CN204457440U - 一种牙轮钻头轴承的密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种结构极其简单、合理，制造简单，密封效果好，运行稳定可靠，使用寿命长的牙轮钻头轴承的密封装置。包括金属环和相应的密封圈，与牙轮钻头的牙轮相对应配合的相应的所述密封圈为其横截面形状呈椭圆形的椭圆断面式密封圈或其横截面形状呈长圆形状的长圆断面式密封圈。

Description

一种牙轮钻头轴承的密封装置

技术领域

实用新型发明涉及一种牙轮钻头。尤其涉及用于采矿、石油钻探的滑动轴承和/或滚动轴承结构的一种牙轮钻头的密封装置。

背景技术

随着现代钻井工艺的快速发展，对牙轮钻头钻进要求越来越高。而牙轮钻头工作寿命主要取决钻头轴承在承受高钻压和高转速的情况下轴承系统运行的稳定性和可靠性，其轴承系统的运行关键在于其轴承的密封装置的稳定性和可靠性和耐用性。随着技术的发展，牙轮钻头的包括双金属密封和单金属密封结构的密封装置，其运行的稳定性和可靠性都有较大程度的提高。但是现有的这类牙轮钻头轴承系统的密封装置，其相应的零部件制造工艺比较复杂，且由于结构等原因在高压和高转速恶劣工作环境下，抗冲击振动和摆动性不够满意。如“双金属密封钻头的接触端面压应力分布高度不均匀，分布的区域多集中在密封金属环带内则1/3区域内，其必须经过前期的一个较长时间的使用磨合，才能使端面压应力渐趋于均匀、缓和，若前期使用过程中操作不当易造成双金属密封过早失效”。 由于现有金属密封钻头的接触面压应力集中在密封金属环内则1/3区域，外则压应力小，钻进工作时，轴承腔内的润滑脂不易进入金属环磨擦付接触面难以形成油膜，这将使得钻头轴承外部的具有腐蚀性及研磨性的泥浆较容易浸入双金属密封环磨擦付接触面内，导致先期金属环磨擦付接触面磨损，密封失效，轴承过早损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种牙轮钻头轴承的密封装置。该牙轮钻头轴承的密封装置结构及其简单、合理，制造简单，密封效果好，运行稳定可靠，使用寿命长。

本实用新型牙轮钻头轴承的密封装置的技术方案包括金属环和相应的密封圈，与牙轮钻头的牙轮相对应配合的相应的所述密封圈为其横截面形状呈椭圆形的椭圆断面式密封圈或其横截面形状呈长圆形状的长圆断面式密封圈。

与牙轮钻头的所述牙轮相对应配合的相应的所述金属环、其与相应的椭圆断面式或长圆断面式密封圈连接配合的密封部为一台阶式密封部，构成所述台阶式密封部的相应的两侧密封壁面之间的夹角为90-95度。

与所述牙轮对应配合的相应的所述金属环、其与相应的椭圆断面式或长圆断面式密封圈连接配合的密封部为一直角台阶式密封部。

所述牙轮钻头其牙轮和相应的牙爪轴分别对应设有相应的金属环，所述牙轮及与其相对应配合的金属环之间设有椭圆断面式或长圆断面式密封圈，且该与牙轮相对应配合的金属环其与椭圆断面式或长圆断面式密封圈连接配合的密封部为直角台阶式密封部。

所述牙爪轴及与其相对应配合的金属环之间设有椭圆断面式密封圈、长圆断面式密封圈或O型密封圈。

所述牙轮其与相应的椭圆断面式或长圆断面式密封圈相连接配合的内孔口密封部为一直角台阶式密封部。

本密封装置不仅结构简单，易于加工制作，且更能适应牙轮钻头工作钻进中抗冲击振动和摆动，具有更好的流体动密封效果，可最大程度的保护相应的接触面油膜不受损坏，大幅提高钻头的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型牙轮钻头轴承的密封装置一实施例结构示意图；图2为图1中A部的局部放大图；图3为图1中与牙轮相对应配合的一金属环横截结构示意图；图4为牙轮的内孔口直角台阶式密封部结构示意图；图5为图1中的长园断面式密封圈的横截面图；图6为本实用新型牙轮钻头轴承的密封装置另一实施例中的椭圆断面式密封圈的横截面结构示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型牙轮钻头轴承的密封装置的技术方案，藉由以下实施例结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1-5所示的本实施例中，牙轮钻头本体1包括牙爪轴2、设于牙爪轴2上的牙轮4和相应的金属环等。牙爪轴2上套设有相互背向的、分别与牙爪轴2和牙轮4相对应配合的金属环（即牙爪轴金属环）7和金属环（即牙轮金属环）11。牙爪轴金属环7其与牙爪轴2之间通过牙爪轴金属环7的相应的密封部7a设有现有技术的普通“O”型密封圈6，牙爪轴金属环7的该密封部7a的形状可与相应的现有技术的金属环的密封部类同。

牙轮金属环11的密封部为一直角台阶式密封部11a，即构成牙轮金属环11的直角台阶式密封部11a的相对（相应）两侧密封壁面E之间的夹角11b为90度；牙轮金属环11其与牙轮4之间通过牙轮金属环11的直角台阶式密封部11a设有其横截面形状呈长圆形状（即其横截面形状呈圆角矩形形状）的长园断面式密封圈8。

牙轮4与长园断面式密封圈8相连接配合的内孔口密封部为一直角台阶式密封部3，即构成牙轮4的直角台阶式密封部3的内孔口相对两侧密封壁面F之间的夹角3b为90度。

本实用新型的另一实施例中，与牙爪轴相对应连接配合的牙爪轴金属环与牙爪轴之间设有现有技术的普通“O”型密封圈或其横截面形状呈长圆形的长园断面式密封圈；与牙轮相对应连接配合的牙轮金属环与牙轮之间、通过牙轮金属环的相应的直角台阶式密封部设有其横截面形状呈椭圆形的椭圆断面式密封圈。本实施例的其余结构和连接方式等可与上述实施例类同。

本实用新型密封装置在装备时，与牙轮相对应连接的金属环外则紧套长园断面式或椭圆断面式橡胶密封圈，装入到牙轮内孔口直角密封台阶内（即直角台阶式密封部），与牙爪轴上的橡胶密封圈及其相应的一个金属环组装成浮动端面密封，并用相应的钢球锁定于牙轮与牙爪的轴向位置。

本实用新型的密封装置解决了金属密封钻头的金属环接触面压应力集中在密封金属环带内则1/3区域，外则压应力小的问题。其在二个浮动金属环相对运动时磨擦付接触面内外压应力均匀，且外则压应力略大于内则，能有效阻止钻头外部泥浆浸入轴承内，又能很好的促使轴承内润滑油脂渗入金属环磨擦付接触面内，不断形成新的油膜，具有流体动压润滑密封的特征。

本实用新型的长园断面式密封圈的横截面形状亦可为四个角呈圆角的方形形状，且其圆角的半径或弧度可以根据其与相应的金属环、牙轮和/或牙轮轴的相应的密封部位构成的密封空间的相应形状确定。

本牙轮钻头轴承的密封装置的金属环及其与相应的牙轮、牙爪轴的其余连接结构或相应部位的形状等可与现有技术的相应的牙轮钻头轴承的密封装置相类同。

Claims (6)

1.一种牙轮钻头轴承的密封装置，包括金属环和相应的密封圈，其特征是与牙轮钻头的牙轮相对应配合的相应的所述密封圈为其横截面形状呈椭圆形的椭圆断面式密封圈或其横截面形状呈长圆形状的长圆断面式密封圈。

2.根据权利要求1所述牙轮钻头轴承的密封装置，其特征是与牙轮钻头的所述牙轮相对应配合的相应的所述金属环、其与相应的椭圆断面式或长圆断面式密封圈连接配合的密封部为一台阶式密封部，构成所述台阶式密封部的相应的两侧密封壁面之间的夹角为90-95度。

3.根据权利要求1或2所述牙轮钻头轴承的密封装置，其特征是与所述牙轮对应配合的相应的所述金属环、其与相应的椭圆断面式或长圆断面式密封圈连接配合的密封部为一直角台阶式密封部。

4.根据权利要求1或2所述牙轮钻头轴承的密封装置，其特征是所述牙轮钻头其牙轮和相应的牙爪轴分别对应设有相应的金属环，所述牙轮及与其相对应配合的金属环之间设有椭圆断面式或长圆断面式密封圈，且该与牙轮相对应配合的金属环其与椭圆断面式或长圆断面式密封圈连接配合的密封部为直角台阶式密封部。

5.根据权利要求4所述牙轮钻头轴承的密封装置，其特征是所述牙爪轴及与其相对应配合的金属环之间设有椭圆断面式密封圈、长圆断面式密封圈或O型密封圈。

6.根据权利要求1或2所述牙轮钻头轴承的密封装置，其特征是所述牙轮其与相应的椭圆断面式或长圆断面式密封圈相连接配合的内孔口密封部为一直角台阶式密封部。