CN202249773U

CN202249773U - 复合o形密封圈牙轮钻头

Info

Publication number: CN202249773U
Application number: CN2011202151949U
Authority: CN
Inventors: 刘新军; 尚明
Original assignee: SANYUAN PETROLEUM BITS PLANT
Current assignee: SANYUAN PETROLEUM BITS PLANT
Priority date: 2011-06-24
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-06-24

Abstract

本实用新型公开了一种复合O形密封圈牙轮钻头。其技术方案是在牙轮外端设U形环槽，U形环槽内装复合O形密封圈，其截面为相交复合圆，形成内V形缺口和外V形缺口，牙轮孔一和牙掌圆台一以及牙轮孔二和牙掌圆台二形成阻尼传压通道。其效果在于阻尼传压通道可以有效的阻止泥浆中的固相物质直接进入密封圈外侧的空隙，又不影响气、水等传压冷却介质进入，轴承腔与外界压力产生波动，使密封圈两端面无论靠内还是靠外，密封圈都不会发生翻转而导致内工作面非正常磨损；牙轮U形环槽与牙掌弧形轴肩的共同作用避免了密封圈被挤入轴承腔的阻尼传压通道，延长了钻头的使用寿命，可广泛应用于要求高转速的工作环境。

Description

复合O形密封圈牙轮钻头

技术领域

本实用新型涉及一种牙轮钻头，具体是一种复合O形密封圈牙轮钻头，主要是对牙轮钻头的密封结构进行了改进，属于钻采工具领域。

背景技术

牙轮钻头广泛应用于石油、天然气、地质、煤田、水文勘探和开采，牙轮钻头轴承最普遍的密封结构是采用O形橡胶密封圈，该密封结构精度易控制，工艺简单，加工成本低。由于钻头工作时牙轮绕牙掌轴颈被动旋转，密封圈绕牙掌轴浮动旋转，所以此密封系统属于动密封。由于牙轮钻头特殊的工作状况，密封的轴承腔在工作中会产生瞬时高温，使轴承腔内部压力瞬时猛增，在泄压不及时的情况下容易导致密封圈翻转。因此O形橡胶密封圈主要存在的问题有：装配时密封圈内侧由于受切向力的推动作用，容易导致密封圈翻转，使用初期会出现非正常磨损；需用较高的压缩率，工作中容易产生较高的摩擦热量，装配时容易产生不可发现的切边或擦伤现象；工作中密封圈外端面与牙轮和牙掌形成的环形空间直接与钻井液相通，泥浆中的固相物质容易进入，造成密封短期内失效,使用寿命短。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述牙轮钻头密封圈存在的不足而设计的一种结构独特，抗翻转能力强，密封性能良好,具有复合O形密封圈的牙轮钻头。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：牙掌轴颈的根部设牙掌圆台一和牙掌圆台二以及牙掌弧形轴肩，牙轮外端设U形环槽，U形环槽底部结构是对称或非对称设置，牙轮中心盲孔外端加工有牙轮孔一和牙轮孔二，U形环槽内装复合O形密封圈，复合O形密封圈的截面为2～6个相交复合圆，复合圆形成1～5个内V形缺口和0～5个外V形缺口，每个复合圆中心相连成直线或是折线，连线为直线时与复合O形密封圈的轴线夹角为0～90°，每个相交圆直径相等或按比例递增或递减，相邻两圆中心距与相邻两圆直径平均值之比为0.25～1.5，牙轮安装于牙掌轴颈上，牙轮孔一和牙掌圆台一以及牙轮孔二和牙掌圆台二间隙配合形成阻尼传压通道，滚珠安装在牙掌轴颈和牙轮之间，钻齿固定安装在牙轮上。

本实用新型的效果在于：密封结构外侧设阻尼传压通道可以有效的阻止泥浆中的固相物质直接进入密封圈外侧的空隙，又不影响气、水等传压冷却介质进入，实用性强；轴承腔与外界压力产生波动，使密封圈两端面无论靠内还是靠外，密封圈都不会发生翻转而导致内工作面非正常磨损；牙轮U形环槽与牙掌弧形轴肩的共同作用避免了密封圈被挤入轴承腔的阻尼传压通道，延长了密封结构钻头的使用寿命，保证钻头一次装配的合格率，提高了钻头的性价比，而且密封结构工艺简便，需要的压缩量小，产生的摩擦热量小，可广泛应用于要求高转速的工作环境。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图。

附图2为本实用新型附图1A部优化结构一放大图。

附图3为本实用新型附图1A部优化结构二放大图。

附图4为本实用新型附图1A部优化结构三放大图。

附图标记说明如下：

牙轮1、牙掌轴颈2、滚珠3、复合O形密封圈4、阻尼传压通道5、牙掌弧形轴肩6、牙轮孔一7a、牙轮孔二7b、牙掌圆台一8a、牙掌圆台二8b、U形环槽9、钻齿10，内V形缺口11、外V形缺口12。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型做进一步详细描述，但本实用新型并不局限于以下实施例：

实施例1：牙掌轴颈2的根部设牙掌弧形轴肩6和牙掌圆台一8a以及牙掌圆台二8b，牙轮1外端设U形环槽9，U形环槽9底部结构对称设置，牙轮1中心盲孔外端加工有牙轮孔一7a和牙轮孔二7b ，U形环槽9内装复合O形密封圈4，复合O形密封圈4的截面为2个相交复合圆，复合O形密封圈4上有1个内V形缺口11和1个外V形缺口12，每个圆中心相连成直线，连线与复合O形密封圈4的轴线夹角为90°，两个圆直径相等，两个圆中心距与两圆直径平均值之比为0.5，牙轮1间隙安装于牙掌轴颈2上，牙轮孔一7a和牙掌圆台一8a以及牙轮孔二7b和牙掌圆台二8b均为圆柱面，间隙配合形成阻尼传压通道5，滚珠3装入牙掌轴颈2和牙轮1之间，钻齿10固定安装在牙轮1上，复合O形密封圈4的材质为高饱和氰化丁晴橡胶。

实施例2：U形环槽9内装复合O形密封圈4，U形环槽9底部结构非对称设置，复合O形密封圈4的截面为3个相交复合圆，复合O形密封圈4上有2个内V形缺口11和1个外V形缺口12，每个圆中心相连成折线，三个圆直径相等，相邻两个圆中心距与两圆直径平均值之比为0.65，牙轮1间隙安装于牙掌轴颈2上，复合O形密封圈4的材质为高饱和丁晴橡胶。

实施例3：U形环槽9内装复合O形密封圈4，U形环槽9底部结构对称设置，复合O形密封圈4的截面为2个相交复合圆，复合O形密封圈4上仅有2个内V形缺口11，每个圆中心相连成直线，该直线与复合O形密封圈4中心线夹角为0°，二个圆直径相等，相邻两个圆中心距与两圆直径平均值之比为0.75，牙轮1间隙安装于牙掌轴颈2上，牙轮孔一7a和牙掌圆台一8a为圆柱面，牙轮孔二7b和牙掌圆台二8b为圆锥面，分别间隙配合形成阻尼传压通道5。

本实用新型在使用时，复合O形密封圈的两端面中部有相交圆形成的外V形缺口和内V形缺口，可以增强橡胶密封圈的径向弹性。在牙轮径向振动时瞬间调整压缩率瞬间恢复变形，克服轴承间隙向非受力面单侧移动而形成最大间隙处的密封不良现象，在受力面又不会因压缩率反复瞬时增加而使复合O形密封圈产生永久变形，影响密封寿命。内V形缺口可以储存润滑脂，在密封圈内端面与U形环槽内端面产生旋转时，能积极的减小摩擦，提高密封寿命。外V形缺口可以在装配时储存部分润滑脂，保证钻头在长期存放时该空腔不会发生锈蚀现象，并能在钻头使用初期对复合O形密封圈起到良好的润滑作用。在钻头工作时因为产生热量使轴承内部压力增大，复合O形密封圈被迫向外挤压时，牙掌弧形轴肩与U形环槽内圆弧面共同作用限制密封圈外行幅度，减小密封圈与密封腔不连续外端面的接触强度，避免密封圈非正常磨损，增强密封寿命。另外阻尼传压通道可以有效阻止钻井残渣进入密封结构内部，进一步确保密封结构不受非正常磨损。复合O形密封圈由耐高温，耐油，抗磨的高饱和氰化丁腈等橡胶材料制成，油中融涨系数小，密封压缩率稳定，摩擦热量小，可以满足高转速，长寿命密封钻头的使用需要。

Claims

1.复合O形密封圈牙轮钻头，其特征是：牙掌轴颈（2）的根部设牙掌圆台一（8a）和牙掌圆台二（8b）以及牙掌弧形轴肩（6），牙轮（1）外端设U形环槽（9），U形环槽（9）底部结构是对称或非对称设置，牙轮（1）中心盲孔外端加工有牙轮孔一（7a）和牙轮孔二（7b），U形环槽（9）内装复合O形密封圈（4），复合O形密封圈（4）的截面为2～6个相交复合圆，复合圆形成1～5个内V形缺口（11）和0～5个外V形缺口（12），每个复合圆中心相连成直线或是折线，连线为直线时与复合O形密封圈（4）的轴线夹角为0～90°，每个相交圆直径相等或按比例递增或递减，相邻两圆中心距与相邻两圆直径平均值之比为0.25～1.5，牙轮（1）安装于牙掌轴颈（2）上，牙轮孔一（7a）和牙掌圆台一（8a）以及牙轮孔二（7b）和牙掌圆台二（8b）间隙配合形成阻尼传压通道（5），滚珠（3）装入于牙掌轴颈（2）和牙轮（1）之间，钻齿（10）固定安装在牙轮（1）上。

2.根据权利要求1所述的复合O形密封圈牙轮钻头，其特征是：U形环槽（9）底部结构对称设置，复合O形密封圈（4）的截面为2个相交复合圆，复合O形密封圈（4）上有1个内V形缺口（11）和1个外V形缺口（12），每个圆中心相连成直线，连线与复合O形密封圈（4）的轴线夹角为90°，两个圆直径相等，两个圆中心距与两圆直径平均值之比为0.5，牙轮孔一（7a）和牙掌圆台一（8a）以及牙轮孔二（7b）和牙掌圆台二（8b）均为圆柱面，间隙配合形成阻尼传压通道（5），复合O形密封圈（4）的材质为高饱和氰化丁晴橡胶。

3.根据权利要求1所述的复合O形密封圈牙轮钻头，其特征是：U形环槽（9）底部结构非对称设置，复合O形密封圈（4）的截面为3个相交复合圆，复合O形密封圈（4）上有2个内V形缺口（11）和1个外V形缺口（12），每个圆中心相连成折线，三个圆直径相等，相邻两个圆中心距与两圆直径平均值之比为0.65，复合O形密封圈（4）的材质为高饱和丁晴橡胶。

4.根据权利要求1所述的复合O形密封圈牙轮钻头，其特征是：U形环槽（9）底部结构对称设置，复合O形密封圈（4）的截面为2个相交复合圆，复合O形密封圈（4）上仅有2个内V形缺口（11），每个圆中心相连成直线，该直线与复合O形密封圈（4）中心线夹角为0°，二个圆直径相等，相邻两个圆中心距与两圆直径平均值之比为0.75，牙轮孔一（7a）和牙掌圆台一（8a）为圆柱面，牙轮孔二（7b）和牙掌圆台二（8b）为圆锥面，分别间隙配合形成阻尼传压通道（5）。