專利名稱：一種二級(jí)軸向橡膠密封牙輪鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及地質(zhì)勘探以及鉆井工具技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種二級(jí)軸向橡膠 密封牙輪鉆頭。
背景技術(shù)：
牙輪鉆頭是廣泛應(yīng)用于油田鉆井，地質(zhì)勘探以及工程領(lǐng)域的鉆井工具。牙輪鉆頭 的應(yīng)用環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承都要求有適合復(fù)雜環(huán)境的密封系統(tǒng)，由于密封 系統(tǒng)是在做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，互相摩擦的使用環(huán)境下，因此其使用壽命很短。目前，國(guó)內(nèi)外廣泛使 用的牙輪鉆頭分為橡膠密封和金屬密封兩種方式，由于鉆井需要在高轉(zhuǎn)速，高鉆壓，高沖擊 環(huán)境下運(yùn)行，因此軸承系統(tǒng)的密封非常關(guān)鍵。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外各大鉆井工具制造公司生產(chǎn)的鉆 頭中，橡膠密封不適合高轉(zhuǎn)速鉆井，在高轉(zhuǎn)速下很快失效，金屬密封適合高轉(zhuǎn)速但生產(chǎn)工藝 復(fù)雜，制造成本高，因此，設(shè)計(jì)制作密封效果較好并且制作成本較低的牙輪鉆頭的密封結(jié)構(gòu) 一直是技術(shù)人員關(guān)注的重點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種二級(jí)軸向橡膠密封牙輪鉆頭，提高牙 輪鉆頭軸承系統(tǒng)密封的效果，并有利于降低牙輪鉆頭制作成本。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案本實(shí)用新型的二級(jí)軸向橡膠密 封牙輪鉆頭包括牙輪和牙掌，牙掌、牙輪通過(guò)牙掌軸頸和牙輪軸孔可旋轉(zhuǎn)地相互配合，牙輪 軸孔開口處設(shè)置密封槽，密封槽內(nèi)設(shè)置一橡膠密封圈，該橡膠密封圈內(nèi)設(shè)置用于容納油脂 的空腔；所述用于容納油脂的空腔在橡膠密封圈的一側(cè)面設(shè)置空腔開口，所述用于容納油 脂的空腔為環(huán)狀空腔，所述空腔開口為環(huán)狀開口 ；密封槽內(nèi)還設(shè)置有金屬圈和第二橡膠圈， 金屬圈通過(guò)螺紋或過(guò)盈配合固定于牙掌軸頸，金屬圈將第二橡膠圈壓在牙掌軸頸側(cè)面；設(shè) 置有空腔開口的橡膠密封圈的側(cè)面與金屬圈的一側(cè)面相互接觸構(gòu)成滑動(dòng)摩擦面。進(jìn)一步，橡膠密封圈靠近牙輪軸承潤(rùn)滑腔一側(cè)的橡膠體向所述用于容納油脂的空 腔內(nèi)彎曲或傾斜。進(jìn)一步，用于容納油脂的空腔內(nèi)還設(shè)置有金屬骨架。進(jìn)一步，所述的金屬骨架截面為半圓形。進(jìn)一步，在所述的橡膠密封圈位于滑動(dòng)摩擦面一側(cè)的橡膠表面設(shè)置聚四氟乙烯層。本實(shí)用新型的有益效果是與現(xiàn)有技術(shù)相比，橡膠密封圈內(nèi)側(cè)增加了用于容納油 脂的空腔，空腔內(nèi)的潤(rùn)滑脂不但對(duì)橡膠密封圈本身起潤(rùn)滑作用，增加了橡膠密封圈使用壽 命，而且空腔又形成了壓強(qiáng)緩沖區(qū)；通常在復(fù)雜的井下作業(yè)環(huán)境下，橡膠密封圈兩側(cè)存在壓 強(qiáng)差，并壓強(qiáng)差不斷變化，即牙輪軸承潤(rùn)滑腔與外界泥漿區(qū)域相比存在不斷變化的壓強(qiáng)差， 這種不斷變化的壓強(qiáng)差會(huì)加速橡膠密封圈的損壞，而在本實(shí)用新型中，橡膠密封圈內(nèi)設(shè)置 了空腔，空腔內(nèi)容納有潤(rùn)滑油脂，這樣就減小了橡膠密封圈兩側(cè)的壓強(qiáng)差；其次空腔內(nèi)的潤(rùn)滑脂在橡膠密封圈失效后仍能起到密封和潤(rùn)滑作用；橡膠密封圈的空腔開口使橡膠密封 圈的滑動(dòng)摩擦面分為兩部分，本文稱靠近牙輪軸承潤(rùn)滑腔的那部分滑動(dòng)摩擦面為第二密封 面，稱靠近外界環(huán)境的那部分滑動(dòng)摩擦面為第一密封面，第一密封面和第二密封面就構(gòu)成 兩級(jí)密封，其中，第二密封面由于潤(rùn)滑條件和彈性的改善，其使用壽命較長(zhǎng)，在第一密封面 失效后第二密封面仍能起到密封效果，從而提高橡膠密封圈整體使用壽命；進(jìn)一步，橡膠密 封圈靠近牙輪軸承潤(rùn)滑腔一側(cè)的橡膠體向所述用于容納油脂的空腔內(nèi)彎曲或傾斜，當(dāng)牙輪 軸承潤(rùn)滑脂區(qū)域壓強(qiáng)較大時(shí)，第二密封面和金屬圈的接觸壓力變小，牙輪軸承潤(rùn)滑脂區(qū)域 潤(rùn)滑脂少量外流，起到潤(rùn)滑橡膠密封圈的作用，相反，當(dāng)外側(cè)潤(rùn)滑脂區(qū)域壓強(qiáng)大時(shí)，第二密 封面和金屬圈的接觸壓力變大，則外側(cè)潤(rùn)滑脂或泥漿不能進(jìn)入牙輪軸承潤(rùn)滑腔內(nèi)部，起到 較好的密封作用；橡膠密封圈滑動(dòng)摩擦面一側(cè)的橡膠表面設(shè)置聚四氟乙烯層增加了橡膠密 封圈的耐磨性能；用于容納潤(rùn)滑油脂的空腔內(nèi)加入金屬骨架可以避免橡膠密封圈壓縮變形 時(shí)空腔變形縮小。本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書中進(jìn)行闡 述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或 者可以從本實(shí)用新型的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本實(shí)用新型的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō) 明書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中本實(shí)用新型的橡膠密封圈位置的局部放大圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。結(jié)合圖1和圖2所示，二級(jí)軸向橡膠密封牙輪鉆頭包括牙輪9和牙掌10，牙掌10、 牙輪9通過(guò)牙掌軸頸和牙輪軸孔可旋轉(zhuǎn)地相互配合，牙輪軸孔開口處設(shè)置密封槽，密封槽 內(nèi)設(shè)置一橡膠密封圈1，橡膠密封圈1內(nèi)設(shè)置用于容納油脂的空腔4 ；用于容納油脂的空腔 4在橡膠密封圈的一側(cè)面設(shè)置空腔開口，用于容納油脂的空腔4為環(huán)狀空腔，所述空腔開口 為環(huán)狀開口 ；密封槽內(nèi)還設(shè)置有金屬圈8和第二橡膠圈6，本實(shí)施例中金屬圈8截面為“L” 型，金屬圈8上設(shè)置螺紋7，金屬圈8通過(guò)螺紋7與固定于牙掌軸頸，金屬圈8將第二橡膠 圈6壓在牙掌軸頸側(cè)面；牙掌軸頸上的螺紋和螺紋7配合把金屬圈8和第二橡膠圈6固定 在軸頸上，避免了金屬圈8的轉(zhuǎn)動(dòng)；很明顯金屬圈8與牙掌軸頸之間采用過(guò)盈配合的方式也 可以達(dá)到金屬圈8不轉(zhuǎn)動(dòng)的目的。設(shè)置有空腔開口的橡膠密封圈1的一側(cè)面與金屬圈8的 一側(cè)面相互接觸，該接觸面為滑動(dòng)摩擦面，由于橡膠密封圈1上空腔開口的設(shè)置，滑動(dòng)摩擦 面分為兩個(gè)密封面，本文稱靠近牙輪軸承潤(rùn)滑腔的那部分滑動(dòng)摩擦面為第二密封面5，稱靠 近外界環(huán)境的那部分滑動(dòng)摩擦面為第一密封面2，第一密封面2和第二密封面5就構(gòu)成兩 級(jí)密封。橡膠密封圈1的靠近牙輪軸承潤(rùn)滑腔一側(cè)的橡膠體向所述用于容納油脂的空腔4 內(nèi)彎曲或傾斜，也即附圖中空腔4下側(cè)構(gòu)成第二密封面5的部分橡膠體向空腔4內(nèi)彎曲或 傾斜。用于容納油脂的空腔4內(nèi)還設(shè)置有金屬骨架3，金屬骨架3截面為半圓形，具體實(shí)施 時(shí)，金屬骨架3可以采用截面為半圓形的鐵架或鐵絲，避免橡密封膠圈1被壓縮變形時(shí)空腔4變形縮小。橡膠密封圈1位于滑動(dòng)摩擦面一側(cè)的橡膠表面設(shè)置聚四氟乙烯層可減少摩擦 系數(shù)，延長(zhǎng)橡膠密封圈1的使用壽命和密封效果。金屬圈8表面經(jīng)研磨處理后表面粗糙度 Ra ^ 0. Olum，進(jìn)一步降低滑動(dòng)摩擦面的摩擦系數(shù)，延長(zhǎng)密封構(gòu)件的使用壽命和密封效果。 在通常的使用環(huán)境中，由于牙掌10的軸頸和牙輪9的接觸間隙非常小，其空隙內(nèi)潤(rùn)滑脂的 數(shù)量也非常少，當(dāng)外部泥漿有少量進(jìn)入密封系統(tǒng)時(shí)，就直接進(jìn)入滑動(dòng)摩擦面的區(qū)域，使密封 馬上失效，而本實(shí)用新型中橡膠密封圈1加設(shè)容納油脂的空腔4以后，泥漿會(huì)壓迫空腔4，推 動(dòng)空腔4內(nèi)的潤(rùn)滑脂進(jìn)入滑動(dòng)摩擦區(qū)域，從而有助于延緩密封的失效時(shí)間。 最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本實(shí)用 新型技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求一種二級(jí)軸向橡膠密封牙輪鉆頭，包括牙輪和牙掌，牙掌、牙輪通過(guò)牙掌軸頸和牙輪軸孔可旋轉(zhuǎn)地相互配合，牙輪軸孔開口處設(shè)置密封槽，密封槽內(nèi)設(shè)置一橡膠密封圈，其特征在于該橡膠密封圈內(nèi)設(shè)置用于容納油脂的空腔；所述用于容納油脂的空腔在橡膠密封圈的一側(cè)面設(shè)置空腔開口，所述用于容納油脂的空腔為環(huán)狀空腔，所述空腔開口為環(huán)狀開口；密封槽內(nèi)還設(shè)置有金屬圈和第二橡膠圈，金屬圈通過(guò)螺紋或過(guò)盈配合固定于牙掌軸頸，金屬圈將第二橡膠圈壓在牙掌軸頸側(cè)面；設(shè)置有空腔開口的橡膠密封圈的側(cè)面與金屬圈的一側(cè)面相互接觸構(gòu)成滑動(dòng)摩擦面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二級(jí)軸向橡膠密封牙輪鉆頭，其特征在于橡膠密封圈靠近 牙輪軸承潤(rùn)滑腔一側(cè)的橡膠體向所述用于容納油脂的空腔內(nèi)彎曲或傾斜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二級(jí)軸向橡膠密封牙輪鉆頭，其特征在于用于容納油脂的 空腔內(nèi)還設(shè)置有金屬骨架。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二級(jí)軸向橡膠密封牙輪鉆頭，其特征在于所述的金屬骨架 截面為半圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的二級(jí)軸向橡膠密封牙輪鉆頭，其特征在于在所述 的橡膠密封圈位于滑動(dòng)摩擦面一側(cè)的橡膠表面設(shè)置聚四氟乙烯層。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種二級(jí)軸向橡膠密封牙輪鉆頭，包括牙輪和牙掌，牙掌、牙輪通過(guò)牙掌軸頸和牙輪軸孔可旋轉(zhuǎn)地相互配合，牙輪軸孔開口處設(shè)置密封槽，密封槽內(nèi)設(shè)置一橡膠密封圈，該橡膠密封圈內(nèi)設(shè)置用于容納油脂的空腔；所述用于容納油脂的空腔在橡膠密封圈的一側(cè)面設(shè)置空腔開口，所述用于容納油脂的空腔為環(huán)狀空腔，所述空腔開口為環(huán)狀開口；密封槽內(nèi)還設(shè)置有金屬圈和第二橡膠圈，金屬圈通過(guò)螺紋或過(guò)盈配合固定于牙掌軸頸，金屬圈將第二橡膠圈壓在牙掌軸頸側(cè)面；設(shè)置有空腔開口的橡膠密封圈的側(cè)面與金屬圈的一側(cè)面相互接觸構(gòu)成滑動(dòng)摩擦面；該牙輪鉆頭提高了牙輪鉆頭軸承系統(tǒng)密封的效果，并有利于降低牙輪鉆頭制作成本。
文檔編號(hào)E21B10/25GK201747275SQ20102025328
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者薛中學(xué) 申請(qǐng)人:天津立林鉆頭有限公司