CN211573399U

CN211573399U - 一种双密封结构牙轮钻头

Info

Publication number: CN211573399U
Application number: CN201922486864.XU
Authority: CN
Inventors: 荣华
Original assignee: Suzhou Xinrui Alloy Tools Co ltd
Current assignee: Suzhou Xinrui Alloy Tools Co ltd
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-09-25
Anticipated expiration: 2029-12-31

Abstract

一种双密封结构牙轮钻头，牙掌和牙轮之间设有一双密封结构，该双密封结构包括：一外密封槽和一内密封槽，二者均开设于牙轮腔体上；一外密封圈，该外密封圈的横截面为圆形，外密封圈与外密封槽相匹配；一内密封圈，该内密封圈的横截面为扁圆形，内密封圈与内密封槽相匹配，内密封圈的硬度小于外密封圈的硬度，内密封圈的密封接触面积大于外密封圈的密封接触面积，内密封圈的截面压缩率大于外密封圈的截面压缩率，内密封圈包括内环部和外环部，内环部的硬度大于外环部的硬度。采用该方案的密封效果更佳、综合寿命更长。还克服了传统双密封结构加工难度更大和占用轴向空间更小的问题。

Description

一种双密封结构牙轮钻头

技术领域

本实用新型涉及钻井工具技术领域，尤其涉及一种双密封结构牙轮钻头。

背景技术

牙轮钻头广泛应用于石油、天然气钻井以及其他矿用钻探领域，牙轮钻头的主要失效形式为轴承失效，其中轴承失效又以密封失效为主，牙轮钻头的轴承需要在密封的状态下工作，一旦密封失效，岩屑、水等外界杂质进入轴承，形成磨粒磨损，轴承将快速失效。轴承密封圈既需要对抗轴承内部油脂的压力，还要承受牙轮快速转动过程中产生的热量，单密封圈同时还要承受外界岩屑的接触磨损。

现有技术的密封形式分三类，分别为：单圆形密封圈、单扁圆形密封圈和双扁圆形密封圈。其中，单圆形密封圈的优点是占用轴承轴向空间小，可以将有限的空间更多的分配给轴颈，提高轴承的承载能力，缺点是圆形密封圈与牙轮、牙掌均存在相对运动，稳定性差，密封面窄，密封效果差；单扁圆形密封圈的优点是扁圆形密封圈与牙轮之间相对静止，仅与牙掌相对运动，密封稳定性比圆形圈更好，缺点是密封圈外侧与岩屑接触磨损快；双扁圆形密封圈的优点是外密封圈很好的阻挡岩屑进入，内密封圈很好的防止轴承油脂泄漏，缺点是占用更多的轴向空间，缩短了轴径的长度，降低利润轴承的承载能力，同时，双扁圆形密封加工难度大，而且，两个密封槽中间的间隔容易在工作过程中变形，挤压使密封效果降低。

因此，目前亟待解决的技术问题是，如何在保证轴承承载能力的前提下，提供一种可靠的密封结构，既能防止油脂的泄漏，也能阻挡岩屑侵入轴承，且密封稳定性高，密封寿命长。

发明内容

本实用新型提供一种双密封结构牙轮钻头，其目的是，解决油脂的泄漏和岩屑侵入轴承难以同时克服的问题，实现牙轮钻头的高密封稳定性和高密封寿命。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种双密封结构牙轮钻头，包括牙掌和牙轮，所述牙掌上设有一轴端，所述牙轮上设有牙轮腔体，所述牙轮以牙轮腔体套设于牙掌的轴端上；其创新在于：所述牙掌和所述牙轮之间设有一双密封结构，该双密封结构包括：一外密封槽，该外密封槽开设于所述牙轮腔体上；一内密封槽，该内密封槽也开设于所述牙轮腔体上，所述内密封槽比所述外密封槽更靠近所述牙轮腔体内侧；一外密封圈，该外密封圈的横截面为圆形，所述外密封圈与所述外密封槽相匹配；一内密封圈，该内密封圈的横截面为扁圆形，所述内密封圈与所述内密封槽相匹配，所述内密封圈的硬度小于所述外密封圈的硬度，所述内密封圈的密封接触面积大于所述外密封圈的密封接触面积，所述内密封圈的截面压缩率大于所述外密封圈的截面压缩率，所述内密封圈包括内环部和外环部，所述内环部的硬度大于所述外环部的硬度。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，外密封圈作用是阻挡外界的岩屑、水分进入轴承，其稳定性不需要像内密封圈一样高，即使极少量的水分、岩屑越过了外密封圈的阻挡，也会被内密封圈阻挡在轴承外部。所以外密封圈设计为圆形，这样更节省轴承空间。

2．上述方案中，内密封圈的作用是防止轴承内部油脂泄漏，所以采用密封接触面积更大的扁圆形密封，且扁圆形密封圈与牙轮相对静止，稳定性好，能更好的保证轴承的密封。

3．上述方案中，优选地，所述外密封圈的截面压缩率范围为6%至15%，所述外密封圈的硬度范围为A70至A95；所述内密封圈的截面压缩率的范围为8%至18%；所述内环部的硬度范围为A75至A95，所述外环部的硬度范围为A60至A85。其中硬度表述采用邵氏硬度标准，邵氏硬度是橡胶硬度测试最常用的标准之一。

4．上述方案中，所述内环部和所述外环部可以为一体连接。所述外环部与所述牙轮形成静密封；所述内环部与所述牙掌形成动密封。所述内环部的横截面的轮廓是由一曲边和一直边连接而成，所述曲边为凸弧形。

5．上述方案中，所述外密封槽上靠牙轮腔体开口端处设有第一平面，所述外密封槽中还设有与所述第一平面相邻的第二平面，所述第一平面和所述第二平面的夹角范围为130°至170°。该结构的作用是限制外密封圈向下移动，且阻止外密封圈在挤压时向牙轮挡渣面和牙掌挡渣面中间变形，减少外密封圈与岩屑的接触，从而减少磨损，延长外密封圈的寿命。

6．上述方案中，所述外密封槽在所述牙轮轴向上的宽度为所述外密封圈直径的1至2倍。避免外密封圈多面同时接触，可以减少与外密封槽摩擦产生的热量。

7．上述方案中，所述牙掌上设有牙掌挡渣面，所述牙轮上设有牙轮挡渣面，所述牙掌挡渣面与所述牙轮挡渣面之间的夹角范围为0°至15°。使牙轮挡渣面与牙掌挡渣面的间隙从外部到外密封槽的方向逐渐变小，以使岩屑更难以侵入外密封槽。

8．上述方案中，所述外密封圈的材料为橡胶；所述内密封圈的材料为橡胶。

本实用新型的优点如下：

1．双密封结构中，外密封圈防止岩屑侵入，内密封圈防止轴承油脂泄漏，有针对性的精准组合设计，使双密封圈比单密封圈相比，密封效果更佳、综合寿命更长。

2．相对双扁圆形密封圈，克服了传统双密封结构加工难度更小和占用轴向空间更小的问题。

3．牙轮挡渣面和牙掌挡渣面的设计，增加了岩屑侵入的难度，能延长外密封圈的寿命。

附图说明

附图1为本实用新型双密封结构牙轮钻头的结构示意图；

附图2为本实用新型外密封圈的结构示意图；

附图3为本实用新型内密封圈的结构示意图；

附图4为本实用新型内、外密封槽的结构示意图。

以上附图中：1．牙掌；11．牙掌挡渣面；2．牙轮；21．牙轮腔体；22．牙轮挡渣面；3．外密封槽；31．第一平面；32．第二平面；33．宽度；4．内密封槽；5．外密封圈；6．内密封圈；61．内环部；611．曲边；62．外环部。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例一：参见附图1所示，一种双密封结构牙轮钻头，包括牙掌1和牙轮2，所述牙掌1上设有一轴端，所述牙轮2上设有牙轮腔体21，牙轮2以所述牙轮腔体21套设于牙掌1的轴端上。所述牙掌1上设有牙掌挡渣面11，所述牙轮2上设有牙轮挡渣面22，所述牙掌挡渣面11与所述牙轮挡渣面22之间的夹角为15°。

参见附图1至图4所示，所述牙掌1和所述牙轮2之间设有一双密封结构，该双密封结构包括一外密封槽3，该外密封槽3开设于所述牙轮腔体21上。所述外密封槽3上靠牙轮腔体21开口端处设有第一平面31，所述外密封槽3中还设有与所述第一平面31相邻的第二平面32，所述第一平面31和所述第二平面32的夹角为130°。所述外密封槽3在所述牙轮2轴向上的宽度33为所述外密封圈5直径的2倍。

该双密封结构还包括一内密封槽4，该内密封槽4也开设于所述牙轮腔体21上，所述内密封槽4比所述外密封槽3更靠近所述牙轮腔体21内侧。

该双密封结构还包括一外密封圈5，该外密封圈5的横截面为圆形，所述外密封圈5与所述外密封槽3相匹配。

该双密封结构还包括一内密封圈6，该内密封圈6的横截面为扁圆形，所述内密封圈6与所述内密封槽4相匹配，所述内密封圈6的硬度小于所述外密封圈5的硬度，所述内密封圈6的密封接触面积大于所述外密封圈5的密封接触面积，所述内密封圈6的截面压缩率大于所述外密封圈5的截面压缩率，所述内密封圈6包括内环部61和外环部62，所述内环部61的硬度大于所述外环部62的硬度。所述外密封圈5的截面压缩率为6%，所述外密封圈5的硬度为A95。所述内密封圈6的截面压缩率的为8%；所述内环部61的硬度为A95，所述外环部62的硬度为A85。所述内环部61和所述外环部62一体连接。所述内环部61的横截面的轮廓是由一曲边611和一直边连接而成，所述曲边611为凸弧形。

所述外密封圈5和所述内密封圈6的材料为橡胶。

下面针对本实用新型的其他实施情况以及结构变化作如下说明：

1．以上实施例中，采用所述内环部和所述外环部一体连接，但本实用新型不限于此，任意能够代替本实用新型定位功能的连接方式都应当被包括进本实用新型的保护范围。这是本领域技术人员能够理解并接受的。

2．以上实施例中，优选了内、外密封圈的硬度和截面压缩率，但本实用新型不限于此；还优选了所述第一平面和所述第二平面的夹角以及所述外密封槽在所述牙轮轴向上的宽度，本实用新型亦不限于此。

3．以上实施例中，内、外密封圈的材料优选为橡胶，但本实用新型不限于此，任意能够代替本实用新型形状、结构和性能的不同材料的内、外密封圈都应当被包括进本实用新型的保护范围。这是本领域技术人员能够理解并接受的。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种双密封结构牙轮钻头，包括牙掌（1）和牙轮（2），所述牙掌（1）上设有一轴端，所述牙轮（2）上设有牙轮腔体（21），所述牙轮（2）以所述牙轮腔体（21）套设于所述牙掌（1）的所述轴端上；其特征在于：所述牙掌（1）和所述牙轮（2）之间设有一双密封结构，该双密封结构包括：

一外密封槽（3），该外密封槽（3）开设于所述牙轮腔体（21）上；

一内密封槽（4），该内密封槽（4）也开设于所述牙轮腔体（21）上，所述内密封槽（4）比所述外密封槽（3）更靠近所述牙轮腔体（21）内侧；

一外密封圈（5），该外密封圈（5）的横截面为圆形，所述外密封圈（5）与所述外密封槽（3）相匹配；

一内密封圈（6），该内密封圈（6）的横截面为扁圆形，所述内密封圈（6）与所述内密封槽（4）相匹配，所述内密封圈（6）的硬度小于所述外密封圈（5）的硬度，所述内密封圈（6）的密封接触面积大于所述外密封圈（5）的密封接触面积，所述内密封圈（6）的截面压缩率大于所述外密封圈（5）的截面压缩率，所述内密封圈（6）包括内环部（61）和外环部（62），所述内环部（61）的硬度大于所述外环部（62）的硬度。

2.根据权利要求1所述的双密封结构牙轮钻头，其特征在于：所述外密封圈（5）的截面压缩率范围为6%至15%，所述外密封圈（5）的硬度范围为A70至A95。

3.根据权利要求2所述的双密封结构牙轮钻头，其特征在于：所述内密封圈（6）的截面压缩率的范围为8%至18%；所述内环部（61）的硬度范围为A75至A95，所述外环部（62）的硬度范围为A60至A85。

4.根据权利要求1所述的双密封结构牙轮钻头，其特征在于：所述内环部（61）和所述外环部（62）一体连接。

5.根据权利要求1所述的双密封结构牙轮钻头，其特征在于：所述内环部（61）的横截面的轮廓是由一曲边（611）和一直边连接而成，所述曲边（611）为凸弧形。

6.根据权利要求1所述的双密封结构牙轮钻头，其特征在于：所述外密封槽（3）上靠所述牙轮腔体（21）开口端处设有第一平面（31），所述外密封槽（3）中还设有与所述第一平面（31）相邻的第二平面（32），所述第一平面（31）和所述第二平面（32）的夹角范围为130°至170°。

7.根据权利要求1所述的双密封结构牙轮钻头，其特征在于：所述外密封槽（3）在所述牙轮（2）轴向上的宽度（33）为所述外密封圈（5）直径的1至2倍。

8.根据权利要求1所述的双密封结构牙轮钻头，其特征在于：所述牙掌（1）上设有牙掌挡渣面（11），所述牙轮（2）上设有牙轮挡渣面（22），所述牙掌挡渣面（11）与所述牙轮挡渣面（22）之间的夹角范围为0°至15°。

9.根据权利要求1-8任一所述的双密封结构牙轮钻头，其特征在于：所述外密封圈（5）的材料为橡胶。

10.根据权利要求1-8任一所述的双密封结构牙轮钻头，其特征在于：所述内密封圈（6）的材料为橡胶。