[发明专利]牙轮钻头用新型密封结构

说明书

本发明涉及一种牙轮钻头用新型密封结构，已在矿山和钻井领域广泛应用，也可用于其它密封形式难以满足要求的场合。其技术方案：牙轮凹槽与牙掌轴颈转角处构成密封腔，将动密封环、静密封环、静三角形橡胶密封圈和动三角形橡胶密封圈组成的双金属密封结构放入密封腔内，牙轮凹槽处依次安装静三角形橡胶密封圈、静密封环、动密封环、动三角形橡胶密封圈和牙轮。过盈装配时牙轮径向挤压静三角形橡胶密封圈和动三角形橡胶密封圈，实现静密封。动密封环、静密封环的端面相配合，构成相对转动的动密封面。本发明改进了双金属密封的结构，增加了密封的可靠性，增大了散热面积，提高了耐磨性和使用寿命。

技术领域

本发明涉及钻头密封，特别是涉及一种牙轮钻头用新型密封结构，已在矿山和钻井领域广泛应用，也可用于其它密封形式难以满足要求的场合。

背景技术

双金属密封是牙轮钻头中轴承密封的关键零部件之一，具有优异的抗振动、耐高温和耐腐蚀性能，并且能够在较高的转速下工作，具有结构简单、紧凑和占用空间小等优点，广泛应用于矿山和钻井领域中，其作用是防止密封腔内的润滑油泄漏，抵抗来自钻井外部流体的磨损。现目前使用的双金属密封结构在恶劣工况下工作时，密封端面处于压紧贴合状态，动静密封环之间相对转动，在力载荷作用下，引起密封端面产生热变形，导致密封端面泄漏量变化，使得钻头快速失效，增加钻井成本，降低钻井效率。

针对现有双金属密封结构易发生密封失效的问题，设计一种散热面积更大、密封性能更可靠、耐磨性和使用寿命更高的双金属密封结构具有现实意义和广泛前景。

发明内容

本发明的目的是：为克服现有双金属密封结构在井下恶劣工况中易发生密封失效的问题，设计了一种散热面积更大、密封性能更可靠、耐磨性和使用寿命更高的牙轮钻头用新型密封结构。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：牙轮钻头用新型密封结构，包括动密封环、静密封环、静三角形橡胶密封圈、动三角形橡胶密封圈、牙轮和牙掌轴颈，其特征在于：牙轮凹槽与牙掌轴颈转角处构成密封腔，由动密封环、静密封环、静三角形橡胶密封圈和动三角形橡胶密封圈组成的双金属密封结构放入密封腔内，牙轮凹槽处依次安装静三角形橡胶密封圈、静密封环、动密封环、动三角形橡胶密封圈和牙轮。过盈装配时牙轮径向挤压静三角形橡胶密封圈和动三角形橡胶密封圈，实现静密封，动密封环、静密封环的端面相配合，构成相对转动的动密封面。

作为进一步的技术方案，所述的牙掌轴颈转角与牙轮凹槽截面均为直角，其表面涂有石墨类耐高温润滑涂料，静三角形橡胶密封圈和动三角形橡胶密封圈截面为等腰直角三角形。

作为进一步的技术方案，所述的静密封环和动密封环接触端面开有细小的锯齿形凹槽，两端面上凹槽交错分布，动密封环与静密封环由高速钢、不锈钢、硬质合金等材料制成，在动密封环与静密封环的端面上有石墨类耐高温润滑涂层。

本发明的有益效果是：(1)本发明所述牙掌轴颈转角与牙轮凹槽表面涂有石墨类耐高温润滑涂料，在井下高温作业时可减少实现动密封产生的摩擦；(2)采用三角形橡胶密封圈，相比O型密封圈密封性能更加稳定；(3)动三角形橡胶密封圈和静三角形橡胶密封圈由改性的聚四氟乙烯制成，具有耐磨损、耐高温和自润滑等特点；(4)所述的静密封环和动密封环接触端面开有交错分布的细小锯齿形凹槽，可增加散热面积，同时凹槽可储存润滑油，减少摩擦。

附图说明

图1为本发明应用的牙轮钻头轴截面示意图。

图2为本发明密封结构局部放大图。

图3为本发明动静密封环接触端面局部放大图。

图中：1.径向轴承，2.轴颈销，3.牙轮，4.长油孔，5.塞销，6.，7.滚珠，8.静三角形橡胶密封圈，9.静密封环，10.动密封环，11.动三角形橡胶密封圈，12.牙掌轴颈，13.锯齿形凹槽。

具体实施方式