CN101718341B - 一种石油钻探用复合密封圈及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石油钻探用复合密封圈，该密封圈由内圈(1)和外圈(2)组成，所述内圈(1)为耐磨层且其尺寸为“O”形圈截径的1/5至2/5范围内。按以下步骤加工，内圈预成型、外圈预成型、内圈、外圈的贴合硫化、修边、二次硫化、研磨修边、检验。本发明结构简单，通过对常用密封圈的层状设计将密封圈做成内外两层结构，使内圈具有强度高、弹性模量大、高耐磨的性能，而外圈适应装配要求优越的压缩性能，大大提高密封圈的使用寿命。并通过相应的加工工艺的设计使产品具有耐磨性能、耐介质性能、使用寿命高等特点。

Description

一种石油钻探用复合密封圈及其加工工艺

技术领域

本发明涉及一种密封件加工工艺技术领域，具体的讲：涉及一种石油钻探用复合密封圈及其加工工艺。 

背景技术

石油勘探钻头用密封件产品，由于其深入地下3000m～7000m，工作环境恶劣，要求在承受“高温、高压、高腐蚀、高耐磨”的条件下达到相应的可靠性和使用寿命。 

国内生产石油勘探钻头的公司现在大量使用的密封圈为同质材料(氢化丁腈橡胶)。普通密封圈(同质)结构不能适应产品不同部位的功能要求，如图2的装配关系所示，密封圈3设置在轴4与牙轮5之间，牙轮5高速旋转工作环境恶劣，密封圈3的内圈与牙轮5贴合需要具有高耐磨性，而外圈的装配又需要具有良好的压缩性能，但目前如上述单一的密封圈如果满足了内圈高耐磨性、高强度，又满足不了外圈装配所要求的较好压缩性能，故使用寿命较短，在40小时左右。 

发明内容

本发明的目的是提供了一种能具有较好压缩性能又能满足装配要求同时还具有高耐磨性的石油钻探用复合密封圈及其加工工艺。 

本发明的技术方案如下： 

一种石油钻探用复合密封圈，该密封圈由内圈和外圈组成，所述内圈为耐磨层且其尺寸为“O”形圈截径的1/5至2/5范围内。 

采用上述结构按密封圈内、外圆的不同功能要求而设计和加工的，内圈材料适应外部恶劣的工作环境和牙轮高速旋转而具有强度高、弹性模量大、高耐磨、高耐腐蚀等优越性能，外圈材料适应装配的要求以及外部介质的要求而具有优越的压缩性能。 

所述内圈尺寸为“O”形圈截径的1/3。 

内、外圈尺寸的比例取值应合适，1∶2为最佳比列。内圈材料因弹性模量大、硬度高，如果尺寸过大，密封圈就不易装配，如过小又起不到作用，也不利于预成型加工。压缩量的取值也应合适，因是旋转密封，如果过大就会造成负荷过大，影响牙轮工作，过小起不到密封作用。 

所述的石油钻探用复合密封圈的工艺，按以下步骤进行， 

(1)根据内、外圈材料需要的尺寸、重量，将胶料用切胶机切成符合长、宽、厚、重量要求的条料； 

(2)内圈预成型：将内圈条料采用在硫化机上用模具模压成型； 

(3)外圈预成型：将外圈条料采用在硫化机上用模具模压成型； 

(4)内圈、外圈的贴合硫化：将内、外圈材料贴合在一起，采用在真空硫化机上用模具模压成型； 

(5)修边：用刀片将飞边去除干净； 

(6)二次硫化：用烘箱进行二次硫化； 

(7)研磨修边：用研磨机对产品进行研磨，使产品整个表面光滑无毛刺； 

(8)检验：按图纸要求对产品进行检测。 

所述步骤2中硫化温度控制在90±10℃范围内；时间控制在30±10秒范围内；硫化压力，控制在150Kn范围内；产品取出后将多余的飞边趁热用手轻轻撕掉。 

所述步骤1和4中的硫化机的模具型腔表面涂覆PTFE材料。 

步骤4中硫化时间450±30秒；硫化温度165±5℃，硫化压力控制在180Kn内。 

步骤6中二次硫化条件：温度150±5℃；时间4小时，产品在烘箱中应均匀摆放。 

采用上述步骤能有效的保证将内外圈硫化成一体，内外圈之间的粘接强度高，产品的耐磨性能、耐介质性能、使用寿命高，同时在内外圈半成品贴合时不需要涂粘接剂或胶浆，就能达到客户所要求的撕裂强度，形成完整的半成品O形圈。 

有益效果：本发明结构简单，通过对常用密封圈的层状设计将密封圈做成内外两层结构，使内圈具有强度高、弹性模量大、高耐磨的性能，而外圈适应装配要求优越的压缩性能，大大提高密封圈的使用寿命。并通过相应的加工工艺的设计使产品具有耐磨性能、耐介质性能、使用寿命高等特点。 

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中： 

图1为本发明中复合密封圈的截面图； 

图2为背景技术中的密封圈装配图图； 

图3为复合密封圈内圈的加工示意图； 

图4为内圈结构示意图； 

图5为复合密封圈外圈的加工示意图； 

图6为外圈结构示意图； 

图7为半成品内圈、外圈贴合硫化的加工示意图。 

具体实施方式

如图1所示：一种石油钻探用复合密封圈，该密封圈由内圈1和外圈2组成，所述内圈1为耐磨层且其尺寸为“O”形圈截径的1/5至2/5范围内。所述内圈1尺寸为“O”形圈截径的1/3。 

其中：内圈选用弹性、压缩较好的材料，如丁腈橡胶等，外圈选用耐磨性较好的材料，可通过在丁腈橡胶加入炭黑或石墨制得。 

上述密封圈通过如下工艺制的： 

(1)、根据内、外圈材料需要的尺寸、重量，将胶料用切胶机切成符合长、宽、厚、重量要求的条料； 

(2)、内圈预成型：将内圈条料采用在硫化机上用模具模压成型； 

如图3所示：将内圈条料1a放入由上模6、中模7、下模8组成的模具中在硫化机上模压成型。成型后的半成品内圈如图4所示。 

(3)、外圈预成型：将外圈条料采用在硫化机上用模具模压成型； 

如图5所示：将外圈条料2a放入由上模10、芯模11、下模12组成的模具中在硫化机上模压成型。成型后的半成品外圈如图6所示。 

(4)、内圈、外圈的贴合硫化：将内、外圈材料贴合在一起，采用在真空硫化机上用模具模压成型； 

如图7所示：半成品内圈、外圈贴合后放入由上模13、下模14组成的模具中在硫化机上模压成型，成型后的密封圈如图1所示。 

(5)、修边：用刀片将飞边去除干净； 

(6)、二次硫化：用烘箱进行二次硫化； 

(7)、研磨修边：用研磨机对产品进行研磨，使产品整个表面光滑无毛刺； 

(8)、检验：按图纸要求对产品进行检测。 

所述步骤2中硫化温度控制在90±10℃范围内；时间控制在30±10秒范围内；硫化压力，控制在150Kn范围内；产品取出后将多余的飞边趁热用手轻轻撕掉。 

所述步骤1和4中的硫化机的模具型腔表面涂覆PTFE材料。 

步骤4中硫化时间450±30秒；硫化温度165±5℃，硫化压力控制在180Kn内。步骤6中二次硫化条件：温度150±5℃；时间4小时，产品在烘箱中应均匀摆放，避免在硫化中发生粘连。 

Claims (2)

1.一种加工石油钻探用复合密封圈的工艺，该密封圈为“O”形圈，由内圈和外圈组成，所述内圈为耐磨层且其尺寸为“O”形圈截径的1/5至2/5范围内，其特征在于：按以下步骤进行，

(1)、根据内、外圈材料需要的尺寸、重量，将胶料用切胶机切成符合长、宽、厚、重量要求的条料；

(2)、内圈预成型：将内圈条料采用在硫化机上用模具模压成型；硫化温度控制在90±10℃范围内；时间控制在30±10秒范围内；硫化压力，控制在150Kn范围内；产品取出后将多余的飞边趁热用手轻轻撕掉；

(3)、外圈预成型：将外圈条料采用在硫化机上用模具模压成型；

(4)、内圈、外圈的贴合硫化：将内、外圈材料贴合在一起，采用在真空硫化机上用模具模压成型；硫化时间450±30秒；硫化温度165±5℃，硫化压力控制在180Kn内；

(5)、修边：用刀片将飞边去除干净；

(6)、二次硫化：用烘箱进行二次硫化；二次硫化条件：温度150±5℃；时间4小时，产品在烘箱中应均匀摆放；

(7)、研磨修边：用研磨机对产品进行研磨，使产品整个表面光滑无毛刺；

(8)、检验：按图纸要求对产品进行检测。

2.根据权利要求1所述的一种加工石油钻探用复合密封圈的工艺，其特征在于：步骤4中的硫化机的模具型腔表面涂覆PTFE材料。

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