牙輪鉆頭軸承密封圈及其牙輪鉆頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及石油鉆井固井技術領域，尤其涉及一種牙輪鉆頭軸承密封圈，包括橡膠圈基體，所述橡膠圈基體的上下兩側分別開有壓力槽，在所述壓力槽的兩側設有支撐突臺；所述壓力槽單側的深度為橡膠圈基體總厚度的8%～10%，壓力槽寬度大于等于密封圈截面寬的50%。這樣使密封區(qū)域接觸壓力均勻，密封性能穩(wěn)定，而且壓力槽可以增加密封力同時允許密封圈的熱膨脹，這樣又增強了密封效果。
【專利說明】
牙輪鉆頭軸承密封圈及其牙輪鉆頭
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及石油鉆井固井技術領域，尤其涉及一種牙輪鉆頭軸承密封圈及其牙輪鉆頭。
【背景技術】
[0002]牙輪鉆頭是在地殼中破碎巖石的一種工具。在石油鉆井及其他礦用鉆探方面使用的牙輪鉆頭大多數(shù)是密封形式的。密封式牙輪鉆頭主要由牙掌、牙掌軸、牙輪、牙輪孔、鎖緊元件和密封件構成。而現(xiàn)行的牙輪鉆頭軸承密封件，主要有橡膠圈密封和金屬端面密封。橡膠圈密封是利用橡膠良好的塑性變形能力，給密封圈以一定的壓縮變形來保證密封。以往的矩形橡膠圈雖然結構簡單、緊湊，但是裝入牙輪槽后會相對于槽產(chǎn)生不對齊或歪斜，造成密封區(qū)域接觸壓力不均勻，密封效果不是很好，經(jīng)常出現(xiàn)密封過早的失效，進而使整個牙輪鉆頭過早的損壞。而金屬端面密封它由金屬環(huán)、橡膠圈等組成密封件。其中橡膠圈作為功能圈和靜密封圈，金屬環(huán)承擔動密封。其優(yōu)點是密封件摩擦力小、適應高速能力強;但是密封元件多，占用空間多，系統(tǒng)復雜，制造精度要求高，組裝工藝繁瑣，限制了使用范圍。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述技術的不足，而提供一種牙輪鉆頭軸承密封圈及其牙輪鉆頭，占用空間小。
[0004]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術方案:
一種牙輪鉆頭軸承密封圈，其特征在于:包括橡膠圈基體，所述橡膠圈基體的上下兩側分別開有壓力槽，在所述壓力槽的兩側設有支撐突臺；所述壓力槽單側的深度為橡膠圈基體總厚度的8%?10%，壓力槽寬度大于等于密封圈截面寬的50%。
[0005]優(yōu)選地，所述壓力槽設置在密封圈基體上下兩端的中間部位。
[0006]一種牙輪鉆頭，其特征在于:包括牙輪、牙掌、定位鋼球以及軸承密封圈;所述定位鋼球設置在所述牙輪和牙掌的“R”槽之間，所述軸承密封圈裝在牙輪鉆頭牙掌與牙掌軸銜接根部的牙輪孔槽中，所述軸承密封圈包括橡膠圈基體，所述橡膠圈基體的上下兩側分別開有壓力槽，在所述壓力槽的兩側設有支撐突臺；所述壓力槽單側的深度為橡膠圈基體總厚度的8%?10%，壓力槽寬度大于等于密封圈截面寬的50%。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果:1、密封性能穩(wěn)定。帶壓力槽和支撐突臺高密封性能的牙輪鉆頭軸承密封圈與傳統(tǒng)的牙輪鉆頭軸承矩形橡膠圈密封相比，以往的牙輪鉆頭軸承密封圈為了允許在使用過程中熱膨脹，通常牙輪密封槽的高度比軸承密封圈的厚度大很多，這種有間隙的缺點在于裝配過后密封圈相對于牙輪密封槽會發(fā)生不對齊或歪斜，這種不對齊或歪斜會造成密封區(qū)域接觸壓力不均勻，密封效果不是很好，經(jīng)常出現(xiàn)密封過早的失效，而帶壓力槽和支撐突臺高密封性能的牙輪鉆頭軸承密封圈就避免了裝配過后的不對齊或歪斜，這樣使密封區(qū)域接觸壓力均勻，密封性能穩(wěn)定，而且壓力槽可以增加密封力同時允許密封圈的熱膨脹，這樣又增強了密封效果。
[0008]2、現(xiàn)行的金屬密封裝置繁雜、元件多，增加了制造工序和成本。用帶壓力槽和支撐突臺高密封性能的牙輪鉆頭軸承密封圈做牙輪鉆頭密封元件，制造簡單，減少了加工工序，產(chǎn)品一致性好，質量穩(wěn)定，降低了制造成本。
[0009]3、結構簡單、緊湊，占用軸承空間小。與金屬端面密封相比本密封圈占用軸承空間相對小，節(jié)約了軸承空間，在承受大鉆壓時有一定的優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明牙輪鉆頭的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明中軸承密封圈的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖及較佳實施例詳細說明本發(fā)明的【具體實施方式】。如圖1所示，一種牙輪鉆頭軸承密封圈，包括橡膠圈基體I，所述橡膠圈基體的上下兩側分別開有壓力槽2、3，在所述壓力槽的兩側設有支撐突臺4、5、6、7;所述壓力槽單側的深度為橡膠圈基體總厚度的8%?10%，壓力槽寬度大于等于密封圈截面寬的50%。所述壓力槽設置在密封圈基體上下兩端的中間部位。
[0012]本牙輪鉆頭由牙輪8、牙輪8內部的牙掌9，以及位于牙掌外側的定位鋼球10構成，所述的帶壓力槽和支撐突臺的牙輪鉆頭軸承密封圈裝在牙輪鉆頭牙掌與牙掌軸銜接根部的牙輪孔槽1、4中，所述的定位鋼球10設置在牙輪和牙掌的“R”槽之間。
[0013]圖1是本發(fā)明牙輪鉆頭牙輪8與牙掌9及帶壓力槽和支撐突臺的牙輪鉆頭軸承密封圈的組裝結構圖，橡膠基體I由丁腈橡膠、高飽和丁腈橡膠、丙烯酸酯橡膠、氟橡膠中的一種構成或與聚四氟乙烯、尼龍、芳綸纖維、高硬度丁腈橡膠等組成復合橡膠圈構成，密封圈截面形狀為長圓形截面、矩形截面等。如圖2示，壓力槽2、3設置在密封圈上下兩端的中間部位，壓力槽單側的深度H為橡膠圈總厚度B的8%?10%，壓力槽寬度C大于等于密封圈截面寬L的50%，支撐突臺4、5、6、7設置在密封圈上下兩個端面壓力槽2、3的兩側，上下端面的支撐突臺和橡膠基體總厚度B應為牙輪密封槽高度A的90%左右。
[0014]如圖1和圖2所示，在牙輪鉆頭的牙輪8與牙掌9裝配時，同時裝配帶壓力槽和支撐突臺的牙輪鉆頭軸承密封圈，帶壓力槽和支撐突臺的軸承密封圈裝入牙輪孔槽14中，帶壓力槽和支撐突臺的軸承密封圈外徑15靠牙輪孔槽14的孔底部位14壓縮，密封圈內徑16和牙掌軸9形成密封面11，此密封面形成密封阻止了軸承腔油脂的外溢和鉆井液和井底巖肩的進入。
以往的牙輪鉆頭軸承密封圈為了允許在使用過程中熱膨脹，通常牙輪密封槽的高度比軸承密封圈的厚度大很多，這種有間隙的缺點在于裝配過后密封圈相對于牙輪密封槽會發(fā)生不對齊或歪斜，這種不對齊或歪斜會造成密封區(qū)域接觸壓力不均勻，密封效果不是很好，經(jīng)常出現(xiàn)密封過早的失效，而帶壓力槽和支撐突臺高密封性能的牙輪鉆頭軸承密封圈就避免了裝配過后的不對齊或歪斜，如圖1裝配過后支撐突臺4、5、6、7起了一定的支撐作用，避免了密封圈相對于牙輪密封槽發(fā)生不對齊或歪斜的可能，這樣使密封區(qū)域接觸壓力均勻，密封性能穩(wěn)定。
[0015]牙輪鉆頭在井底工作時軸承內部以及外部鉆井液都有一定的壓力，鉆頭工作過程中壓力如圖1、2會作用到軸承密封圈的壓力槽2、3上，軸承內部壓力作用到壓力槽2上方向由D—E—密封面11，軸承外部壓力作用到壓力槽3上方向由F—N—密封面11，這樣增加了密封力增加了密封效果，從而可以延長整個鉆頭的使用時間，提高了綜合鉆井效率。
[0016]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種牙輪鉆頭軸承密封圈，其特征在于:包括橡膠圈基體，所述橡膠圈基體的上下兩側分別開有壓力槽，在所述壓力槽的兩側設有支撐突臺；所述壓力槽單側的深度為橡膠圈基體總厚度的8%?10%，壓力槽寬度大于等于密封圈截面寬的50%。2.根據(jù)權利要求1所述的牙輪鉆頭軸承密封圈，其特征在于:所述壓力槽設置在密封圈基體上下兩端的中間部位。3.—種牙輪鉆頭，其特征在于:包括牙輪、牙掌、定位鋼球以及軸承密封圈；所述定位鋼球設置在所述牙輪和牙掌的“R”槽之間，所述軸承密封圈裝在牙輪鉆頭牙掌與牙掌軸銜接根部的牙輪孔槽中，所述軸承密封圈包括橡膠圈基體，所述橡膠圈基體的上下兩側分別開有壓力槽，在所述壓力槽的兩側設有支撐突臺；所述壓力槽單側的深度為橡膠圈基體總厚度的8%?10%，壓力槽寬度大于等于密封圈截面寬的50%。
【文檔編號】E21B10/25GK105927155SQ201610507175
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】吳玉旺
【申請人】天津立林鉆頭有限公司