[實用新型]一種牙輪鉆頭軸承密封結構

無效

• 申請號: 200720089053.0
• 申請日: 2007-12-17
• 公開（公告）號: CN201110131Y
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 陳志華;楊忠新;閆秋榮;郭國忠
• 申請（專利權）人: 江漢石油鉆頭股份有限公司
• 主分類號: E21B10/22
• 分類號: E21B10/22
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 胡建平

技術領域

本實用新型涉及一種石油、地質鉆井用牙輪鉆頭的軸承密封結構，也可用于其它類似構件的軸承密封。

背景技術

為提高牙輪鉆頭的密封性能其軸承的密封可采用金屬密封結構，如美國專利US4,753,304提出的一種單金屬密封結構，這種密封結構包括有金屬密封環、牙輪鑲套和O型橡膠密封圈，該專利的特點是金屬端面密封結構軸向占用空間小、可靠性高。美國專利US6,026,917提出了一種具有密封保護墊的單金屬密封結構，密封保護墊可以防止巖屑進入密封區，該專利是對US4,753,304的進一步改進完善。牙輪鉆頭采用上述這種金屬密封結構可以適應高壓和較高溫度環境，在這種結構中O型橡膠圈除起靜密封作用外還提供軸向彈力對金屬密封圈進行預緊。然而，橡膠是高分子聚合物，其力學性能對溫度和時間的依賴程度要大的多，隨溫度和時間變化橡膠有一定永久變形和力學性能的改變。如現用的橡膠材料耐溫150℃，井下溫度更高后盡管金屬密封摩擦副可以耐更高的溫度，由于提供預緊儲能和靜密封的橡膠無法承受，這樣整體的密封結構無法在更高溫度條件下使用。粘彈性是高聚物材料力學性能的一個重要特征，橡膠在加載過程和卸載過程中應力應變曲線不重合。由于這些特性，為保證牙輪竄動時卸載過程中密封可靠，設計該金屬密封結構需要O型橡膠密封圈提供較大的彈性預緊儲能，這樣在正常鉆進時密封端面比壓大，密封摩擦副磨損大從而影響了密封壽命。同時在這種情況下，牙輪鉆頭長時間儲放也會影響橡膠件性能，從而影響密封的可靠性。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術存在的不足而提供一種耐溫性能好、密封可靠性高的牙輪鉆頭軸承密封結構。

本實用新型為解決上述提出的問題所采用的技術方案為：包括有牙輪3和牙掌1，牙輪通過內孔與牙掌軸頸2相套接，構成牙輪鉆頭軸承，在軸承的上端牙掌軸頸的根部安設有金屬端面密封環8與牙輪內孔端面相配置，在金屬端面密封環的上端配置有密封圈，其不同之處在于所述的密封圈為爪式截面金屬彈簧密封圈9。

按上述方案，所述的爪式截面金屬彈簧密封圈9由開口向內的爪式截面環行密封圈11內置環行金屬彈簧10構成。

按上述方案，所述的爪式截面環行密封圈11的截面為V形，環行金屬彈簧10的截面也為V形。

按上述方案，所述的爪式截面環行密封圈11的截面為U形，環行金屬彈簧10的截面為U形或O形。

按上述方案，所述的爪式截面環行密封圈11由耐溫高分子材料制成。

本實用新型與現有牙輪鉆頭軸承密封結構相比，具有以下的有益效果：

1、采用金屬彈簧和耐溫高分子材料組合的密封圈，提高了密封的耐溫性，鉆頭可以在更深井和更高溫度環境下使用。

2、采用金屬彈簧儲能，力學性能更好，密封力可以得到較好的控制，由于竄動過程中力隨位移變化響應速度快，設計的端面密封力可以比現有O形橡膠供能圈的端面密封力小，減少密封面磨損，提高密封的可靠性和壽命。

3、橡膠供能圈的性能隨時間變化大，而金屬彈簧力學性能隨時間變化小，所以有更長的存放期，從而提高了軸承密封的可靠性。

4、相對現有密封結構中軸頸有復雜的凹槽，本實用新型的軸頸結構簡化，加工工藝性較好。

附圖說明：

圖1是本實用新型一個實施例的牙輪鉆頭局部剖面圖。

圖2是本實用新型一個實施例中牙輪鉆頭軸承密封部位局部放大剖面圖。

圖3是本實用新型第二個實施例中牙輪鉆頭軸承密封部位局部放大剖面圖。

圖4是本實用新型第三個實施例中牙輪鉆頭軸承密封部位局部放大剖面圖。

圖5是本實用新型第四個實施例中牙輪鉆頭軸承密封部位局部放大剖面圖。

具體實施方式

以下結合附圖進一步說明本實用新型的實施例。