盾尾油脂检测装置和检测方法

技术领域

本发明涉及盾尾油脂检测技术领域，具体地，涉及一种盾尾油脂检测装置和基于该检测装置的检测方法。

背景技术

盾尾密封是盾构三大密封系统中最重要的密封，其作用是防止地层中的水、土以及盾构管片的壁后注浆材料通过盾尾间隙进入盾构机内部而影响盾构的安全掘进。盾尾的密封性能的好坏主要取决于盾尾密封材料—盾尾密封油脂，因此，为了保证密封效果，盾尾密封油脂必须具有优异的力学性能、抗冲刷性、蠕动性、抗水压密封性等综合性能。

目前，随着国内地铁建设的大规模开展，盾构法施工因具备安全、快捷、适应性广等特点被广泛应用，因此，盾尾密封油脂的需求量巨大。而现阶段，国内尚未形成统一的盾尾密封油脂的相关抗水密封性、泵送性和黏附性的标准，大部分地铁项目对盾尾密封油脂的选择仍依赖于厂家提供的各项性能指标，无法对盾尾油脂进行方便、快捷、有效的检测。

其次，对于不同工况，盾尾油脂要求的性能指标也不尽相同，仅依靠厂家提供的指标和项目自身经验进行判断存在一定的风险，如若盾尾油脂选择不当，一方面有可能造成盾构掘进时密封不良，出现漏水、漏浆、渗漏、喷涌等现象，甚至引发重大安全事故；另一方面还会导致盾尾油脂异常损耗，带来施工成本增加的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明实施例提出一种盾尾油脂检测装置，该盾尾油脂检测装置能够在施工现场对盾尾的密封油脂进行试验，试验过程快捷、高效，为项目施工提供了数据支持，避免了由于密封油脂选择不当而造成密封不良或异常损耗的情况。

本发明实施例还提出一种基于上述盾尾油脂检测装置的检测方法。

本发明实施例的盾尾油脂检测装置包括：

架体；

试验筒，所述试验筒可拆卸地设于所述架体，所述试验筒内用于置入密封油脂；

活塞和驱动器，所述驱动器设于所述架体，所述驱动器与所述活塞相连并用于驱动所述活塞在所述试验筒内移动以向所述试验筒内的所述密封油脂施加设定压力；

称量模块，所述称量模块设于所述架体并位于所述试验筒的下方，所述称量模块用于承接并称量从所述试验筒析出的所述密封油脂；

控制模块，所述控制模块设于所述架体，所述驱动器和所述称量模块与所述控制模块电性相连，所述控制模块用于操控所述驱动器动作和接收并分析所述称量模块称取的数据信息；

显示模块，所述显示模块设于所述架体并与所述控制模块电性相连，所述显示模块用于进行参数设置输入和数据显示；

电源，所述电源设于所述架体并用于向所述驱动器、所述称量模块、所述控制模块提供电力支持。

本发明实施例的盾尾油脂检测装置能够在施工现场对盾尾的密封油脂进行试验，试验过程快捷、高效，为项目施工提供了数据支持，避免了由于密封油脂选择不当而造成密封不良或异常损耗的情况。

在一些实施例中，所述活塞设有放泄阀，所述放泄阀设于所述活塞朝向所述驱动器的一侧，所述放泄阀用于平衡所述活塞两侧的压力。

在一些实施例中，所述试验筒包括：

筒体，所述筒体设有内孔，所述内孔沿着所述筒体的轴向贯穿所述筒体，所述筒体内用于置入所述密封油脂，且所述筒体的一端用于供所述活塞伸入；

第一密封板，所述第一密封板设于所述筒体的另一端，所述第一密封板设有第一孔，所述第一孔用于供析出的所述密封油脂排至所述称量模块处。

在一些实施例中，所述筒体的所述内孔的出口端设有环槽，所述试验筒包括：

筛网，所述筛网配合所述环槽内，且所述筛网将所述内孔的出口封堵；

密封环垫，所述密封环垫配合在所述环槽内，且所述密封环垫夹紧固定在所述筛网和所述第一密封板之间；

平整板，所述平整板可滑移的设于所述内孔内，所述平整板用于分隔所述内孔的所述密封油脂和检测流体。

在一些实施例中，所述试验筒包括：

筒体，所述筒体设有内孔，所述内孔沿着所述筒体的轴向贯穿所述筒体，所述筒体内用于置入所述密封油脂，且所述筒体的一端用于供所述活塞伸入；

第二密封板，所述第二密封板设于所述筒体的另一端，所述第二密封板设有第二孔，所述第二孔为毛细孔，所述第二孔用于供析出的所述密封油脂排至所述称量模块处。

在一些实施例中，所述筒体的所述内孔的出口端设有环槽，所述试验筒包括导流垫块，所述导流垫块配合于所述环槽内并夹紧固定在所述筒体和所述第二密封板之间，所述导流垫块设有周向坡面，所述周向坡面朝向所述内孔并用于将所述密封油脂汇聚至所述第二孔内。

在一些实施例中，所述第二密封板设有管部，所述管部设于所述第二密封板的下方，部分所述第二孔形成于所述管部内。

在一些实施例中，盾尾油脂检测装置包括测压模块，所述测压模块与所述筒体的所述内孔相连，所述测压模块用于监测并表征所述内孔内的压力。

本发明实施例的检测方法包括以下步骤：

向筒体的内孔内置入第一设定量的密封油脂，待密封油脂的上表面整平后在所述密封油脂的上方放置平整板；

在所述平整板的上方注入第二设定量的检测流体；

启动驱动器以通过所述活塞对所述试验筒内的检测流体和密封油脂施加设定压力并保持设定时长；

在设定时长内监测所述第一密封板是否漏水，并通过称量模块对从所述试验筒析出的密封油脂进行称量以评价密封油脂的耐水密封性；

待检测完成后，将放泄阀开启，然后启动驱动器并将活塞移出所述试验筒。

本发明实施例的检测方法包括以下步骤：

向筒体的内孔内置入设定量的密封油脂；

启动驱动器以通过所述活塞对所述试验筒内的密封油脂施加设定压力并保持设定时长；

通过称量模块对从所述试验筒析出的密封油脂进行称量以评价密封油脂的泵送性；

待检测完成后，将放泄阀开启，然后启动驱动器并将活塞移出所述试验筒。

附图说明

图1是本发明实施例的盾尾油脂检测装置的立体示意图。

图2是图1中盾尾油脂检测装置的底部的内部结构示意图。

图3是图1中盾尾油脂检测装置的后侧示意图。

图4是图1中盾尾油脂检测装置的俯视示意图。

图5是本发明实施例的试验筒的剖视示意图。

图6是本发明另一实施例的试验筒的剖视示意图。

附图标记：

检测装置100；密封油脂101；检测流体102；

试验筒1；筒体11；第一密封板12；第一孔121；筛网13；密封环垫14；平整板15；测压模块16；导流垫块17；周向坡面171；第二密封板18；第二孔181；管部182；

活塞2；放泄阀21；

驱动器3；

称量模块4；

架体5；

显示模块6；

滚轮7；

控制模块8；

电源9。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1至图4所示，本发明实施例的盾尾油脂检测装置100（以下简称检测装置100）包括试验筒1，活塞2，驱动器3，称量模块4，架体5，显示模块6，控制模块8和电源9。

如图1所示，试验筒1大体可以为圆筒状，试验筒1内用于置入密封油脂101。需要说明使得，试验筒1内设有内孔，内孔大体沿着上下方向贯穿试验筒1，密封油脂101可以放置在试验筒1的内孔内，试验筒1的底部可以设有格栅板、滤网等，从而可以起到挡止密封油脂101的作用。

活塞2用于伸入试验筒1内，驱动器3与活塞2相连并用于驱动活塞2在试验筒1内移动以向试验筒1内的密封油脂101施加设定压力。例如，如图1至图3所示，活塞2可以装配在试验筒1的上方，驱动器3可以安装在活塞2的上方，驱动器3可以为气缸、液压缸或电动缸，活塞2与驱动器3的驱动杆相连。

使用时，可以操控驱动器3的驱动杆伸出，从而可以将活塞2从上方伸入试验筒1内，借由活塞2的下压，试验筒1内的密封油脂101可以被压缩，从而可以模拟密封油脂101在实际工况下的承压状态。

称量模块4设于试验筒1的下方，称量模块4用于承接并称量从试验筒1析出的密封油脂101。具体地，称量模块4可以为电子称或电子天平，称量模块4可以装配在试验筒1的正下方，检测试验时，试验筒1内的一部分密封油脂101在活塞2的作用下会从试验筒1内顶出，析出的油脂会下落至称量模块4上，借由称量模块4可以实现对密封油脂101的称量，从而可以实现密封油脂101的耐水密封性、泵送性等的检测评价。

驱动器3和称量模块4与控制模块8电性相连，控制模块8用于操控驱动器3动作和接收并分析称量模块4称取的数据信息。如图2所示，控制模块8可以装配在称量模块4的下方，控制模块8可以为处理装置、PLC控制系统等，使用时，控制模块8可以操控驱动器3动作，并可以控制驱动器3向活塞2所施加的驱动力，进而起到调整密封油脂101所受到的压力的作用。其次，称量模块4采集的数据可以传递给控制模块8处，控制模块8可以对数据进行对比分析等。

显示模块6与控制模块8电性相连，显示模块6用于进行参数设置输入和数据显示。例如，显示模块6可以包括显示屏和输入模块，输入模块可以为键盘或触摸屏。经由输入模块可以对一些试验参数进行设计，例如，可以对驱动器3的驱动速度和驱动压力进行设置。显示屏可以将试验结果直观显示，例如，可以将称量模块4采集的数据直接在显示屏上显示。

如图1至图4所示，架体5即为机架，架体5可以通过钣金和型材拼焊成型，试验筒1、驱动器3、称量模块4、显示模块6、控制模块8等均可以安装在架体5上，安装的具体方式可以为定位销、螺钉等紧固件固定，也可以为卡扣固定等。

如图2所示，电源9可以为蓄电池，电源9可以固定在架5上，电源9可以为控制模块8、显示模块6、驱动器3等提供电力支持，从而方便了检测装置100在无电情况下依然能够进行试验。

本发明实施例的盾尾油脂检测装置100能够在施工现场对盾尾的密封油脂101进行试验，试验过程快捷、高效，为项目施工提供了数据支持，避免了由于密封油脂101选择不当而造成密封不良或异常损耗的情况。

在一些实施例中，架体5的下方可以为箱体结构，如图2所示，控制模块8、电源9等可以安装在架体5的箱体结构内，从而起到隐藏和防护的效果。架体5的箱体结构上方可以设有多层平台，其中称量模块4和显示模块6可以位于同一平台上，试验筒1可以可拆卸地安装在称量模块4上方的平台上，驱动器3可以安装在试验筒1上方的平台上。

在一些实施例中，如图1所示，架体5的底部可以设有多个滚轮7，例如，滚轮7可以为万向轮，滚轮7可以设有四个，四个滚轮7可以分别设置在架体5的底部的四个边角位置。从而方便了移动。

在一些实施例中，如图5和图6所示，活塞2设有放泄阀21，放泄阀21设于活塞2朝向驱动器3的一侧，即放泄阀21装配在活塞2的顶侧。试验完成后，可以将放泄阀21开启，此时，放泄阀21的上下两侧会连通，即试验筒1的内腔会与外界大气连通，使得试验筒1内的压强和外接压强一致，实现了活塞2上下两侧压力的平衡，从而一方面避免了活塞2在向上拔出时容易在试验筒1内形成负压的情况，方便了活塞2从试验筒1内脱离，另一方面也避免了活塞2拔出过程中对设试验筒1及其他零部件造成的损伤，起到了防护效果。

在一些实施例中，试验筒1包括筒体11和第一密封板12，筒体11设有内孔，内孔沿着筒体11的轴向贯穿筒体11，筒体11内用于置入密封油脂101，且筒体11的一端用于供活塞2伸入，第一密封板12设于筒体11的另一端，第一密封板12设有第一孔121，第一孔121用于供析出的密封油脂101排至称量模块4处。

例如，如图5所示，筒体11可以为圆筒状，筒体11大体可以沿着上下方向延伸，内孔可以为圆孔，内孔沿着上下方向贯穿筒体11。第一密封板12可以为金属板，第一密封板12可以通过螺栓等紧固件固定在筒体11的底端。第一密封板12上可以仅设有一个第一孔121，第一孔121可以为圆孔，第一孔121的中轴线可以与筒体11的内孔的中轴线同轴布置。

使用时，密封油脂101可以填充在筒体11的内孔内，活塞2可以从内孔的上方孔口插入内孔内，借由活塞2的下压可以向密封油脂101施加设定压力，在压力的作用下，一部分密封油脂101会经由第一孔121析出，从而可以实现密封油脂101耐水密封性的试验检测。

在一些实施例中，筒体11的内孔的出口端设有环槽，试验筒1包括筛网13和密封环垫14，筛网13配合环槽内，且筛网13将内孔的出口封堵，密封环垫14配合在环槽内，且密封环垫14夹紧固定在筛网13和第一密封板12之间。

如图5所示，环槽可以设在筒体11的底端并位于筒体11的内侧，且环槽可以环绕在筒体11的内孔的周侧，即环槽和内孔形成类似沉孔的结构。筛网13可以为金属网，筛网13的目数可以根据试验需要进行选择。密封环垫14可以为圆环状，密封环垫14的材质可以为橡胶或硅胶等。装配时，可以首先将筛网13放置于环槽内，然后可以将密封环垫14压合于筛网13，最后可以通过第一密封板12将密封环垫14压紧固定即可。

筛网13的设置一方面可以增强对密封油脂101的封堵效果，使得密封油脂101的受压析出过程尽可能的与实际工况一致，另一方面也保证了密封油脂101析出的均衡性。

密封环垫14的设置一方面可以增强第一密封板12和筛网13之间的周向密封性，从而避免了析出的密封油脂101从间隙处溢出的情况，另一方面在密封环垫14的内部可以形成空腔，该空腔连接在筒体11的内孔和第一密封板12的第一孔121之间，由此，析出的密封油脂101会首先流入空腔内，起到缓流的效果。

在一些实施例中，如图5所示，试验筒1还包括平整板15，平整板15可以为金属板或塑料板，平整板15具有较好的平整度，平整板15的直径略小于与内孔的孔径，当平整板15装配在内孔内后，平整板15可以相对于试验筒1上下移动。

使用时，可以首先将密封油脂101填充至筒体11的内孔内，然后可以将平整板15放置与密封油脂101的上方，最后可以将检测流体102注入平整板15上方的内孔部分内。检测流体102具体可以为水、稀泥浆等。试验时，活塞2会下压检测流体102，液压会传递给平整板15和密封油脂101，从而使得试验过程更加贴合于真实工况，可以提升检测的准确性和数据的说服力。

平整板15可以使得密封油脂101的上表面较为平整，从而使得液压能够较为均衡的传递至密封油脂101的各处，保证了液压传递的稳定性和均衡性。

在一些实施例中，试验筒1包括筒体11和第二密封板18，筒体11设有内孔，内孔沿着筒体11的轴向贯穿筒体11，筒体11内用于置入密封油脂101，且筒体11的一端用于供活塞2伸入。第二密封板18设于筒体11的另一端，第二密封板18设有第二孔181，第二孔181为毛细孔，第二孔181用于供析出的密封油脂101排至称量模块4处。

例如，如图6所示，筒体11的具体结构可以与上述实施例中描述的筒体11结构相同，此处不再赘述。第二密封板18也可以通过紧固件可拆卸的安装在筒体11的底端。第二密封板18内可以设有第二孔181，第二孔181的中轴线也可以与筒体11的内孔的中轴线同轴布置。第二孔181的孔径较小，第二孔181具体可以为毛细孔（能够产生毛细现象的孔）。

试验时，内筒内可以填充密封油脂101，在活塞2的作用下，密封油脂101会从第二孔181内析出，从而可以实现密封油脂101泵送性的检测。

在一些实施例中，筒体11的内孔的出口端设有环槽，试验筒1包括导流垫块17，导流垫块17配合于环槽内并夹紧固定在筒体11和第二密封板18之间，导流垫块17设有周向坡面171，周向坡面171朝向内孔并用于将密封油脂101汇聚至第二孔181内。

例如，如图6所示，环槽的具体布置形式可以与上述实施例中相同，此处不再赘述，导流垫块17整体为圆环状，导流垫块17的材质也可以橡胶或硅胶等。周向坡面171可以设在导流垫块17的上侧，周向坡面171的设置使得导流垫块17形成漏斗的结构形式。安装时，可以首先将导流垫块17配合在环槽内，然后可以通过第二密封板18将导流垫块17夹紧固定在筒体11和第二密封板18之间。

使用时，受压析出的密封油脂101会在周向坡面171的作用下汇聚至导流垫块17的中心孔处，然后经由中心孔可以流入第二密封板18的第二孔181内。由此，导流垫块17一方面可以起到周向密封效果，另一方面可以起到引流效果。

在一些实施例中，第二密封板18设有管部182，管部182设于第二密封板18的下方，部分第二孔181形成于管部182内。例如，如图6所示，管部182可以一体成型的设于第二密封板18的下方，管部182整体可以为圆管状，管部182的内腔形成一部分第二孔181。由此，可以延长第二孔181的孔长，可以提升毛细作用，进而可以提升泵送性试验的准确性。

在一些实施例中，盾尾油脂检测装置100包括测压模块16，测压模块16与筒体11的内孔相连，测压模块16用于监测并表征内孔内的压力。例如，如图5和图6所示，测压模块16可以为压力表，筒体11的筒壁上可以设有通孔，测压模块16的接头可以配合在该通孔内，试验时，测压模块16可以对筒体11内的密封油脂101或检测流体102的压力进行监测，从而可以确保活塞2所施加压力的准确性，保证试验效果。

下面描述本发明一个实施例的检测方法，该检测方法主要是对密封油脂101的耐压密封性进行检测。

本发明实施例的密封油脂101的耐压密封性检测方法包括以下步骤：

A1：向筒体11的内孔内置入第一设定量的密封油脂101，待密封油脂101的上表面整平后在密封油脂101的上方放置平整板15。具体地，如图1所示，可以首先将钢质筛网13、密封垫块、第一密封板12用螺钉牢固固定在筒体11上。然后可以向筒体11内置入100g（第一设定量）密封油脂101，可以通过人工处理的方式将密封油脂101的上表面抹平，待密封油脂101的上表面处理平整后，可以将平整板15放置于密封油脂101的上侧。最后可以通过定位销将试验筒1固定在架体5上的相应位置处。

A2：在平整板15的上方注入第二设定量的检测流体102。例如，检测流体102可以为水，待试验筒1固定后，可以向筒体11内注入100ml（第二设定量）水，注入后可以静置一段时间，从而可以使得试验筒1内趋于稳定。

A3：启动驱动器3以通过活塞2对试验筒1内的检测流体102和密封油脂101施加设定压力并保持设定时长。例如，可以根据试验需要，事先通过显示模块6对驱动器3的参数进行设置调整，然后可以按照设置的参数操控驱动器3动作，此时，驱动器3会驱动活塞2下移并能够向检测流体102施加设定压力，该设定压力可以持续一段时间（设定时长）。

A4：在设定时长内监测第一密封板12是否漏水，并通过称量模块4对从试验筒1析出的密封油脂101进行称量以评价密封油脂101的耐水密封性。具体地，在上述施加设定压力的过程中，可以测试下第一密封板12是否有漏水，并通过电子天平（称量模块4）记录试验阶段析出的密封油脂101的泄漏量，测量的数据可以用来评价油脂耐水密封性。例如，若出现漏水或密封油脂101泄露量越大，则说明密封油脂101的耐水密封性较差，反之，则说明耐水密封性符合要求。

A5：待检测完成后，将放泄阀21开启，然后启动驱动器3并将活塞2移出试验筒1。具体地，试验结束后，在将活塞2拔出筒体11之前，需要首先将设置在活塞2上的放泄阀21打开，由此，可以避免活塞2拔出过程对设备及零部件造成的损伤。需要说明的是，在试验过程中应注意放泄阀21始终处于关闭状态。

下面描述本发明另一实施例的检测方法，该检测方法主要是对密封油脂101的泵送性进行检测。

本发明实施例的密封油脂101的泵送性检测方法包括以下步骤：

B1：向筒体11的内孔内置入设定量的密封油脂101。例如，进行实验前，可以首先将导流垫块17和第二密封盖用螺钉固定在筒体11上，然后可以在筒体11的内孔内置入250g（设定量）密封油脂101。

B2：启动驱动器3以通过活塞2对试验筒1内的密封油脂101施加设定压力并保持设定时长。例如，可以根据试验需要，事先通过显示模块6对驱动器3的参数进行设置调整，然后可以按照设置的参数操控驱动器3动作，此时，驱动器3会驱动活塞2下移并能够向检测流体102施加设定压力，该设定压力可以为恒定压力，且该设定压力需要持续规定时间（设定时长）。

B3：通过称量模块4对从试验筒1析出的密封油脂101进行称量以评价密封油脂101的泵送性。例如，可以通过电子天平（称量模块4）记录试验阶段析出的密封油脂101的泄漏量，测量的数据可以用来评价泵送性。例如，通过电子天平（称量模块4）记录试验阶段析出的密封油脂101的泄漏量，测量的数据可以用来评价油脂耐水密封性。例如，泵送性可以为密封油脂101具有顺利通过管道，且阻力小、不堵塞等的特性。若泄露量较大，则说明泵送性较好，反之，则说明密封油脂101的泵送性较差。

B4：待检测完成后，将放泄阀21开启，然后启动驱动器3并将活塞2移出试验筒1。具体地，试验结束后，在将活塞2拔出筒体11之前，需要首先将设置在活塞2上的放泄阀21打开，由此，可以避免活塞2拔出过程对设备及零部件造成的损伤。需要说明的是，在试验过程中应注意放泄阀21始终处于关闭状态。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。