專利名稱：一種牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種牙輪鉆頭軸承密封結構，具體是指一種牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，適用于石油、地質、工程用的密封型牙輪鉆頭。
背景技術：
牙輪鉆頭的壽命主要取決于軸承。而軸承的壽命則主要取決于密封性能是否良好。密封結構的功能之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。如果密封結構一旦失效，軸承就會很快地被磨損，從而導致鉆頭失效。現有技術中，牙輪鉆頭采用的密封結構主要有兩種形式橡膠密封結構和機械密封結構。 如，專利US 5524718和US 5655611中所公開的牙輪鉆頭軸承密封結構，采用的是一個0形橡膠密封圈，而專利US 3765495和US 4037673中則采用的是一個矩形橡膠密封圈。這種橡膠密封結構的優點是制造簡單，但缺點是密封結構壽命短，與牙輪鉆頭的其它構件的使用壽命不匹配。另外一種密封形式是機械密封結構。如專利US 4516641、US 4666001和US4923020中所公開的牙輪鉆頭軸承密封結構，采用的是由兩個橡膠密封圈和兩個金屬密封環組成的機械密封結構。其優點是動密封由金屬密封面承擔，延長了密封結構的使用壽命，缺點是制造難度大，成本高。
發明內容
本發明的目的是提供一種牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，結構簡單，便于安裝；能有效提高密封組件的耐磨性能和耐溫性能，大幅提升牙輪鉆頭的密封組件的有效使用壽命；并且能根據不同的工況條件靈活使用不同結構和彈性的唇形密封圈，確保密封的有效性。為實現上述目的，本發明提供一種牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，安裝在牙輪鉆頭軸承上；該牙輪鉆頭軸承包含牙掌軸承和牙輪，所述牙輪套接在牙掌軸承上形成軸承腔；該牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構包含密封槽，其設置在所述牙掌軸承的底部；密封組件其設置在所述密封槽內；其中，所述密封組件包含骨架，該骨架上開設一凹槽；調整圈，其設置在所述骨架的凹槽內；唇形密封圈組件，其設置在所述骨架的凹槽內，且位于所述調整圈和骨架之間。所述骨架采用不銹鋼骨架。本發明的一個優選實施例中，所述唇形密封圈組件包含第一唇形密封圈，其設置在所述骨架的凹槽內，且位于所述調整圈的上側；該第一唇形密封圈具有一呈弧狀的第一唇口部位；第二唇形密封圈，其設置在所述骨架的凹槽內，且位于所述調整圈的下側；該第二唇形密封圈具有一呈弧狀的第二唇口部位。
所述第一唇形密封圈的第一唇口部位和所述第二唇形密封圈的第二唇口部位反向設置，且同時向凹槽外部彎折。所述第一唇形密封圈的第一唇口部位與所述第二唇形密封圈的第二唇口部位同向設置，且所述第一唇口部位向凹槽內部彎折，所述第二唇口部位向凹槽外部彎折。所述密封組件還包含第一墊圈和第二墊圈；所述第一墊圈設置在第一唇形密封圈和骨架之間，所述第二墊圈設置在第二唇形密封圈和骨架之間。所述第一唇形密封圈和第二唇形密封圈均由改性聚四氟乙烯材料制成，所述的改性聚四氟乙烯材料是由石墨，或玻璃微珠，或二硫化鑰材料改性制成。所述的第一墊圈、第二墊圈和調整圈由耐高溫的氟橡膠材料制成，或者由改性聚四氟乙烯材料制成；所述的改性聚四氟乙烯材料是由石墨，或玻璃微珠，或二硫化鑰材料改性制成。
置在所述骨架的凹槽內，且位于所述調整圈的上側；該第一唇形密封圈具有一呈弧狀的第一唇口部位；該第一唇口部位向凹槽外部彎折。所述密封組件還包含第一墊圈和第二墊圈；所述第一墊圈設置在第一唇形密封圈和骨架之間，所述第二墊圈設置在調整圈的下側和骨架之間。所述第一唇形密封圈由改性聚四氟乙烯材料制成，所述的改性聚四氟乙烯材料是由石墨，或玻璃微珠，或二硫化鑰材料改性制成。本發明的再一個優選實施例中，所述唇形密封圈組件包含第二唇形密封圈，其設置在所述骨架的凹槽內，且位于所述調整圈的下側；該第二唇形密封圈具有一呈弧狀的第二唇口部位；該第二唇口部位向凹槽外部彎折。所述密封組件還包含第一墊圈和第二墊圈；所述第一墊圈設置在調整圈的上側和骨架之間，所述第二墊圈設置在第二唇形密封圈和骨架之間。所述第二唇形密封圈由改性聚四氟乙烯材料制成，所述的改性聚四氟乙烯材料是由石墨，或玻璃微珠，或二硫化鑰材料改性制成。所述的第一墊圈、第二墊圈和調整圈由耐高溫的氟橡膠材料制成，或者由改性聚四氟乙烯材料制成；所述的改性聚四氟乙烯材料是由石墨，或玻璃微珠，或二硫化鑰材料改性制成。本發明所提供的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，其密封組件的耐磨性能和耐溫性能得到有效提高，在高鉆壓、高轉速的工況下能保持良好的穩定性能，使牙輪鉆頭的密封組件的有效使用壽命大幅度提聞。本發明所提供的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，其密封組件中的唇形密封圈的唇口部位可以根據不同的工況條件設計為單唇結構或雙唇結構，使唇形密封圈具備不一樣的彈性，在不同的壓力狀況，保持唇口部位與牙掌軸承之間的緊密貼合，同時又不會因磨擦過大而產生額外的熱量。本發明所提供的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，結構簡單，便于安裝，操作方便，維護成本較低。
圖I為本發明中的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構的示意 圖2為本發明中的密封組件的實施例一的結構示意 圖3為本發明中的密封組件的實施例二的結構示意 圖4為本發明中的密封組件的實施例三的結構示意 圖5為本發明中的密封組件的實施例四的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合圖I 圖5，詳細說明本發明的一個優選實施例。如圖I所示，本發明所提供的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，安裝在牙輪鉆 頭軸承上；該牙輪鉆頭軸承包含牙掌軸承I和牙輪2，所述牙輪2套接在牙掌軸承I上形成軸承腔；該牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構包含密封槽5，其設置在所述牙掌軸承I的底部；密封組件4 :其設置在所述密封槽5內。所述牙輪鉆頭軸承還包含鋼球3和塞銷6，所述鋼球3經由塞銷孔放入軸承腔內，通過鋼球3的自鎖使牙輪2固定套接在牙掌軸承I上；在鋼球3被放入軸承腔后，所述塞銷6通過焊接與所述牙掌軸承I固定連接。如圖2所示，在本發明的實施例一中，所述密封組件4包含骨架7，該骨架7上開設一凹槽；調整圈10，其設置在所述骨架7的凹槽內；第一唇形密封圈8，其設置在所述骨架7的凹槽內，且位于所述調整圈10的上側；第二唇形密封圈11，其設置在所述骨架7的凹槽內，且位于所述調整圈10的下側。所述第一唇形密封圈8具有一呈弧狀的第一唇口部位81 ;所述第二唇形密封圈11具有一呈弧狀的第二唇口部位111 ;所述第一唇口部位81和第二唇口部位111反向設置且同時向凹槽外部彎折。所述第一唇形密封圈8和第二唇形密封圈11均由改性聚四氟乙烯材料制成，所述的改性聚四氟乙烯材料是由石墨，或玻璃微珠，或二硫化鑰等材料改性制成。其能使密封組件4的耐磨性能和耐溫性能得到有效提高。所述的唇形密封圈在高鉆壓、高轉速的工況下能保持良好的穩定性能，使牙輪鉆頭的密封組件的有效使用壽命大幅度提高。所述密封組件4還包含第一墊圈9和第二墊圈12，所述第一墊圈9設置在第一唇形密封圈8和骨架I之間，所述第二墊圈12設置在第二唇形密封圈11和骨架I之間。所述的第一墊圈9、第二墊圈12和調整圈10由耐高溫的氟橡膠材料制成，或者由改性聚四氟乙烯材料制成，所述的改性聚四氟乙烯材料是由石墨，或玻璃微珠，或二硫化鑰等材料改性制成。所述骨架7采用不銹鋼骨架。本實施例一所提供的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，當軸承內的油脂壓力升高的時候，第一唇形密封圈8將更加緊密的與牙掌軸承I相接觸，從而加強了密封組件的密封能力。而當軸承外的泥漿壓力升高的時候，第二唇形密封圈11將更加緊密的與牙掌軸承I相接觸，從而也加強了密封組件的密封能力。如圖3所示，在本發明的實施例二中，所述密封組件4的結構與上述實施例一中所描述的基本相類似，唯一區別在于，本實施例二中，所述第一唇形密封圈8的第一唇口部位81與所述第二唇形密封圈11的第二唇口部位111同向設置，且所述第一唇口部位81向凹槽內部彎折，所述第二唇口部位111向凹槽外部彎折。本實施例二所提供的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，主要適用于軸承外部泥漿長期壓力較高的鉆井條件，設置第一唇形密封圈8和第二唇形密封圈11兩道密封防線，用于防止軸承外部泥漿進入軸承內部。如圖4所示，在本發明的實施例三中，所述密封組件4的結構與上述實施例一中所描述的基本相類似，唯一區別在于，本實施例三中，密封組件4僅包含第一唇形密封圈8，其設置在所述骨架7的凹槽內，且位于所述調整圈10的上側；且所述第一唇形密封圈8的第一唇口部位81向凹槽外部彎折。所述第一墊圈9仍設置在第一唇形密封圈8和骨架7之間，而所述第二墊圈12則設置在調整圈10的下側和骨架7之間。本實施例三所提供的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，主要適用于軸承內的油脂壓力較高的情況，利用第一唇形密封圈8加強與牙掌軸承I之間的密封效果。
如圖5所示，在本發明的實施例四中，所述密封組件4的結構與上述實施例一中所描述的基本相類似，唯一區別在于，本實施例四中，密封組件4僅包含第二唇形密封圈11，其設置在所述骨架7的凹槽內，且位于所述調整圈10的下側；且所述第二唇形密封圈11的第二唇口部位111向凹槽外部彎折。所述第二墊圈12仍設置在第二唇形密封圈11和骨架7之間，而所述第一墊圈9則設置在調整圈10的上側和骨架7之間。本實施例四所提供的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，主要適用于軸承外部泥漿壓力較高的情況，利用第二唇形密封圈11加強與牙掌軸承I之間的密封效果。綜上所述，與現有技術相比，本發明所提供的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，其具有以下優點和有益效果1、密封組件由不銹鋼骨架、墊圈、調整圈和由改性聚四氟乙烯材料制成的唇形密封圈制成，使密封組件的耐磨性能和耐溫性能得到有效提高，在高鉆壓、高轉速的工況下能保持良好的穩定性能，使牙輪鉆頭的密封組件的有效使用壽命大幅度提高。2、唇形密封圈的唇口部位可以根據不同的工況條件設計為單唇結構或雙唇結構，使唇形密封圈具備不一樣的彈性，在不同的壓力狀況，保持唇口部位與牙掌軸承之間的緊密貼合，同時又不會因磨擦過大而產生額外的熱量。3、結構簡單，便于安裝，操作方便，維護成本較低。盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，安裝在牙輪鉆頭軸承上；該牙輪鉆頭軸承包含牙掌軸承(I)和牙輪(2)，所述牙輪(2)套接在牙掌軸承(I)上形成軸承腔；其特征在于，所述牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構包含 密封槽(5)，其設置在所述牙掌軸承(I)的底部； 密封組件(4):其設置在所述密封槽(5)內； 其中，所述密封組件(4 )包含 骨架(7)，該骨架(7)上開設一凹槽； 調整圈(10)，其設置在所述骨架(7)的凹槽內； 唇形密封圈組件，其設置在所述骨架(7)的凹槽內，且位于所述調整圈(10)和骨架(7)之間。
2.如權利要求I所述的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，其特征在于，所述骨架(7)采用不銹鋼骨架。
3.如權利要求I所述的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，其特征在于，所述唇形密封圈組件包含 第一唇形密封圈(8)，其設置在所述骨架(7)的凹槽內，且位于所述調整圈(10)的上側；該第一唇形密封圈(8)具有一呈弧狀的第一唇口部位(81)； 第二唇形密封圈(11)，其設置在所述骨架(7)的凹槽內，且位于所述調整圈(10)的下側；該第二唇形密封圈(11)具有一呈弧狀的第二唇口部位(111)。
4.如權利要求3所述的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，其特征在于，所述第一唇形密封圈(8)的第一唇口部位(81)和所述第二唇形密封圈(11)的第二唇口部位(111)反向設置，且同時向凹槽外部彎折。
5.如權利要求3所述的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，其特征在于，所述第一唇形密封圈(8)的第一唇口部位(81)與所述第二唇形密封圈(11)的第二唇口部位(111)同向設置，且所述第一唇口部位(81)向凹槽內部彎折，所述第二唇口部位(111)向凹槽外部彎折。
6.如權利要求4或5所述的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，其特征在于，所述密封組件(4)還包含第一墊圈(9)和第二墊圈(12)； 所述第一墊圈(9)設置在第一唇形密封圈(8)和骨架(7)之間； 所述第二墊圈(12 )設置在第二唇形密封圈(11)和骨架(7 )之間。
7.如權利要求3所述的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，其特征在于，所述第一唇形密封圈(8)和第二唇形密封圈(11)均由改性聚四氟乙烯材料制成，所述的改性聚四氟乙烯材料是由石墨，或玻璃微珠，或二硫化鑰材料改性制成。
8.如權利要求6所述的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，其特征在于，所述的第一墊圈(9)、第二墊圈(12)和調整圈(10)由耐高溫的氟橡膠材料制成，或者由改性聚四氟乙烯材料制成；所述的改性聚四氟乙烯材料是由石墨，或玻璃微珠，或二硫化鑰材料改性制成。
9.如權利要求I所述的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，其特征在于，所述唇形密封圈組件包含第一唇形密封圈(8)，其設置在所述骨架(7)的凹槽內，且位于所述調整圈(10)的上側；該第一唇形密封圈(8)具有一呈弧狀的第一唇口部位(81);該第一唇口部位(81)向凹槽外部彎折。
10.如權利要求9所述的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，其特征在于，所述密封組件(4)還包含第一墊圈(9)和第二墊圈(12)； 所述第一墊圈(9)設置在第一唇形密封圈(8)和骨架(7)之間； 所述第二墊圈(12)設置在調整圈(10)的下側和骨架(7)之間。
11.如權利要求9所述的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，其特征在于，所述第一唇形密封圈(8)由改性聚四氟乙烯材料制成，所述的改性聚四氟乙烯材料是由石墨，或玻璃微珠，或二硫化鑰材料改性制成。
12.如權利要求I所述的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，其特征在于，所述唇形密封圈組件包含第二唇形密封圈(11)，其設置在所述骨架(7)的凹槽內，且位于所述調整圈(10)的下側；該第二唇形密封圈(11)具有一呈弧狀的第二唇口部位(111);且該所述第二唇口部位(111)向凹槽外部彎折。
13.如權利要求12所述的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，其特征在于，所述密封組件(4)還包含第一墊圈(9)和第二墊圈(12)； 所述第一墊圈(9)設置在調整圈(10)的上側和骨架(7)之間； 所述第二墊圈(12)設置在第二唇形密封圈(11)和骨架(7)之間。
14.如權利要求12所述的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，其特征在于，所述第二唇形密封圈(11)由改性聚四氟乙烯材料制成，所述的改性聚四氟乙烯材料是由石墨，或玻璃微珠，或二硫化鑰材料改性制成。
15.如權利要求10或13所述的牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，其特征在于，所述的第一墊圈(9)、第二墊圈(12)和調整圈(10)由耐高溫的氟橡膠材料制成，或者由改性聚四氟乙烯材料制成；所述的改性聚四氟乙烯材料是由石墨，或玻璃微珠，或二硫化鑰材料改性制成。
全文摘要
本發明公開一種牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構，安裝在牙輪鉆頭軸承上；該牙輪鉆頭軸承包含牙掌軸承和牙輪，所述牙輪套接在牙掌軸承上形成軸承腔；該牙輪鉆頭骨架式唇型軸承密封結構包含密封槽，其設置在所述牙掌軸承的底部；密封組件其設置在所述密封槽內；其中，所述密封組件包含骨架，該骨架上開設一凹槽；調整圈，其設置在所述骨架的凹槽內；唇形密封圈組件，其設置在所述骨架的凹槽內，且位于所述調整圈和骨架之間。本發明結構簡單，便于安裝；能有效提高密封組件的耐磨性能和耐溫性能，大幅提升牙輪鉆頭的密封組件的有效使用壽命；并且能根據不同的工況條件靈活使用不同結構和彈性的唇形密封圈，確保密封的有效性。
文檔編號E21B10/25GK102828694SQ201210371848
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月29日 優先權日2012年9月29日
發明者幸發芬, 彭光華, 涂小芳 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