[實用新型]單O形橡膠圈浮動金屬環組合密封高速軸承的牙輪鉆頭

無效

• 申請號: 200920155355.2
• 申請日: 2009-05-15
• 公開（公告）號: CN201535136U
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 孫泰林
• 申請（專利權）人: 孫泰林
• 主分類號: E21B10/08
• 分類號: E21B10/08;E21B10/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及石油地質鉆井用單O形橡膠圈浮動金屬環組合密封高速軸承的牙輪鉆頭，特別是單橡膠圈浮動金屬環組合密封高速全浮動套滑動軸承和高速滾動浮動套滑動軸承，優化設計布齒和新齒型提高破巖效率和鉆頭保徑，提高鉆頭工作穩定性，采用加長噴管水力噴系統強化清洗井底巖屑，能在高轉速高鉆壓條件下提高鉆頭工作指標和降低鉆井成本。

背景技術

本實用新型目的是改進現有技術推出新一代單O形橡膠圈浮動金屬環組合密封高速軸承的牙輪鉆頭，查閱有關專利文獻資料，提供現有技術的背景和現狀。

1，關于單O形橡膠圈金屬環組合密封問題。采用O形橡膠圈金屬環組合密封牙輪鉆頭軸承是最先進的現有技術，美國休斯工具公司在這個領域里居領先地位，美國休斯司公專利US4923020和US4753304及休斯公司的牙輪鉆頭產品目錄都詳細介紹了雙O形橡膠圈金屬環組合和單O形橡膠圈金屬組環合密封牙輪鉆頭軸承的現有技術：軸O形圈推動軸金屬環使其的端面與方向相反的輪O形圈推動輪金屬環的端面貼緊實現兩個金屬環間旋轉端面密封，稱為雙O形橡膠圈金屬環組合密封；單O形橡膠圈金屬環組合密封是一個軸O形圈被軸金屬環的內側20°斜面壓縮在軸頸根部凹槽的20°斜面之間，產生的軸向反力推動軸金屬環使其下端面貼緊牙輪內孔鑲套的外端面實現兩個金屬件端面間的旋轉端面密封，為防止泥漿侵入在軸頸根部凹槽平面與軸金屬環上端面間增設輔助橡膠墊圈，被壓縮的墊圈又與O形圈內端面實現密封。查閱中國專利CN200620027466.1是天津立林鉆頭有限公司的實用新型專利，該專利是對休斯專利技術的一項改進，用鑲環代替鑲套，其它結構相似，以上是單O形圈金屬環組合密封的現有技術。該組合密封的牙輪鉆頭適用轉速范圍是80-350r/min?，F有技術主要缺點是密封的可靠性差，被壓縮的O形圈只有軸向密封能力，隨著兩個直接接觸的密封面不斷磨損和軸向壓縮量的逐漸減小，降低了密封的可靠性。

2，關于高速軸承問題。休斯公司單橡膠圈金屬環組合密封的是用鋼球鎖緊牙輪的普通滑動軸承，它是由大軸滑動軸承，大軸端面的止推滑動軸承，小軸滑動軸承和它端面的止推滑動軸承等四個滑動軸承和一個鋼球滾動軸承組成，每個滑動軸承都是由一對直接接觸的摩擦副組成，鉆頭工作時牙輪繞牙掌軸頸轉動，在高轉速和鉆壓下每一對摩擦副工作面都要產生較大的摩擦熱，其中牙輪工作面容易被拉傷，為了提高每一對摩擦副工作面都要產生較大的摩擦熱，其中牙輪工作面容易被拉傷，為了提高軸承壽命休斯公司采用很多措施，在軸頸各工作面焊高碳鈷鉻鎢耐磨合金，在牙輪內孔工作面焊條狀的銀錳合金減磨材料和刷鍍銀，提高它們的抗咬合能力。但是這種摩擦副直接接觸的滑動軸承不適應在更高轉速下工作，人們普遍認為應把這對摩擦副用銅合金套或墊圈隔開，使每個軸承的摩擦副變成兩組，軸與浮動套內徑接觸的主摩擦副之間摩擦力增大時浮動套外徑與牙輪孔接觸的副摩擦副開始工作，如果產生的摩擦力大于主摩擦副之間的摩擦力時主摩擦副又開始工作，這樣兩組摩擦副不間斷的反復交替工作，使摩擦副互相拉傷的可能性降低50％，也就是適應高轉數和鉆壓能力提高一倍，滿足強化鉆井的需要。美國瑞德工具公司生產的牙輪鉆頭都是浮動套軸承鉆頭，有幾十年歷史，特點是鎖緊牙輪是固定在內孔上三瓣螺紋擋圈的滑動軸承，其它軸承都是浮動套滑動軸承，密封是用矩形橡膠圈，內徑是帶網紋的圓弧形，軸承內鉆頭脂能潤滑軸頸密封面但泥漿不會進入軸承，這種密封圈密封的浮動滑動軸承也適合在高轉速高鉆壓條件下工作，這種鉆頭稱為螺紋擋圈鎖緊牙輪的橡膠密封浮動套滑動軸承牙輪鉆頭，其它一些公司生產的同類鉆頭都是用鋼球鎖緊牙輪的。還有一種高速軸承，它的大軸是滾柱滾動軸承，滾柱裝在牙輪槽中，鎖緊牙輪的是鋼球滾動軸承，大軸端面和小軸端面都是浮動墊圈止推滑動軸承，小軸是浮動套滑動軸承，該鉆頭稱為橡膠密封滾動浮動套滑動軸承牙輪鉆頭，美國休斯公司用雙O形橡膠圈金屬環組合密封滾動軸承牙輪鉆頭。以上兩種高速軸承牙輪鉆頭適用于轉速80-350r/min的高轉速低鉆壓井底動力鉆具使用。中國專利CN96243892.8提出鎖緊牙輪用鋼絲擋圈是浮動滑動軸承，能可靠鎖緊牙輪。