CN102797420A

CN102797420A - 一种双向一体式弹簧蓄能密封牙轮钻头

Info

Publication number: CN102797420A
Application number: CN2012103138090A
Authority: CN
Inventors: 幸发芬; 涂小芳; 彭光华
Original assignee: JIANGXI FEILONG ROCK BIT MANUFACTURE CO Ltd; Shanghai SK Petroleum Chemical Equipment Corp Ltd
Current assignee: JIANGXI FEILONG ROCK BIT MANUFACTURE CO Ltd; Shanghai SK Petroleum Chemical Equipment Corp Ltd
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2012-11-28

Abstract

本发明公开了一种结构简单、合理，密封效果好，制作简单，使用寿命长、安全、可靠的双向一体式弹簧蓄能密封牙轮钻头。包括密封圈本体，设于所述密封圈本体上的蓄能件，所述密封圈本体的轴向相对两端分别设有容纳区，所述蓄能件包括分别设于密封圈本体上的所述容纳区内的相应的弹性件。

Description

一种双向一体式弹簧蓄能密封牙轮钻头

技术领域

本发明涉及一种勘探钻头，尤其涉及一种双向一体式弹簧蓄能密封牙轮钻头。

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 101182756B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

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种双向一体式弹簧蓄能密封牙轮钻头。该牙轮钻头结构简单、合理，密封效果好，制作简单，使用寿命长、安全、可靠。

本发明的技术方案包括包括密封装置，所述密封装置包括密封圈本体，设于所述密封圈本体上的蓄能件，所述密封圈本体的轴向相对两端分别设有容纳区，所述蓄能件包括分别设于密封圈本体上的所述容纳区内的相应的弹性件。

分别设于所述密封圈本体上相对两端的容纳区、和/或分别设于其两端的容纳区内的弹性件分别相互背向。

所述密封圈本体的位于其容纳区或/和其所设的弹性件的内外相对两侧部分构成所述密封圈本体的密封唇。

所述弹性件或/和密封圈本体的容纳区内设有填充物。

所述填充物包括硅胶。

弹性件嵌入式设于所述密封圈本体的容纳区内、或者通过分别设于所述密封圈本体的容纳区内相对两侧壁上的内凸缘固定设于所述密封本体的容纳区内。

所述密封圈本体的容纳区为一其横断面形状与所述弹性件的横断面的形状相适应的环凹槽或环管腔。

所述密封圈本体的环管腔设有与该密封圈本体外侧联通的平衡孔。

所述弹性件包括其横截面形状呈V形、U形、O形、或椭圆形的弹簧圈，所述密封圈本体的容纳区为一横断面形状与所述V形、U形、O形、或椭圆形的弹簧圈的横断面的形状相对应的V形、U形、O形、或椭圆形的环凹槽或环管腔。

所述V形和U形弹簧圈分别为包括两环形金属板簧分别自其一端相互连接形成的V形和U形板式弹簧圈，所述O形和椭圆形弹簧圈分别由螺旋弹簧自其两端相互连接形成的螺旋管式弹簧圈。

本发明通过在设于轴承密封槽内的一个密封圈本体的相互背向端分别设置弹簧圈构成一弹簧蓄能式密封圈，依靠弹簧圈的张力给耐磨性极好、摩擦系数极低的塑料圈（密封圈本体）提供密封力的方式，实现轴承的旋转密封。

当轴承系统内的油脂压力升高的时候，密封圈本体一端的朝着轴承内部方向的内、外密封唇更加紧密地与密封槽的密封面接触，加强了密封系统的密封能力。

当轴承系统外的泥浆压力升高的时候，密封圈本体另一端的朝着轴承外部方向的内、外密封唇更加紧密地与密封槽的密封面接触，也加强了密封系统的密封能力。

既可提高轴承密封适应高转速的能力和适应密封系统内外压差的能力，还可延长密封件乃至牙轮钻头的寿命，而且制造相对更为简单。

附图说明

图1为本发明双向一体式弹簧蓄能密封牙轮钻头一实施例结构示意图；图2为图1实施例中密封装置结构示意图；图3-6分别为本发明第2-5实施例中的密封装置结构示意图。

具体实施方式

现通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明。如图1、2所示，牙掌轴颈1与牙轮内孔2配合，钢球3从塞销孔放入轴承后将塞销7焊接固定，通过钢球3将牙轮2保持的在牙爪轴颈1上，润滑孔给钻头轴承提供润滑脂，形成牙轮钻头的轴承。密封圈本体5设于牙掌轴颈1和牙轮内孔2的密封槽6内，密封圈本体5的牙掌轴颈1的轴向方向的相对两端壁面上分别开设有其开口相互背向（或相互背向对应）的、横截面形状呈V形的环凹槽4a， V形的环凹槽4a相对两侧壁靠开口处分别设有相向凸出的凸缘8，横截面形状和大小与两V形的环凹槽4a的相应形状和大小相适应的、相互背向的两V形的板式弹簧圈10a分别通过相应的V形环凹槽4a的两凸缘8固定连接于相应的两V形的环凹槽4a内；由密封圈本体5的相对两端的、V形环凹槽4a和其内的V形板式弹簧圈10a的相对两侧部分分别构成密封圈本体5的内、外各两密封唇12，密封圈本体5分别通过其四密封唇12（各密封唇12的外侧壁面相应部位）实现牙掌轴承1与牙轮内孔2之间的密封。

本发明实施例2如图3所示，在本例中，设于密封圈本体5的轴向相对两端上的两容纳区为其横截面形状呈U形的环凹槽4b，两形状与U形环凹槽4b相对应的U形板式弹簧圈10b分别通过相应的U形环凹槽4b内的凸缘8固定设于密封圈本体5两端的U形环凹槽4b内；其余结构可与上述实施例类同。

在上述两实施例中，V形板式弹簧圈10a和U形板式弹簧圈10a分别由两块环形板弹簧分别自其一端相互连接构成。

本发明实施例3如图4所示，设于密封圈本体5的轴向相对两端的两容纳区为其横截面形状类似于椭圆形的环凹槽4c，设于两类似于椭圆形的环凹槽4c内的弹性件为与环凹槽4c相对应的、横截面形状呈椭圆形的螺旋管式弹簧圈10c，类似于椭圆形的环凹槽4c和椭圆形的螺旋管式弹簧圈10c的长直径方向与密封圈本体5 的轴向一致；由相应的类似于椭圆形的环凹槽4c长直径方向的两端缩径部分将螺旋管式弹簧圈10c嵌入式连接于环凹槽4c内；其余结构可与上述实施例1类同。

本发明实施例4如图5所示，设于密封圈本体5的轴向相对两端上的两容纳区为其横截面形状近似于O形的O形环凹槽4d，设于两O形环凹槽4d内的相应的横截面形状呈O形的弹性件为螺旋管式弹簧圈10d；O形的螺旋管式弹簧圈10d由相应的椭圆形环凹槽4d自身的弧形凹陷部将O形的螺旋管式弹簧圈10d嵌入式连接于两O形环凹槽4d内；其余结构可与上述实施例3类同。

上述实施例3和4中， O形和椭圆形的螺旋管式弹簧圈分别由螺旋弹簧自其两端相互连接形成。

本发明第5实施例如图6所示，本例中，密封圈本体5的轴向相对两端部位分别各设有一横截面形状呈V形的环管腔4e；V形的环管腔4e通过在开设于密封圈本体5的端面上的V形环凹槽的槽口上设置一遮盖板或填塞体11构成，遮盖板或填塞物11的材质可与密封圈本体5的材质类同；相应的V形板式弹簧圈通过遮盖板或填塞物11固定设于V形环管腔4e内。其密封装置具有更高的安全性和可靠性。

本发明第6实施例中，密封圈本体的容纳区其横截面形状为U形、O形、或椭圆形的环管腔，相应的弹性件为横截面形状与U形、O形、或椭圆形的环管腔相对应的U形、O形、或椭圆形的弹簧圈。在密封圈本体上、或环管腔的遮盖板或填塞体上可以设置联通于环管腔与密封圈本体外部的平衡孔。

对于本发明，上述实施例1 、2和5，特别是实施例5其密封圈本体的密封作用力分布相对更为均匀，一致性更好，在确保较好的密封效果的前提下，能最大限度的减小钻头的动力损耗。

上述全部或任一实施例中，其密封圈本体的容纳区内、或者弹性件内腔填充有硅橡胶或类似的填充物，亦或其密封圈本体的容纳区内和弹性件内腔都填充有硅橡胶或类似的填充物。

本发明其密封圈本体由耐高温、耐磨损、摩擦系数低的塑料类材质制作而成，其材料可包括高分子或超高分子的聚四氟乙烯；且可以在高分子或超高分子的聚四氟乙烯中填充包括玻璃纤维、金属、金属化氧化物、石墨、二硫化钼、和/或碳纤维等能承受聚四氟乙烯烧结温度的添加剂。制作密封圈本体的材料还可包括聚醚醚酮或聚酰亚胺等塑料，其低摩擦系数可提高密封系统适应高转速的能力。

本发明其密封圈本体可由弹性件的两侧着力点对应的部位形成密封体的相应的内外密封唇，形成线、面式密封。

基于本双向一体式弹簧蓄能密封牙轮钻头及其牙轮钻头的技术方案的其他变形产品均属于本发明的保护范围；上述实施例并非本发明的具体实施方式的穷举。

Claims

1.一种双向一体式弹簧蓄能密封牙轮钻头，包括密封装置，所述密封装置包括密封圈本体，设于所述密封圈本体上的蓄能件，其特征是所述密封圈本体的轴向相对两端分别设有容纳区，所述蓄能件包括分别设于密封圈本体上的所述容纳区内的相应的弹性件。

2.根据权利要求1所述双向一体式弹簧蓄能密封牙轮钻头，其特征是分别设于所述密封圈本体上相对两端的容纳区、和/或分别设于其两端的容纳区内的弹性件分别相互背向。

3.根据权利要求1所述双向一体式弹簧蓄能密封牙轮钻头，其特征是所述密封圈本体的位于其容纳区或/和其所设的弹性件的内外相对两侧部分构成所述密封圈本体的密封唇。

4.根据权利要求1所述双向一体式弹簧蓄能密封牙轮钻头，其特征是所述弹性件或/和密封圈本体的容纳区内设有填充物。

5.根据权利要求4所述双向一体式弹簧蓄能密封牙轮钻头，其特征是所述填充物包括硅胶。

6.根据权利要求1所述双向一体式弹簧蓄能密封牙轮钻头，其特征是弹性件嵌入式设于所述密封圈本体的容纳区内、或者通过分别设于所述密封圈本体的容纳区内相对两侧壁上的内凸缘固定设于所述密封本体的容纳区内。

7.根据权利要求1、2、 3或6所述双向一体式弹簧蓄能密封牙轮钻头，其特征是所述密封圈本体的容纳区为一其横断面形状与所述弹性件的横断面的形状相适应的环凹槽或环管腔。

8.根据权利要求7所述双向一体式弹簧蓄能密封牙轮钻头，其特征是所述密封圈本体的环管腔设有与该密封圈本体外侧联通的平衡孔。

9.根据权利要求1、2、3、4或6 所述双向一体式弹簧蓄能密封牙轮钻头，其特征是所述弹性件包括其横截面形状呈V形、U形、O形、或椭圆形的弹簧圈，所述密封圈本体的容纳区为一横断面形状与所述V形、U形、O形、或椭圆形的弹簧圈的横断面的形状相对应的V形、U形、O形、或椭圆形的环凹槽或环管腔。

10.根据权利要求9所述双向一体式弹簧蓄能密封牙轮钻头，其特征是所述V形和U形弹簧圈分别为包括两环形金属板簧分别自其一端相互连接形成的V形和U形板式弹簧圈，所述O形和椭圆形弹簧圈分别由螺旋弹簧自其两端相互连接形成的螺旋管式弹簧圈。