[发明专利]一种牙轮钻头轴承单金属密封结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于石油钻探领域的牙轮钻头轴承单金属密封结构。

背景技术

对于牙轮钻头单金属密封性能的提升，主要围绕密封保护垫以及金属密封环结构的优化。美国专利US7,413,037和US2014/0225327均是通过密封保护垫结构优化，改善密封保护垫的受力状况，从而提高密封保护垫寿命和密封整体密封结构寿命。美国专利US2011/0048810在金属密封环的表面创建有纹理的表面，增加金属环与供能圈的密封力。在异形截面供能圈上只有中国专利CN201826754U将供能圈和密封垫做成一个整体。在实际应用中，当牙轮在牙掌轴承上发生上下窜动时，金属动密封面的密封比压及供能圈与密封环之间的密封力均会发生变化。因此，供能圈的跟随性及其重要，供能圈压缩量及截面形状均是影响供能圈跟随性的重要因素。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中存在的不足提供一种牙轮钻头轴承单金属密封结构，它能使轴承单金属密封的密封可靠性和使用寿命得到进一步的提高。本发明所采用的技术方案为：包括有轴颈和镶装于牙轮轴孔的镶套，在轴颈的后端安设有供能圈，供能圈的外周配置金属密封环，金属密封环的前端面与镶套端面相配置，在轴颈的后端根部安设有密封保护垫，密封保护垫与金属密封环的后端面相配置，其特征在于所述的供能圈为锥形供能圈，锥形供能圈的回转截面为扁平状，且锥形供能圈的上下方外侧和/或内侧设置有环形凸缘。按上述方案，在位于密封保护垫内侧和锥形供能圈后端的轴颈部位设置环形凸台，环形凸台的轴向端面与锥形供能圈的下端相配置，环形凸台的外周面与密封保护垫的内侧相配置。

按上述方案，所述的锥形供能圈直径上小下大，扁平回转截面的中线与锥形供能圈的中心线相倾斜，倾斜角度为10°~30°。

按上述方案，所述的锥形供能圈的上端面和/或下端面设置有环形凸缘。

按上述方案，所述的扁平回转截面的形状为8字形、双花瓣形、腰圆形或B形。

按上述方案，所述的锥形供能圈的内外侧中部设置有环形凹槽，环形凹槽截面为平直形或内凹弧形。

按上述方案，所述的金属密封环设有大端朝后的内锥孔，内锥孔的圆锥面与锥形供能圈的外周相配置。

按上述方案，所述的牙掌轴颈后端根部设置锥形供能圈安装槽，所述安装槽的底面为与金属密封环内锥孔相对应的锥面，所述安装槽的上下侧面与锥面垂直，且下侧面为环形凸台的轴向端面。

按上述方案，所述的安设在安装槽中的锥形供能圈两端及内侧有4处与牙掌轴颈根部接触，外侧有2处与金属密封圈的内锥孔相接处，形成多重有效密封。

按上述方案，所述的锥形供能圈由耐磨橡胶制成。

本发明所取得的有益效果为：1、供能圈回转截面形状为扁平状，扁平状回转截面供能圈与牙掌轴颈密封接触点增加，与金属密封环内侧由1点密封增加到2点密封，使牙轮钻头的密封能力得到有效提高；2、设置锥形供能圈安装槽形成多重有效密封，进一步增强了密封性能；3、因供能圈与牙掌轴颈由2点密封增加到4点密封，金属密封环内侧与扁平状供能圈上下2点接触，使金属密封环与镶套下端面形成的动密封面的接触比压变化幅度更小，具有更好的稳定性。尤其是当牙轮在牙掌轴承上发生上下窜动时，扁平状回转截面供能圈通过上下两端的压缩量调整及时平衡了窜动导致的供能圈跟随性差的弱点，进一步提高了本发明的可靠性和使用寿命。

附图说明

图1是本发明一个实施例的牙轮钻头轴承部位结构剖视图。

图2、3是本发明第一个实施例中轴承密封部位的局部放大剖面图。

图4是本发明第一个实施例中供能圈剖视结构图。

图5、6是本发明第二个实施例中轴承密封部位的局部放大剖面图。

图7是本发明第二个实施例中供能圈剖视结构图。

图8是本发明第三个实施例中轴承密封部位的局部放大剖面图。

图9是本发明第三个实施例中供能圈剖视结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。