一种牙轮钻头轴承W型密封结构技术领域
本发明涉及适用于石油钻井、地质钻探的一种牙轮钻头轴承W型密封结构，属于牙轮
钻头轴承密封领域。
背景技术
影响牙轮钻头使用寿命的关键因素之一是轴承密封性能的好坏。在牙轮钻头钻井中，
井底地热、牙轮与轴承的摩擦热以及牙轮破碎岩石生热使密封的工作温度很高，加之，密封
元件与轴承的摩擦磨损加剧使得橡胶圈的老化失效更加严重。决定橡胶圈最关键的因素是温
度，高温使得橡胶圈产生老化，材料变硬变脆，失去密封作用，高温也会加剧橡胶圈的磨损。
只有降低橡胶圈的温度，改善其工作环境，才能有效提高其使用寿命。
目前常用的密封方式主要是O型橡胶圈密封、金属浮动密封，这些密封中存在的共同
问题是O型橡胶圈的接触面积较大。随着压力的增加，较大的接触面积使得接触压力增加，
摩擦力增大，摩擦热增加，O型橡胶圈的老化加剧，失去弹性，一旦泥浆磨粒进入密封面，
就会导致磨损，尤其在高温条件下，磨粒更加剧了橡胶圈的摩擦磨损，热量就会更大，逐渐
积累，最终导致密封失效。并且，由于牙轮钻头的密封空间很小，实现多级密封是很难做到
的。所以，在保证可靠密封的条件下，我们寻求一种既能减小密封接触面积，又能实现多级
密封的新型结构。
发明内容
本发明的目的是为解决现有牙轮钻头轴承密封结构存在的O型橡胶圈接触面积较大导
致摩擦力大、温度过高的问题，特提供一种牙轮钻头轴承W型密封结构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明一种牙轮钻头轴承W型密封结构，
由牙轮、轴承、W型密封圈组成，W型密封结构位于牙轮与轴径组成的密封腔内，其特征在
于：所述W型密封圈靠近轴承一侧有两个凸起和一个凹槽，W型密封圈靠近牙轮内孔一侧有
三个凸起和两个凹槽；凸起和凹槽的形状均为圆弧形，凸起和凹槽在轴向均匀交替分布，通
过压缩作用，实现轴向和径向的密封；W型密封圈的其他边为斜线。W型密封结构大大减小
了橡胶圈的接触面积，大大减小了摩擦热，同时，几个交替的凸起设计实现了多级密封，既
节省了宝贵的密封空间，而且提高了密封的可靠性。
本发明的优点：1、W型密封圈的接触面积较小，大大减小了摩擦力与摩擦热，有效的
改善了密封圈的工作环境，大大降低了密封圈的失效；2、在牙轮钻头较小的密封空间内，多
个凸起的交叉设计可实现多级密封的作用，既节省了牙轮钻头宝贵的空间，又提高了钻头密
封的可靠性；3、W型密封结构可实现自密封作用，在压力作用下，由于密封具有变形自动
补偿功能，凸起与密封面配合更紧密，密封性更好；4、当凹槽具有一定的容积时，可以存储
润滑脂，具有较好的润滑性能。
附图说明
图1是本发明一种牙轮钻头W型密封结构图；
图2是图1A处密封结构的放大图；
图中：1.牙爪；2.牙轮；3.钢球；4.塞销；5.轴承；6.W型密封圈
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明；
如图1所示，一种牙轮钻头轴承W型密封结构，由牙轮(2)、轴承(5)、W型密封圈
(6)组成。W型密封圈(6)安装在轴承(5)与牙轮(2)内孔之间的密封腔内。
如图2所示，所述W型密封圈(6)靠近轴承(5)一侧有两个凸起和一个凹槽，靠近
牙轮(2)内孔一侧有三个凸起和两个凹槽；凸起和凹槽的形状均为圆弧形，凸起和凹槽在轴
向均匀交替分布，通过压缩作用，实现轴向和径向的密封；W型密封圈的其他边为斜线。
配合参照图1，本密封现场应用时，牙爪(1)及牙轮(2)分别通过牙轮内孔套接在
轴承(5)上，钢球(3)从塞销孔放入轴承后将塞销(4)焊接固定，通过钢球(3)将牙
轮(2)保持在轴承(5)上。牙轮(2)内孔和轴承(5)之间装有W型密封圈。W型密封
圈通过凸起与牙轮和轴承接触，当凸起磨损后，凹槽可以提供变形自动补偿功能，当压力增
大时，凸起与接触面配合更加紧密，实现了自密封作用。
本发明结构既有效减小了密封接触面积，减小了摩擦力，降低了密封温度，而且实现
了多级密封效果。该密封不需要增加其他支撑元件，占用空间小，不仅为牙轮钻头节省了宝
贵的空间，还提高了密封性能。