一種牙輪鉆頭仿生蚯蚓型復合密封結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及適用于石油鉆井、地質(zhì)勘探的一種牙輪鉆頭仿生蚯蚓型復合密封結(jié)構(gòu)，屬于牙輪鉆頭軸承密封領域。
【背景技術(shù)】
[0002]牙輪鉆頭是鉆井工程中最主要的破巖工具，牙輪鉆頭的使用壽命取決于軸承密封的壽命。牙輪鉆頭密封系統(tǒng)工作環(huán)境非常惡劣，包括:較小的密封空間、高磨礪性的密封介質(zhì)、腐蝕性的鉆井液、高溫、高壓、振動等?，F(xiàn)有密封壽命較短，密封失效嚴重導致鉆井成本增加、鉆井效率大大降低。牙輪鉆頭密封問題已成為制約牙輪鉆頭使用及發(fā)展的重要的技術(shù)瓶頸，是迫切需要解決的技術(shù)問題。
[0003]目前，牙輪鉆頭常用的密封型式為O型橡膠圈、金屬浮動密封。牙輪鉆頭密封系統(tǒng)存在的主要問題是:0型橡膠圈的接觸面積較大，加之井底的高溫、高壓，使得橡膠圈的摩擦力及摩擦熱加大，橡膠圈老化、磨損加劇，橡膠材料變硬變脆，失去彈性，從而加劇了密封的失效;密封腔的空間較小很難實現(xiàn)多級密封，單級密封的可靠性較差，一但密封失效，整個密封就失效;金屬浮動密封的主密封面是金屬密封面，金屬密封面磨損后不具有自動補償功能，就失去了密封作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有牙輪鉆頭軸承密封系統(tǒng)接觸面積大、單級密封性能差、金屬密封面磨損后不能自動補償?shù)膯栴}，特提供一種牙輪鉆頭仿生蚯蚓型復合密封結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明一種牙輪鉆頭仿生蚯蚓型復合密封結(jié)構(gòu)，由牙輪、軸承、Z型密封圈、一對O型橡膠圈組成，位于牙輪和軸承組成的密封腔內(nèi)；所述Z型密封圈為主密封，主要起徑向多級密封作用，在Z型密封圈與軸承、Z型密封圈與牙輪的徑向接觸處均布仿生蚯蚓型的凸起和凹槽，凸起和凹槽的結(jié)構(gòu)為圓弧形，有效減小了 Z型密封圈的接觸面積，減小了摩擦力及摩擦熱;Z型密封圈的多個仿生蚯蚓型凸起結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)多級密封，提高了密封的可靠性;Z型密封圈的凹槽內(nèi)可儲存潤滑脂，具有較好的潤滑性能;所述一對O型橡膠圈為輔助密封，分別位于Z型密封圈與牙輪、Z型密封圈與軸承的軸向接觸處，主要起軸向密封的作用，通過O型橡膠圈的壓縮為Z型密封圈提供密封力，使Z型密封圈與軸承、Z型密封圈與牙輪緊密貼合，使Z型密封圈更好的起到密封作用;O型橡膠圈的設置減小了 Z型密封圈的振動，提高了密封的穩(wěn)定性。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點:1、牙輪鉆頭仿生蚯蚓型復合密封結(jié)構(gòu)采用仿生蚯蚓型的Z型密封圈和O型橡膠圈復合密封型式。Z型密封圈為主密封，起徑向密封作用，O型橡膠圈為輔助密封，起軸向密封作用;2、z型密封圈具有多個仿生蚯蚓型的凸起和凹槽，接觸面積較小，大大減小了摩擦力與摩擦熱;3、Z型密封圈的多個凸起結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)多級密封，提高了密封的可靠性;4、Z型密封圈多個仿生蚯蚓型的凹槽，可儲存潤滑脂，具有較好的潤滑作用;5、牙輪鉆頭仿生蚯蚓型復合密封結(jié)構(gòu)具有自動補償功能，通過O型橡膠圈的不斷壓縮，Z型密封圈可起到較好的密封作用;6、0型橡膠圈的設置減小了 Z型密封圈的振動，提高了密封的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明一種牙輪鉆頭仿生蚯蚓型復合密封結(jié)構(gòu)圖。
[0008]圖2是圖1A處結(jié)構(gòu)的放大圖。
[0009]圖中:1.牙爪，2.牙輪，3.鋼球，4.塞銷，5.軸承，6.Z型密封圈，7.0型橡膠圈。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0011]如圖1所示: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之間裝有Z型密封圈6、一對O型橡膠圈7。
[0012]如圖2所示:本發(fā)明一種牙輪鉆頭仿生蚯蚓型復合密封結(jié)構(gòu)，由牙輪2、軸承5、Z型密封圈6、一對O型橡膠圈7組成，位于牙輪2和軸承5組成的密封腔內(nèi)；所述Z型密封圈6為主密封，主要起徑向多級密封作用，在Z型密封圈6與軸承5、Z型密封圈6與牙輪2的徑向接觸處均布仿生蚯蚓型的凸起和凹槽，凸起和凹槽的結(jié)構(gòu)為圓弧形，有效減小了Z型密封圈6的接觸面積，減小了摩擦力及摩擦熱;Z型密封圈6的多個仿生蚯蚓型凸起結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)多級密封，提高了密封的可靠性;Z型密封圈6的凹槽內(nèi)可儲存潤滑脂，具有較好的潤滑性能;所述一對O型橡膠圈7為輔助密封，分別位于Z型密封圈6與牙輪2、Z型密封圈6與軸承5的軸向接觸處，主要起軸向密封的作用，通過O型橡膠圈7的壓縮為Z型密封圈6提供密封力，使Z型密封圈6與軸承5、Z型密封圈6與牙輪2緊密貼合，使Z型密封圈6更好的起到密封作用;O型橡膠圈7的設置減小了 Z型密封圈6的振動，提高了密封的穩(wěn)定性。
【主權(quán)項】
1.一種牙輪鉆頭仿生蚯蚓型復合密封結(jié)構(gòu)，由牙輪(2)、軸承(5)、Z型密封圈(6)、一對O型橡膠圈(7)組成，位于牙輪(2)與軸承(5)組成的密封腔內(nèi)。2.如權(quán)利要求1所述一種牙輪鉆頭仿生蚯蚓型復合密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:Z型密封圈(6)為主密封，起徑向多級密封作用，在Z型密封圈(6)與軸承(5)、Z型密封圈(6)與牙輪(2)的徑向接觸處均布仿生蚯蚓型的凸起和凹槽，凸起和凹槽的結(jié)構(gòu)為圓弧形。3.如權(quán)利要求1所述一種牙輪鉆頭仿生蚯蚓型復合密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述一對O型橡膠圈(7)為輔助密封，起軸向密封作用，分別位于Z型密封圈(6)與牙輪(2)、Z型密封圈(6)與軸承(5)的軸向接觸處，通過O型橡膠圈(7)的壓縮為Z型密封圈(6)提供密封力，具有變形自動補償功能。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種牙輪鉆頭仿生蚯蚓型復合密封結(jié)構(gòu)，由牙輪、軸承、Z型密封圈、一對O型橡膠圈組成；所述Z型密封圈為主密封，起徑向密封作用，在Z型密封圈與軸承、Z型密封圈與牙輪的徑向接觸處均布仿生蚯蚓型的凸起和凹槽，凸起和凹槽的結(jié)構(gòu)為圓弧形，減小了接觸面積，減小了摩擦熱；Z型密封圈的多個凸起可實現(xiàn)多級密封，提高了密封可靠性；Z型密封圈的凹槽可儲存潤滑脂，具有較好的潤滑性能；所述一對O型橡膠圈為輔助密封，分別位于Z型密封圈與牙輪、Z型密封圈與軸承的軸向接觸處，起軸向密封作用，通過O型橡膠圈的壓縮為Z型密封圈提供密封力，具有變形自動補償特點；O型橡膠圈的設置減小了Z型密封圈的振動，提高了密封的穩(wěn)定性。
【IPC分類】E21B10/25
【公開號】CN105604486
【申請?zhí)枴緾N201610008497
【發(fā)明人】周已, 王林, 黃志強, 肖揚, 謝豆, 張?zhí)煨?
【申請人】西南石油大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年1月8日