专利名称：牙轮钻头双弹片密封装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种牙轮钻头双弹片密封装置，适用于石油、地质、工程用的密封型牙轮钻头。
背景技术：
牙轮钻头的寿命主要取决于轴承。而轴承的寿命则主要取决于密封性能是否良好。密封结构的功能之一是防止轴承内的润滑脂泄漏，二是阻止钻头外部具有腐蚀性和研磨性的泥浆侵入轴承。如果密封结构一旦失效，轴承就会很快地被磨损，从而导致钻头失效。现有技术中，牙轮钻头采用的密封结构主要有两种形式:橡胶密封结构和机械密封结构。如，专利US 5524718和US 5655611中所公开的牙轮钻头轴承密封结构，采用的是一个O形橡胶密封圈，而专利US 3765495和US 4037673中则采用的是一个矩形橡胶密封圈。这种橡胶密封结构的优点是制造简单，但缺点是密封结构寿命短，与牙轮钻头的其它构件的使用寿命不匹配。另外一种密封形式是机械密封结构。如专利US 4516641、US 4666001和US4923020中所公开的牙轮钻头轴承密封结构，采用的是由两个橡胶密封圈和两个金属密封环组成的机械密封结构。其优点是动密封由金属密封面承担，延长了密封结构的使用寿命，缺点是制造难度大，成本高。
实用新型内容本实用新型提供的一种牙轮钻头双弹片密封装置，金属排屑环阻隔了钻井的岩屑进入轴承，有效保护了密封圈与岩屑的直接接触，大幅提升牙轮钻头的密封组件的有效使用寿命，并且能根据不同的工况条件灵活使用不同结构和调整密封圈压缩量，确保密封的有效性。结构简单，便于安装，操作方便，维护成本较低。为了达到上述目的，本实用新型提供一种牙轮钻头双弹片密封装置，该密封装置包含牙掌轴承、牙轮、密封组件和密封槽，所述密封槽设置在牙轮的孔口与牙掌轴承的根部之间，密封组件设置在密封槽内；所述密封组件包含金属弹性垫环、金属排屑环，以及设置在所述金属弹性垫环和金属排屑环之间的密封圈组合件。所述的密封圈组合件包含设置在所述密封槽的凹槽内的轴承内密封圈和阻屑外密封圈；所述的轴承内密封圈位于所述金属弹性垫环的下侧；所述的阻屑外密封圈位于所述金属排屑环的上侧。所述的轴承内密封圈采用矩型橡胶材料。所述的阻屑外密封圈采用矩型橡胶或改性聚四氟乙烯材料。[0014]所述的阻屑外密封圈采用带夹布的橡胶材料。所述的密封圈组合件包含设置在所述密封槽的凹槽内的密封圈，该密封圈位于所述金属弹性垫环和金属排屑环之间。所述的密封圈采用矩型橡胶或改性聚四氟乙烯材料。所述金属弹性垫环和金属排屑环采用不锈钢材料。所述金属弹性垫环形状为U型圆盘式弹簧或V型圆盘式弹簧。所述金属排屑环在与密封槽接触的一面设置有肋状突起，该肋状突起与金属排屑环的圆周径向成一个夹角，角度为0° 85°。本实用新型的密封组件能有效地阻止钻井的岩屑进入轴承内腔，在高钻压、高转速的工况下能保持良好的稳定性能，使牙轮钻头的密封组件有效使用寿命大幅度提高，密封组件中的阻屑密封圈可以根据不同的工况条件设计为矩形橡胶或带夹布的橡胶材料，在金属排屑环的作用下，使阻屑密封圈具备不一样的阻力状态，在不同的压力状况，金属弹性垫环和轴承内密封圈能保持牙轮钻头轴承内腔压力与外部平衡，同时又不会因磨擦过大而产生额外的热量。
图1为本实用新型中的牙轮钻头双弹片密封装置的示意图；图2为图1密封装置部分的放大结构图，为本实用新型第一实施例的剖面结构图；图3为图1密封装置部分的放大结构图，为本实用新型第二实施例的剖面结构图；图4为图1密封装置部分的放大结构图，为本实用新型第三实施例的剖面结构图；图5为本实用新型中的金属弹性垫环U型圆盘式弹簧结构的立体图；图6为本实用新型中的金属弹性垫环V型圆盘式弹簧结构的立体图；图7为本实用新型中的金属排屑环的立体图。
具体实施方式
以下根据图1 图7，具体说明本实用新型的较佳实施例。如图1所示，本实用新型提供了一种牙轮钻头双弹片密封装置，其安装在牙轮钻头轴承上；该密封装置包含牙掌轴承1、牙轮2、密封组件3和密封槽4，所述密封槽4设置在牙轮2的孔口与牙掌轴承I的根部之间，密封组件3设置在密封槽4内。如图2所示，是本实用新型的第一实施例，密封组件3包含:轴承内密封圈6和阻屑外密封圈7、金属弹性垫环5和金属排屑环8 ;所述的轴承内密封圈6设置在所述密封槽4的凹槽内，且位于所述金属弹性垫环5的下侧，采用矩形橡胶材料制成；所述的阻屑外密封圈7设置在所述密封槽4的凹槽内，且位于所述金属排屑环8的上侧，采用矩形橡胶或改性聚四氟乙烯材料制成；所述轴承内密封圈6和阻屑外密封圈7靠在一起，设置在金属弹性垫环5和金属排屑环8之间，金属弹性垫环5和金属排屑环8起到稳定密封圈的作用。 如图3所示，为本实用新型的第二实施例，与图2所示的第一实施例的不同之处在于，所述阻屑外密封圈7a，采用带夹布的矩形橡胶材料制成。如图4所示，为本实用新型的第三实施例，密封组件3包含:密封圈9设置在所述密封槽4的凹槽内，且位于所述金属弹性垫环5的下侧和金属排屑环8的上侧；所述密封圈9采用矩型橡胶或改性聚四氟乙烯材料。如图5所示，金属弹性垫环5的形状采用U型圆盘式弹簧结构，圆盘式弹簧充分发挥了结构优势，起到补偿钻头轴承腔内外压力的平衡作用。如图6所示，金属弹性垫环5的形状采用V型圆盘式弹簧结构。如图7所示，金属排屑环8在与密封槽接触的一面设置有肋状突起801，该肋状突起801与金属排屑环8的圆周径向成一个夹角，角度为0° 85°，在钻井过程中，这些肋状突起可以阻止间隙外的岩屑进入密封部位。与现有技术相比，本实用新型所提供的牙轮钻头双弹片密封装置，其具有以下优点和有益效果:1、密封组件由采用矩形橡胶材料的轴承内密封圈和带夹布的矩形橡胶材料的阻屑外密封圈、采用不锈钢材料的金属弹性垫环和金属排屑环制成，能有效地阻止钻井的岩屑进入轴承内腔，在高钻压、高转速的工况下能保持良好的稳定性能，使牙轮钻头的密封组件的有效使用寿命大幅度提闻。2、阻屑密封圈可以根据不同的工况条件设计为橡胶或带夹布的橡胶材料，在金属排屑环的作用下，使阻屑密封圈具备不一样的阻力状态，在不同的压力状况，金属弹性垫环和轴承内密封圈能保持牙轮钻头轴承内腔压力与外部平衡，同时又不会因磨擦过大而产生额外的热量。3、结构简单，便于安装，操作方便，维护成本较低。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1.一种牙轮钻头双弹片密封装置，其特征在于，该密封装置包含牙掌轴承(I)、牙轮(2)、密封组件(3)和密封槽(4)，所述密封槽(4)设置在牙轮(2)的孔口与牙掌轴承(I)的根部之间，密封组件(3)设置在密封槽(4)内； 所述密封组件(3)包含金属弹性垫环(5)、金属排屑环(8)，以及设置在所述金属弹性垫环(5)和金属排屑环(8)之间的密封圈组合件。
2.如权利要求1所述的牙轮钻头双弹片密封装置，其特征在于，所述的密封圈组合件包含设置在所述密封槽(4)的凹槽内的轴承内密封圈(6)和阻屑外密封圈(7)； 所述的轴承内密封圈(6)位于所述金属弹性垫环(5)的下侧； 所述的阻屑外密封圈(7)位于所述金属排屑环(8)的上侧。
3.如权利要求2所述的牙轮钻头双弹片密封装置，其特征在于，所述的轴承内密封圈(6)采用矩型橡胶材料。
4.如权利要求2所述的牙轮钻头双弹片密封装置，其特征在于，所述的阻屑外密封圈(7)采用矩型橡胶或改性聚四氟乙烯材料。
5.如权利要求2所述的牙轮钻头双弹片密封装置，其特征在于，所述的阻屑外密封圈(7a)采用带夹布的橡胶材料。
6.如权利要求1所述的牙轮钻头双弹片密封装置，其特征在于，所述的密封圈组合件包含设置在所述密封槽(4)的凹槽内的密封圈(9)，该密封圈(9)位于所述金属弹性垫环(5)和金属排屑环(8)之间·。
7.如权利要求6所述的牙轮钻头双弹片密封装置，其特征在于，所述的密封圈(9)采用矩型橡胶或改性聚四氟乙烯材料。
8.如权利要求1或2或6所述的牙轮钻头双弹片密封装置，其特征在于，所述金属弹性垫环(5)和金属排屑环(8)采用不锈钢材料。
9.如权利要求8所述的牙轮钻头双弹片密封装置，其特征在于，所述金属弹性垫环(5)形状为U型圆盘式弹簧或V型圆盘式弹簧。
10.如权利要求8所述的牙轮钻头双弹片密封装置，其特征在于，所述金属排屑环(8)在与密封槽接触的一面设置有肋状突起(801)，该肋状突起(801)与金属排屑环(8)的圆周径向成一个夹角，角度为0° 85°。
专利摘要一种牙轮钻头双弹片密封装置，包含牙掌轴承、牙轮、密封组件和密封槽，密封槽设置在牙轮的孔口与牙掌轴承的根部之间，密封组件设置在密封槽内，密封组件包含金属弹性垫环、金属排屑环，以及设置在所述金属弹性垫环和金属排屑环之间的密封圈组合件。本实用新型的密封组件能有效地阻止钻井的岩屑进入轴承内腔，在高钻压、高转速的工况下能保持良好的稳定性能，使牙轮钻头的密封组件有效使用寿命大幅度提高，密封组件中的阻屑密封圈为矩形橡胶或带夹布的橡胶材料，在金属排屑环的作用下，使阻屑密封圈具备不一样的阻力状态，在不同的压力状况，金属弹性垫环和轴承内密封圈能保持牙轮钻头轴承内腔压力与外部平衡，同时又不会因磨擦过大而产生额外的热量。
文档编号E21B10/25GK203161091SQ20132019011
公开日2013年8月28日 申请日期2013年4月16日 优先权日2013年4月16日
发明者幸发芬, 彭光华, 涂小芳, 程华卫 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