[發明專利]牙輪鉆頭用新型密封結構

在審

• 申請號: 201810292437.5
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN110359850A
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 張杰;謝經軒;胡洋
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B10/25
• 分類號: E21B10/25;E21B10/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種牙輪鉆頭用新型密封結構，已在礦山和鉆井領域廣泛應用，也可用于其它密封形式難以滿足要求的場合。其技術方案：牙輪凹槽與牙掌軸頸轉角處構成密封腔，將動密封環、靜密封環、靜三角形橡膠密封圈和動三角形橡膠密封圈組成的雙金屬密封結構放入密封腔內，牙輪凹槽處依次安裝靜三角形橡膠密封圈、靜密封環、動密封環、動三角形橡膠密封圈和牙輪。過盈裝配時牙輪徑向擠壓靜三角形橡膠密封圈和動三角形橡膠密封圈，實現靜密封。動密封環、靜密封環的端面相配合，構成相對轉動的動密封面。本發明改進了雙金屬密封的結構，增加了密封的可靠性，增大了散熱面積，提高了耐磨性和使用壽命。

技術領域

本發明涉及鉆頭密封，特別是涉及一種牙輪鉆頭用新型密封結構，已在礦山和鉆井領域廣泛應用，也可用于其它密封形式難以滿足要求的場合。

背景技術

雙金屬密封是牙輪鉆頭中軸承密封的關鍵零部件之一，具有優異的抗振動、耐高溫和耐腐蝕性能，并且能夠在較高的轉速下工作，具有結構簡單、緊湊和占用空間小等優點，廣泛應用于礦山和鉆井領域中，其作用是防止密封腔內的潤滑油泄漏，抵抗來自鉆井外部流體的磨損。現目前使用的雙金屬密封結構在惡劣工況下工作時，密封端面處于壓緊貼合狀態，動靜密封環之間相對轉動，在力載荷作用下，引起密封端面產生熱變形，導致密封端面泄漏量變化，使得鉆頭快速失效，增加鉆井成本，降低鉆井效率。

針對現有雙金屬密封結構易發生密封失效的問題，設計一種散熱面積更大、密封性能更可靠、耐磨性和使用壽命更高的雙金屬密封結構具有現實意義和廣泛前景。

發明內容

本發明的目的是：為克服現有雙金屬密封結構在井下惡劣工況中易發生密封失效的問題，設計了一種散熱面積更大、密封性能更可靠、耐磨性和使用壽命更高的牙輪鉆頭用新型密封結構。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：牙輪鉆頭用新型密封結構，包括動密封環、靜密封環、靜三角形橡膠密封圈、動三角形橡膠密封圈、牙輪和牙掌軸頸，其特征在于：牙輪凹槽與牙掌軸頸轉角處構成密封腔，由動密封環、靜密封環、靜三角形橡膠密封圈和動三角形橡膠密封圈組成的雙金屬密封結構放入密封腔內，牙輪凹槽處依次安裝靜三角形橡膠密封圈、靜密封環、動密封環、動三角形橡膠密封圈和牙輪。過盈裝配時牙輪徑向擠壓靜三角形橡膠密封圈和動三角形橡膠密封圈，實現靜密封，動密封環、靜密封環的端面相配合，構成相對轉動的動密封面。

作為進一步的技術方案，所述的牙掌軸頸轉角與牙輪凹槽截面均為直角，其表面涂有石墨類耐高溫潤滑涂料，靜三角形橡膠密封圈和動三角形橡膠密封圈截面為等腰直角三角形。

作為進一步的技術方案，所述的靜密封環和動密封環接觸端面開有細小的鋸齒形凹槽，兩端面上凹槽交錯分布，動密封環與靜密封環由高速鋼、不銹鋼、硬質合金等材料制成，在動密封環與靜密封環的端面上有石墨類耐高溫潤滑涂層。

本發明的有益效果是：(1)本發明所述牙掌軸頸轉角與牙輪凹槽表面涂有石墨類耐高溫潤滑涂料，在井下高溫作業時可減少實現動密封產生的摩擦；(2)采用三角形橡膠密封圈，相比O型密封圈密封性能更加穩定；(3)動三角形橡膠密封圈和靜三角形橡膠密封圈由改性的聚四氟乙烯制成，具有耐磨損、耐高溫和自潤滑等特點；(4)所述的靜密封環和動密封環接觸端面開有交錯分布的細小鋸齒形凹槽，可增加散熱面積，同時凹槽可儲存潤滑油，減少摩擦。

附圖說明

圖1為本發明應用的牙輪鉆頭軸截面示意圖。

圖2為本發明密封結構局部放大圖。

圖3為本發明動靜密封環接觸端面局部放大圖。

圖中：1.徑向軸承，2.軸頸銷，3.牙輪，4.長油孔，5.塞銷，6.，7.滾珠，8.靜三角形橡膠密封圈，9.靜密封環，10.動密封環，11.動三角形橡膠密封圈，12.牙掌軸頸，13.鋸齒形凹槽。

具體實施方式