[发明专利]牙轮钻头弹簧蓄能轴承密封圈

说明书

技术领域

本发明属于牙轮钻头轴承密封技术领域。适用于石油、地质、工程用的密封型牙轮钻头。

背景技术

牙轮钻头的寿命主要取决于轴承。而轴承的寿命主要取决于密封。密封的任务一是防止轴承内的润滑脂泄漏，二是阻止钻头外部具有腐蚀性和研磨性的泥浆侵入轴承。密封一旦失效，轴承就会很快地被磨损，从而导致钻头失效。

目前，牙轮钻头采用的密封主要有两种形式：橡胶密封和机械密封。

如，专利US 5524718、5655611采用的是一个橡胶O形圈密封，US 3765495、US 4037673采用的是一个矩形橡胶圈密封，其优点是制造简单，缺点是密封寿命短，与钻头其它构件的寿命不匹配。

专利CN 201080787Y、US 6033117、US 6254275 B1采用的是双橡胶密封圈，它们的优点是比常规的单橡胶密封圈多了一重密封、延长了密封寿命，但是，结构复杂，制造难度大。

另外一种形式的密封是机械密封。如专利US 4516641、US 4666001、US4923020，采用的是由两个橡胶供能密封圈和两个金属密封环组成的机械密封。其优点是动密封由金属密封面承担，延长了密封的寿命，缺点是制造难度大。

专利CN 101182756A采用金属弹簧蓄能圈作为静密封圈的同时为机械密封提供密封压力。其缺点与常规机械密封相同，制造难度较大。

发明内容

本发明针对牙轮钻头上述密封中的不足，采用在密封槽内安装一个弹簧蓄能轴承密封圈的技术，依靠密封圈的弹簧内圈给耐磨性极好、摩擦系数极低的塑料外壳提供压缩力的方式，实现轴承的旋转密封。即具有制造简单的优点，又提高了轴承密封适应高转速的能力，延迟了密封件的寿命和牙轮钻头的寿命。

附图说明

图1是本发明的一种典型结构图。

图2是弹簧蓄能密封圈的典型截面示意图。

图3是V形弹簧内圈的结构示意图。

图4是本发明的第二种典型结构图。

图5是本发明的第三种典型结构图。

图6是中间装有填充物的弹簧蓄能密封圈的典型截面示意图。

图7是本发明的第四种典型结构图。

图8是本发明的第五种典型结构图。

图9是本发明的第六种典型结构图。

图10是采用U形弹簧内圈的弹簧蓄能密封圈典型截面图。

图11是采用椭圆形弹簧内圈的弹簧蓄能密封圈典型截面图。

图12是采用○形弹簧内圈的弹簧蓄能密封圈典型截面图。

图13是U形弹簧内圈示意图。

图14是用圆钢丝制作的○形弹簧示意图。

图15是用条状钢丝制作的○形弹簧示意图。

具体实施方式

图1是本发明的一种典型结构图。牙掌轴承1与牙轮内孔2配合，形成牙轮钻头的轴承。在轴承的根部有密封槽3，槽3内装有弹簧蓄能密封圈4。密封圈4的截面形状是V形的，其V形开口5朝着轴承的内部方向。弹簧蓄能密封圈是正向安装在密封槽中。

图2是V形弹簧蓄能密封圈的截面示意图。弹簧蓄能密封圈由弹簧内圈8和密封外壳9组成。在外壳9上有内凸缘6、内密封唇18、外密封唇7。内凸缘6用于固定弹簧内圈8，外密封唇7、内密封唇18与密封槽接触，减少密封接触面积，提高密封圈适应高转速的能力。

图3是V形弹簧内圈的结构示意图。由条状不锈钢类别的钢材制作而成。如1Cr17Ni7、NiMo16Cr15W、CoCr20Ni15Mo等不锈钢。

密封外壳9由耐高温、耐磨损、摩擦系数低的塑料类材质制作而成。如高分子或超高分子的聚四氟乙烯，且在聚四氟乙烯中填充一些能承受聚四氟乙烯烧结温度的添加剂，如玻璃纤维、金属、金属化氧化物、石墨、二硫化钼、碳纤维等。又如由聚醚醚酮、聚酰亚胺等塑料制作密封外壳。

图4是本发明的第二种典型结构图。图中牙掌轴承1、牙轮内孔2、密封槽3与图1中的相同。所不同的是，弹簧蓄能密封圈4是反向装在密封槽3中，其开口5朝着轴承的外部方向。

图5是本发明的第三种典型结构图。图中牙掌轴承1、牙轮内孔2、密封槽3、密封圈11的开口方向12与图4中的相同。所不同的是，在密封圈11的中间装有填充物13。即：中间装有填充物的弹簧蓄能密封圈反向安装在密封槽中。