[发明专利]一种牙轮钻头镶嵌O型橡胶圈的X型复合密封结构

说明书

技术领域

本发明涉及适用于石油钻井、地质勘探的一种牙轮钻头镶嵌O型橡胶圈的X型复合密封结构， 属于牙轮钻头轴承密封领域。

背景技术

轴承密封是牙轮钻头最关键也是最薄弱的环节，每年全世界的牙轮钻头因密封失效造成的经 济损失不可估量。密封问题已经成为严重影响牙轮钻头钻井效率及钻井成本的技术瓶颈，是 当前石油钻采工程急需解决的问题。

牙轮钻头的橡胶密封圈截面形状多为O型，虽然O型橡胶圈结构简单，易于加工安装，但接 触面积较大，尤其在较小的密封腔、高温高压的条件下，摩擦力及摩擦热就更大，磨损急剧 增加，失效非常严重。目前，工程应用最广泛的是金属浮动密封，虽然较以往的O型橡胶圈 有了较大的突破，耐高温性能得到了很好的提高，但通过现场使用数据表明，该金属浮动密 封的寿命还是很短，一般为20-30小时，有的甚至为几个小时，密封性能不能很好的满足牙 轮钻头的使用要求。金属浮动密封失效的主要问题是金属环密封面磨损严重、且磨损后无法 自动补偿，橡胶圈的接触面积大导致老化磨损严重。现有密封大多采用的是单级密封，密封 可靠性较低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有牙轮钻头密封结构接触面积大、单级密封性能差、金属密封面 磨损后不能自动补偿的问题，特提供一种牙轮钻头镶嵌O型橡胶圈的X型复合密封结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明一种牙轮钻头镶嵌O型橡胶圈的X型复 合密封结构，由牙轮、轴承、X型密封圈、一对O型橡胶圈组成；所述X型密封圈与轴承、X 型密封圈与牙轮通过四个脚接触，实现轴向、径向的双向密封的作用；X型密封圈通过四个 脚密封，减小了密封面积，当其中一个脚损坏后可通过其他的脚密封，实现了多级密封，提 高了密封的可靠性；X型密封圈的径向凹槽可以储存润滑脂，具有较好的润滑性能，降低了 密封温度，改善了密封工作环境；所述一对O型橡胶圈分别安装在X型密封圈与轴承、X型 密封圈与牙轮的轴向接触处，起辅助密封作用，通过O型橡胶圈的压缩变形使X型密封圈密 封更加紧密；O型橡胶圈的设置减小了X型密封圈的振动，提高了密封的稳定性；当X型密 封圈磨损时，O型橡胶圈提供变形自动补偿功能，仍可实现可靠密封。

本发明的优点是：1、牙轮钻头镶嵌O型橡胶圈的X型复合密封结构采用X型密封圈和O型 橡胶圈复合密封型式。X型密封圈为主密封，起轴向和径向的双向密封作用，O型橡胶圈为 辅助密封，主要起轴向密封作用；2、主密封采用X型密封圈，通过四个脚密封，减小了接触 面积，减小了摩擦力与摩擦热；3、X型密封圈的四个脚可实现多级密封作用，提高了密封的 可靠性；4、X型密封圈的凹槽结构可储存润滑脂，具有较好的润滑性能；5、牙轮钻头镶嵌O 型橡胶圈的X型复合密封结构具有变形自动补偿功能，通过O型橡胶圈的压缩变形为主密封 提供密封力，可实现较好的密封作用；6、O型橡胶圈的设置防止了X型密封圈与牙轮的直接 接触，减小了X型密封圈的振动，减小了X型密封圈的破坏，提高了密封的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是本发明一种牙轮钻头镶嵌O型橡胶圈的X型复合密封结构图。

图2是图1A处结构的放大图。

图中：1.牙爪,2.牙轮,3.钢球,4.塞销,5.轴承,6.X型密封圈,7.O型橡胶圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，牙爪1及牙轮2分别通过牙轮内孔套接在轴承5上，钢球3从塞销孔放入轴 承后将塞销4焊接固定，通过钢球3将牙轮2保持在轴承5上。牙轮2内孔和轴承5之间装 有X型密封圈6、一对O型橡胶圈7。

如图2所示，本发明一种牙轮钻头镶嵌O型橡胶圈的X型复合密封结构，由牙轮2、轴承5、 X型密封圈6、一对O型橡胶圈7组成；所述X型密封圈6与轴承5、X型密封圈6与牙轮2 通过四个脚接触，实现轴向、径向的双向密封的作用；X型密封圈6通过四个脚密封，减小 了密封面积，当其中一个脚损坏后可通过其他的脚密封，实现了多级密封，提高了密封的可 靠性；X型密封圈6的径向凹槽可以储存润滑脂，具有较好的润滑性能，降低了密封温度， 改善了密封工作环境；所述一对O型橡胶圈7分别安装在X型密封圈6与轴承5、X型密封圈 6与牙轮2的轴向接触处，起辅助密封作用，通过O型橡胶圈7的压缩变形使X型密封圈6 密封更加紧密；O型橡胶圈7的设置减小了X型密封圈6的振动，提高了密封的稳定性；当X 型密封圈6磨损时，O型橡胶圈7提供变形自动补偿功能，仍可实现可靠密封。