牙轮钻头专用密封圈及其牙轮钻头的制作方法
【专利摘要】本发明涉及钻井工具【技术领域】，尤其涉及一种牙轮钻头，包括牙轮、牙掌以及用于将所述牙轮和牙掌固定的定位钢球，所述牙掌与牙掌轴衔接根部设有牙轮孔槽，所述牙轮孔槽中设有密封圈，其特征在于：所述密封圈包括圆环形橡胶基体、所述橡胶基体内径周向设有储油槽，所述储油槽深度小于橡胶基体截面宽度，所述储油槽宽度小于所述橡胶基体的截面厚度。适应高速能力强。带储油功能的牙轮钻头轴承密封圈与传统的牙轮钻头轴承橡胶圈密封相比，带储油功能的牙轮钻头轴承密封圈的储油槽可以储存润滑脂，运转过程中摩擦系数低，发热量低，可适应较高的转速。
【专利说明】牙轮钻头专用密封圈及其牙轮钻头
【技术领域】
[0001]本发明涉及钻井工具【技术领域】，尤其涉及一种牙轮钻头专用密封圈及其牙轮钻头。
【背景技术】
[0002]牙轮钻头是在地壳中破碎岩石的一种工具，广泛应用与石油、天然气钻井以及其他矿用钻探等领域。随着石油资源的进一步开发，常规钻井可开采的油井数量越来越少，开采的难度越来越大，采用非常规钻井开发的油井越来越多，定向井、斜井、大位移井、水平井、分支井等特殊工艺井在石油开采中所占的比例越来越大，从而使使用井下动力钻具的机会更多时间更长，由动力钻具加转盘旋转的复合钻井方式得到越来越广泛的使用，其特点就是钻头转速有了较大的提高，已经超过原转盘钻井的2-3倍，达到250-300转/分钟。基于此，要求现代牙轮钻头必须在高转速下保持长的寿命，以减少钻井起下钻的次数，降低非钻井时间，提高钻井效率和降低钻井成本。
[0003]而现行的牙轮钻头轴承密封件，主要有橡胶圈密封和金属端面密封。橡胶圈密封是利用橡胶良好的塑性变形能力，给密封圈以一定的压缩变形来保证密封。单纯的橡胶圈密封虽然结构简单、紧凑；但是摩擦力大、发热量大、不能适应高速运转，使用时间短，致使密封早期失效，进而使整个牙轮钻头过早报废。而金属端面密封它由金属环、橡胶圈等组成密封件。其中橡胶圈作为功能圈和静密封圈，金属环承担动密封。其优点是密封件摩擦力小、适应高速能力强；但是密封元件多，占用空间多，系统复杂，制造精度要求高，组装工艺繁琐，限制了使用范围。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种牙轮钻头专用密封圈及其牙轮钻头，保证了密封区域的良好润滑，提高密封圈的使用寿命。
[0005]本发明为实现上述目的，采用以下技术方案:一种牙轮钻头专用密封圈，其特征在于:包括圆环形橡胶基体、所述橡胶基体内径周向设有储油槽，所述储油槽深度小于橡胶基体截面宽度，所述储油槽宽度小于所述橡胶基体的截面厚度。
[0006]优选地，所述储油槽为至少一条。
[0007]优选地，所述储油槽为连续排列或间断排列。
[0008]优选地，所述储油槽在同一圆环上或交叉排列。
[0009]优选地，所述橡胶基体的截面为长圆形截面、圆形截面或矩形截面。
[0010]一种牙轮钻头，包括牙轮、牙掌以及用于将所述牙轮和牙掌固定的定位钢球，所述牙掌与牙掌轴衔接根部设有牙轮孔槽，所述牙轮孔槽中设有密封圈，其特征在于:所述密封圈包括圆环形橡胶基体、所述橡胶基体内径周向设有储油槽，所述储油槽深度小于橡胶基体截面宽度，所述储油槽宽度小于所述橡胶基体的截面厚度。
[0011]本发明的有益效果是:1、适应高速能力强。带储油功能的牙轮钻头轴承密封圈与传统的牙轮钻头轴承橡胶圈密封相比，带储油功能的牙轮钻头轴承密封圈的储油槽可以储存润滑脂，运转过程中摩擦系数低，发热量低，可适应较高的转速。2、现行的金属密封装置繁杂、元件多，增加了制造工序和成本。用带储油功能的轴承密封圈做牙轮钻头密封元件，制造简单，减少了加工工序，产品一致性好，质量稳定，降低了制造成本。3、结构简单、紧凑，占用轴承空间小。与金属端面密封相比本密封圈占用轴承空间相对小，节约了轴承空间，在承受大钻压时有一定的优势。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明牙轮钻头牙轮与牙掌及带储油功能的轴承密封圈的组装结构图；
图2为本发明带储油功能的轴承密封圈中带一条连续储油槽的轴承密封圈的剖面结
构放大图；
图3为本发明带储油功能的轴承密封圈中带间断储油槽的轴承密封圈的剖面结构放大图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的【具体实施方式】。如图1所示，本发明涉及的带储油功能的牙轮钻头轴承密封圈，与牙轮钻头结合使用，一种牙轮钻头由橡胶基体1，橡胶基体I上的储油槽2及牙轮钻头中的牙轮4、牙轮4内部的牙掌5，以及位于牙掌外侧的定位钢球6构成，所述的带储油功能的轴承密封圈装在牙轮钻头牙掌与牙掌轴衔接根部的牙轮孔槽8中，所述的定位钢球6设置在牙轮和牙掌的“R”槽之间。
[0014]图1是本发明牙轮钻头牙轮与牙掌及带储油功能轴承密封圈的组装结构图，橡胶基体I由丁腈橡胶、高饱和丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶中的一种构成或与聚四氟乙烯、尼龙、芳纶纤维、高硬度丁腈橡胶等组成复合橡胶圈构成，封圈截面形状为长圆形截面、圆形截面，矩形截面等。如图2示，储油槽2设置在密封圈内径9周向，储油槽2深度A小于密封圈截面宽度L，储油槽2宽度B小于橡胶圈的截面厚度H，储油槽2可设置一条槽也可设置多条槽，槽可以是连续的也可以是间断的，可以是在同一圆环上也可以是交错的，或其它异型槽均可。
[0015]如图1所示，在牙轮钻头的牙轮4与牙掌5装配时，同时装配带储油功能的牙轮钻头轴承密封圈，储油功能密封圈装入牙轮孔槽8中，储油功能密封圈外径10靠牙轮孔槽8的孔底7压缩，储油功能密封圈内径9和牙掌轴5形成密封面3，储油功能密封圈在牙轮孔槽8及牙掌轴5形成的密封区域中被孔底7径向压缩产生弹性变形来产生压紧力，储油功能密封圈抱紧牙掌轴5由此形成密封，阻止了轴承腔油脂外溢和钻井液和井底岩屑的进入。
[0016]牙轮钻头在井底工作时牙轮4绕着牙掌轴5转动，此时储油功能密封圈与牙轮4是相对静止的，与牙掌5是相对运动的，牙轮钻头在井底工作时储油功能密封圈内径9与牙掌轴5的密封面3产生摩擦，由于储油功能密封圈的储油槽中2中存有一定量的润滑油脂在储油功能密封圈与牙掌轴5相对运动摩擦时提供润滑比传统的不带储油功能橡胶密封圈产生的摩擦要小，产生的热量小，带储油功能的轴承密封圈可使用的时间更长，从而延长了整个钻头的使用时间，提高了综合钻井效率。[0017]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种牙轮钻头专用密封圈，其特征在于:包括圆环形橡胶基体、所述橡胶基体内径周向设有储油槽，所述储油槽深度小于橡胶基体截面宽度，所述储油槽宽度小于所述橡胶基体的截面厚度。
2.根据权利要求1所述的牙轮钻头专用密封圈，其特征在于:所述储油槽为至少一条。
3.根据权利要求1所述的牙轮钻头专用密封圈，其特征在于:所述储油槽为连续排列或间断排列。
4.根据权利要求1所述的牙轮钻头专用密封圈，其特征在于:所述储油槽在同一圆环上或交叉排列。
5.根据权利要求1所述的牙轮钻头专用密封圈，其特征在于:所述橡胶基体的截面为长圆形截面、圆形截面或矩形截面。
6.一种牙轮钻头，包括牙轮、牙掌以及用于将所述牙轮和牙掌固定的定位钢球，所述牙掌与牙掌轴衔接根部设有牙轮孔槽，所述牙轮孔槽中设有密封圈，其特征在于:所述密封圈包括圆环形橡胶基体、所述橡胶基体内径周向设有储油槽，所述储油槽深度小于橡胶基体截面宽度，所述储油槽宽度小于所述橡胶基体的截面厚度。
7.根据权利要求6所述的牙轮钻头，其特征在于:所述储油槽为至少一条。
8.根据权利要求6所述的牙轮钻头，其特征在于:所述储油槽为连续排列或间断排列。
9.根据权利要求6所述的牙轮钻头，其特征在于:所述储油槽在同一圆环上或交叉排列。
10.根据权利要求6所述的牙轮钻头，其特征在于:所述橡胶基体的截面为长圆形截面、圆形截面或矩形截面。
【文档编号】E21B10/25GK103670282SQ201310742840
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】吴玉旺, 胡友生 申请人:天津立林钻头有限公司