性液體及器件的產(chǎn)業(yè)化已有30多年的歷史。從60年代美國(guó)宇航局用磁性液體解決宇宙服可轉(zhuǎn)動(dòng)部分的密封及在空間失重狀態(tài)下的燃料補(bǔ)充問(wèn)題至今，磁性液體已廣泛應(yīng)用于密封技術(shù)、傳感技術(shù)、阻尼技術(shù)、潤(rùn)滑技術(shù)、能量轉(zhuǎn)換技術(shù)和精密軸承技術(shù)等領(lǐng)域2.全世界每年都有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的磁性液體元器件上市。磁性液體密封是磁性液體的產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中最早出現(xiàn)的技術(shù)，其應(yīng)用范圍從真空密封，氣體密封擴(kuò)展到液體密封。密封介質(zhì)為液體時(shí)，磁性液體密封的穩(wěn)定性和持久性（和氣體介質(zhì)比較）明顯減小，因?yàn)榇判砸后w和被密封的液體介質(zhì)的分界面上，兩種液體彼此溶解或乳化，磁性液體密封的壽命依賴于兩種液體分界面上發(fā)生的許多物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象。由于液體密封在實(shí)用上的重要丨性國(guó)內(nèi)外都重視研究液體的磁性液體密封技術(shù)3~7.本文將高粘度磁性液體8（粘度要大于105mPa°s，飽和磁化強(qiáng)度要大于10A°m2/kg）和密封技術(shù)應(yīng)用于油田專用管式抽油泵（柱塞泵）的間隙密封，以提高泵效，增產(chǎn)原油。抽油泵的磁性液體密封是利用磁場(chǎng)，在柱塞與泵筒的間隙內(nèi)形成磁性液體密封環(huán)來(lái)阻塞油液的一種密封。從密封介質(zhì)講是液體密封，從運(yùn)動(dòng)形式講是往復(fù)運(yùn)動(dòng)的磁性液體密封6.油井的情況復(fù)雜，對(duì)不同的油井，原油中含水，含沙情況不同，原油的粘度也不同，如稀油，稠油，高凝油等。

　　抽油泵工作于井下1000~2000m深處，液體介質(zhì)的溫度高（約70°C），而且柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程大。這些情況都增加了應(yīng)用磁性液體密封的難度。實(shí)際上，磁性液體密封技術(shù)應(yīng)用于油田抽油泵，難于達(dá)到嚴(yán)格不泄漏的密封，因?yàn)橹�塞往�?fù)運(yùn)動(dòng)行程大，密封間隙很難保持嚴(yán)格不變，而且磁性液體也有散失。但是通過(guò)磁性液體密封，減少漏失量，提高泵效是可能的。

　　磁性液體的一個(gè)重要性質(zhì)是在磁場(chǎng)中能排擠出其中非磁性物體顆粒。由于這種性質(zhì)，在抽油泵中采用磁性液體密封技術(shù)后，使泵具有一定的防沙功能。由于油井下面的原油中含有細(xì)沙，使抽油泵常常出現(xiàn)卡泵現(xiàn)象。磁性液體密封的防沙功能，有利于防止卡泵現(xiàn)象，可延長(zhǎng)抽油泵的工作周期，減少檢泵次數(shù)。

　　1柱塞泵的磁性液體密封結(jié)構(gòu)給出柱塞泵的間隙密封結(jié)構(gòu)示意圖，主要密封件是磁環(huán)和環(huán)形極靴，它們都是裝在圓筒形柱塞的表面壁上。磁力線由磁環(huán)的N極出發(fā)經(jīng)過(guò)極靴、間隙（其中充滿磁性液體）、泵筒壁后進(jìn)入磁環(huán)的S極而構(gòu)成閉合回路。抽油泵工作時(shí)，柱塞圓筒和泵筒間隙處的磁性液體在極齒磁場(chǎng)的作用下形成密封環(huán)。為了提高耐壓能力，極齒作成多極，而且采用了多層磁環(huán)結(jié)構(gòu)。由于柱塞與泵筒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是沿軸線方向的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，間隙處的磁性液體的散失是難免的，這就影響磁性液體密封持續(xù)的壽命。為了延長(zhǎng)磁性液體的有效密封時(shí)間，采用了補(bǔ)償磁性液體的結(jié)構(gòu)，就是在極靴中設(shè)計(jì)了能儲(chǔ)存磁性液體的環(huán)形槽（用細(xì)孔道與極齒相連），能不斷補(bǔ)充磁性液體。將這種磁性液體密封件應(yīng)用于柱塞泵，能大幅度延長(zhǎng)磁性流體的有效密封時(shí)間。

　　1.柱塞圓筒壁2泵筒壁，3.磁環(huán)，4隔磁環(huán)5.極靴，6.儲(chǔ)存環(huán)槽柱塞泵的磁性液體密封結(jié)構(gòu)示意室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果為了確定這種密封結(jié)構(gòu)的效果，在室內(nèi)進(jìn)行了打壓試驗(yàn)。密封和漏失量試驗(yàn)的介質(zhì)使用GB252―81《輕柴纟油〉中的10號(hào)輕柴油。表1給出了普通極泵加磁性液體密封結(jié)構(gòu)前后漏失量對(duì)比。結(jié)果表明，加密封結(jié)構(gòu)后在相同配合間隙下漏失量明顯減少，二級(jí)配合間隙泵漏失量為一級(jí)泵漏失量。表2給出了相同漏失量磁性液體密封泵與普通泵間隙比較。結(jié)果表明，同泵徑同漏失量的普通泵與磁性液體密封泵比較，磁性液體密封泵可有較大間隙，所以即使泵有磨損照樣能正常運(yùn)行。表1普通極泵加磁性液體密封結(jié)構(gòu)前后漏失量對(duì)比泵型公稱直徑間隙等級(jí)試驗(yàn)壓力（MPa）最大漏失量（ml/min）加密封結(jié)構(gòu)前加密封結(jié)構(gòu)后管式令56管式令56管式效的情況下，磁性液體密封抽油泵仍能有效地工作。

　　表3磁性液體密封抽油泵現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)井號(hào)①普通泵平均曰產(chǎn)量②磁性液體密封泵平均日產(chǎn)量泵效比曰增油統(tǒng)計(jì)天數(shù)（天）累計(jì)增油液油含水液油含水曙15洼31洼13洼17興82茨23曙06曙3曙9曙6平均注：產(chǎn)液量為0表示施工前抽不出油。

　　表4磁性液體密封抽油泵的泵效表2相同漏失量磁性液體密封泵與普通泵間隙比較泵型公稱直徑試驗(yàn)壓力（MPa）漏失量間隙等級(jí)備注普通管式磁性液體密封管式泵I級(jí)普通泵最大漏失量2894ml/min 3現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行效果表3和表4中列出了部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)，表的井號(hào)欄中洼、興、茨、曙等標(biāo)記表示遼河石油勘探局所屬不同采油廠。試用結(jié)果表明，磁性液體密封抽油泵和普通泵比較，泵效平均提高25%以上，同時(shí)延長(zhǎng)了了檢泵周期。即使在抽油泵磨損，間隙變大，普通泵失井號(hào)（曙采）泵效（％）4結(jié)論（1）油泵的磁性液體密封是在間隙密封基礎(chǔ)上采用的一種輔助密封，其主要作用是提高泵效，減少油液的泄漏量，增產(chǎn)原油，并具有一定的防沙作用。

　　實(shí)驗(yàn)中采用的聚酰亞胺模塑粉是一種熱塑性樹(shù)脂，用于填充丁腈橡膠時(shí)可起到一定的補(bǔ)強(qiáng)作用3.一般而言，填充硫化膠的破壞是發(fā)生在橡膠一填充劑的相界面上4.當(dāng)丁腈橡膠中存在聚合物粒子時(shí)，由于裂紋的曲線發(fā)展以及破壞應(yīng)力由一個(gè)樹(shù)脂填充劑粒子向另一個(gè)粒子轉(zhuǎn)移，而使破壞途徑延長(zhǎng)，從而可以起到阻礙斷裂的作用。此外，聚酰亞胺填充丁腈橡膠時(shí)，聚酰亞胺與丁腈橡膠之間發(fā)生了一定程度的化學(xué)反應(yīng)，增強(qiáng)了橡膠與填料之間的結(jié)合強(qiáng)度，從而使復(fù)合材料的體積溶脹比降低。隨聚酰亞胺含量的增加，一方面填料粒子的數(shù)量增多，另一方面填料與橡膠間的化學(xué)反應(yīng)增強(qiáng)，共混程度增加，所以，復(fù)合材料的力學(xué)性能得到了一定程度的增加5.當(dāng)聚酰亞胺填充量過(guò)多時(shí)，聚酰亞胺之間發(fā)生融合，形成尺寸較大的粒子，以致于在這些地方形成破壞發(fā)生的發(fā)源地，聚酰亞胺填充量越大，這種作用越強(qiáng)烈，復(fù)合材料中的缺陷越多，從而造成復(fù)合材料的力學(xué)性能下降。并且，聚酰亞胺與橡膠間的化學(xué)反應(yīng)在達(dá)到一定程度后不會(huì)因填料的增加而加強(qiáng)，相反，由于聚酰亞胺自身聚合作用的增加，兩者的相容性下降，橡膠的耐溶劑性能反而下降。

　　聚酰亞胺填充的丁腈橡膠其摩擦系數(shù)隨聚酰亞胺含量的增加而降低，這一方面與材料的硬度變化有關(guān)，另一方面也是因?yàn)榫埘�亞胺自身的摩擦系�?shù)要大大低于丁腈橡膠。復(fù)合材料的磨損則主要依賴于復(fù)合材料物理機(jī)械性能的變化。

　　3結(jié)論聚酰亞胺填充丁腈橡膠，可以明顯提高復(fù)合材料的物理機(jī)械性能和摩擦學(xué)性能，當(dāng)聚酰亞胺含量為橡膠質(zhì)量30%時(shí)，一方面由于填料粒子對(duì)裂紋的阻止作用，另一方面由于兩者形成共混體系，使復(fù)合材料獲得了最佳的強(qiáng)度。

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