一種測試紡織品動態(tài)熱傳遞特性的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測試紡織品動態(tài)熱傳遞特性的方法和裝置。測試裝置包括測試組件、傳動機構(gòu)、升降機構(gòu)、支柱和底座。測試組件包括上壓盤、下壓盤、加熱片、銅托片、壓力傳感器及熱流傳感器，傳動機構(gòu)由上擋板、電動機、聯(lián)軸器、軸承、蝸輪安裝架、蝸桿和蝸輪組成。測試方法為通過電動機、傳動機構(gòu)、升降機構(gòu)實現(xiàn)上壓盤的上下運動，由壓力傳感器控制上壓盤的停止位置，在上壓盤和紡織品動態(tài)接觸過程中，由于上、下壓盤間存在溫差，設置在下壓盤上方的熱流傳感器可測量接觸過程中流經(jīng)紡織品熱流量及熱傳遞的動態(tài)變化。通過測試并計算得到熱調(diào)節(jié)時間和熱心里刺激強度兩個特性指標，可應用于紡織品檢測行業(yè)，實現(xiàn)對紡織品動態(tài)熱傳遞特性的快速測量。
【專利說明】一種測試紡織品動態(tài)熱傳遞特性的方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于紡織品物理特性測試領域，特別涉及紡織品動態(tài)熱傳遞特性測試領域。
【背景技術】
[0002]導熱(或熱傳遞)系數(shù)是各種材料的基本性質(zhì)之一。當物體內(nèi)的不同部位存在溫差或不同溫度的兩物體因直接接觸等都會存在一定的熱傳遞。紡織品的熱傳遞性能是服裝用品的重要性能之一，它是用來衡量紡織品的隔熱保暖以及熱調(diào)節(jié)性能的重要依據(jù)，也是消費者衡量織物品質(zhì)優(yōu)劣的決定性因素之一。因此對紡織品的熱傳遞性能進行研究在紡織品的研發(fā)中顯得尤為重要。
[0003]國內(nèi)外廣泛使用的紡織品熱傳遞性能測試方法大多為穩(wěn)態(tài)方法，即保持試樣內(nèi)的溫度場恒定時進行的測量。但穩(wěn)態(tài)測量方法測試時間長、精度低、不利于誤差分析、對測試裝置要求高，給實際工作帶來了許多不便。
[0004]而動態(tài)(非穩(wěn)態(tài))測試法由于具有快速、多參數(shù)測量等特點，越來越多的受到了人們的關注。中國專利CN101251502A公開了一種紡織品導熱、擴散系數(shù)和體積熱容的測量裝置和方法。該裝置包括試樣加熱裝置、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)，同時測量織物的導熱系數(shù)、熱擴散系數(shù)、體積熱容的方法。但該專利中樣本是多層疊加，且施加的壓力是通過外部加壓機直接控制。中國專利CN102253186A公開了一種織物熱濕性能動態(tài)測試儀器，模擬外部環(huán)境對織物熱傳遞性能的影響，完成對織物熱濕性能的測試；中國專利CN101551379A公開了一種織物動態(tài)熱濕傳遞性能的測試方法，該方法是在人工氣候模擬倉中模擬人體皮膚周圍環(huán)境，進行紡織品熱濕性能的測試。上述兩種方法其思想大致相似，都是在模擬皮膚與織物之間形成微氣候環(huán)境，然后利用一定的傳感器完成對織物熱濕性能的測試。雖然該方法是織物熱傳遞研究領域的一個重大突破，但對人體皮膚環(huán)境進行模擬總是會存在一定的誤差，另外也會導致裝置的復雜，不利于進一步的推廣普及。中國專利CN101661526A公開了一種織物濕熱傳遞的仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過收集織物的材料屬性、環(huán)境條件等信息，然后利用一系列科學技術手段，將該織物的熱傳遞性能形象的模擬出來。但該方法僅僅是側(cè)重于仿真，與真實情況總是有一定的差距，并且不同紡織品的物理結(jié)構(gòu)總是千差萬別的，這無形中也增加了仿真的難度。
[0005]由此可見，在紡織品檢測行業(yè)中，急需一種快速、簡便而測試精確的方法和設備來完成對紡織品動態(tài)熱傳遞性能的測量，統(tǒng)一檢驗依據(jù)和手段，促進和指導生產(chǎn)，以滿足市場需求，是一個需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為了解決紡織品檢測中對紡織品動態(tài)熱傳遞性能測試現(xiàn)有技術和方法上的不足，提供一種能快速、簡便、高精度的完成對紡織品動態(tài)熱傳遞性能測試的方法和裝置。[0007]—種測試紡織品動態(tài)熱傳遞性能的方法和裝置，測試裝置包括測試組件、傳動機構(gòu)、升降機構(gòu)、底座和支柱，測試組件包括上壓盤、加熱片、上壓盤銅托片、下壓盤銅托片、下壓盤、熱流傳感器、壓力傳感器，上壓盤下方設有加熱片，加熱片下方設有上壓盤銅托片，底座上方右側(cè)設有下壓盤，下壓盤上方設有下壓盤銅托片，下壓盤銅托片上方設有熱流傳感器，下壓盤銅托片與下壓盤間設有壓力傳感器，傳動機構(gòu)包括上擋板、電動機、聯(lián)軸器、軸承、蝸輪安裝架、蝸桿、蝸輪，上擋板上方左側(cè)設有電動機，電動機右邊設有蝸桿，并通過聯(lián)軸器與蝸桿相聯(lián)接，蝸桿兩端設有軸承，蝸桿前方設有蝸輪，蝸輪上方設有蝸輪安裝架，升降機構(gòu)包括導桿、連接板、滾珠絲杠，滾珠絲杠垂直設于底座中央，滾珠絲杠上端和蝸輪軸相連，滾珠絲杠左側(cè)平行設有兩根導桿，連接板水平設于底座上方和上擋板下方空間，滾珠絲杠和導桿垂直穿過連接板，連接板下方設有上壓盤，底座和上擋板之間垂直方向設有四根支柱，位于上擋板的四個角上，用以支撐上擋板。
[0008]上壓盤下方設有一塊薄型加熱片與穩(wěn)壓電源相連，測試過程中使得產(chǎn)生的熱流量能均勻地通過紡織品樣本進行傳遞。
[0009]下壓盤銅托片與下壓盤間均勻布置3個壓力傳感器，能將壓力信號變成電信號，并通過閉環(huán)反饋控制電動機的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)對上壓盤下降時運動到位的控制。
[0010]測試方法為:通過電動機、蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)、升降機構(gòu)實現(xiàn)上壓盤的上下運動，上壓盤通過加熱片加熱到設定的上、下壓盤之間的溫差(10攝氏度)后，上壓盤開始下降將紡織品夾在上、下壓盤之間，由壓力傳感器的測試值控制上壓盤的停止位置，在上壓盤和紡織品樣品動態(tài)接觸過程中，通過設置在下壓盤上方的熱流傳感器來測量接觸過程中流經(jīng)紡織品樣品的熱流量及熱傳遞的動態(tài)變化。通過測試數(shù)據(jù)計算可以得到熱調(diào)節(jié)時間和熱心里刺激強度兩個特性指標，可以用來評價紡織品的動態(tài)熱傳遞特性。
[0011]本發(fā)明采用機電傳動控制，并通過蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)及滾珠絲杠升降機構(gòu)實現(xiàn)測試裝置精準快速的上下往復運動，測試裝置結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，經(jīng)濟上也比較實惠，通過把紡織品動態(tài)熱傳遞特性的測試轉(zhuǎn)化為接觸過程中流經(jīng)紡織品的熱流量及熱傳遞的動態(tài)變化的測量，可以較客觀的獲得紡織品動態(tài)熱傳遞特性，在一次測量中得到紡織品熱調(diào)節(jié)時間和熱心里刺激強度兩個特性指標，可以應用于紡織品檢測行業(yè)，實現(xiàn)紡織品動態(tài)熱傳遞性能的快速測量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為一種測試紡織品動態(tài)熱傳遞性能的方法和裝置的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖2為本發(fā)明一個實施例的組成部分測試組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖中:上壓盤1、加熱片2、上壓盤銅托片3、下壓盤銅托片4、下壓盤5、底座6、滾珠絲杠7、支柱8、導桿9、連接板10、上擋板11、電動機12、聯(lián)軸器13、軸承14、蝸輪安裝架15、蝸桿16、蝸輪17、熱流傳感器18、壓力傳感器19。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施進行詳細說明。
[0016]如圖1、2所示，一種測試紡織品動態(tài)熱傳遞特性的方法和裝置，測試裝置包括測試組件、傳動機構(gòu)、升降機構(gòu)、底座6和支柱8，測試組件包括上壓盤1、加熱片2、上壓盤銅托片3、下壓盤銅托片4、下壓盤5、熱流傳感器18、壓力傳感器19，上壓盤I下方設有加熱片2，加熱片2下方設有上壓盤銅托片3，底座6上方右側(cè)設有下壓盤5，下壓盤5上方設有下壓盤銅托片4，下壓盤銅托片4上方設有熱流傳感器18，下壓盤銅托片4與下壓盤5間設有壓力傳感器19，傳動機構(gòu)包括上擋板11、電動機12、聯(lián)軸器13、軸承14、蝸輪安裝架15、蝸桿16、蝸輪17，上擋板11上方左側(cè)設有電動機12，電動機12右邊設有蝸桿16，并通過聯(lián)軸器13與蝸桿16相聯(lián)接，蝸桿16兩端設有軸承14，蝸桿16前方設有蝸輪17，蝸輪17上方設有蝸輪安裝架15，升降機構(gòu)包括導桿9、連接板10、滾珠絲杠7，滾珠絲杠7垂直設于底座6中央，滾珠絲杠7上端和蝸輪16軸相連，滾珠絲杠7左側(cè)平行設有兩根導桿9，連接板10水平設于底座6上方和上擋板11下方空間，滾珠絲杠7和導桿9垂直穿過連接板10，連接板10下方設有上壓盤1，底座6和上擋板11之間垂直方向設有四根支柱8，位于上擋板11的四個角上，用以支撐上擋板11。
[0017]上壓盤I下方設有一塊薄型加熱片2與穩(wěn)壓電源相連，測試過程中使得產(chǎn)生的熱流量能均勻地通過紡織品樣本進行傳遞。
[0018]下壓盤銅托片4與下壓盤5間均勻布置3個壓力傳感器19，能將壓力信號變成電信號，并通過閉環(huán)反饋控制電動機12的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)對上壓盤I下降時運動到位的控制。
[0019]測試方法為:通過電動機12、蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)、升降機構(gòu)實現(xiàn)上壓盤I的上下運動，上壓盤I通過加熱片2加熱到設定的上、下壓盤之間的溫差(10攝氏度)后，上壓盤I開始下降將紡織品夾在上、下壓盤之間，由壓力傳感器19的測試值控制上壓盤I的停止位置，在上壓盤I和紡織品樣品動態(tài)接觸過程中，通過設置在下壓盤5上方的熱流傳感器18來測量接觸過程中流經(jīng)紡織品樣品的熱流量及熱傳遞的動態(tài)變化。
[0020]通過測試數(shù)據(jù)計算可以得到熱調(diào)節(jié)時間和熱心里刺激強度兩個特性指標，用來評價紡織品的動態(tài)熱傳遞特性:
[0021](I)熱調(diào)節(jié)時間，其定義為從上壓盤接觸紡織品有熱傳遞開始，流經(jīng)紡織品的熱流量沖高到峰值并回落到平衡值的整個過程(熱調(diào)節(jié)過程)所經(jīng)歷的時間。
[0022](2)熱心里刺激強度，其定義為熱調(diào)節(jié)過程中熱沖擊對時間的積分，熱沖擊在計算時取熱流量的線性函數(shù)。
[0023]下面以一個具體的實施例來進一步說明本發(fā)明。
[0024]選用7種典型的紡織品織物試樣，將被測試樣剪成180 X 180mm的正方形樣品。實驗前將樣品置于溫度21±1°C，相對濕度65±2%的環(huán)境中平衡24小時。經(jīng)過本發(fā)明一個具體的實施例的測試并計算得到相應的紡織品織物動態(tài)熱傳遞特性指標如表I所示。
[0025]表I紡織品織物動態(tài)熱傳遞特性指標
[0026]
動太#1傳梯
3二二1- 織物1織物2織物3 織物4 織物5 織物6 織物7特性指杯_
熱調(diào)節(jié)時間(S) 7.0464 6.5018 8.0864 5.0404 3.597 9.73 6.768
熱心里剌激強度 75.179 66.4734 81.9784 60.0931 44.5696 73.367 23.5172
[0027]由表I數(shù)據(jù)可知，7種紡織品織物測試樣品中:織物6的熱調(diào)節(jié)時間最長，熱緩沖能力比較強，織物5的熱調(diào)節(jié)時間最短，織物3的熱心里刺激強度最大，說明織物4的熱傳遞能力和熱緩沖能力都比較強。
【權(quán)利要求】
1.一種測試紡織品動態(tài)熱傳遞特性的方法和裝置，其特征在于測試裝置包括測試組件、傳動機構(gòu)、升降機構(gòu)、底座(6)和支柱(8)，測試組件包括上壓盤(I)、加熱片(2)、上壓盤銅托片(3)、下壓盤銅托片(4)、下壓盤(5)、熱流傳感器(18)、壓力傳感器(19)，上壓盤(I)下方設有加熱片(2)，加熱片(2)下方設有上壓盤銅托片(3)，底座(6)上方右側(cè)設有下壓盤(5)，下壓盤(5)上方設有下壓盤銅托片(4)，下壓盤銅托片(4)上方設有熱流傳感器(18)，下壓盤銅托片(4)與下壓盤(5)間設有壓力傳感器(19)，傳動機構(gòu)包括上擋板(11)、電動機(12)、聯(lián)軸器(13)、軸承(14)、蝸輪安裝架(15)、蝸桿(16)、蝸輪(17)，上擋板(11)上方左側(cè)設有電動機(12)，電動機(12)右邊設有蝸桿(16)，并通過聯(lián)軸器(13)與蝸桿(16)相聯(lián)接，蝸桿(16)兩端設有軸承(14)，蝸桿(16)前方設有蝸輪(17)，蝸輪(17)上方設有蝸輪安裝架(15)，升降機構(gòu)包括滾珠絲杠(7)、導桿(9)、連接板(10)，滾珠絲杠(7)垂直設于底座(6)中央，滾珠絲杠(7)上端和蝸輪(17)軸相連，滾珠絲杠(7)左側(cè)平行設有兩根導桿(9)，連接板(10)水平設于底座(6)上方和上擋板(11)下方空間，滾珠絲杠(7)和導桿(9)垂直穿過連接板(10)，連接板(10)下方設有上壓盤(1)，底座(6)和上擋板(11)之間垂直方向設有四根支柱(8)，位于上擋板(11)的四個角上，用以支撐上擋板(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試紡織品動態(tài)熱傳遞特性的方法和裝置，其特征在于上壓盤(I)下方設有一塊薄型加熱片(2)與穩(wěn)壓電源相連，測試過程中使得產(chǎn)生的熱流量能均勻地通過紡織品樣本進行傳遞。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試紡織品動態(tài)熱傳遞特性的方法和裝置，其特征在于下壓盤銅托片(4)與下壓盤(5)間均勻布置3個壓力傳感器(19)，能將壓力信號變成電信號，并通過閉環(huán)反饋控制電動機(12)的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)對上壓盤(I)下降時運動到位的控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試紡織品動態(tài)熱傳遞特性的方法和裝置，其特征在于測試方法為:通過電動機(12)、蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)、升降機構(gòu)實現(xiàn)上壓盤(I)的上下運動，上壓盤(I)通過加熱片(2)加熱到設定的上、下壓盤之間的溫差(10攝氏度)后，上壓盤(I)開始下降將紡織品夾在上、下壓盤之間，由壓力傳感器(19)的測試值控制上壓盤(I)的停止位置，在上壓盤(I)和紡織品樣品動態(tài)接觸過程中，通過設置在下壓盤(5)上方的熱流傳感器(18)來測量接觸過程中流經(jīng)紡織品樣品的熱流量及熱傳遞的動態(tài)變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種測試紡織品動態(tài)熱傳遞特性的方法和裝置，其特征在于所述的測試方法通過測試數(shù)據(jù)計算可以得到熱調(diào)節(jié)時間和熱心里刺激強度兩個特性指標，可以用來評價紡織品的動態(tài)熱傳遞特性。
【文檔編號】G01N25/20GK103499601SQ201310421127
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】姚寶國, 楊云娟, 張浙烽 申請人:中國計量學院