一、问题的提出
三缸单作用活塞式钻井泵与双缸双作用钻井泵相比，具有体积小、重量轻、效率高、流量均匀、压力波动小、易损件少且更换方便等优点，因而逐渐取代了双缸双作用钻井泵。三缸单作用钻井泵的上述优点，在很大程度上是由于它的冲次高，但冲次高带来的负面影响是使泵的吸入充满程度降低，严重时甚至产生水击现象，在工作中表现为泵的振动、水龙带的跳动和异常响声，终导致泵的排量系数降低、效率下降、使用寿命缩短，从而不能充分发挥三缸单作用钻井泵的优势。为克服上述缺点，必须对三缸单作用钻井泵进行灌注，于是离心式灌注泵便成了三缸单作用钻井泵必备的重要配套设备，而灌注泵的使用又带来了轴封寿命短、泥浆泄漏、污染环境等问题。同时，灌注泵轴封的更换和维修也相当困难，以致有的钻井队宁愿降低三缸单作用钻井泵的冲次，牺牲其优点，也不愿使用灌注泵。
灌注泵密封的功能是阻止离心泵内的泥浆从叶轮驱动轴与泵壳过轴孔间的间隙泄漏出来，因此是动密封，其泄漏形式为流体通过密封面间隙的穿漏。
引起灌注泵轴封迅速失效的主要原因有：接触轴封的泵内流体的压力大于大气压，泥浆内含有磨砺性固相硬颗粒，叶轮轴因加工、安装误差和受到横向载荷而作偏心运动、轴封过热等。灌注泵轴封泄漏的问题由来已久，也有不少人在攻克这一问题上下了很大功夫，尽管目前在灌注泵上已采用了背叶片、螺旋密封、反压式填料密封、机械密封、多种形式的组合密封以及多种密封材料的组合应用等措施，但上述问题仍未得到彻底解决。
接触轴封的泵内流体压力随流量变化而波动，只在某一特定的流量下其压力值才为零，一般情况下为正值，即大于大气压力，这是泥浆外泄的推动力，是轴封泄漏的根本原因。只要离心泵轴封内侧存在高于大气压的压力，则无论怎样改进轴封结构，无论选用什么材料都只能是扬汤止沸，而只有降低离心泵轴封内侧压力才能达到釜底抽薪的效果。降低离心泵轴封内侧压力常用的办法是采用背叶片、螺旋密封等。
二、背叶片辅助密封和螺旋密封原理
背叶片的降压原理是在离心泵叶轮背面增设背叶片，轴封内侧处的液体被旋转背叶片甩出，从而降低了轴封内侧处的压力。
2中ABEF是轴封处无背叶片时的压力分布曲线，AKF为背叶片降低的压力，即加上背叶片后，轴封处的压力降低为ABEK.
螺旋密封主要由光滑衬套（或光轴）与螺杆（或螺旋套）组成。当螺杆（或光轴）旋转时，在流体粘滞力的作用下推动液体向泵内运动，即产生轴向反压；当轴向反压值与轴封内侧的压力相等时，就能阻止液体外漏，实现密封。螺旋密封是依靠被密封流体的粘滞力所产生的压头来封住流体的，故又叫粘滞密封。
无论是背叶片还是螺旋密封，其降压能力都与间隙大小有关，而泥浆内含有的磨砺性固体硬颗粒在工作时会不断改变设计间隙，因此其降压作用会随着工作时间的延长而下降。这就是有的灌注泵在工作初期密封寿命较长，而工作一段时间后轴封寿命就缩短了的原因。
三、软填料密封失效机理
由于灌注泵工作介质的特殊性，灌注泵轴封通常采用径向接触式软填料密封。压盖螺栓1经压盖2轴向压缩软填料6，使其产生轴向缩短和径向膨胀，紧贴转轴和轴封箱内壁表面。当软填料与轴和轴封箱内壁表面间的压力大于被密封流体的压力时，被密封流体就不会泄漏出来。通常加在软填料上的压力较大，使填料与转轴间的摩擦生热和摩擦磨损较为严重，填料磨损后，填料与转轴和密封箱表面之间的压力就会降低。当其压力值低于被密封介质的压力时，密封就失效了，故填料须经常适当补紧。
填料密封除正常的磨损外，引起填料密封过早失效的主要原因是泵轴的偏心旋转。造成泵轴偏心旋转的原因有：悬臂安装的叶轮和轴的自重、泵壳因有出水口而结构不对称所造成的泵内压力分布不均匀，都会使叶轮轴受到横向载荷，造成泵轴中心线与填料内孔中心线不同心。此外，加工、安装误差也会造成轴心线的偏移。
轴心线与填料内孔中心线不同心会造成填料受压不均匀，形成松紧边。当保证了填料松边压力大于被密封介质的压力时，填料紧边内的应力就会过大，从而引起填料的过早失效；尤其是当轴偏心旋转时，填料松紧边周期变化，填料在交变应力的作用下极易产生疲劳破坏。此外，泥浆也容易从松边侵入转轴与填料之间的缝隙中，当填料从松边变为紧边时，缝隙中的泥浆一部分被从缝隙端部挤出，另一部分则被反向挤入填料内部，逐次推进，直到贯通。同时，进入缝隙内泥浆中的磨砺性固体颗粒会加大轴和填料的磨损，加快密封失效。
解决因泵轴旋转中心线与填料内孔中心线不重合而导致填料密封过早失效的方法是采用浮动填料密封。填料密封箱2与连接盘4之间用能传递一定扭矩的浮动环3联接。当泵轴1作偏心旋转时，具有弹性的浮动环允许填料密封箱随轴摆动，从而减小了填料中心线与轴中心线的偏心量，减弱了松紧边现象，填料寿命得以延长。
四、结论
（1）由于灌注泵的特殊工作条件，一般涡形泵或环形泵工作时泵轴将产生较大的挠曲和振动。只要两零件间存在接触并相对运动，就会有摩擦，就存在磨损。
（2）目前解决相对运动磨损零件的措施有：改进设计，降低磨损强度；选用耐磨材料；采用容易更换的结构设计等。
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