CN104948114A - 一种具有润滑通道的密封圈 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括密封圈体，密封圈体的回转截面呈矩形，其特征在于所述的密封圈体的内周面设置有环形油槽，所述的密封圈体的上端面设置有端面环槽，在环形油槽与端面环槽之间开设有径向斜孔，使得环形油槽与端面环形凹槽相连通。本发明有益效果在于：1、适应高转速能力强。密封圈与牙掌轴颈接触的动密封区有充足的润滑油脂，处于润滑状态，可以减小密封圈摩擦力，适应高转速。2、在高转速工况下密封寿命长。由于有润滑通道补充润滑脂，在密封区始终有充足的润滑油脂，从而减少密封圈发热和磨损，有利于提高密封寿命。3、适应大挠度钻井工况。相对端面密封环的金属密封钻头，可以更好适应如导向钻井的大挠度钻井工况，提高钻头寿命。

Description

一种具有润滑通道的密封圈
技术领域
本发明涉及一种石油、地质钻井用牙轮钻头的轴承密封结构，具体涉及一种具有润滑通道的密封圈，该密封圈也可用于其它类似机械装置的轴承密封。
背景技术
牙轮钻头是一种破岩工具，主要应用在石油、天然气钻井及矿用钻井等领域。随着钻井工艺的发展，钻头配合井下动力钻具使用越来越广泛，其特点是钻头转速较高，钻头在定向井和导向钻井中由于大的侧向力造成轴承密封挠动大。现有金属密封钻头适应高转速，但由于金属密封属于端面密封，在挠动大的钻井条件下轴承磨损到一定程度后金属密封容易失效，可靠性不高。现有的橡胶密封属于径向密封可以适应大挠度的钻井条件，但是由于摩擦力大、发热量大、不能适应高速运转，密封易早期失效。
为解决橡胶密封不适应高转速的情况，中国专利CN103670282提出了一种牙轮钻头专用密封圈，其采取的技术方案是在橡胶基体内径设有储油槽，目的是保证密封区域良好润滑，从而提高密封使用寿命。中国专利CN102046913A提出了在轴颈密封部位通过喷丸构造微凹表面，微凹表面可以储油从而减少密封件摩擦和生热。
上述两个专利一定程度上改善了密封圈的润滑状况，但是这两种方案均存在储油量少无后续补偿的缺点，钻头密封外大都为恶劣的泥浆介质，储油在钻头轴承密封窜动和挠动下较短时间内容易被消耗掉，密封件就没有了润滑，密封件在高转速下容易提前失效。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种具有润滑通道的牙轮钻头密封圈，以保持密封圈动密封区域的良好润滑，提高密封圈的使用寿命和可靠性。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括密封圈体，密封圈体的回转截面呈矩形，其特征在于所述的密封圈体的内周面设置有环形油槽，所述的密封圈体的上端面设置有端面环槽，在环形油槽与端面环槽之间开设有径向斜孔，使得环形油槽与端面环形凹槽相连通。
按上述方案，所述的环形油槽设置在密封圈体内周面的中部，所述的端面环槽设置在密封圈体上端面的中部。
按上述方案，所述的密封圈体的上端面设置有与端面环槽相连通的径向通槽。
按上述方案，所述的密封圈体的下端面设置有下端面环槽，下端面环槽设置在密封圈体下端面的中部。
按上述方案，所述的密封圈体的下端面设置有与下端面环槽相连通的径向通槽。
按上述方案，所述的密封圈体的外周面设置有外环形槽，所述的外环形槽位于密封圈体外周中部。
按上述方案，所述的径向斜孔沿周向设置1~20个。
按上述方案，所述的密封圈由橡胶或柔性弹力塑料制成，或其它耐磨柔性弹力材料制成。
本发明使用时将其安设于牙轮轴承孔外端的密封槽中，密封圈的内周面与牙掌轴颈相配置，牙轮轴承孔与牙掌轴承构成滑动轴承结构，密封圈内周面与牙掌轴颈形成密封圈的动密封区域。工作时，密封圈内周面的环形油槽含有一定的润滑脂，同时通过径向斜孔可将牙轮轴承中的润滑脂经端面环形凹槽进入环形油槽进行后续补偿，以保持密封圈动密封区域的良好润滑。
本发明有益效果在于：1、适应高转速能力强。密封圈与牙掌轴颈接触的动密封区有充足的润滑油脂，处于润滑状态，可以减小密封圈摩擦力，适应高转速。2、在高转速工况下密封寿命长。由于有润滑通道补充润滑脂，在密封区始终有充足的润滑油脂，从而减少密封圈发热和磨损，有利于提高密封寿命。3、适应大挠度钻井工况。相对端面密封环的金属密封钻头，可以更好适应如导向钻井的大挠度钻井工况，提高钻头寿命。
附图说明
图1是本发明用于牙轮钻头的局部剖面图。
图2是本发明一个实施例用于牙轮钻头轴承密封部位的局部放大图。
图3是本发明一个实施例的轴向剖面结构图。
图4是本发明一个实施例的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例进一步说明本发明的实施例。
本发明的一个实施例如图1、图2和图3所示。包括有牙轮3和牙掌1，牙轮通过轴承孔与牙掌轴颈2相套接，构成牙轮钻头轴承，钢球4从塞销孔放入轴承，尔后将塞销6焊接固定，通过钢球4将牙轮3轴向保持在牙掌轴颈2上，润滑脂孔5给钻头轴承提供润滑脂。牙轮轴承孔外端处设有密封槽8，在密封槽8安设有密封圈9，密封圈9与牙掌轴颈7相配置构成轴承动密封。密封圈体的回转截面呈矩形，密封圈体的内周面中部设置有环形油槽14，所述的密封圈体的上端面中部设置有端面环槽11，在环形油槽与端面环槽之间开穿过密封圈体开设有径向斜孔10，径向斜孔可沿周向设置2~6个，使得环形油槽与端面环形凹槽相连通，构成润滑通道，密封圈体的上端面设置有与端面环槽相连通的径向通槽16。此外，所述的密封圈体的下端面中部设置有下端面环槽13和与其相连通的径向通槽15，所述的密封圈体外周面中部设置有外环形槽12。密封圈体由丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氟橡胶、聚四氟乙烯或芳纶纤维制成，或由上述多种材料复合而成。
工作时，轴承腔中润滑脂通过径向通槽16、端面环槽11和径向斜孔10补充到密封圈环形油槽14，在高转速工况下密封区域始终有充足的润滑油脂，减少密封圈9与密封轴颈7的摩擦力和磨损。密封圈外环形槽12可以减少密封圈9由于压缩造成密封圈环形油槽14的体积变化，保证密封圈环形油槽有足够空间储存润滑油脂。密封圈下端面环槽13、径向通槽15与外界钻井泥浆相通，密封圈上端面环槽11、径向通槽16与轴承腔润滑脂连通，钻头轴承润滑腔连接有压力平衡装置，这样密封圈在高压井中只承受轴承腔内外较小的压力差。

Claims (8)

1.一种具有润滑通道的密封圈，包括密封圈体，密封圈体的回转截面呈矩形，其特征在于所述的密封圈体的内周面设置有环形油槽，所述的密封圈体的上端面设置有端面环槽，在环形油槽与端面环槽之间开设有径向斜孔，使得环形油槽与端面环形凹槽相连通。
2.根据权利要求1所述的具有润滑通道的密封圈，其特征在于所述的环形油槽设置在密封圈体内周面的中部，所述的端面环槽设置在密封圈体上端面的中部。
3.根据权利要求1或2所述的具有润滑通道的密封圈，其特征在于所述的密封圈体的上端面设置有与端面环槽相连通的径向通槽。
4.根据权利要求1或2所述的具有润滑通道的密封圈，其特征在于所述的密封圈体的下端面设置有下端面环槽，下端面环槽设置在密封圈体下端面的中部。
5.根据权利要求4所述的具有润滑通道的密封圈，其特征在于所述的密封圈体的下端面设置有与下端面环槽相连通的径向通槽。
6.根据权利要求1或2所述的具有润滑通道的密封圈，其特征在于所述的密封圈体的外周面设置有外环形槽，所述的外环形槽位于密封圈体外周中部。
7.根据权利要求1或2所述的具有润滑通道的密封圈，其特征在于所述的径向斜孔沿周向设置1~20个。
8.根据权利要求1或2所述的具有润滑通道的密封圈，其特征在于所述的密封圈由橡胶或柔性弹力塑料制成。
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