CN103717824A - 具有迷宫式密封/轴承保护结构的牙轮钻头 - Google Patents
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Abstract
钻取工具包括安装在从钻头延伸的轴承轴上用于旋转的牙轮。牙轮具有与钻头的第二平面基表面相对的第一平面基表面。第一环形槽被形成在第一平面基表面，并且第二环形槽被形成在第二平面基表面。第一和第二环形槽之间至少部分彼此对齐第一和第二环形槽的组合形成第一环形压盖。保护件环被插入第一环形压盖，并且作用为将钻取工具的轴承轴和外侧环境之间的流体路径划分为多个经过保护件环的平行通道。每一个平行流体路径都包含由多个改变流体方向的拐角的所限定的回旋。
Description
技术领域
本发明涉及岩石钻头钻取工具。本发明更具体地涉及牙轮钻头钻取工具，以及在这种牙轮钻取工具中针对轴承密封所用的保护机构。
背景技术
牙轮岩石钻头是在油、气及采矿等领域中使用的、通过穿透地层形成并且形成井眼的一种常用切削工具。参考图1，它图示说明了一般牙轮岩石钻头的局部剖视图。图1特别详细地图示说明了一个头部和牙轮组件。这种钻头的大体结构和操作对本专业领域的人来说是众所周知的。
钻头的头部1包含轴承轴2。切削牙轮3可旋转地位于可作用为轴颈的轴承轴2上。钻头的主体部分4包括上部，其一般被螺纹连接用于形成便于钻头与钻柱(未显示)连接的工具接头连接。润滑系统6被包括以为牙轮3和轴承轴2之间的轴承提供润滑剂，并将润滑剂保持在轴承中。系统6的配置与操作对本领域的专业人员来说是众所周知的。
牙轮岩石钻头中使用的轴承通常利用滚子作为承载元件或者轴颈(如图1所示)作为承载元件。多个轴承系统关于牙轮3绕轴承轴2轴承支撑旋转被提供。这些轴承系统包括第一圆柱滑动轴承10(也被称为主轴颈轴承)、球轴承12、第二圆柱滑动轴承14、第一径向滑动(止推)轴承16和第二径向滑动(止推)轴承18。
轴承系统的第一圆柱滑动轴承(主轴颈轴承)10由轴承轴2上的外圆柱表面20和已经被压入牙轮3里的衬套24的内圆柱表面22所限定。衬套24通常是由铍铜制成的环形结构，尽管在本领域中已知使用其他材料。球轴承12骑在轴承轴2与牙轮3之间的界面处所限定的环形滚道26上。轴承系统的第二圆柱滑动轴承14由轴承轴2的外圆柱表面30和牙轮3上的内圆柱表面32所限定。外圆柱表面30从外圆柱表面20向内径向偏移。第一径向滑动轴承16通过轴承轴2上的第一径向表面40和牙轮3上的第二径向表面42被限定在第一圆柱滑动轴承10和第二圆柱滑动轴承12之间。第二径向滑动轴承18在牙轮的旋转轴线上与第二圆柱滑动轴承12相邻，并且由轴承轴2上的第三径向表面50与牙轮3上的第四径向表面52限定。
利用系统6将润滑剂提供到相对的圆柱和径向表面之间的第一圆柱滑动轴承10、第二圆柱滑动轴承14、第一径向滑动轴承16和第二径向滑动轴承18中。关键的是将润滑剂保持在轴承系统的相对表面之间。保持这些润滑剂需要在钻头的轴承系统与外部环境之间形成滑动密封。
O型密封件60被定位在牙轮3和轴承轴2之间的密封压盖64内。圆柱表面密封轴套62被提供在轴承轴上。在所图示说明的配置中，密封轴套62的这个表面从第一滑动轴承10的外圆柱表面20向外径向偏移(衬套24的厚度)。将理解如果需要密封轴套可相对于主轴颈轴承的表面不带有偏移(见例如图3)。环形密封压盖64被形成在牙轮3内。当切削牙轮3被旋转地定位在轴承轴上时，压盖64和轴套62彼此对齐。O型密封件60被压在压盖64与密封轴套62之间其中O型密封件60在密封轴套表面62上滑动并且起到将润滑剂保持在轴承系统周围的轴承区域中。。该密封件还可以阻止井眼中的物质(钻井泥浆和碎屑)进入轴承区域。
岩石钻头的早期密封件被设计为带有覆盖弹性体的金属碟形弹簧，所述弹性体通常是丁腈橡胶(NBR)。当O型密封件被采用时(见Galle的美国专利No.3397928，所公开的内容通过引入被并入本文)岩石钻头的密封件取得了明显进步。这些O型密封件由腈丁腈橡胶制成并且在截面上是圆形的。该密封件被安装在头部与牙轮间的圆柱表面所形成的径向压盖内，并且所形成的环在其截面上测量要比密封件的原始尺寸小。Schumacher教示了密封件的变体(美国专利No.3765495，所公开的内容通过引入被并入本文)，即与Galle公开的密封件相比，其通过伸长径向尺寸要求较少的百分比挤压以形成有效的密封件。
该密封构思的一些其他的小变体已经被使用，每一个都依赖在压盖内被径向挤压的弹性密封件，所述压盖由两轴承元件之间的圆柱表面形成，并且这些对本领域的专业人员是众所周知的。久而久之，在岩石钻头工业已经将密封件的材料由标准丁腈材料变成了高饱和丁腈弹性体，以增加它的稳定性(耐热性、耐化学腐蚀)。
在过去的五十年中，密封装置在岩石钻头中的使用已经显著增加轴承的使用寿命密封阻止污染物进入轴承的时间越长，轴承和钻头的寿命也就越长。因此，密封件是岩石钻头的关键部件。事实上，密封件的寿命由密封磨损和破损限制。密封件60被保持在压盖64内并且在轴承轴(表面62处)上滑动，并且起到将轴承的润滑脂与外侧环境隔开(钻井泥浆、空气切削体等)的作用。从外侧环境引入密封中的磨擦颗粒(已知为碎屑)的存在倾向于加速密封件60的磨损。例如，如果磨擦颗粒的尺寸(或数量)足够大，则会导致密封件60的撕裂。
为了解决这些问题，本领域的技术人员在密封压盖与外侧环境间的流体路径内建立了某种回旋80。该回旋80由头部和牙轮的几何形状所建立。图1图示说明了封闭式轴承中这种回旋80的一个例子，所述回旋80由配置头部和牙轮的几何形状以在密封件60和外侧环境间84间的流体路径中引入拐角82(在此情况下由直角形成)而被建立。图2图示说明了封闭式轴承中这种回旋80的另一示例，其由配置头部和牙轮以在密封件60和外侧环境84间的流体路径内的两个拐角86和88(在此情况下每一个由钝角形成，尽管直角或混合角度可能被使用)被建立。另外一拐角82(在此情况下由钝角形成，尽管直角可能被使用，并且被与图1所示的单个拐角相似地定位)也在流体路径中被提供。图3图示说明了这种回旋80的另一示例，其通过配置头部和牙轮的几何形状以在密封件60和外侧环境84间的流体路径中引入了两个拐角86和88(在此情况下每一个由钝角形成，尽管直角或混合角度可能被使用)被建立。这个回旋80的作用是防止磨料颗粒(碎屑)从外侧环境进入密封件60。
现在参考图4，它示出在封闭式轴承中使用迷宫式密封保护件90，以在密封件60和外侧环境84间的流体路径中引入回旋80。该迷宫式密封保护件90是具有L型(截面)的环形结构。环形槽92在牙轮3的径向基表面91中形成。环形槽92以表面94从密封压盖径向偏移。L型的密封保护件90环的短引脚被插入环形槽92，其中L型的密封保护件90环的长引脚则被定位在牙轮3(表面91)与邻近轴2的头部1的径向基表面93之间。参考Shotwall的美国专利No.4613004，该公开通过引用被并入本文。
额外地参考图5。迷宫式密封保护件90将密封件60与外侧环境84间的流体路径划分为第一流体路径300和第二流体路径302，其中第一流体路径300绕环形槽92的表面和表面94(经过拐角95、96、97和98)延伸，第二流体路径302沿着与邻近轴2的钻头1的径向基表面93和圆柱表面62(经过拐角82)延伸。图5中的虚线一致图示说明与保护件90和密封件60相邻的头部、轴和牙轮的表面。第一流体路径300和第二流体路径302相对于经过L型的密封保护件90环来说相互平行保护件。尽管在第一流体路径300中的回旋80的引入需要由四个拐角(95、96、97和98)构成通道，但图4中的配置还示出第二流体通道302中仅有单个拐角(82)的回旋80。
存在对于阻止摩擦颗粒(碎屑)从外侧环境84通向密封件60以提供更好保护的改进的密封保护件结构和配置的需要。
本领域的专业人员还知道在一些应用中具有开放式轴承(例如，不使用密封润滑剂的非密封式轴承)。开放式轴承可以包括轴颈轴承或滚子轴承，或者一些轴承结构或系统的组合。从轴承中排除污染物以便延长轴承的使用寿命的问题也是开放式轴承所关注的。因此，在本领域存在对保护件阻止磨擦颗粒(碎屑)从外侧环境通入轴承结构以提供更好保护的改进的迷宫式保护件结构和配置的需要。
还参考本领域的下列现有技术参考文献(所有参考文献的公开通过引用被并入本文)：美国专利：No.3656764，No.4102419，No.4179003，No.4200343，No.4209890，No.4613004，No.5005989，No.5027911，No.5224560，No.5513715，No.5570750，No.5740871，No.6254275以及No.7798248；以及美国专利公开No：2010/0038144。
发明内容
在一个实施例中，钻取工具包括：具有径向延伸基表面的钻头；从钻头延伸的至少一个轴承轴；安装在轴承轴上用于旋转且具有径向基表面的牙轮；在牙轮的径向延伸基表面内形成的第一环形槽；在钻头的径向延伸基表面内形成的第二环形槽，其中第一环形槽与第二环形槽的至少有一部分对齐；保护件环，其具有配合在牙轮和钻头之间的尺寸和形状并且被定位在第一和第二环形槽间。
在一个实施例中，钻取工具包括：安装在从钻头延伸的轴承轴上用于旋转的牙轮，牙轮具有与钻头的第二径向延伸基表面相对的第一径向延伸基表面；形成在第一径向延伸基表面上的第一环形槽；形成在第二径向延伸基表面上的第二环形槽，其中第一环形槽与第二环形槽的至少有部分相对齐，第一环形槽与第二环形槽的组合形成了第一环形压盖；保护件环被插入第一环形压盖。
在一个实施例中，钻取工具包括：安装在从钻头延伸的轴承轴上用于旋转的牙轮，牙轮具有与钻头的第二延伸径向基表面相对的第一径向延伸基表面；形成在第一径向延伸基表面上的第一环形槽，第一环形槽具有第一和第二相对的侧壁；在第二径向延伸基表面上形成的第二环形槽，第二环形槽具有第一和第二相对的侧壁，其中第一环形槽的第一侧壁与第二环形槽的第一侧壁径向对齐，第一与第二环形槽的组合形成第一环形压盖；以及被插入第一环形压盖的保护件环。
在一个实施例中，钻取工具包括：安装在从钻头延伸的轴承轴上用于旋转的牙轮，牙轮具有与钻头的第二延伸径向基表面相对的第一径向延伸基表面；在第一径向延伸基表面上形成的第一环形槽，在第二径向延伸基表面上形成的第二环形槽，其中第一环形槽与第二环形槽至少有部分彼此对齐，并且第一环形槽与第二环形槽的组合形成第一环形压盖；以及被插入第一环形压盖的保护件环，它的作用是将轴承轴与外侧环境之间的流体路径划分为围绕保护件环经过的多个平行流体通道。每一个平行的流体路径都包括有多个改变流体方向的拐角所限定的回旋。
附图说明
现在参考附图，其中：
图1、图2和图3均图示说明了一般牙轮岩石钻头的局部剖视图，其示出用于密封保护的现有技术的回旋结构；
图4图示说明了示出现有技术迷宫式密封保护结构的一般牙轮钻头的局部剖视图；
图5图示说明了由图4结构所示出的被划分的平行流体路径；
图6图示说明了示出改进的迷宫式密封/轴承防护结构的实施例的牙轮钻头的局部剖视图，其；
图7A图示说明了由图6结构所示出的被划分的平行流体路径；
图7B图示说明了在替代实施方式中示出的被划分的平行流体路径；
图8图示说明了牙轮钻头的局部剖视图，其示出改进的迷宫式密封/轴承防护结构的另一实施例；
图9A图示说明了由图8结构所示出的被划分的平行流体路径；
图9B图示说明了在替代实施方式中示出的被划分的平行流体路径；
图10-12图示说明了迷宫式密封/轴承保护结构的替代形状。
具体实施方式
参照附图6，其图示说明了示出改进的迷宫式密封/轴承防护结构的实施例的牙轮钻头的局部剖视图。类似的附图标记指代图1-图5中类似的部件。图6中改进的迷宫式密封/轴承保护结构采用了与图4所示的保护件90圈类似的L型(截面)的迷宫式密封/轴承保护件190环保护件。但是，不同的头部与牙轮的几何形状被提供来支持迷宫式密封/轴承保护件190环的安装和密封件60与外侧环境84间流体路径内的回旋180的引入。虽然使用在密封压盖64内包括密封件60的封闭式轴承，但是将理解迷宫式密封/轴承保护件190环在开放式轴承(没有密封)中通过在轴承10和外侧环境84间的流体通道内引进改进的回旋180同样也是有益的。图6中的密封压盖64和密封件60的存在仅用于说明提供并且是在封闭式轴承实施方式中使用的可选择结构。尽管以轴颈轴承说明，但是将理解迷宫式密封/轴承保护件190环在保护包括轴颈和滚子轴承的其他形式的轴承中也是有益的。
第一环形槽192形成在牙轮3的径向基表面91(径向基表面91形成了牙轮的背面)中表面91，槽192包含相对的侧壁和底板。第一环形槽192以表面94从密封压盖径向偏移(即，表面94将槽192的一个侧壁与密封压盖的区域分离，如果出现)。在一个实施例中，表表面94可包括径向基表面91的一部分(换言之表面94和表面91是共面的)。在另一实施例中，表面94可包括由第一环形槽192本身的形成所限定的表面(换言之，表面94和表面91是平行的，但不共面)。在可替代的开放式轴承的实施例中，表面94是将槽192的一个侧壁与轴2的圆柱轴承表面分离的偏移。第二环形槽194在邻近轴2的头部1的径向基表面93处形成，径向基表面93与形成牙轮背面的径向基表面91相对，槽194包含相对的侧壁和底板。第二环形槽194以径向基表面93的一部分表面193从圆柱密封面62偏移(即，表面93将槽194的一个侧壁与轴2和密封表面62分离)。因此，在优选实施例中，由部分所限定的表面193与径向基表面93共面。可替代地，由部分限定的表面193由第二环形槽形的形成所产生(并且因此平行与表面93但是不与之共面)。第二环形槽194的至少一部分与第一环形槽192径向对齐。在优选实施例中，第一环形槽192的一个侧壁与第二环形槽194的一个对应侧壁径向对齐。
第一环形槽192和第二环形槽194共同决定了L型(截面)环形压盖，它用于接收L型(截面)的迷宫式密封/轴承保护件190环。这个L型迷宫式密封/轴承保护件190环被定尺寸和形状以与环形压盖开口相符，但是它不是压入配合，并且事实上相对环形压盖在它的周围具有一些间隙。L型的迷宫式密封/轴承保护件190环的一引脚(如短引脚)被插入第一环形槽192。另一引脚(如长引脚)则被插入第二环形槽192。通过所述头部和牙轮的几何形状和L型迷宫式密封/轴承保护件190环的位置，将注意L型迷宫式密封/轴承保护件190环被定位在牙轮2与轴系2之间的位置(这样对于封闭式轴承，它介于外侧环境和密封件之间；对于开型轴承，它介于外侧环境与轴承之间)。
现在参照另外附图7A与7B，其中图7A图示说明了封闭式轴承的实施例并且图7B图示说明了开放式轴承的实施例。所述头部与牙轮的几何形状与L型迷宫式密封/轴承保护件190环的位置将位于密封件60(见图7A)和/或轴承10(见图7B)与外侧环境84的流体路径划分为第一流体路径300和第二流体路径302，第一流体路径300围绕第一环形槽192的表面(经过拐角195、196、197和198)延伸，第二流体通道302围绕第二环形槽194的表面(经过拐角199、200和201)延伸。图7A和7B中的虚线大致图示说明了与保护件190和密封件60/轴承10相邻的头部、轴和牙轮的表面。第一流体路径300与第二流体路径302针对经过L型迷宫式密封/轴承保护件90环周围来说相互平行。因此这种配置不仅将介于密封件60/轴承10与外侧环境间的流体路径划分为第一流体路径300和第二流体路径302(与图4和图5中的迷宫式密封保护件类似)，而且还为第一流体路径300和第二流体路径302的每个提供了包含至少两个拐角(并且更优选地，多于两个)的回旋180。事实上，图6的实施方式提出了针对第一流体路径300具有四个拐角(195、196、197和198)的回旋180，它至少要与图4、图5中所提出的第一流体路径300的一样多，和针对第二流体通道302具有至少三个拐角(199、200和201，在图7B中增加的拐角207)的回旋180，其基本要比图4和图5提出的第二流体路径302多。
每一个拐角的流体路径优选对于回旋以直角改变方向，但是应当注意的是回旋的角度可替代地具有钝角(并且可能锐角)配置。
尽管截面形状是L型的迷宫式密封/轴承防护圈190环被作为一个优选实施例被图示说明，但是将认识到迷宫式密封/轴承防护圈190环可具有其它包括T型的截面形状，所述T型截面能够类似地提供将流体路径划分为多个有回旋的相互平行的路径，这些回旋的每一个具有至少两个，或者更优选的三个拐角。见图10。在另一实施例中，迷宫式密封/轴承保护件190环也可以在截面上是工字(I型)配置，它能提供将流体路径划分为多个有回旋的相互平行的路径，这些回旋的每个具有至少两个，或更优选的三个拐角。见图11。
另外，在钻头的尺寸和配置允许的情况下，第一和第二环形槽的几何形状可以如图12所示的关于径向基表面而被改变。在这种配置中，L型迷宫式密封/轴承防护圈190环的短引脚可以被插入形成在表面93中的第二环形槽194，而长引脚则被插入形成在表面91中的第一环形槽192。
现在参照图8，其图示说明了牙轮钻头具有改进的迷宫式密封/轴承防护结构的另一实施例的局部剖视图。类似的附图标记指代与图1-图7中相似的部件。图8中改进的迷宫式密封/轴承防护结构采用的是多分区L型截面迷宫式密封/轴承保护件290环。再次，虽然使用在密封压盖64内包含密封件的封闭式轴承进行图示说明，但是将理解迷宫式密封/轴承保护件290环在开放式轴承(无密封)中在轴承10与外侧环境84间的流体路径内引入改进的回旋180同样有益。图8中的密封压盖64和密封件60仅仅是为了说明，并且是在封闭式轴承实施中的可选结构。虽然是用轴颈轴承进行的说明，但是迷宫式密封/轴承保护件290环在保护包括轴颈轴承和滚动轴承的其他类型轴承方面也是有益的。
第一环形槽192被形成在牙轮3的第一径向基表面91处(径向基表面91形成牙轮的背面)，槽192包括了相对的侧壁和底板。第一环形槽192以表面94从密封压盖径向偏移轴即，表面94将环形槽192的一个侧壁与密封压盖64的区域分离)。在一个实施例中，表面94包括径向基表面91的一部分(换言之，表面94和表面91是共面的)。在另一实施例中，表面94包括由第一环形槽192本身的形成所限定的表面(换言之，表面94和表面91是平行但不共面的)。在开放式轴承的实施例中，表面94是将环形槽192的一个侧壁与轴系2的圆柱轴承表面分离的偏移量。第二环形槽194被形成在邻近轴2的头部1的径向基表面93处，径向基表面93与形成牙轮背面的径向基表面相对，环形槽194相对的侧壁和底板。第二环形槽194以径向基表面93的部分表面193从而圆柱密封表面62径向偏移(即，表面93将环形槽194的一侧壁与轴2和密封表面62分离)。因此在一个优选实施例中由部分193所限定的表面与径向基表面93共面。可替代地由部分所限定的表面193由第二环形槽194的形成所产生(并且因此与表面93平行但不共面)。第二环形槽194的至少部分与第一环形槽192径向对齐。在优选实施例中，第一环形槽192的一个侧壁与第二环形槽194的一个对应侧壁径向对齐。
第一环形槽192和第二环形槽194共同限定了L型(截面)的环形压盖，它接收多分区L型(截面)的迷宫式密封/轴承保护件290环。该多分区L型的迷宫式密封/轴承保护件290环被定尺寸和形状以与环形压盖开口相符，但是它不是压入配合构件并且事实上它相对环形压盖在其周围有一定的间隙。多分区的迷宫式密封/轴承保护件290环包括了第一分区292环与第二分区294环。第一分区292环与第二分区294环在互补界面296的作用下互相互连接(在本示例中，界面296具有Z型(截面))。第一分区292环与第二分区294环被组合在一起，限定了L型(截面)迷宫式密封/轴承保护件290环。L型迷宫式密封/轴承保护件290环的一引脚(如，短引脚)被插入第一环形槽192。L型迷宫式密封/轴承保护件290环的另一引脚(如，长引脚)则被插入第二环形槽194。界面296被提供在多分区L型迷宫式密封/轴承保护件290环的所述另一引脚(长引脚)内(但是它也可被提供在其他引脚(短引脚)内)。通过所述的头部与牙轮的几何形状和多分区L型的迷宫式密封/轴承保护件290环的位置，可以注意到多分区L型迷宫式密封/轴承保护件290环被定位在牙轮3和轴2之间(这样在封闭式轴承的实施例中，它在外侧环境与密封件之间；在开放式轴承的实施例中，它在外侧环境与轴承之间)。
现在额外地参照图9A、图9B，其中图9A图示说明了封闭式轴承的实施方式，图9B图示说明了开型轴承的实施方式。所述的钻头与牙轮的几何形状和多分区L型迷宫式密封/轴承保护件290环的位置将介于密封件60(在图9A中)和/或轴承10(见图9B)与外侧环境84间的流体路径划分为多个流体路径。图9A和图9B中的虚线是与保护件290和密封件60/轴承10相邻的头部、轴和牙轮的表面。第一流体路径300围绕第一环形槽192(经过拐角195、196、197和198)表面延伸。第二流体路径302围绕第二环形槽194(经过拐角199、200、301，和图9B的207)表面延伸。第三流体路径304围绕第一环形槽192(经过拐角195、196、197和198)的一部分延伸，然后通过界面296(经过拐角205、204、203和202)，再围绕第二环形槽194(经过拐角201)的一部分延伸。第四流体路径306围绕第二环形槽194(经过拐角199和200)的一部分延伸，然后通过界面296(经过拐角205、204、203和202)，再围绕第一环形槽194的一部分(与表面94相关)延伸。第一、第二、第三和第四流体路径300、302、304和306针对经过/通过多分区L型截面迷宫式密封/轴承保护件290环来说是相互平行的。因此这种配置不仅将密封件60与外侧环境84间流体路径划分为多个流体路径(与图6中迷宫式密封/轴承保护件相似)，而且还为第一、第二、第三、第四流体路径300、302、304和306提供了至少包括两个拐角的回旋(并且更优选地，多于两个)。事实上，图8的实施方式展示了针对第一流体路径300具有四个拐角(195、196、197和198)的回旋180、针对第二流体路径302具有至少三个拐角(199，200和201，在图9B中含第四个拐角207)的回旋180、针对第三流体路径304具有至少九个拐角(195、196、197、198、205、204、203、202和201，在图9B中还含另一拐角207)的回旋180、针对第四流体路径306具有六个拐角(199、200、202、203、204和205)的回旋180。
虽然流体路径在每一个拐角处针对对回旋以直角改变方向，但是还是要注意到回旋的角度可替代地具有钝角(和可能的锐角)配置。
虽然在图8中所示的多分区L型的密封/轴承保护件290环包括了两个分区292和294，但是将理解多分区L型的密封/轴承保护件290环还可替代地被配置为多于两个分区。使用多分区的结构能够增加在密封件60与外侧环境84之间的流体路径所划分为多个流体区域，以提供额外的回旋。
尽管迷宫式密封/轴承保护件290环的L型截面被作为优选实施例描述，但是多分区L型截面的密封/轴承保护件290环也可以有其他截面形状，包括T型截面形状，它也能够相似地提供将流体路径划分为多个相互平行的流体路径，并且具有至少包括两个，或者最好至少三个拐角的回旋。在另一实施方式中，多分区迷宫式密封/轴承保护件290环还可以以工字形(I型)截面形状来将流体路径划分为多个相互平行的流体路径，各流体路径具有至少包括两个，或者优选至少三个拐角的回旋。
另外，在钻头尺寸和配置允许的情况下，第一和第二环形槽的几何形状可以针对径向基表面进行改变(对比图12)。在这种配置中，L型的迷宫式密封/轴承保护件290环的短引脚被插入形成在表面93内形成的第二环形槽，而L型的密封/轴承保护件290环的另一长引脚则被插入形成在表面91上的第一环形槽192。
L型的迷宫式密封/轴承保护件环(参考标记190或者290)优选由不锈钢制成，以便能够抵抗腐蚀；采用高硬度材料制成头部和牙轮，以便能够提高耐磨性。
上面已经对本发明的实施例进行了介绍。本发明并不限于已公开的实施例。
Claims (33)
1.一种钻取工具，其包括：
具有径向延伸基表面的钻头；
从所述钻头延伸并且具有轴承表面的至少一个轴承轴；
安装在所述轴承轴上用于旋转且具有径向延伸基表面的牙轮；
形成在所述牙轮的径向延伸基表面内的第一环形槽；
形成在所述钻头的径向延伸基表面内的第二环形槽，其中所述第一环形槽与所述第二环形槽的至少一部分对齐；
保护件环，其被定尺寸和形状以配合在所述牙轮和钻头之间并且被定位在所述第一环形槽与所述第二环形槽二者内。
2.根据权利要求1所述的钻取工具，其中，所述轴还包括密封表面，所述钻取工具还包括：
在所述牙轮与所述轴承轴间形成的密封压盖；以及
被设置在所述密封压盖内的密封构件。
3.根据权利要求1所述的钻取工具，其中，所述保护件环具有大致I型截面。
4.根据权利要求1所述的钻取工具，其中，所述保护件环具有大致T型截面。
5.根据权利要求1所述的钻取工具，其中，所述保护件环具有大致L型截面。
6.根据权利要求5所述的钻取工具，其中，L型截面的保护件环具有延伸到所述第一个环形槽中的第一引脚和位于所述牙轮和所述钻头间所述第二个环形槽内的第二引脚。
7.根据权利要求6所述的钻取工具，其中，L型截面的保护件环包括限定所述第一引脚的至少一部分的第一环形区段和限定所述第二引脚的至少一部分的第二环形区段。
8.根据权利要求7所述的钻取工具，它还包括一个处于所述第一环形区段和所述第二环形区段之间的界面。
9.根据权利要求8所述的钻取工具，其中，所述界面具有Z型截面。
10.根据权利要求1所述的钻取工具，其中，当把所述保护件环安装在所述第一和第二环形槽内时，它将处于所述轴承轴与所述钻取工具外侧环境之间的流体路径分成至少围绕所述保护件环通过的多个平行的流体路径。
11.根据权利要求10所述的钻取工具，其中，所述多个平行流体路径中的每一个都具有包括由所述保护件环与所述第一和第二环形槽中的至少一个的组合所限定的至少两个拐角的回旋。
12.根据权力要求10所述的钻取工具，其中，所述多个平行流体路径中的每一个都具有包括由所述保护件环与所述第一和第二环形槽中的至少一个的组合所限定的至少三个拐角的回旋。
13.根据权利要求10所述的钻取工具，其中，所述多个平行流体路径中的第一个路径具有包含由所述保护件环与所述第一和第二环形槽中的至少一个的组合所限定的至少三个拐角的回旋；所述多个平行流体路径中剩下的路径则具有包括由所述保护件环与所述第一和第二环形槽中的至少一个的组合所限定的至少四个拐角的回旋。
14.根据权利要求10所述的钻取工具，其中，所述保护件环包括第一环形区段和第二环形区段；还包括在所述第一和第二环形区段之间的界面；并且其中当所述保护件环被安装在所述第一和第二环形槽之间时，它将处于所述轴承轴和所述钻取工具外侧环境之间的流体路径划分为围绕所述保护件环与所述第一和第二环形区段通过的多个平行的流体路径。
15.根据权利要求14所述的钻取工具，其中，所述多个平行流体路径的每一个都具有包括由所述保护件环的第一和第二环形区段二者与所述第一和第二环形槽中的至少一个的组合所限定的至少两个拐角的回旋。
16.根据权利要求14所述的钻取工具，其中，所述多个平行流体路径的每一个都具有包括由所述保护件环的第一和第二环形区段二者与所述第一和第二环形槽中的至少一个的组合所限定的至少三个拐角的回旋。
17.根据权利要求14所述的钻取工具，其中，所述多个平行流体路径中的第一个路径具有包括所述保护件环的第一和第二环形区段二者与所述第一和第二环形槽中的至少一个的组合所限定的至少三个拐角的回旋；所述平行流体路径的所有剩余路径则具有包括所述保护件环的第一和第二环形区段二者与所述第一和第二环形槽中的至少一个的组合所限定的至少四个拐角的回旋。
18.根据权利要求17所述的钻取工具，其中，所述多个平行流体路径的剩余路径中的至少一个通过所述第一与第二环形区段的所述界面。
19.根据权利要求10所述的钻取工具，其中，所述多个平行流体路径的每一个都具有包括由所述保护件环与所述第一环形槽和所述第二环形槽所形成的环形压盖的形状所限定的多个拐角的回旋。
20.根据权利要求19所述的钻取工具，其中，所述流体路径在每个拐角处以直角改变方向。
21.根据权利要求1所述的钻取工具，其中，形成所述钻头的径向延伸基表面中的所述第二环形槽以所述钻头的径向延伸基表面的一部分从所述轴承轴偏移。
22.根据权利要求1所述的钻取工具，其中，形成在所述牙轮的径向延伸基平面中的所述第一环形槽以所述牙轮的径向延伸基表面的一部分从所述轴承轴偏移。
23.根据权利要求1所述的钻取工具，其中，所述轴承轴支撑用于牙轮旋转的轴颈轴承。
24.一种钻取工具，包括：
安装在从钻头延伸的轴承轴上用于旋转的牙轮，所述牙轮具有与所述钻头的第二径向延伸平面基表面相对的第一径向延伸平面基表面；
在所述第一径向延伸平面基表面内形成的第一环形槽；
在所述第二径向延伸平面基表面内形成的第二环形槽，其中所述第一环形槽与所述第二环形槽的至少部分对齐，所述第一环形槽和第二环形槽的组合形成第一环形压盖；以及
插入所述第一环形压盖的保护件环。
25.根据权利要求24所述的钻取工具，还包括在所述牙轮与所述轴承轴间提供的滑动密封系统。
26.根据权利要求25所述的钻取工具，其中，所述滑动密封系统包括形成在所述牙轮与所述轴承轴间的第二环形压盖，以及位于所述第二环形压盖内的O型密封构件。
27.根据权利要求24所述的钻取工具，其中，所述第一环形压盖具有L型截面，并且所述保护件环具有对应的L型截面。
28.根据权利要求24所述的钻取工具，其中，所述保护件环包括第一环形区段和第二环形区段，并且还包括在所述第一环形区段和所述第二环形区段之间的界面。
29.根据权利要求24所述的钻取工具，其中，当在所述保护件环被安装在所述第一环形压盖中时，它将处于所述轴承轴与所述钻取工具外侧环境之间的流体路径划分为围绕所述保护件环通过的多个平行流体路径。
30.根据权利要求29所述的钻取工具，其中，所述多个平行流体路径的每一个具有包括由所述保护件环形状与所述第一密封压盖的形状所限定的至少两个拐角的回旋。
31.根据权利要求29所述的钻取工具，其中，所述多个平行流体路径的每一个具有包括由所述保护件环与所述第一密封压盖的形状所限定的至少三个拐角的回旋。
32.根据权利要求29所述的钻取工具，其中，所述多个平行流体路径的每一个具有包括由所述保护件环与所述第一环形槽和所述第二环形槽形成的环形压盖的形状所限定的多个拐角的回旋，并且其中所述流体路径可以在每一个拐角以直角改变方向。
33.一种钻取工具，包括：
安装在从钻头延伸的轴承轴上用于旋转的牙轮，所述牙轮具有与所述钻头的第二径向延伸平面基表面相对的第一径向延伸平面基表面；
形成在所述第一径向延伸平面基表面中的第一环形槽，第一环形槽具有第一和第二相对的侧壁；
形成在所述第二径向延伸平面基表面中的第二环形槽，第二环形槽具有第一和第二相对的侧壁，其中所述第一环形槽的第一侧壁与所述第二环形槽的第一侧壁径向对齐，所述第一和第二环形槽的组合形成第一环形压盖；
插入所述第一环形压盖的保护件环。
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