[發明專利]一種牙輪鉆頭鑲嵌O型橡膠圈的X型復合密封結構

在審

• 申請號: 201610008823.8
• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105604487A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: 周已;王林;黃志強;肖揚;張浩辰
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B10/25
• 分類號: E21B10/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及適用于石油鉆井、地質勘探的一種牙輪鉆頭鑲嵌O型橡膠圈的X型復合密封結構， 屬于牙輪鉆頭軸承密封領域。

背景技術

軸承密封是牙輪鉆頭最關鍵也是最薄弱的環節，每年全世界的牙輪鉆頭因密封失效造成的經 濟損失不可估量。密封問題已經成為嚴重影響牙輪鉆頭鉆井效率及鉆井成本的技術瓶頸，是 當前石油鉆采工程急需解決的問題。

牙輪鉆頭的橡膠密封圈截面形狀多為O型，雖然O型橡膠圈結構簡單，易于加工安裝，但接 觸面積較大，尤其在較小的密封腔、高溫高壓的條件下，摩擦力及摩擦熱就更大，磨損急劇 增加，失效非常嚴重。目前，工程應用最廣泛的是金屬浮動密封，雖然較以往的O型橡膠圈 有了較大的突破，耐高溫性能得到了很好的提高，但通過現場使用數據表明，該金屬浮動密 封的壽命還是很短，一般為20-30小時，有的甚至為幾個小時，密封性能不能很好的滿足牙 輪鉆頭的使用要求。金屬浮動密封失效的主要問題是金屬環密封面磨損嚴重、且磨損后無法 自動補償，橡膠圈的接觸面積大導致老化磨損嚴重。現有密封大多采用的是單級密封，密封 可靠性較低。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有牙輪鉆頭密封結構接觸面積大、單級密封性能差、金屬密封面 磨損后不能自動補償的問題，特提供一種牙輪鉆頭鑲嵌O型橡膠圈的X型復合密封結構。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：本發明一種牙輪鉆頭鑲嵌O型橡膠圈的X型復 合密封結構，由牙輪、軸承、X型密封圈、一對O型橡膠圈組成；所述X型密封圈與軸承、X 型密封圈與牙輪通過四個腳接觸，實現軸向、徑向的雙向密封的作用；X型密封圈通過四個 腳密封，減小了密封面積，當其中一個腳損壞后可通過其他的腳密封，實現了多級密封，提 高了密封的可靠性；X型密封圈的徑向凹槽可以儲存潤滑脂，具有較好的潤滑性能，降低了 密封溫度，改善了密封工作環境；所述一對O型橡膠圈分別安裝在X型密封圈與軸承、X型 密封圈與牙輪的軸向接觸處，起輔助密封作用，通過O型橡膠圈的壓縮變形使X型密封圈密 封更加緊密；O型橡膠圈的設置減小了X型密封圈的振動，提高了密封的穩定性；當X型密 封圈磨損時，O型橡膠圈提供變形自動補償功能，仍可實現可靠密封。

本發明的優點是：1、牙輪鉆頭鑲嵌O型橡膠圈的X型復合密封結構采用X型密封圈和O型 橡膠圈復合密封型式。X型密封圈為主密封，起軸向和徑向的雙向密封作用，O型橡膠圈為 輔助密封，主要起軸向密封作用；2、主密封采用X型密封圈，通過四個腳密封，減小了接觸 面積，減小了摩擦力與摩擦熱；3、X型密封圈的四個腳可實現多級密封作用，提高了密封的 可靠性；4、X型密封圈的凹槽結構可儲存潤滑脂，具有較好的潤滑性能；5、牙輪鉆頭鑲嵌O 型橡膠圈的X型復合密封結構具有變形自動補償功能，通過O型橡膠圈的壓縮變形為主密封 提供密封力，可實現較好的密封作用；6、O型橡膠圈的設置防止了X型密封圈與牙輪的直接 接觸，減小了X型密封圈的振動，減小了X型密封圈的破壞，提高了密封的穩定性和可靠性。

附圖說明

圖1是本發明一種牙輪鉆頭鑲嵌O型橡膠圈的X型復合密封結構圖。

圖2是圖1A處結構的放大圖。

圖中：1.牙爪,2.牙輪,3.鋼球,4.塞銷,5.軸承,6.X型密封圈,7.O型橡膠圈。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1所示，牙爪1及牙輪2分別通過牙輪內孔套接在軸承5上，鋼球3從塞銷孔放入軸 承后將塞銷4焊接固定，通過鋼球3將牙輪2保持在軸承5上。牙輪2內孔和軸承5之間裝 有X型密封圈6、一對O型橡膠圈7。

如圖2所示，本發明一種牙輪鉆頭鑲嵌O型橡膠圈的X型復合密封結構，由牙輪2、軸承5、 X型密封圈6、一對O型橡膠圈7組成；所述X型密封圈6與軸承5、X型密封圈6與牙輪2 通過四個腳接觸，實現軸向、徑向的雙向密封的作用；X型密封圈6通過四個腳密封，減小 了密封面積，當其中一個腳損壞后可通過其他的腳密封，實現了多級密封，提高了密封的可 靠性；X型密封圈6的徑向凹槽可以儲存潤滑脂，具有較好的潤滑性能，降低了密封溫度， 改善了密封工作環境；所述一對O型橡膠圈7分別安裝在X型密封圈6與軸承5、X型密封圈 6與牙輪2的軸向接觸處，起輔助密封作用，通過O型橡膠圈7的壓縮變形使X型密封圈6 密封更加緊密；O型橡膠圈7的設置減小了X型密封圈6的振動，提高了密封的穩定性；當X 型密封圈6磨損時，O型橡膠圈7提供變形自動補償功能，仍可實現可靠密封。