CN108533178A - 牙轮钻头用齿形密封结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种牙轮钻头用齿形密封结构，是一种具有耐高温、耐磨损和抗振动性能的旋转动密封。其技术方案：动密封环所处的牙轮内孔的外端部位与牙掌轴承的根部构成密封腔，将动密封环、静密封环、V型挡圈、O型橡胶密封圈和支撑环组成的单金属密封装置放入密封空腔内；动密封环与牙轮内孔过盈配合，动密封环的另一端与牙轮内孔台肩接触，动密封环随牙轮一起转动；动密封环、静密封环的端面相配合，构成相对转动的密封面；O型橡胶密封圈与V型挡圈被静密封环压缩于支撑环内。
Description
技术领域
本发明涉及一种牙轮钻头用齿形密封结构，广泛应用于石油、矿山、航空等众多领域中动力工具的旋转动密封。
背景技术
单金属密封结构是一种具有耐高温、耐磨损和抗振动性能的旋转动密封，广泛应用于石油、矿山、航空等众多领域，其作用是防止密封腔内高压润滑油泄漏，阻止来自钻井外部的泥浆。现目前使用的单金属密封结构由一个O型橡胶圈、动密封环、顶部平滑的静密封环、支撑橡胶环和牙掌轴承组成。单金属密封结构不仅会受到O型橡胶圈、支撑橡胶环的弹性力，还会受到内侧润滑油与外侧钻井泥浆的压力载荷，密封环会产生一定的力变形，同时，单金属密封在工作时，密封端面处于压紧贴合状态，动静环之间相对转动，在力载荷作用下，引起密封端面产生热变形，导致密封端面泄漏量变化，使得密封失效
针对现有单金属密封结构易发生密封失效的问题，设计一种密封性能更可靠、耐磨性更优越、使用寿命更长的复合单金属密封结构具有现实意义和广泛前景。
发明内容
本发明的目的是：为克服现有单金属密封装置在井下恶劣工况中易发生密封失效的问题，设计了一种密封性能更可靠、耐磨性更优越、使用寿命更长的齿形滑环单金属密封结构。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：牙轮钻头用齿形密封结构，包括动密封环、静密封环、V型挡圈、O型橡胶密封圈、支撑环和牙掌轴承，其特征是：动密封环所处的牙轮内孔外端部位与牙掌轴承的根部构成密封腔，由动密封环、静密封环、V型挡圈、O型橡胶密封圈和支撑环组成的齿形滑环单金属密封结构放入密封空腔内，动密封环与牙轮内孔过盈配合，动密封环的另一端与牙轮内孔台肩接触，动密封环随牙轮一起转动，动密封环、静密封环的端面相配合，构成相对转动的密封面，O型橡胶密封圈与V型挡圈被静密封环压缩于支撑环内，本发明改进了单金属密封的结构，增加了密封的可靠性、提高了密封的耐磨性能和使用寿命。
所述的牙掌轴承和静密封环的内锥面之间装有V型挡圈和O型橡胶密封圈，O型橡胶密封圈与静密封环之间形成静密封面，支撑环由改性的聚四氟乙烯制成。
所述静密封环下端面为外圆弧型，动密封环与静密封环由高速钢、不锈钢、硬质合金等材料制成，在动密封环与静密封环的端面上有石墨类耐高温润滑涂料。
本发明的有益效果是：(1)本发明所述的牙掌轴承和静密封环的内锥面之间装有V型挡圈和O型橡胶密封圈，可加强在高温高压高速工况下的稳定性；(2)所述静密封环下端面为外圆弧型，增加与支撑环的接触面积，提高密封稳定性；(3)所述动密封环与静密封环的端面上有石墨类耐高温润滑涂料，在井下高温作业时可减少实现动密封产生的摩擦；(4)所述支撑环由改性的聚四氟乙烯制成，具有良好的耐腐蚀性、高润滑不粘性和抗老化耐力。
附图说明
图1为本发明应用的牙轮钻头轴截面示意图。
图2为本发明密封结构局部放大图。
图中：1.牙掌轴承，2.动密封环，3.牙轮4.长油孔，5.塞销，6.齿形滑环单金属密封结构，7.滚珠，8.O型橡胶密封圈，9.V型挡圈，10.静密封环，11.静密封环下端面，12.支撑环。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。
由图1和图2所示，牙轮钻头用齿形密封结构，主要由动密封环2、静密封环10、V型挡圈9、O型橡胶密封圈8、支撑环12和牙掌轴承1组成，其中：动密封环2所处的牙轮3内孔的外端部位与牙掌轴承1的根部构成密封腔，由动密封环2、静密封环10、V型挡圈9、O型橡胶密封圈8和支撑环12组成的齿形滑环单金属密封结构6放入密封空腔内，动密封环2与牙轮3内孔过盈配合，动密封环2的另一端与牙轮3内孔台肩接触，动密封环2随牙轮3一起转动，动密封环2、静密封环10的端面相配合，构成相对转动的密封面，O型橡胶密封圈8被V型挡圈9和静密封环10压缩于支撑环12内。
如图1所示为本发明应用的牙轮钻头轴截面示意图，可以看出本发明所设计的密封结构处于牙轮3内孔的外端部位与牙掌轴承1根部构成的密封空腔中。安装是先把动密封环2压入牙轮3内孔，保证过盈配合，然后在牙掌轴承1的轴颈上依次套入V型挡圈9、O型橡胶密封圈8、支撑环12、静密封环10和带有动密封环2的牙轮3，锁紧滚珠7从塞销5孔放入轴承后将塞销5焊接固定，通过锁紧滚珠7将牙轮3保持在牙掌轴承1上，长油孔4给钻头轴承提供润滑脂。当静密封环10挤压O型橡胶密封圈8时，O型橡胶密封圈8能对静密封环10施加一轴向力，使静密封环10与转动的动密封环2端面紧密接触，形成动密封，防止润滑脂漏失。V型挡圈9在高压润滑脂的作用下挤压O型橡胶密封圈8，形成静密封。静密封环10和支撑环12的端面接触，挤压形成的密封面能进一步阻止泥浆和岩屑侵入密封腔，同时也可对静密封环10施加一辅助轴向力，使密封更可靠。动密封环2与静密封环10都是由高速钢、不锈钢、硬质合金等材料制成。动密封环2与静密封环10的端面上有石墨类耐高温润滑涂层，在井下高温作业时可减少实现动密封产生的摩擦。
如图2所示，本发明包括动密封环2、静密封环10、V型挡圈9、O型橡胶密封圈8、支撑环12和牙掌轴承1。动密封环2的下端面与静密封环10的上端面相配合，构成相对转动的密封端面。动密封环2与牙轮3内孔过盈配合，可随牙轮3一起转动，O型橡胶密封圈8被V型挡圈9和静密封环10压缩于支撑环12内。静密封环10下端面11为外圆弧型，可增加与支撑环12的接触面积，增强密封可靠性。
Claims (3)
1.牙轮钻头用齿形密封结构，包括动密封环(2)、静密封环(10)、V型挡圈(9)、O型橡胶密封圈(8)、支撑环(12)和牙掌轴承(1)，其特征是：动密封环(2)所处的牙轮(3)内孔外端部位与牙掌轴承(1)的根部构成密封腔，由动密封环(2)、静密封环(10)、V型挡圈(9)、O型橡胶密封圈(8)和支撑环(12)组成的齿形滑环单金属密封结构(6)放入密封空腔内，动密封环(2)与牙轮(3)内孔过盈配合，动密封环(2)的另一端与牙轮(3)内孔台肩接触，动密封环(2)随牙轮(3)一起转动，动密封环(2)、静密封环(10)的端面相配合，构成相对转动的密封面，O型橡胶密封圈(8)与V型挡圈(9)被静密封环(10)压缩于支撑环(12)内，本发明改进了单金属密封的结构，增加密封的可靠性、提高密封的耐磨性能和使用寿命。
2.根据权利要求1所述的牙轮钻头用齿形密封结构，其特征是：所述的牙掌轴承(1)和静密封环(10)的内锥面之间装有V型挡圈(9)和O型橡胶密封圈(8)，O型橡胶密封圈(8)与静密封环(10)之间形成静密封面，支撑环(12)由改性的聚四氟乙烯制成。
3.根据权利要求1所述的牙轮钻头用齿形密封结构，其特征是：所述静密封环(10)下端面(11)为外圆弧型，动密封环(2)与静密封环(10)由高速钢、不锈钢、硬质合金等材料制成，在动密封环(2)与静密封环(10)的端面上有石墨类耐高温润滑涂料。
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