一種牙輪鉆頭的密封裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種牙輪鉆頭。尤其涉及用于采礦、石油鉆探的滑動(dòng)軸承和/或滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)的一種牙輪鉆頭的密封裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代鉆井工藝的快速發(fā)展，對(duì)牙輪鉆頭鉆進(jìn)要求越來(lái)越高。而牙輪鉆頭工作壽命主要取決鉆頭軸承在承受高鉆壓和高轉(zhuǎn)速的情況下軸承系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，其軸承系統(tǒng)的運(yùn)行關(guān)鍵在于其軸承的密封裝置的穩(wěn)定性和可靠性和耐用性。隨著技術(shù)的發(fā)展，牙輪鉆頭的包括雙金屬密封和單金屬密封結(jié)構(gòu)的密封裝置，其運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性都有較大程度的提高。但是現(xiàn)有的這類(lèi)牙輪鉆頭軸承系統(tǒng)的密封裝置，其相應(yīng)的零部件制造工藝比較復(fù)雜，且由于結(jié)構(gòu)等原因在高壓和高轉(zhuǎn)速惡劣工作環(huán)境下，抗沖擊振動(dòng)和擺動(dòng)性不夠滿(mǎn)意。如“雙金屬密封鉆頭的接觸端面壓應(yīng)力分布高度不均勻，分布的區(qū)域多集中在密封金屬環(huán)帶內(nèi)則1/3區(qū)域內(nèi)，其必須經(jīng)過(guò)前期的一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的使用磨合，才能使端面壓應(yīng)力漸趨于均勻、緩和，若前期使用過(guò)程中操作不當(dāng)易造成雙金屬密封過(guò)早失效”。由于現(xiàn)有金屬密封鉆頭的接觸面壓應(yīng)力集中在密封金屬環(huán)內(nèi)則1/3區(qū)域，外則壓應(yīng)力小，鉆進(jìn)工作時(shí)，軸承腔內(nèi)的潤(rùn)滑脂不易進(jìn)入金屬環(huán)磨擦付接觸面難以形成油膜，這將使得鉆頭軸承外部的具有腐蝕性及研磨性的泥漿較容易浸入雙金屬密封環(huán)磨擦付接觸面內(nèi)，導(dǎo)致先期金屬環(huán)磨擦付接觸面磨損，密封失效，軸承過(guò)早損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種牙輪鉆頭的密封裝置。該牙輪鉆頭的密封裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，制造簡(jiǎn)單，密封效果好，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，使用壽命長(zhǎng)。
[0004]本發(fā)明的牙輪鉆頭的密封裝置的技術(shù)方案包括設(shè)于牙輪體和牙掌軸承之間的密封槽、以及設(shè)于所述密封槽內(nèi)的密封組件，所述密封組件包括相互層疊連接的彈性密封圈和剛性密封環(huán)，所述剛性密封環(huán)和彈性密封圈于軸向的相向兩側(cè)劈面分別設(shè)有相互對(duì)應(yīng)連接的密封面，所述剛性密封環(huán)的軸向另一側(cè)壁面和牙掌軸承的相應(yīng)壁面分別設(shè)有相互對(duì)應(yīng)連接的密封面，所述彈性密封圈其徑向外側(cè)壁面和牙輪體的相應(yīng)壁面分別設(shè)有相互對(duì)應(yīng)連接的密封面。
[0005]所述剛性密封環(huán)的與牙掌軸承相連接的密封面設(shè)于剛性密封環(huán)的相應(yīng)一側(cè)壁面的靠外側(cè)部位，該相應(yīng)一側(cè)壁面的靠?jī)?nèi)側(cè)部位懸離于牙掌軸承的相應(yīng)部位的壁面。
[0006]所述剛性密封環(huán)還設(shè)有與所述牙輪體的相應(yīng)部位的密封面對(duì)應(yīng)連接的相應(yīng)的密封面。
[0007]所述剛性密封環(huán)其與彈性密封圈的密封面連接的相應(yīng)的密封面為硬化處理面。
[0008]所述彈性密封圈包括0形彈性密封圈，所述剛性密封環(huán)包括爪形剛性密封環(huán)，所述爪形剛性密封環(huán)其與牙輪體的相應(yīng)的密封面連接的密封面呈直形面，爪形剛性密封環(huán)的與牙掌軸承連接的相應(yīng)一側(cè)壁面其靠外側(cè)部位設(shè)置呈軸向凸體，爪形剛性密封環(huán)的該一側(cè)壁面的密封面由該凸體的頂壁面構(gòu)成，與該頂壁面密封面相對(duì)應(yīng)的牙掌軸承的密封面設(shè)于牙掌軸承的相應(yīng)壁面的凹臺(tái)階面上。
[0009]所述牙輪體的密封面包括與0形彈性密封圈對(duì)應(yīng)的弧形或直形密封面，亦或包括與0形彈性密封圈對(duì)應(yīng)的弧形或直形密封面、以及與所述爪形剛性密封環(huán)的相應(yīng)的密封面連接的直形密封面。
[0010]與所述0形彈性密封圈的弧形密封面連接的爪形剛性密封環(huán)的相應(yīng)的密封面的形狀呈相應(yīng)的弧形。
[0011]所述牙輪體的密封面由直形面和密封槽的相應(yīng)一側(cè)的相應(yīng)的弧形角部連接構(gòu)成。
[0012]所述剛性密封環(huán)其與牙掌軸承的密封面連接的相應(yīng)的密封面自密封圈的外側(cè)往內(nèi)側(cè)向彈性密封圈方向傾斜呈一傾斜面，所述傾斜面的傾斜角度為0-90度。
[0013]所述彈性密封圈和剛性密封環(huán)分別為橡膠密封圈和復(fù)合金屬密封環(huán)。
[0014]本牙輪鉆頭的密封裝置不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工制作，且更能適應(yīng)牙輪鉆頭工作鉆進(jìn)中抗沖擊振動(dòng)和擺動(dòng)，具有更好的流體動(dòng)密封效果，可最大程度的保護(hù)相應(yīng)的接觸面油膜不受損壞，大幅提高鉆頭的使用壽命。特別適用于石油、地質(zhì)、工程用的密封型牙輪鉆頭。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明牙輪鉆頭軸承的密封裝置一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中爪形剛性密封環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1中的密封槽的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖1中的爪形剛性密封環(huán)、0形彈性密封圈、牙輪體和牙掌軸承相互連接配合結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明另一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖5中爪形剛性密封環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為圖5中的密封槽的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為圖5中的爪形剛性密封環(huán)、0形彈性密封圈、牙輪體和牙掌軸承相互連接配合結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明牙輪鉆頭軸承的密封裝置的技術(shù)方案，藉由以下實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]如圖1-4所示的本實(shí)施例中，其密封裝置包括設(shè)于牙輪體2和牙掌軸承1之間的、包括牙輪體2和牙掌軸承1的相應(yīng)的壁面構(gòu)成的密封槽3，以及與密封槽3緊配合設(shè)于密封槽3內(nèi)的密封組件等。其密封組件包括呈上、下相互層疊連接的彈性密封圈和剛性密封環(huán).剛性密封環(huán)包括分別設(shè)于其(徑向)外側(cè)壁面的與牙掌軸承1的相應(yīng)的密封面相對(duì)應(yīng)連接的密封面12，以及設(shè)于其上下相對(duì)(軸向相對(duì))兩側(cè)壁面的、分別對(duì)應(yīng)與牙輪體2和彈性密封圈的相應(yīng)的密封面7和密封面6b相對(duì)應(yīng)連接的密封面14和密封面11。
[0018]彈性密封圈為一其軸向截面形狀呈“0”形的0形彈性密封圈4，剛性密封環(huán)為一其軸向截面形狀呈“爪”形的爪形剛性密封環(huán)5，牙輪體2的密封面6為與0形彈性密封圈4的相應(yīng)的弧形密封面相對(duì)應(yīng)的、在軸向切面上呈相應(yīng)的弧形的密封面6a。
[0019]爪形剛性密封環(huán)5的上部的密封壁面呈與0形彈性密封圈4的相應(yīng)的弧形面相對(duì)應(yīng)的弧形，爪形剛性密封環(huán)5通過(guò)其呈弧形的密封面14與0形彈性密封圈4的相應(yīng)的弧形密封面相連接。
[0020]爪形剛性密封環(huán)5的弧形爪部9的下側(cè)壁面的靠?jī)?nèi)側(cè)(牙掌軸承的軸線(xiàn)一側(cè))部位懸離于牙掌軸承2的位于弧形爪部9的下方部位的壁面，即弧形爪部9的下側(cè)壁面的靠?jī)?nèi)側(cè)部位與牙掌軸承2的相互對(duì)應(yīng)的部位之間設(shè)有間隙。
[0021]爪形剛性密封環(huán)5的與牙掌軸承1連接的下側(cè)壁面的靠相對(duì)外側(cè)(靠牙輪體一側(cè))設(shè)置呈軸向凸體8，爪形剛性密封環(huán)5的與牙掌軸承1的密封面10連接的密封面11設(shè)置于其軸向凸體8的頂壁面上，與該頂壁面的密封面11相對(duì)應(yīng)連接的牙掌軸承1的密封面10設(shè)于牙掌軸承1的相應(yīng)壁面的凹臺(tái)階面上。
[0022]爪形剛性密封環(huán)5其與0形彈性密封圈4的密封面7連接的相應(yīng)的密封面14為經(jīng)表面硬化處理的密封面。
[0023]爪形剛性密封環(huán)5其與牙掌軸承1的密封面10連接的相應(yīng)的密封面11自軸向外側(cè)往內(nèi)側(cè)向0形彈性密封圈4方向傾斜呈一傾斜面，傾斜面的傾斜角度為0-90度。牙掌軸承1的與0形彈性密封圈4對(duì)應(yīng)的一側(cè)的壁面可以為相應(yīng)的弧形或直形壁面，0形彈性密封圈4通過(guò)牙掌軸承1的該弧形或直形壁面、相應(yīng)的密封面以及牙輪體2的密封面等緊配合設(shè)于密封槽內(nèi)。0形彈性密封圈4和爪形剛性密封環(huán)5分別為橡膠和復(fù)合金屬材料構(gòu)成。
[0024]本發(fā)明另一實(shí)施例如圖5-8所示，本例中其爪形剛性密封環(huán)5的徑向方向的外側(cè)壁面設(shè)有在徑向方向上呈直形面的密封面12，牙輪體2的與爪形剛性密封環(huán)5的該密封面12對(duì)應(yīng)的部位設(shè)有相應(yīng)的呈相應(yīng)的直形面的密封面6b，爪形剛性密封環(huán)5與牙輪體2通過(guò)其密封面12和密封面6b相互密封連接。本例其余相應(yīng)的結(jié)構(gòu)等可與上述實(shí)施例類(lèi)同。
[0025]本發(fā)明再一實(shí)施例中其牙輪體的密封面由在軸向截面上呈直形的直形面和靠密封槽的上端的相應(yīng)的弧形角部連接構(gòu)成。其余結(jié)構(gòu)等可與上述實(shí)施例類(lèi)同。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種牙輪鉆頭的密封裝置，包括設(shè)于牙輪體和牙掌軸承之間的密封槽、以及設(shè)于所述密封槽內(nèi)的密封組件，其特征是所述密封組件包括相互層疊連接的彈性密封圈和剛性密封環(huán)，所述剛性密封環(huán)和彈性密封圈于軸向的相向兩側(cè)劈面分別設(shè)有相互對(duì)應(yīng)連接的密封面，所述剛性密封環(huán)的軸向另一側(cè)壁面和牙掌軸承的相應(yīng)壁面分別設(shè)有相互對(duì)應(yīng)連接的密封面，所述彈性密封圈其徑向外側(cè)壁面和牙輪體的相應(yīng)壁面分別設(shè)有相互對(duì)應(yīng)連接的密封面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述牙輪鉆頭的密封裝置，其特征是所述剛性密封環(huán)的與牙掌軸承相連接的密封面設(shè)于剛性密封環(huán)的相應(yīng)一側(cè)壁面的靠外側(cè)部位，該相應(yīng)一側(cè)壁面的靠?jī)?nèi)側(cè)部位懸離于牙掌軸承的相應(yīng)部位的壁面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述牙輪鉆頭的密封裝置，其特征是所述剛性密封環(huán)其與彈性密封圈的密封面連接的相應(yīng)的密封面為硬化處理面。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述牙輪鉆頭的密封裝置，其特征是所述彈性密封圈包括0形彈性密封圈，所述剛性密封環(huán)包括爪形剛性密封環(huán)，所述爪形剛性密封環(huán)其與牙輪體的相應(yīng)的密封面連接的密封面呈直形面，爪形剛性密封環(huán)的與牙掌軸承連接的相應(yīng)一側(cè)壁面其靠外側(cè)部位設(shè)置呈軸向凸體，爪形剛性密封環(huán)的該一側(cè)壁面的密封面由該凸體的頂壁面構(gòu)成，與該頂壁面密封面相對(duì)應(yīng)的牙掌軸承的密封面設(shè)于牙掌軸承的相應(yīng)壁面的凹臺(tái)階面上。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述牙輪鉆頭的密封裝置，其特征是所述牙輪體的密封面包括與0形彈性密封圈對(duì)應(yīng)的弧形或直形密封面，亦或包括與0形彈性密封圈對(duì)應(yīng)的弧形或直形密封面、以及與所述爪形剛性密封環(huán)的相應(yīng)的密封面連接的直形密封面。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述牙輪鉆頭的密封裝置，其特征是與所述0形彈性密封圈的弧形密封面連接的爪形剛性密封環(huán)的相應(yīng)的密封面的形狀呈相應(yīng)的弧形。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述牙輪鉆頭的密封裝置，其特征是所述牙輪體的密封面由直形面和密封槽的相應(yīng)一側(cè)的相應(yīng)的弧形角部連接構(gòu)成。8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述牙輪鉆頭的密封裝置，其特征是所述剛性密封環(huán)其與牙掌軸承的密封面連接的相應(yīng)的密封面自密封圈的外側(cè)往內(nèi)側(cè)向彈性密封圈方向傾斜呈一傾斜面，所述傾斜面的傾斜角度為0-90度。9.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述牙輪鉆頭的密封裝置，其特征是所述彈性密封圈和剛性密封環(huán)分別為橡膠密封圈和復(fù)合金屬密封環(huán)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種牙輪鉆頭的密封裝置。包括設(shè)于牙輪體和牙掌軸承之間的密封槽、以及設(shè)于所述密封槽內(nèi)的密封組件，所述密封組件包括相互層疊連接的彈性密封圈和剛性密封環(huán)，所述剛性密封環(huán)和彈性密封圈于軸向的相向兩側(cè)劈面分別設(shè)有相互對(duì)應(yīng)連接的密封面，所述剛性密封環(huán)的軸向另一側(cè)壁面和牙掌軸承的相應(yīng)壁面分別設(shè)有相互對(duì)應(yīng)連接的密封面，所述彈性密封圈其徑向外側(cè)壁面和牙輪體的相應(yīng)壁面分別設(shè)有相互對(duì)應(yīng)連接的密封面。該牙輪鉆頭的密封裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，制造簡(jiǎn)單，密封效果好，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，使用壽命長(zhǎng)。
【IPC分類(lèi)】E21B10/25
【公開(kāi)號(hào)】CN105350915
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510835895
【發(fā)明人】鄧寧, 王良生, 徐延金
【申請(qǐng)人】江西飛龍鉆頭制造有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年11月26日