[发明专利]牙轮钻头用组合密封结构

说明书

本发明涉及一种牙轮钻头用组合密封结构，广泛应用于油气设备井下动力工具的小间隙密封中，防止密封腔内高压润滑油泄漏，阻止外部泥浆进入轴承内部。其技术方案：动密封环所处的牙轮内孔外端部位与牙掌轴承根部构成密封腔，将动密封环、静密封环、U型橡胶密封圈、内置耐磨圈和O型橡胶密封圈组成的组合单金属密封圈放入密封腔内；动密封环与牙轮内孔过盈配合，随牙轮一起转动；动密封环、静密封环端面相配合，构成相对转动的密封面；O型橡胶密封圈被静密封环压缩于牙轮轴颈根部，U型橡胶密封圈与内置耐磨圈构成的组合密封圈安装在牙轮根部凹槽内。本发明改进了单金属密封的结构，增加了耐磨性能，提高了密封的可靠性和使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种牙轮钻头用组合密封结构，广泛应用于油气设备中井下工具小间隙密封。

背景技术

单金属密封作为井下工具中一种旋转动密封件，具有优异的抗振动、耐高温和耐腐蚀性能，并且能够在较高的转速下工作，具有结构简单、紧凑和占用空间小等特点，广泛应用于油气设备中井下工具的小间隙密封中，其作用是防止密封腔内高压润滑油泄漏，阻止外部钻井泥浆进入轴承内部。现目前使用的单金属密封结构由一个O型橡胶密封圈、动密封环、顶部平滑的静密封环、支撑橡胶环和牙掌轴承组成。单金属密封结构不仅会受到O型橡胶密封圈、支撑橡胶环的弹性力，还会受到内侧润滑油与外侧钻井泥浆的压力载荷，密封环会产生一定的力变形，同时，单金属密封结构在工作时，密封端面处于压紧贴合状态，动静环之间相对转动，在力载荷作用下，引起密封端面产生热变形，导致密封端面泄漏量变化，使得密封失效。

针对现有单金属密封结构易发生密封失效的问题，设计耐磨性能更优越、使用寿命更长、密封可靠性更高的组合密封结构具有现实意义和广泛前景。

发明内容

本发明的目的是：为克服现有单金属密封装置在井下恶劣工况下，出现密封失效的问题，设计了一种耐磨性能更优越、使用寿命更长、密封可靠性更高的组合单金属密封结构。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：牙轮钻头用组合密封结构，包括动密封环、静密封环、U型橡胶密封圈、O型橡胶密封圈、小O型橡胶密封圈、牙掌轴承和内置耐磨圈，其特征在于：动密封环所处的牙轮内孔外端部位与牙掌轴承根部构成密封腔，由动密封环、静密封环、U型橡胶密封圈、内置耐磨圈和O型橡胶密封圈组成的组合单金属密封圈放入密封腔内，动密封环与牙轮内孔过盈配合，随牙轮一起转动，动密封环、静密封环的端面相配合，构成相对转动的密封面，O型橡胶密封圈被静密封环压缩于牙轮轴颈根部，U型橡胶密封圈与内置耐磨圈组成的组合密封圈安装在牙轮根部凹槽中。

作为进一步的技术方案，所述的静密封环顶端的平面开有一圆弧形凹槽，凹槽中装配有一小O型橡胶密封圈，动密封环与静密封环由高速钢、不锈钢、硬质合金等材料制成，在动密封环与静密封环的端面上有石墨类耐高温润滑涂层。

作为进一步的技术方案，所述的牙掌轴承根部与静密封环底部接触处开有一凹槽，凹槽内装配有一U型橡胶密封圈与内置耐磨圈组成的组合密封圈，U型橡胶密封圈顶端与静密封环底部接触，形成密封面，内置耐磨圈由改性的聚四氟乙烯制成。

本发明的有益效果是：(1)本发明所述静密封环顶端的平面开有一凹槽，凹槽中装配有一O型橡胶密封圈，可增加散热面积，同时凹槽内可储存润滑油，增强耐磨性；(2)动密封环与静密封环的端面上有石墨类耐高温润滑涂层，在井下高温作业时可减少实现动密封产生的摩擦；(3)牙掌轴承根部与静密封环底部接触处开有一凹槽，凹槽内装配有一U型橡胶密封圈与内置耐磨圈组成的组合密封圈，无橡胶支撑环，适用于高速回转、寿命要求高的工作环境，且改性的聚四氟乙烯具有耐摩擦、耐高温和自润滑等方面的特点。

附图说明

图1为本发明应用的牙轮钻头轴截面局部放大图。

图2为本发明静密封环上端面凹槽局部放大图。

图3为本发明牙掌轴承根部凹槽局部放大图。