[实用新型]一种牙轮钻头轴承密封结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种石油、地质钻井用牙轮钻头的轴承密封结构，也可用于其它类似构件的轴承密封。

背景技术

为提高牙轮钻头的密封性能其轴承的密封可采用金属密封结构，如美国专利US4,753,304提出的一种单金属密封结构，这种密封结构包括有金属密封环、牙轮镶套和O型橡胶密封圈，该专利的特点是金属端面密封结构轴向占用空间小、可靠性高。美国专利US6,026,917提出了一种具有密封保护垫的单金属密封结构，密封保护垫可以防止岩屑进入密封区，该专利是对US4,753,304的进一步改进完善。牙轮钻头采用上述这种金属密封结构可以适应高压和较高温度环境，在这种结构中O型橡胶圈除起静密封作用外还提供轴向弹力对金属密封圈进行预紧。然而，橡胶是高分子聚合物，其力学性能对温度和时间的依赖程度要大的多，随温度和时间变化橡胶有一定永久变形和力学性能的改变。如现用的橡胶材料耐温150℃，井下温度更高后尽管金属密封摩擦副可以耐更高的温度，由于提供预紧储能和静密封的橡胶无法承受，这样整体的密封结构无法在更高温度条件下使用。粘弹性是高聚物材料力学性能的一个重要特征，橡胶在加载过程和卸载过程中应力应变曲线不重合。由于这些特性，为保证牙轮窜动时卸载过程中密封可靠，设计该金属密封结构需要O型橡胶密封圈提供较大的弹性预紧储能，这样在正常钻进时密封端面比压大，密封摩擦副磨损大从而影响了密封寿命。同时在这种情况下，牙轮钻头长时间储放也会影响橡胶件性能，从而影响密封的可靠性。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足而提供一种耐温性能好、密封可靠性高的牙轮钻头轴承密封结构。

本实用新型为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括有牙轮3和牙掌1，牙轮通过内孔与牙掌轴颈2相套接，构成牙轮钻头轴承，在轴承的上端牙掌轴颈的根部安设有金属端面密封环8与牙轮内孔端面相配置，在金属端面密封环的上端配置有密封圈，其不同之处在于所述的密封圈为爪式截面金属弹簧密封圈9。

按上述方案，所述的爪式截面金属弹簧密封圈9由开口向内的爪式截面环行密封圈11内置环行金属弹簧10构成。

按上述方案，所述的爪式截面环行密封圈11的截面为V形，环行金属弹簧10的截面也为V形。

按上述方案，所述的爪式截面环行密封圈11的截面为U形，环行金属弹簧10的截面为U形或O形。

按上述方案，所述的爪式截面环行密封圈11由耐温高分子材料制成。

本实用新型与现有牙轮钻头轴承密封结构相比，具有以下的有益效果：

1、采用金属弹簧和耐温高分子材料组合的密封圈，提高了密封的耐温性，钻头可以在更深井和更高温度环境下使用。

2、采用金属弹簧储能，力学性能更好，密封力可以得到较好的控制，由于窜动过程中力随位移变化响应速度快，设计的端面密封力可以比现有O形橡胶供能圈的端面密封力小，减少密封面磨损，提高密封的可靠性和寿命。

3、橡胶供能圈的性能随时间变化大，而金属弹簧力学性能随时间变化小，所以有更长的存放期，从而提高了轴承密封的可靠性。

4、相对现有密封结构中轴颈有复杂的凹槽，本实用新型的轴颈结构简化，加工工艺性较好。

附图说明：

图1是本实用新型一个实施例的牙轮钻头局部剖面图。

图2是本实用新型一个实施例中牙轮钻头轴承密封部位局部放大剖面图。

图3是本实用新型第二个实施例中牙轮钻头轴承密封部位局部放大剖面图。

图4是本实用新型第三个实施例中牙轮钻头轴承密封部位局部放大剖面图。

图5是本实用新型第四个实施例中牙轮钻头轴承密封部位局部放大剖面图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。