一种牙轮钻头轴承w型密封结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及适用于石油钻井、地质钻探的一种牙轮钻头轴承W型密封结构，属于牙轮钻头轴承密封领域。
【背景技术】
[0002]影响牙轮钻头使用寿命的关键因素之一是轴承密封性能的好坏。在牙轮钻头钻井中，井底地热、牙轮与轴承的摩擦热以及牙轮破碎岩石生热使密封的工作温度很高，加之，密封元件与轴承的摩擦磨损加剧使得橡胶圈的老化失效更加严重。决定橡胶圈最关键的因素是温度，高温使得橡胶圈产生老化，材料变硬变脆，失去密封作用，高温也会加剧橡胶圈的磨损。只有降低橡胶圈的温度，改善其工作环境，才能有效提高其使用寿命。
[0003]目前常用的密封方式主要是0型橡胶圈密封、金属浮动密封，这些密封中存在的共同问题是0型橡胶圈的接触面积较大。随着压力的增加，较大的接触面积使得接触压力增加，摩擦力增大，摩擦热增加，0型橡胶圈的老化加剧，失去弹性，一旦泥浆磨粒进入密封面，就会导致磨损，尤其在高温条件下，磨粒更加剧了橡胶圈的摩擦磨损，热量就会更大，逐渐积累，最终导致密封失效。并且，由于牙轮钻头的密封空间很小，实现多级密封是很难做到的。所以，在保证可靠密封的条件下，我们寻求一种既能减小密封接触面积，又能实现多级密封的新型结构。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为解决现有牙轮钻头轴承密封结构存在的0型橡胶圈接触面积较大导致摩擦力大、温度过高的问题，特提供一种牙轮钻头轴承W型密封结构。
[0005]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轴承W型密封结构，由牙轮、轴承、W型密封圈组成，W型密封结构位于牙轮与轴径组成的密封腔内，其特征在于:所述W型密封圈靠近轴承一侧有两个凸起和一个凹槽，W型密封圈靠近牙轮内孔一侧有三个凸起和两个凹槽；凸起和凹槽的形状均为圆弧形，凸起和凹槽在轴向均匀交替分布，通过压缩作用，实现轴向和径向的密封；W型密封圈的其他边为斜线。W型密封结构大大减小了橡胶圈的接触面积，大大减小了摩擦热，同时，几个交替的凸起设计实现了多级密封，既节省了宝贵的密封空间，而且提高了密封的可靠性。
[0006]本发明的优点:1、W型密封圈的接触面积较小，大大减小了摩擦力与摩擦热，有效的改善了密封圈的工作环境，大大降低了密封圈的失效；2、在牙轮钻头较小的密封空间内，多个凸起的交叉设计可实现多级密封的作用，既节省了牙轮钻头宝贵的空间，又提高了钻头密封的可靠性；3、W型密封结构可实现自密封作用，在压力作用下，由于密封具有变形自动补偿功能，凸起与密封面配合更紧密，密封性更好；4、当凹槽具有一定的容积时，可以存储润滑脂，具有较好的润滑性能。
【附图说明】
[0007]图1是本发明一种牙轮钻头W型密封结构图；
[0008]图2是图1A处密封结构的放大图；
[0009]图中:1.牙爪；2.牙轮；3.钢球；4.塞销；5.轴承；6.W型密封圈【具体实施方式】:
[0010]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明；
[0011]如图1所示，一种牙轮钻头轴承W型密封结构，由牙轮(2)、轴承(5)、W型密封圈
(6)组成。W型密封圈(6)安装在轴承(5)与牙轮⑵内孔之间的密封腔内。
[0012]如图2所示，所述W型密封圈(6)靠近轴承(5) —侧有两个凸起和一个凹槽，靠近牙轮(2)内孔一侧有三个凸起和两个凹槽；凸起和凹槽的形状均为圆弧形，凸起和凹槽在轴向均匀交替分布，通过压缩作用，实现轴向和径向的密封;W型密封圈的其他边为斜线。
[0013]配合参照图1，本密封现场应用时，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W型密封圈。W型密封圈通过凸起与牙轮和轴承接触，当凸起磨损后，凹槽可以提供变形自动补偿功能，当压力增大时，凸起与接触面配合更加紧密，实现了自密封作用。
[0014]本发明结构既有效减小了密封接触面积，减小了摩擦力，降低了密封温度，而且实现了多级密封效果。该密封不需要增加其他支撑元件，占用空间小，不仅为牙轮钻头节省了宝贵的空间，还提高了密封性能。
【主权项】
1.一种牙轮钻头轴承W型密封结构，由牙轮⑵、轴承(5)、W型密封圈(6)组成，其特征在于:所述W型密封圈(6)位于牙轮(2)与轴承(5)组成的密封腔内，W型密封圈(6)靠近轴承(5) —侧有两个凸起和一个凹槽，W型密封圈(6)靠近牙轮(2)内孔一侧有三个凸起和两个凹槽；凸起和凹槽的形状均为圆弧形，凸起和凹槽在轴向均匀交替分布，通过压缩作用，实现轴向和径向的密封;W型密封圈的其他边为斜线。
【专利摘要】本发明涉及一种牙轮钻头轴承W型密封结构，由牙轮、轴承、W型密封圈组成。所述W型密封圈靠近轴承一侧有两个凸起和一个凹槽，W型密封圈靠近牙轮内孔一侧有三个凸起和两个凹槽；凸起和凹槽均为圆弧形，凸起和凹槽在轴向均匀交替分布，通过压缩作用，实现轴向和径向的密封；W型密封圈的其他边为斜线。W型密封结构减小了密封圈的接触面积，减小了摩擦热，降低了密封温度，提高了密封圈的使用寿命；多个凸起的交叉设计实现了多级密封，既节省了钻头的宝贵空间，又提高了密封的可靠性；W型密封结构具有良好的自密封作用，在压力作用下，凸起与密封面配合更紧密，密封性更好；当凹槽具有一定的容积时，可以存储润滑脂，具有较好的润滑性能。
【IPC分类】E21B10/25
【公开号】CN105298394
【申请号】CN201510613917
【发明人】周已, 王林, 黄志强, 张富晓, 李刚, 张文琳, 张浩辰, 徐果, 晏瑀琪
【申请人】西南石油大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年9月24日