一種高速牙輪鉆頭軸承螺旋與反向螺旋組合密封結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及適用于石油鉆井、地質鉆探的一種高速牙輪鉆頭軸承螺旋與反向螺旋組合密封，屬于牙輪鉆頭軸承密封領域。
【背景技術】
[0002]影響高速牙輪鉆頭使用壽命的關鍵因素之一是軸承密封性能的好壞。在高速鉆井中，由于牙輪鉆頭在井底工作時承受重載及振動，鉆頭軸承、密封系統(tǒng)空間很小，且周圍為含磨粒和腐蝕性的鉆井液，軸承和密封元件摩擦磨損加劇，潤滑油漏失嚴重，密封性能壽命極短，導致軸承系統(tǒng)及鉆頭先期失效。
[0003]影響高速牙輪鉆頭最關鍵的因素是泥漿磨粒介質的進入及潤滑脂的漏失。目前使用的密封方式均不具有自動排砂及防止?jié)櫥┦У墓δ?。O型橡膠圈密封不能自動排砂，一旦泥漿顆粒進入密封中，就會導致其磨損，尤其在井底高溫條件下，材料容易老化變硬失去彈性，磨粒介質更加劇了橡膠圈的摩擦磨損，密封過早失效，導致潤滑脂漏失也很嚴重。金屬浮動密封的主要問題是主密封面是金屬密封面，金屬密封面不具有變形自動補償功能及排砂功能，磨損嚴重，一旦硬質磨粒進入密封面造成磨損后就失去密封作用，同時，潤滑脂也從該金屬密封面大量漏失。
[0004]“螺旋與反向螺旋組合密封結構”采用螺旋密封圈、反向螺旋密封圈與O型橡膠圈組合的新結構形式，具有主動排砂及主動防止?jié)櫥孤┑墓δ?。該密封不僅可以解決牙輪鉆頭停止轉動時的密封問題，還可以實現(xiàn)高速轉動時牙輪鉆頭的雙級密封，適于不同工況的密封要求，可靠性較高。螺旋與反向螺旋組合密封具有變形自動補償功能，使密封面始終保持良好接觸，提高了密封性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有高速牙輪鉆頭軸承密封結構存在的排砂性能差及潤滑脂漏失嚴重的問題，特提供一種高速牙輪鉆頭軸承螺旋與反向螺旋組合密封結構。
[0006]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:本發(fā)明一種高速牙輪鉆頭軸承螺旋與反向螺旋組合密封結構，由牙輪、軸承、螺旋密封圈、反向螺旋密封圈和O型橡膠圈組成；所述螺旋密封圈在牙輪鉆頭高速旋轉時，通過螺旋的栗送作用，實現(xiàn)自動排砂功能，有效防止了泥漿顆粒進入軸承中造成的磨損，同時增加了 O型橡膠圈外側壓力，減小了 O型橡膠圈兩側壓差，提高了 O型橡膠圈的密封效果；所述反向螺旋密封圈在牙輪鉆頭高速旋轉時，通過反向螺旋的栗送作用，將潤滑脂排入軸承內(nèi)，可有效防止?jié)櫥男孤?；所述O型橡膠圈位于螺旋密封圈的上面，以一定的過盈量安裝在軸承的凹槽中，在鉆頭高速旋轉時起到輔助雙級密封作用，當鉆頭停止轉動時可采用O型橡膠圈密封(8)，提高了密封的可靠性。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點:1、采用螺旋與反向螺旋組合密封結構，實現(xiàn)自動排砂、排油功能，有效降低了磨粒介質的磨損，防止了潤滑脂的漏失，增強了密封效果；2、采用螺旋結構增大了 O型橡膠圈的外側壓力，減小了內(nèi)外壓差，使得O型橡膠圈的壓縮量減小、受熱減少，提高了其密封性能；3、該新型密封不僅可以實現(xiàn)高速轉動時牙輪鉆頭的雙級密封，還可以解決牙輪鉆頭停止轉動時的密封問題，可靠性較高；4、螺旋與反向螺旋組合密封結構具有變形自動補償功能，使密封面始終保持良好接觸。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明一種高速牙輪鉆頭螺旋與反向螺旋組合密封結構圖；
[0009]圖2是圖1A處密封結構的放大圖；
[0010]圖中:1.牙爪；2.牙輪；3.鋼球；4.塞銷；5.軸承；6.螺旋密封圈；7.反向螺旋密封圈；8.0型橡膠圈
【具體實施方式】
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[0011]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明；
[0012]如圖1所示，一種高速牙輪鉆頭軸承螺旋與反向螺旋組合密封結構，由牙輪(2)、軸承(5)、螺旋密封圈(6)、反向螺旋密封圈(7)、0型橡膠圈(8)組成。牙爪(I)及牙輪(2)分別通過牙輪內(nèi)孔套接在軸承(5)上，螺旋密封圈￠)、反向螺旋密封圈(7)、O型橡膠圈
(8)安裝在軸承(5)與牙輪⑵內(nèi)孔之間的密封腔內(nèi)。
[0013]如圖2所示，所述螺旋密封圈(6)安裝在牙輪(2)內(nèi)孔的螺旋槽中；所述反向螺旋密封圈(7)安裝在牙輪(2)內(nèi)孔的另一個反向螺旋槽中；所述O型橡膠圈(8)通過過盈配合安裝在軸承(5)的凹槽中，位于螺旋密封圈￠)的上面；鉆頭高速轉動時螺旋密封圈(6)起排砂主密封作用，反向螺旋密封圈(7)將潤滑脂排入軸承內(nèi)，O型橡膠圈(8)實現(xiàn)雙級密封，鉆頭停止轉動時采用O型橡膠圈(8)密封，可靠性高。
[0014]配合參照圖1，本密封現(xiàn)場應用時，牙爪(I)及牙輪(2)分別通過牙輪內(nèi)孔套接在軸承(5)上，鋼球(3)從塞銷孔放入軸承后將塞銷(4)焊接固定，通過鋼球(3)將牙輪(2)保持在軸承(5)上。牙輪(2)內(nèi)孔和軸承(5)之間安裝螺旋與反向螺旋組合密封。螺旋密封圈出)、反向螺旋密封圈(7)安裝在牙輪(2)上，工作時可隨牙輪鉆頭一起轉動，螺旋密封圈(6)將鉆頭外部的泥漿顆粒排出密封腔外，反向螺旋密封圈(7)將潤滑脂排入軸承中；O型橡膠圈(8)在鉆頭高速轉動時作為輔助密封，在鉆頭停止轉動時還可起到有效密封作用，當反向螺旋密封圈(7)失效后，O型橡膠圈(8)還可實現(xiàn)摩擦接觸密封，還能有效阻止軸承腔內(nèi)潤滑脂外泄，以保證軸承的良好潤滑。
[0015]本發(fā)明結構具有較好的排砂性能及潤滑性能，該結構不僅適用于鉆頭高速旋轉時的密封，還適用于鉆頭靜止時的密封，大大提高了密封的可靠性及穩(wěn)定性，確保了密封件的使用壽命。
【主權項】
1.一種高速牙輪鉆頭軸承螺旋與反向螺旋組合密封結構，由牙輪(2)、軸承(5)、螺旋密封圈￠)、反向螺旋密封圈(7)、O型橡膠圈(8)組成。該螺旋與反向螺旋組合密封結構位于牙輪(2)與軸承(5)組成的密封腔內(nèi)，其特征在于:所述螺旋密封圈(6)安裝在牙輪(2)內(nèi)孔的螺旋槽內(nèi)，在牙輪鉆頭高速旋轉時，通過螺旋的栗送作用，實現(xiàn)自動排砂功能，有效防止了泥漿顆粒進入軸承中造成的磨損，同時增加了 O型橡膠圈(8)外側壓力，減小了 O型橡膠圈(8)兩側壓差，提高了 O型橡膠圈(8)的密封效果；所述反向螺旋密封圈(7)安裝在牙輪(2)內(nèi)孔的反向螺旋槽內(nèi)，在牙輪鉆頭高速旋轉時，通過反向螺旋的栗送作用，將潤滑脂排入軸承內(nèi)，防止?jié)櫥男孤?；所述O型橡膠圈⑶位于螺旋密封圈(6)的上面，以一定的過盈量安裝在軸承(5)的凹槽內(nèi)，在牙輪鉆頭高速旋轉時起到輔助雙級密封作用，當鉆頭停止轉動時可采用O型橡膠圈(8)密封，提高了密封的可靠性。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高速牙輪鉆頭軸承螺旋與反向螺旋組合密封結構，由牙輪、軸承、螺旋密封圈、反向螺旋密封圈、O型橡膠圈組成。所述螺旋密封圈安裝在牙輪螺旋槽中，當鉆頭高速旋轉時，通過螺旋泵送作用，將泥漿顆粒排出密封腔外，同時增加了O型橡膠圈外側壓力，減小了O型橡膠圈兩側壓差，提高了O型橡膠圈密封效果；所述反向螺旋密封圈安裝在牙輪反向螺旋槽中，將潤滑脂排入軸承中，有效防止了潤滑脂的漏失；所述O型橡膠圈安裝在軸承的凹槽中，在鉆頭高速旋轉時實現(xiàn)輔助雙級密封，鉆頭停止轉動時起到密封作用。本發(fā)明具有較好的排砂性能及潤滑性能，大大降低了軸承磨損，能同時滿足鉆頭高速旋轉及靜止時的密封，提高了密封的可靠性及穩(wěn)定性。
【IPC分類】E21B10/25, E21B10/22
【公開號】CN105156033
【申請?zhí)枴緾N201510617719
【發(fā)明人】周已, 王林, 張富曉, 黃志強, 伍開松, 張文琳, 李剛, 聶凌, 康澤毓
【申請人】西南石油大學
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年9月24日