[实用新型]一种牙轮钻头磁力式金属密封装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于石油地质勘探领域的牙轮钻头，具体涉及一种牙轮钻头磁力式金属密封装置。

背景技术

牙轮钻头已广泛应用于石油地质的钻探领域。牙轮钻头主要由牙轮和牙掌构成，为使牙轮钻头能在高钻压、高转速下正常的工作并保持足够长的使用寿命，通常在牙轮与牙掌相连的轴承处设置金属密封装置。现有的金属密封装置由金属密封环、镶套和橡胶供能圈构成，其中，镶套内嵌于牙轮内腔，其上的一个金属密封面与金属密封环上的金属密封面形成旋转动密封，橡胶供能圈位于金属密封环与牙掌轴承之间，一方面起着静密封的作用，另一方面，通过橡胶变形给金属密封环提供一定的密封预应力。由于压缩状态的橡胶供能圈随着使用时间的延长会发生应力松驰，使供能圈提供的密封预应力下降，从而降低金属密封的可靠性，另外，当橡胶发生突然的压缩-松驰变化时，橡胶因变形而产生的应力恢复有瞬间滞后现象，也会导致上述密封预应力的瞬间下降。美国专利US7267186，采用在金属密封环上安装一个磁性材料，利用磁性材料的磁力吸引来提供一种金属密封环与镶套之间的金属密封面的密封接触力。在该专利中，磁性材料采用粘接剂粘接在金属密封环的凹槽处，与轴承密封腔内的润滑剂接触。由于磁性材料脆性非常高，在安装及使用过程中，较小的外力及碰撞都会导致磁性材料的脆裂，脆裂后的磁性材料碎片(粒)容易对金属密封面或轴承摩擦副产生严重的损坏；同时，磁性材料的耐腐蚀性较差，将磁性材料暴露在润滑剂中，由于受到润滑剂中的水份或其他化学成份的腐蚀作用，也会降低磁性材料性能从而影响金属密封装置的可靠性。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足而提供一种密封性能好，可靠性高的牙轮钻头磁力式金属密封装置。

本实用新型为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括内嵌于牙轮内腔的镶套、与镶套密封端面相配置的金属密封环，安设在金属密封环和牙掌轴颈之间的橡胶供能圈，在金属密封环密封端面开设有一个环形凹槽，在环形凹槽中安设有磁性件，其不同之处在于所述的磁性件由设置外包覆层的磁性材料构成。

按上述方案，所述的环形凹槽开设在金属密封环密封端面内侧。

按上述方案，所述的磁性件为环形磁性件；环形磁性件的外包覆层由截面为U形的空心环圈构成，空心环圈中填装磁性材料，在空心环圈的敞开端面涂覆粘接剂层，通过粘接剂层与金属密封环的环形凹槽底面相粘接。

按上述方案，所述的磁性件的外包覆层由金属铝、铝合金、金属铜、铜合金、不导磁不锈钢或有机材料等不导磁材料构成。

本实用新型的有益效果在于：1、磁性件设置外包覆层，对磁性材料起到了很好的保护作用，即使发生脆裂，脆裂后的磁性脆屑因有包覆层的固定作用而不会对金属密封面或轴承摩擦副产生损坏；同时还可避免磁性材料与润滑剂的接触，免受浸蚀，从而使得磁性材料得以保护；2、通过磁性件与镶套的相互吸引的磁力，使金属密封环与镶套保持持续的动态贴合密封力，弥补了现有金属密封技术中仅靠橡胶供能圈弹性而密封预应力不能持久的问题，从而进一步提高金属密封装置的密封可靠性。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的一侧剖视结构图。

图2为本实用新型另一个实施例的一侧剖视结构图。

具体实施方式

本实用新型的第一个实施例如图1所示，包括有牙轮2和牙掌1，在牙轮牙掌相连接的轴承处设置金属密封装置，所述的金属密封装置包括固定于牙轮内腔的镶套3，与镶套密封端面相配置的圆形金属密封环4，安设在金属密封环和牙掌轴颈之间的橡胶供能圈8，橡胶供能圈为O形密封圈；在金属密封环密封上部内侧端面开设有一个侧向环形凹槽，在侧向环形凹槽中安设有磁性件，所述的磁性件为环形磁性件；环形磁性件的外包覆层6由截面为U形的空心环圈构成，空心环圈由合金铝制成，空心环圈中填装磁性材料5，在空心环圈的敞开端面涂覆粘接剂层7，通过粘接剂层与金属密封环的侧向环形凹槽底面相粘接。金属密封环的上部密封端面与镶套密封端面相贴合，构成金属密封装置的动态滑动密封，金属密封环下部设有一斜面，通过斜面与橡胶供能圈8相配置，构成金属密封装置的静密封，防止岩屑及钻井液进入密封腔，同时给金属密封环提供密封预应力。

本实用新型的另一个实施例如图2所示，它与上一个实施例的不同之处在于在金属密封环4上的密封端面开设截面为U形的环形凹槽，环形凹槽中安设有磁性件，磁性件通过粘接剂层7与金属密封环的环形凹槽底面相粘接，同时在环形凹槽的上端也涂覆粘接剂层7，使整个磁性件封装在金属密封环的环形凹槽中。其它结构与上一个实施例相同。