鼓形圈与蕾形圈

针对丁腈夹布橡胶材质的鼓型圈、蕾型圈使用寿命短、更换不方便的问题，决定采用新型聚醚聚氨酯密封件代替。介绍了聚醚聚氨酯密封件在液压支架立柱、 千斤顶上的应用，通过与丁腈夹布橡胶密封件在性能和经济性上的比较可知，新型聚醚聚氨酯密封件非常适合在高产高效工作面应用。
近年来，随着对高产高效工作面液压支架高寿命和低故障率要求的提高，传统材质的丁腈夹布橡胶密封件已经不能满足生产需要。通过对姚桥矿和徐庄矿工作面升井的液压支架立柱、千斤顶的拆检发现，传统的丁腈夹布橡胶材质的蕾型圈的夹布层均有裂纹、毛边、撕裂，鼓型圈的主要夹布胶与软胶结合部开裂，磨损严重，从而出现大面积漏液。丁腈夹布橡胶材质的鼓型圈、蕾型圈使用寿命短，更换不方便。因此，急需寻求新的密封材料，以提高密封件的使用寿命，从而提高立柱的使用寿命和可靠性，满足高产高效工作面的技术要求。
最近几年，美国、波兰、奥地利等国家对支架密封件在材质方面的研究有了突破性的发展，传统的密封机理、 加工工艺以及密封材料已经逐步被淘汰。

PSE TSE 油封

聚醚聚氨酯密封件已经成为第3代产品，其使用寿命是现在传统国产产品的5倍左右，有着广泛的应用前景。
2013 年2 月 国内一煤矿新进一批液压支架，支架所有油缸均是采用进口抗水解聚醚聚氨酯材质密封，支架在厂内实验一切正常，没有任何渗漏现象。支架下井在工作面开始安装，安装过程中也没有出现漏液现象。安装完毕，工作面验收合格后开始正式生产，刚开始生产就出现部分立柱漏液。漏液现象为立柱先升柱后，马上降柱，这时会从立柱防尘圈处渗出一股乳化液，再次升柱停止渗漏，再降柱，又会有部分乳化液从防尘圈处渗出。渗出量不多，每次总在降柱时渗漏，升柱时不渗。
(2)实例 2
2014 年5 月，国内一煤矿大修一批液压支架，在大修过程中，将原来的普通橡胶密封全部更换为进口材质密封，材料同样也是抗水解聚醚聚氨酯。支架大修后在厂内实验一切正常，没有渗漏现象。开始生产后，陆续出现部分立柱和千斤顶漏液。漏液现象也是从防尘圈处渗漏，渗漏量较大。
4 密封失效分析
(1)安装工艺不当，造成密封撕裂进口材质密封一般是由变性聚氨酯材料制造，它的弹性较天然橡胶密封材料要小，安装时如果不采取特殊工艺措施，很容易造成密封撕裂。在上述的失效实例 1 中，拆开漏液的立柱后可以发现：缸口处的蕾形密封圈唇口都有较小的撕裂痕迹。这是因为，这种密封的唇口有一个朝向高压侧的尖锐突起，而正是这个突起部位起关键的密封作用。在安装过程中如果不小心，很容易将这个尖锐的突起部分划伤，而这个小小的划伤，在工厂内试压时很难发现，在井下生产过程中，由于上、下腔反复交替加压，在快速反向加压时，会有一小股乳化液渗出，上述实例1 就是这种现象。

组合鼓型密封圈

解决这个问题的方法：①安装前必须把装配件表面擦净，涂润滑油，装配的端部不能有任何尖锐突出;②环境温度较低时，应将密封件在 60 ℃左右的温水中加热，增加密封件的弹性，这样安装过程中就不易造成密封件的撕裂。
(2)加工尺寸精度不够，造成密封失效进口材质密封件的强度较高，耐磨性 好，但弹性变形量较小，对尺寸变化的补偿能力较弱，如果密封结合件的配合间隙变化较大，进口材质的密封就不能有效地补偿，造成密封失效。对于新加工的立柱、千斤顶，可能不存在这个问题，但对于大修的一些旧立柱、千斤顶，特别是原立柱、千斤顶是采用传统橡胶密封，大修时升级改用进口材质密封的，很多会出现这个问题，上述的实例 2，就是这种情况。

聚甲醛档圈

解决方法：新设计的立柱、千斤顶密封沟槽及缸筒、活柱体时，尺寸精度等级必须比原来使用橡胶密封件时高出 1~2 级。比如，活柱体电镀外表面的尺寸精度，原来是 f9 的尺寸公差，采用进口材质密封时，该尺寸公差应提高到f8 或f7。而对于一些大修升级密封的，如实例 2 的情形，必须增加电镀层厚度，减小配合间隙，只有这样，才能保证密封的可靠性。
(3)加工表面质量精度不高，造成密封失效同样是因为进口材质密封的弹性变形量较小，材质相对橡胶密封较硬，因此对滑动密封结合面的粗糙度也有较高的要求。如果滑动表面较粗糙，时间久了，很容易造成密封唇口磨损，失去密封性能。上述实例 2 中，也有这方面的原因。
解决办法：使用进口材质密封件时 ，缸 筒和活柱体表面的粗糙度一般应达到 Ra≤0.2 μm，密封沟槽的表面粗糙度一般就达到 Ra≤0.2 μm，密封沟槽的表面粗糙度一般就达到 Ra≤0.4 μm，这样的表面加工精度能够保证进口材质密封件的耐久使用。

活塞头密封圈

(4)污染造成密封失效
液压系统对污染是极其敏感的，密封件失效在很多情况下是由污染引起的。井下的煤粉颗粒，虽然微小，但对密封的磨损却相当严重。密封失效后的油缸拆开后，可以发现内部有大量的煤粉污染物，可以肯定，污染是造成密封失效的一个主要原因。上述实例 2 的立柱，拆开后，缸体内有大量的煤水混合物，在密封的表面和密封间隙里也存有很多煤粉颗粒，这些污染物已经使密封完全失效了。
解决这个问题的方法是：立柱和千斤顶的组装环境必须清洁，密封件和组装件安装前都应清洗干净，试压的系统必须清洁，不能将污染带入到油缸内部。 在井下使用过程中，如果需要拆换油缸，一定要保证进、回液口密封，不能混入煤粉等污染物。如果不注意污染源的控制，再好的密封也一样会失效。

KDAS活塞密封圈

1、聚醚聚氨酯密封材料性能分析
现就新型进口聚醚聚氨酯密封件 (红色 )与丁腈胶密封件 (黑色 )的机械、物理和热性能进行比较，其结果见表1(温度23℃)。
通过对进口聚氨酯密封件和丁腈橡胶密封件技术参数的比较，进口聚醚聚氨酯密封件在耐磨性、强度和抗撕裂等方面的优越性一目了然。
(1)较好的耐磨性。超低的摩擦因数为超长的使用寿命提供了必要的保障。在承受相同的径向压力的前提下，进口聚醚聚氨酯的摩擦因数是013，而丁腈橡胶的摩擦因数为115，进口聚醚聚氨酯的摩擦因数仅为丁腈橡胶的1/5。在相同的条件下，磨损仅为丁腈橡胶的1/8。因此，具有超长的使用寿命。

ＹＸＤ孔用密封件

聚氨酯密封件
(2)优越的抗老化和耐水解性。丁腈橡胶在热、光、辐射等物理因素和臭氧、氧、酸、碱等化学因素的影响下会变硬、变脆，失去弹性而老化。传统的聚酯聚氨酯 (材质主要为聚酯多元醇 )在55℃极易水解，而新型聚醚聚氨酯材质的密封件采用的是聚醚多元醇，它对此表现为惰性，存放、使用期可长达20a，有着优越的耐水解和抗老化性能。
(3)较大的最大挤出间隙。缸体在日积月累的摩擦过程中会有一定量的磨损，导致缸体的径向挤出间隙变大，如果密封材料的抗挤出性能较低，就会出现密封件根部被挤出而损坏。进口聚醚聚氨酯密封件的最大挤出间隙为0.176mm，而丁腈橡胶的最大挤出间隙仅为0.113mm。一般情况下，进口聚醚聚氨酯密封件的最大挤出间隙是丁腈橡胶的4倍多。因此，进口聚醚聚氨酯密封件在同一液压缸体中多年使用，效果却依然理想。
(4)较高的强度和抗撕裂能力。进口聚醚聚氨酯密封件的抗拉强度和伸长率是丁腈橡胶的3倍，撕裂强度是丁腈橡胶的9倍。
2、应用效果
通过试用，新型进口聚醚聚氨酯密封件在高产高效矿井的应用效果良好，达到了高产高效工作面对液压支架密封件的要求，克服了所有丁腈夹布橡胶密封件的缺点，同时也满足了新型密封件的技术要求。目前，拓特厂在大修108台ZF5200液压支架和制造的ZY3600型支架，将所有立柱、千斤顶内用的鼓型圈和蕾型圈等密封件全部换成了新型进口聚醚聚氨酯材质的密封件，高产高效工作面的液压支架的配置做好充足的准备。
3、效益分析
表面上看，新型进口聚醚聚氨酯密封件的价格比普通丁腈夹布橡胶要高不少，平均每套支架(以ZF5200支架为例，每套支架按130台计算 )密封件的修理费用要增加约30万元的成本。但整体来看，立柱、千斤顶的使用寿命提高1倍以上，在相同的使用时间内减少支架大修次数1～2次，每套支架每次的大修理费用约为700万元。由此可见，增加几十万元的密封件成本还是很值得的，不仅可以节约维修费用，节约维简资金，同时还满足了高产高效工作面液压支架的高寿命、低故障率的要求。