CN1322219C - 牙轮钻头轴承密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于石油钻探、采矿领域的牙轮钻头轴承部位的密封装置。包括牙轮密封环和牙轮密封圈、牙掌密封环和牙掌密封圈，牙轮密封环与牙掌密封环通过端面相配置，牙轮密封环和牙掌密封环中至少有一个由硬质合金制成。本发明的有益效果在于：1.牙轮和牙掌密封环采用硬质合金材料制成，使密封环的耐磨性能和耐温性能大大提高，密封环接触面在高转速、高钻压的工况下能保持良好稳定的密封性能，使牙轮钻头密封装置的有效使用寿命大大提高；2.易于制作和加工，变形小，机械稳定性强；3.开设环形凹槽，使密封环具备一定的弹性，在高压下其密封端面能更紧密地贴合。

Description

牙轮钻头轴承密封装置
技术领域
本发明涉及一种用于石油钻探、采矿领域的牙轮钻头轴承部位的密封装置。
背景技术
随着现代钻井技术的发展，要求牙轮钻头向高转速和高钻压的方向发展。在高转速工况下，除了对轴承副材料与结构有严格要求，轴承部位的密封要求也十分严格，金属密封技术是适应目前高转速、高钻压钻井技术首选的牙轮钻头密封技术。目前牙轮钻头的金属密封技术主要以双金属密封环技术为主，金属密封环的材质为不锈钢，从对钝钻头的分析，可以发现多起牙轮钻头因密封失效而失效，其原因主要是由于金属密封圈不耐磨引起密封表面粗糙，这样的粗糙表面不能进行有效地密封保护，这是导致金属密封结构失效的主要因素。另一方面，不锈钢材质密封环还存在加工困难，热处理变形大，废品率高的问题，构成了对金属密封系列牙轮钻头发展和推广的阻碍和制约。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种耐磨性强、使用寿命长且较易制作的牙轮钻头轴承密封装置。
本发明为解决上述技术问题所提出的技术方案为：包括牙轮密封环3和牙轮密封圈2、牙掌密封环6和牙掌密封圈5，牙轮密封环与牙掌密封环通过端面相配置，其不同之处在于所述的牙轮密封环3和牙掌密封环6均为硬质合金制成，所述的硬质合金为钴基或镍基烧结碳化钨型硬质合金，其中钴或者镍的含量按重量计为总量的4～30％。
按上述方案，牙轮密封圈和牙掌密封圈均为橡胶密封圈；所述的牙轮密封环3与牙掌密封环6的接触端面中至少有一个接触端面开设有环形凹槽7，环形凹槽的截面呈圆弧形、或斜线形或折线形；环形凹槽位于接触端面的内侧，向一边敞开。
本发明的有益效果在于：1、牙轮和牙掌密封环采用硬质合金材料制成，使密封环的耐磨性能和耐温性能大大提高，密封环接触面在高转速、高钻压的工况下能保持良好稳定的密封性能，使牙轮钻头密封装置的有效使用寿命大大提高；2、易于制作和加工，变形小，机械稳定性强；3、开设环形凹槽，使密封环具备一定的弹性，在高压下其密封端面能更紧密地贴合。
附图说明
图1为本发明在牙轮钻头轴承部位的使用状态图。
图2为图1中密封装置部分的放大结构图，也为本发明一个实施例的剖面结构图。
图3为本发明另一个实施例的剖面结构图。
图4为图3中密封端面的局部放大图。
图5为本发明第三个实施例的剖面结构图。
图6为图5中密封端面的局部放大图。
图7为本发明第四个实施例的剖面结构图。
图8为图7中密封端面的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的实施例。
牙轮钻头轴承由牙轮1轴孔和牙掌4轴颈构成，在牙轮轴孔的上端设置有环行密封槽，安设有牙轮钻头轴承密封装置，包括有与牙轮轴孔相配置的牙轮密封圈2，牙轮密封圈为“O”型橡胶密封圈，牙轮密封圈内圈套装牙轮密封环3，牙轮密封环外侧设有与牙轮密封圈配置的环形槽，在牙掌轴颈上安设有牙掌密封圈5，牙掌密封圈也为“O”型橡胶密封圈，在牙掌密封圈外套装牙掌密封环6，牙掌密封环的内侧设有与牙掌密封圈配置的环形槽，牙掌密封环的下端面与牙轮密封环的上端面均为环行平面且相互贴合，构成相对转动的密封端面，如图2所示，根据情况可在牙轮密封环3端面的内侧开设有截面呈圆弧形的环形凹槽7，以减少两个端面的接触面，如图3、4所示，牙轮密封环和牙掌密封环均由钴基烧结碳化钨型硬质合金制成，钴的含量按重量计为合金总量的8％或20％。
第三个实施例如图5、6所示，与第一个实施例的主要不同之处在于牙轮密封环3端面的内侧开设有截面呈斜线(三角)形的环形凹槽7，牙轮密封环和牙掌密封环均由镍基烧结碳化钨型硬质合金制成，镍的含量按重量计为合金总量的10％或25％。
第四个实施例如图7、8所示，与第一个实施例的主要不同之处在于牙掌密封环6端面的内侧开设有截面呈折线(矩)形的环形凹槽7，牙轮密封环端面不设环形凹槽，其它结构均相同。

Claims (5)

1、一种牙轮钻头轴承密封装置，包括牙轮密封环(3)和牙轮密封圈(2)、牙掌密封环(6)和牙掌密封圈(5)，牙轮密封环与牙掌密封环通过端面相配置，其特征在于所述的牙轮密封环(3)和牙掌密封环(6)均为硬质合金制成，所述的硬质合金为钴基或镍基烧结碳化钨型硬质合金，其中钴或者镍的含量按重量计为总量的4～30％。
2、按权利要求1所述的牙轮钻头轴承密封装置，其特征在于牙轮密封圈(2)和牙掌密封圈(5)均为橡胶密封圈。
3、按权利要求1或2所述的牙轮钻头轴承密封装置，其特征在于所述的牙轮密封环(3)与牙掌密封环(6)的接触端面中至少有一个接触端面开设有环形凹槽(7)。
4、按权利要求3所述的牙轮钻头轴承密封装置，其特征在于环形凹槽(7)位于接触端面的内侧，向一边敞开。
5、按权利要求4所述的牙轮钻头轴承密封装置，其特征在于环形凹槽的截面呈圆弧形、或斜线形或折线形。
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