牙輪鑽頭的軸承金屬密封結構的製作方法
2023-10-05 08:40:04
牙輪鑽頭的軸承金屬密封結構的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了牙輪鑽頭的軸承金屬密封結構，包括內嵌於軸孔內腔的鑲套、與鑲套密封端面相配置的金屬密封環、安設在金屬密封環內壁和軸頸後端之間的O形供能圈、安設在金屬密封環下端面與軸頸後端根部之間的密封保護墊，其特徵在於鑲套的密封面和金屬密封環的密封面為曲面配置。本實用新型所取得的有益效果為：鑲套與金屬密封環所形成的密封面為曲面，能夠保證鑽頭在極端惡劣的工作環境中工作時發生撓動時，密封面仍能緊密配合，保持相對穩定的密封力。
【專利說明】牙輪鑽頭的軸承金屬密封結構
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及牙輪鑽頭的軸承金屬密封結構。
【背景技術】
[0002]對於單金屬密封性能的提升，主要圍繞密封保護墊結構的優化。美國專利US7413037通過密封保護墊結構優化，改善密封保護墊的受力狀況，從而提高密封保護墊壽命和密封整體密封結構壽命。中國專利CN202249775U通過在O形供能圈後側與密封保護墊內側增加環形凸臺，使密封保護墊在損壞的極端情況下，O形供能圈對金屬密封環仍能提供較大的預緊力，有效提高了整體密封性能。但鑲套端面與金屬密封環在極端惡劣的工作環境中存在密封力不夠，O形供能圈後側與密封保護墊之間的腔體較大容易形成較大壓差，影響牙輪鑽頭的使用壽命。
實用新型內容
[0003]本實用新型所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中存在的技術問題提供一種提高密封可靠性和使用壽命的牙輪鑽頭透鏡式金屬密封結構。
[0004]本實用新型所採用的技術方案為:牙輪鑽頭的軸承金屬密封結構，包括內嵌於軸孔內腔的鑲套、與鑲套密封端面相配置的金屬密封環、安設在金屬密封環內壁和軸頸後端之間的O形供能圈、安設在金屬密封環下端面與軸頸後端根部之間的密封保護墊，其特徵在於鑲套的密封面和金屬密封環的密封面為曲面配置。
[0005]按上述技術方案，所述鑲套與金屬密封環形成的密封面為二次曲面。
[0006]按上述技術方案，所述鑲套與金屬密封環形成的密封面為球面或橢球面或圓環面。
[0007]按上述技術方案，所述的鑲套與金屬密封環形成的球面密封面的球心位於軸承的中心線上，球面向金屬密封環內端或外端凸起。
[0008]按上述技術方案，所述的鑲套與金屬密封環形成的圓環面密封面的旋轉中心在軸承中心線上，所述圓環面向軸承前側或後側凸起。
[0009]按上述技術方案，所述的鑲套與金屬密封環形成的橢球密封面的焦點在鎖緊槽所在平面，橢球中心在牙掌軸承中心線與鎖緊槽球心平面垂直交點位置，長半軸在鎖緊槽球心平面上，短半軸在軸承中心線上。
[0010]按上述技術方案，在位於密封保護墊內側和O形供能圈的後端的軸頸部位設置有環形凸臺，環形凸臺的軸向段與O形供能圈的後端相配置，環形凸臺的外周面與密封保護墊的內側相配置。
[0011]按上述技術方案，所述環形凸臺相外傾斜設置，環形凸臺與軸頸的中心線之間形成相外的銳角
[0012]本實用新型所取得的有益效果為:鑲套與金屬密封環所形成的密封面為曲面，能夠保證鑽頭在極端惡劣的工作環境中工作時發生撓動時，密封面仍能緊密配合，保持相對穩定的密封力；在軸頸部位設置的向上傾斜的環形凸臺，能更好地支撐O形供能圈，並降低O形供能圈與密封保護墊之間的間隙，防止內外壓差過高使密封失效，進一步提高了本實用新型的可靠性和使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型一個實施例的牙輪鑽頭軸承部位結構剖視圖。
[0014]圖2、3是本實用新型第第一個實施例中軸承密封部位的局部放大剖面圖。
[0015]圖4、5是本實用新型第二個實施例中軸承密封部位的局部放大剖面圖。
[0016]圖6是本實用新型第三個實施例中軸承密封部位的局部放大剖面圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0018]第一個實施例如圖1和圖2，圖2是圖1中的密封部位局部放大圖。牙輪鑽頭的軸承金屬密封結構包括有牙掌I和牙輪3，牙輪通過軸孔與牙掌軸頸2相套接，構成牙輪鑽頭軸承，鋼球4從塞銷孔放入軸承後將塞銷6焊接固定，通過鋼球4將牙輪3保持在牙掌軸頸2上，長油孔5給鑽頭軸承提供潤滑脂。牙輪內孔安有鑲套7，鑲套用耐磨材料製作，如不鏽鋼、硬質合金等，鑲套採用過盈配合方式固定在牙輪3的內孔中，鑲套7的內孔與軸頸2相配置構成滑動軸承，在軸承的後端牙掌軸頸的根部裝有金屬密封環8，所述金屬密封環8設有大端朝後的內錐孔，金屬密封環8的前端面與牙輪的鑲套7後端面組成端面動密封。所述金屬密封環前端面和鑲套後端面形成的密封面為曲面密封，所述曲面密封為球面密封或其它二次曲面密封，本實施例以密封面為球面密封為例進行說明，球心或其它二次曲線的中心線均位於軸承中心線12上，球面向金屬密封環8的內側或外側凸起(如圖2、3所示)。O形供能圈9安裝在金屬密封環8內錐孔和牙掌軸頸2根部之間形成靜密封，同時為金屬密封環的端面動密封提供預緊力，密封保護墊10安設在金屬密封環8下端面與軸頸後端根部之間，O形供能圈9與牙掌軸頸2的外錐面和環形凸臺11軸向端面同時接觸，環形凸臺12的軸向端面對O形供能圈9起支撐作用，所述環形凸臺11是從軸承中心線向外部前段傾斜的斜面，環形凸臺I與軸頸的中心線之間形成向外的銳角，環形凸臺11的設置減小了 O形供能圈、密封墊和密封環三者之間的間隙，防止壓差過大導緻密封失效。在軸頸後端根部端面開設有密封槽，密封保護墊10壓縮在金屬密封環8的後端面和密封槽之間形成靜密封，所述密封保護墊對金屬密封環的動密封面提供輔助預緊力，並防止鑽井液及顆粒進入軸承內腔，對O形供能圈提供保護作用，從而確保密封可靠性和延長密封壽命。
[0019]本實用新型的第二個實施例如圖4、圖5所示，鑲套7後端面和金屬密封環8的前端面為圓環面，旋轉中心在軸承中心線上，圓環的圓心與牙掌軸頸軸線平行，圓環面的曲面可向軸承後側凸起，如圖4所示；也可向軸承前側凸起，如圖5所示。
[0020]本實用新型的第三個實施例如圖6所示，鑲套7後端面和金屬密封環8的前端面為橢球面，旋轉中心在軸承中心線上，焦點在牙輪鑽頭上的鎖緊槽球心所在平面，橢球面的長半軸在牙輪鑽頭上的鎖緊槽球心所在平面，短半軸在軸承中心線上。
【權利要求】
1.牙輪鑽頭的軸承金屬密封結構，包括內嵌於軸孔內腔的鑲套、與鑲套密封端面相配置的金屬密封環、安設在金屬密封環內壁和軸頸後端之間的O形供能圈、安設在金屬密封環下端面與軸頸後端根部之間的密封保護墊，其特徵在於鑲套的密封面和金屬密封環的密封面為曲面配置。
2.根據權利要求1所述的牙輪鑽頭的軸承金屬密封結構，其特徵在於所述鑲套與金屬密封環形成的密封面為二次曲面。
3.根據權利要求2所述的牙輪鑽頭的軸承金屬密封結構，其特徵在於所述鑲套與金屬密封環形成的密封面為球面或橢球面或圓環面。
4.根據權利要求3所述的牙輪鑽頭的軸承金屬密封結構，其特徵在於所述的鑲套與金屬密封環形成的球面密封面的球心位於軸承的中心線上，球面向金屬密封環內端或外端凸起。
5.根據權利要求3所述的牙輪鑽頭的軸承金屬密封結構，其特徵在於所述的鑲套與金屬密封環形成的圓環面密封面的旋轉中心在軸承中心線上，所述圓環面向軸承前側或後側凸起。
6.根據權利要求3所述的牙輪鑽頭的軸承金屬密封結構，其特徵在於所述的鑲套與金屬密封環形成的橢球密封面的焦點在牙輪鑽頭的鎖緊槽球心所在平面上，橢球密封面的中心在軸承中心線與鎖緊槽球心平面垂直交點上，長半軸在牙輪鑽頭的鎖緊槽球心平面上，短半軸在軸承中心線上。
7.根據權利要求1或2所述的牙輪鑽頭的軸承金屬密封結構，其特徵在於在位於密封保護墊內側和O形供能圈的後端的軸頸部位設置有環形凸臺，環形凸臺的軸向段與O形供能圈的後端相配置，環形凸臺的外周面與密封保護墊的內側相配置。
8.根據權利要求7所述的牙輪鑽頭的軸承金屬密封結構，其特徵在於所述環形凸臺相外傾斜設置，環形凸臺與軸頸的中心線之間形成向外的銳角。
【文檔編號】E21B10/25GK204002565SQ201420467500
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月19日 優先權日:2014年8月19日
【發明者】吳雪平, 郭忠志, 童金旺 申請人:江漢石油鑽頭股份有限公司