本发明涉及消防设施领域，特别涉及室内消火栓综合自动测试设备及其测试方法。
背景技术：
近年来，建筑火灾事故频发，对人们的生命财产安全构成严重威胁。室内消火栓系统是建筑消防系统的重要组成，对于控制和扑灭火灾具有重要作用。为保证其可靠性，需要在生产、流通、使用过程中对室内消火栓进行各项检测。
gb3445-2005《室内消火栓》中对于室内消火栓的参数提出新的要求，主要涉及的项目参数包括阀杆升降性能、开启高度、旋转性能等。目前的检测手段主要是对各个参数分别进行检测然后汇总，过程繁琐，耗费时间。另外，检测过程中需要人工手动测量操作，工作强度大，人为干扰因素多，影响检测适量和效率。
申请号为201610108761.8的专利申请提供了一种室内消火栓阀杆升降性能自动检测装置，该装置通过设置机架、在机架上设置移动板并在移动板上设置位移传感器来测试阀杆的升降高度，通过同样设置在移动板上的力矩测试仪测试室内消火栓开启的最大力矩，并通过plc统一控制各部件的运动，进而实现检测过程的自动化。该专利申请的自动检测装置只能进行阀杆升降性能的检测，且由于将驱动电机、扭矩传感器等整套设备安装在移动板上，使移动板底部的滑杆的水平运动阻力较大，阀杆开启过程中干扰力大，影响测量结果的准确性。
技术实现要素：
本发明的目的是为解决以上问题的至少一个，本发明提供一种测试误差较小，测试精度高，可同时测量多项参数的室内消火栓综合自动测试设备及其测试方法。
根据本发明的一个方面，提供一种室内消火栓综合自动测试设备，包括用于提供测试水压的智能供水系统、用于测量阀杆转动所需力矩的测量装置、第一齿轮、第二齿轮、用于测量阀瓣开启时阀杆旋出长度的测距装置、第一动力装置和控制系统。
智能供水系统与待检消火栓的消火栓进水口相接，第一动力装置与第二齿轮通过第一连接轴连动，第一齿轮与待检消火栓的阀杆通过第二连接轴连动，第一齿轮和第二齿轮啮合，使得阀杆在第一动力装置的带动下移动旋出，测量装置与第一连接轴固定连接，测距装置与第二连接轴固定连接。
第一齿轮的轮齿设有能够自旋的旋转套，第二齿轮设有加宽轮齿，加宽轮齿的齿宽h≥27mm。
其中，第一齿轮的轮齿为圆柱形或圆锥形，包括齿芯和套于齿芯外的旋转套，齿芯与第一齿轮的轮盘固定，旋转套相对齿芯同轴旋转。
其中，旋转套设有凸块，齿芯设有滑槽，凸块位于旋转套的内壁，滑槽位于齿芯的外壁；或者，旋转套设有滑槽，齿芯设有凸块，滑槽位于旋转套的内壁，凸块位于齿芯的外壁。
其中，旋转套和齿芯对应设有凹槽，凹槽之间设有滚珠。
其中，待检测消火栓为旋转型室内消火栓，室内消火栓综合自动测试设备还包括第三齿轮、第四齿轮、第二动力装置，用于测量转动待检测消火栓的进水口所需力矩的测试装置，第四齿轮与消火栓进水口连动，第三齿轮与第二动力装置连动，第三齿轮和第四齿轮啮合，使得消火栓进水口在第二动力装置的带动下旋转，测试装置固设于第二动力装置与第三齿轮的连接轴上。
其中，第四齿轮套设固定在空心转轴外，空心转轴的末端与消火栓进水口螺纹连接，智能供水系统通过轴承与空心转轴连接以此实现与消火栓进水口的连接。
其中，室内消火栓综合自动测试设备还设有控制系统以及用于计算消火栓进水口的旋转次数的计数器，智能供水系统、测量装置、测距装置、第一动力装置、第二动力装置、测试装置和计数器均与控制系统连接。
其中，智能供水系统包括水源、水泵、用于储存调整系统压力的储压罐和输入软管，第一齿轮为圆柱齿轮，第一动力装置为电机。
连接轴上设有极限力矩限制器，极限力矩限制器与控制系统连接。
根据本发明的第二方面，提供一种该室内消火栓综合自动测试设备的测试方法，包括以下步骤：
使待检测消火栓的阀瓣处于关闭状态，控制系统开启智能供水系统提供水压，在水压为1.6mpa，保压2min的状态监测待检测消火栓的密封性能，将结果传递至控制系统。
保持水压不变，控制系统控制开启第一动力装置带动阀杆移动旋出至阀瓣完全开启，使用测量装置测量阀杆开始转动的扭矩，使用测距装置测量阀瓣由关闭到开启过程中阀杆的位移，并将数据传递至控制系统。
阀瓣完全开启后，继续保持水压不变，监测消火栓的密封性能，将结果传递至控制系统。
保持阀瓣完全开启状态，继续加压，在水压为2.4mpa，保压2min的状态监测待检测消火栓的密封性能强度，将结果传递至控制系统。
控制系统进行数据处理汇总，形成报告。
其中，待检测消火栓为旋转型室内消火栓，室内消火栓综合自动测试设备还包括第二动力装置、用于测量转动待检测消火栓的进水口所需力矩的测试装置和计数器，消火栓进水口与计数器，测试装置和第二动力装置连动，测试装置和计数器均与控制系统连接。
其中，检测步骤还包括位于检测密封性能步骤之前的步骤：
控制系统开启第二动力装置使消火栓进水口转动，当转动100圈后，计数器将信息传递给控制系统使第二动力装置停止。
其中，检测项目还包括旋转性能试验项目：
使待检测消火栓的阀瓣处于关闭状态，控制系统开启智能供水系统提供1.6mpa的水压，控制系统开启第二动力装置使消火栓进水口转动，使用测试装置测量消火栓进水口的扭矩，将数据传递到控制系统。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明测试设备能同时进行密封性能检测、阀杆升降性能检测、阀杆开启高度检测、旋转性能检测、旋转密封性能检测和密封强度检测等多种测试实验，并自动化操作，节省人工成本，降低人为误差。
2.由于在测量阀杆升降过程中，既存在阀杆的转动，又存在阀杆的位移移动，因此啮合的齿轮之间同时会产生较大摩擦力，阀杆移动阻力较大，从而增加旋转过程中的摩擦力，导致测量力矩不准。本发明通过改动两个啮合齿轮的结构，将齿轮之间的滑动摩擦转化为滚动摩擦，提升了测试结果的准确性。
3.本发明测试设备设有安全极限力矩限制器，防止阀杆开启至最大位置后继续施加较大力矩造成阀杆与阀瓣脱落损坏。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了根据本发明实施方式的室内消火栓综合自动测试设备的示意图；
图2示出了根据本发明实施方式的室内消火栓综合自动测试设备的带有旋转套的齿轮的示意图；
图3示出了根据本发明实施方式的室内消火栓综合自动测试设备的带有旋转套的轮齿的示意图；
图4示出了根据本发明实施方式的室内消火栓综合自动测试设备的能够降低摩擦力的第一齿轮和第二齿轮啮合的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
根据gb3445-2005《室内消火栓》标准，室内消火栓的参测项目及流程、参数如下：
测试过程中，室内消火栓需保持水平，出口端用闷盖封闭。
1、密封性能
(1)将阀瓣关闭，从进口端加压，压力逐渐上升至1.6mpa后，保压2min，室内消火栓不应发生渗漏。
(2)打开阀瓣至最大开启位置，从进口端加压，压力逐渐上升至1.6mpa后，保压2min，任何部位不应发生渗漏。
(3)旋转型室内消火栓的密封性能测试
将旋转型室内消火栓进行100次0°～360°旋转试验后，按照(1)(2)步骤进行试验。
2、阀杆升降性能
将阀瓣关闭，从进口端加压，压力逐渐上升至1.6mpa后，测量阀瓣在全程开启过程中阀杆转动所需的最大力矩，不应大于8.0n·m。
3、开启高度
测量阀瓣从关闭位置至最大开启状态时阀杆的上升距离，本设备中，不应小于室内消火栓工程通径的1/3。
注：本发明的检测设备可同时测得2、3两项参数。
4、旋转性能(仅限于旋转型室内消火栓)
将阀瓣关闭，从进口端加压，压力逐渐上升至1.6mpa后，转动栓体，测量阀体转动所需的最大力矩，不应大于10n·m。
5、强度
使阀瓣处于最大开启位置，封住出水口，从进口端进水加压，压力逐渐上升至2.4mpa后，保压2min。
计算机控制水泵、电机、计数器、测距仪等模块，并采集相关数据，经处理汇总后，生成测试结果。以上各参数可顺序进行，也可根据需求单独进行试验。
基于以上标准本发明提供一种能够同时进行以上测试的室内消火栓综合自动测试设备，如图1所示，该室内消火栓综合自动测试设备，包括用于提供测试水压的智能供水系统1、用于测量阀杆扭矩的测量装置2、第一齿轮3、第二齿轮4、用于测量阀杆旋出长度的测距装置5、第一动力装置6和控制系统100。
智能供水系统1与待检消火栓的消火栓进水口相接，使得其内部与消火栓内部相接，为密封性能检测、阀杆升降性能检测、旋转密封性能检测和密封强度检测等测试提供必要的水压。智能供水系统1、测量装置2、测距装置5、第一动力装置6均与控制系统100连接，便于将各项测试实现自动化操作。
第一动力装置6与第二齿轮4通过连接轴连动，第一齿轮3与待检消火栓的阀杆13通过第二连接轴连动，第一齿轮3和第二齿轮啮合，使得阀杆在第一动力装置的带动下移动旋出，测量装置2与第一连接轴固定连接，测距装置5与第二连接轴固定连接。
在一个具体的实施例中，第一动力装置和第二齿轮4通过多段连接轴连动，多段连接轴之间通过轴承410、联轴器420和另两个轴承430，440连接。第一齿轮3与阀杆通过多段连接轴连动，相邻的两个连接轴通过轴承310连接。
测量装置具体可以为扭矩传感器，用于在阀杆升降性能测验中测量阀杆转动所需力矩，然后将数据输入至控制系统中，并与标准里的最大扭矩对比，检测升降性能是否合格。
测距装置具体可以包括激光位移传感器和圆盘，圆盘与阀杆13同轴固定，因此与阀杆13产生同步移动。激光位移器固定在系统的某一处，在阀瓣开启高度试验中，激光位移器通过感知圆盘的移动位移进而获知阀杆13的位移。激光位移器将测得的数据输入至控制系统100，然后由控制系统100记录阀瓣从关闭到开启阀杆的位移。
智能供水系统1包括水源、水泵、用于储存调整系统压力的储压罐和输入软管，第一齿轮3为圆柱齿轮，第一动力装置6为电机。连接轴上设有极限力矩限制器11，极限力矩限制器11与控制系统连接，当阀杆连接阀瓣升至最顶端后，极限力矩限制器11发出警报，通过控制系统控制第一动力装置停止传输动力，避免因阀杆过度移动造成阀瓣与阀杆间的脱落。
如图2～图4所示，第一齿轮3设有能够自旋运动的旋转齿310，第二齿轮4设有加宽轮齿400，加宽轮齿400的厚度h≥27mm。
在测量阀杆升降性能的过程中，同时存在阀杆的转动和上升两种运动，如果采用普通齿轮，阀杆上升运动阻力较大，从而增加旋转过程中的摩擦力，测量力矩不准。将其中一个配合齿轮的轮齿改为旋转齿，可见滑动摩擦转化为滚动摩擦，降低干扰因素，提高检测的准确精度。
本发明的齿轮齿廓线与标准齿轮相同，这样可以保证动力传输的连续性。由于标准规定阀杆的位移不应小于室内消火栓工程通径的1/3，而国内室内消火栓的最大工程通径为80mm，所以理论上阀杆的位移应大于等于80mm的三分之一，因此，加宽轮齿的厚度应该大于等于阀杆13的移动距离大于27mm，否则会产生齿轮无法啮合的现象。
如图3所示，旋转齿310包括齿芯3110和套于齿芯外的旋转套3120，齿芯3110与第一齿轮3的轮盘固定，旋转套3120可相对齿芯3110同轴旋转。旋转套3120设有滑动机构，齿芯3110设有配合滑动机构，使得旋转套3120可相对齿芯3110同轴旋转。在一个具体的实施例中，旋转套3120的内壁和齿芯3110的外壁接触贴合，滑动机构为凸块，配合滑动机构为滑槽，凸块位于旋转套3120的内壁，滑槽位于齿芯3110的外壁。在另一个实施例中，旋转套3120和齿芯3110之间设有滚珠。
再如图1所示，室内消火栓综合自动测试设备还包括第三齿轮7、第四齿轮8、第二动力装置9，用于测量旋转型室内消火栓进水口转动所需力矩的测试装置10，第四齿轮8与消火栓进水口连动，第三齿轮7与第二动力装置9连动，第三齿轮7和第四齿轮8啮合，使得消火栓进水口在第二动力装置9的带动下旋转，测试装置10固设于第二动力装置9与第三齿轮7的连接轴上，并与控制系统100连接。其中，第二动力装置9和第三齿轮7之间可通过多段连接轴连接，多段连接轴之间通过轴承710、联轴器720和其他轴承720连接。
第四齿轮8包括旋转齿轮和空心转轴810，空心转轴810固定位于在旋转齿轮的传动中心，空心转轴810的末端与消火栓进水口螺纹连接，智能供水系统1通过轴承与空心转轴810连接以此实现与消火栓进水口的连接。
上述这些装置配合可用于测试旋转型室内消火栓(即消火栓进水口可相对栓体旋转)的密封性能测试和旋转性能测试。测试装置10为扭矩传感器，用于在旋转性能测试中检测消火栓进水口扭转时的感应扭矩。测试装置10获得数据后，将数据传递给控制装置100，控制装置100将感应扭矩数据转化为消火栓进水口的实际扭矩，然后与标准数据对比，生成检测结果。
室内消火栓综合自动测试设备还包括用于计算消火栓进水口的旋转次数的计数器12，计数器12与控制系统连接。计数器用于在测试旋转型消火栓的密封性能测试中，计算消火栓进水口的旋转次数，计数到100后，自动通知控制系统100，控制系统将信号传递给智能供水系统1开始供水，进行密封性能测试。
当待检测消火栓为普通型号时，使用本室内消火栓综合自动测试设备对其进行测试的方法为：
使待检测消火栓的阀瓣处于关闭状态，使用对向夹持器200夹持消火栓的栓体，控制系统开启智能供水系统1提供水压，在水压为1.6mpa，保压2min的状态监测待检测消火栓的密封性能，将结果传递至控制系统。
保持水压不变，控制系统控制开启第一动力装置6带动阀杆移动旋出至阀瓣完全开启，使用测量装置2测量阀瓣在全程开启过程中阀杆转动所需力矩，使用测距装置5测量阀瓣由关闭到开启过程中阀杆的位移，并将数据传递至控制系统。
阀瓣完全开启后，继续保持水压不变，监测消火栓的密封性能，将结果传递至控制系统。
保持阀瓣完全开启状态，继续加压，在水压为2.4mpa，保压2min的状态监测待检测消火栓的密封性能强度，将结果传递至控制系统。
控制系统进行数据处理汇总，形成报告。
当待检测消火栓为可旋转型号时，使用本室内消火栓综合自动测试设备对其进行测试的方法为：
使待检测消火栓的阀瓣处于关闭状态，使用对向夹持器200夹持消火栓的栓体，当转动100圈后，计数器将信息传递给控制系统使第二动力装置9停止。
保持阀瓣处于关闭状态，控制系统开启智能供水系统1提供水压，在水压为1.6mpa，保压2min的状态监测待检测消火栓的密封性能，将结果传递至控制系统。
保持水压不变，控制系统开启第二动力装置9使消火栓进水口转动，使用测试装置10测量消火栓进水口的扭矩，将数据传递到控制系统。
保持水压不变，控制系统控制开启第一动力装置6带动阀杆移动旋出至阀瓣完全开启，使用测量装置2测量阀杆开始转动的扭矩，使用测距装置5测量阀瓣由关闭到开启过程中阀杆的位移，并将数据传递至控制系统。
阀瓣完全开启后，继续保持水压不变，监测消火栓的密封性能，将结果传递至控制系统。
保持阀瓣完全开启状态，继续加压，在水压为2.4mpa，保压2min的状态监测待检测消火栓的密封性能强度，将结果传递至控制系统。
控制系统进行数据处理汇总，形成报告。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。