牙轮钻头用锥形密封结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110359848A(43)申请公布日2019.10.22(21)申请号201810298770.7(22)申请日2018.04.03(71)申请人西南石油大学地址610500四川省成都市新都区新都大道8号(72)发明人韩传军胡洋张杰谢经轩张瀚(51)Int.Cl.E21B10/08(2006.01)E21B10/25(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图2页(54)发明名称牙轮钻头用锥形密封结构(57)摘要本发明涉及一种牙轮钻头用锥形密封结构，具有抗振动和耐高温的特点，广泛应用于井下动力工具的旋转动密封中，防止外部钻井泥浆进入轴承内部，防止轴承因磨粒磨损而失效。主要由动密封环、静密封环、五边形橡胶密封圈和牙掌轴承组成。其技术方案：动密封环所处的牙轮内孔的外端部位与牙掌轴颈根部构成密封腔，将动密封环、静密封环和五边形橡胶密封圈组成的单金属密封装置放入密封腔内；动密封环与牙轮内孔过盈配合，随牙轮转动，动密封环与静密封环接触端面为密封面；五边形橡胶密封圈被静密封环压缩于密封腔内。本发明简化了单金属密封结构，增大接触面积，增加密封可靠性，提高耐磨性和使用寿命。CN110359848ACN110359848A权利要求书1/1页1.牙轮钻头用锥形密封结构，包括动密封环(1)、静密封环(2)、五边形橡胶密封圈(4)和牙掌轴颈(5)，其特征在于：动密封环(1)所处的牙轮(3)内孔的外端部位与牙掌轴颈(5)根部构成密封腔，将动密封环(1)、静密封环(2)和五边形橡胶密封圈(4)组成的单金属密封装置放入密封腔内，动密封环(1)与牙轮(3)内孔过盈配合，随牙轮(3)转动，动密封环(1)与静密封环(2)端面相配合，构成相对转动的密封面，五边形橡胶密封圈(4)被静密封环(2)压缩于密封腔内。2.根据权利要求1所述的牙轮钻头用锥形密封结构，其特征在于：所述的静密封环(2)截面为锥形，内锥面与外锥面之间有圆弧形过渡；静密封环(2)顶端的平面开有三角形凹槽(6)；动密封环(1)与静密封环(2)由高速钢、不锈钢、硬质合金等材料制成，在动密封环(1)与静密封环(2)的顶端有石墨类耐高温润滑涂层。3.根据权利要求1所述的牙轮钻头用锥形密封结构，其特征在于：所述五边形橡胶密封圈(4)上端面为与静密封环(2)内外锥面尺寸相配合的V型凹槽。2CN110359848A说明书1/2页牙轮钻头用锥形密封结构技术领域[0001]本发明涉及金属密封结构领域，尤其涉及一种牙轮钻头用锥形密封结构。背景技术[0002]金属密封作为井下动力工具中常用的旋转动密封，具有抗振动和耐高温的特点，因而广泛应用于石油天然气、矿山开采中，其作用是防止外部钻井泥浆进入轴承内部，防止轴承因磨粒磨损而失效。现目前使用的单金属密封结构由一个O型橡胶圈、动密封环、静密封环、支撑橡胶环和牙掌轴承组成。单金属密封结构不仅会受到O型橡胶圈、支撑橡胶环的弹性力，还会受到内侧润滑油与外侧钻井泥浆的压力载荷，密封环会产生一定的力变形，同时，单金属密封在井底高温、高压、磨砺介质、冲击和振动工况下，密封端面处于压紧贴合状态，动静环之间相对转动，在力载荷作用下，引起密封端面产生热变形，导致密封端面泄漏量变化，使得密封失效[0003]针对现有单金属密封结构易发生密封失效的问题，制定耐磨性更优异，密封性能更强和寿命更长的单金属密封结构具有现实意义和广泛前景。发明内容[0004]本发明的目的是：为克服现有单金属密封装置在井下恶劣工况中易发生密封失效的问题，设计了一种耐磨性更优异，密封性能更强和寿命更长的锥形单金属密封结构。[0005]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：牙轮钻头用锥形密封结构，包括动密封环、静密封环、五边形橡胶密封圈和牙掌轴颈，其特征在于：动密封环所处的牙轮内孔的外端部位与牙掌轴颈根部构成密封腔，将动密封环、静密封环和五边形橡胶密封圈组成的单金属密封装置放入密封腔内，动密封环与牙轮内孔过盈配合，随牙轮转动，动密封环与静密封环端面相配合，构成相对转动的密封面，五边形橡胶密封圈被静密封环压缩于密封腔内。[0006]作为进一步的技术方案，所述的静密封环截面为锥形，内锥面与外锥面之间有圆弧形过渡；静密封环顶端的平面开有三角形凹槽；动密封环与静密封环由高速钢、不锈钢、硬质合金等材料制成，在动密封环与静密封环的顶端有石墨类耐高温润滑涂层。[0007]作为进一步的技术方案，所述五边形橡胶密封圈上端面为与静密封环内外锥面尺寸相配合的V型凹槽。[0008]本发明的有益效果是：(1)本发明所述的静密封环截面为锥形，内锥面与外锥面之间有圆弧形过渡，增大与五边形橡胶密封圈的接触面积，增加密封可靠性；(2)静密封环顶端的平面开有三角形凹槽，可增大动密