专利名称：单密封环牙轮钻头的轴承密封的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轴承密封装置，尤其涉及用于深井作业的牙轮钻头轴承密封装置。
背景技术：
目前用于深井作业的牙轮钻头密封结构多为双金属密封环结构，但双金属密封环结构相对复杂，对加工条件要求较高。美国专利SU4，753，304和名称为“具有综合密封能力 的牙轮钻头轴承”的中国实用新型专利CN2497035Y(专利号ZL 01247040. 6)公开了单金属 密封结构，其特点是去掉一个金属密封环从而减小密封结构占用的轴向空间，增大轴承有 效接触面积，提高可靠性，然而该类型结构都摆脱不了直接与密封环贴合的牙轮内孔要求 精度过高，难以加工的缺陷，并且其静密封体基本结构都是一个镶嵌在牙轮内腔上的金属 镶嵌环，对牙轮强度损伤很大。如图1至4所示，牙爪设有牙爪轴，牙轮通过牙轮内腔套装 在牙爪轴上并相适配，牙爪轴的根部设有环行槽，牙轮内腔底部设有环形缺口，在环形缺口 装有金属镶嵌环，金属镶嵌环在环形缺口中为过盈配合，金属镶嵌环下面贴合有金属密封 环，轴向密封圈位于牙爪环行槽中，轴向密封圈与金属密封环弹性接触，金属密封环的径向 外侧装有径向密封圈并弹性接触。牙轮本身结构等因素决定其不具备堆焊条件，只能在环 形缺口中装配有金属镶嵌环的方法改善与金属密封环接触面强度问题，而且金属镶嵌环的 高度不能太小，否则影响到金属镶嵌环在环形缺口中的固定稳定性和使用效果，因此，金属 镶嵌环的使用势必占用高度空间，导致降低牙轮内腔与牙爪轴的有效接触高度hl，致使出 现牙爪轴承有效接触面积缩小，对牙轮强度造成损伤的缺陷，并且上述单金属密封环结构 相对复杂，与金属镶嵌环贴合的牙轮内孔要求精度过高，加工困难。另外，上述结构只有轴 向密封圈一级密封，密封效果差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，提供一种能够提高 牙轮内腔与牙爪轴的有效接触高度和面积，牙轮强度损伤小，牙轮内孔要求精度低，密封效 果好，结构简单的牙轮钻头轴承密封装置。本发明要解决的技术方案是单密封环牙轮钻头的轴承密封，包括牙轮、牙爪、轴 向密封圈和径向密封圈，牙爪设有牙爪轴，牙轮通过牙轮内腔套装在牙爪轴上并相适配，牙 爪轴的根部设有环行槽，牙轮内腔底部设有环形缺口，环行槽内设有静密封体，环形缺口装 有密封环，轴向密封圈和径向密封圈分别位于密封环的上端面和径向外侧面并弹性接触， 密封环的下端面与静密封体的上端面接触并相适配。作为优选方案，所述密封环为金属环或金属陶瓷环。本发明的技术效果是本发明静密封体位于牙爪轴根部，静密封体与牙轮内腔的 密封环接触，这样的结构能够提高牙轮内腔与牙爪轴的有效接触高度和面积，牙轮强度损 伤小，可靠性高。由于密封环的上端面和径向外侧面分别装有轴向密封圈和径向密封圈并与牙轮环形缺口弹性接触，这样对牙轮轴承形成两级弹性密封，密封效果好。由于只有轴向 密封圈和径向密封圈与牙轮环形缺口弹性接触，并取消金属镶嵌环，故本发明牙轮环形缺 口精度可以要求较低，结构简单并有利于降低生产成本。
图中1、牙轮，2、牙爪，3、轴向密封圈，4、径向密封圈，5、密封环，6、静密封体，7、牙 爪轴，8、环行槽，9、环形缺口，10、钢球，11、金属镶嵌环，12、牙爪轴滚槽，13、牙轮滚槽，14、 牙轮内腔，15、金属密封环。图1是牙爪轴局部剖示意图。图2是牙轮半剖示意图。图3是现有技术牙轮和牙爪轴结合剖视图。图4是图3中A部放大剖视图。图5是本发明牙轮和牙爪轴结合剖视图。图6是图5中B部放大剖视图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例详细说明如图1、2、5和6所示，本发明单密封环牙轮钻头的轴承密封，包括牙轮1、牙爪2、 轴向密封圈3和径向密封圈4，牙爪2设有牙爪轴7，牙轮内腔14套装在牙爪轴7上并相适 配，牙轮1与牙爪轴7之间装有钢球10，牙轮内腔14的圆周面、牙爪轴7外圆周面和钢球 10形成轴承结合体，同时钢球10在牙爪轴滚槽12、牙轮滚槽13的限定下牙轮1可以绕牙 爪轴7旋转并保持牙轮1相对牙爪轴7轴向固定。牙爪轴7的根部车出环行槽8，牙轮内腔 14底部车出环形缺口 9，环行槽8内通过堆焊合金材料形成静密封体6，堆焊焊条可以采用 Coll9焊条，或者通过过盈配合镶嵌独立的静密封体6。环形缺口 9装有密封环5，轴向密封 圈3和径向密封圈4分别位于密封环5的上端面和径向外侧面并弹性接触，轴向密封圈3 和径向密封圈4采用丁晴橡胶材料。轴向密封圈3和径向密封圈4要求保证提供IOKG 15KG的密封压力。密封环5的下端面与静密封体6的上端面接触并相适配，静密封体6与 密封环5的接触面进行研磨、抛光，本实施例光洁度达到HRA0. 1。密封环5的横截面为梯 形，本实施例轴向密封圈3横截面为矩形，径向密封圈4为0形密封圈。独立的静密封体6 和密封环5为金属环或金属陶瓷环，金属环目前采用9Crl8Mo材料。金属陶瓷环具有强度 高，硬度大、抗氧化能力强的特点。静密封体6的上端面形成静密封面，密封环5的下端面 形成动密封面，在轴向密封圈3、径向密封圈4弹性预紧力的作用下，使密封环5与静密封体 6形成端面动密封，即在使用中，静密封体6与牙爪轴7固定静止，轴向密封圈3、径向密封 圈4和密封环5随牙轮1共同转动。由于密封环5的外径处有适度斜面，径向密封圈4放 置在密封环5的径向外侧面上，用以保障密封环5的稳定并且为端面动密封提供部分预紧 力，同时径向密封圈4形成一级静密封作用，防止泥沙进入轴承区域造成轴承的损伤。轴向 密封圈3放置在密封环5的上端面，依靠轴向密封圈3的预紧力为端面动密封提供预紧力， 形成端面动密封，同时轴向密封圈3形成二级静密封作用。因此，本发明采用两级密封，密 封性好，而且此密封结构占用的轴向空间小，增大了轴承有效接触高度h2，提高了轴承的安
4全可靠性并获得良好的加工工艺性。在轴向密封圈3、径向密封圈4和密封环5的空隙中填 充润滑脂，如二硫化钼润滑脂。 本领域技术人员可以从本实施例及现有技术获得启发，进行变形得到其它实施 例。因此，本发明的保护范围应该根据权利要求的保护范围来确定。
权利要求
单密封环牙轮钻头的轴承密封，包括牙轮(1)、牙爪(2)、轴向密封圈(3)和径向密封圈(4)，牙爪(2)设有牙爪轴(7)，牙轮(1)通过牙轮内腔(14)套装在牙爪轴(7)上并相适配，牙爪轴(7)的根部设有环行槽(8)，牙轮内腔(14)底部设有环形缺口(9)，其特征在于密封环(5)装在环形缺口(9)内，轴向密封圈(3)和径向密封圈(4)分别位于密封环(5)的上端面和径向外侧面并与环形缺口(9)弹性接触，密封环(5)随牙轮(1)旋转，密封环(5)的下端面与固定在环行槽(8)上的静密封体(6)的上端面接触并相适配。
2.根据权利要求1所述单密封环牙轮钻头的轴承密封，其特征在于密封环(5)为金 属环或金属陶瓷环。
全文摘要
本发明公开单密封环牙轮钻头的轴承密封，包括牙轮(1)、牙爪(2)、轴向密封圈(3)和径向密封圈(4)，牙爪(2)设有牙爪轴(7)，牙轮(1)套装在牙爪轴(7)上，牙爪轴(7)的根部设有环行槽(8)，牙轮内腔(14)底部设有环形缺口(9)，密封环(5)装在环形缺口(9)内，轴向密封圈(3)和径向密封圈(4)分别位于密封环(5)的上端面和径向外侧面并与环形缺口(9)弹性接触，密封环(5)随牙轮(1)旋转，密封环(5)的下端面与固定在环行槽(8)上的静密封体上端面接触并相适配。本发明具有提高牙轮内腔与牙爪轴的有效接触高度和面积，牙轮强度损伤小，牙轮内孔要求精度低，密封效果好，结构简单的特点。
文档编号E21B10/25GK101956529SQ20101029304
公开日2011年1月26日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者徐伟杰, 曲在长, 曹成宝, 梁向阳 申请人:烟台瑞邦石油钻头有限公司