一种盾尾密封油脂的原料物质危险性分析装置及分析方法

技术领域

本发明涉及盾尾密封油脂相关技术领域，尤其是指一种盾尾密封油脂的原料物质危险性分析装置及分析方法。

背景技术

盾构掘进过程中，管片是静止不动的，盾体是连续移动的，因此盾尾和已装管片间存在相对滑动，为了防止外部污水和泥砂等进人盾构内，必须对盾尾和管片间进行密封处理。盾尾密封一方面靠装在盾尾内壁的四道钢丝刷密封，另一方面是靠充满整个油脂腔的油脂建立起压力进行密封；同时注人到油脂腔内的油脂也可以起到润滑和保护钢丝刷、延长其使用寿命的作用。

盾尾密封油脂是一种以基础油为主剂，加入纤维、改性剂、填充剂等添加剂而制得的膏状物，主要起到密封、防水、润滑、防腐蚀作用。在盾尾密封油脂又分为手抹油脂和机打油脂两种，手抹油脂在始发时使用，机打油脂在推进过程中使用。

在盾构工作时，由于钢丝刷和盾体的相对摩擦，会使油脂腔内的油脂温度升高，而持续的高温会导致盾尾密封油脂中的基础油氧化变质，粘度降低，失去润滑功能，进而导致发生严重的工业事故。所以在基础油的性质检测中，研究温度变化对基础油的影响是一个很重要的检测项目，而目前市场上还没有能够很方便地检测温度变化对基础油润滑性的影响的分析设备和分析方法。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中不能方便地检测温度变化对基础油润滑性的影响的不足，提供了一种可以方便地检测温度变化对基础油润滑性的影响的盾尾密封油脂的原料物质危险性分析装置及分析方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种盾尾密封油脂的原料物质危险性分析方法，包括以下步骤：

步骤一，向测试杯中加入适量待检测的基础油，并对测试杯中的基础油进行预热至20℃~30℃；

步骤二，预热好之后，将测试杯放置在检测分析装置的加热槽中固定好，并设置好预闪温度；

步骤三，检测分析装置控制加热系统开始对测试杯内的基础油进行加热，加热速率为0.1℃/s ~0.5℃/s，同时控制驱动系统间歇性的对浸泡在基础油中的滑动块施加一个恒定的驱动力，使滑动块和固定在测试杯内的固定槽之间发生相对滑动，其频率为基础油温度每升高1℃~2℃时发生一次相对滑动，检测并实时记录基础油温度升高过程中滑块与固定槽之间的摩擦力变化曲线；

步骤四，当温度升高至比预闪温度低20℃~10℃时，检测分析装置控制点火系统对点火器进行点火，并将带有火苗的点火器伸入测试杯中的蒸汽空间内停留0.5s~1s之后迅速退出，其点火频率为基础油温度每升高1℃~2℃时点火一次；

步骤五，当测试杯中的蒸汽空间发生瞬间闪火时，立刻关闭点火器，记录下此时的基础油温度，即为基础油的闪点。

基础油可以通过降低滑动块和固定槽之间的摩擦系数来对滑动块的滑动起到润滑作用，基础油的润滑性越好，滑动块和固定槽的摩擦系数越小，摩擦力越小，所以在滑动块对固定槽的正压力不变的情况下，通过检测基础油加热过程中滑动块和固定槽之间的摩擦力的变化，即能够方便地得出滑动块和固定槽之间的摩擦系数的变化，进而推导出温度变化对基础油润滑性的影响；同时还可以在基础油的温度升高过程中通过点火系统检测出基础油的闪点，可以判断油品变质的情况，确定其运送、储存和使用的各种防火安全措施。

作为优选，步骤五中点火器上设置有保护系统，在出现闪火现象时可以释放大量的保护气体充满测试杯中的蒸汽空间进行灭火降温，防止油杯内的基础油被点燃而导致发生火灾。

本发明还提供了一种盾尾密封油脂的原料物质危险性分析装置，包括平台，所述平台上安装有油杯，所述油杯和平台可拆卸连接，所述油杯的内侧壁上固定有固定块，所述固定块上安装有滑杆，所述滑杆和固定块滑动连接，所述固定块的内部安装有摩擦力检测组件，所述油杯内部安装有加热组件和驱动组件，所述滑杆安装在驱动组件上且通过驱动组件和固定块进行滑动连接。

所述平台上安装有油杯，所述油杯和平台可拆卸连接，所述油杯的内侧壁上固定有固定块，所述固定块上安装有滑杆，所述滑杆和固定块滑动连接，所述固定块的内部安装有摩擦力检测组件，所述油杯内部安装有加热组件和驱动组件，所述滑杆安装在驱动组件上且通过驱动组件和固定块进行滑动连接，其中油杯用于呈装待检测的基础油，其中加热组件用于对油杯内的基础油进行稳定地加热，其中驱动组件给滑杆提供一个恒定的驱动力，控制滑杆在固定块上进行滑动，使滑杆和固定块之间发生相对摩擦，其中摩擦力检测组件用于实时记录温度升高过程中滑杆和固定块之间的摩擦力变化；基础油通过降低滑杆和固定块之间的摩擦系数来对滑杆的滑动起到润滑作用，基础油的润滑性越好，滑杆和固定块之间的摩擦系数越小，摩擦力越小，所以在滑杆对固定块的正压力不变的情况下，通过检测基础油加热过程中滑杆和固定块之间的摩擦力的变化，即能够方便地得出滑杆和固定块之间的摩擦系数的变化，进而推导出温度变化对基础油润滑性的影响。

作为优选，所述固定块内部设置有固定块空腔，所述固定块空腔的侧壁上设有与滑杆相匹配的通孔，所述滑杆置于通孔内且与通孔滑动连接，所述滑杆的一端置于固定块空腔内且其上固定有限位挡板，所述摩擦力检测组件包括安装在固定块空腔内的两道光电门，所述限位挡板上固定有与光电门相匹配的感应头，由于滑杆所受到的驱动力不变，当通孔侧壁对滑杆的摩擦力发生变化时，滑杆在通孔内的运动速度也会发生相应的改变，进而使得滑杆在经过两道光电门时所用的时间发生改变，若经过两道光电门所用的时间越长，则说明受到的摩擦力越大，通过检测记录滑杆上的感应头在不同温度下经过两道光电门时所用的时间，则可以很方便的得到滑杆在不同温度下所受到的摩擦力变化。

作为优选，所述驱动组件包括安装在油杯内的转轴，所述转轴和滑杆置于同一水平面上且与滑杆相互垂直，所述转轴的侧面上固定有与滑杆相匹配的凸轮，所述凸轮和滑杆置于同一直线上，所述滑杆的另一端和凸轮相接触且与凸轮滑动连接，所述滑杆上套设有复位弹簧，所述复位弹簧位于固定块空腔内，所述复位弹簧的一端置于限位挡板的侧面上，所述复位弹簧的另一端固定在固定块空腔的侧壁上，其中转轴用于带动凸轮进行转动；由于凸轮上具有一个凸起部分，当凸起部分转过滑杆时，会给滑杆一个推力，推动滑杆在通孔中运动，使滑杆与通孔侧壁发生相对摩擦，同时使滑杆上的感应头穿过两道光电门，且凸起部分推动滑杆的过程时还会拉伸复位弹簧，使其产生一个复位力，使得当凸起部分转过滑杆时，在这个复位力的作用下使滑杆回移，通过复位弹簧和凸轮的配合，可以很好的达到滑杆间歇性地来回运动的目的。

作为优选，所述平台上设有与油杯相匹配的放置槽，所述放置槽的底面上设置有安装头，所述油杯的底面上设有与安装头相匹配的安装插座，所述油杯通过安装插座和安装头的配合与平台电连接，所述平台的侧面上安装有控制面板，所述控制面板和光电门电连接，所述加热组件包括安装在油杯底部的发热棒和温度检测器，所述发热棒和温度检测器均与控制面板电连接，安装头和安装插座起到油杯与平台的电路连接作用和定位作用，使控制面板可以对光电门和发热组件进行电路信号控制；其中控制面板可控制发热棒对油杯中的基础油进行稳定升温加热，再由温度检测器实时检测基础油的温度变化，将温度信号反馈给控制面板；其中光电门则将滑杆每次的通过时间反馈给控制面板，由控制面板对时间信号进行处理，得出在升温过程中滑杆和通孔之间的摩擦力变化曲线，即可很方便地推导出温度变化对基础油润滑性的影响。

作为优选，所述转轴的一端安装在油杯的侧壁上，所述转轴的另一端贯穿油杯的侧壁置于油杯外部，所述转轴的另一端上固定有定位头，所述平台上固定有固定支架，所述固定支架置于放置槽的侧面，所述固定支架上安装有与转轴相匹配的旋转电机，所述旋转电机上固定有与定位头相匹配的定位槽，所述转轴通过定位头和定位槽的配合与旋转电机可拆卸连接，所述转轴的侧面固定有若干根搅拌杆，所述的搅拌杆均置于油杯内，当油杯安装在放置槽中时，转轴上的定位头刚好可以装入定位槽中进行固定，使得转轴和旋转电机固定连接，通过旋转电机带动转轴进行转动；转轴在转动时可以带动搅拌杆进行搅拌，使发热棒产生的热量更均匀地扩散到基础油中，提升分析装置的准确度。

作为优选，所述固定支架上固定有气缸，所述气缸置于放置槽的上方，所述气缸和控制面板连接，所述气缸上固定有闪点检测头，所述油杯的顶部设有与闪点检测头相匹配的油杯开口，所述闪点检测头的底部设有检测头凹槽，所述检测头凹槽两侧的侧壁上对称设置有导电针，所述检测头凹槽的底面上设置有出气口，所述出气口置于两根导电针之间，所述闪点检测头上安装有电路控制器，所述导电针和电路控制器电连接，所述电路控制器和控制面板电连接，本发明还可以在基础油的温度升高过程中通过闪点检测头出基础油的闪点，可以判断油品变质的情况，确定其运送、储存和使用的各种防火安全措施；检测时，通过电路控制器来对两根导电针通电使导电针进行尖端放电，再放电产生的电火花引燃出气口排出的液化气进行点火，并通过气缸带动闪点检测头进行运动，将产生的小火苗伸入油杯的蒸汽空间内进行检测，当油杯中的蒸汽空间发生瞬间闪火时，此时的基础油温度即为基础油的闪点。

作为优选，所述闪点检测头的顶部分别设有进气口一和进气口二，所述固定支架上安装有供气箱，所述进气口一和进气口二均与供气箱管道连接，所述闪点检测头内部设有通道一，所述通道一的两端分别与进气口一和进气口二连通，所述通道一和出气口之间设置有通道二，所述通道一通过通道二和出气口连通，所述通道二置于进气口一和进气口二之间，所述通道一和通道二的连接处安装有控制阀，其中供气箱可通过进气口一向闪点检测头提供液化气进行点火，而当检测到油杯中的蒸汽空间发生瞬间闪火时，则可通过进气口二向闪点检测头提供氮气进行灭火，防止油杯内的基础油被点燃而导致发生火灾，大大提升了装置的安全性。

作为优选，所述控制阀包括固定在通道一内侧壁上的扭转弹簧座，所述扭转弹簧座和通道二的开口相对设置，所述扭转弹簧座上对称设置有两块转动挡板，两块转动挡板分别与进气口一和进气口二相匹配，所述通道二的开口两侧分别固定有与两块转动挡板相匹配的限位翻边，所述通道一的侧壁上滑动连接有与转动挡板相匹配的铁块，所述转动挡板的其中一边安装在扭转弹簧座上且与扭转弹簧座转动连接，所述转动挡板的另一边和铁块之间安装有转动杆，所述铁块和转动挡板均与转动杆转动连接，所述闪点检测头内安装有与铁块相匹配的感应线圈，所述电路控制器和感应线圈电连接，在进行点火时，电路控制器控制进气口二一侧的感应线圈断电而控制进气口一一侧的感应线圈通电，进气口二一侧的转动挡板在扭转弹簧座的弹力作用下处于关闭状态，氮气无法从进气口二通向出气口，而进气口一一侧的铁块则在电磁力的作用下向外移动，打开进气口一一侧的转动挡板，液化气可顺利地从进气口一通向出气口进行点火；在进行灭火保护时，电路控制器控制进气口一一侧的感应线圈断电而控制进气口二一侧的感应线圈通电，进气口一一侧的转动挡板在扭转弹簧座的弹力作用下处于关闭状态，液化气无法从进气口一通向出气口，而进气口二一侧的铁块则在电磁力的作用下向外移动，打开进气口二一侧的转动挡板，氮气可顺利地从进气口二通向出气口进行灭火。

本发明的有益效果是：通过检测基础油加热过程中滑杆和固定块之间的摩擦力的变化，即能够方便地得出温度变化对基础油润滑性的影响；可以使发热棒产生的热量更均匀地扩散到基础油中，提升分析装置的准确度；同时还可以在基础油的温度升高过程中进行基础油的闪点检测，以此判断油品变质的情况，确定其运送、储存和使用的各种防火安全措施；可以防止油杯内的基础油被闪火点燃而导致发生火灾，大大提升了装置的安全性。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的左视图；

图3是图1中A处的剖视图；

图4是图1中B处的剖视图；

图5是图4中C处的放大图。

图中：1. 固定支架，2. 油杯，3. 凸轮，4. 转轴，5. 平台，6. 放置槽，7. 安装头，8. 安装插座，9. 控制面板，10. 滑杆，11. 发热棒，12. 旋转电机，13. 定位槽，14. 定位头，15. 搅拌杆，16. 油杯开口，17. 闪点检测头，18. 气缸，19. 供气箱，20. 固定块，21.通孔，22. 光电门，23. 固定块空腔，24. 感应头，25. 限位挡板，26. 复位弹簧，27. 进气口一，28. 通道一，29. 通道二，30. 导电针，31. 检测头凹槽，32. 出气口，33. 感应线圈，34. 进气口二，35. 电路控制器，36. 扭转弹簧座，37. 转动挡板，38. 铁块，39. 转动杆，40. 限位翻边。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所述的实施例中，一种盾尾密封油脂的原料物质危险性分析方法，包括以下步骤：

步骤一，向测试杯中加入适量待检测的基础油，并对测试杯中的基础油进行预热至20℃~30℃；

步骤二，预热好之后，将测试杯放置在检测分析装置的加热槽中固定好，并设置好预闪温度；

步骤三，检测分析装置控制加热系统开始对测试杯内的基础油进行加热，加热速率为0.1℃/s ~0.5℃/s，同时控制驱动系统间歇性的对浸泡在基础油中的滑动块施加一个恒定的驱动力，使滑动块和固定在测试杯内的固定槽之间发生相对滑动，其频率为基础油温度每升高1℃~2℃时发生一次相对滑动，检测并实时记录基础油温度升高过程中滑块与固定槽之间的摩擦力变化曲线；

步骤四，当温度升高至比预闪温度低20℃~10℃时，检测分析装置控制点火系统对点火器进行点火，并将带有火苗的点火器伸入测试杯中的蒸汽空间内停留0.5s~1s之后迅速退出，其点火频率为基础油温度每升高1℃~2℃时点火一次；

步骤五，当测试杯中的蒸汽空间发生瞬间闪火时，立刻关闭点火器，记录下此时的基础油温度，即为基础油的闪点。

步骤五中点火器上设置有保护系统，在出现闪火现象时可以释放大量的保护气体充满测试杯中的蒸汽空间进行灭火降温。

如图1和图3所示，本发明还提供一种盾尾密封油脂的原料物质危险性分析装置，包括平台5，平台5上安装有油杯2，油杯2和平台5可拆卸连接，油杯2的内侧壁上固定有固定块20，固定块20上安装有滑杆10，滑杆10和固定块20滑动连接，固定块20的内部安装有摩擦力检测组件，油杯2内部安装有加热组件和驱动组件，滑杆10安装在驱动组件上且通过驱动组件和固定块20进行滑动连接。

如图1和图3所示，固定块20内部设置有固定块空腔23，固定块空腔23的侧壁上设有与滑杆10相匹配的通孔21，滑杆10置于通孔21内且与通孔21滑动连接，滑杆10的一端置于固定块空腔23内且其上固定有限位挡板25，摩擦力检测组件包括安装在固定块空腔23内的两道光电门22，限位挡板25上固定有与光电门22相匹配的感应头24。

如图1和图3所示，驱动组件包括安装在油杯2内的转轴4，转轴4和滑杆10置于同一水平面上且与滑杆10相互垂直，转轴4的侧面上固定有与滑杆10相匹配的凸轮3，凸轮3和滑杆10置于同一直线上，滑杆10的另一端和凸轮3相接触且与凸轮3滑动连接，滑杆10上套设有复位弹簧26，复位弹簧26位于固定块空腔23内，复位弹簧26的一端置于限位挡板25的侧面上，复位弹簧26的另一端固定在固定块空腔23的侧壁上。

如图1和图3所示，平台5上设有与油杯2相匹配的放置槽6，放置槽6的底面上设置有安装头7，油杯2的底面上设有与安装头7相匹配的安装插座8，油杯2通过安装插座8和安装头7的配合与平台5电连接，平台5的侧面上安装有控制面板9，控制面板9和光电门22电连接，加热组件包括安装在油杯2底部的发热棒11和温度检测器，发热棒11和温度检测器均与控制面板9电连接。

如图1和图2所示，转轴4的一端安装在油杯2的侧壁上，转轴4的另一端贯穿油杯2的侧壁置于油杯2外部，转轴4的另一端上固定有定位头14，平台5上固定有固定支架1，固定支架1置于放置槽6的侧面，固定支架1上安装有与转轴4相匹配的旋转电机12，旋转电机12上固定有与定位头14相匹配的定位槽13，转轴4通过定位头14和定位槽13的配合与旋转电机12可拆卸连接，转轴4的侧面固定有若干根搅拌杆15，的搅拌杆15均置于油杯2内。

如图2和图4所示，固定支架1上固定有气缸18，气缸18置于放置槽6的上方，气缸18和控制面板9连接，气缸18上固定有闪点检测头17，油杯2的顶部设有与闪点检测头17相匹配的油杯开口16，闪点检测头17的底部设有检测头凹槽31，检测头凹槽31两侧的侧壁上对称设置有导电针30，检测头凹槽31的底面上设置有出气口32，出气口32置于两根导电针30之间，闪点检测头17上安装有电路控制器35，导电针30和电路控制器35电连接，电路控制器35和控制面板9电连接。

如图2和图4所示，闪点检测头17的顶部分别设有进气口一27和进气口二34，固定支架1上安装有供气箱19，进气口一27和进气口二34均与供气箱19管道连接，闪点检测头17内部设有通道一28，通道一28的两端分别与进气口一27和进气口二34连通，通道一28和出气口32之间设置有通道二29，通道一28通过通道二29和出气口32连通，通道二29置于进气口一27和进气口二34之间，通道一28和通道二29的连接处安装有控制阀。

如图4和图5所示，控制阀包括固定在通道一28内侧壁上的扭转弹簧座36，扭转弹簧座36和通道二29的开口相对设置，扭转弹簧座36上对称设置有两块转动挡板37，两块转动挡板37分别与进气口一27和进气口二34相匹配，通道二29的开口两侧分别固定有与两块转动挡板37相匹配的限位翻边40，通道一28的侧壁上滑动连接有与转动挡板37相匹配的铁块38，转动挡板37的其中一边安装在扭转弹簧座36上且与扭转弹簧座36转动连接，转动挡板37的另一边和铁块38之间安装有转动杆39，铁块38和转动挡板37均与转动杆39转动连接，闪点检测头17内安装有与铁块38相匹配的感应线圈33，电路控制器35和感应线圈33电连接。

操作流程：

一、向油杯2中加入适量待检测的基础油，并对油杯2中的基础油进行预热。然后将预热好的油杯2放入平台5的放置槽6中（此时油杯2上的安装插座8插入放置槽6内的安装头7中，电路接通）。

二、打开平台5的操作面板9，设置好基础油的预闪温度后，即可控制发热棒11开始对油杯2内的基础油进行稳定加热。同时控制旋转电机12开始工作，以一个恒定的驱动力带动转轴4及其上的凸轮3和搅拌杆15进行转动，当凸轮3上的凸起部分转过滑杆10时，会给滑杆10一个推力，推动滑杆10在固定块20的通孔21中运动，使滑杆10与通孔21侧壁发生相对摩擦，同时使滑杆10上的感应头24穿过两道光电门22（凸轮3上的凸起部分在推动滑杆10的过程时会拉伸复位弹簧26，使其产生一个复位力，使得当凸起部分转过滑杆10时，在这个复位力的作用下使滑杆10回移，通过复位弹簧26和凸轮3的配合，来达到滑杆10在通孔21中间歇性地来回运动）。然后由控制面板9记录下温度升高过程中滑杆10每次的通过两道光电门22所用的时间变化曲线，再将时间变化曲线转换为滑杆10与固定块20之间的摩擦力变化曲线，进而推导出温度变化对基础油润滑性的影响。

三、当基础油的温度升高至比预闪温度低20℃~10℃时，控制面板9通过电路控制器35来对两根导电针30通电使导电针30进行尖端放电，并同时控制进气口一27一侧的感应线圈33通电，使进气口一27一侧的铁块38在电磁力的作用下向外移动，打开进气口一27一侧的转动挡板37，让液化气顺利的从进气口一27通向出气口32，并由放电产生的电火花引燃出气口32排出的液化气进行点火，产生小火苗。之后气缸18工作带动闪点检测头17进行运动，将带有火苗的闪点检测头17伸入油杯2中的蒸汽空间内停留0.5s~1s之后迅速退出（点火频率为基础油温度每升高2℃时点火一次；每次闪点检测头17在伸入油杯2中的蒸汽空间时，旋转电机12应停止工作）。

四、当油杯2中的蒸汽空间发生瞬间闪火时，控制面板9立刻记录下此时的基础油温度，即为基础油的闪点。同时控制面板9控制电路控制器35对导电针30和进气口一27一侧的感应线圈33断电并对进气口二34一侧的感应线圈33通电，使进气口二34一侧的铁块38在电磁力的作用下向外移动，打开进气口二34一侧的转动挡板37，让氮气顺利的从进气口二34通向出气口32进行灭火。