一种具有促排气功能的锥入度脂样制备工具的制作方法

本发明涉及一种样本处理工具，特别是一种适用于工作锥入度检测用脂样制备工具。

背景技术：

测定锥入度的仪器为锥入度测定仪，主要检测润滑脂的工作锥入度和非工作锥入度。所谓工作锥入度是指使润滑脂在工作器中受到剪切作用具体为拉杆带动带孔圆盘上下运动时，使润滑脂试样受到剪切，工作器以每分钟60次测得的结果即60次工作锥入度，润滑脂样品工作次数多于60次时测定的锥人度称为延长工作锥入度。所谓非工作锥入度包括未搅动锥入度、未工作锥入度和块锥入度，这三种测试要求非工作样本：未搅动锥入度为未经搅动的润滑脂试；未工作锥入度为润滑脂试样在尽可能少的搅动下，移至脂杯或相同尺寸的容器；块锥入度为具有足够硬度以保持其形状的润滑脂。

现有技术中，工作锥入度的脂样制备工具为锥入度工作器，大多数由电动机联轴器、减速器、偏心机构、脂杯和机座等组成，其中脂杯包括带有带孔圆盘的拉杆、温度计、密封螺帽、排气阀、盖，利用电动机给予拉杆往复的力，实现带孔圆盘上下运动，使润滑脂试样受到剪切。具体使用方法为：将足够数量的样品放入清洁的润滑脂工作器脂杯中，使之填满，并用刮刀压紧以避免混入空气。装配好孔板处于提升位置的锥入度工作器，打开排气阀，把孔板压到杯底。从排气阀插入温度计，将装配好的工作器放入保持在25±0.5℃的恒温水槽中，当温度计指示到达温度后再保持30分钟。取出润滑脂工作器，擦干，拔出温度计，关闭排气阀。然后使样品经受孔板60次全程往复工作。

影响润滑脂锥入度测定准确度的明确因素包括：①锥体总质量和释放时间；②脂杯和试样温度（保持保持25℃）；③锥入度锥杆的位置；④试样中的气泡；前三项因素现有的锥入度测定仪有统一的国家标准，而由于脂样的采集和转移方法为人工转移，也就是刮刀多次从逐层往脂杯内填装脂样，尤其是比较硬的脂样，脂样与脂杯之前，逐层脂样之间不可避免的会存在气泡，唯一的处理方案仅仅是在操作手册中规定“用刮刀一类的尖锐的耐腐蚀用具将样品压实并刺破内部产生的气泡”，人为误差巨大。而如果有气泡会使锥入度的测定结果偏大，因此，现有的锥入度测定要求同一批次脂样至少承装三次，如三次样本相对平均值误差>3%时，则要求另外增补三个样品测试，以六个样品的平均值作为测试结果，结果标准差或变异系数超出设定值（＞0.05），则全部检测需要重做。由此标准可以看出，脂样采集环节对于实验数据的重要性。并且，以上的锥入度工作器仅用于工作锥入度检测，剪切工作有助于脂样的均匀，对于非工作锥入度脂样处理的均匀性更差，对于流动性差的脂样或者刮刀逐层填充脂样，或者加热使其液化充分后填充脂杯，前者气泡余留多，后者冷却时间长。

此外，现有的延长工作锥入度样本要求次数多于60次，以数千次为下限，甚至1万次或10万次以上，而剪切次数较长意味着剪切时间较长，很难保证其样本一直保持25℃。

技术实现要素：

本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种具有促排气功能的锥入度脂样制备工具。

本发明解决其技术问题的技术方案是：一种具有促排气功能的锥入度脂样制备工具，包括脂杯、水浴箱，其特征在于：还包括支撑弹簧和底座；所述的脂杯包括底盖、桶体、顶盖、孔盘、拉杆、套筒和温度监测装置；所述的底盖内壁与桶体下端外壁通过螺纹连接，所述的底盖外壁带有螺纹；所述的桶体内壁有多组复合导槽，所述的复合导槽包括顺序连接的弧形导槽、顶端横槽和竖向导槽，所述的顶端横槽在桶体内壁最上方，所述的弧形导槽和竖向导槽上开口连通顶端横槽，下开口暴露于桶体底部；所述的孔盘为带切孔的圆盘，孔盘有中心通孔孔径小于所述的套筒下端孔径；所述的孔盘圆周处有多个与复合导槽匹配的导块；所述的顶盖内壁与桶体上端外壁通过螺纹连接；所述的套筒穿过顶盖中心孔，二者之间通过密封件实现密封连接；所述的套筒下端外壁有非连续的棘齿，所述的顶盖中间部分向上鼓起，顶盖底部中央形成凹陷，所述的凹陷正下方对应孔盘无孔区，凹陷的侧壁有与套筒下端外壁棘齿位置匹配的棘爪，并且当孔盘导块进入顶端横槽后，套筒棘齿划过顶盖棘爪，且当孔盘导块进入竖向导槽后，棘齿和棘爪不接触；所述的套筒下端与孔盘固定连接，套筒纵向通孔与中心通孔空腔相通；所述的纵向通孔上部为大直径孔，下部为一阶梯孔；所述的大直径孔下台肩上方侧壁有一侧通孔，连接单向通气阀；所述的套筒外有拉手；所述的拉杆包括连为一体的顶帽、杆体和堵阀；所述的杆体穿过纵向通孔，纵向通孔位于大直径孔上方的部分设有内螺纹，所述的杆体上部设有与该内螺纹相匹配的外螺纹，通过旋转顶帽可以实现拉杆的上下运动；所述杆体位于纵向通孔大直径孔内的部分固定连接一活塞板，静止态时活塞板卡在大直径孔下台肩上，此时活塞板侧壁将大直径孔侧通孔遮挡；所述杆体下端连接一堵阀，堵阀呈倒锥台形，堵阀最大直径大于孔盘中心通孔孔径；所述的水浴箱为恒温水浴箱，包括箱体、安装座和振动电机；所述的安装座位于箱体内，固定在箱体上；安装座上侧设有与底盖相适应的圆柱形凹槽，圆柱形凹槽侧壁上设有与底盖相适应的内螺纹；所述的振动电机安装在箱体的外侧；水浴箱箱体底部与底座之间通过支撑弹簧连接。

上述的箱盖包括两部分，两部分拼合后能够组成一个完成的箱盖，箱盖两部分的接缝处留有用于穿过套筒和温度计的半孔。

与现有技术相比较，本发明具有以下突出的有益效果：

1、工作锥入度和非工作锥入度的脂样制备均适用，样本均匀性好，填充紧密；

2、操作简单，人为失误少，数据重复性好，提高了工作效率，降低了试验过程的安全隐患；

3、样本始终处于恒温水浴中，即使延长工作锥入度检测用也可以保持持续恒温。

附图说明

图1是本发明实施例1脂杯的结构示意图。

图2是本发明孔盘的俯视图。

图3是本发明实施例1中脂杯插入温度计时结构示意图。

图4是本发明实施例1中脂杯内电子温度检测装置示意图。

图5是本发明实施例1的结构示意图。

图6是本发明实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1至5所示，本发明实施例1为一种工作锥入度检测用脂样制备工具，包括脂杯、水浴箱、支撑弹簧35和底座2，所述的脂杯包括底盖12、桶体9、顶盖21、孔盘11、拉杆、套筒24和温度监测装置。为了更好地叙述，以工作状态为准设定上下方向。

所述的底盖12内壁与桶体9下端外壁通过螺纹连接，所述的底盖12外壁带有螺纹，形状规格与润滑脂锥入度工作器脂杯底部形状规格一致，因此可以旋接卡入润滑脂锥入度工作器底座，直接进行工作剪切。

所述的桶体9用于盛纳脂样，内壁有多组复合导槽26，所述的复合导槽26包括顺序连接的弧形导槽19、顶端横槽20和竖向导槽18，所述的顶端横槽20在桶体9内壁最上方，所述的弧形导槽19和竖向导槽18上开口连通顶端横槽20，下开口暴露于桶体9底部。导槽口径等于孔盘11厚度。

所述的孔盘11为带切孔10的圆盘，切孔10的大小和位置依据行业标准相关规定设置，孔盘11有中心通孔13孔径小于所述的套筒24下端孔径。所述的孔盘11圆周处有多个与复合导槽26匹配的导块28，所述的导块28可以沿导槽26滑动。

所述的顶盖21内壁与桶体9上端外壁通过螺纹连接。

所述的套筒24穿过顶盖21中心孔，二者之间通过密封件实现密封连接。所述的套筒24下端外壁有非连续的棘齿17，所述的顶盖21中间部分向上鼓起，顶盖21底部中央形成凹陷23，所述的凹陷23正下方对应孔盘11无孔区，凹陷23的侧壁有与套筒24下端外壁棘齿17位置匹配的棘爪22，所述位置匹配指的是，当孔盘导块28进入顶端横槽20后，套筒棘齿17划过顶盖棘爪22，且当孔盘导块28进入竖向导槽18后，棘齿17和棘爪22不接触。

所述的套筒24下端与孔盘11固定连接，套筒纵向通孔6与中心通孔13空腔相通。所述的纵向通孔6上部为大直径孔4，下部为一阶梯孔16。所述的大直径孔4下台肩上方侧壁有一侧通孔，连接单向通气阀25。所述的套筒24外有拉手3，形状与常规工作器脂杯顶盖拉手3一致，用于连接工作器动力输出端，实现套筒24的上下往复运动。

所述的拉杆包括连为一体的顶帽1、杆体7和堵阀14。所述的杆体7穿过纵向通孔6，纵向通孔6位于大直径孔4上方的部分设有内螺纹，所述的杆体7上部设有与该内螺纹相匹配的外螺纹，通过旋转顶帽1可以实现拉杆的上下运动。所述杆体7位于纵向通孔大直径孔4内的部分固定连接一活塞板5，静止态时活塞板5卡在大直径孔4下台肩上，此时活塞板5侧壁将大直径孔4侧通孔遮挡。所述杆体7下端连接一堵阀14，堵阀14呈倒锥台形，堵阀14最大直径大于孔盘11中心通孔13孔径。向上提拉拉杆，则活塞板5、堵阀14上移，侧通孔暴露，孔盘11中心通孔13与单向通气阀25气道连接。

所述的温度监测装置用于监测桶体9内温度，可以有多种实施方案。

方案1，如图3所示，温度监测装置为温度计27，具体安装方式为所述的顶盖21有一个带有密封塞8的孔，孔壁有密封圈，其位置对应孔盘11的一个切孔10，所述的对应为能够将温度计27倾斜地插入脂样的中心。使用时拔出密封塞8，插入温度计27进行温度的测量。

方案1的温度计27插入方式比较复杂，需要在套筒24外壁上标注方向才好便于两个孔的对位，因此如图4所示，方案2中的温度监测装置为电子温度检测装置，包括电路连接的温度探头31和温度显示装置29，所述的温度探头31安装在套筒24下端阶梯孔16的侧壁，其位置不与堵阀14相冲突，所述的温度显示装置29安装在套筒24上部外侧壁，二者通过套筒24侧壁内的线道30穿线连接。由于排气模式下阶梯孔16与桶体9内相通，恒温水浴加温时热量从桶体9侧壁和底部向上扩散，热传导到达阶梯孔16，并形成长时间保温的稳态时，脂样的温度与阶梯孔16温度一致。

所述的水浴箱为恒温水浴箱，如图5所示，包括箱体36、安装座37和振动电机39。所述的安装座37位于箱体36内，固定在箱体36上。安装座37上侧设有与底盖12相适应的圆柱形凹槽，圆柱形凹槽侧壁上设有与底盖12相适应的内螺纹，通过该内螺纹实现安装座37与脂杯的固定连接。优化方案中，还可以包括箱盖，箱盖起到保温作用，特别是在冬天时能够避免上冷下热的情况。所述的箱盖38包括两部分，两部分拼合后能够组成一个完成的箱盖38，箱盖38两部分的接缝处留有用于穿过套筒24和温度计27的半孔，拼合后形成完成的孔，从而安装箱盖38时套筒24和温度计27不必再穿孔。所述的箱体36底部与底座2之间通过支撑弹簧35连接，所述的振动电机39安装在箱体36的外侧，启动振动电机39后能够驱动水浴箱和脂杯振动，通过支撑弹簧35能够便于水浴箱的振动，通过振动促进润滑脂排气，同时也能够促进水的流动，避免出现温度不均匀。

操作流程如下：

1、脂样采集

将顶盖21内壁与桶体9上端外壁通过旋接，开始取样。取样方式根据脂样的粘稠度而定，流动性好的油脂可以将桶体9上下反转，直接灌注，油脂压力冲顶孔盘11，使孔盘11与顶盖21贴合，装满后旋接底盖12，完成取样。对于粘稠度大、变形能力差或者硬质脂样，通过套筒24将孔盘11推至桶体9下端，然后将桶体9放入脂样原始容器中向下按压，脂样变形，冲顶孔盘11，将孔盘11周边的导块28对准桶体9内壁弧形导槽19，使沿其上升从而孔盘11螺旋上升，脂样逐渐进入桶体9。当孔盘导块28被脂样冲至弧形导槽19最上端，旋转套筒24，导块28进入顶端横槽20后，所述的套筒24下端外壁棘齿17划过顶盖棘爪22，无法反转，继而实现了孔盘11和顶盖21内壁的贴合，孔盘切孔10被顶盖21阻挡，此时桶体9内部充满了脂样。然后上提套筒24，由于脂样是螺旋上升进入的，而脂样存在较大黏度，因此其回落也是沿原路径螺旋下降，而棘轮机构限制逆向转动，回落途径受阻，并且由于没有空气进入孔盘11上方，因此脂样上方的抽吸力度大于重力，因此脂样不会下滑，反而随之离开脂样原始容器，用工具将底部刮平，然后将底盖12与桶体9下端螺纹连接，完成脂样的无损中转。对于粘稠度更大的脂样，还可以上提套筒24的同时，上提拉杆使其产生轻微的抽吸，此时脂样粘稠度大变形能力差，无需担心其进入排气通道。

2、水浴保温

将本装置整体放入水浴箱中保温，设定温度为25℃。对于某些化学性质可能保温过程中出现残气的脂样，通过振动电机39的振动作用促进排气（气体震荡上升、非气体震荡下沉），此时将套筒24继续顺向旋转，使得孔盘11周边的导块28沿顶端横槽20前进，此时的棘齿17棘爪22为分离状态，旋转顶帽1，使拉杆上升，杆体7带动活塞板5和堵阀14向上运动，侧通孔暴露，孔盘中心通孔13与单向通气阀25气道连接，振动排气后的气体可以溢出。温度达到标准要求时间后，反向旋转顶帽1，拉杆复位，活塞板5封堵侧通孔，堵阀14封堵孔盘11中心通孔13下端，气道关闭。

3、锥入度测定

对于非工作锥入度测定，水浴保温后的样本就可以直接使用。解除顶盖21内壁与桶体9上端外壁之间的旋接，就可以一次性的拿掉顶盖21、孔盘11、拉杆和套筒24。将本装置直接放入锥入度测定仪的锥杆下方即可。

对于工作锥入度测定：拔出温度计27，盖上密封塞8，人工抽提，则将套筒24继续顺向旋转，使得孔盘11周边的导块28沿顶端横槽20进入竖向导槽18上部，抽拉套筒24拉手3即可实现手工抽提。电动抽提：将本装置代替现有的锥入度工作器脂杯，底盖12与工作器底座旋接。由于本装置所述的拉手3形状与常规工作器脂杯顶盖21拉手3一致，因此可以直接将所述的拉手3连接工作器动力输出端，实现套筒24的自动上下往复运动，进行剪切。剪切后，脱离工作器底座和动力输出端，直接放入锥入度测定仪的锥杆下方即可。所述的润滑脂锥入度工作器为本领域常见设备，可以用现有设备。

本实施例是利用现有的润滑脂锥入度工作器，代替润滑脂锥入度工作器中的脂杯、抽杆和把手，节省了改造成本。

实施例2为完整的新型锥入度工作器方案，可以实现水浴保温和工作剪切一体化。

如图6所示，本实施例包括脂杯、水浴箱、架体34、电动机33、偏心轮44、连杆43和支撑弹簧35，其中脂杯、支撑弹簧35、水浴箱的主体结构同实施例1，本实施例中不再累述，实施例1中的底座2在本实施例中固定在架体34上。

水浴箱的箱体36底部侧面固定设有多个向外凸出的固定块46，固定块46的下方各设有一个f形件48，所述的f形件48包括两个横板和一个竖板，两个横板的一端分别固定在竖板的上端和中间位置，两个横板之间的间距略大于固定块46的高度。f形件48竖直板的下端与底座2相铰接，从而能够使f形件48围绕其下端进行一定角度的旋转，当向上旋转至竖直状态时，固定块46位于f形件48两个横板之间。固定块46和f形件48两个横板上分别设有竖直孔，并且满足当f形件48向上旋转至竖直状态时，三个竖直孔位于同一竖直线上，这时可以在三个竖直孔内插入销子47，从而能够同时将f形件48和水浴箱的位置固定住。当水浴振动时，将销子47取出，f形件48放下，从而水浴箱可以自由振动；当进行剪切时通过f形件48和销子47共同将水浴箱的位置固定住，防止水浴箱随之上下运动。

所述的电动机33安装在架体34上，电动机33直接或通过减速器32驱动偏心轮44旋转。所述的连杆43上端与偏心轮44相铰接，下端固定设有连接件45。所述的连接件45的具体结构与拉手3的形状相适应，即能够将拉手3安装在连接件45上，从而能够带动拉手3上下运动。拉手与连接件45的结构可采用以下方式：所述的拉手3包括两个水平的杆状结构，分别固定在套筒24的两侧；所述的连接件45呈n形结构，连接件45上侧是一水平板，两侧各设有一个竖直板，两个竖直板的下端各设有一个水平孔，两个水平孔的位置、大小满足能够分别穿过拉手3的两个水平杆状结构；其中一个竖直板与连接件主体42固定连接，另一个竖直板为可拆卸连接；连接件主体42上固定设有水平的螺纹杆，可拆卸的竖直板40上方设有能够穿过该螺纹杆的水平的通孔，通过螺母41结构将可拆卸的竖直板40固定在连接件主体42结构上，所述的螺母41可以采用蝶形螺母或其他便于徒手拧紧的螺母类型。剪切时通过电动机33驱动偏心轮44旋转，带动连杆43上下运动，从而带动套筒24的自动上下往复运动，进行剪切。

需要说明的是，本发明的特定实施方案已经对本发明进行了详细描述，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。