牙轮钻头用单金属复合密封结构.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CN108442885A(43)申请公布日2018.08.24(21)申请号201810292446.4(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)发明人张杰胡洋张瀚(51)Int.Cl.E21B10/08(2006.01)E21B10/25(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图4页(54)发明名称牙轮钻头用单金属复合密封结构(57)摘要本发明涉及一种牙轮钻头用单金属复合密封结构，广泛应用于石油天然气、矿山开采井下动力工具的旋转动密封中，防止轴承内部润滑油泄漏，阻止外部泥浆进入轴承内部。主要由动密封环、静密封环、X型橡胶密封圈、支撑环和牙掌轴颈组成。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、X型橡胶密封圈和支撑环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，动密封环与静密封环接触端面为密封面；X型橡胶密封圈被静密封环压缩于支撑环内。本发明改进了单金属密封结构，增加密封的可靠性，增大散热面积，提高耐磨性能和使用寿命。CN108442885ACN108442885A权利要求书1/1页1.牙轮钻头用单金属复合密封结构，包括动密封环(9)、静密封环(8)、X型橡胶密封圈(7)、支撑环(6)和牙掌轴颈(1)，其特征在于：动密封环(9)所处的牙轮(2)内孔(10)的外端部位与牙掌轴颈(1)根部构成密封腔，由动密封环(9)、静密封环(8)、X型橡胶密封圈(7)和支撑环(6)组成的单金属密封装置放入密封腔内，动密封环(9)与牙轮(2)内孔(10)过盈配合，动密封环(9)随牙轮(2)一起转动，动密封环(9)、静密封环(8)的端面相配合，构成相对转动的密封面，X型橡胶密封圈(7)被静密封环(8)压缩于支撑环(6)内；静密封环(8)顶端的平面开有细小凹槽，凹槽之间的间隔大于凹槽深度；动密封环(9)与静密封环(8)由高速钢、不锈钢、硬质合金等材料制成，在动密封环(9)与静密封环(8)的端面上有石墨类耐高温润滑涂层；牙掌轴颈(1)和静密封环(8)的内锥面之间装有X型橡胶密封圈(7)，X型橡胶密封圈(7)的密封面为外圆面(16)，在一个密封面上的两个外圆面(16)之间有一个圆弧内角(17)，X型橡胶密封圈(7)与静密封环(8)之间形成静密封面；支撑环(6)上端有起伏圆弧形凹槽，X型橡胶密封圈(7)嵌入在支撑环(6)上端的起伏圆弧形凹槽内并紧套在牙掌轴颈(1)上；静密封环(8)底部与支撑环(6)顶端形成密封面；支撑环(6)顶部圆弧形凸起(13)，居中圆弧尺寸大于两边圆弧，静密封环(8)底部与支撑环(6)顶端形成三个不同面积的密封面；支撑环(6)由改性的聚四氟乙烯制成。2CN108442885A说明书1/3页牙轮钻头用单金属复合密封结构技术领域[0001]本发明涉及一种动力钻具用单金属复合密封结构。背景技术[0002]单金属密封作为井下动力工具中常用的旋转动密封，具有结构简单、占用空间小、抗冲击振动能力强、转速高、寿命长等特点，能够用于井下高温、高压、磨砺性和振动等工况，因而广泛应用于石油天然气、矿山开采中，其作用是防止密封腔内的润滑油泄漏，抵抗来自钻井外部流体的磨损。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、顶部平滑的静密封环、支撑橡胶环和牙掌轴颈组成。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，单金属密封在工作时，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，制定密封性能更可靠、使用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，设计了一种密封性能更可靠、使用寿命更长的牙轮钻头用单金属复合密封结构。[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：[0006]一种牙轮钻头用单金属复合密封结构，包括动密封环、静密封环、X型橡胶密封圈、支撑环和牙掌轴颈，其特征在于：[0007]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，由动密封环、静密封环、X型橡胶密封圈和支撑环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，动密封环随牙轮一起转动，动密封环、静密封环的端面相配合，构成相对转动的密封面，X型橡胶密封圈被静密封环压缩于支撑环内；[0008]静密封环顶端的平面开有细小凹槽，凹槽之间的间隔大于