一种牙轮钻头的密封压力平衡系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及到一种用于石油、天然气、地质、矿山、水文以及地热资源钻井用的牙轮钻头，更具体的说，涉及牙轮钻头的轴承的密封压力平衡系统。
【背景技术】
[0002]对于牙轮钻头来说，保证其轴承的密封和润滑是保证牙轮钻头正常运行和工作的重要前提之一，也是维持牙轮钻头具有足够使用寿命的重要前提，为了使牙轮钻头轴承处于密封状态及在良好的润滑条件下工作，现有牙轮钻头在牙掌上均设置有润滑剂补偿装置，用来平衡钻头轴承密封圈两边的压力差并向轴承腔内补偿漏失的润滑剂。
[0003]在图2和图3中，所述的润滑油脂补偿系统20包括挡圈21、丝堵22、密封圈23、压盖24、保护杯25、弹性油脂补偿器28、上储油腔26a和下储油腔26b，小传压孔29a和润滑油脂通道。润滑油脂通道由注油孔2%、导油孔29c、长油孔29d和传油孔29e组成。所述的弹性油脂补偿系统20的上储油腔26a、下储油腔26b、润滑油脂通道以及轴承内部注满润滑脂，并且在注入润滑脂之前进行抽真空处理。
[0004]在图3和图8中，所述的弹性油脂补偿器28上设有用于密封的密封环28a。当轴承内部N的压力Pb低于轴承外部W的压力Pm时，弹性油脂补偿器28被推向保护杯25，轴承内部润滑脂被压缩，压力随之增加，最终达到压力Pm与压力Pb相等，减少泥浆和/或岩肩容易进入轴承密封面和轴承内部。当轴承内部N的压力Pb高于轴承外部W的压力Pm时，弹性油脂补偿器28被推向小传压孔29a，轴承内部压力随之减小，最终达到压力Pm与压力Pb相等，以减少润滑油脂向外泄漏。
[0005]上述现有技术存在的不足是:润滑剂补偿装置20距离密封元件的距离远，润滑油脂通道长，且润滑油脂粘度高，因此弹性油脂补偿器的响应速度慢，不能有效避免钻头外部的泥浆和岩肩容易进入轴承密封面和轴承内部，也不能有效避免润滑油脂向外泄漏。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种能有效并快速平衡轴承内外部的压力变化的牙轮钻头密封压力平衡系统。
[0007]本实用新型所采用的技术方案为:一种牙轮钻头的密封压力平衡系统，它包括有牙轮和牙掌，牙掌通过其下端的轴颈与牙轮内孔相配合形成一个轴承副，在牙掌上设置有润滑剂补偿装置与轴承副相连通，其特征在于在牙轮内孔设置有两组密封圈与轴颈相配置形成密封腔，在牙掌上设置有压力平衡装置与密封腔相连通，所述压力平衡装置靠近密封腔。
[0008]按上述技术方案，所述压力平衡装置包括设置在牙掌下部靠近轴颈的传压孔，传压孔的下部通过小导油孔与密封腔相导通，传压孔中由内而外依次安设有小储油囊、小油杯、小压盖，小储油囊的外侧与传压孔相连通，内侧与密封腔相连通。
[0009]按上述技术方案，所述小储油囊为一端开口，另一端为封闭的杯状小储油囊，在小油杯和传压孔的下部内分别设置用于容纳小储油囊的上油腔和下油腔。
[0010]按上述技术方案，所述传压孔为内小外大的台阶孔，小储油囊的开口端设有向外翻的凸缘，所述压盖通过小油杯将小储油囊的外凸缘压装在传压孔的台阶孔处。
[0011]按上述技术方案，在牙掌上设置有小注油孔与小储油囊的内侧连通。
[0012]按上述技术方案，所述小储油囊由弹性材料制成。
[0013]按上述技术方案，牙轮内孔设置的两组密封圈均设置在牙轮内孔的内周面，使小导油孔偏心设置。
[0014]按上述技术方案，牙轮内孔设置的两组密封圈中，一组设置在牙轮内孔的内周面，另一组设置在牙轮的内端面，使小导油孔设置在传压孔的中心位置。
[0015]按上述技术方案，在压力平衡装置内部注满润滑剂，压力平衡装置在内部注满润滑剂之前的压强小于50帕。
[0016]本实用新型所取得的有益效果为:1、本实用新型中设置的压力平衡装置离轴承密封圈近，对轴承内外的压力变化反映灵敏，使轴承腔内润滑剂压力与外界钻井液压力接近，能有效并快速平衡轴承内外部的压力变化，避免轴承副内部的润滑剂向外泄露，同时避免外部泥浆进入轴承内部，从而达到提高牙轮钻头轴承寿命、降低钻井工程风险的目的；2、通过设置两组密封圈，第一组密封圈的密封可以阻止煤渣、岩肩、水进入轴承对第二组密封圈的侵蚀，确保第二组密封圈的工作时效，从而延长轴承的工作寿命；3、结构简单，加工方面，制造成本低。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的一个实施例的牙轮钻头外观示意图。
[0018]图2为一种现有技术的润滑油脂补偿系统的剖视图。
[0019]图3为一种现有技术的润滑油脂补偿系统的局部放大图。
[0020]图4为本实用新型的第一种实施例的密封压力平衡装置的剖视图。
[0021]图5为本实用新型的第一种实施例的密封压力平衡装置的局部放大图。
[0022]图6为本实用新型的第二种实施例的密封压力平衡装置的剖视图。
[0023]图7为本实用新型的第二种实施例的密封压力平衡装置的局部放大图。
[0024]图8为一种现有技术的润滑油脂补偿系统的工作原理图。
[0025]图9为本实用新型的工作原理图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0027]实施例一:
[0028]如图所示，本实施例提供了一种牙轮钻头的密封压力平衡系统，它包括在钻头I上设置的三个牙掌2和三个牙轮4，每个牙掌上对应设置喷嘴9，各个牙轮上设置很多切削齿5，在钻头I上部设有一个柄部11与钻杆相连接。其中，牙掌2通过其下端的轴颈7与牙轮4相连，在牙掌轴颈7与牙轮4内孔之间设置滚柱体6形成滚动轴承副，轴承副内部设置有钢球12，防止牙轮4从牙掌轴颈7上脱落。在轴承副上设有第一密封圈3a与第二密封圈3b形成密封腔37，其中，第一密封圈3a设置在牙轮4的内周面上，第二密封圈3b设置在牙轮4的内端面。牙掌2上设置润滑剂补偿装置20 (如图2、3、8所示)和压力平衡装置30。
[0029]所述压力平衡装置包括设置在牙掌2下部靠近轴颈7的传压孔，传压孔为内小外大的台阶孔，传压孔的下部中心开设小导油孔36与密封腔37相导通，传压孔中由内而外依次安设有小储油囊34、小油杯33、小压盖32，小挡圈31，在小压盖32的中心开设有油孔使小储油囊的外侧与传压孔相连通，小储油囊内侧通过小导油孔36与密封腔37连通。
[0030]本实施例中，小储油囊34为弹性材料制作而成，其为一端开口，另一端为封闭的杯状小储油囊，在小油杯33和传压孔的下部内分别设置用于容纳小储油囊的上油腔35a和下油腔35b。在小储油囊34的开口端设有向外翻的凸缘，小压盖32通过小油杯33将小储油囊34的外凸缘压装在传压孔的台阶孔处。在牙掌2上位于传压孔的下端开设有小注油孔38，使小注油孔38与小储油囊34的内侧连通，在小注油孔38上配设有小堵头39。
[0031]在压力平衡装置内部注满润滑剂。通过小注油孔38注油，使小注油孔38、小储油囊34、密封腔37内注满润滑油，并且在注入润滑油之前进行抽真空处理，要求在内部注满润滑剂之前的压强小于50帕。
[0032]本实用新型的工作原理为:当轴承内部N的压力Pb低于轴承外部W的压力Pm时，小油囊34被推向密封腔37，密封腔37的内部压力随之增大，最终达到第二密封圈3b的内部压力Pq与外部压力Pm相等，避免泥浆和岩肩通过第二密封圈3b进入密封腔37 ;当轴承内部N的压力Pb高于轴承外部W的压力Pm时，小油囊34被推向压盖32，密封腔37的内部压力随之减小，最终达到第二密封圈3b的内部压力Pq与外部压力Pm相等；避免密封腔37里的润滑油从第二密封圈3b向外泄露。
[0033]实施例二:
[0034]如图6、7所示，本实施例与实施例一的结构基本相同，不同之处在于:两组密封圈的位置不同以及小导油孔36开设的位置不同，本实施例中，两组密封圈3a、3b均设置在牙轮4内孔的内周面，小导油孔36设置在传压孔的偏心位置。
【主权项】
1.一种牙轮钻头的密封压力平衡系统，它包括有牙轮和牙掌，牙掌通过其下端的轴颈与牙轮内孔相配合形成一个轴承副，在牙掌上设置有润滑剂补偿装置与轴承副相连通，其特征在于在牙轮内孔设置有两组密封圈与轴颈相配置形成密封腔，在牙掌上设置有压力平衡装置与密封腔相连通，所述压力平衡装置靠近密封腔。
2.根据权利要求1所述的一种牙轮钻头的密封压力平衡系统，其特征在于所述压力平衡装置包括设置在牙掌下部靠近轴颈的传压孔，传压孔的下部通过小导油孔与密封腔相导通，传压孔中由内而外依次安设有小储油囊、小油杯、小压盖，小储油囊的外侧与传压孔相连通，内侧与密封腔相连通。
3.根据权利要求2所述的一种牙轮钻头的密封压力平衡系统，其特征在于所述小储油囊为一端开口，另一端为封闭的杯状小储油囊，在小油杯和传压孔的下部内分别设置用于容纳小储油囊的上油腔和下油腔。
4.根据权利要求3所述的一种牙轮钻头的密封压力平衡系统，其特征在于所述传压孔为内小外大的台阶孔，小储油囊的开口端设有向外翻的凸缘，所述压盖通过小油杯将小储油囊的外凸缘压装在传压孔的台阶孔处。
5.根据权利要求4所述的一种牙轮钻头的密封压力平衡系统，其特征在于在牙掌上设置有小注油孔与小储油囊的内侧连通。
6.根据权利要求1或2所述的一种牙轮钻头的密封压力平衡系统，其特征在于，所述小储油囊由弹性材料制成。
7.根据权利要求2所述的一种牙轮钻头的密封压力平衡系统，其特征在于，牙轮内孔设置的两组密封圈均设置在牙轮内孔的内周面，小导油孔偏心设置。
8.根据权利要求2所述的一种牙轮钻头的密封压力平衡系统，其特征在于，牙轮内孔设置的两组密封圈中，一组设置在牙轮内孔的内周面，另一组设置在牙轮的内端面，小导油孔设置在传压孔的中心位置。
9.根据权利要求1或2所述的一种牙轮钻头的密封压力平衡系统，其特征在于，在压力平衡装置内部注满润滑剂，压力平衡装置在内部注满润滑剂之前的压强小于50帕。
【专利摘要】本实用新型公开了一种牙轮钻头的密封压力平衡系统，它包括有牙轮和牙掌，牙掌通过其下端的轴颈与牙轮内孔相配合形成一个轴承副，在牙掌上设置有润滑剂补偿装置与轴承副相连通，其特征在于在牙轮内孔设置有两组密封圈与轴颈相配置形成密封腔，在牙掌上设置有压力平衡装置与密封腔相连通，所述压力平衡装置靠近密封腔。本实用新型中设置的压力平衡装置离轴承密封圈近，对轴承内外的压力变化反映灵敏，使轴承腔内润滑剂压力与外界钻井液压力接近，能有效并快速平衡轴承内外部的压力变化，避免轴承副内部的润滑剂向外泄露，同时避免外部泥浆进入轴承内部，从而达到提高牙轮钻头轴承寿命、降低钻井工程风险的目的。
【IPC分类】E21B10-43
【公开号】CN204492665
【申请号】CN201520159211
【发明人】蔡永忠, 李书亮, 王海峡, 杨东泽, 胡小飞
【申请人】江汉石油钻头股份有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年3月20日