CN108533179B - 牙轮钻头哑铃式密封结构 - Google Patents
牙轮钻头哑铃式密封结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108533179B CN108533179B CN201810298768.XA CN201810298768A CN108533179B CN 108533179 B CN108533179 B CN 108533179B CN 201810298768 A CN201810298768 A CN 201810298768A CN 108533179 B CN108533179 B CN 108533179B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ring
- rotary packing
- packing ring
- seal
- stationary seal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000007789 sealing Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims abstract description 47
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 4
- 229910000997 High-speed steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/08—Roller bits
- E21B10/22—Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details
- E21B10/25—Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details characterised by sealing details
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/08—Roller bits
- E21B10/22—Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details
- E21B10/24—Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details characterised by lubricating details
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Sealing Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种牙轮钻头哑铃式密封结构，广泛应用于矿山和钻井领域中，具有结构简单、紧凑和占用空间小等特点。主要由动密封环、静密封环、哑铃型橡胶密封圈、牙轮和牙掌轴颈组成。其技术方案：动密封环所处的牙轮内孔与静密封环所处的牙掌轴颈凹槽构成密封腔，将动密封环、静密封环和哑铃型橡胶密封圈组成的金属密封装置放入密封腔内；动密封环与牙轮内孔过盈配合，静密封环与牙掌轴颈凹槽过盈配合；动密封环随牙轮一起转动，哑铃型橡胶密封圈压缩于动密封环与静密封环之间。本发明改进了金属密封的结构，增加了密封的可靠性，提高了耐磨性和耐高温性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属密封结构，尤其是用于矿山和钻井领域中井下动力工具旋转动密封中的牙轮钻头哑铃式密封结构。
背景技术
金属密封作为井下动力工具中常用的旋转动密封，具有结构简单、紧凑和占用空间小等特点，能够在较高的转速下工作，因而广泛应用于矿山和钻井领域中，其作用是防止轴承内部润滑油泄漏，阻止外部泥浆进入轴承内部。现目前使用的金属密封结构由O型橡胶圈、动密封环、静密封环、牙轮和牙掌轴颈组成。金属密封结构不仅会受到O型橡胶圈的弹性力，还会受到内侧润滑油与外侧钻井泥浆的压力载荷，早期失效严重，轴承使用寿命短，导致钻头快速失效，增加钻井成本，降低钻井效率。
针对现有金属密封结构易发生密封失效的问题，设计可减缓橡胶圈磨损和老化、延长轴承使用寿命的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，设计一种可减缓橡胶圈摩擦和老化、延长轴承使用寿命的金属密封结构。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：牙轮钻头哑铃式密封结构，包括动密封环、静密封环、哑铃型橡胶密封圈、牙轮和牙掌轴颈，其特征在于：动密封环所处的牙轮内孔与静密封环所处的牙掌轴颈凹槽构成密封腔，由动密封环、静密封环和哑铃型橡胶密封圈组成的金属密封结构放入密封腔内，动密封环与牙轮内孔过盈配合，静密封环与牙掌轴颈凹槽过盈配合，动密封环随牙轮一起转动，哑铃型橡胶密封圈压缩于动密封环与静密封环之间。
作为进一步的技术方案，所述的动密封环和静密封环截面为矩形，与哑铃型橡胶密封圈接触面为圆弧形；动密封环与静密封环对称分布；动密封环与静密封环由高速钢、不锈钢、硬质合金材料制成，在动密封环和静密封环与哑铃型橡胶密封圈接触端面上有石墨类耐高温润滑涂层。
作为进一步的技术方案，所述的哑铃型橡胶密封圈中间凹陷处的横截面尺寸，大于与之接触的动密封环和静密封环圆弧形截面尺寸。
本发明的有益效果是：(1)本发明所述动密封环和静密封环为矩形，与哑铃型橡胶密封圈接触面为圆弧形，动密封环与静密封环对称分布，可增加接触面积，提高密封可靠性；(2)动密封环与静密封环与哑铃型橡胶密封圈接触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；(3)哑铃型橡胶密封圈凹陷处横截面尺寸，大于与之接触的动密封环和静密封环圆弧形截面尺寸，形成凹槽可储存润滑油，减少摩擦。
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.牙轮，2.滚珠，3.轴颈销，4.长油孔，5.塞销，6.金属密封结构，7.径向轴承，8.静密封环，9.哑铃型橡胶密封圈，10.动密封环，11.牙轮内孔，12.牙掌轴颈。
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～图2所示，牙轮钻头哑铃式密封结构，主要由动密封环10、静密封环8、哑铃型橡胶密封圈9、牙轮1和牙掌轴颈12组成，其中：动密封环10所处的牙轮内孔11与静密封环8所处的牙掌轴颈12凹槽构成密封腔，由动密封环10、静密封环8和哑铃型橡胶密封圈9组成的金属密封结构6放入密封腔内，动密封环10与牙轮内孔11过盈配合，静密封环8与牙掌轴颈12凹槽过盈配合，动密封环10随牙轮1一起转动，哑铃型橡胶密封圈9被压缩于动密封环10与静密封环8之间。
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内孔11的外端部位与牙掌轴颈12根部构成的密封空腔中。安装时先把动密封环10压入牙轮内孔11，静密封环8压入牙掌轴颈12凹槽，保证过盈配合，然后在带有静密封环8的牙掌轴颈12上依次套上哑铃型橡胶密封圈9和带有动密封环10的牙轮1。轴颈销3和牙轮1的腔体都包括用于牙轮1保持滚珠2轴承和径向轴承7的互补轴承座圈锁紧滚珠2从塞销孔放入轴承后将塞销5焊接固定，通过锁紧滚珠2将牙轮1保持在牙掌轴颈12上，长油孔4给钻头轴承提供润滑脂。当动密封环10挤压哑铃型橡胶密封圈9时，哑铃型橡胶密封圈9对动密封环10和静密封环8施加一径向力，形成密封面。动密封环10与静密封环8由高速钢、不锈钢、硬质合金材料制成。动密封环10与静密封环8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10、静密封环8、哑铃型橡胶密封圈9、牙轮1和牙掌轴颈12。动密封环10与牙轮内孔11过盈配合，静密封环8与牙掌轴颈12凹槽过盈配合，动密封环10随牙轮1一起转动，哑铃型橡胶密封圈9压缩于动密封环10与静密封环8之间。
Claims (1)
1.牙轮钻头哑铃式密封结构，包括动密封环(10)、静密封环(8)、哑铃型橡胶密封圈(9)、牙轮(1)和牙掌轴颈(12)，其特征在于：动密封环(10)所处的牙轮内孔(11)与静密封环(8)所处的牙掌轴颈(12)凹槽构成密封腔，由动密封环(10)、静密封环(8)和哑铃型橡胶密封圈(9)组成的金属密封结构(2)放入密封腔内，动密封环(10)与牙轮内孔(11)过盈配合，静密封环(8)与牙掌轴颈(12)凹槽过盈配合，动密封环(10)随牙轮(1)一起转动，哑铃型橡胶密封圈(9)压缩于动密封环(10)与静密封环(8)之间；所述的动密封环(10)和静密封环(8)截面为矩形，与哑铃型橡胶密封圈(9)接触面为圆弧形；动密封环(10)与静密封环(8)对称分布；动密封环(10)与静密封环(8)由高速钢、不锈钢、硬质合金材料制成，在动密封环(10)和静密封环(8)与哑铃型橡胶密封圈(9)接触端面上有石墨类耐高温润滑涂层；所述的哑铃型橡胶密封圈(9)中间凹陷处的横截面尺寸，大于与之接触的动密封环(10)和静密封环(8)圆弧截面尺寸。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810298768.XA CN108533179B (zh) | 2018-04-03 | 2018-04-03 | 牙轮钻头哑铃式密封结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810298768.XA CN108533179B (zh) | 2018-04-03 | 2018-04-03 | 牙轮钻头哑铃式密封结构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108533179A CN108533179A (zh) | 2018-09-14 |
| CN108533179B true CN108533179B (zh) | 2019-07-09 |
Family
ID=63483127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810298768.XA Expired - Fee Related CN108533179B (zh) | 2018-04-03 | 2018-04-03 | 牙轮钻头哑铃式密封结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108533179B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114320163B (zh) * | 2022-03-14 | 2022-05-10 | 西南石油大学 | 一种用于牙轮钻头的密封件及牙轮钻头 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4466621A (en) * | 1982-11-29 | 1984-08-21 | Rock Bit Industries U.S.A., Inc. | Rotary drill bit multiple seal assembly |
| US6033117A (en) * | 1995-12-19 | 2000-03-07 | Smith International, Inc. | Sealed bearing drill bit with dual-seal configuration |
| CN201826754U (zh) * | 2010-06-18 | 2011-05-11 | 北京石油化工学院 | 牙轮钻头金属浮动密封装置 |
| CN102345443A (zh) * | 2010-07-28 | 2012-02-08 | 维拉国际工业有限公司 | 用于牙轮钻岩钻头的密封表面的压花纹理结构 |
| CN202249772U (zh) * | 2011-06-20 | 2012-05-30 | 成都盛帮密封件股份有限公司 | 新型牙轮钻头密封结构 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10458187B2 (en) * | 2015-02-27 | 2019-10-29 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Seal assemblies for earth-boring tools, earth-boring tools so equipped, and related methods |
-
2018
- 2018-04-03 CN CN201810298768.XA patent/CN108533179B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4466621A (en) * | 1982-11-29 | 1984-08-21 | Rock Bit Industries U.S.A., Inc. | Rotary drill bit multiple seal assembly |
| US6033117A (en) * | 1995-12-19 | 2000-03-07 | Smith International, Inc. | Sealed bearing drill bit with dual-seal configuration |
| CN201826754U (zh) * | 2010-06-18 | 2011-05-11 | 北京石油化工学院 | 牙轮钻头金属浮动密封装置 |
| CN102345443A (zh) * | 2010-07-28 | 2012-02-08 | 维拉国际工业有限公司 | 用于牙轮钻岩钻头的密封表面的压花纹理结构 |
| CN202249772U (zh) * | 2011-06-20 | 2012-05-30 | 成都盛帮密封件股份有限公司 | 新型牙轮钻头密封结构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108533179A (zh) | 2018-09-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN201297132Y (zh) | 一种高速牙轮钻头轴承的新型密封系统 | |
| GB2318138A (en) | Dual functioning seal for rock bits | |
| CN101490359A (zh) | 用于钻地钻头的封隔环 | |
| CN104948114B (zh) | 一种具有润滑通道的密封圈 | |
| CN102287139A (zh) | 牙轮钻头金属浮动密封装置 | |
| CN108533179B (zh) | 牙轮钻头哑铃式密封结构 | |
| CN101086197A (zh) | 牙轮钻头轴承金属密封结构 | |
| CN202946020U (zh) | 单金属密封系统和浮动轴承系统结合的牙轮钻头轴承总成 | |
| CN218347342U (zh) | 一种螺杆钻具高耐磨球式万向节总成 | |
| CN206280387U (zh) | 高温磁力泵轴承箱的迷宫油封装置 | |
| CN201826754U (zh) | 牙轮钻头金属浮动密封装置 | |
| CN209370297U (zh) | 一种深沟球轴承密封组件 | |
| CN105672888A (zh) | 一种牙轮钻头双向齿轮密封结构 | |
| CN105298394B (zh) | 一种牙轮钻头轴承w型密封结构 | |
| CN2906030Y (zh) | 6”及以下小型牙轮钻头机械密封装置 | |
| CN108442885B (zh) | 牙轮钻头用单金属复合密封结构 | |
| CN205743715U (zh) | 新型牙轮钻头轴承密封圈及其牙轮钻头 | |
| CN110230465A (zh) | 采用液体动压推力轴承组及液体动压密封的螺杆钻具传动轴总成 | |
| CN211573400U (zh) | 一种组合密封结构牙轮钻头 | |
| CN105604486A (zh) | 一种牙轮钻头仿生蚯蚓型复合密封结构 | |
| CN108533178A (zh) | 牙轮钻头用齿形密封结构 | |
| CN201110131Y (zh) | 一种牙轮钻头轴承密封结构 | |
| CN212225111U (zh) | 牙轮钻头用斜对称双c型自适应密封结构 | |
| CN204782776U (zh) | 一种具有润滑通道的密封圈 | |
| CN204827240U (zh) | 一种牙轮钻头轴承密封结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190709 Termination date: 20200403 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |