牙轮钻头金属浮动密封装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102287139A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102287139A(43)申请公布日2011.12.21(21)申请号201010208535.X(22)申请日2010.06.18(71)申请人北京石油化工学院地址102617北京市大兴区清源北路19号(72)发明人张宝生陈家庆(74)专利代理机构小松专利事务所11132代理人陈祚龄(51)Int.Cl.E21B10/25(2006.01)F16J15/16(2006.01)F16J15/26(2006.01)F16J15/18(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称牙轮钻头金属浮动密封装置(57)摘要一种牙轮钻头金属浮动密封装置，主要由动密封环(1)、静密封环(2)和异型橡胶密封圈(3)组成，其中：动密封环(1)所处的牙轮(4)内孔的外端部位与牙掌轴颈(5)根部构成密封腔(6)，将由动密封环(1)、静密封环(2)和异型橡胶密封圈(3)组成的金属密封装置安装在密封腔(6)内，动密封环(1)与牙轮(4)内孔过盈配合，其另一端与牙轮(4)内孔台肩接触，动密封环(1)、静密封环(2)的端面构成密封面，异型橡胶密封圈(3)被静密封环(2)压缩于根部环形凹槽(51)内。本发明改进了牙轮(4)的结构，简化了密封结构，加工更方便，降低了制造成本，增加了密封的可靠性，降低了磨损，提高了耐磨性能及使用寿命。CN1028739ACCNN110228713902287151A权利要求书1/1页1.一种牙轮钻头金属浮动密封装置，主要由动密封环(1)、静密封环(2)和异型橡胶密封圈(3)组成，其特征在于：动密封环(1)所处的牙轮(4)内孔的外端部位与牙掌轴颈(5)根部构成密封腔(6)，由动密封环(1)、静密封环(2)和异型橡胶密封圈(3)组成的金属浮动密封装置安装在密封腔(6)内，动密封环(1)与牙轮(4)的内孔(11)过盈配合，动密封环(1)的另一端面与牙轮(4)内孔台肩接触，动密封环(1)随牙轮(4)一起转动，动密封环(1)、静密封环(2)的端面相配合，构成相对转动的密封面，异型橡胶密封圈(3)被静密封环(2)压缩于牙掌轴颈(5)上。2.根据权利要求1所述的牙轮钻头金属浮动密封装置，其特征在于：所述的牙掌轴颈(5)和静密封环(2)的内锥面之间装有异型橡胶密封圈(3)，异型橡胶密封圈(3)的密封面包括端面(31)、锥面(32)和外圆面(33)，在锥面(32)上有环状凸起(34)，异型橡胶密封圈(3)与静密封环(2)之间形成静密封面。3.根据权利要求2所述的牙轮钻头金属浮动密封装置，其特征在于：所述的异型橡胶密封圈(3)的锥面(32)，其轴截面倾斜的角度小于静密封环(2)的内锥面倾斜角度。4.根据权利要求1所述的牙轮钻头金属浮动密封装置，其特征在于：所述的牙掌轴颈(5)为圆柱形，牙掌根部有环形凹槽(51)，异型橡胶密封圈(3)嵌入在牙掌轴颈(5)根部的环形凹槽(51)内并紧套在牙掌轴颈(5)上。5.根据权利要求1所述的牙轮钻头单金属浮动密封装置，其特征在于：所述的静密封环(2)的外圆面为阶梯状，静密封环(2)与动密封环(1)接触的端面外径要大于静密封环(2)另一个端面的外径。6.根据权利要求1所述的牙轮钻头金属浮动密封装置，其特征在于：所述的动密封环(1)与静密封环(2)由不锈钢、硬质合金、高速钢等材料制成，在动密封环(1)与静密封环(2)的端面上有硬陶瓷材料或金刚石类超硬材料涂层。7.根据权利要求1所述的牙轮钻头金属浮动密封装置，其特征在于：所述的异型橡胶密封圈(3)由橡胶等弹性材料制成。2CCNN110228713902287151A说明书1/4页牙轮钻头金属浮动密封装置技术领域[0001]本发明涉及一种牙轮钻头金属密封装置，尤其是用于石油、天然气、矿山、水井及地质钻探用的牙轮钻头轴承部位密封的牙轮钻头金属浮动密封装置。背景技术[0002]金属浮动密封是一种具有良好的耐高温、耐磨性能的密封结构，广泛应用于石油、矿山、等领域的恶劣工况场合，其作用是防止密封腔内的润滑油泄漏，阻止外部杂质的侵入，保证被密封的机件(如轴承等)在良好的环境条件下工作，以延长使用周期。早期使用的浮动密封为双O型橡胶圈结构，即采用两个硬度很高的金属端面密封环和两个O型橡胶密封圈构成密封装置，结构对称，两个密封环一个旋转一个静止，靠接触面的轴向压力压紧形成端面密封，该密封结构称为双金属浮动密封。由于牙轮钻头在井下工作时，转速要求较高，钻头轴承密封系统空间小，还要承受重载及振动，双金属密封结构中的一只橡胶圈也要高速旋转，就使轴承和密封元件的摩擦磨损加剧，降低了工作寿命，因此双金属密封存在密封结构较复杂、密封结构轴向尺寸较大、泥浆易侵入导致密封圈受腐