專利名稱：牙輪鉆頭偏心等寬軸承密封槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于牙輪鉆頭軸承密封技術(shù)領(lǐng)域。適應(yīng)于石油、地質(zhì)、工程用的密封型牙輪鉆頭。
背景技術(shù)：
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(wù)一是防止軸承內(nèi)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(dǎo)致鉆頭失效。牙輪鉆頭的密封一般都依靠彈性密封元件的徑向壓縮實(shí)現(xiàn)其密封功能。如專利 ”5524718、”5655611采用的是一個0形密封圈，專利” 3765495、US 4037673采用的是一個矩形密封圈，專利CN 201080787Y.US 6033117,US 6254275 BI采用的是雙密封圈，專利CN 2259868Y采用的是一個X形密封圈。在這些專利中，密封元件都是靠徑向壓縮實(shí)現(xiàn)其密封功能的。專利US4516641、US4666001、US4923020采用的雖然是以機(jī)械密封為動密封的密封裝置，但是它們也含有給機(jī)械密封面提供壓力的彈性靜密封元件。這些彈性靜密封元件也同樣依靠徑向壓縮實(shí)現(xiàn)其密封和供壓的需要。牙輪鉆頭軸承在徑向是有間隙的。這些間隙的存在，導(dǎo)致彈性密封圈在圓周方向的壓縮率不一致。當(dāng)鉆頭工作時，軸承在受力側(cè)接觸，徑向間隙全部集中到非受力側(cè)。所以， 彈性密封圈在受力側(cè)的壓縮率達(dá)到極大狀態(tài)，在非受力側(cè)的壓縮率達(dá)到極小狀態(tài)。為了保證非受力側(cè)的密封不發(fā)生泄漏現(xiàn)象，現(xiàn)行的做法是加大彈性密封圈的設(shè)計壓縮率。加大壓縮率后的弊端是明顯的。大的壓縮率，產(chǎn)生大的摩擦阻力和摩擦熱，降低了密封圈適應(yīng)高轉(zhuǎn)速的能力，也縮短了密封圈的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對牙輪鉆頭上述軸承密封中的不足，采用偏心等寬軸承密封槽，消除了因軸承間隙的存在而帶來的密封槽寬度的變化，實(shí)現(xiàn)了軸承密封圈在圓周方向的等壓縮。 從而降低了軸承密封圈壓縮率的設(shè)計要求，提高了密封圈適應(yīng)高轉(zhuǎn)速的能力，延長了密封
壽命。


圖I是本發(fā)明的一種典型結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明的圓周方向不意圖。
圖3是本發(fā)明的第二種典型結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本發(fā)明的第三種典型結(jié)構(gòu)圖。
圖5是本發(fā)明的第四種典型結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
圖I是本發(fā)明的一種典型結(jié)構(gòu)圖。牙掌軸承I與牙輪內(nèi)孔2配合，形成牙輪鉆頭的軸承。牙掌軸承包括徑向承壓圓柱體5和密封圓柱體7。牙輪內(nèi)孔包括徑向承壓圓柱體 6和密封圓柱體8。密封槽3由牙掌軸承密封圓柱體和牙輪內(nèi)孔密封圓柱體形成。密封槽 3內(nèi)裝的是一彈性密封圈4。當(dāng)牙輪鉆頭工作時，在受力側(cè)F方向受力。牙掌軸承與牙輪內(nèi)孔在F側(cè)接觸，在另一側(cè)產(chǎn)生徑向間隙A。牙掌密封體7與牙掌承壓圓柱體5間有偏心C和直徑差B。直徑差B等于徑向間隙A。偏心的方向與受力的方向相同。偏心的大小C等于直徑差B的一半。S卩，A = B = 2C。圖2是本發(fā)明的圓周方向示意圖。11是牙輪內(nèi)孔密封圓柱體8的投影。12是牙掌軸承承壓圓柱體5的投影。13是牙掌密封圓柱體7的投影。14是彈性密封圈。因偏心 C的存在，在牙輪鉆頭工作時，11和13是兩個同心圓，由11和13形成的密封槽，其寬度在圓周方向是不變的。密封圈14被壓縮安裝在密封槽中，其壓縮率也是固定不變的。也就是說，密封圈的壓縮率在受力側(cè)和非受力側(cè)是一致的。設(shè)計時不需要為了保證非受力側(cè)的極小壓縮率而加大壓縮量。從而可以將密封圈的壓縮率設(shè)計在一個較小的范圍內(nèi)。較小的壓縮率，提高了密封圈適應(yīng)高轉(zhuǎn)速的能力，延長了密封圈的使用壽命。圖3是本發(fā)明的第二種典型結(jié)構(gòu)圖。與圖I的結(jié)構(gòu)相比，其區(qū)別是，牙掌軸承密封圓柱體7的直徑不是大于承壓圓柱體5的直徑，而是小于承壓圓柱體5的直徑，小的值B也等于徑向間隙A。圖4是本發(fā)明的第三種典型結(jié)構(gòu)圖。與圖I的區(qū)別是，密封件不是單一的密封圈， 而是機(jī)械密封組件15。圖5是本發(fā)明的第四種典型結(jié)構(gòu)圖。
而是由兩個密封圈組成的密封組件16。
與圖I的區(qū)別是，密封件不是單一的密封圈，
權(quán)利要求
1.一種牙輪鉆頭軸承密封結(jié)構(gòu)，主要由牙掌軸承、牙輪內(nèi)孔、密封槽、密封件組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軸承密封結(jié)構(gòu)，其牙掌軸承上有徑向承壓圓柱體和位于其根部的密封圓柱體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軸承密封結(jié)構(gòu)，其牙輪內(nèi)孔上有徑向承壓圓柱體和位于其孔口的密封圓柱體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2和3所述的軸承密封結(jié)構(gòu)，其牙掌軸承徑向承壓圓柱體與牙輪內(nèi)孔徑向承壓圓柱體之間有一徑向間隙A。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軸承密封結(jié)構(gòu)，其密封槽由牙掌軸承密封圓柱體和牙輪內(nèi)孔密封圓柱體組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的牙掌軸承，其徑向承壓圓柱體與密封圓柱體之間有一偏心C， 偏心的方向與牙輪受力方向相同，偏心的大小等于軸承徑向間隙值的一半。即C= (1/2)A。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的牙掌軸承，其密封圓柱體直徑與徑向承壓圓柱體直徑有差異B。差異值B等于軸承徑向間隙A。即B = A。
全文摘要
本發(fā)明屬牙輪鉆頭軸承密封技術(shù)領(lǐng)域。主要由牙掌軸承、牙輪內(nèi)孔、密封槽、密封件組成。密封槽由牙掌軸承的密封圓柱體和牙輪內(nèi)孔的密封圓柱體組成。其特征是牙掌軸承與牙輪內(nèi)孔間有徑向間隙A。牙掌軸承的密封圓柱體與承壓圓柱體之間有一偏心C，且直徑有差值B。直徑差B＝軸承間隙A。偏心的方向與牙輪受力的方向相同，偏心的大小等于直徑差的一半，即C＝(1/2)B。偏心和直徑差的設(shè)計使密封槽在圓周上的寬度和密封圈在整個圓周上的壓縮率，在牙輪鉆頭工作時，不因軸承間隙的存在而發(fā)生變化。密封槽寬度和密封圈壓縮率的穩(wěn)定使彈性密封件的壓縮率可以設(shè)計在一個較低的范圍內(nèi)。提高了軸承密封件適應(yīng)高轉(zhuǎn)速的能力，延長了軸承密封圈的使用壽命。
文檔編號E21B10/25GK102606076SQ20121008902
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者幸發(fā)芬 申請人:幸發(fā)芬