[实用新型]油用牙轮钻头浮动密封装置

说明书

技术领域

本实用新型属于动密封领域，特别涉及一种油用牙轮钻头动密封装置。

背景技术

目前，在石油钻井及其他矿用钻探方面使用的牙轮钻头中，大多采用橡胶填料密封和简化的机械密封，其中橡胶填料密封与轴颈或轮孔直接摩擦，产生的热量大，磨损较快，只能低速运转，使用时间短，密封早期实效，进而使整个牙轮钻头过早报废；而机械密封对元件的要求极为严格，加工难度较大，组装工艺繁琐，产品一致性差。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决上述现有问题，而提供一种介于填料密封与机械密封之间的油用牙轮钻头浮动密封装置，该密封装置制作相对简单，适用于较高转速，使用寿命长，可提高钻井效率。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案为：一种油用牙轮钻头浮动密封装置，与油用牙轮钻头结合使用，其特征在于：由浮动环、浮动环内的弹性元件、牙轮、牙轮内部的牙掌，及位于牙掌外侧的定位钢球构成，所述的浮动环设置在牙轮钻头牙轮孔的阶台与牙掌轴底的平面之间，所述的定位钢球设置在牙轮和牙掌的“R”槽之间。

上述浮动环用聚四氟乙烯制成；

上述弹性元件用橡胶制成或使用金属弹簧。

本实用新型的有益效果：牙轮钻头使用该浮动密封装置取代传统的橡胶密封，可降低摩擦系数，有效地延长工作时间，提高使用寿命；取代结构复杂的机械密封，加工制造简单，产品一致性好，质量稳定，提高综合钻井效率。

附图说明

图1为本实用新型牙轮钻头牙掌与牙轮的组装结构图。

图2为本实用新型第一种方案未组装状态的剖面结构图。

图3为本实用新型第一种方案组装压紧后的剖面结构图。

图4为本实用新型第二种方案的剖面结构图。

图5为本实用新型第三种方案的剖面结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发实用新型作进一步的描述。

如图1所示，本实用新型涉及的油用牙轮钻头浮动密封装置，由浮动环(1)、浮动环(1)内的弹性元件(2)、牙轮及轮孔(3)、牙掌及掌轴(4)，位于牙掌(4)外侧的定位钢球(5)构成，浮动环(1)设置在牙轮钻头牙轮孔(3)的阶台与牙掌轴底(4)的平面之间，定位钢球(5)设置在牙轮和牙掌的“R”槽之间。

实施例1：如图2所示，是本实用新型的第一种方案，为未组装时的剖面结构图，浮动环(1)是用聚四氟乙烯制成，弹性元件(2)用橡胶制成，弹性元件(2)没有被压缩。本实用新型由浮动环(1)、浮动环(1)内的弹性元件(2)、牙轮及轮孔(3)、牙轮内部的牙掌及掌轴(4)，位于牙掌(4)外侧的定位钢球(5)构成，浮动环(1)设置在牙轮钻头牙轮孔(3)的阶台与牙掌轴底(4)的平面之间，定位钢球(5)设置在牙轮和牙掌的“R”槽之间。

如图3所示，在牙轮钻头的牙轮(3)与牙掌(4)装配时，同时装配密封装置，在外力的作用下，弹性元件(2)受压变形成如图3所示的形状。图3所示的是组装压紧后的情况，这时在牙轮(3)与牙掌(4)之间装入定位钢球(5)，锁定牙轮(3)与牙掌(4)轴向相对位置。浮动环(1)的两个工作面分别与牙掌轴(4)、牙轮孔(3)的特定端面紧密贴合，形成两个摩擦副(6)。摩擦副(6)两个工作面的贴合力的大小，取决于弹性元件(2)的压缩及变形量。当弹性元件(2)压缩至图3所示的(2)几何形状后，由于其本身的回弹作用，试图恢复到如图2所示的弹性元件(2)的几何状态，所产生的作用力加在浮动环(1)的工作面上，使摩擦副(6)始终保持一定的力矩范围，隔离轴承内腔与外部空间。当牙轮(3)转动时，牙轮(3)与牙掌(4)的特定端面作相对运动，而浮动环(1)瞬间总是在压力及摩擦系数较小的一面做相对运动，而压力及摩擦系数较大的一面没有相对运动则为静密封。牙轮钻头工作中在不停的振动，压力不断变化，两个密封面交替产生动密封和静密封的作用，进而使浮动环(1)两个密封面的相对位移交替进行或同时进行，形成浮动密封，防止轴承腔内润滑油脂外溢和外部钻井液内浸。

实施例2：如图4所示，本实用新型用金属弹簧作为弹性元件(2)，装配时，弹性元件(2)被紧压变形的几何状态，其他工作原理与第一种方案相同。