[实用新型]牙轮钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及地质钻井工具，尤其涉及一种牙轮钻头。

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。目前，现有技术中的牙轮钻头的密封结构是在牙轮和牙掌形成的密封腔中装有密封部件，密封部件采用橡胶密封圈和金属密封环组合的方式进行密封，金属密封环与嵌装在牙轮腔中的压入套的密封端面摩擦，使得压入套的密封端面磨损严重而导致密封失效，从而钻头失效。其原因在于：对具有振动和摆动状态下工作的牙轮钻头密封时，必须增加O形密封圈的压缩量，即增大密封压力。增大后的密封压力会导致压入套密封端面的加剧磨损，且产生大量的摩擦热，使压入套的密封端面压力降低和橡胶圈的供能效果减弱，造成密封失效。密封一旦失效，使得有腐蚀性及研磨性等高压液体从钻头外部侵入钻头内的密封系统，致使钻头的轴承系统过早磨损，钻头报废。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，在中国公开专利（申请号为：200620027466.1和91224654.5）的基础上进行修改，而提供一种牙轮钻头，目的在于解决上述在高转速和高钻压的工作条件下牙轮钻头压入套密封端面的不耐磨和产生摩擦热大的缺点，减轻O形密封圈的负担，提高密封系统的使用寿命，最终提高牙轮钻头的使用寿命。

本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：一种牙轮钻头，包括置于牙轮与牙掌轴形成的密封腔中的密封部件以及嵌装在牙轮腔中的压入套，所述压入套的密封端面与密封部件摩擦连接，其特征在于：与密封部件摩擦连接的压入套密封端面上涂覆有耐磨层。

所述耐磨层为类金刚石涂层。

所述耐磨层为TiN涂层、TiCN涂层、CrN涂层、AlTiN涂层中的任意一种。

所述密封部件由相互叠加配合的橡胶密封圈、橡胶密封垫圈和密封环构成，所述密封环与压入套摩擦连接。

所述耐磨层的厚度为0.5um-8.0um。

有益效果: 通过在压入套的密封端面上增设一层类金刚石涂层，具有硬度高、摩擦系数小、耐磨性好等的优越特性，能有效地减小了压入套密封端面的磨损和产生的摩擦热，提高牙轮钻头密封系统的的可靠性，使牙轮钻头的使用寿命得到提高。

附图说明

图1是本实用新型的结构放大示意图；

图2是本实用新型在牙轮中的结构示意图；

图中：1、牙轮；2、牙掌轴；3、密封腔中；4、密封部件；5、牙轮腔；6、压入套；7、耐磨层；8、橡胶密封圈；9、橡胶密封垫圈；10、密封环。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。如图所示，一种牙轮钻头，包括置于牙轮1与牙掌轴2形成的密封腔中3的密封部件4以及嵌装在牙轮腔5中的压入套6，所述压入套与密封部件摩擦连接，即压入套与密封部件的接触方式为面接触，旋转滑动摩擦。为了解决密封部件和压入套之间磨损，在与密封部件摩擦连接的压入套的密封端面上设有耐磨层7。本实用新型中的耐磨层优选为类金刚石涂层（DLC），类金刚石涂层与钢的摩擦系数在0.02～0.1之间，也可以采用其它的涂层如TiN涂层、TiCN涂层、CrN涂层、AlTiN涂层，但是它们与钢的摩擦系数在0.3～0.5之间，DLC的摩擦系数要远远小于其他涂层与钢的摩擦系数，如此低的摩擦系数大大减低了牙轮压入套与牙掌密封环之间的扭矩，减少了摩擦热的产生，改善了钻头橡胶圈的使用环境和提高了密封部件的耐磨性。

DLC涂层的厚度对其使用性能也起到了至关重要的作用，如果薄膜太薄（<0.5μm），牙轮钻头在较长的工作条件下，DLC涂层很早被磨光，体现不出DLC薄膜的耐磨性；如果太厚，结合强度差，在高载荷作用下，涂层容易脱落，并且其硬度高和研性高，使得压入套接触面的磨损加快，磨损量约为未涂层时2倍。经大量试验证实，DLC薄膜的厚度为0.5μm～8.0μm，优选为2.0μm～4.0μm。而其他涂层的厚度也可以为0.5μm～8.0μm。

本实用新型中的密封部件由相互叠加配合的橡胶密封圈8、橡胶密封垫圈9、密封环10构成，其中，所述密封环10与压入套6摩擦连接。

类金刚石涂层（DLC）还具有以下的优点：

1．硬度高