[发明专利]旋转轴复合密封圈

说明书

技术领域

本发明涉及一种密封圈，尤其涉及一种用于石油、地质钻井机械轴承的旋转轴复合密封圈。

背景技术

由于石油资源不断开发，常规可采资源数量越来越少，已逐渐向更深层的石油开采，开采难度不断加大，对钻井机械的使用要求越来越高，以往的常规钻井机械密封使用状况已经不能满足石油钻井钻探的使用需求。在石油天然气钻井中影响牙轮钻头使用寿命的关键因素便是轴承系统的寿命，即轴承寿命和密封寿命。在新技术的改革引领下钻头井下钻速不断提高，现在已提高至原来的2到3倍，这对于钻头的橡胶密封来说是一个极大的挑战，传统的单材橡胶密封圈在这种高转速下，其耐温和耐磨性能都难以达到使用要求，牙掌轴与密封圈内圈间的摩擦系数较大，长时间导致密封圈失效。尽管后期又陆续出现了双材橡胶圈、金属骨架密封圈，但经过实践检验在高转速下密封圈的高温耐磨性能的不足成为影响密封寿命的关键因素，进而影响钻头的整体使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供生产一种能够适应井下高温高速运转的旋转轴复合密封圈，在保证密封力的前提下提高密封圈的耐磨性能，从而延长钻头使用寿命。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种旋转轴复合密封圈，包括密封圈本体，其特征在于：所述密封圈本体沿径向方向依次设有耐磨层、支撑层、预压层，所述耐磨层由若干根纤维线和胶浆或热胶粘剂构成，所述胶浆或耐热胶黏剂填充在纤维线间。

所述纤维线为环形缠绕或帘布式编织，与支撑层紧密结合。

所述预压层厚度占密封圈本体总厚度的3/5到5/6。

所述纤维线沿密封圈本体的径向方向至少为一层。

所述支撑层选用邵氏硬度为75A到95A的橡胶。

所述预压层选用邵氏硬度为50A到80A橡胶。

所述纤维线为粘胶纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、玻璃纤维、芳香族聚酰胺纤维中的任意一种。

有益效果: 与现有的牙轮钻头密封圈相比，本发明的内圈与牙掌轴在周向旋转面摩擦系数降低了40%以上，耐磨性能提高了2到3倍，同时本发明的密封圈允许初始压缩率低，减小了密封圈对牙掌轴的磨损，从两方面同时提升密封时间，减缓密封失效，能够解决牙轮钻头在高温高转速下的密封短时间失效问题。本发明的内圈的高硬度和超强耐磨性提高了密封圈抵抗外力破坏的能力，少量岩石颗粒进入密封系统也不会给密封圈带来致命损伤。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明截面示意图；

图3是本发明安装位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。如图所示，一种旋转轴复合密封圈，包括密封圈本体1，所述密封圈本体沿径向方向依次设有耐磨层2、支撑层3、预压层4，即依次是内圈、中间层、外圈。所述耐磨层均布有若干根纤维线2-1，所述纤维线间填充有胶浆或耐热胶黏剂2-2，胶浆或热胶黏剂将纤维线固定。增加胶浆或热胶黏剂是为了提高耐磨层的光滑度，以将低耐磨层与牙掌轴5的摩擦系数。在胶浆或热胶黏剂中布纤维线是为了增强耐磨层的耐磨性。所述纤维线为环形缠绕或帘布式编织，与支撑层紧密结合。根据所需，所述纤维线沿密封圈本体的径向方向至少为一层。纤维线为粘胶纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、玻璃纤维、芳香族聚酰胺纤维中的任意一种。所述支撑层在密封圈本体的中间，采用高硬度、低压缩橡胶，即邵氏硬为75A到95A的橡胶，起到对耐磨层的支撑作用。所述预压层在密封圈本体的最外圈，采用低硬度高弹性橡胶，即邵氏硬度为50A到80A橡胶，所占厚度较大，为密封圈提供预紧力，预压层厚度占密封圈本体总厚度的3/5到5/6。与现有的牙轮钻头密封圈相比，本发明的内圈与牙掌轴在周向旋转面摩擦系数降低了40%以上，耐磨性能提高了2到3倍，同时本发明的密封圈允许初始压缩率低，减小了密封圈对牙掌轴的磨损，从两方面同时提升密封时间，减缓密封失效，能够解决牙轮钻头在高温高转速下的密封短时间失效问题。本发明的内圈的高硬度和超强耐磨性提高了密封圈抵抗外力破坏的能力，少量岩石颗粒进入密封系统也不会给密封圈带来致命损伤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。