專利名稱：一種雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種勘探鉆頭，尤其涉及一種雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭。
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。目前，牙輪鉆頭采用的密封主要有兩種形式橡膠密封和機械密封。如專利US5524718、5655611采用的是一個橡膠O形圈密封，US 3765495,US 4037673采用的是一個矩形橡膠圈密封，其優(yōu)點是制造簡單，缺點是密封壽命短，與鉆頭其它構(gòu)件的壽命不匹配。專利CN 201080787Y.US 6033117,US 6254275 BI采用的是雙橡膠密封圈，它們的優(yōu)點是比常規(guī)的單橡膠密封圈多了一重密封、延長了密封壽命，但是，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大。另外一種形式的密封是機械密封。如專利US 4516641、US 4666001、US4923020，采用的是由兩個橡膠供能密封圈和兩個金屬密封環(huán)組成的機械密封。其優(yōu)點是動密封由金屬密封面承擔，延長了密封的壽命，缺點是制造難度大。專利CN 101182756B采用金屬彈簧蓄能圈作為靜密封圈的同時為機械密封提供密封壓力。其缺點與常規(guī)機械密封相同，制造難度較大。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭。該牙輪鉆頭結(jié)構(gòu)簡單、合理，密封效果好，制作簡單，使用壽命長、安全、可靠。本實用新型的技術(shù)方案包括密封裝置，所述密封裝置包括密封圈本體，設(shè)于所述密封圈本體上的蓄能件，所述密封圈本體的軸向相對兩端分別設(shè)有容納區(qū)，所述蓄能件包括分別設(shè)于密封圈本體上的所述容納區(qū)內(nèi)的相應(yīng)的彈性件。分別設(shè)于所述密封圈本體上相對兩端的容納區(qū)、和/或分別設(shè)于其兩端的容納區(qū)內(nèi)的彈性件分別相互背向。所述密封圈本體的位于其容納區(qū)或/和其所設(shè)的彈性件的內(nèi)外相對兩側(cè)部分構(gòu)成所述密封圈本體的密封唇。所述彈性件或/和密封圈本體的容納區(qū)內(nèi)設(shè)有填充物。所述填充物包括硅膠。彈性件嵌入式設(shè)于所述密封圈本體的容納區(qū)內(nèi)、或者通過分別設(shè)于所述密封圈本體的容納區(qū)內(nèi)相對兩側(cè)壁上的內(nèi)凸緣固定設(shè)于所述密封本體的容納區(qū)內(nèi)。所述密封圈本體的容納區(qū)為一其橫斷面形狀與所述彈性件的橫斷面的形狀相適應(yīng)的環(huán)凹槽或環(huán)管腔。[0015]所述密封圈本體的環(huán)管腔設(shè)有與該密封圈本體外側(cè)聯(lián)通的平衡孔。所述彈性件包括其橫截面形狀呈V形、U形、O形、或橢圓形的彈簧圈，所述密封圈本體的容納區(qū)為一橫斷面形狀與所述V形、U形、O形、或橢圓形的彈簧圈的橫斷面的形狀相對應(yīng)的V形、U形、O形、或橢圓形的環(huán)凹槽或環(huán)管腔。所述V形和U形彈簧圈分別為包括兩環(huán)形金屬板簧分別自其一端相互連接形成的V形和U形板式彈簧圈，所述O形和橢圓形彈簧圈分別由螺旋彈簧自其兩端相互連接形成的螺旋管式彈簧圈。本實用新型通過在設(shè)于軸承密封槽內(nèi)的一個密封圈本體的相互背向端分別設(shè)置彈簧圈構(gòu)成一彈簧蓄能式密封圈，依靠彈簧圈的張力給耐磨性極好、摩擦系數(shù)極低的塑料圈(密封圈本體)提供密封力的方式，實現(xiàn)軸承的旋轉(zhuǎn)密封。當軸承系統(tǒng)內(nèi)的油脂壓力升高的時候，密封圈本體一端的朝著軸承內(nèi)部方向的 內(nèi)、外密封唇更加緊密地與密封槽的密封面接觸，加強了密封系統(tǒng)的密封能力。當軸承系統(tǒng)外的泥漿壓力升高的時候，密封圈本體另一端的朝著軸承外部方向的內(nèi)、外密封唇更加緊密地與密封槽的密封面接觸，也加強了密封系統(tǒng)的密封能力。既可提高軸承密封適應(yīng)高轉(zhuǎn)速的能力和適應(yīng)密封系統(tǒng)內(nèi)外壓差的能力，還可延長密封件乃至牙輪鉆頭的壽命，而且制造相對更為簡單。

圖I為本實用新型雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I實施例中密封裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3-6分別為本實用新型第2-5實施例中的密封裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
現(xiàn)通過實施例并結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明。如圖1、2所示，牙掌軸頸I與牙輪內(nèi)孔2配合，鋼球3從塞銷孔放入軸承后將塞銷7焊接固定，通過鋼球3將牙輪2保持的在牙爪軸頸I上，潤滑孔給鉆頭軸承提供潤滑脂，形成牙輪鉆頭的軸承。密封圈本體5設(shè)于牙掌軸頸I和牙輪內(nèi)孔2的密封槽6內(nèi)，密封圈本體5的牙掌軸頸I的軸向方向的相對兩端壁面上分別開設(shè)有其開口相互背向(或相互背向?qū)?yīng))的、橫截面形狀呈V形的環(huán)凹槽4a，V形的環(huán)凹槽4a相對兩側(cè)壁靠開口處分別設(shè)有相向凸出的凸緣8，橫截面形狀和大小與兩V形的環(huán)凹槽4a的相應(yīng)形狀和大小相適應(yīng)的、相互背向的兩V形的板式彈簧圈IOa分別通過相應(yīng)的V形環(huán)凹槽4a的兩凸緣8固定連接于相應(yīng)的兩V形的環(huán)凹槽4a內(nèi)；由密封圈本體5的相對兩端的、V形環(huán)凹槽4a和其內(nèi)的V形板式彈簧圈IOa的相對兩側(cè)部分分別構(gòu)成密封圈本體5的內(nèi)、外各兩密封唇12，密封圈本體5分別通過其四密封唇12 (各密封唇12的外側(cè)壁面相應(yīng)部位)實現(xiàn)牙掌軸承I與牙輪內(nèi)孔2之間的密封。本實用新型實施例2如圖3所示，在本例中，設(shè)于密封圈本體5的軸向相對兩端上的兩容納區(qū)為其橫截面形狀呈U形的環(huán)凹槽4b，兩形狀與U形環(huán)凹槽4b相對應(yīng)的U形板式彈簧圈IOb分別通過相應(yīng)的U形環(huán)凹槽4b內(nèi)的凸緣8固定設(shè)于密封圈本體5兩端的U形環(huán)凹槽4b內(nèi)；其余結(jié)構(gòu)可與上述實施例類同。在上述兩實施例中，V形板式彈簧圈IOa和U形板式彈簧圈IOa分別由兩塊環(huán)形板彈簧分別自其一端相互連接構(gòu)成。本實用新型實施例3如圖4所示，設(shè)于密封圈本體5的軸向相對兩端的兩容納區(qū)為其橫截面形狀類似于橢圓形的環(huán)凹槽4c，設(shè)于兩類似于橢圓形的環(huán)凹槽4c內(nèi)的彈性件為與環(huán)凹槽4c相對應(yīng)的、橫截面形狀呈橢圓形的螺旋管式彈簧圈10c，類似于橢圓形的環(huán)凹槽4c和橢圓形的螺旋管式彈簧圈IOc的長直徑方向與密封圈本體5的軸向一致；由相應(yīng)的類似于橢圓形的環(huán)凹槽4c長直徑方向的兩端縮徑部分將螺旋管式彈簧圈IOc嵌入式連接于環(huán)凹槽4c內(nèi)；其余結(jié)構(gòu)可與上述實施例I類同。本實用新型實施例4如圖5所示，設(shè)于密封圈本體5的軸向相對兩端上的兩容納區(qū)為其橫截面形狀近似于O形的O形環(huán)凹槽4d，設(shè)于兩O形環(huán)凹槽4d內(nèi)的相應(yīng)的橫截面形狀呈O形的彈性件為螺旋管式彈簧圈IOd ;0形的螺旋管式彈簧圈IOd由相應(yīng)的橢圓形環(huán)凹槽4d自身的弧形凹陷部將O形的螺旋管式彈簧圈IOd嵌入式連接于兩O形環(huán)凹槽4d內(nèi)；其余結(jié)構(gòu)可與上述實施例3類同。上述實施例3和4中，O形和橢圓形的螺旋管式彈簧圈分別由螺旋彈簧自其兩端相互連接形成。本實用新型第5實施例如圖6所示，本例中，密封圈本體5的軸向相對兩端部位分別各設(shè)有一橫截面形狀呈V形的環(huán)管腔4e ；V形的環(huán)管腔4e通過在開設(shè)于密封圈本體5的 端面上的V形環(huán)凹槽的槽口上設(shè)置一遮蓋板或填塞體11構(gòu)成，遮蓋板或填塞物11的材質(zhì)可與密封圈本體5的材質(zhì)類同；相應(yīng)的V形板式彈簧圈通過遮蓋板或填塞物11固定設(shè)于V形環(huán)管腔4e內(nèi)。其密封裝置具有更高的安全性和可靠性。本實用新型第6實施例中，密封圈本體的容納區(qū)其橫截面形狀為U形、O形、或橢圓形的環(huán)管腔，相應(yīng)的彈性件為橫截面形狀與U形、O形、或橢圓形的環(huán)管腔相對應(yīng)的U形、O形、或橢圓形的彈簧圈。在密封圈本體上、或環(huán)管腔的遮蓋板或填塞體上可以設(shè)置聯(lián)通于環(huán)管腔與密封圈本體外部的平衡孔。對于本實用新型，上述實施例I、2和5，特別是實施例5其密封圈本體的密封作用力分布相對更為均勻，一致性更好，在確保較好的密封效果的前提下，能最大限度的減小鉆頭的動力fe耗。上述全部或任一實施例中，其密封圈本體的容納區(qū)內(nèi)、或者彈性件內(nèi)腔填充有硅橡膠或類似的填充物，亦或其密封圈本體的容納區(qū)內(nèi)和彈性件內(nèi)腔都填充有硅橡膠或類似的填充物。本實用新型其密封圈本體由耐高溫、耐磨損、摩擦系數(shù)低的塑料類材質(zhì)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纖維、金屬、金屬化氧化物、石墨、二硫化鑰、和/或碳纖維等能承受聚四氟乙烯燒結(jié)溫度的添加劑。制作密封圈本體的材料還可包括聚醚醚酮或聚酰亞胺等塑料，其低摩擦系數(shù)可提高密封系統(tǒng)適應(yīng)高轉(zhuǎn)速的能力。本實用新型其密封圈本體可由彈性件的兩側(cè)著力點對應(yīng)的部位形成密封體的相應(yīng)的內(nèi)外密封唇，形成線、面式密封?；诒倦p向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭及其牙輪鉆頭的技術(shù)方案的其他變形產(chǎn)品均屬于本實用新型的保護范圍；上述實施例并非本實用新型的具體實施方式
的窮舉。
權(quán)利要求1.一種雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭，包括密封裝置，所述密封裝置包括密封圈本體，設(shè)于所述密封圈本體上的蓄能件，其特征是所述密封圈本體的軸向相對兩端分別設(shè)有容納區(qū)，所述蓄能件包括分別設(shè)于密封圈本體上的所述容納區(qū)內(nèi)的相應(yīng)的彈性件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭，其特征是分別設(shè)于所述密封圈本體上相對兩端的容納區(qū)、和/或分別設(shè)于其兩端的容納區(qū)內(nèi)的彈性件分別相互背向。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭，其特征是所述密封圈本體的位于其容納區(qū)或/和其所設(shè)的彈性件的內(nèi)外相對兩側(cè)部分構(gòu)成所述密封圈本體的密封唇。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭，其特征是所述彈性件或/和密封圈本體的容納區(qū)內(nèi)設(shè)有填充物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭，其特征是所述填充物包括硅膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭，其特征是彈性件嵌入式設(shè)于所述密封圈本體的容納區(qū)內(nèi)、或者通過分別設(shè)于所述密封圈本體的容納區(qū)內(nèi)相對兩側(cè)壁上的內(nèi)凸緣固定設(shè)于所述密封本體的容納區(qū)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或6所述雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭，其特征是所述密封圈本體的容納區(qū)為一其橫斷面形狀與所述彈性件的橫斷面的形狀相適應(yīng)的環(huán)凹槽或環(huán)管腔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭，其特征是所述密封圈本體的環(huán)管腔設(shè)有與該密封圈本體外側(cè)聯(lián)通的平衡孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或6所述雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭，其特征是所述彈性件包括其橫截面形狀呈V形、U形、O形、或橢圓形的彈簧圈，所述密封圈本體的容納區(qū)為一橫斷面形狀與所述V形、U形、O形、或橢圓形的彈簧圈的橫斷面的形狀相對應(yīng)的V形、U形、O形、或橢圓形的環(huán)凹槽或環(huán)管腔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭，其特征是所述V形和U形彈簧圈分別為包括兩環(huán)形金屬板簧分別自其一端相互連接形成的V形和U形板式彈簧圈，所述O形和橢圓形彈簧圈分別由螺旋彈簧自其兩端相互連接形成的螺旋管式彈簧圈。
專利摘要本實用新型公開了一種雙向一體式彈簧蓄能密封牙輪鉆頭，結(jié)構(gòu)簡單、合理，密封效果好，制作簡單，使用壽命長、安全、可靠。其包括密封裝置，所述密封裝置包括密封圈本體，設(shè)于所述密封圈本體上的蓄能件，所述密封圈本體的軸向相對兩端分別設(shè)有容納區(qū)，所述蓄能件包括分別設(shè)于密封圈本體上的所述容納區(qū)內(nèi)的相應(yīng)的彈性件。
文檔編號E21B10/25GK202788621SQ201220436089
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者幸發(fā)芬, 涂小芳, 彭光華 申請人:上海神開石油化工裝備股份有限公司, 江西飛龍鉆頭制造有限公司