CN2934549Y - 牙轮钻头轴承密封结构 - Google Patents

Abstract

一种牙轮钻头轴承密封结构，用于牙轮钻头轴承的密封，涉及牙轮钻头的轴承密封结构制造技术领域，本实用新型可以解决现有技术只能进行径向密封，岩屑容易进入密封面对密封圈造成磨损的问题；本实用新型在牙轮内孔上端开有矩形环槽，在矩形环槽中设置唇形密封圈，利用井底的压力增大密封圈在被密封轴承副上的接触面积，具有在井底压力作用下，增大了密封圈外侧面与牙轮矩形环槽接触面积的特点，同时还由于唇形密封圈内侧面开口端与牙爪密封面配合，形成多重密封，有效地阻止岩屑与其他污染物进入钻头轴承副，提高了轴承密封的可靠性和使用寿命。

Description

牙轮钻头轴承密封结构

技术领域：一种牙轮钻头轴承密封结构，用于石油天然气开采钻井的牙轮钻头轴承的密封，涉及用于石油、天然气钻井、地质勘探、矿山开采钻井牙轮钻头的轴承密封结构设计制造技术领域。

背景技术：牙轮钻头的轴承密封是牙轮钻头最重要的环节之一，轴承密封的好坏直接影响到轴承的寿命，并最终决定了钻头的使用寿命，当钻头在井底钻进时，牙轮绕钻头轴线公转的同时，绕自身轴线自转，在一定的液压下，密封圈实现轴承副的密封，现有技术的牙轮钻头轴承密封结构中密封圈一般为“O”形，其结构简单，但是，“O”形橡胶圈只能实现轴承的径向密封，因此在钻进过程中存在以下问题：1、由于密封面积小，岩屑容易进入密封面对密封圈造成损坏，并因此造成轴承先期失效；2、目前在“O”形密封圈的一侧为轴承副，另一侧为钻井介质，没有过渡区间，一旦泥浆进入密封面，很快造成密封失效；3、“O”形密封圈容易与牙轮密封槽发生相对运动，因此加速了密封圈的磨损，缩短了密封寿命。

发明内容：本实用新型的目的是针对现有技术容易失效的问题，利用井底压力增大密封圈在被密封轴承副上的接触面积，设计一种在牙轮内孔上开设矩形环槽，并具有唇形密封圈的牙轮钻头轴承密封结构。

本实用新型是这样实现的：本实用新型包括牙爪和安装在牙爪轴颈上的牙轮，在牙轮内孔上端开有矩形环槽，在矩形环槽中设置唇形密封圈，唇形密封圈的外圆面宽度大于矩形环槽的底宽，唇形密封圈的内圆面为唇形，外圆面为内凹的圆弧面，唇形密封圈的外圆面与牙轮的矩形环槽的圆柱面过盈配合，唇形密封圈内圆面与牙爪轴颈的密封部位相配合，唇形密封圈的外侧面与牙轮矩形环槽的圆柱面形成至少一个空腔。

本实用新型的优点是：1、在钻头钻进过程中，在井底压力的作用下，因密封圈外侧面与牙轮矩形环槽的环形空腔被部分压实，增大了接触面积，有效地减少或防止密封圈相对牙轮密封槽运动，延长密封圈的使用寿命；2、由于唇形密封圈内侧面开口端与牙爪密封面配合，形成多重密封，有效地阻止岩屑与其他污染物进入钻头轴承副，提高了轴承密封的可靠性。

附图说明：

图1为本实用新型在牙轮钻头局部上的装配示意图。

图2为本实用新型唇形密封圈3的正面放大示意图。

图3为本实用新型唇形密封圈3截面放大示意图。

图4为本实用新型牙轮内孔的矩形环槽4的截面局部放大示意图。

图5为本实用新型密封结构局部放大的装配剖面示意图。

具体实施方式：下面结合附图对本实用新型进一步说明：以三牙轮钻头为例：本实用新型包括牙爪1和安装在牙爪轴颈上的牙轮2，在牙轮2的内孔上端开有矩形环槽4，矩形环槽4中设置有唇形密封圈3，唇形密封圈3的内圆面8为唇形开口结构，唇形密封圈3的外圆设置有一个内凹的外圆面5，连接内圆面8与外圆面5的外侧面是圆弧面9和10，由圆弧面9和10构成的外侧面与牙轮矩形环槽4的圆柱面形成的空腔11≥1个；矩形环槽4具有与牙轮内孔轴线同轴的柱面，矩形环槽4的底面是平的，矩形环槽4的底为密封柱面6，矩形环槽4的底面也可以是向内的凹面；唇形密封圈3的外圆面5横向截面的宽度≥矩形环槽4的宽度；唇形密封圈3的内圆面8横向截面的宽度＜矩形环槽4的宽度；唇形密封圈3截面的纵向高度＞矩形环槽4的高度，唇形密封圈3的内圆面8的唇形开口数量≥1个，唇形密封圈3的外圆面5的凹形圆弧面的数量≥1个，唇形密封圈3外圆面5向内凹的圆弧面也可以是平面的，唇形密封圈3的内圆面8的唇形开口结构可以对称布置，也可以非对称布置；唇形密封圈3的外圆面5与矩形环槽4的底面形成的环形空腔7的数量≥1个，环形空腔7的容积为唇形密封圈体积的0.5～15％；当钻头牙轮在井底工作时，由于受到四面挤压，唇形密封圈3与牙爪1的轴颈形成径向密封，与矩形环槽4的边壁形成轴线密封，在钻头钻进过程中，当牙轮2绕牙爪轴颈旋转时，唇形密封圈3始终保持与牙爪轴颈同轴，使其能适应高转速并确保密封的可靠性；由于在唇形密封圈3的内圆面8和外圆面5上分别设置的唇形开口数量和凹形圆弧面都不少于1个，因此在唇形密封圈3的外圆面5与矩形环槽4的底面形成至少一个环形空腔7，这个环形空腔7就形成了两个密封面，这两个密封面可以有效的防止钻削和泥浆在钻井的过程中进入轴承，同时，由于唇形密封圈3由耐磨橡胶材料制作，因此能够适应较长期的旋转磨损。

Claims (5)

1、一种牙轮钻头轴承密封结构，包括牙爪和牙轮，其特征在于：

a、所述牙轮的内孔上端设有矩形环槽，矩形环槽中设有唇形密封圈，矩形环槽具有与牙轮内孔轴线同轴的柱面，矩形环槽的底是平面的，唇形密封圈的内圆面为唇形开口结构，唇形密封圈的外圆面为内凹的圆弧面，连接内圆面与外圆面的中间部分为圆弧面；

b、所述唇形密封圈的外侧面横向截面的宽度≥矩形环槽的宽度，唇形密封圈的内圆面横向截面的宽度＜矩形环槽的宽度，唇形密封圈截面的纵向高度＞矩形环槽的高度。

C、所述唇形密封圈的外侧面与牙轮矩形环槽的圆柱面形成的空腔≥1个，唇形密封圈的外圆面与矩形环槽的底面形成的环形空腔≥1个，环形空腔的容积为唇形密封圈体积的0.5～15％。

2、根据权利要求1所述的牙轮钻头轴承密封结构，其特征在于：所述唇形密封圈的内圆面的唇形开口数量≥1个；所述唇形密封圈的外圆面的凹形圆弧面的数量≥1个。

3、根据权利要求1所述的牙轮钻头轴承密封结构，其特征在于：所述唇形密封圈外圆面向内凹的圆弧面也可以是平面的。

4、根据权利要求1所述的牙轮钻头轴承密封结构，其特征在于：所述矩形环槽的底面也可以是内凹面的。

5、根据权利要求1所述的牙轮钻头轴承密封结构，其特征在于：所述唇形密封圈的内圆面的唇形开口结构可以对称布置，也可以非对称布置。

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