專利名稱:一種具有韌性陶瓷機(jī)械密封的牙輪鉆頭的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及石油鉆探用的一種具有韌性陶瓷機(jī)械密封的牙輪鉆頭，主要由儲油室、泥漿噴嘴、韌性陶瓷密封靜環(huán)、O形密封圈、密封動環(huán)、球面固定套、軸向防掉鋼球、牙爪、牙輪和牙齒組成，在牙爪的根部與牙輪孔外端口之間安裝了鑲?cè)胙垒唭?nèi)孔的由密封動環(huán)、O形密封圈及用韌性陶瓷加工制造而成的密封靜環(huán)所構(gòu)成的機(jī)械密封；O形圈在被壓縮的情況下與牙爪根部的曲面及韌性陶瓷密封靜環(huán)內(nèi)側(cè)表面貼合形成兩個(gè)靜密封面，韌性陶瓷密封靜環(huán)的大端平面與密封動環(huán)的外端面貼合形成動密封面；韌性陶瓷密封靜環(huán)是由以ZrO2為基的韌性陶瓷材料制造而成。本實(shí)用新型韌性陶瓷密封靜環(huán)硬度大、抗壓強(qiáng)度大、韌性好；密封效果好、提高牙輪鉆頭壽命。
【專利說明】一種具有韌性陶瓷機(jī)械密封的牙輪鉆頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油鉆探用的一種具有韌性陶瓷機(jī)械密封的牙輪鉆頭，屬于石油天燃?xì)忏@井工具。

【背景技術(shù)】
[0002]牙輪鉆頭是石油鉆井中最主要的破巖工具之一，隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展以及鉆井深度的增加，對牙輪鉆頭的使用壽命及鉆井效率的要求越來越高，尤其是牙輪鉆頭軸承的密封能否適應(yīng)高轉(zhuǎn)速鉆井的要求是關(guān)鍵。目前普遍使用的、傳統(tǒng)的橡膠密封鉆頭因橡膠密封圈在軸承腔內(nèi)所受壓力通常難以達(dá)到平衡狀態(tài)，尤其是在深井、高溫或地質(zhì)復(fù)雜的條件下使用時(shí)，橡膠密封圈會被擠出或被間隙扯裂，并且其直接與高速旋轉(zhuǎn)的牙爪接觸，摩擦升溫快，易過早損壞造成密封失效。而純金屬的機(jī)械密封因?yàn)榻饘倌Σ料禂?shù)大，會出現(xiàn)金屬密封件粘著磨損的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致密封失效。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是為了克服上述普通橡膠密封牙輪鉆頭和純金屬密封牙輪鉆頭的不足，提供一種具有韌性陶瓷機(jī)械密封的牙輪鉆頭，它是在牙爪的根部和牙輪孔外端口之間安裝了鑲?cè)胙垒唭?nèi)孔并與牙輪一起轉(zhuǎn)動的密封動環(huán)、O形密封圈及用韌性陶瓷加工制造的密封靜環(huán)構(gòu)成的密封系統(tǒng)，形成了兩個(gè)靜密封面和一個(gè)由韌性陶瓷和金屬配對的動密封面；韌性陶瓷密封靜環(huán)是以Zr02為基，加入金屬氧化物，經(jīng)過球磨、噴霧造粒、干燥、靜壓成型，以及胚體在1600°C的高溫爐中燒結(jié)4h，最后加工而成；密封動環(huán)的內(nèi)側(cè)表面為球面與球面固定套配合。
[0004]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0005]本實(shí)用新型一種具有韌性陶瓷機(jī)械密封的牙輪鉆頭，主要由儲油室、泥漿噴嘴、韌性陶瓷密封靜環(huán)、O形密封圈、密封動環(huán)、球面固定套、軸向防掉鋼球、牙爪、牙輪和牙齒組成，所述密封動環(huán)通過過盈配合嵌入牙輪的內(nèi)孔中；球面固定套通過過盈配合裝配在牙爪上并與密封動環(huán)上面的球面配合；牙輪裝在牙爪上，在牙爪的根部與牙輪的內(nèi)孔外端口之間安裝了鑲?cè)胙垒唭?nèi)孔的由密封動環(huán)、韌性陶瓷密封靜環(huán)及O形密封圈所構(gòu)成的機(jī)械密封；O形密封圈被韌性陶瓷密封靜環(huán)的內(nèi)側(cè)面壓縮在牙爪的根部曲面上，在韌性陶瓷密封靜環(huán)的內(nèi)側(cè)面與O形密封圈之間以及O形密封圈與牙爪的根部曲面之間形成了兩個(gè)靜密封面，O形密封圈被壓縮后產(chǎn)生的變形彈力使韌性陶瓷密封靜環(huán)的大端面與密封動環(huán)的外端面緊密貼合形成動密封面；韌性陶瓷密封靜環(huán)是以Zr02為基，加入金屬氧化物，經(jīng)過球磨、噴霧造粒、干燥、靜壓成型，以及胚體在1600°C的高溫爐中燒結(jié)4h，最后加工而成；密封動環(huán)的內(nèi)側(cè)表面為球面與球面固定套配合。
[0006]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:韌性陶瓷密封靜環(huán)具有硬度高、抗壓強(qiáng)度大、韌性好；其與金屬制成的密封動環(huán)配對形成的動密封面，比橡膠密封強(qiáng)度高，密封效果好、同時(shí)耐高溫、高轉(zhuǎn)速，摩擦系數(shù)小，抗粘著磨損，增強(qiáng)了密封的效果，進(jìn)而提高了牙輪鉆頭的壽命。

【附圖說明】

[0007]圖1是本實(shí)用新型一種具有韌性陶瓷機(jī)械密封的牙輪鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2是本實(shí)用新型的牙輪結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖3是本實(shí)用新型的韌性陶瓷機(jī)械密封系統(tǒng)的局部放大圖。
[0010]圖中:1.儲油室、2.泥漿噴嘴、3.韌性陶瓷密封靜環(huán)、4.0形密封圈、5.密封動環(huán)、6.球面固定套、7.軸向防掉鋼球、8.牙爪、9.牙輪、10.牙齒。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0012]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型一種具有韌性陶瓷機(jī)械密封的牙輪鉆頭，主要由儲油室1、泥漿噴嘴2、韌性陶瓷密封靜環(huán)3、O形密封圈4、密封動環(huán)5、球面固定套6、軸向防掉鋼球7、牙爪8、牙輪9和牙齒10組成，所述密封動環(huán)5通過過盈配合嵌入牙輪9的內(nèi)孔中；球面固定套6通過過盈配合裝配在牙爪8上并與密封動環(huán)5上面的球面配合；牙輪9裝在牙爪8上，在牙爪8的根部與牙輪9的內(nèi)孔外端口之間安裝了鑲?cè)胙垒?內(nèi)孔的由密封動環(huán)5、韌性陶瓷密封靜環(huán)3及O形密封圈4所構(gòu)成的機(jī)械密封；0形密封圈4被韌性陶瓷密封靜環(huán)3的內(nèi)側(cè)面壓縮在牙爪8的根部曲面上，在韌性陶瓷密封靜環(huán)3的內(nèi)側(cè)面與O形密封圈4之間以及O形密封圈4與牙爪8的根部曲面之間形成了兩個(gè)靜密封面，O形密封圈4被壓縮后產(chǎn)生的變形彈力使韌性陶瓷密封靜環(huán)3的大端面與密封動環(huán)5的外端面緊密貼合形成動密封面。
[0013]如圖3所示，所述的O形密封圈4被韌性陶瓷密封靜環(huán)3的內(nèi)側(cè)面壓縮在牙爪的根部曲面上，在韌性陶瓷密封靜環(huán)3的內(nèi)側(cè)面與O形密封圈4之間以及O形密封圈4與牙爪8的根部曲面之間形成了兩個(gè)靜密封面，O形密封圈4被壓縮后產(chǎn)生的變形彈力使韌性陶瓷密封靜環(huán)3的大端面與密封動環(huán)5的外端面緊密貼合形成動密封面；韌性陶瓷密封靜環(huán)3是以Zr02為基，加入金屬氧化物，經(jīng)過球磨、噴霧造粒、干燥、靜壓成型，以及胚體在1600°C的高溫爐中燒結(jié)4h，最后加工而成；密封動環(huán)5的內(nèi)側(cè)表面為球面與球面固定套6配合。
【權(quán)利要求】
1.一種具有韌性陶瓷機(jī)械密封的牙輪鉆頭，主要由儲油室(I)、泥漿噴嘴(2)、韌性陶瓷密封靜環(huán)(3)、O形密封圈(4)、密封動環(huán)(5)、球面固定套￠)、軸向防掉鋼球(7)、牙爪(8)、牙輪(9)和牙齒(10)組成，其特征在于:所述密封動環(huán)(5)通過過盈配合嵌入牙輪(9)的內(nèi)孔中；球面固定套(6)通過過盈配合裝配在牙爪(8)上并與密封動環(huán)(5)上面的球面配合；牙輪(9)裝在牙爪⑶上，在牙爪⑶的根部與牙輪(9)的內(nèi)孔外端口之間安裝了鑲?cè)胙垒?9)內(nèi)孔的由密封動環(huán)(5)、韌性陶瓷密封靜環(huán)(3)及O形密封圈(4)所構(gòu)成的機(jī)械密封；O形密封圈(4)被韌性陶瓷密封靜環(huán)(3)的內(nèi)側(cè)面壓縮在牙爪(8)的根部曲面上，在韌性陶瓷密封靜環(huán)(3)的內(nèi)側(cè)面與O形密封圈(4)之間以及O形密封圈(4)與牙爪(8)的根部曲面之間形成了兩個(gè)靜密封面，O形密封圈(4)被壓縮后產(chǎn)生的變形彈力使韌性陶瓷密封靜環(huán)(3)的大端面與密封動環(huán)(5)的外端面緊密貼合形成動密封面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有韌性陶瓷機(jī)械密封的牙輪鉆頭，其特征在于:韌性陶瓷密封靜環(huán)(3)是由韌性陶瓷材料制成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有韌性陶瓷機(jī)械密封的牙輪鉆頭，其特征在于:密封動環(huán)(5)的內(nèi)側(cè)表面為球面。
【文檔編號】E21B10-25GK204299472SQ201420720038
【發(fā)明者】何畏, 郝廣輝, 胡玉茂, 肖祥, 陳洋, 賀軍超, 張志魁 [申請人]西南石油大學(xué)