仿人體結(jié)構(gòu)的服裝熱輻射防護性能測試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于消防個體安全防護技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高溫火場環(huán)境下的新型仿人體結(jié)構(gòu)的服裝熱輻射防護性能測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼鐵冶金、石油化工、食品加工、能源工業(yè)等特殊行業(yè)的工作人員，特種行業(yè)事故現(xiàn)場的應(yīng)急救援、消防作戰(zhàn)及海軍潛艇等領(lǐng)域的作業(yè)人員都時常遭受著熱災(zāi)害因素的威脅。據(jù)國內(nèi)外研宄表明，高溫熱輻射是作業(yè)人員最常見的熱暴露危險之一。因此，客觀準確的測評防護織物的輻射熱防護性能，可以為個人熱防護材料及裝備的研發(fā)與選擇提供重要的科學(xué)依據(jù)，更能有效保證作業(yè)人員的人身安全，其意義重大。當前，面對各種高溫熱輻射環(huán)境的危害，如何模擬高溫熱輻射環(huán)境，結(jié)合人體結(jié)構(gòu)，設(shè)計一種仿人體結(jié)構(gòu)的服裝熱輻射防護性能測試裝置至關(guān)重要。
[0003]目前，測試服裝熱防護的標準有:NFPA1977(野地消防員防護服和消防器材標準)；ASTM F1939 (熱輻射防護性能的標準測試方法)；EN 366 (防護服防輻射性能測試方法)；ISO 6942 (熱防護(輻射)性能)；F23.80 (關(guān)于熱危害)系列標準中的F1939_99a阻燃服材料的防輻射性能的試驗方法等。我國借鑒國外的標準制訂了 GB/T17599 -1998《防護服用織物防熱性能、抗熔融金屬沖擊性能的測定》標準；GA 10-91《消防員普通防護服性能要求及試驗方法》行業(yè)標準，其中包含了防護服抗輻射熱滲透性能測試方法。
[0004]目前，國內(nèi)外常用的熱防護服熱防護性能測試裝置有RPP、TPP裝置。RPP主要用于測定熱防護服的輻射熱防護性能；TPP用來測試熱輻射和熱對流混合作用下的防護性能。RPP裝置的測試原理:將試樣垂直放置在特定的輻射熱源前，在規(guī)定的距離內(nèi)，熱源對試樣進行熱輻射，用試樣后面的銅管量熱計測量出造成人體皮膚二度燒傷所需要的時間，并計算出一定時間及暴露條件下的總熱量即RPP值。RPP值越大，表示熱防護服的防熱輻射性能越好；反之，越差。TPP裝置的測試原理:試樣水平放置在特定的熱源上面，在規(guī)定距離內(nèi)，熱源以兩種不同的傳熱形式出現(xiàn)，其中50%為熱對流，50%為熱輻射。置于試樣后的量熱計溫度隨熱源作用時間而變化，從而計量出造成人體皮膚二度燒傷所需要的時間，并計算此條件下的總熱量即TPP值，它可以直接反映試樣的熱防護性能。蘇州莫帝斯檢測儀器科技有限公司依據(jù)IS06942及ΕΝ366的標準要求設(shè)計制造的熱防護(輻射)性能測試儀，用于測定織物的單層或多層在高溫環(huán)境下防熱輻射性能，適用于評價防熱和防火的防護服在面臨短時間火焰時的熱運動的性能。山東省紡織科學(xué)研宄院參照歐盟標準ΕΝ366等研制了織物熱輻射性能測試儀和織物熱傳導(dǎo)性能測試儀，適用于熱防護性能的測試和評價。但這些裝置模擬的試驗條件均未考慮人體軀干形狀、皮膚的結(jié)構(gòu)及其傳熱屬性。所有這些裝置的熱輻射源均采用石英管，雖然石英管可以在幾秒內(nèi)達到所要求的輻射強度，但石英燈管表面的輻射系數(shù)不能改變，不易長時間工作，且容易破損。而目前其它設(shè)備采用的電加熱銅管輻射熱比較均勻，可長時間處于工作狀態(tài)。這些裝置測試時織物試樣為一維平面放置，模擬的熱傳遞方向也是自下而上的一維平面，因此不符合人體的不規(guī)則結(jié)構(gòu)特征，也不符合著裝人體的輻射熱傳遞過程的一維徑向特征。
[0005]在分析了一維平面測試裝置的不足基礎(chǔ)之上，國外加拿大阿爾伯特大學(xué)的Crown等設(shè)計了圓筒儀來模擬服裝穿著的狀態(tài)，并將其與不同測試方法(ASTM D 4108和ISO9151標準方法)進行對比，發(fā)現(xiàn)圓筒法比平面測試裝置，更能客觀實際的評價面料的防護性能。可見，進行仿人體結(jié)構(gòu)設(shè)計的圓筒儀更能模擬服裝穿著的狀態(tài)，評價服裝的熱防護性能也更為客觀。
[0006]中國專利CN200510024922公開了一種熱防護服裝或織物熱防護性能測試裝置，裝置中涉及到一種模擬人體皮膚及體形的高溫“圓筒儀”，其選用微晶玻璃模擬皮膚，采用加熱圓筒形銅套作為高溫輻射熱源，這種儀器特別適合于測量處在輻射源包圍之中的耐高溫服裝的熱防護性能，是一種能夠評價高溫下防護織物(服裝)的瞬態(tài)熱傳遞性能的測試儀器。但這個裝置不適合模擬許多消防員在火焰周邊的工作狀態(tài)以及其它高溫作業(yè)工人持續(xù)工作較長時間的熱輻射防護性能的測試。
[0007]實際火場高溫作業(yè)時，消防員并不會長期遭受轟燃火焰的直接灼燒，而在多數(shù)情況下是近距離滅火作業(yè)，其熱暴露危險主要是火焰輻射熱。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型要解決的是現(xiàn)有的熱輻射一維平面測試裝置中忽略的人體軀干結(jié)構(gòu)及皮膚傳熱特性對熱輻射防護性能的影響，測試結(jié)果適用性較差等技術(shù)問題，從而提供一種可以更加真實的模擬熱輻射環(huán)境中，人體著裝后的熱輻射防護性能的仿人體結(jié)構(gòu)的服裝熱輻射防護性能測試裝置。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0010]一種仿人體結(jié)構(gòu)的服裝熱輻射防護性能測試裝置，包括控制柜、仿人體結(jié)構(gòu)測試模塊、熱輻射發(fā)生模塊和皮膚灼傷評估模塊；控制柜的一端設(shè)置有控制面板，所述仿人體結(jié)構(gòu)測試模塊和熱輻射發(fā)生模塊均安裝在控制柜上，所述皮膚灼傷評估模塊通過控制柜上的數(shù)據(jù)采集通道與所述仿人體結(jié)構(gòu)測試模塊中的皮膚模擬器連接。
[0011]所述仿人體結(jié)構(gòu)測試模塊軌道、仿軀干圓筒支架和仿軀干圓筒；軌道設(shè)置在控制柜上端面；仿軀干圓筒支架滑動設(shè)置在軌道上，并通過軌道兩側(cè)的固定支架固定；仿軀干圓筒設(shè)置在仿軀干圓筒支架上，且在仿軀干圓筒的一端安裝有轉(zhuǎn)動手柄；若干個皮膚模擬器均勻嵌設(shè)在仿軀干圓筒上。
[0012]所述仿軀干圓筒的兩端設(shè)置有固定面料用的絕熱卡箍。
[0013]所述仿軀干圓筒的外表面為由與人體熱屬性參數(shù)相近的有機樹脂制成的外表面，仿軀干圓筒的內(nèi)層為加熱銅套。
[0014]所述皮膚模擬器共4塊，均勻嵌設(shè)在仿軀干圓筒中部四周，且嵌入深度為80 μm。
[0015]所述熱輻射發(fā)生模塊包括輻射熱源，輻射熱源靠近軌道的一端設(shè)置有移動屏蔽擋板，輻射熱源遠離軌道的一端設(shè)置有輻射擋板；在輻射熱源與移動屏蔽擋板之間設(shè)置有熱流計調(diào)節(jié)支架，熱流計活動設(shè)置在熱流計調(diào)節(jié)支架上。
[0016]所述移動屏蔽擋板為硅酸鈣板，且正對輻射熱源的那面為黑色。
[0017]所述皮膚灼傷評估模塊包括工控機和顯示器，工控機通過控制柜上的數(shù)據(jù)采集通道與皮膚模擬器連接。
[0018]本實用新型將待測織物試樣包覆在仿軀干圓筒上，并將仿軀干圓筒在一定距離處暴露在輻射熱源前，對織物進行熱輻射。通過仿軀干圓筒上的皮膚模擬器測定流過人體皮膚的熱流量，并通過數(shù)