专利名称：一种牙轮钻头轴承密封装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于石油天然气勘探、矿石开采应用的密封装置，具体涉及一种牙轮钻头轴承密封装置。
背景技术：
随着石油勘探开发向深部地层发展及钻头工艺技术的进步，对钻头的要求越来越高。要求钻头在高转速、高钻压工况下，能持续作业。在此工况下，不仅对轴承副材料与结构有严格要求，轴承部位的密封要求也十分严格，金属密封技术是适应目前高转速、高钻压技术首选的牙轮钻头密封技术。目前牙轮钻头的金属密封技术主要以双金属密封环技术为主，金属密封环的材质为不锈钢，从对钝钻头的分析，可以发现多起牙轮钻头因密封失效而失效，其原因主要是由于金属密封圈不耐磨引起密封表面粗糙，从而导致密封失效。另外， 不锈钢材料的密封环加工难度大，热处理变形大，废品率高等问题，制约了金属密封系列牙 轮钻头发展和推广。
实用新型内容本实用新型提供了一种牙轮钻头轴承密封装置，该装置耐磨性强、耐高温、耐高压、耐腐蚀，使用寿命长且较易制作，有效地保护了钻头轴承，降低了钻井成本。为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现一种牙轮钻头轴承密封装置，包含牙爪及牙轮，所述的牙轮和各密封部件分别通过牙轮内孔套接在牙爪轴颈上，其特点是，所述的牙轮内设有牙轮内孔，牙爪上包含牙爪轴颈，该装置还包含牙爪密封部件及牙轮密封部件，所述的牙爪密封部件及牙轮密封部件设置在牙爪轴颈与牙轮内孔之间。所述的牙爪密封部件包含静环及牙爪密封圈；所述的静环加工有牙爪密封槽，所述的牙爪密封槽设置在静环与牙爪轴颈之间；所述的牙爪密封圈安装在牙爪密封槽上。所述的牙轮密封部件包含动环及牙轮密封圈；所述的动环与静环端面接触，该动环加工有牙轮密封槽，所述的牙轮密封槽设置在动环与牙轮内孔之间；所述的牙轮密封圈安装在牙轮密封槽上。所述的静环、动环至少有一种采用陶瓷材料制成，且该陶瓷可与牙爪密封圈或牙轮密封圈的橡胶硫化为一体。所述的牙爪密封圈及牙轮密封圈采用全氟醚橡胶材料制成硫化于密封槽上。所述的牙爪密封圈硫化安装在牙爪密封槽上。所述的牙轮密封圈硫化安装在牙轮密封槽上。本实用新型一种牙轮钻头轴承密封装置与现有技术相比具有以下优点I、动环和静环材质为陶瓷，硬度高、耐磨性能好，耐腐蚀、耐高温能力强、抗冲击，在高钻速、高钻压的工况下动环和静环的机械密封仍能保持良好的密封性能，能有效提高牙轮钻头轴承密封装置的寿命。2、陶瓷密封环密度低，自润滑性好，动环静环间相对摩擦小，可提高牙轮钻头转速、增加钻井进尺。3、陶瓷动环和静环成本低于常用硬质合金及不锈钢，但性能却相对优异，能在提高效率的同时降低钻井成本。
图I为本实用新型一种牙轮钻头轴承密封装置的局部剖面图；图2为本实用新型一种牙轮钻头轴承密封装置的局部放大剖面图。
具体实施方式
下面结合图f图2详细说明本实用新型的一种较佳实施例。如图I所示，一种牙轮钻头轴承密封装置，包含牙爪I、牙轮2、牙爪密封部件及牙轮密封部件，牙爪I及牙轮2分别通过牙轮内孔套接在牙爪轴颈上，牙轮2内设有牙轮内孔，牙爪I上包含牙爪轴颈，牙爪密封部件及牙轮密封部件设置在牙爪轴颈与牙轮内孔之间。如图2所示，所述的牙爪密封部件包含静环41及牙爪密封圈42 ;所述的静环41加工有牙爪密封槽，所述的牙爪密封槽设置在静环41与牙爪I的牙爪轴颈之间，所述的牙爪密封圈42硫化安装在牙爪密封槽上。所述的牙轮密封部件包含动环51及牙轮密封圈52 ;所述的动环51与静环41端面接触，该动环51加工有牙轮密封槽，所述的牙轮密封槽设置在动环51与牙轮3的牙轮内孔之间，所述的牙轮密封圈52硫化安装在牙轮密封槽上。所述的静环41、动环51至少有一种采用陶瓷材料制成，且该陶瓷可与牙爪密封圈42及牙轮密封圈52的橡胶硫化为一体。采用的陶瓷为钇稳定氧化锆(ZrO2-Y2O3),氧化锆是无机非金属材料中性能较优越的材料，其耐腐蚀，耐高温，耐磨损，且尤以其强度大、韧性高著称。所述的牙爪密封圈42及牙轮密封圈52采用全氟醚橡胶材料制成，具有耐高温、耐磨、耐腐蚀的特点。请配合参见图1，本实用新型现场应用时，牙爪I及牙轮2分别通过牙轮内孔套接在牙爪轴颈上，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保持在牙爪I轴颈上，润滑孔给钻头轴承提供润滑脂。牙轮内孔和牙爪轴颈之间装有牙轮密封部件和牙爪密封部件，通过静环41和动环51端面接触，形成机械密封。牙轮密封圈52硫化套设在动环51上，工作时可随牙轮2 —起转动，从而实现动密封；牙轮密封圈52的作用能有效阻止轴承腔内润滑脂外泄，以保证轴承的良好润滑，同时润滑密封面，增强了密封性。牙爪密封圈42套设在静环41上，属于静密封，其作用能有效防止外部泥浆及岩屑浸入密封区域。牙轮密封和牙爪密封形成双密封结构，提高了密封的可靠型。所述的牙轮密封圈52和牙爪密封圈42材料为耐高温分子材料制成，如全氟醚橡胶等，能确保密封件的使用寿命。综上所述，本实用新型一种牙轮钻头轴承密封装置，该装置耐磨性强、耐高温、耐高压、耐腐蚀，使用寿命长且较易制作，有效地保护了钻头轴承，降低了钻井成本。尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。权利要求1.一种牙轮钻头轴承密封装置，包含牙爪(I)和牙轮(2)、静环(41)和牙爪密封圈(42)、动环(51)和牙轮密封圈(52)，所述的牙轮(2)、静环(41)和动环(51)分别通过牙轮内孔套接在牙爪(I)的轴颈上，其特征在于，所述的牙轮(2 )内设有牙轮内孔，牙爪(I)上包含牙爪轴颈，该装置还包含牙爪密封部件及牙轮密封部件，所述的牙爪密封部件及牙轮密封部件设置在牙爪轴颈与牙轮内孔之间。
2.根据权利要求I所述的牙轮钻头轴承密封装置，其特征在于，所述的牙爪密封部件包含静环(41)及牙爪密封圈(42)； 所述的静环(41)加工有牙爪密封槽，所述的牙爪密封槽设置在静环(41)与牙爪(I)的牙爪轴颈之间； 所述的牙爪密封圈(42)安装在牙爪密封槽上。
3.根据权利要求I或2所述的牙轮钻头轴承密封装置，其特征在于，所述的牙轮密封部件包含动环(51)及牙轮密封圈(52)； 所述的动环(51)与静环(41)端面接触，该动环(51)加工有牙轮密封槽，所述的牙轮密封槽设置在动环(51)与牙轮(2)的牙轮内孔之间； 所述的牙轮密封圈(52)安装在牙轮密封槽上。
4.根据权利要求3所述的牙轮钻头轴承密封装置，其特征在于，所述的静环(41)、动环(51)至少有一种采用陶瓷材料制成，且该陶瓷可与牙爪密封圈(42)及牙轮密封圈(52)的橡胶硫化为一体。
5.根据权利要求4所述的牙轮钻头轴承密封装置，其特征在于，所述的牙爪密封圈(42)及牙轮密封圈(52)采用全氟醚橡胶材料制成。
6.根据权利要求2所述的牙轮钻头轴承密封装置，其特征在于，所述的牙爪密封圈 (42)硫化安装在牙爪密封槽上。
7.根据权利要求3所述的牙轮钻头轴承密封装置，其特征在于，所述的牙轮密封圈(52)硫化安装在牙轮密封槽上。
专利摘要本实用新型公开了一种牙轮钻头轴承密封装置，包含牙爪、牙轮、牙爪密封部件及牙轮密封部件，牙轮和各密封部件分别通过牙轮内孔套接在牙爪的轴颈上，牙轮内设有牙轮内孔，牙爪上包含牙爪轴颈，牙爪密封部件及牙轮密封部件设置在牙爪轴颈与牙轮内孔之间。牙爪密封部件包含静环及牙爪密封圈；静环加工有牙爪密封槽，牙爪密封槽设置在牙爪轴颈与静环之间；牙爪密封圈安装在牙爪密封槽上。牙轮密封部件包含动环及牙轮密封圈；动环加工有牙轮密封槽，牙轮密封槽设置在牙轮内孔与动环之间；牙轮密封圈安装在牙轮密封槽上。该装置耐磨性强、耐高温、耐高压、耐腐蚀，使用寿命长且较易制作，有效地保护了钻头轴承，降低了钻井成本。
文档编号E21B10/25GK202483445SQ20122013625
公开日2012年10月10日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者彭光华, 毕东杰, 涂能安 申请人:上海神开石油化工装备股份有限公司, 江西飞龙钻头制造有限公司