專利名稱：一種雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種勘探鉆頭，尤其涉及一種雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭。
背景技術：
牙輪鉆頭的壽命主要取決于軸承。而軸承的壽命主要取決于密封。密封的任務一是防止軸承內的潤滑脂泄漏，二是阻止鉆頭外部具有腐蝕性和研磨性的泥漿侵入軸承。密封一旦失效，軸承就會很快地被磨損，從而導致鉆頭失效。目前，牙輪鉆頭采用的密封主要有兩種形式橡膠密封和機械密封。如專利US5524718、5655611采用的是一個橡膠0形圈密封，US 3765495,US 40376 73采用的是一個矩形橡膠圈密封，其優點是制造簡單，缺點是密封壽命短，與鉆頭其它構件的壽命不匹配。專利CN 201080787Y.US 6033117,US 6254275 BI采用的是雙橡膠密封圈，它們的優點是比常規的單橡膠密封圈多了一重密封、延長了密封壽命，但是，結構復雜，制造難度大。另外一種形式的密封是機械密封。如專利US 4516641、US 4666001、US4923020，采用的是由兩個橡膠供能密封圈和兩個金屬密封環組成的機械密封。其優點是動密封由金屬密封面承擔，延長了密封的壽命，缺點是制造難度大。專利CN 101182756B采用金屬彈簧蓄能圈作為靜密封圈的同時為機械密封提供密封壓力。其缺點與常規機械密封相同，制造難度較大。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭。該牙輪鉆頭結構簡單、合理，密封效果好，制作簡單，使用壽命長、安全、可靠。本發明的技術方案包括包括密封裝置，所述密封裝置包括密封圈本體，設于所述密封圈本體上的蓄能件，所述密封圈本體的軸向相對兩端分別設有容納區，所述蓄能件包括分別設于密封圈本體上的所述容納區內的相應的彈性件。分別設于所述密封圈本體上相對兩端的容納區、和/或分別設于其兩端的容納區內的彈性件分別相互背向。所述密封圈本體的位于其容納區或/和其所設的彈性件的內外相對兩側部分構成所述密封圈本體的密封唇。所述彈性件或/和密封圈本體的容納區內設有填充物。所述填充物包括硅膠。彈性件嵌入式設于所述密封圈本體的容納區內、或者通過分別設于所述密封圈本體的容納區內相對兩側壁上的內凸緣固定設于所述密封本體的容納區內。所述密封圈本體的容納區為一其橫斷面形狀與所述彈性件的橫斷面的形狀相適應的環凹槽或環管腔。所述密封圈本體的環管腔設有與該密封圈本體外側聯通的平衡孔。
所述彈性件包括其橫截面形狀呈V形、U形、0形、或橢圓形的彈簧圈，所述密封圈本體的容納區為一橫斷面形狀與所述V形、U形、0形、或橢圓形的彈簧圈的橫斷面的形狀相對應的V形、U形、0形、或橢圓形的環凹槽或環管腔。所述V形和U形彈簧圈分別為包括兩環形金屬板簧分別自其一端相互連接形成的V形和U形板式彈簧圈，所述0形和橢圓形彈簧圈分別由螺旋彈簧自其兩端相互連接形成的螺旋管式彈簧圈。本發明通過在設于軸承密封槽內的一個密封圈本體的相互背向端分別設置彈簧圈構成一彈簧蓄能式密封圈，依靠彈簧圈的張力給耐磨性極好、摩擦系數極低的塑料圈(密封圈本體)提供密封力的方式，實現軸承的旋轉密封。當軸承系統內的油脂壓力升高的時候，密封圈本體一端的朝著軸承內部方向的內、外密封唇更加緊密地與密封槽的密封面接觸，加強了密封系統的密封能力。
當軸承系統外的泥漿壓力升高的時候，密封圈本體另一端的朝著軸承外部方向的內、外密封唇更加緊密地與密封槽的密封面接觸，也加強了密封系統的密封能力。既可提高軸承密封適應高轉速的能力和適應密封系統內外壓差的能力，還可延長密封件乃至牙輪鉆頭的壽命，而且制造相對更為簡單。
圖I為本發明雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭一實施例結構示意圖；圖2為圖I實施例中密封裝置結構示意圖；圖3-6分別為本發明第2-5實施例中的密封裝置結構示意圖。
具體實施例方式現通過實施例并結合附圖對本發明做進一步說明。如圖1、2所示，牙掌軸頸I與牙輪內孔2配合，鋼球3從塞銷孔放入軸承后將塞銷7焊接固定，通過鋼球3將牙輪2保持的在牙爪軸頸I上，潤滑孔給鉆頭軸承提供潤滑脂，形成牙輪鉆頭的軸承。密封圈本體5設于牙掌軸頸I和牙輪內孔2的密封槽6內，密封圈本體5的牙掌軸頸I的軸向方向的相對兩端壁面上分別開設有其開口相互背向(或相互背向對應)的、橫截面形狀呈V形的環凹槽4a，V形的環凹槽4a相對兩側壁靠開口處分別設有相向凸出的凸緣8，橫截面形狀和大小與兩V形的環凹槽4a的相應形狀和大小相適應的、相互背向的兩V形的板式彈簧圈IOa分別通過相應的V形環凹槽4a的兩凸緣8固定連接于相應的兩V形的環凹槽4a內；由密封圈本體5的相對兩端的、V形環凹槽4a和其內的V形板式彈簧圈IOa的相對兩側部分分別構成密封圈本體5的內、外各兩密封唇12，密封圈本體5分別通過其四密封唇12 (各密封唇12的外側壁面相應部位)實現牙掌軸承I與牙輪內孔2之間的密封。本發明實施例2如圖3所示，在本例中，設于密封圈本體5的軸向相對兩端上的兩容納區為其橫截面形狀呈U形的環凹槽4b，兩形狀與U形環凹槽4b相對應的U形板式彈簧圈IOb分別通過相應的U形環凹槽4b內的凸緣8固定設于密封圈本體5兩端的U形環凹槽4b內；其余結構可與上述實施例類同。在上述兩實施例中，V形板式彈簧圈IOa和U形板式彈簧圈IOa分別由兩塊環形板彈簧分別自其一端相互連接構成。
本發明實施例3如圖4所示，設于密封圈本體5的軸向相對兩端的兩容納區為其橫截面形狀類似于橢圓形的環凹槽4c，設于兩類似于橢圓形的環凹槽4c內的彈性件為與環凹槽4c相對應的、橫截面形狀呈橢圓形的螺旋管式彈簧圈10c，類似于橢圓形的環凹槽4c和橢圓形的螺旋管式彈簧圈IOc的長直徑方向與密封圈本體5的軸向一致；由相應的類似于橢圓形的環凹槽4c長直徑方向的兩端縮徑部分將螺旋管式彈簧圈IOc嵌入式連接于環凹槽4c內；其余結構可與上述實施例I類同。本發明實施例4如圖5所示，設于密封圈本體5的軸向相對兩端上的兩容納區為其橫截面形狀近似于0形的0形環凹槽4d，設于兩0形環凹槽4d內的相應的橫截面形狀呈0形的彈性件為螺旋管式彈簧圈IOd ;0形的螺旋管式彈簧圈IOd由相應的橢圓形環凹槽4d自身的弧形凹陷部將0形的螺旋管式彈簧圈IOd嵌入式連接于兩0形環凹槽4d內；其余結構可與上述實施例3類同。上述實施例3和4中，0形和橢圓形的螺旋管式彈簧圈分別由螺旋彈簧自其兩端 相互連接形成。本發明第5實施例如圖6所示，本例中，密封圈本體5的軸向相對兩端部位分別各設有一橫截面形狀呈V形的環管腔4e ；V形的環管腔4e通過在開設于密封圈本體5的端面上的V形環凹槽的槽口上設置一遮蓋板或填塞體11構成，遮蓋板或填塞物11的材質可與密封圈本體5的材質類同；相應的V形板式彈簧圈通過遮蓋板或填塞物11固定設于V形環管腔4e內。其密封裝置具有更高的安全性和可靠性。本發明第6實施例中，密封圈本體的容納區其橫截面形狀為U形、0形、或橢圓形的環管腔，相應的彈性件為橫截面形狀與U形、0形、或橢圓形的環管腔相對應的U形、0形、或橢圓形的彈簧圈。在密封圈本體上、或環管腔的遮蓋板或填塞體上可以設置聯通于環管腔與密封圈本體外部的平衡孔。 對于本發明，上述實施例I、2和5，特別是實施例5其密封圈本體的密封作用力分布相對更為均勻，一致性更好，在確保較好的密封效果的前提下，能最大限度的減小鉆頭的動力損耗。上述全部或任一實施例中，其密封圈本體的容納區內、或者彈性件內腔填充有硅橡膠或類似的填充物，亦或其密封圈本體的容納區內和彈性件內腔都填充有硅橡膠或類似的填充物。本發明其密封圈本體由耐高溫、耐磨損、摩擦系數低的塑料類材質制作而成,其材料可包括高分子或超高分子的聚四氟乙烯；且可以在高分子或超高分子的聚四氟乙烯中填充包括玻璃纖維、金屬、金屬化氧化物、石墨、二硫化鑰、和/或碳纖維等能承受聚四氟乙烯燒結溫度的添加劑。制作密封圈本體的材料還可包括聚醚醚酮或聚酰亞胺等塑料，其低摩擦系數可提聞密封系統適應聞轉速的能力。本發明其密封圈本體可由彈性件的兩側著力點對應的部位形成密封體的相應的內外密封唇，形成線、面式密封。基于本雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭及其牙輪鉆頭的技術方案的其他變形產品均屬于本發明的保護范圍；上述實施例并非本發明的具體實施方式
的窮舉。
權利要求
1.一種雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭，包括密封裝置，所述密封裝置包括密封圈本體，設于所述密封圈本體上的蓄能件，其特征是所述密封圈本體的軸向相對兩端分別設有容納區，所述蓄能件包括分別設于密封圈本體上的所述容納區內的相應的彈性件。
2.根據權利要求I所述雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭，其特征是分別設于所述密封圈本體上相對兩端的容納區、和/或分別設于其兩端的容納區內的彈性件分別相互背向。
3.根據權利要求I所述雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭，其特征是所述密封圈本體的位于其容納區或/和其所設的彈性件的內外相對兩側部分構成所述密封圈本體的密封唇。
4.根據權利要求I所述雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭，其特征是所述彈性件或/和密封圈本體的容納區內設有填充物。
5.根據權利要求4所述雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭，其特征是所述填充物包括硅膠。
6.根據權利要求I所述雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭，其特征是彈性件嵌入式設于所述密封圈本體的容納區內、或者通過分別設于所述密封圈本體的容納區內相對兩側壁上的內凸緣固定設于所述密封本體的容納區內。
7.根據權利要求1、2、3或6所述雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭，其特征是所述密封圈本體的容納區為一其橫斷面形狀與所述彈性件的橫斷面的形狀相適應的環凹槽或環管腔。
8.根據權利要求7所述雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭，其特征是所述密封圈本體的環管腔設有與該密封圈本體外側聯通的平衡孔。
9.根據權利要求1、2、3、4或6所述雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭，其特征是所述彈性件包括其橫截面形狀呈V形、U形、O形、或橢圓形的彈簧圈，所述密封圈本體的容納區為一橫斷面形狀與所述V形、U形、O形、或橢圓形的彈簧圈的橫斷面的形狀相對應的V形、U形、O形、或橢圓形的環凹槽或環管腔。
10.根據權利要求9所述雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭，其特征是所述V形和U形彈簧圈分別為包括兩環形金屬板簧分別自其一端相互連接形成的V形和U形板式彈簧圈，所述O形和橢圓形彈簧圈分別由螺旋彈簧自其兩端相互連接形成的螺旋管式彈簧圈。
全文摘要
本發明公開了一種結構簡單、合理，密封效果好，制作簡單，使用壽命長、安全、可靠的雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭。包括密封圈本體，設于所述密封圈本體上的蓄能件，所述密封圈本體的軸向相對兩端分別設有容納區，所述蓄能件包括分別設于密封圈本體上的所述容納區內的相應的彈性件。
文檔編號E21B10/25GK102797420SQ201210313809
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月29日 優先權日2012年8月29日
發明者幸發芬, 涂小芳, 彭光華 申請人:上海神開石油化工裝備股份有限公司, 江西飛龍鉆頭制造有限公司