[实用新型]新型牙轮钻头密封结构

说明书

技术领域

本实用新型属于轴承密封领域，尤其涉及用于石油或地质钻探用牙轮钻头轴承密封。 

背景技术

牙轮钻头的寿命主要取决于钻头轴承的寿命，而轴承的寿命很大程度上依赖密封的寿命，美国休斯公司就是根据密封可靠性来预测钻头寿命。牙轮钻头目前的发展趋势是转速高速化，工况环境也越来越恶劣，特别是石油钻探，随着钻井深度越来越深，普通轴承密封圈这一环节的薄弱性越来越突出。 

钻头轴承密封的功能在于分隔轴承和井底钻井液，不让井底钻井液、岩屑等进入轴承，同时还要保持轴承润滑油不泄漏，从而保证钻头的使用寿命。 

牙轮钻头轴承密封的失效主要是密封接触面的摩擦、磨损，而现在牙轮钻头轴承所承受的日益恶劣的环境工况使得轴承密封越来越无法满足同时隔离钻井液、岩屑等与润滑油的要求：井底压力和轴承润滑剂的压力都很高，且运行过程中两者的压力也往往难以平衡，使得处于两者间的密封件的接触状态和接触位置容易发生变化，影响密封；循环钻井液对井底压力引起的波动，也使密封件的接触状态和接触位置发生相应变化；钻井液中含有大量固体颗粒等磨砺性介质，这些物质容易进入密封圈内，大大加剧密封件的磨损，乃至直接引起密封失效。这些因素都会加剧密封件的磨损，并加速橡胶件的降解。 

现在常用的牙轮钻头密封形式，其石油钻探用O形密封圈材料选用高性能氢化丁腈橡胶，其具有耐高温（150℃条件下可长期使用），耐硫化氢、水蒸气等腐蚀性介质，很好的压缩永久变形能力，较高的拉伸和撕裂强度等优点。但橡胶的表面摩擦系数很大，而且要起到密封作用，必须与配合部件有较大的过盈，因此在轴承高速旋转条件下摩擦阻力大，升热高，磨损和老化现象严重，已无法保证轴承的使用寿命。改进型的密封形式也相继出现了多种，如在橡胶中填加PTFE和二硫化钼等，虽可适当降低橡胶的摩擦系数，但摩擦阻力任很大，且动密封性也不理想，仍难以满足轴承寿命的要求。其他一些如增加金属动密封结构等也有各种缺点，因此难以达到理想的使用寿命要求。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提出一种可以更适合钻井工作的恶劣环境，能更有效地同时隔离润滑油与钻井液、岩屑等，两者互不影响，延长密封装置使用寿命的牙轮钻头轴承密封结构。 

本实用新型目的通过下述技术方案来实现： 

一种新型牙轮钻头密封结构，牙掌、牙轮通过牙掌轴颈和牙轮轴孔可旋转地相互配合，所述牙轮轴孔开口处设置密封槽，所述密封槽两端分别连通内部润滑油通道和外部钻井液通道，还包括固定于所述密封槽内的金属骨架，所述金属骨架将该密封槽分隔成连通内部润滑油通道的润滑油密封槽以及连通外部钻井液通道的钻井液密封槽，所述润滑油密封槽内设有润滑油密封件，其与金属骨架一起完全密封隔离所述内部润滑油通道，所述钻井液密封槽内设有钻井液密封件，其与金属骨架一起完全密封隔离所述外部钻井液通道。

作为优选方式，所述润滑油密封件一侧面静密封牙轮轴孔内面，另一侧面动密封牙掌轴颈轴面。作为优选方式，所述润滑油密封件由静密封牙轮轴孔内面的弹性静密封件和动密封牙掌轴颈轴面的径向动密封件组成，所述径向动密封件由填充聚四氟乙烯制成。 

作为优选方式，所述润滑油密封件由动密封牙掌轴颈轴面的径向动密封件和将其与金属骨架固定的固定件组成，所述径向动密封件由填充聚四氟乙烯制成。 

作为优选方式，所述润滑油密封件为高压橡胶油封。 

进一步地，所述密封件的动密封接触面设有第一螺旋槽，其旋向与牙掌轴颈的旋向相反。 

作为优选方式，所述钻井液密封件一侧面动密封牙掌轴颈端面。作为优选方式，所述钻井液密封件由动密封牙掌轴颈端面的端面动密封件以及填充端面动密封件与金属骨架间的弹性填充件组成，所述端面动密封件由填充聚四氟乙烯制成。 

进一步地，所述密封件的动密封接触面设有第二螺旋槽，其旋向与牙掌轴颈的旋向相反。作为优选方式，所述密封件的动密封接触面外侧为平贴牙掌轴颈端面的平面。