CN201747275U - 一种二级轴向橡胶密封牙轮钻头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种二级轴向橡胶密封牙轮钻头，包括牙轮和牙掌，牙掌、牙轮通过牙掌轴颈和牙轮轴孔可旋转地相互配合，牙轮轴孔开口处设置密封槽，密封槽内设置一橡胶密封圈，该橡胶密封圈内设置用于容纳油脂的空腔；所述用于容纳油脂的空腔在橡胶密封圈的一侧面设置空腔开口，所述用于容纳油脂的空腔为环状空腔，所述空腔开口为环状开口；密封槽内还设置有金属圈和第二橡胶圈，金属圈通过螺纹或过盈配合固定于牙掌轴颈，金属圈将第二橡胶圈压在牙掌轴颈侧面；设置有空腔开口的橡胶密封圈的侧面与金属圈的一侧面相互接触构成滑动摩擦面；该牙轮钻头提高了牙轮钻头轴承系统密封的效果，并有利于降低牙轮钻头制作成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及地质勘探以及钻井工具技术领域，尤其是涉及一种二级轴向橡胶密封牙轮钻头。
背景技术
牙轮钻头是广泛应用于油田钻井，地质勘探以及工程领域的钻井工具。牙轮钻头的应用环境相当复杂，滑动轴承和滚动轴承都要求有适合复杂环境的密封系统，由于密封系统是在做相对运动，互相摩擦的使用环境下，因此其使用寿命很短。目前，国内外广泛使用的牙轮钻头分为橡胶密封和金属密封两种方式，由于钻井需要在高转速，高钻压，高冲击环境下运行，因此轴承系统的密封非常关键。现在国内外各大钻井工具制造公司生产的钻头中，橡胶密封不适合高转速钻井，在高转速下很快失效，金属密封适合高转速但生产工艺复杂，制造成本高，因此，设计制作密封效果较好并且制作成本较低的牙轮钻头的密封结构一直是技术人员关注的重点。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种二级轴向橡胶密封牙轮钻头，提高牙轮钻头轴承系统密封的效果，并有利于降低牙轮钻头制作成本。
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：本实用新型的二级轴向橡胶密封牙轮钻头包括牙轮和牙掌，牙掌、牙轮通过牙掌轴颈和牙轮轴孔可旋转地相互配合，牙轮轴孔开口处设置密封槽，密封槽内设置一橡胶密封圈，该橡胶密封圈内设置用于容纳油脂的空腔；所述用于容纳油脂的空腔在橡胶密封圈的一侧面设置空腔开口，所述用于容纳油脂的空腔为环状空腔，所述空腔开口为环状开口；密封槽内还设置有金属圈和第二橡胶圈，金属圈通过螺纹或过盈配合固定于牙掌轴颈，金属圈将第二橡胶圈压在牙掌轴颈侧面；设置有空腔开口的橡胶密封圈的侧面与金属圈的一侧面相互接触构成滑动摩擦面。
进一步，橡胶密封圈靠近牙轮轴承润滑腔一侧的橡胶体向所述用于容纳油脂的空腔内弯曲或倾斜。
进一步，用于容纳油脂的空腔内还设置有金属骨架。
进一步，所述的金属骨架截面为半圆形。
进一步，在所述的橡胶密封圈位于滑动摩擦面一侧的橡胶表面设置聚四氟乙烯层。
本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，橡胶密封圈内侧增加了用于容纳油脂的空腔，空腔内的润滑脂不但对橡胶密封圈本身起润滑作用，增加了橡胶密封圈使用寿命，而且空腔又形成了压强缓冲区；通常在复杂的井下作业环境下，橡胶密封圈两侧存在压强差，并压强差不断变化，即牙轮轴承润滑腔与外界泥浆区域相比存在不断变化的压强差，这种不断变化的压强差会加速橡胶密封圈的损坏，而在本实用新型中，橡胶密封圈内设置了空腔，空腔内容纳有润滑油脂，这样就减小了橡胶密封圈两侧的压强差；其次空腔内的润滑脂在橡胶密封圈失效后仍能起到密封和润滑作用；橡胶密封圈的空腔开口使橡胶密封圈的滑动摩擦面分为两部分，本文称靠近牙轮轴承润滑腔的那部分滑动摩擦面为第二密封面，称靠近外界环境的那部分滑动摩擦面为第一密封面，第一密封面和第二密封面就构成两级密封，其中，第二密封面由于润滑条件和弹性的改善，其使用寿命较长，在第一密封面失效后第二密封面仍能起到密封效果，从而提高橡胶密封圈整体使用寿命；进一步，橡胶密封圈靠近牙轮轴承润滑腔一侧的橡胶体向所述用于容纳油脂的空腔内弯曲或倾斜，当牙轮轴承润滑脂区域压强较大时，第二密封面和金属圈的接触压力变小，牙轮轴承润滑脂区域润滑脂少量外流，起到润滑橡胶密封圈的作用，相反，当外侧润滑脂区域压强大时，第二密封面和金属圈的接触压力变大，则外侧润滑脂或泥浆不能进入牙轮轴承润滑腔内部，起到较好的密封作用；橡胶密封圈滑动摩擦面一侧的橡胶表面设置聚四氟乙烯层增加了橡胶密封圈的耐磨性能；用于容纳润滑油脂的空腔内加入金属骨架可以避免橡胶密封圈压缩变形时空腔变形缩小。
本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为图1中本实用新型的橡胶密封圈位置的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
结合图1和图2所示，二级轴向橡胶密封牙轮钻头包括牙轮9和牙掌10，牙掌10、牙轮9通过牙掌轴颈和牙轮轴孔可旋转地相互配合，牙轮轴孔开口处设置密封槽，密封槽内设置一橡胶密封圈1，橡胶密封圈1内设置用于容纳油脂的空腔4；用于容纳油脂的空腔4在橡胶密封圈的一侧面设置空腔开口，用于容纳油脂的空腔4为环状空腔，所述空腔开口为环状开口；密封槽内还设置有金属圈8和第二橡胶圈6，本实施例中金属圈8截面为“L”型，金属圈8上设置螺纹7，金属圈8通过螺纹7与固定于牙掌轴颈，金属圈8将第二橡胶圈6压在牙掌轴颈侧面；牙掌轴颈上的螺纹和螺纹7配合把金属圈8和第二橡胶圈6固定在轴颈上，避免了金属圈8的转动；很明显金属圈8与牙掌轴颈之间采用过盈配合的方式也可以达到金属圈8不转动的目的。设置有空腔开口的橡胶密封圈1的一侧面与金属圈8的一侧面相互接触，该接触面为滑动摩擦面，由于橡胶密封圈1上空腔开口的设置，滑动摩擦面分为两个密封面，本文称靠近牙轮轴承润滑腔的那部分滑动摩擦面为第二密封面5，称靠近外界环境的那部分滑动摩擦面为第一密封面2，第一密封面2和第二密封面5就构成两级密封。橡胶密封圈1的靠近牙轮轴承润滑腔一侧的橡胶体向所述用于容纳油脂的空腔4内弯曲或倾斜，也即附图中空腔4下侧构成第二密封面5的部分橡胶体向空腔4内弯曲或倾斜。用于容纳油脂的空腔4内还设置有金属骨架3，金属骨架3截面为半圆形，具体实施时，金属骨架3可以采用截面为半圆形的铁架或铁丝，避免橡密封胶圈1被压缩变形时空腔4变形缩小。橡胶密封圈1位于滑动摩擦面一侧的橡胶表面设置聚四氟乙烯层可减少摩擦系数，延长橡胶密封圈1的使用寿命和密封效果。金属圈8表面经研磨处理后表面粗糙度Ra≤0.01um，进一步降低滑动摩擦面的摩擦系数，延长密封构件的使用寿命和密封效果。在通常的使用环境中，由于牙掌10的轴颈和牙轮9的接触间隙非常小，其空隙内润滑脂的数量也非常少，当外部泥浆有少量进入密封系统时，就直接进入滑动摩擦面的区域，使密封马上失效，而本实用新型中橡胶密封圈1加设容纳油脂的空腔4以后，泥浆会压迫空腔4，推动空腔4内的润滑脂进入滑动摩擦区域，从而有助于延缓密封的失效时间。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种二级轴向橡胶密封牙轮钻头，包括牙轮和牙掌，牙掌、牙轮通过牙掌轴颈和牙轮轴孔可旋转地相互配合，牙轮轴孔开口处设置密封槽，密封槽内设置一橡胶密封圈，其特征在于：该橡胶密封圈内设置用于容纳油脂的空腔；所述用于容纳油脂的空腔在橡胶密封圈的一侧面设置空腔开口，所述用于容纳油脂的空腔为环状空腔，所述空腔开口为环状开口；密封槽内还设置有金属圈和第二橡胶圈，金属圈通过螺纹或过盈配合固定于牙掌轴颈，金属圈将第二橡胶圈压在牙掌轴颈侧面；设置有空腔开口的橡胶密封圈的侧面与金属圈的一侧面相互接触构成滑动摩擦面。
2.根据权利要求1所述的二级轴向橡胶密封牙轮钻头，其特征在于：橡胶密封圈靠近牙轮轴承润滑腔一侧的橡胶体向所述用于容纳油脂的空腔内弯曲或倾斜。
3.根据权利要求2所述的二级轴向橡胶密封牙轮钻头，其特征在于：用于容纳油脂的空腔内还设置有金属骨架。
4.根据权利要求3所述的二级轴向橡胶密封牙轮钻头，其特征在于：所述的金属骨架截面为半圆形。
5.根据权利要求1-4任一项所述的二级轴向橡胶密封牙轮钻头，其特征在于：在所述的橡胶密封圈位于滑动摩擦面一侧的橡胶表面设置聚四氟乙烯层。
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| CN111425140A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-07-17 | 浙江工业大学 | 牙轮钻头用斜对称双c型自适应密封结构 |
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2010
- 2010-07-09 CN CN2010202532823U patent/CN201747275U/zh not_active Expired - Fee Related
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