用于牙轮钻头的密封元件的制作方法

有几种类型的钻头可以用于钻出井眼，以便开采烃类物质或实现任何其他目的。一种类型的钻头是牙轮钻头，可替代地称为旋转牙轮钻头或岩石钻头。简言之，牙轮钻头常常包括可旋转地联接到钻头体的多个牙轮切削齿组件(典型地为三个)。当钻头体围绕其中心轴线旋转时，多个牙轮切削齿组件协同磨削并压碎下面的岩石以形成井眼。

牙轮钻头典型地还包括使用相当粘稠的润滑剂的内部润滑系统。这种润滑剂是使用策略性地定位在每个牙轮切削齿组件中的一个或多个密封元件而保持在该润滑系统内的。这些密封元件防止流体和/或碎屑迁移到牙轮切削齿组件的内部部分中，否则流体和/或碎屑可能会污染至关重要的轴承表面，从而缩短牙轮钻头的运作寿命。

由于牙轮钻头常常在有磨蚀作用的恶劣环境中运作，所以此类密封元件可能磨损得相当快。例如，在作业期间，这些密封元件常常受到钻井液的冲刷，钻井液可能包含细磨料颗粒，诸如膨润土和钻屑。这些密封元件还常常经受高温、很大的压力波动，以及牙轮切削齿组件与钻头体之间的动态运动。出色的密封元件设计必须能够在这些有磨蚀作用的恶劣环境中以低渗漏率持续不断地执行其密封功能，并且该设计还必须优选地提供延长的使用寿命。

附图说明

包含以下附图是为了展示本公开的某些方面，并且不应将这些附图视作排他性实施方案。在不脱离本公开范围的前提下，所公开的发明主题能够在形式和功能上作出相当多的修改、变更、组合与等效变化。

图1是可以采用本公开的多项原理的示例钻井系统。

图2a和图2b是可以结合本公开的多项原理的示例牙轮钻头的视图。

图2c是图2b的牙轮切削齿组件的另一个实施方案。

图3是图2b的钻头的一部分的放大横截面侧视图，示出了密封元件的一个示例实施方案。

图4a至图4e是图2b和图3的密封元件的各种视图。

图5a和图5b是根据一个或多个实施方案的、图2b和图3所示密封元件的另一个实施方案的视图。

图6是图2b和图3的密封元件的另一个实施方案的等距视图。

图7a至图7j是可以根据本公开使用的示例密封元件的横截面端视图。

图8a和图8b是附加的示例密封元件的动态表面的一部分的放大视图。

图9a至图9c是可以根据本公开使用的附加的示例密封元件的横截面端视图。

图10是图2b的钻头的一部分的放大横截面侧视图，示出了密封元件的另一个示例实施方案。

图11a至图11e是图10的密封元件的各种视图。

具体实施方式

本公开涉及牙轮钻头，更具体地涉及被移植用于在作业期间为动态密封表面提供润滑作用的密封元件。本文讨论的多个实施方案描述了用于在静止的第一构件与动态(旋转)的第二构件之间密封的密封元件。例如，第一构件可以是牙轮切削齿组件中的轴颈，第二构件可以是可旋转地安装到该轴颈的牙轮。密封凹槽至少部分地限定在第一构件与第二构件之间，并且密封元件定位在该密封凹槽中。该密封元件提供环形主体，该环形主体具有第一轴向表面、与第一轴向表面相对的第二轴向表面、内部径向表面以及与内部径向表面相对的外部径向表面。在一些实施方案中，第二轴向侧面包括润滑剂表面，并且内部径向表面包括动态表面，当该密封元件与第二构件一起旋转时，该动态表面抵靠第一构件密封。但在其他实施方案中，内部径向表面包括润滑剂表面，并且第一轴向侧面包括动态表面。入口孔可以限定在润滑剂表面上，出口孔可以限定在动态表面上，润滑剂通道穿过该密封元件限定、并且在入口孔与出口孔之间延伸以向动态表面提供润滑剂。该润滑剂通道可以与润滑剂腔室流体连通，因此能够维持动态表面的恒定润滑，这可以延长该密封元件的运作寿命。

图1是可以采用本公开的一项或多项原理的示例钻井系统100。钻孔可以通过使用钻井系统100钻入地层102中来产生。钻井系统100可以包括并驱动井底钻具组件(bha)104，该井底钻具组件104定位或以其他方式布置在钻柱106的底部，该钻柱从布置在地面110处的井架108延伸到地层102中。井架108包括方钻杆(kelly)112和游车113，其中游车用于降低和升高方钻杆112和钻柱106。

bha104包括可操作地联接到工具管柱116的钻头114，该工具管柱在附接到钻柱106时在钻出的井眼118内轴向移动。用于形成井眼118的钻头114可以采用若干种设计或配置。钻头114的一个实例是牙轮钻头，通常也称为旋转牙轮钻头或岩石钻头。在作业期间，钻头114穿透地层102，由此产生井眼118。bha104在推进到地层102中时对钻头114提供方向控制。工具管柱116可以使用各种测量工具(未示出)半永久性安装，这些测量工具诸如但不限于随钻测量(mwd)工具和随钻测井(lwd)工具，可以被配置为在井下测量多种钻井条件。

来自泥浆罐120的钻井液或“泥浆”可以使用泥浆泵122泵送到井下，该泥浆泵由诸如原动机或马达124之类的相邻电源供电。钻井液可以从泥浆罐120泵送通过立管126，立管将钻井液供给到钻柱106中，然后再输送到钻头114。钻井液离开布置在钻头114中的一个或多个喷嘴，在该过程中将钻头114冷却。钻井液在离开钻头114之后，经由在井眼118与钻柱106之间限定的环空循环回地面110，在该过程中把钻屑和碎屑带回地面。钻屑和钻井液的混合物流过流动管线128并得到处理，使得经过清洁的钻井液再次通过立管126返回井下。

虽然相对于图1中的旋转钻井系统示出并描述了钻井系统100，但是本领域的技术人员应当容易理解，可以采用许多类型的钻井系统来实施本公开的多个实施方案。例如，在本公开的多个实施方案中使用的钻头和钻机可以在陆地上使用(如图1所描绘)，也可以在海上使用(未示出)。可以根据本公开的多个实施方案使用的海上石油钻机包括例如浮子、固定平台、基于重力的结构、钻井船、半潜式平台、自升式钻井装置、张力腿平台等。应当理解，本公开的多个实施方案可以应用于任何地方的各种钻机，从小尺寸的便携式钻机、到大体积的永久性钻机不等。

另外，虽然本文描述了关于石油钻井的内容，但是本公开的各种实施方案可以在许多其他的应用中使用。例如，所公开的方法可以用于钻井以便进行矿物勘探、环境调查、天然气开采、地下安装、采矿作业、水井开采、地热井开采等。另外，本公开的多个实施方案在不脱离本公开范围的前提下，可以用于封隔器上加重压的组件、下入尾管悬挂器、下入完井管柱、套管钻柱、尾管钻柱、管道钻井系统中的管道、连续管钻井系统等。

图2a是可以结合本公开的多项原理的示例牙轮钻头200的平面图。钻头200可以与图1的钻头114相同或相似，因此，可以用来钻出井眼118。如图所展示，钻头200可以包括螺纹销轴连接部202，用于将钻头200附接到钻柱204，更具体地讲，附接到bha104(图1)。销轴连接部202与钻柱204的对应螺纹连接部被设计成允许钻头200响应于钻柱204的旋转而旋转。

钻头200运作时，在钻柱204的外部与井眼118的内壁208之间形成环空206。除了旋转钻头200之外，钻柱204还可以用作管道，把钻井液(“泥浆”)从井表面传递到井眼118底部的钻头200。钻井液可以经由设置在钻头200中的各种喷嘴210从钻头200喷出。由钻头200产生的钻屑以及井眼118底部的其他碎屑将与离开喷嘴210的钻井液混合，然后经由环空206返回井表面。

当一个或多个牙轮切削齿组件212由于钻柱204旋转而在井眼118的底部附近滚动时，出现钻头200的切削、磨削和/或钻削动作。牙轮切削齿组件212响应于钻头200的旋转，彼此配合以形成井眼118。每个牙轮切削齿组件212都可以包括具有突起镶齿216的切削边缘214，这些突起镶齿被配置为响应于从钻柱204施加于钻头200的重量和旋转，而刮掉和凿下井眼118的侧面和底部。

钻头200可以包括一体式或整体式钻头体218和一个或多个支撑臂220(典型地为三个)，这些支撑臂围绕钻头体218的周边彼此成角度地间隔开。

图2b是安装到对应的支撑臂220的牙轮切削齿组件212之一的局部横截面侧视图。每个支撑臂220都包括从相应的支撑臂220延伸的轴颈222。每个牙轮切削齿组件212都被配置为以基本上相同的方式安装在与其相关联的轴颈222上。因此，本文仅描述了一个支撑臂220和一个牙轮切削齿组件212，因为相同的描述一般适用于其他支撑臂220和与其相关联的牙轮切削齿组件212。

牙轮切削齿组件212包括牙轮226，该牙轮如图所展示可以呈现大致截头圆锥形的形状。牙轮226限定内部腔体，该内部腔体被配置为接纳轴颈222，以将牙轮226安装在轴颈222上。轴颈222可以相对于钻头200的突出的旋转轴线向下并向内成角度设置。轴颈222的这种取向造成牙轮226与相关联的切削边缘214和镶齿216在钻井作业期间接合井眼118的侧面和底部。

润滑剂通路228限定在支撑臂220中，并且与润滑剂供应源230连通。轴颈222可以包括多个轴承系统和轴承组件，这些轴承系统和轴承组件支撑着牙轮226，保持该牙轮不与轴颈222分离。例如，轴颈222可以限定与润滑剂通路228流体连通的轴承镶齿孔232。球轴承234可以穿过轴承镶齿孔232插入，并且与限定在牙轮226的内壁上的外部轴承座圈236b接合。然后，球塞238可以延伸到轴承镶齿孔232中，以使内部轴承座圈236a抵靠球轴承234接合。例如，球塞236可以借助焊接连接240，不可移动地固定到轴颈222。球轴承234为牙轮226提供轴承支撑，使其能够相对于轴颈222旋转。

球塞238可以限定润滑剂凹陷或凹槽242，该润滑剂凹陷或凹槽被配置为将润滑剂从润滑剂通路228输送到球轴承234。凹槽242还可以与限定在轴颈222中的润滑剂分支通路244流体连通。润滑剂分支通路244可以有助于将润滑剂分别输送到在牙轮226与轴颈222这两者的相对的硬化圆柱形表面246之间限定的轴承界面，从而在这些相对可移动的表面之间提供润滑剂膜。

润滑剂分支通路244还可以有助于将润滑剂输送到定位在密封凹槽252内的密封元件250，并且有助于插入牙轮226和轴颈222。在一些实施方案中，密封凹槽252可以限定在牙轮226中，但是作为替代，也可以形成于轴颈222中。在其他实施方案中，如图所展示，轴颈222和牙轮226可以共同限定密封凹槽252的多个部分。密封元件250可以被配置为防止流体和/或碎屑迁移到牙轮226的内部中，不然这些流体和/或碎屑可能会污染牙轮切削齿组件212的轴承表面。

根据本公开，并且如下所述，密封元件250可以包括一个或多个润滑剂通道，用于将源自润滑剂供应源230的润滑剂或“润滑脂”输送到密封元件250的动态表面。如本文所用，术语“动态表面”是指密封元件250的这样的表面：该表面在密封元件250旋转时，抵靠密封凹槽252的相对的静止表面密封；或者是指密封元件250的这样的表面：该表面在密封凹槽252的相对的动态(即，移位或旋转)表面旋转时，抵靠该相对的动态表面密封。如本文所述，密封元件250的动态表面维持相对的静止或动态表面的恒定润滑，从而延长密封元件250的寿命。

钻头200及前文对它的描述仅仅是用于说明目的，旨在解释本公开的多项原理。本领域的技术人员将容易认识到，在不脱离本公开范围的前提下，可以采用其他类型的牙轮钻头和其他牙轮钻头设计，以及钻头200的许多种结构变型与不同配置。因此，前文对钻头200的描述不应被视为限制本公开的范围。

例如，图2c是安装到轴颈222并且能够利用本公开的多项原理的另一种类型的牙轮切削齿组件212的局部横截面侧视图。同图2b的牙轮切削齿组件212相比，图2c的牙轮切削齿组件212包括一组或多组滚柱轴承254，用来帮助促进牙轮226与轴颈222之间的滚动接合。虽然图2c中仅示出了两组滚柱轴承254，但是应当理解，在不脱离本公开范围的前提下，可以采用多于(或少于)两组滚柱轴承。润滑剂通路228可以经由轴承镶齿孔232和润滑剂分支通路244与滚柱轴承254流体连通，以有助于将润滑剂输送到滚柱轴承254。

图3是钻头200的一部分的放大横截面侧视图，示出了定位在密封凹槽252内的密封元件250的一个示例实施方案。在所展示的实施方案中，密封凹槽252由轴颈222和牙轮226协同限定。更具体地讲，轴颈222提供第一轴颈表面302a和第二轴颈表面302b，在这种情况下，第二轴颈表面302b大致垂直于第一轴颈表面302a延伸，但是作为替代，也可以从该第一轴颈表面以任何角度延伸。在一些实施方案中，如图所展示，密封凹槽252可以限定圆角的轴颈表面304，该轴颈表面304提供第一轴颈表面302a与第二轴颈表面302b之间的过渡。此外，牙轮226提供第一牙轮表面306a和第二牙轮表面306b，在这种情况下，第二牙轮表面306b大致垂直于第一牙轮表面306a延伸，但是作为替代，也可以从该第一牙轮表面以任何角度延伸。因此，第一轴颈表面302a和第二轴颈表面302b以及第一牙轮表面306a和第二牙轮表面306b可以协同限定密封凹槽252。

轴颈222与牙轮226之间限定了小间隙308，该小间隙308允许牙轮226在作业期间相对于轴颈222旋转。润滑剂310(可替代地称为“润滑脂”)被泵送到间隙308中，以便润滑轴颈222与牙轮226之间的界面。润滑剂310可以源自润滑剂供应源230(图2b)，并且可以经由润滑剂通路228(图2b)和润滑剂分支通路244(图2b)供给到间隙308中。间隙308还可以促进润滑剂310的管道或路径渗入并以其他方式进入密封凹槽252，从而为密封元件250所提供的动态密封接合提供润滑作用。

密封元件250通常包括环形(即，环状)的结构，该结构具有相对的轴向端部，这些相对的轴向端部为以下形式：第一轴向表面312a，以及与第一轴向表面312a相对的第二轴向表面312b。第一轴向表面312a和第二轴向表面312b通常是指密封元件250的轴向端部或轴向侧面。在作业期间，第一轴向表面312a将经由轴颈222与牙轮226之间的外部间隔314暴露于载有碎屑和污染物的流体。因此，第一轴向表面312a通常称为且此外还表征为“泥浆表面”。相比之下，第二轴向表面312b将暴露于经由间隙308进入密封凹槽252的润滑剂310。因此，第二轴向表面312b通常称为且此外还表征为“润滑剂表面”。然而，在至少一个实施方案中，可以在密封凹槽252内布置多于一个密封元件。在此类实施方案中，第一轴向表面312a可以不必暴露于载有碎屑和污染物的流体，而是可以代之以轴向布置在另一个密封元件附近。

密封元件250还包括相对的内径和外径，它们为内部径向表面316a和外部径向表面316b的形式。图3的密封元件250被配置为径向密封件，在这种情况下，内部径向表面316a和外部径向表面316b在作业期间提供被密封的界面。更具体地讲，内部径向表面316a被配置为密封地接合第一轴颈表面302a，而外部径向表面316b则被配置为密封地接合第一牙轮表面306a。密封元件250被保持在足够大的压缩作用下，从而确保在内部径向表面316a与第一轴颈表面302a之间的界面处以及外部径向表面316b与第一牙轮表面306a之间的界面处维持密封。

在密封元件250与牙轮226一起相对于轴颈222旋转的多个实施方案中，内部径向表面316a将被表征为“动态表面”。相比之下，在密封元件250与轴颈222一起相对于牙轮226保持静止的多个实施方案中，外部径向表面316b将被表征为“动态表面”。然而，出于以下描述的目的，我们将假设密封元件250与牙轮226一起相对于轴颈222旋转，因此，内部径向表面316a在本文中将被称为“动态表面316a”。但是应当理解，在不脱离本公开范围的前提下，本公开的多项原理同样适用于外部径向表面316b充当动态表面的那些实施方案。

密封元件250可以由多种易弯的或柔性的材料制成，包括但不限于弹性体、热塑性材料和热固性材料。可以用于密封元件250的合适的弹性体包括例如：丁腈橡胶(nbr)，它是丙烯腈与丁二烯的共聚物；羧化丙烯腈丁二烯(xnbr)、丁基橡胶、丁腈橡胶；氢化丙烯腈丁二烯(hnbr)，它通常被称为高饱和腈(hsn)；羧化氢化丙烯腈丁二烯(xhnbr)、氢化羧化丙烯腈丁二烯(hxnbr)、卤化丁基橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、氯醇橡胶、聚丙烯酸橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶、氯丁橡胶、聚硫橡胶、乙烯-丙烯(epr)、乙烯-丙烯-二烯(epdm)、四氟乙烯-丙烯(fepm)、碳氟化合物(fkm)、全氟化弹性体(fekm)、天然聚异戊二烯、合成聚异戊二烯、聚丁二烯、聚氯丁烯、氯丁橡胶(neoprene)、氯丁橡胶(baypren)、含氟弹性体、全氟化弹性体、聚醚嵌段酰胺、氯磺化聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯、热塑性弹性体、节肢弹性蛋白、弹性蛋白、它们的组合，等等。

可以用于密封元件250的合适的热塑性材料包括例如聚苯硫醚(pps)、聚醚醚酮(例如，peek、pek和pekk)以及聚四氟乙烯(ptfe)。可以用于密封元件250的合适的热固性材料包括例如环氧树脂和酚醛树脂。

在一些实施方案中，密封元件250可以由复合材料制成，该复合材料包括粘结到橡胶基质的非弹性体组分。一种示例的非弹性体组分是纤维的形式，诸如选自由以下项构成的组的那些纤维：聚酯纤维、棉纤维、不锈钢纤维；芳族聚胺(聚芳香酰胺)，诸如可以按kevlar家族化合物获得的那些；聚苯并咪唑(pbi)纤维；聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，诸如可以按nomex家族化合物获得的那些；以及它们的混合物或共混物，诸如pbi/kevlar/不锈钢短纤维织物。这些纤维要么可以按其独立状态使用并且/或者与弹性体复合材料组分结合，要么可以与弹性体复合材料组分一起、也可以不与弹性体复合材料组分一起结合成线或织成织物。适用于形成密封元件250的其他复合材料包括显示出高温稳定性和高温耐久性、耐磨性，并且具有与上文具体提及的聚合物材料相似的摩擦系数的那些材料。如果需要，可以使用玻璃纤维来增强聚合物纤维，在这种情况下，玻璃纤维构成该聚合物纤维的芯。

在一些实施方案中，如图所展示，第二轴向表面312b可以与第二牙轮表面306b隔开，从而在密封凹槽252内限定润滑剂腔室318。在作业期间，润滑剂310可以被泵送或以其他方式迁移到润滑剂腔室318中并填充该润滑剂腔室。润滑剂310可以用于润滑动态表面316a与第一轴颈表面302a之间的界面，从而延长密封元件250的寿命。

根据本公开的多个实施方案，密封元件250可以提供、此外还限定润滑剂通道320，该润滑剂通道在第二轴向表面312b与动态表面316a之间延伸。在制造期间，润滑剂通道320可以被机加工到密封元件250中，或者作为替代可以被模制到密封元件250中。润滑剂通道320可以提供流体路径或管道，该流体路径或管道被配置为将润滑剂310从润滑剂腔室318直接输送到动态表面316a与第一轴颈表面302a之间的界面，也即第一轴向表面312a与第二轴向表面312b之间的某个轴向位置处。

在所展示的实施方案中，轴向通道322a和径向通道322b共同限定润滑剂通道320。轴向通道322a从第二轴向表面312b延伸，径向通道322b从动态表面316a延伸并且基本上垂直于轴向通道322a。轴向通道322a和径向通道322b在密封元件250内部中的某个位置处相交，以促进从润滑剂腔室318到动态表面316a的流体连通。如应当理解的，在不脱离本公开范围的前提下，可以采用密封元件250和润滑剂通道320的若干种变型和设计。以下附图和讨论提供了用于密封元件250和润滑剂通道320的各种所设想的设计和配置，但是不应被视为限制本公开的范围。相反，本领域的技术人员将容易认识到，可以同样地使用与本文描述的多项原理相符的其他设计和配置。

图4a至图4e是根据一个或多个实施方案的、图2b和图3所示密封元件250的各种视图。如图4a所展示，密封元件250可以包括环形主体400，该环形主体限定、此外还提供了相对的第一轴向表面312a和第二轴向表面312b，以及相对的动态表面316a和外部径向表面316b。环形主体400还提供中心轴线402。

一个或多个入口孔404(图4a中示出了四个)可以限定在第二轴向表面312b中，并且一个或多个出口孔406(图4a中示出了两个)可以限定在动态表面316a中。每个入口孔404和出口孔406都提供了进入在第二轴向表面312b与动态表面316a之间延伸的对应通道320(图4b、图4c和图4e)的通路。

图4b是密封元件250的如通过成角度相对的通道320截取的局部横截面视图，图4c是密封元件250的如通过通道320之一截取的放大横截面视图。每个润滑剂通道320都包括从第二轴向表面312b延伸的轴向通道322a，以及从动态表面316a延伸的径向通道322b，该轴向通道和该径向通道在密封元件250内部中的某个位置处相交，以促进从润滑剂腔室318(图3)到动态表面316a的流体连通。在一些实施方案中，轴向通道322a可以从动态表面316a以基本上平行于中心轴线402(图4a)的一定角度延伸，并且径向通道322b可以基本上垂直于轴向通道322a和中心轴线402延伸。但是应当理解，在不脱离本公开范围的前提下，轴向通道322a和径向通道322b作为替代可以以各种其他角度延伸，尽管如此，仍然提供第二轴向表面312b与动态表面316a之间的流体连通。

图4d是动态表面316a的一部分的放大视图。在一些实施方案中，限定在动态表面316a中的出口孔406可以偏离密封元件250的环形中心线408。环形中心线408是密封元件250的接触区域在第一轴向表面312a与第二轴向表面312b之间的轴向中点。在所展示的实施方案中，出口孔406在动态表面316a中限定于从环形中心线408轴向偏离并且在轴向上更靠近第二轴向表面312b的位置处。但在其他实施方案中，在不脱离本公开范围的前提下，出口孔406可以在动态表面316a中限定于这样的位置处：该位置从环形中心线408轴向偏离并且在轴向上更靠近第一轴向表面312a，或者与环形中心线408对齐。

让出口孔406在轴向上更靠近第二轴向表面312b定位，相比于在轴向上更靠近第一轴向表面312a定位，可以证明有利于延长密封元件250的运作寿命。更具体地讲，磨料颗粒的浆料在作业期间常常在第一轴向表面312a处形成，并且随着密封元件250旋转(或者随着相对的表面/基体旋转)，会在环形主体400(图4a至图4b)处、在第一轴向表面312a上逐渐磨损。最终，环形主体400的轴向厚度会磨损足够大的程度，以至于到达出口孔406，这可能对密封元件250的密封性能造成不利影响。然而，将出口孔406放置为更靠近第二轴向表面312b，可使密封元件250具有更长的运作寿命，在磨蚀到出口孔406之前都可以使用。假设第一轴向表面312a与第二轴向表面312b之间的距离可以表征为这两者之间轴向距离的百分比，则第一轴向表面312a可以位于该轴向距离的100％处，而第二轴向表面312b可以位于该轴向距离的0％处。在这种测量情境下，出口孔406可以位于第一轴向表面312a与第二轴向表面312b之间轴向距离的约49％与10％之间的某个距离处。

在一些实施方案中，每个润滑剂通道320还可以包括限定在动态表面316a中并且与出口孔406接续的狭槽410。每个狭槽410通常都可以包括形成在动态表面316a上的凹陷部，该凹陷部将出口孔406连接到动态表面316a。狭槽410可以呈现长度l和宽度w，其中，长度l大致沿动态表面316a的弓形长度延伸，宽度w大致在相对的第一轴向表面312a与第二轴向表面312b之间的轴向方向上延伸。长度l典型地大于宽度w，但是在多个替代性实施方案中，在不脱离本公开范围的前提下，宽度w可以大于长度l。

在一些实施方案中，如图所展示，狭槽410可以包括从出口孔406开始沿第一方向延伸的第一沟412a，以及从出口孔406开始沿与第一方向相反的第二方向延伸的第二沟412b。但在其他实施方案中，可以仅包括一个沟412a、412b。

图4e是密封元件250的如沿图4d中的线4e-4e截取的横截面侧视图。每个沟412a、412b的深度可以随着从出口孔406开始在每个方向上、此外还沿着动态表面316a的弓形长度延伸而变化。在所展示的实施方案中，例如，每个沟412a、412b随着远离出口孔406在每个对应的方向上延伸，而在径向上向内并且朝向动态表面316a逐渐变细。因此，沟412a、412b的深度可以在出口孔406附近最深，并且在长度l的两端(图4d)处逐渐变小到零或与动态表面316a齐平。沟412a、412b可以按一定角度逐渐变细，或作为替代，在弯曲的或弓形的表面上逐渐变细。在一些实施方案中，沟412a、412b逐渐变细的过程可以呈波浪形。

狭槽410可以证明有利于在密封元件250运作期间引起打滑。更具体地讲，在作业期间，润滑剂310(图2b和图3)离开出口孔406，接着被供给到沟412a、412b中。润滑剂310连续地显现(排放)到相对的静止或动态表面(例如，图3的第一轴颈表面302a)上，克服动态界面处的密封接触压力实现了局部高压。这允许润滑剂310迁移到动态界面中，从而将动态表面316a与相对的表面隔开。这还有助于润滑剂310散布在动态表面316a上的较大表面区域上。润滑剂310的这种连续渗漏(排放)有助于在动态界面处维持恒定润滑，还清除了动态表面上的污染。

图5a是根据一个或多个实施方案的、图2b和图3所示密封元件250的另一个实施方案的等距视图。类似于图4a至图4e的密封元件250，图5a的密封元件250包括环形主体400，该环形主体在第二轴向表面312b中限定一个或多个入口孔404(示出了四个)，并且在动态表面316a中限定一个或多个出口孔406(图5a中示出了两个)。而且，图5a的密封元件250还可以包括限定在动态表面316a中并且与每个出口孔406接续的一个或多个狭槽410。然而，与图4a至图4e的密封元件250不同，图5a的密封元件250的狭槽410在动态表面316a中相对于密封元件250的环形中心线408成一定角度、或作为替代从垂直于中心轴向402的方向偏离一定角度限定。

图5b是动态表面316a的一部分的放大视图。如图5b所示，第一沟412a和第二沟412b从出口孔406开始沿相反的方向并且相对于环形中心线408成角度502延伸。角度502相对于环形中心线408可以在1°至90°的范围内。如应当理解的，增大角度502的大小可以证明有利于增大由沟412a、412b在相对的表面上扫过的表面区域。此外，随着密封元件250相对于轴颈222(图2b)旋转，角度502增加了轴向泵送，并且有助于将润滑剂310(图3)推向第一轴向表面312a。更具体地讲，当动态表面316a在图5b中从左向右移动(如以旋转方式移动)时，以角度502布置的狭槽410与平行于环形中心线408的狭槽相比，可以帮助推动或迫使润滑剂310朝向第一轴向表面312a移动。

图6是根据一个或多个实施方案的、图2b和图3所示密封元件250的另一个实施方案的等距视图。类似于密封元件250的先前那些实施方案，图6的密封元件250包括环形主体400，该环形主体在第二轴向表面312b中限定一个或多个入口孔404(示出了八个)，并且在动态表面316a中限定一个或多个出口孔406(示出了四个)。而且，图6的密封元件250还可以包括限定在动态表面316a中并且与每个相关联的出口孔406接续的多个狭槽410。

然而，与先前那些实施方案中的密封元件250不同，图6的密封元件250的狭槽410在动态表面316a中相对于密封元件250的环形中心线408(图4d和图5b)成不同的角度限定。更具体地讲，限定在动态表面316a中的成角度相邻的狭槽410可以相对于环形中心线408成内错角。在其他实施方案中，在不脱离本公开范围的前提下，成角度相邻的狭槽410的角度可以不必是内错角，尽管如此，却可以是不同的角度。以内错角配置的狭槽410可以有助于在出口孔406的两个成角度侧上，在下面的密封区域中维持良好的润滑。

图7a至图7j是可以根据本公开使用的各种密封元件700a至700f的示例设计的横截面端视图。每个密封元件700a至700f都可以类似于图3的密封元件250，因此，参照图3可以最好地理解这里的密封元件，在这种情况下，相同的数字表示相同的元件或未再次描述的部件。例如，每个密封元件700a至700f可以提供相对的第一轴向表面312a和第二轴向表面312b，以及相对的动态表面316a和外部径向表面316b。每个密封元件700a至700f还可以提供在第二轴向表面312b与动态表面316a之间延伸的通道320，用于将润滑剂310(图3)从润滑剂腔室318(图3)直接输送到动态表面316a与相对的表面(例如，图3的第一轴颈表面302a)之间的界面。每个润滑剂通道320还可以包括如上大致描述的入口孔404和出口孔406。

在图7a中，润滑剂通道320被限定为在第二轴向表面312b与动态表面316a之间延伸的弯曲的或弓形的管道。在至少一个实施方案中，如图所展示，润滑剂通道320的多个部分有的可以是直的，有的可以是弯曲的。在图7b中，润滑剂通道320被限定为在第二轴向表面312b与动态表面316a之间相对于第二轴向表面312b和动态表面316a中的一者或两者以角度701延伸的直管道或路径。润滑剂通道320的角度701可以因应用不同而异，但尽管如此，仍会在第二轴向表面312b与动态表面316a之间延伸。

在图7c中，润滑剂通道320提供从第二轴向表面312b延伸的轴向通道702a，以及从动态表面316a延伸的径向通道702b，该轴向通道和该径向通道在密封元件700c内部中的某个位置处相交。如图所展示，轴向通道702a从第二轴向表面312b基本上平行于动态表面316a延伸。径向通道702b可以从垂直于动态表面316a的方向偏离角度704延伸。在多个替代性实施方案中，轴向通道702a可以代之以从动态表面316a、从平行于动态表面316a的方向偏离一定角度延伸，而径向通道702b可以垂直于动态表面316a延伸。在又一些其他的实施方案中，在不脱离本公开范围的前提下，轴向通道702a和径向通道702b这两者可以分别从平行于和垂直于动态表面316a的方向偏离对应的角度延伸。

在图7d中，润滑剂通道320形成在密封元件700d中，形成方式为：移除第二轴向表面312b和动态表面316a这两者的接续区段，使得密封元件700d的拐角区段被切除。在该实施方案中，入口孔404和出口孔406形成接续的路径。

在图7e和图7f中，润滑剂通道320包括环形管道706，该环形管道706将从第二轴向表面312b延伸的轴向通道708a与从动态表面316a延伸的径向通道708b流体连通。因此，轴向通道708a和径向通道708b在环形管道706处相交且此外还流体连通。环形管道706包括环形路径，该环形路径限定在密封元件700e、700f的整个环形主体内、此外还延伸穿过该整个环形主体。图7e的环形管道706可以在制造过程期间被模制到密封元件700e中。然而，图7f的环形管道706可以包括管件或管710，并且密封元件700f可以模制在管710周围。

在一些实施方案中，轴向通道708a和径向通道708b可以在制造过程期间被模制到密封元件700e、700f中。但在其他实施方案中，轴向通道708a和径向通道708b可以被机加工(例如，以钻孔方式机加工)到密封元件700e、700g中，从而在它们各自的位置处定位并接入环形管道706。

在作业时，润滑剂310(图3)在入口孔404处进入润滑剂通道320，然后经由轴向通道708a流到环形管道706。润滑剂310接着可以填充环形管道706并分配到径向通道708b，从而经由出口孔406排放。当密封元件700e、700f从轴承的加载侧旋转到卸载侧时，密封元件700e、700f可以产生泵送作用，这与蠕动泵的运作原理类似。因此，在一些实施方案中，密封元件700e、700f可以只需要一个入口孔404和一个相关联的轴向通道708a，该轴向通道将润滑剂310供给到环形管道706。在此类实施方案中，密封元件700e、700f可以包括一个或多个径向通道708b和相关联的出口孔406，用于在动态界面处分配来自环形管道706的润滑剂310。

在图7g和图7h中，润滑剂通道320包括从第二轴向表面312b延伸的轴向通道712a，以及从动态表面316a延伸的径向通道712b。轴向通道712a和径向通道712b在密封元件700g和700h的内部中的某个点处相交且此外还流体连通。在所展示的实施方案中，润滑剂通道320的壁不必在所有位置都平行。相反，如图所展示，径向通道712b的壁的至少一部分可以变化，诸如在锥形区段714处。在图7g中，锥形区段714位于出口孔406处或附近；而在图7h中，锥形区段714位于入口孔404处或附近。在其他实施方案中，润滑剂通道320可以在入口孔404和出口孔406这两处都包括锥形区段714。

锥形区段714可以足够大以使润滑剂通道320在密封元件700g被压缩时保持打开，或者作为替代，润滑剂通道320可以在被压缩时关闭。当润滑剂通道320被压缩以关闭入口孔404或出口孔406时，润滑剂通道320可以最初充当润滑剂贮存器，但是随着密封元件700g磨损，入口孔404或出口孔406将逐渐打开，从而允许第二轴向表面312b与动态表面316a之间连通，以减小磨损状态下的摩擦。因此，密封元件700g和700h可以作为一种类型的阀门运作，该阀门可以在发生了一定量的磨损之后打开，并且在发生足够大的磨损之后打开入口孔404或出口孔406，以利于润滑剂310(图3)排放。

在密封元件700g、700h呈现卵形或椭圆形横截面的多个实施方案中，密封元件700g、700h上的磨损可以允许该密封元件作为阀门运作。更具体地讲，卵形密封元件700g、700h可以按这样的方式对齐：即当其处于压缩状态时锥形区段714打开，或当在垂直方向上施加压缩时锥形区段714关闭。这些取向将允许卵形密封元件700g、700h随着密封元件700g、700h磨损并且压缩逐渐减轻，而作为阀门打开或关闭。

在图7i和图7j中，润滑剂通道320包括从第二轴向表面312b延伸的轴向通道716a，以及从动态表面316a延伸的径向通道716b。轴向通道716a和径向通道716b在密封元件700i和700j的内部中的某个点处相交且此外还流体连通。密封元件700i、700j还可以各自包括定位在润滑剂通道320内的阀门构件718。

在图7i中，阀门构件718可以包括联接到轴向通道716a和径向通道716b中的至少一者的壁的阀瓣720。在所展示的实施方案中，阀瓣720被描绘为联接到径向通道716b、此外还从该径向通道延伸。阀瓣720可以是柔性的，并且作为单向阀门运作以允许润滑剂310从入口孔404流到出口孔406，不过却可以防止润滑剂310沿相反的方向流动。

在图7j中，阀门构件718可以包括定位在轴向通道716a和径向通道716b中的至少一者内的漏斗722。在所展示的实施方案中，漏斗722被描绘为定位在轴向通道716a内。漏斗722还可以作为单向阀门运作以允许润滑剂310从入口孔404流到出口孔406，不过却可以防止润滑剂310沿相反的方向流动。然而，密封元件700j还可以包括布置在入口孔404处的阻流件(choke)724。阻流件720可以表征为轴向通道716a的直径减小的区段。在密封元件700j旋转的多个实施方案中，阻流件724可以被设计成在卸载侧打开并且在加载侧关闭，这样可以引起对润滑剂流动的泵送作用。在卸载侧，阻流件724可以打开并且吸入润滑剂310，而随着密封元件700j旋转到加载侧，阻流件724可以被配置为在密封元件700j被压缩时关闭，这造成润滑剂310被挤出或排出出口孔406。

图8a和图8b是根据一个或多个实施方案的、附加的示例密封元件800a和800b的动态表面316a的一部分的放大视图。每个密封元件800a、800b都可以类似于图3以及图4a至图4f的密封元件250，因此，参照这些图可以最好地理解这里的密封元件，在这种情况下，相同的数字表示相同的元件或未再次描述的部件。每个密封元件800a、800b可以提供相对的第一轴向表面312a和第二轴向表面312b，以及动态表面316a。而且，每个密封元件800a、800b还可以提供限定在动态表面316a中并且与相关联的出口孔406接续的至少一个狭槽802。类似于上文参照图4a至图4f所述的狭槽410，每个狭槽802通常都包括形成在动态表面316a上的凹陷部，该凹陷部将出口孔406连接到动态表面316a。

在图8a中，狭槽802包括从出口孔406开始沿着动态表面316a的弓形长度在第一方向上延伸的单个沟804。在其他实施方案中，在不脱离本公开范围的前提下，沟804可以从出口孔406开始在与第一方向相反的第二方向上延伸。沟804的设计和描述可以类似于图4c至图4e的第一沟412a或第二沟412b，因此将不再详细描述。

在图8b中，狭槽802可以包括从出口孔406开始在第一方向上延伸的第一沟806a，以及从出口孔406开始在与第一方向相反的第二方向上延伸的第二沟806b，该第一沟和第二沟都是沿着动态表面316a的弓形长度延伸的。类似于图4a至图4e的狭槽410，每个沟806a、806b的深度可以随着从出口孔406开始在每个方向上、此外还沿着动态表面316a的弓形长度延伸而变化。然而，与图4c至图4e的第一沟412a和第二沟412b不同(每个都呈现大致泪珠状的形状)，第一沟806a和第二沟806b可以各自呈现具有倒圆的拐角或边缘的大致多边形形状。本领域的技术人员应当理解，在不脱离本公开范围的前提下，可以将其他形状用于沟806a、806b。而且，在一些实施方案中，第一沟806a和第二沟806b可以呈现不同的形状。

图9a至图9c分别是可以根据本公开的多项原理使用的示例密封元件900a、900b和900c的横截面端视图。每个密封元件900a至900c都可以类似于图3的密封元件250，因此，参照图3可以最好地理解这里的密封元件，在这种情况下，相同的数字表示相同的元件或未再次描述的部件。例如，每个密封元件900a至900c可以提供相对的第一轴向表面312a和第二轴向表面312b，以及相对的动态表面316a和外部径向表面316b。尽管在之前的任何一个附图中示出的密封元件各自呈现具有倒圆的拐角或边缘的大致多边形的横截面端部形状(参见例如图7a至图7f)，但是图9a至图9c的密封元件900a至900c可以呈现不同的横截面端部形状。

例如，在图9a中，密封元件900a的横截面端部形状可以是大致多边形(即，矩形)的，其中成角度部分902a和902b是从第一轴向表面312a和第二轴向表面312b中的一者或两者切除材料而得到的。这减小了动态表面316a的接触面积，同时提供稳定性和顺应性。

在图9b中，密封元件900b的横截面端部形状可以是大致圆形或卵形(即，椭圆形)的。因此，在此类实施方案中，密封元件900b可以表征为o型环等。一般行业标准形式的密封元件900b可以证明是有利的，因为制造起来很简单，所以降低了成本。

在图9c中，密封元件900c的横截面端部形状可以是大致多边形(即，矩形)的，但是第一轴向表面312a和第二轴向表面312b、动态表面316a以及外部表面316b中的一者或多者的多个部分可以被移除。如图所展示，例如，第一轴向表面312a和第二轴向表面312b中的一者或两者可以限定侧凹槽904a和904b。侧凹槽904a、904b可以是弓形的(即，倒圆的)或包括成锐角的表面(即，是多边形的)。在一些实施方案中，侧凹槽904a、904b可以沿着密封元件900c的整个周长限定在第一轴向表面312a和第二轴向表面312b上。但在其他实施方案中，侧凹槽904a、904b可以仅沿着密封元件900c的周长的一部分限定在第一轴向表面312a和第二轴向表面312b上。

在一些实施方案中，如图所展示，动态表面316a和外部径向表面316b中的一者或两者还可以包括凹槽906a和906b。类似于侧凹槽904a、904b，凹槽906a、906b可以是弓形的(即，倒圆的)，或者作为替代，可以包括成锐角的表面(即，是多边形的)。特别地，限定在动态表面上的凹槽906a可以呈现各种形状，包括但不限于v形通道、凹状形状、凸状形状，以及它们的任意组合。在一些实施方案中，凹槽906a、906b可以沿着密封元件900c的整个内部径向表面和整个外部径向表面分别限定在动态表面316a和外部径向表面316b上。但在其他实施方案中，凹槽906a、906b可以仅沿着密封元件900c的内部径向表面和外部径向表面的一部分分别限定在动态表面316a和外部径向表面316b上。如应当理解的，侧凹槽904a、904b和凹槽906a、906b可以证明有利于减小接触面积并且降低接触压力以及动态表面316a的摩擦，同时与用于分离泥浆与润滑剂的多个所限定的边界相符。

在一些实施方案中，动态表面316a还可以包括或以其他方式限定一个或多个表面特征。可以包括在动态表面916a上的示例表面特征包括但不限于纹理、凹痕、起伏、交叉影线、波浪，以及它们的任意组合。本领域的技术人员将容易认识到，此类表面特征可以使动态界面处的表面接触最小化，从而最大限度减小摩擦。

图10是图2b的钻头200的一部分的放大横截面侧视图，示出了密封元件250的另一个示例实施方案，该密封元件在图10中以1000提及，并且被接纳在密封凹槽252内。如上大致描述的，润滑剂310被泵送到间隙308中，以润滑轴颈222与牙轮226之间的界面；随后进入密封凹槽252，从而为密封元件1000所提供的动态密封接合提供润滑作用。

密封元件1000在某些方面可以类似于上述密封元件250，因此，参照上述密封元件250可以最好地理解密封元件1000，在这种情况下，相同的数字将对应于相同的部件或元件。例如，密封元件1000可以用与密封元件250相同的材料制成。而且，如图所展示，密封元件1000包括第一轴向表面312a和第二轴向表面312b，以及相对的内部径向表面316a和外部径向表面316b。

然而，与图3的密封元件250不同，图10的密封元件1000被配置为轴向密封件，在这种情况下，第一轴向表面312a和第二轴向表面312b在作业期间提供抵靠密封凹槽252的相对表面的密封界面。更具体地讲，第一轴向表面312a被配置为密封地接合第二轴颈表面302b，而第二轴向表面312b则被配置为密封地接合第二牙轮表面306b。密封元件1000被保持在足够大的轴向压缩作用下，从而确保在第一轴向表面312a与第二轴颈表面302b之间的界面处以及第二轴向表面与第二牙轮表面306b之间的界面处维持密封。

密封元件1000可以被配置为随着牙轮226旋转而旋转，或者作为替代，可以与轴颈222一起保持静止。在密封元件1000与牙轮226一起相对于轴颈222旋转的多个实施方案中，第一轴向表面312a将被表征为“动态表面”。相比之下，在密封元件1000与轴颈222一起相对于牙轮226保持静止的多个实施方案中，第二轴向表面312b将被表征为“动态表面”。然而，出于本发明描述的目的，我们将假设密封元件1000与牙轮226一起相对于轴颈222旋转，且因此，第一轴向表面312a在本文中将被称为“动态表面312a”。但是应当理解，在不脱离本公开范围的前提下，本公开的多项原理同样适用于第二轴向表面312b充当动态表面的那些实施方案。

在一些实施方案中，如图所展示，内部径向表面316a与第一轴颈表面302a隔开，从而在密封凹槽252内限定润滑剂腔室318。在作业期间，润滑剂310被泵送或以其他方式输送到润滑剂腔室318中。因此，内部径向表面316a将暴露于经由间隙308进入密封凹槽252的润滑剂310，因此可以称为且此外还表征为“润滑剂表面”。

密封元件1000可以提供在内部径向表面316a与动态表面312a之间延伸的润滑剂通道1002。在制造期间，润滑剂通道1002可以被机加工到密封元件1000中，或者作为替代可以被模制到密封元件1000中。润滑剂通道1002提供流体路径或管道，该流体路径或管道被配置为将润滑剂310从润滑剂腔室318直接输送到动态表面312a(即，动态表面312a与第二轴颈表面302b之间的界面)，也即内部径向表面316a与外部径向表面316b之间的某个径向位置处。

在所展示的实施方案中，径向通道1004a和轴向通道1004b共同限定润滑剂通道1002。径向通道1004a从内部径向表面316a延伸，轴向通道1004b从动态表面312a延伸并且基本上垂直于径向通道1004a。径向通道1004a和轴向通道1004b在密封元件1000内部中的某个位置处相交，以促进从润滑剂腔室318到动态表面312a的流体连通。

类似于图3的密封元件250，在不脱离本公开范围的前提下，可以采用密封元件1000和润滑剂通道1002的若干种变型和设计。以下附图和讨论提供了用于密封元件1000和润滑剂通道1002的各种所设想的设计和配置，但是不应被视为限制本公开的范围。相反，本领域的技术人员将容易认识到，可以同样地使用与本文描述的多项原理相符的其他设计和配置。

图11a至图11e是根据一个或多个实施方案的、图10所示密封元件1000的各种视图。如图11a所展示，密封元件1000包括环形主体1100，该环形主体提供了相对的内部径向表面316a和外部径向表面316b，以及相对的动态表面312a和第二轴向表面312b。环形主体1100还提供中心轴线1102。一个或多个入口孔1104(图11a中示出了两个)可以限定在内部径向表面316a中，并且一个或多个出口孔1106(图11a中示出了四个)可以限定在动态表面312a(即，第一轴向表面)中。

图11b是密封元件1000的如通过成角度相对的通道1002截取的局部横截面视图，图11c是密封元件1000的如通过通道1002之一截取的放大横截面视图。每个入口孔1104和出口孔1106都提供了进入在内部径向表面316a与动态表面312a之间延伸的对应通道1002的通路。每个润滑剂通道1002都包括从内部径向表面316a延伸的径向通道1004a，以及从动态表面312a延伸的轴向通道1004b，该轴向通道和该径向通道在密封元件1000内部中的某个位置处相交，以促进从润滑剂腔室318(图10)到动态表面312a的流体连通。在一些实施方案中，轴向通道1004b可以从动态表面312a基本上平行于中心轴线1102(图11a)延伸，并且径向通道1004b可以基本上垂直于径向通道1004a和中心轴线1102这两者延伸。但是应当理解，在不脱离本公开范围的前提下，径向通道1004a和轴向通道1004b作为替代可以以各种其他角度延伸，尽管如此，仍然提供内部径向表面316a与动态表面312a之间的流体连通。

图11d是动态表面312a的一部分的放大视图。在一些实施方案中，限定在动态表面312a中的出口孔1106可以偏离密封元件1000的环形中心线1108。环形中心线1108是密封元件1000的接触区域在内部径向表面316a与外部径向表面316b之间的径向中点。在所展示的实施方案中，出口孔1106在动态表面312a中限定于从环形中心线1108径向偏离并且在径向上更靠近内部径向表面316a的位置处。但在其他实施方案中，在不脱离本公开范围的前提下，出口孔1106可以从环形中心线1108径向偏离并且在径向上更靠近外部径向表面316b，或者与环形中心线1108对齐。

让出口孔1106在径向上更靠近内部径向表面316a定位，相比于在径向上更靠近外部径向表面316b定位，可以证明有利于延长密封元件1000的运作寿命。更具体地讲，磨料颗粒的浆料在作业期间常常会在外部径向表面316b处形成，并且随着密封元件1000旋转(或者随着相对的表面/基体旋转)，会在环形主体1100(图11a至图11b)处、在外部径向表面316b上逐渐磨损。最终，环形主体1100的轴向厚度会磨损足够大的程度，以至于到达出口孔1106，这可能对密封元件1000的密封性能造成不利影响。然而，将出口孔1106放置为更靠近内部径向表面316a，可使密封元件1000具有更长的运作寿命，在磨蚀到出口孔1106之前都可以使用。假设内部径向表面316a与外部径向表面316b之间的距离可以表征为这两者之间径向距离的百分比，则外部径向表面316b可以位于该径向距离的100％处，而内部径向表面316a可以位于该径向距离的0％处。在这种测量方案中，出口孔1106可以位于内部径向表面316a与外部径向表面316b之间径向距离的约49％与10％之间的某个距离处。

类似于密封元件250，在一些实施方案中，每个润滑剂通道1002还可以包括狭槽1110。然而，在所展示的实施方案中，狭槽1110限定在动态表面312a中，并且与出口孔1106接续。如上所述，每个狭槽1110都包括形成在动态表面312a上的凹陷部，该凹陷部将出口孔1106连接到动态表面312a。狭槽1110呈现长度l和宽度w，其中，在所展示的实施方案中，长度l大致沿动态表面312a的弓形长度延伸，宽度w大致在相对的内部径向表面316a与外部径向表面316b之间的径向方向上延伸。

如图所展示，狭槽1110可以包括如上大致描述的第一沟412a和第二沟412b。但在其他实施方案中，可以仅包括一个沟412a、412b。在一些实施方案中，如图所展示，第一沟412a和第二沟412b可以平行于外部径向表面316a的切线延伸。在其他实施方案中，第一沟412a和第二沟412b可以与外部径向表面316a的切线成一定角度延伸，该角度类似于图5b的角度502)。然而，在至少一个实施方案中，沟412a、412b中的一者或两者可以沿着动态表面、此外还平行于环形中心线108以一定的弓形角度延伸，如虚线1112a和1112b所示。

图11e是密封元件1000的如沿图11d中的线11e-11e截取的横截面侧视图。每个沟412a、412b的深度可以随着从出口孔1106在每个方向上延伸、此外还沿着动态表面312a的弓形长度而变化。在所展示的实施方案中，例如，每个沟412a、412b随着远离出口孔1106在每个对应的方向上延伸，而在径向上向内并且朝向动态表面312a逐渐变细。因此，沟412a、412b的深度可以在出口孔1106附近最深，并且在长度l的两端(图11d)处逐渐变小到零或与动态表面312a齐平。

狭槽1110可以证明有利于在密封元件1000运作期间引起打滑。更具体地讲，在作业期间，润滑剂310(图10)离开出口孔1106，接着被供给到沟412a、412b中。润滑剂310连续地显现(排放)到相对的静止或动态表面(例如，图10的第一轴颈表面302a)上，克服动态界面处的密封接触压力而实现局部高压。这允许润滑剂310迁移到动态界面中，从而将动态表面312a与相对的表面隔开。这还有助于润滑剂310散布在动态表面312a上的较大表面区域上。润滑剂310的这种连续渗漏(排放)有助于在动态界面处维持恒定润滑，还清除了动态表面上的污染。

应当理解，在不脱离本公开范围的前提下，密封元件1000中的润滑剂通道1002可以符合各种配置。例如，图7a至图7j所示润滑剂通道320的多种配置中的任一种都可以同样适用于密封元件1000的润滑剂通道1002，因此将不再详细讨论。而且，密封元件1000的狭槽1110的设计和配置可以符合图8a至图8b中所示狭槽802的各种配置和设计。此外，在不脱离本公开范围的前提下，密封元件1000的横截面端部形状可以因应用不同而异，并且可以类似于图9a至图9c的密封元件900a至900c的横截面端部形状中的任一种。

本文所公开的多个实施方案包括：

a.一种密封组件，包括：密封凹槽，该密封凹槽至少部分地限定在第一构件与第二构件之间，第二构件能够相对于第一构件旋转；环形密封元件，该环形密封元件定位在密封凹槽中，并且提供泥浆表面、在轴向上与泥浆表面相对的润滑剂表面、内部径向表面、以及在径向上与内部径向表面相对的外部径向表面，其中内部径向表面和外部径向表面中的一个是动态表面，该动态表面在该密封元件与第二构件一起旋转时抵靠第一构件密封，或者在第二构件相对于该密封元件旋转时抵靠第二构件密封；以及润滑剂通道，该润滑剂通道穿过该密封元件限定，并且在润滑剂表面与动态表面之间延伸以向该动态表面提供润滑剂。

b.一种密封元件，包括：环形主体，该环形主体具有泥浆表面、在轴向上与泥浆表面相对的润滑剂表面、内部径向表面、以及在径向上与内部径向表面相对的外部径向表面，其中内部径向表面和外部径向表面中的一个是动态表面，该动态表面在该密封元件与能够相对于第一构件旋转的第二构件一起旋转时抵靠第一构件的静止表面密封，或者在第二构件相对于该密封元件旋转时抵靠第二构件的旋转表面密封；在润滑剂表面上限定的入口孔；在动态表面上限定的出口孔；以及润滑剂通道，该润滑剂通道穿过环形主体限定，并且在入口孔与出口孔之间延伸，以促进润滑剂从润滑剂表面连通到动态表面。

c.一种密封组件，包括：密封凹槽，该密封凹槽至少部分地限定在第一构件与第二构件之间，第二构件能够相对于第一构件旋转；密封元件，该密封元件定位在密封凹槽中并且提供环形主体，该环形主体具有第一轴向侧面、在轴向上与第一轴向侧面相对的第二轴向侧面、内部径向表面、以及在径向上与内部径向表面相对的外部径向表面，其中第一轴向侧面和第二轴向侧面中的一个是动态表面，该动态表面在该密封元件与第二构件一起旋转时抵靠第一构件的静止表面密封，或者在第二构件相对于该密封元件旋转时抵靠第二构件的旋转表面密封；以及润滑剂通道，所述润滑剂通道穿过该密封元件限定，并且在内部径向表面与动态表面之间延伸以向动态表面提供润滑剂。

d.一种密封元件，包括：环形主体，该环形主体具有第一轴向侧面、与第一轴向侧面相对的第二轴向侧面、内部径向表面、以及与内部径向表面相对的外部径向表面，其中第一轴向侧面和第二轴向侧面中的一个是动态表面，该动态表面在该密封元件与第二构件一起旋转时抵靠第一构件的静止表面密封，或者在第二构件相对于该密封元件旋转时抵靠第二构件的旋转表面密封；在内部径向表面上限定的入口孔；在动态表面上限定的出口孔；以及润滑剂通道，该润滑剂通道穿过该密封元件限定，并且在入口孔与出口孔之间延伸，以促进润滑剂从内部径向表面连通到动态表面。

实施方案a、b、c和d中的每一者可以具有下列各附加要素中任意组合的一者或多者：要素1：还包括限定在润滑剂表面与密封凹槽的壁之间的润滑剂腔室，其中润滑剂通道将润滑剂从该润滑剂腔室直接输送到动态表面与第一构件或第二构件之间的动态界面。要素2：其中第一构件是牙轮钻头的轴颈，并且第二构件是牙轮钻头的牙轮。要素3：其中润滑剂通道是第一润滑剂通道并且延伸到限定在动态表面上的第一出口孔，该密封组件还包括：第二润滑剂通道，该第二润滑剂通道穿过该密封元件限定、并且在润滑剂表面与限定在动态表面上的第二出口孔之间延伸；第一狭槽，该第一狭槽限定在动态表面中并且与第一出口孔接续，其中该第一狭槽提供从第一出口孔延伸的至少一个沟；以及第二狭槽，该第二狭槽限定在动态表面中并且与第二出口孔接续，其中该第二狭槽提供从第二出口孔延伸的至少一个沟。

要素4：其中润滑剂通道包括从润滑剂表面延伸的轴向通道，以及从动态表面延伸的径向通道。要素5：其中润滑剂通道的至少一部分是弯曲的。要素6：其中润滑剂通道包括在润滑剂表面与动态表面之间相对于动态表面成一定角度延伸的直管道。要素7：其中润滑剂通道包括：环形管道，该环形管道在环形主体内延伸；一个或多个轴向通道，该一个或多个轴向通道从润滑剂表面延伸并且与环形管道流体连通；以及一个或多个径向通道，该一个或多个径向通道从动态表面延伸并且与环形管道流体连通。要素8：其中环形管道包括环形管件，并且主体模制在该管件周围。要素9：其中出口孔从主体的环形中心线偏离，并且相比于泥浆表面在轴向上更靠近润滑剂表面。要素10：还包括限定在动态表面中并且与出口孔接续的狭槽。要素11：其中狭槽提供至少一个沟，该至少一个沟从出口孔开始沿着动态表面的弓形长度延伸，并且其中至少一个沟随着远离出口孔延伸，而在径向上向内并且朝向动态表面逐渐变细。要素12：其中至少一个沟从平行于密封元件的环形中心线的方向偏离一定角度延伸。要素13：其中侧凹槽限定在泥浆表面和润滑剂表面中的一者或两者上。要素14：其中润滑剂通道在出口孔处或附近限定锥形区段。要素15：还包括定位在润滑剂通道内的阀门构件。要素16：还包括定位在润滑剂通道内的阻流件。

要素17：其中第一构件是牙轮钻头的轴颈，并且第二构件是牙轮钻头的牙轮。要素18：其中润滑剂通道是第一润滑剂通道并且延伸到限定在动态表面上的第一出口孔，该密封组件还包括：第二润滑剂通道，该第二润滑剂通道穿过该密封元件限定、并且在内部径向表面与限定在动态表面上的第二出口孔之间延伸；第一狭槽，该第一狭槽限定在动态表面中并且与第一出口孔接续，其中该第一狭槽提供从第一出口孔延伸的至少一个沟；以及第二狭槽，该第二狭槽限定在动态表面中并且与第二出口孔接续，其中该第二狭槽提供从第二出口孔延伸的至少一个沟。

要素19：其中润滑剂通道包括从润滑剂表面延伸的径向通道，以及从动态表面延伸的轴向通道。要素20：其中润滑剂通道包括：环形管道，该环形管道在环形主体内延伸；一个或多个轴向通道，该一个或多个轴向通道从润滑剂表面延伸并且与环形管道流体连通；以及一个或多个径向通道，该一个或多个径向通道从动态表面延伸并且与环形管道流体连通。要素21：其中出口孔从密封元件的环形中心线偏离，并且相比于第二轴向端部在径向上更靠近润滑剂表面。要素22：还包括限定在动态表面中并且与出口孔接续的狭槽。要素23：其中狭槽提供至少一个沟，该至少一个沟从出口孔开始沿着动态表面的弓形长度延伸，并且其中至少一个沟随着远离出口孔延伸，而在径向上向内并且朝向动态表面逐渐变细。

作为非限制性实例，适用于a、b、c和d的示例性组合包括：要素4与要素5；要素7与要素8；要素10与要素11；要素11与要素12。

因此，所公开的系统和方法非常适合于获得所提及的种种目的和优点，以及其中固有的那些目的和优点。上文公开的多个具体实施方案仅仅是说明性的，这是因为本公开的教导内容可以按照对受益于本文教导内容的本领域技术人员显而易见的不同却等效的多种方式加以修改和实践。此外，除了在下面的各项权利要求中描述的内容之外，不旨在对本文示出的构造或设计的种种细节作出限制。因而很明显，上文公开的多个具体的说明性实施方案可以被改变、组合或修改，并且所有这样的变化都被认为属于本公开的范围。本文说明性公开的系统和方法可以在缺少本文未具体公开的任何要素和/或本文所公开的任何可选要素的情况下适当地实践。虽然诸多方法与组合方式以“包括”、“包含”或“含有”各种部件或步骤的方式进行描述，但是这些方法与组合方式也可以“基本上由各种部件和步骤组成”或“由各种部件和步骤组成”。上文公开的所有数字和范围可能会有所变化。每当公开具有下限和上限的数值范围时，便具体公开了落入该范围内的任何数字和任何包括在内的范围。特别而言，本文公开的每个数值范围(形式为“从约a至约b”，或等同形式“从大约a至b”，或等同形式“从大约a-b”)应当被理解为列出涵盖于更广数值范围内的每个数字和每个范围。而且，权利要求中的各术语具有其平常的普通含义，除非专利权人明确清楚地下其他的定义。另外，权利要求中使用的不定冠词“一个”或“一种”在本文中被定义为意指该不定冠词所引出的要素有一个(种)或多于一个(种)。如果本说明书中的词语或术语的用法与可以通过引用并入本文的一份或多份专利或者其他文档有任何冲突，则应当采用与本说明书一致的定义。

如本文所用，在一系列项目之前的短语“……中的至少一者”(其中术语“和”或者“或”用来分隔这些项目中的任一者)是将该清单作为一个整体来修饰的，而非修饰该清单的每个成员(即每个项目)。短语“……中的至少一者”包括下述含义：各项目中的任一项，和/或各项目的任意组合，和/或各项目中的每一项。举例来说，短语“a、b和c中的至少一者”或者“a、b或c中的至少一者”各自指仅有a、仅有b或仅有c；a、b和c的任意组合；以及/或者a、b和c中的每一者。