CN105156033A - 一种高速牙轮钻头轴承螺旋与反向螺旋组合密封结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高速牙轮钻头轴承螺旋与反向螺旋组合密封结构，由牙轮、轴承、螺旋密封圈、反向螺旋密封圈、O型橡胶圈组成。所述螺旋密封圈安装在牙轮螺旋槽中，当钻头高速旋转时，通过螺旋泵送作用，将泥浆颗粒排出密封腔外，同时增加了O型橡胶圈外侧压力，减小了O型橡胶圈两侧压差，提高了O型橡胶圈密封效果；所述反向螺旋密封圈安装在牙轮反向螺旋槽中，将润滑脂排入轴承中，有效防止了润滑脂的漏失；所述O型橡胶圈安装在轴承的凹槽中，在钻头高速旋转时实现辅助双级密封，钻头停止转动时起到密封作用。本发明具有较好的排砂性能及润滑性能，大大降低了轴承磨损，能同时满足钻头高速旋转及静止时的密封，提高了密封的可靠性及稳定性。

Description

一种高速牙轮钻头轴承螺旋与反向螺旋组合密封结构
技术领域
本发明涉及适用于石油钻井、地质钻探的一种高速牙轮钻头轴承螺旋与反向螺旋组合密封，属于牙轮钻头轴承密封领域。
背景技术
影响高速牙轮钻头使用寿命的关键因素之一是轴承密封性能的好坏。在高速钻井中，由于牙轮钻头在井底工作时承受重载及振动，钻头轴承、密封系统空间很小，且周围为含磨粒和腐蚀性的钻井液，轴承和密封元件摩擦磨损加剧，润滑油漏失严重，密封性能寿命极短，导致轴承系统及钻头先期失效。
影响高速牙轮钻头最关键的因素是泥浆磨粒介质的进入及润滑脂的漏失。目前使用的密封方式均不具有自动排砂及防止润滑脂漏失的功能。O型橡胶圈密封不能自动排砂，一旦泥浆颗粒进入密封中，就会导致其磨损，尤其在井底高温条件下，材料容易老化变硬失去弹性，磨粒介质更加剧了橡胶圈的摩擦磨损，密封过早失效，导致润滑脂漏失也很严重。金属浮动密封的主要问题是主密封面是金属密封面，金属密封面不具有变形自动补偿功能及排砂功能，磨损严重，一旦硬质磨粒进入密封面造成磨损后就失去密封作用，同时，润滑脂也从该金属密封面大量漏失。
“螺旋与反向螺旋组合密封结构”采用螺旋密封圈、反向螺旋密封圈与O型橡胶圈组合的新结构形式，具有主动排砂及主动防止润滑脂泄漏的功能。该密封不仅可以解决牙轮钻头停止转动时的密封问题,还可以实现高速转动时牙轮钻头的双级密封，适于不同工况的密封要求，可靠性较高。螺旋与反向螺旋组合密封具有变形自动补偿功能，使密封面始终保持良好接触，提高了密封性能。
发明内容
本发明的目的是为解决现有高速牙轮钻头轴承密封结构存在的排砂性能差及润滑脂漏失严重的问题，特提供一种高速牙轮钻头轴承螺旋与反向螺旋组合密封结构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明一种高速牙轮钻头轴承螺旋与反向螺旋组合密封结构，由牙轮、轴承、螺旋密封圈、反向螺旋密封圈和O型橡胶圈组成；所述螺旋密封圈在牙轮钻头高速旋转时，通过螺旋的泵送作用，实现自动排砂功能，有效防止了泥浆颗粒进入轴承中造成的磨损，同时增加了O型橡胶圈外侧压力，减小了O型橡胶圈两侧压差，提高了O型橡胶圈的密封效果；所述反向螺旋密封圈在牙轮钻头高速旋转时，通过反向螺旋的泵送作用，将润滑脂排入轴承内，可有效防止润滑脂的泄漏；所述O型橡胶圈位于螺旋密封圈的上面，以一定的过盈量安装在轴承的凹槽中，在钻头高速旋转时起到辅助双级密封作用，当钻头停止转动时可采用O型橡胶圈密封(8),提高了密封的可靠性。
本发明的优点：1、采用螺旋与反向螺旋组合密封结构，实现自动排砂、排油功能，有效降低了磨粒介质的磨损，防止了润滑脂的漏失，增强了密封效果；2、采用螺旋结构增大了O型橡胶圈的外侧压力，减小了内外压差，使得O型橡胶圈的压缩量减小、受热减少，提高了其密封性能；3、该新型密封不仅可以实现高速转动时牙轮钻头的双级密封，还可以解决牙轮钻头停止转动时的密封问题，可靠性较高；4、螺旋与反向螺旋组合密封结构具有变形自动补偿功能，使密封面始终保持良好接触。
附图说明
图1是本发明一种高速牙轮钻头螺旋与反向螺旋组合密封结构图；
图2是图1A处密封结构的放大图；
图中：1.牙爪；2.牙轮；3.钢球；4.塞销；5.轴承；6.螺旋密封圈；7.反向螺旋密封圈；8.O型橡胶圈
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明；
如图1所示，一种高速牙轮钻头轴承螺旋与反向螺旋组合密封结构，由牙轮(2)、轴承(5)、螺旋密封圈(6)、反向螺旋密封圈(7)、O型橡胶圈(8)组成。牙爪(1)及牙轮(2)分别通过牙轮内孔套接在轴承(5)上，螺旋密封圈(6)、反向螺旋密封圈(7)、O型橡胶圈(8)安装在轴承(5)与牙轮(2)内孔之间的密封腔内。
如图2所示，所述螺旋密封圈(6)安装在牙轮(2)内孔的螺旋槽中；所述反向螺旋密封圈(7)安装在牙轮(2)内孔的另一个反向螺旋槽中；所述O型橡胶圈(8)通过过盈配合安装在轴承(5)的凹槽中，位于螺旋密封圈(6)的上面；钻头高速转动时螺旋密封圈(6)起排砂主密封作用，反向螺旋密封圈(7)将润滑脂排入轴承内，O型橡胶圈(8)实现双级密封,钻头停止转动时采用O型橡胶圈(8)密封,可靠性高。
配合参照图1，本密封现场应用时，牙爪(1)及牙轮(2)分别通过牙轮内孔套接在轴承(5)上，钢球(3)从塞销孔放入轴承后将塞销(4)焊接固定，通过钢球(3)将牙轮(2)保持在轴承(5)上。牙轮(2)内孔和轴承(5)之间安装螺旋与反向螺旋组合密封。螺旋密封圈(6)、反向螺旋密封圈(7)安装在牙轮(2)上，工作时可随牙轮钻头一起转动，螺旋密封圈(6)将钻头外部的泥浆颗粒排出密封腔外，反向螺旋密封圈(7)将润滑脂排入轴承中；O型橡胶圈(8)在钻头高速转动时作为辅助密封，在钻头停止转动时还可起到有效密封作用，当反向螺旋密封圈(7)失效后，O型橡胶圈(8)还可实现摩擦接触密封，还能有效阻止轴承腔内润滑脂外泄，以保证轴承的良好润滑。
本发明结构具有较好的排砂性能及润滑性能，该结构不仅适用于钻头高速旋转时的密封，还适用于钻头静止时的密封，大大提高了密封的可靠性及稳定性，确保了密封件的使用寿命。

Claims (1)

1.一种高速牙轮钻头轴承螺旋与反向螺旋组合密封结构，由牙轮(2)、轴承(5)、螺旋密封圈(6)、反向螺旋密封圈(7)、O型橡胶圈(8)组成。该螺旋与反向螺旋组合密封结构位于牙轮(2)与轴承(5)组成的密封腔内，其特征在于：所述螺旋密封圈(6)安装在牙轮(2)内孔的螺旋槽内，在牙轮钻头高速旋转时，通过螺旋的泵送作用，实现自动排砂功能，有效防止了泥浆颗粒进入轴承中造成的磨损，同时增加了O型橡胶圈(8)外侧压力，减小了O型橡胶圈(8)两侧压差，提高了O型橡胶圈(8)的密封效果；所述反向螺旋密封圈(7)安装在牙轮(2)内孔的反向螺旋槽内，在牙轮钻头高速旋转时，通过反向螺旋的泵送作用，将润滑脂排入轴承内，防止润滑脂的泄漏；所述O型橡胶圈(8)位于螺旋密封圈(6)的上面，以一定的过盈量安装在轴承(5)的凹槽内，在牙轮钻头高速旋转时起到辅助双级密封作用，当钻头停止转动时可采用O型橡胶圈(8)密封,提高了密封的可靠性。
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