[实用新型]单金属密封系统和浮动轴承系统结合的牙轮钻头轴承总成

说明书

技术领域

本实用新型属于一种采矿及石油钻探用牙轮钻头轴承总成，特别涉及一种单金属密封系统和浮动轴承系统结合的牙轮钻头轴承总成。 

背景技术

随着钻井技术的发展以及钻井深度的增加，特别是复合钻井技术的应用，对主要钻井工具-牙轮钻头的使用寿命及钻井效率的要求越来越高，尤其是钻头轴承及密封能否适应高转速钻井的要求是关键。目前普遍使用的、传统的橡胶密封钻头因橡胶密封圈直接与牙爪轴高速旋转摩擦升温快，易过早损坏造成密封失效。而孔、轴直接接触组成的牙轮钻头普通轴承因孔、轴直接摩擦，在井下高压、高转速作用下摩擦面升温快，使轴承腔内润滑油失效，因此无法满足高速钻井及钻深井的钻井要求，双金属密封虽可满足密封方面的要求，但由于两个金属密封环占用轴承的轴向空间较大，缩短了轴承的有效接触长度，降低了轴承的承载能力。 

实用新型内容

为了克服上述橡胶密封普通轴承钻头和双金属密封钻头的不足，本实用新型提供了一种单金属密封系统和浮动轴承系统结合的牙轮钻头轴承总成，它是在爪牙轴的根部和牙轮孔外端口之间安装了镶入牙轮内孔并与牙轮一起转动的密封动环、O形密封圈及单金属密封静环，包括牙爪轴的根部曲面构成单金属密封系统，形成了两个静密封面和一个由金属面配对的动密封面；在牙爪轴与牙轮孔之间安装了由减磨材料制成的大浮动套、小浮动套、止推垫构成浮动轴承系统，使轴承的摩擦面增加了一倍，从而降低了每个摩擦面的摩擦热。该实用新型具有双金属密封摩擦系数小，耐高温、高转速的优点，克服了双金属密封占用轴向空间大、轴承承载能力低及橡胶密封和普通轴承不耐高压、高转速的缺点。 

实用新型的技术方案： 

1、牙轮装在牙爪轴上，可绕牙爪牙轴转动，在爪牙轴的根部和牙轮孔外端口之间安装了镶入牙轮内孔并与牙轮一起转动的密封动环、单金属密封静环、O形密封圈，包括牙爪轴的根部曲面构成单金属密封系统，O形密封圈被单金属密封静环内侧表面压缩于牙爪轴的根部曲面上，形成两个静密封面，O形密封圈被压缩后产生的变形弹力使单金属密封静环的大端平面与密封动环的外端面紧贴在一起，形成动密封面，防止钻井液进入轴承腔内。 

2、在牙爪轴与牙轮孔之间安装了大浮动套、小浮动套、止推垫，包括牙爪轴的大轴、小轴、轴止推面及牙轮大孔、牙轮小孔、孔止推面构成浮动轴承系统。大浮动套的内、外表面分别与牙爪轴的大轴、牙轮大孔配合形成两个圆柱滑动摩擦面，小浮动套的内、外表面分别与牙爪轴的小轴和牙轮小孔配合形成另外两个圆柱滑动摩擦面，止推垫的两个平面分别与牙爪轴的轴止推面和牙轮 的孔止推面配合形成两个平面滑动的摩擦面。大浮动套、小浮动套及止推垫均处于浮动状态，其转动速度为零至牙轮的转动速度之间。 

所述牙爪轴的根部曲面为倾斜曲面，其倾斜角b为30°～40°。 

所述单金属密封静环和密封动环是由马氏体不锈钢、高速钢、硬质合金、金属陶瓷等材料制成. 

所述O形密封圈是由丁氰橡胶、氟橡胶等弹性材料制成。 

所述大浮动套，小浮动套及止推垫是由铍青铜、锡青铜或锌合金等减磨材料制成。 

所述大浮动套、小浮动套为柱状圆环体，所述止推垫为片状圆环体。 

所述单金属密封静环的大端有一平面和一斜面，其斜面倾斜角c大于5°～8°。 

所述单金属密封静环内侧表面为由两个圆弧凹面和一个圆弧凸面组成的倾斜曲面，其倾斜角a大于30°～40°。 

本实用新型的特点是：1、动密封面为金属配对面，比橡胶密封耐高温、高转速，摩擦系数小，寿命长。2、比双金属密封占用轴向空间小，提高了轴承的承载能力。3、浮动轴承系统比孔、轴直接组成的普通轴承增加了一倍的摩擦面，从而减小了每个摩擦面的摩擦速度和摩擦热，提高了轴承的寿命。 

附图说明

图1为本实用新型轴承总成结构示意图； 

图2为本实用新型轴承总成分解状态示意图； 

图3为图1的局部放大图即单金属密封系统结构示意图； 

图4为单金属密封静环的截面放大图； 

图5为单金属密封静环的剖视图。 

附图标记说明：