CN101881136B - 一种复合密封牙轮钻头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合密封牙轮钻头，该牙轮钻头的牙掌、牙轮通过牙掌轴颈和牙轮轴孔可旋转地相互配合，牙轮轴孔开口处设置密封槽，密封槽内设置有橡胶密封圈，橡胶密封圈内还嵌置一个内置耐磨圈，密封槽内还设置有第二金属圈和第二橡胶圈，第二金属圈通过螺纹或过盈配合固定于牙掌轴颈，第二金属圈将所述的第二橡胶圈压在牙掌轴颈上，第二金属圈的外侧与所述的橡胶密封圈接触面形成所述的滑动摩擦面；内置耐磨圈偏置于所述橡胶密封圈滑动摩擦面一侧的中间位置；并且对于在松弛状态下的橡胶密封圈，内置耐磨圈略突出于橡胶密封圈滑动摩擦面一侧的橡胶表面；本发明提高牙轮钻头轴承系统密封的效果，并有利于降低牙轮钻头制作成本。
Description
技术领域
本发明涉及地质勘探以及钻井工具技术领域，尤其是涉及一种复合密封牙轮钻
头。
背景技术
牙轮钻头是广泛应用于油田钻井，地质勘探以及工程领域的钻井工具。牙轮钻头的应用环境相当复杂，滑动轴承和滚动轴承都要求有适合复杂环境的密封系统，由于密封系统是在做相对运动，互相摩擦的使用环境下，因此其使用寿命很短。目前，国内外广泛使用的牙轮钻头分为橡胶密封和金属密封两种方式，由于钻井需要在高转速，高钻压，高冲击环境下运行，因此轴承系统的密封非常关键。现在国内外各大钻井工具制造公司生产的钻头中，橡胶密封不适合高转速钻井，在高转速下很快失效，金属密封适合高转速但生产工艺复杂，制造成本高；因此，设计制作密封效果较好并且制作成本较低的牙轮钻头的密封结构一直是技术人员关注的重点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合密封牙轮钻头，提高牙轮钻头轴承系统密封的效果，并有利于降低牙轮钻头制作成本。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：这种复合密封牙轮钻头，包括牙掌和牙轮，牙掌、牙轮通过牙掌轴颈和牙轮轴孔可旋转地相互配合，牙轮轴孔开口处设置密封槽，所述密封槽内设置有橡胶密封圈，该橡胶密封圈内还嵌置一个内置耐磨圈，所述密封槽内还设置有第二金属圈和第二橡胶圈，第二金属圈通过螺纹或过盈配合固定于牙掌轴颈，第二金属圈将所述的第二橡胶圈压在牙掌轴颈上，第二金属圈的外侧与所述的橡胶密封圈接触面形成滑动摩擦面；所述的内置耐磨圈偏置于所述橡胶密封圈滑动摩擦面一侧的中间位置；并且对于在松弛状态下的橡胶密封圈，内置耐磨圈略突出于橡胶密封圈滑动摩擦面一侧的橡胶表面。
进一步，所述的橡胶密封圈截面形状为方形；所述内置耐磨圈采用金属圈或者聚四氟乙烯圈。
本发明的有益效果是：在所述的橡胶密封圈内增加了内置耐磨圈，橡胶密封圈最大的弱点就是怕摩擦运动，摩擦运动产生的热使橡胶密封圈很快失效，加入内置耐磨圈后，在滑动摩擦面上橡胶密封圈摩擦部分的面积可大大减小；内置耐磨圈采用金属圈时，该橡胶密封圈兼备了橡胶密封和金属密封的优点，橡胶密封圈未装配前，其中内置耐磨圈在靠近滑动摩擦面的一侧略微突出橡胶密封圈的橡胶平面，这样橡胶密封圈装配到位后，内置耐磨圈略微压入橡胶密封圈的本体，而两侧的橡胶相对向外膨出，于是在滑动摩擦面上形成橡胶面、金属面、橡胶面三级比较可靠的密封形式；内置耐磨圈采用聚四氟乙烯圈时同样可以延长橡胶密封圈的寿命、提高密封效果；第二金属圈通过螺纹连接或者过盈配合的方式固定于牙掌轴颈上，避免滑动摩擦时的转动。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图；图2 为图1 中本发明的密封槽位置的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
结合图1 和图2 所示，本发明的牙轮钻头包括牙掌7 和牙轮1，牙掌7、牙轮1 通过牙掌轴颈和牙轮轴孔可旋转地相互配合，牙轮轴孔开口处设置密封槽，密封槽内设置密封构件，所述密封构件包括静止密封件和滑动密封件，其中，静止密封件固定于牙掌轴颈，滑动密封件设置于静止密封件与密封槽的侧壁之间，滑动密封件与静止密封件接触部位形成滑动摩擦面；具体实施时，所述滑动密封件为一橡胶密封圈4，橡胶密封圈4 的截面形状为方形，正方形或长方形均可，该橡胶密封圈4 内还嵌置一个内置金属圈3 ；所述静止密封件包括第二金属圈5 和第二橡胶圈6，第二金属圈5 为“L”形状，第二金属圈5 上设置螺纹8，通过该螺纹8 固定于牙掌7 的轴颈上，第二金属圈5 将所述的第二橡胶圈6 压在牙掌轴颈上，第二金属圈5 的外侧与所述的橡胶密封圈4 相互接触，其接触面形成为滑动摩擦面2 ；所述内置金属圈3 偏置于所述橡胶密封圈4 的滑动摩擦面一侧的中间位置；并且对于在松弛状态下的橡胶密封圈4，内置金属圈3 略突出于橡胶密封圈滑动摩擦面一侧的橡胶表面，附图中均为装配到位的橡胶密封圈。实施时，内置金属圈3 和第二金属圈5 的滑动摩擦面一侧的表面需经镜面研磨处理，经研磨处理后表面粗糙度Ra ≤ 0.01um。很明显，本实施例中的内置金属圈3 换成聚四氟乙烯圈时同样可以起到较好的密封效果。
最后说明的是，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种复合密封牙轮钻头，包括牙掌和牙轮，牙掌、牙轮通过牙掌轴颈和牙轮轴孔可旋转地相互配合，牙轮轴孔开口处设置密封槽，其特征在于：所述密封槽内设置有橡胶密封圈，该橡胶密封圈内还嵌置一个内置耐磨圈，所述密封槽内还设置有第二金属圈和第二橡胶圈，第二金属圈通过螺纹或过盈配合固定于牙掌轴颈，第二金属圈将所述的第二橡胶圈压在牙掌轴颈上，第二金属圈的外侧与所述的橡胶密封圈接触面形成滑动摩擦面；所述的内置耐磨圈偏置于所述橡胶密封圈滑动摩擦面一侧的中间位置；并且对于在松弛状态下的橡胶密封圈，内置耐磨圈略突出于橡胶密封圈滑动摩擦面一侧的橡胶表面。
2.根据权利要求1 所述的复合密封牙轮钻头，其特征在于：所述的橡胶密封圈截面形状为方形；所述内置耐磨圈采用金属圈或者聚四氟乙烯圈。
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