填料密封在高壓液流沖擊、 柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)摩擦等引起的周期性交變載荷作用下，使填料密封材質(zhì)產(chǎn)生較快的磨耗， 致使填料密封使用壽命大大縮短，造成停車更換等生產(chǎn)事故，因填料密封泄漏造成停泵檢修的次數(shù)占各種原因停泵次數(shù)的38%，因此，對乳化液泵站高壓填料密封失效分析研究尤為重要。筆者結(jié)合北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司在630 L/min、 40MPa高端乳化液泵站研制重點(diǎn)項(xiàng)目過程中填料密封井下工業(yè)試驗(yàn)的測試情況，分析了填料密封壽命的直接影響因素，并提出相應(yīng)的優(yōu)化改善措施，可延長其使用壽命。

　　為了保證乳化液泵站的樣機(jī)井下工業(yè)性試驗(yàn)的可行性，選用3種填料密封進(jìn)行測試對比，3種填料密封尺寸見表1。

　　3種盤根的安裝厚度均由填料箱中安裝槽的深度和預(yù)壓縮量來確定，內(nèi)外徑尺寸由柱塞直徑和填料密封的橫截面確定，A 型和 B 型材質(zhì)為具有自潤滑的石墨芳綸角線 PTFE材質(zhì)，C型材質(zhì)為石蠟浸泡過的的芳綸角線 PTFE材質(zhì)，3種型號(hào)的填料均為單段長密封，按柱塞直徑疊壓為3層，導(dǎo)向套與柱塞均選用同一加工批次配套，以保證其配合間隙。

　　填料密封試驗(yàn)結(jié)果

　　該乳化液泵站樣機(jī)工業(yè)性試驗(yàn)的工作面介質(zhì)為比例1∶9的乳化油和水的混合物, 執(zhí)行液壓支架用乳化油、濃縮液及高含水液壓標(biāo)準(zhǔn)(MT76-2011) 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)配比，介質(zhì)壓力為40 MPa, 流量為630L/Min，介質(zhì)溫度為 25℃ ~45℃，柱塞往復(fù)速度為2.4m/s;工作面煤塵較大，工作環(huán)境惡劣，經(jīng)測試填料密封A型在1000h左右出現(xiàn)泄漏，B型在480h出現(xiàn)泄漏，C型在720h左右出現(xiàn)泄漏，經(jīng)過拆解發(fā)現(xiàn)分別與A、B、C三者配合的柱塞表面和導(dǎo)向套均出現(xiàn)不同程度的拉傷磨損，靠近壓塊一側(cè)的填料周向出現(xiàn)磨損斷線擠出毛邊的失效狀態(tài)，且用石蠟處理過的 C 型填料所配套柱塞拉傷較其它兩種更嚴(yán)重，其失效狀態(tài)如圖2、 圖3和4所示。

　　填料密封機(jī)理分析

　　整體分析該填料密封結(jié)構(gòu)屬于徑向式密封，填料依靠固定壓塊產(chǎn)生軸向壓緊力，將軸向力轉(zhuǎn)變?yōu)閺较蛄Γ固盍袭a(chǎn)生變形而緊貼在柱塞面上, 從而產(chǎn)生徑向密封的效果。從微觀上看，柱塞表面由于加工制造產(chǎn)生的表面微凸體使柱塞表面與填料只能部分貼合, 未接觸的凹部形成小溝槽，有較厚的液膜，當(dāng)柱塞與填料有相對運(yùn)動(dòng)時(shí), 接觸部分與非接觸部分形成了無數(shù)微小的相當(dāng)不規(guī)則的“迷宮”，造成高壓流體的節(jié)流減壓，依靠這種“迷宮效應(yīng)”達(dá)到密封。柱塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，填料同柱塞表面間的相對運(yùn)動(dòng)類似滑動(dòng)軸承, 為了避免干摩擦和局部高溫，填料材料本身的自潤滑性并通過填料箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)將低壓液引至填料密封處潤滑，而柱塞通過往復(fù)運(yùn)動(dòng)可在閥體中快速冷卻，由此保證了填料與柱塞表面間有足夠的潤滑和冷卻，延長填料密封的使用壽命 。所以，本項(xiàng)目乳化液泵填料密封結(jié)構(gòu)的機(jī)理可認(rèn)為是“迷宮效應(yīng)”與“軸承效應(yīng)”的綜合作用。

　　從3者失效表面對比分析可以看出，A 型和 C型屬于截面形狀規(guī)則的正方形填料密封，較其 B型截面為矩形形狀，相同層數(shù)下 A 型和 C 型與柱塞的徑向密封面積更大，“迷宮效應(yīng)”和 “軸承效應(yīng)”綜合作用更明顯，在預(yù)緊力一致的條件下，表現(xiàn)出更高的使用壽命，但 A 型材質(zhì)采用石墨自潤滑， C型采用石蠟浸泡形成的密封表層容易硬化，回彈率低，導(dǎo)致與其配合的柱塞表面更易拉傷，造成潤滑失效，從而加劇填料徑向方向材質(zhì)的磨損，這樣在交互磨損狀態(tài)下，大大降低了填料和柱塞的使用壽命。

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