)控制電路示意圖。
圖中標(biāo)號1-支撐平臺；2-測試系統(tǒng)；3-控制系統(tǒng)；4-桌面；5-桌腿；6-輻條；7-輻射熱源；8-輻射熱源支架；9-固定隔熱裝置；10-移動隔熱裝置；11-試樣固定及支撐系統(tǒng)；12-固定隔熱屏；13-固定隔熱屏支架；14-移動隔熱屏；15-滾輪；16-電機；17-齒輪；18-移動隔熱屏托架；19-移動隔熱屏支架；20-試樣夾；21-試樣夾支架；22-導(dǎo)軌；23-溫度顯示；24-RS232接口；25-單片機；26-溫度傳感裝置；27-參數(shù)設(shè)定；28-鍵盤；29-時間顯示；30-液晶顯示屏；31-開關(guān)；32-停止按鈕；33-啟動按鈕；34-工作指示燈；35-接觸器；36-繼電器；37-限位開關(guān)。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例是本測試裝置由支撐平臺1、測試系統(tǒng)2和控制系統(tǒng)3三大部分組成。其中支撐平臺1為金屬材質(zhì)，由長方形桌面4、桌腿5和輻條6組成，可拆卸，長方形桌面4長120cm，寬80cm，桌腿5高約85cm。
測試系統(tǒng)2主要由輻射熱源7及其支架8、固定隔熱裝置9、移動隔熱裝置10、試樣固定及支撐系統(tǒng)11以及溫度傳感裝置26、輻射熱測試儀等組成。本測試裝置選用高溫遠紅外定向強輻射熱器(由上海博峰高能輻射設(shè)備有限公司制造)作為輻射熱源7，其輻射面尺寸為30cm×28cm，功率為10.5KW，可產(chǎn)生的最大輻射熱通量理論值約125KW/m2；輻射熱源支架8類似托盤結(jié)構(gòu)，通過4顆螺釘固定在支撐平臺1的桌面4上，支撐高度為18cm。固定隔熱裝置9由固定隔熱屏12、固定隔熱屏支架13組成，固定隔熱屏12為中空結(jié)構(gòu)，長38cm，寬36cm，厚度為2cm，固定隔熱屏12的中心位置設(shè)置有一個正方形通孔，該孔長15cm，寬15cm；在固定隔熱屏12上下兩端分別設(shè)有出水口、進水口，通過橡膠管和水龍頭、水槽相連進行水循環(huán)。移動隔熱裝置10由移動隔熱屏14、滾輪15、電機16、齒輪17、移動隔熱屏托架18、移動隔熱屏支架19等組成，移動隔熱屏14尺寸略大于固定隔熱屏12中心的正方形通孔，長、寬均為20cm，厚度為2cm，中空結(jié)構(gòu)，上下兩端分別設(shè)有出水口、進水口，通過橡膠管和水龍頭、水槽相連進行水循環(huán)；移動隔熱屏14固定在移動隔熱屏托架18中，移動隔熱屏托架18通過滾輪15與移動隔熱屏支架19相連，在外力作用下可左右移動；電機16選用溫州東力電機工業(yè)有限公司微型電機，功率為15w，電機16通過齒輪17傳動帶動移動隔熱屏托架18，從而實現(xiàn)移動隔熱屏14的移動。固定隔熱屏12、移動隔熱屏14的表面通過發(fā)黑工藝處理成黑色，便于最大限度的吸收輻射熱，減少反射。在試樣固定及支撐系統(tǒng)11中，試樣夾20由兩個完全相同的正方形框架及蝶形螺母組成，正方形框架的外沿尺寸為15.5cm×15.5cm，內(nèi)框尺寸為14.5cm×14.5cm，試樣放置在兩個框架中，通過蝶形螺母固定；試樣夾20放置在試樣夾支架21上，而試樣夾支架21固定在導(dǎo)軌22上，并通過滾輪在導(dǎo)軌22上移動，導(dǎo)軌22總長67.7cm，橫向?qū)挾葹?4.4cm，通過四顆螺釘固定在支撐平臺1的桌面4上。溫度傳感裝置26主要由3只熱電偶探頭和配套的3個變送器組成，熱電偶探頭固定在試樣背面的三個不同點上，取其平均值作為測量結(jié)果；本裝置選用的熱電偶探頭及其變送器均為K型，熱電偶探頭響應(yīng)時間低于1s，變送器的溫度范圍是0～100℃。輻射熱測試儀采用中國航天科技集團公司一院704所生產(chǎn)的產(chǎn)品，由CR4-4-1熱流傳感器和YA8-37-9自動冷補熱偶放大器組成。
本裝置控制系統(tǒng)主要由接觸器35、限位開關(guān)37、繼電器36、單片機25、液晶顯示屏30、鍵盤28等元器件及控制箱組成。其中控制箱的控制面板主要包括開關(guān)31、啟動按鈕33、停止按鈕32、具有參數(shù)設(shè)定功能的鍵盤28，可同時顯示時間、溫度的液晶顯示屏30、工作指示燈34以及RS232接口24等，參數(shù)設(shè)定按鈕27的作用在于試驗操作者可以根據(jù)不同的試驗要求設(shè)定不同的測試時間，使該裝置的適用性更廣泛；RS232接口24使得試驗裝置可與電腦連接，通過電腦實時顯示溫度一時間曲線等。由于本裝置輻射熱源7采用的是高溫遠紅外定向強輻射熱器，其工作電壓高，功率大，故安裝接觸器35和繼電器36以確保輻射熱源7的使用安全。為控制移動隔熱屏14的移動距離，在移動隔熱屏14的移動軌道兩端各裝一個限位開關(guān)37。
權(quán)利要求
1.一種消防員個人防護裝備抗輻射熱滲透性能綜合測試裝置，由支撐平臺、測試系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，測試系統(tǒng)和控制系統(tǒng)均設(shè)置在支撐平臺上，其特征在于所說的測試系統(tǒng)由輻射熱源及其支架、固定隔熱裝置、移動隔熱裝置、試樣固定及支撐系統(tǒng)、溫度傳感裝置和輻射熱測試儀組成，其中輻射熱源設(shè)置在支架上，支架固定在支撐平臺的桌面上；固定隔熱裝置位于輻射熱源的右側(cè)，由固定隔熱屏、固定隔熱屏支架、循環(huán)水系統(tǒng)組成，固定隔熱屏尺寸略大于輻射熱源，用于阻擋輻射熱向后方照射，在固定隔熱屏的中心位置設(shè)置一個通孔，通孔的尺寸由被測試樣尺寸決定，輻射熱由此通孔穿過照射在試樣上，用于測試；移動隔熱裝置由移動隔熱屏、滾輪、電機、齒輪、移動隔熱屏托架、移動隔熱屏支架組成，移動隔熱屏尺寸略大于固定隔熱屏中心的通孔尺寸；移動隔熱屏固定在移動隔熱屏托架中，移動隔熱屏托架通過滾輪與移動隔熱屏支架相連，在電機的作用下移動隔熱屏在設(shè)定的范圍內(nèi)移動，從而控制由固定隔熱屏中心通孔透過的輻射熱是否照射到試樣上；固定隔熱屏、移動隔熱屏均為中空結(jié)構(gòu)，上下兩端設(shè)有出水口、進水口，與水管相連，通水冷卻；試樣固定及支撐系統(tǒng)位于可移動隔熱裝置的右側(cè)，由試樣夾、試樣夾支架、滾輪和導(dǎo)軌組成，試樣夾由兩個完全相同的正方形框架及蝶形螺母組成，試樣放置在兩個框架中，通過蝶形螺母固定；試樣夾支架放置在導(dǎo)軌上，通過滾輪在導(dǎo)軌上任意滑動，由此可以改變試樣與輻射熱源之間的距離，從而調(diào)節(jié)試樣所承受輻射熱強度；試樣夾置于試樣夾支架上，熱輻射源、固定隔熱屏、移動隔熱屏、試樣夾的中點在同一直線上；溫度傳感裝置由3只熱電偶探頭和配套的3只變送器組成，熱電偶探頭固定在試樣背面的三個不同測試點上；輻射熱測試儀用于確定試樣與輻射熱源之間的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消防員個人防護裝備抗輻射熱滲透性能綜合測試裝置，其特征在于輻射熱源選用高溫遠紅外定向強輻射熱器，其最大輻射熱通量大于40kw/m2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消防員個人防護裝備抗輻射熱滲透性能綜合測試裝置，其特征在于所說的控制系統(tǒng)由接觸器、限位開關(guān)、繼電器、單片機、液晶顯示屏、鍵盤及控制箱組成，其中控制箱的控制面板上設(shè)有啟動、停止按鈕，具有參數(shù)設(shè)定功能的鍵盤，可同時顯示時間、溫度的液晶顯示屏以及RS232接口；參數(shù)設(shè)定鍵盤供試驗操作者根據(jù)不同的試驗要求設(shè)定不同的測試時間；RS232接口將試驗裝置與電腦連接；接觸器和繼電器用以確保輻射熱源的使用安全；在移動隔熱屏的移動軌道兩端各裝一個限位開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明屬于消防安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于輻射熱源產(chǎn)生遠紅外光模擬火場熱環(huán)境，用于測試消防員個人防護裝備抗輻射熱滲透性能的綜合測試裝置。該裝置主要由輻射熱源、固定隔熱裝置、移動隔熱裝置、試樣固定及支撐裝置、溫度傳感裝置、控制裝置、顯示裝置以及附件等組成，具有操作簡單、功能多樣等特點，本發(fā)明為消防員滅火防護靴、消防員搶險救援靴、消防員隔熱防護服等防護裝備的抗輻射熱滲透性能測試提供了試驗手段。
文檔編號A62B27/00GK1915455SQ20061003067
公開日2007年2月21日 申請日期2006年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月31日
發(fā)明者施巍, 瞿志剛, 殷海波, 徐蘭娣, 李瑜璋, 馬皎皎 申請人:公安部上海消防研究所