CN201080787Y - 滚动密封有体三牙轮钻头 - Google Patents

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吴玲
王霞
郑家伟
徐彤
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Abstract

一种滚动密封有体三牙轮钻头，属于石油、地质、工程钻井的三牙轮钻头设计制造技术领域，包括钻头体、牙爪、牙轮、密封结构、轴承副结构、中心喷射结构和侧喷射结构。大轴滚动轴承副由大轴、牙轮大孔和两排滚柱及两排滚柱之间的隔环组成，在大轴根部设置有两道密封圈。本实用新型使用大轴双排滚动轴承和轴承双密封结构的方式，提供一种具有无过定位滚动轴承的有体三牙轮钻头，解决了现有技术中轴承因径向和轴向支承过定位要求精度高加工难度大的问题，加强了大轴轴承的承载力，减少了滚柱两端应力集中，有效增长了轴承寿命；解决了现有技术中单“O”形橡胶圈密封轴承寿命短的问题。

Description

滚动密封有体三牙轮钻头
技术领域：
一种滚动密封有体三牙轮钻头，用于石油、地质、工程勘探开发地壳表层的全面钻进，属于石油、地质、工程钻井的三牙轮钻头设计制造技术领域。
背景技术：
在现有技术中为了能顺利的实施钻井设计，表层的井眼尺寸较大，因此在表层钻井中使用的三牙轮钻头的直径也较大，现有用于表层钻井的有体式三牙轮钻头，其轴承结构为大轴、中轴、小轴的三点径向支承，以及大、中轴台阶和中、小轴台阶的两点轴向支承，这种径向和轴向支承都属于过定位支承，目前技术的问题是：为了实现这种过定位的径向和轴向支承，只有依靠提高轴承副的加工精度来实现，因此增大了制造成本，如果加工精度达不到要求，轴承副会受力不均，影响轴承副的承载能力，特别是大轴副的承载能力和使用寿命，另外，现有技术的轴承密封为单“O”形橡胶圈密封，其密封寿命远小于轴承寿命，密封寿命与轴承寿命不匹配，常因密封先期失效导致轴承提前损坏而使钻头失效。
发明内容：
本实用新型的目的是针对现有有体式三牙轮钻头技术存在的不足，使用大轴双排滚动轴承和轴承双密封方式，提供一种具有无过定位滚动密封有体三牙轮钻头。
本实用新型是这样实现的：一种滚动密封有体三牙轮钻头，钻头结构包括钻头体、牙爪、牙轮、轴承副结构、轴承副密封结构、中心喷嘴和侧喷嘴；轴承密封结构中，在大轴根部设置有两道密封圈，目的是挡渣密封和储油密封，两道密封圈由“O”形或子弹形，也可以是矩形橡胶密封圈构成；大轴滚动轴承副由大轴、牙轮大孔和两排滚柱及两排滚柱之间的隔环组成，推力轴承由大、小轴台阶面形成，与原有技术相比，增大了止推面积，牙轮通过轴承副与牙爪结合在一起，组成轮爪分装件，轮爪分装时，在小轴端与小孔底部留有微小间隙，避免轮爪分装时过定位，在钻头使用过程中，当大、小轴台阶止推副有微小磨损后，小轴端与小孔底部就形成一个新的止推副。
本实用新型的积极效果在于：由于大轴副承受约70％的径向载荷，采用双排滚柱中间加隔环的结构形式，大轴的支承长度加长，有效的减少滚柱两端的应力集中，而且加大了大、小轴之间止推台阶的宽度，因此增大了轴向承载能力。在大轴根部增设的挡渣密封圈阻隔钻井液中携带的岩渣磨粒经间隙进入轴承，储油密封圈阻隔钻头脂的外泄和少量经挡渣密封圈后可能进入轴承副的磨粒，延长了轴承的密封寿命和轴承寿命。
附图说明：
图1为本实用新型的钻头体和牙轮剖视组装结构示意图。
图2为图1中图号4，5，6根部轴承密封的放大结构示意图。
图3为本实用新型未安装牙爪牙轮的钻头体倒置结构示意图。
具体实施方案：下面结合附图给出本实用新型的实施例：本实用新型包括钻头体1、牙爪2、牙轮3、轴承副结构、轴承副密封结构、中心喷嘴13和侧喷嘴14，轴承采用两点径向支承加单推力轴向支承的复合轴承结构，轴承副结构包括两个大轴滚柱7和9、隔环8、钢球10、推力轴承11和小轴滚柱12，其中隔环8设置在两个大轴滚柱7和9之间，这种结构形式加长了大轴的支承长度，有效地减少了滚柱两端的应力集中，而且加大了大、小轴之间止推台阶的宽度，因此增大了轴向承载能力；在密封结构中，在牙轮孔口与大轴轴颈根部之间开设有两个阶梯式密封环槽，在两个阶梯式密封环槽内设置有挡渣圈5和密封圈6两道密封圈，形成轴承密封结构，两道密封圈可以有效防止钻井液中的岩渣磨粒经过间隙4进入轴承腔，并阻隔钻头脂外泄，因此延长了轴承密封的寿命和轴承的寿命；设置的挡渣圈5和密封圈6两道密封圈为“O”形或子弹形，也可以是矩形橡胶密封圈构成；牙轮3通过轴承副与牙爪2结合在一起，组成轮爪分装件，当轮爪进行分装时，在小轴端与小孔底部留有微小间隙，避免轴向过定位，每个钻头有三个轮爪分装件，在牙爪2与钻头体1结合面的外边缘设置有环状焊槽15，在钻头体1外锥周向均布有轴向的长凹槽16；总装时，将轮爪分装件的爪体插入设置在钻头体1外锥周向均布的轴向长凹槽16内，并完成定位，然后用电焊将轮爪分装件与钻头体1沿着设置的环状焊槽15结合面焊接，完成钻头的总装；本实用新型的主要部件钻头体1、牙轮3、牙爪2至少有一个采用铸钢毛坯。

Claims (3)

1.一种滚动密封有体三牙轮钻头，包括钻头体、牙爪、牙轮、轴承副机构、轴承副密封机构、中心喷嘴和侧喷嘴，其特征在于：所述轴承副结构包括两个大轴滚柱和隔环，隔环设置在两个大轴滚柱之间，在牙轮孔口与大轴颈根部之间开设有两个阶梯式密封环槽，在钻头体外锥周向均布有轴向的长凹槽。
2.根据权利要求1所述的滚动密封有体三牙轮钻头，其特征在于：在两个阶梯式密封环槽内设置有密封圈，密封圈为“O”形或子弹形，也可以是矩形橡胶密封圈。
3.根据权利要求1所述的滚动密封有体三牙轮钻头，其特征在于：所述钻头体、牙轮、牙爪至少有一个采用铸钢毛坯。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101812970A (zh) * 2010-05-20 2010-08-25 天津立林钻头有限公司 高转速耐高压耐冲击牙轮钻头
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CN104453718A (zh) * 2014-11-07 2015-03-25 湖北鸣利来冶金机械科技有限公司 一种三牙轮钻头的排渣型牙掌
CN104695866A (zh) * 2015-04-02 2015-06-10 江汉石油钻头股份有限公司 一种多射流有体式三牙轮钻头
CN105134083A (zh) * 2015-09-24 2015-12-09 西南石油大学 一种高速牙轮钻头轴承螺旋组合密封结构

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