專利名稱：一種牙輪鉆頭軸承密封結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于石油、地質(zhì)鉆勘的牙輪鉆頭的軸承密封結(jié)構(gòu)，是對(duì)現(xiàn)有牙輪鉆頭軸承密封結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)。
牙輪鉆頭的軸承密封結(jié)構(gòu)通常是由O形橡膠密封圈構(gòu)成的，為了改進(jìn)和提高該密封結(jié)構(gòu)的使用性能和壽命，美國(guó)專利U.S.Pat.NO.4，428，678提出了一種浮動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，它是在牙掌軸頸上開一密封槽，槽內(nèi)放入一個(gè)開口的保持環(huán)，由密封槽邊壁、保持環(huán)形外徑和牙輪軸承面組成的環(huán)形空間內(nèi)放置一個(gè)O形橡膠圈，形成由徑向密封和端面密封組成的密封結(jié)構(gòu)。但是由于O形橡膠圈與密封槽邊壁形成端面密封后，保持環(huán)內(nèi)徑面與密封槽底之間的密封浮動(dòng)空腔充滿空氣而且是密閉的，在鉆井過程中極高的鉆井液壓力使該空腔外壓力遠(yuǎn)大于該空腔內(nèi)的空氣壓力，致使O形橡膠圈局部向密封槽內(nèi)收縮、壓迫保持環(huán)變形而使密封失效，所以該專利的實(shí)際應(yīng)用效果并不理想。中國(guó)專利98113483.1提供了一種浮動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，它能適應(yīng)高轉(zhuǎn)速牙輪鉆頭的軸承密封。在鉆井過程中，密封浮動(dòng)空腔能與鉆井液壓力自動(dòng)保持平衡。該密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠。但它還存在一些不足1、密封浮動(dòng)空腔的上下腔壁分別是兩個(gè)滑動(dòng)表面，精度要求高，加工藝制作難，工藝性差；2、密封浮動(dòng)空腔雖然與鉆井液壓力自動(dòng)保持平衡，但由于鉆井液不流動(dòng)，在鉆頭多次使用后，鉆井液容易凝固在浮動(dòng)腔中，從而影響密封的浮動(dòng)；3、由于密封浮動(dòng)空腔與鉆井液直接相通，硬質(zhì)顆粒易進(jìn)入密封浮動(dòng)空腔，會(huì)導(dǎo)致密封件的破壞。
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種加工工藝性好、密封性能更為可靠的牙輪鉆頭軸承密封結(jié)構(gòu)，它是對(duì)上述浮動(dòng)密封結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)。
本發(fā)明的目的由以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)包括有牙掌軸頸2、套裝于牙掌軸頸上的牙輪7，在牙輪軸孔口部設(shè)有環(huán)形密封槽5，環(huán)形密封槽中安設(shè)有O形橡膠密封圈3和保持環(huán)6，其不同之處在于所述的環(huán)形密封槽由開設(shè)于牙輪軸孔口部的孔肩內(nèi)鑲裝L形金屬環(huán)4配置而成，在環(huán)形密封槽的周向開設(shè)有使環(huán)形密封槽內(nèi)腔與外界相導(dǎo)通的傳壓通道。
按上述方案，可在環(huán)形密封槽5的底部開設(shè)傳壓通道，在環(huán)形密封槽的中上部也開設(shè)有傳壓通道，由此而形成兩個(gè)經(jīng)環(huán)形密封內(nèi)腔可相互導(dǎo)通的傳壓通道，通常，傳壓通道的孔徑應(yīng)控制在較小的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的積極效果在于1、在環(huán)形密封槽處采用L形金屬環(huán)，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，而且加工精度高，為密封性能的可靠性提供了有效的保證2、在O形橡膠密封圈外包繞一保持環(huán)，在裝入牙輪牙掌的軸承位后，O形橡膠密封圈就會(huì)受到四面擠壓，使O形橡膠密封圈與牙掌軸頸面形成徑向密封、與牙輪密封槽邊壁形成端面密封。由于O形橡膠密封圈與牙輪密封槽邊壁之間的滑動(dòng)摩擦力遠(yuǎn)小于橡膠圈所受的徑向密封擠壓力，所以當(dāng)牙輪作偏心旋轉(zhuǎn)時(shí)，橡膠密封圈和保持環(huán)將始終保持與牙掌軸頸基本上同軸，確保橡膠密封圈不會(huì)出現(xiàn)在軸承受力邊變形擠壓過大、在軸承非受力邊變形擠壓過小的現(xiàn)象，從而可在設(shè)計(jì)時(shí)減小其變形擠壓量，使其適應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)；此外，因?yàn)檠垒喌沫h(huán)形密封槽內(nèi)腔有與外界相通的傳壓通道，所以保持環(huán)與密封槽底之間的浮動(dòng)空腔中的壓力將與外界壓力保持平衡，確保密封的可靠性；3、開設(shè)相互導(dǎo)通的傳壓通道，可使鉆井液進(jìn)入環(huán)形密封槽，并內(nèi)外導(dǎo)通，形成循環(huán)，這既可避免鉆井液凝固在浮動(dòng)腔中，又可使鉆井液對(duì)O形橡膠密封圈的冷卻效果得到進(jìn)一步的強(qiáng)化；4、設(shè)置較細(xì)較長(zhǎng)的傳壓通道，能有效防止硬質(zhì)顆粒進(jìn)入環(huán)形密封浮動(dòng)空腔。
圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的正視圖。
圖2為圖1中軸承密封部位的局部放大剖視圖。
以下結(jié)果附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)施例，包括有牙掌1和牙輪7，牙輪套裝于牙掌下部的牙掌軸頸2上，由鎖定裝置8鎖定，潤(rùn)滑脂孔9給牙輪與牙掌軸頸相接合的軸承處提供潤(rùn)滑脂，在牙輪軸孔口部開設(shè)有一孔肩，孔肩內(nèi)鑲裝有一截面為L(zhǎng)形的L形金屬環(huán)4，形成一個(gè)環(huán)形密封槽8，環(huán)形密封槽中安設(shè)有保持環(huán)6，保持環(huán)的截面可為矩形或L形或V形，V形的夾角為90-160°，保持環(huán)的徑向截面厚度為0.1-1.0mm，由彈性合金鋼制成，保持環(huán)外徑面11與環(huán)形密封槽的槽底10保持有適當(dāng)?shù)膹较蚋?dòng)間隙，該間隙應(yīng)大于牙輪鉆頭的軸承間隙，在保持環(huán)內(nèi)放置O形橡膠密封圈3，O形橡膠密封圈位于由牙輪的環(huán)形密封槽的內(nèi)邊壁13、外邊壁20和保持環(huán)內(nèi)徑面12、牙掌軸頸面14組成的矩形環(huán)槽內(nèi)，受到軸向和徑向的擠壓，形成O形橡膠密封圈與牙輪環(huán)形密封槽內(nèi)邊壁13的端面密封，與牙掌軸頸面14的徑向密封，由于O形橡膠密封圈與環(huán)形密封槽內(nèi)、外邊壁的滑動(dòng)摩擦力遠(yuǎn)小于O形橡膠密封圈所受的徑向擠壓力，所以，在牙輪7相對(duì)牙掌軸頸作旋轉(zhuǎn)時(shí)，O形橡膠密封圈3將會(huì)與牙輪的環(huán)形密封槽內(nèi)、外邊壁作相對(duì)滑動(dòng)，而基本保持與牙掌軸頸的同軸旋轉(zhuǎn)；此外，在牙輪軸孔口部的孔肩底部鏤有一環(huán)槽16，環(huán)槽的一側(cè)通過L形金屬環(huán)底端缺口15與環(huán)形密封槽5內(nèi)腔相通，另一側(cè)通過牙輪上開設(shè)的小孔18與外界相導(dǎo)通，形成一個(gè)傳壓通道，小孔18與L形金屬環(huán)底端缺口15的方位通常相錯(cuò)180°，在L形金屬環(huán)的中上部沿徑向鉆有一導(dǎo)通孔19，導(dǎo)通孔與L型金屬環(huán)外徑面的外壁環(huán)槽17相連通，在外壁環(huán)槽的另一側(cè)(偏轉(zhuǎn)180°)通過外壁直槽21與外界導(dǎo)通，形成另一個(gè)傳壓通道，兩個(gè)傳壓通道通過環(huán)形密封槽內(nèi)腔可相互導(dǎo)通，形成循環(huán)，這樣便于使用時(shí)鉆井液的內(nèi)外流動(dòng)和交換，避免密封腔內(nèi)鉆井液的凝固，本實(shí)施例中外界的鉆井液要通過較細(xì)長(zhǎng)的傳壓通道才能進(jìn)入密封內(nèi)腔，因此可有效避免硬質(zhì)顆粒的進(jìn)入，以保證O形橡膠密封圈的有效使用。
本發(fā)明可用于單牙輪鉆頭，也可用于三牙輪及多牙輪鉆頭。
權(quán)利要求
1.一種牙輪鉆頭軸承密封結(jié)構(gòu)，包括有牙掌軸頸(2)、套裝于牙掌軸頸上的牙輪(7)，在牙輪軸孔口部設(shè)有環(huán)形密封槽(5)，環(huán)形密封槽中安設(shè)有O形橡膠密封圈(3)和保持環(huán)(6)，其特征在于所述的環(huán)形密封槽由開設(shè)于牙輪軸孔口部的孔肩內(nèi)鑲裝L形金屬環(huán)(4)配置而成，在環(huán)形密封槽的周向開設(shè)有使環(huán)形密封槽內(nèi)腔與外界相導(dǎo)通的傳壓通道。
2.按權(quán)利要求1所述的牙輪鉆頭軸承密封結(jié)構(gòu)，其特征在于在環(huán)形密封槽(5)的底部開設(shè)傳壓通道，在環(huán)形密封槽(5)的中上部也開設(shè)有傳壓通道，由此而形成兩個(gè)經(jīng)環(huán)形密封內(nèi)腔可相互導(dǎo)通的傳壓通道。
3.按權(quán)利要求1或2所述的牙輪鉆頭軸承密封結(jié)構(gòu)，其特征在于在環(huán)形密封槽中安設(shè)有保持環(huán)(6)，保持環(huán)的截面可為矩形或L形或V形。
4.按權(quán)利要求3所述的牙輪鉆頭軸承密封結(jié)構(gòu)，其特征在于保持環(huán)的徑向截面厚度為0.1-1.0mm，由彈性合金鋼制成，保持環(huán)外徑面與環(huán)形密封槽的槽底保持有徑向浮動(dòng)間隙。
5.按權(quán)利要求1或2所述的牙輪鉆頭軸承密封結(jié)構(gòu)，其特征在于在在牙輪軸孔口部的孔肩底部鏤有一環(huán)槽(16)，環(huán)槽的一側(cè)通過L形金屬環(huán)底端缺口(15)與環(huán)形密封槽95)內(nèi)腔相通，另一側(cè)通過牙輪上開設(shè)的小孔(18)與外界相導(dǎo)通，形成一個(gè)傳壓通道，在L形金屬環(huán)的中上部沿徑向鉆有一導(dǎo)通孔(19)，導(dǎo)通孔與L型金屬環(huán)外徑面的外壁環(huán)槽(17)相連通，在外壁環(huán)槽的另一側(cè)通過外壁直槽(21)與外界導(dǎo)通，形成另一個(gè)傳壓通道，兩個(gè)傳壓通道通過環(huán)形密封槽內(nèi)腔相互導(dǎo)通，形成循環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于石油、地質(zhì)鉆勘牙輪鉆頭的軸承密封結(jié)構(gòu),它包括有牙掌軸頸、套裝于牙掌軸頸上的牙輪,在牙輪孔口部設(shè)有環(huán)形密封槽,密封槽中安設(shè)有O形橡膠密封圈和保持環(huán),環(huán)形密封槽由開設(shè)于牙輪軸孔口部的孔肩內(nèi)鑲裝L形金屬環(huán)配置而成,在環(huán)形密封槽的周向開設(shè)有使環(huán)形密封內(nèi)腔與外界相導(dǎo)通的傳壓通道。本發(fā)明不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工工藝性好,而且使用時(shí)可使鉆井液內(nèi)外導(dǎo)通,從而使牙輪鉆頭軸承的密封性得到進(jìn)一步的提高。
文檔編號(hào)E21B10/22GK1298057SQ0013125
公開日2001年6月6日 申請(qǐng)日期2000年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月13日
發(fā)明者金志勛, 程永, 夏豐收 申請(qǐng)人:江漢石油鉆頭股份有限公司