[實(shí)用新型]一種O形圈金屬環(huán)雙向組合密封的儲(chǔ)油單牙輪鉆頭

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320520610.5
• 申請(qǐng)日: 2013-08-23
• 公開（公告）號(hào): CN203640605U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉新軍;孫泰林;尚明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西金剛石油機(jī)械有限公司
• 主分類號(hào): E21B10/08
• 分類號(hào): E21B10/08;E21B10/16;E21B10/22;E21B10/25
• 代理公司: 西安睿通知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于巖石鉆井用的牙輪鉆頭技術(shù)，具體涉及一種O形圈金屬環(huán)雙向組合密封的儲(chǔ)油單牙輪鉆頭。?

背景技術(shù)

在巖石鉆井技術(shù)中，一般以三牙輪鉆頭為主要工具，但是單牙輪鉆頭有許多特點(diǎn)優(yōu)于三牙輪鉆頭：(1)國內(nèi)外高轉(zhuǎn)速鉆井多采螺桿鉆具和渦淪鉆具，鉆頭轉(zhuǎn)速為300—600r/min，屬于超高轉(zhuǎn)速，這是本實(shí)用新型開發(fā)新產(chǎn)品特定的超高轉(zhuǎn)速范圍。由于三牙輪鉆頭牙輪的轉(zhuǎn)速是鉆頭轉(zhuǎn)速的1.5倍，在超高轉(zhuǎn)速下，牙輪轉(zhuǎn)速可達(dá)到450—900r/min，而單牙輪鉆頭牙輪的轉(zhuǎn)速是鉆頭轉(zhuǎn)速的75%，所以說單輪鉆頭是減速牙輪鉆頭，牙輪的轉(zhuǎn)速約為三牙輪鉆頭牙輪轉(zhuǎn)速的一半。在超高轉(zhuǎn)速下，單牙輪鉆頭牙輪的轉(zhuǎn)速約為225—450r/min，因此用單輪鉆頭取代三牙輪鉆頭可以大幅度的提高鉆頭工作指標(biāo)，降低鉆井成本；(2)單牙輪鉆頭的球形牙輪能提供較大的軸承空間，比三個(gè)錐形牙輪提供軸承空間之和大得多，軸承承載面積是三個(gè)錐形牙輪的5.8倍，有利于最大限度地提高軸承壽命；(3)單牙輪鉆頭的球形牙輪能提供最大的布齒空間，使球形井底得到高效全面的破碎，提高鉆頭工作指標(biāo)和降低鉆井成本；(4)單牙輪鉆頭齒柱以刮削方式破碎球形井底巖石，比三牙輪鉆頭齒沖擊破巖效率高；(5)球形牙輪強(qiáng)度高，能承受更大的鉆壓和轉(zhuǎn)速。?

但是，目前單牙輪鉆頭存在諸多缺陷，諸如：軸承密封的現(xiàn)有技術(shù)是采用O形橡膠圈密封軸承，在高轉(zhuǎn)速條件下密封壽命低；軸承密封失效嚴(yán)重磨損后會(huì)發(fā)生掉牙輪事故；軸承結(jié)構(gòu)、齒型和布齒設(shè)計(jì)不合理；……。上述諸?多缺陷制約單牙輪鉆頭技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)良特性的發(fā)揮，影響單牙輪鉆頭的市場(chǎng)份額。?

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的以上不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種設(shè)計(jì)完善、性能全面的O形圈金屬環(huán)雙向組合密封的儲(chǔ)油單牙輪鉆頭。?

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。?

一種O形圈金屬環(huán)雙向組合密封的儲(chǔ)油單牙輪鉆頭，其特征在于，包括輪金屬環(huán)、輪O形圈、小軸、儲(chǔ)油囊、小軸套，上部有連接螺紋的主體，主體下方斜向伸出的大軸頸，套裝在大軸頸上的牙輪，布置在牙輪上的齒柱，套裝在大軸頸外壁的大軸套；所述牙輪上設(shè)有臺(tái)階狀安裝盲孔，臺(tái)階狀安裝盲孔的大孔內(nèi)靠近臺(tái)階處設(shè)有內(nèi)壁環(huán)形槽，大軸頸靠近其頂端面設(shè)置有與所述內(nèi)壁環(huán)形槽對(duì)應(yīng)的外壁環(huán)形槽，外壁環(huán)形槽和內(nèi)壁環(huán)形槽內(nèi)安裝有連接用鋼絲擋圈，抵靠在大軸頸頂端面和所述臺(tái)階狀安裝盲孔的臺(tái)階面設(shè)有止推圈；所述大軸頸根部設(shè)有軸臺(tái)階，牙輪的臺(tái)階狀安裝盲孔的大孔內(nèi)靠近口部設(shè)有牙輪端槽，大軸頸根部靠近軸臺(tái)階處和牙輪端槽之間套裝有輪金屬環(huán)和輪O形圈，輪O形圈套在輪金屬環(huán)外圍；所述大軸頸頂端面上設(shè)有一小圓柱孔，小圓柱孔底部設(shè)有一個(gè)通向主體之外的傳壓孔，所述小軸的一端與小圓柱孔過盈配合，小軸另一端與牙輪的臺(tái)階狀安裝盲孔的小孔內(nèi)壁之間設(shè)有小軸套；所述小軸與小圓柱孔底部之間設(shè)有一個(gè)裝滿鉆頭脂的儲(chǔ)油囊，儲(chǔ)油囊與貫穿設(shè)置在小軸上的通油孔連通，通油孔與設(shè)置在大軸頸外壁的儲(chǔ)油槽連通，儲(chǔ)油槽連通有注油孔，所述注油孔設(shè)置在大軸頸內(nèi)并通往主體外。?

上述技術(shù)方案的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn)在于：?

所述輪金屬環(huán)的徑向密封面包含斜面和平面，所述牙輪端槽底面包含與輪金屬環(huán)的徑向密封面對(duì)應(yīng)的斜面和平面；所述輪O形圈位于輪金屬環(huán)的徑向密封面和牙輪端槽底面之間。?

所述輪金屬環(huán)的徑向密封面所包含的斜面為楔形面。?

所述輪大軸頸的軸臺(tái)階的端面和對(duì)應(yīng)的輪金屬環(huán)的軸向面為滑動(dòng)密封。?

所述牙輪自身頂部中心設(shè)有一個(gè)小硬質(zhì)合金勺形齒，其周圍設(shè)有六個(gè)小硬質(zhì)合金勺形齒組成的齒圈；牙輪表面上從齒圈外均勻分布十二個(gè)指向牙輪頂點(diǎn)的清洗槽，齒柱鑲嵌在清洗槽之間的齒壟上，其排列方式從牙輪根部開始依次為：一個(gè)小PDC齒、兩個(gè)大硬質(zhì)合金勺形齒、兩個(gè)大PDC齒。?

所述主體四周均勻分布四組軸向排列的齒柱，每組齒柱從上到下分別為小硬質(zhì)合金勺形齒、小PDC齒。?

所述小PDC齒和小硬質(zhì)合金勺形齒直徑為14mm，齒高為10mm；所述大PDC齒和大硬質(zhì)合金齒半徑為12mm，齒高為8mm。?

所述主體四周均勻分布四組軸向排列的齒柱，每組齒柱為兩個(gè)小硬質(zhì)合金勺形齒。?

所述牙輪與大軸頸之間設(shè)置有均勻排列的大滾柱，牙輪頂部設(shè)有一個(gè)中心齒組，所述中心齒組由一顆楔形齒和兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置在該顆楔形齒的齒頂線兩側(cè)的半楔形齒組成，沿所述中心齒組頂部向四周輻射設(shè)置有多個(gè)楔形齒。所述楔形齒齒頂寬2mm、齒高18mm、齒尖角40°。?