專利名稱：礦用深井破巖滾刀恒壓復(fù)合密封結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及礦山機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)深井鉆井法作業(yè)破巖滾刀 的一種新型密封組合結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
鉆井法鑿井是井筒特殊施工的主要方法之一，是目前機(jī)械化程度和自動(dòng)化程度最 高的、可靠的鑿井施工方法，但由于鉆井工藝需要，破巖滾刀的工作環(huán)境及其惡劣，不僅受 到外部高壓泥漿等酸堿性腐蝕性介質(zhì)的作用，而其隨著鉆井深度的增加，其工作溫度也不 斷升高，另外滾刀還要受到劇烈徑向和軸向的沖擊載荷作用，這將會(huì)導(dǎo)致破巖滾刀整體密 封結(jié)構(gòu)耐壓強(qiáng)度不足與磨損等不同的失效形式，導(dǎo)致泥漿進(jìn)入破巖滾刀內(nèi)部，進(jìn)而破巖滾 刀軸承則會(huì)加速損壞，引起頻繁提鉆、更換滾刀，工作效率低，使用鉆井成本高。目前，鉆井法在鉆井深度小于500米的井筒施工時(shí)，破巖滾刀所受外部壓力小于 5MPa，現(xiàn)有破巖滾刀的機(jī)械、迷宮和橡膠等密封結(jié)構(gòu)基本滿足鉆井需要，但隨著我國(guó)對(duì)深部 煤礦等資源的開(kāi)發(fā)，鉆井深度不斷增加，則破巖滾刀所承受的壓力也不斷增大，對(duì)于800 IOOOm的深井，井底壓力可高達(dá)8 lOMPa，同時(shí)軸承內(nèi)部的壓力也很高，很難保證現(xiàn)有滾刀 密封結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提出一種礦用深井破巖滾刀恒壓復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，其主要目的是為了解 決采用鉆井法深井作業(yè)時(shí)，通過(guò)提高滾刀密封結(jié)構(gòu)耐壓能力，以達(dá)到延長(zhǎng)滾刀使用壽命的 目的。本實(shí)用新型提供了一種礦用深井破巖滾刀恒壓復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，該恒壓復(fù)合密封結(jié) 構(gòu)由滾刀刀軸、“L”型輔助動(dòng)密封組合、金屬密封環(huán)、螺紋套、軸承套、雙密封平衡活塞以及 滾刀刀殼裝配構(gòu)成，其中所述“L”型輔助動(dòng)密封放置在壓蓋和螺紋套之間的密封槽內(nèi)，“L” 型支撐環(huán)的唇口朝向滾刀外部，在壓蓋內(nèi)具有“0”型丁腈膠圈，在滾刀儲(chǔ)油腔內(nèi)部具有雙 密封平衡活塞。所述恒壓復(fù)合密封結(jié)構(gòu)依靠“L”型輔助動(dòng)密封組合中的“0”型密封圈的輔助密封 補(bǔ)償壓力壓緊支撐環(huán)，阻擋外部泥漿沿壓蓋與螺紋套的配合面進(jìn)入滾刀內(nèi)部；一旦有泥漿 進(jìn)入，所述“0”型密封圈的輔助密封補(bǔ)償壓力將會(huì)補(bǔ)償“L”型支撐環(huán)的摩擦損失；與此同 時(shí)，在壓蓋內(nèi)部的“0”型丁腈膠圈產(chǎn)生的密封環(huán)載荷壓力的作用下，金屬密封環(huán)與軸承套之 間的金屬密封環(huán)接觸面(P)會(huì)很好地磨合。根據(jù)本實(shí)用新型，雙密封平衡活塞在滾刀內(nèi)部潤(rùn)滑油無(wú)可壓縮空間時(shí)，連同磨合 完畢的金屬密封結(jié)構(gòu)與位于滾刀刀軸上的“0”型靜密封圈一起，使得滾刀內(nèi)部形成一個(gè)完 全封閉的儲(chǔ)油結(jié)構(gòu)腔，使?jié)L刀內(nèi)外壓力處于恒壓平衡狀態(tài)，從而有效防止?jié)L刀內(nèi)部潤(rùn)滑油 外泄。“L”型輔助動(dòng)密封在滾刀運(yùn)行初期，可有效阻斷滾刀外部泥漿、巖渣等介質(zhì)，以延長(zhǎng)金屬密封環(huán)與軸承套的磨合時(shí)間，在此期間，浮封環(huán)和軸承套之間的研合面經(jīng)過(guò)實(shí)際工 作環(huán)境中的潤(rùn)滑和磨合，克服制造精度帶來(lái)的不穩(wěn)定性，達(dá)到設(shè)計(jì)機(jī)械密封要求。這將使破 巖滾刀工作后期，尤其在“L”型輔助動(dòng)密封磨損失效的情況下仍能夠保持滾刀的密封效果。另外，雙密封活塞結(jié)構(gòu)可降低儲(chǔ)油長(zhǎng)腔的加工難度，保證儲(chǔ)油活塞的平穩(wěn)運(yùn)行。上 述兩種密封結(jié)構(gòu)的使用可使得滾刀內(nèi)外腔的壓力達(dá)到平衡，形成恒壓密閉腔，有效延長(zhǎng)了 滾刀整體密封結(jié)構(gòu)的使用壽命。

結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明附圖1是本實(shí)用新型礦用深井破巖滾刀恒壓復(fù)合密封結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2是本實(shí)用新型“L”型輔助動(dòng)密封組合的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖3是本實(shí)用新型雙道密封活塞結(jié)構(gòu)及受力示意圖。附圖4是本實(shí)用新型恒壓復(fù)合密封的“L”型輔助動(dòng)密封受力示意圖。1-滾刀刀軸；2- “L”型輔助動(dòng)密封組合；3-金屬密封環(huán)；4-螺紋套；5_軸承套； 6-雙密封平衡活塞；7-滾刀刀殼；8- “0”型靜密封圈；9- “0”型丁腈膠圈；10-壓蓋外 部泥漿壓力A-輔助密封補(bǔ)償壓力；F2-密封環(huán)載荷壓力；F3-內(nèi)部潤(rùn)滑油壓力；f_接觸摩 擦力；P-金屬密封環(huán)接觸面
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型將結(jié)合附圖1-4對(duì)礦用深井破巖滾刀恒壓復(fù)合密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō) 明。如圖1所示，上述礦用深井破巖滾刀恒壓復(fù)合密封結(jié)構(gòu)具體由滾刀刀軸1、“L”型 輔助動(dòng)密封組合2、金屬密封環(huán)3、螺紋套4、軸承套5、雙密封平衡活塞6以及滾刀刀殼7順 序裝配構(gòu)成。如圖2所示，為本實(shí)用新型“L”型輔助動(dòng)密封結(jié)構(gòu)放大示意圖。該密封組合結(jié)構(gòu) 放置在壓蓋10和螺紋套4之間的密封槽內(nèi)，放置時(shí)“L”型支撐環(huán)的唇口朝向滾刀外部。首 先依靠“L”型輔助動(dòng)密封組合中“0”型密封圈的輔助密封補(bǔ)償壓力Fl壓緊支撐環(huán)，阻擋外 部泥漿沿壓蓋10與螺紋套4的配合面進(jìn)入滾刀內(nèi)部；由于“L”型支撐環(huán)與壓蓋10之間接 觸摩擦力f的存在，外部泥漿的進(jìn)入，將會(huì)加大“L”型支撐環(huán)與壓蓋10之間的磨損，此時(shí)該 密封組合中“0”型密封圈的輔助密封補(bǔ)償壓力將會(huì)補(bǔ)償“L”型支撐環(huán)的摩擦損失；與此同 時(shí)，在壓蓋10內(nèi)部的“0”型丁腈膠圈9產(chǎn)生的密封環(huán)載荷壓力F2的作用下，金屬密封環(huán)3 與軸承套5之間的金屬密封環(huán)接觸面P將會(huì)有充分的時(shí)間磨合。隨“L”型支撐環(huán)的磨損增 加，“0”型密封圈不能滿足補(bǔ)償支撐環(huán)的磨損損失時(shí)，即“L”型輔助動(dòng)密封組合失效時(shí)，金 屬密封環(huán)與軸承套已充分磨合，以達(dá)到設(shè)計(jì)機(jī)械密封耐壓效果值。“L”型輔助動(dòng)密封組合在滾刀運(yùn)行初期，可有效阻斷滾刀外部泥漿等介質(zhì)，延長(zhǎng)了 金屬密封環(huán)與軸承套的磨合時(shí)間。圖3是本實(shí)用新型雙道密封活塞結(jié)構(gòu)及受力示意圖，在滾刀儲(chǔ)油腔內(nèi)部?jī)?chǔ)油存在 平衡活塞6。由于滾刀內(nèi)部潤(rùn)滑油的可壓縮性與空隙的存在，滾刀儲(chǔ)油腔內(nèi)部?jī)?chǔ)油平衡活 塞6，在外部泥漿壓力Ftl的作用下，初始時(shí)平衡活塞可平穩(wěn)的沿儲(chǔ)油腔內(nèi)壁推進(jìn)，直至潤(rùn)滑油無(wú)可壓縮空間，此時(shí)連同磨合完畢的金屬密封結(jié)構(gòu)與位于滾刀刀軸上的“0”型靜密封圈 8，使得滾刀內(nèi)部形成一個(gè)完全封閉的儲(chǔ)油結(jié)構(gòu)腔，滾刀外部泥漿壓力F。與內(nèi)部潤(rùn)滑油壓力 F3可達(dá)到相互平衡，滾刀內(nèi)外壓力處于恒壓平衡狀態(tài)，從而有效防止?jié)L刀內(nèi)部潤(rùn)滑油外泄， 以延長(zhǎng)滾刀密封結(jié)構(gòu)使用壽命。雙密封平衡活塞結(jié)構(gòu)形式降低了主軸腔壁光潔度要求，同時(shí)也降低了加工生產(chǎn)難 度與成本。該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)外部介質(zhì)與滾刀內(nèi)腔壓差作用下平穩(wěn)向里推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)油平壓功 能，達(dá)到更好的平衡儲(chǔ)油密封效果。上述密封結(jié)構(gòu)的使用可使得滾刀內(nèi)外腔的壓力達(dá)到平衡，形成恒壓密閉腔，有效 延長(zhǎng)了滾刀整體密封結(jié)構(gòu)的使用壽命。
權(quán)利要求1.一種礦用深井破巖滾刀恒壓復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，該恒壓復(fù)合密封結(jié)構(gòu)由滾 刀刀軸(1)、“L”型輔助動(dòng)密封組合O)、金屬密封環(huán)(3)、螺紋套、軸承套(5)、雙密封平 衡活塞(6)以及滾刀刀殼(7)裝配構(gòu)成，其中所述“L”型輔助動(dòng)密封組合(2)放置在壓蓋 (10)和螺紋套(4)之間的密封槽內(nèi)，“L”型支撐環(huán)的唇口朝向滾刀外部，在壓蓋(10)內(nèi)具 有“0”型丁腈膠圈(9)，在滾刀儲(chǔ)油腔內(nèi)部具有雙密封平衡活塞(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒壓復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，在潤(rùn)滑油無(wú)可壓縮空間時(shí)， 雙密封平衡活塞(6)連同磨合完畢的金屬密封結(jié)構(gòu)與位于滾刀刀軸上的“0”型靜密封圈 (8) 一起，使得滾刀內(nèi)部形成一個(gè)完全封閉的儲(chǔ)油結(jié)構(gòu)腔，使?jié)L刀內(nèi)外壓力處于恒壓平衡狀 態(tài)，從而有效防止?jié)L刀內(nèi)部潤(rùn)滑油外泄。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種礦用深井破巖滾刀恒壓復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，該恒壓復(fù)合密封結(jié)構(gòu)由滾刀刀軸、“L”型輔助動(dòng)密封組合、金屬密封環(huán)、螺紋套、軸承套、雙密封平衡活塞以及滾刀刀殼裝配構(gòu)成，所述恒壓復(fù)合密封結(jié)構(gòu)使得金屬密封環(huán)與軸承套之間的金屬密封環(huán)接觸面很好地磨合，達(dá)到設(shè)計(jì)機(jī)械密封耐壓值，并且雙密封平衡活塞使得滾刀內(nèi)部形成一個(gè)完全封閉的儲(chǔ)油結(jié)構(gòu)腔，使?jié)L刀內(nèi)外壓力處于恒壓平衡狀態(tài)，該恒壓復(fù)合密封結(jié)構(gòu)的使用可使得滾刀內(nèi)外腔的壓力達(dá)到平衡，形成恒壓密閉腔，有效延長(zhǎng)了滾刀整體密封結(jié)構(gòu)的使用壽命。
文檔編號(hào)E21D1/06GK201884033SQ20102058689
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者劉志強(qiáng), 姜浩亮, 孫建榮, 張廣宇, 李恩濤, 李英全, 王新, 王曉建, 趙燕鈴, 龍志陽(yáng) 申請(qǐng)人:北京中煤礦山工程有限公司