专利名称：一种轴承金属密封结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油、地质钻井用牙轮钻头轴承的金属密封结构，也可用于其它类似机械装置的轴承密封。
背景技术：
美国专利US6，026，917提出了一种具有密封保护垫的单金属密封结构，这种密封结构包括有金属密封环、牙轮镶套、橡胶0形供能圈和密封保护垫。在这种密封结构中密封保护垫与供能圈有较大的接触面积，密封保护垫不仅起防止泥浆和岩屑进入密封区保护供能圈作用，还对供能圈起支撑作用。在钻井过程中，密封保护垫常易先损坏从而影响整体密封寿命，为改善这些方面，美国专利US7，413，037提出一种改进密封保护垫的结构，是对US6，026，917的进一步改进完善，通过密封垫结构优化，改善密封垫的受力状况，从而提高密封保护垫寿命和整体密封结构寿命，在该密封结构中密封保护垫一定程度上提高了寿命，但仍然是这种密封结构中最薄弱环节，一旦密封保护垫失效后整体密封性能马上下降， 影响整体密封寿命。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有单金属密封技术中存在的不足而提供一种提高密封可靠性和使用寿命的轴承金属密封结构。本实用新型采用下述技术方案予以实现包括有轴颈和镶装于轴孔的镶套，在轴颈的后端安设有0形供能圈，0形供能圈的外周配置金属密封环，金属密封环的前端面与镶套端面相配置，在轴颈的后端根部安设有密封保护垫，密封保护垫与金属密封环的后端面相配置，其特征在于在位于密封保护垫内侧和0形供能圈后端的轴颈部位设置环形凸台， 环形凸台的轴向端面与0形供能圈的后端相配置，环形凸台的外周面与密封保护垫的内侧相配置。按上述方案，所述的环形凸台为设置在轴颈后端的轴肩。按上述方案，所述的环形凸台为设置在轴颈后端与轴颈紧密配置的轴环。按上述方案，所述的金属密封环设有大端朝后的内锥孔，内锥孔的圆锥面与0形供能圈的外周相配置。按上述方案，在轴颈根部设置外锥面与环形凸台过渡相接，所述的外锥面大端朝后与金属密封环的内锥孔相对应，外锥面的圆锥面与0形供能圈的内周相配置。按上述方案，所述的轴颈后端根部端面开设有密封槽，密封槽中安设密封保护垫， 所述的密封保护垫的径向截面呈矩形。按上述方案，在密封保护垫的前端面内侧设置有向前或向前内侧凸起的环形凸缘，使得密封保护垫的径向截面呈L形。按上述方案，所述的密封保护垫环形凸缘的内侧面为大端朝前的圆锥面，与0形供能圈的外后侧相配置。[0012]按上述方案，在金属密封环内锥孔的后端设置倒角或孔肩，与密封保护垫的环形凸缘相配置。按上述方案，所述的轴颈为牙掌轴颈，所述的轴孔为牙轮轴孔，由此构成牙轮钻头轴承的金属密封结构。本实用新型的有益效果在于1、在轴颈部位设置环形凸台来支撑0形供能圈，取代或降低密封保护垫对0形供能圈的支撑作用，0形供能圈对金属密封环提供的预紧力受密封保护垫的影响小，金属密封环能够保持相对稳定的密封力，提高了轴承密封的可靠性。 2、密封保护垫主要起阻止钻井液及颗粒进入保护0形供能圈的作用，在密封保护垫损坏的极端情况下，0形供能圈对金属密封环仍提供较大的预紧力，满足密封要求，使得金属密封结构中最薄弱的密封保护垫环节对整体密封结构的影响变小，有效提高了整体金属密封结构的使用寿命。3、相对已有金属密封结构中密封保护垫的复杂结构，本实用新型的密封保护垫结构相对简单，加工工艺性较好。
图1是本实用新型一个实施例的牙轮钻头轴承部位结构的剖视图。图2是本实用新型一个实施例中轴承密封部位的局部放大剖面图。图3是本实用新型第二个实施例中轴承密封部位的局部放大剖面图。图4是本实用新型第三个实施例中轴承密封部位的局部放大剖面图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。第一个实施例如图1和图2，图2是图1中的密封部位局部放大图。为牙轮钻头轴承的一种金属密封结构，包括有牙轮3和牙掌1，牙轮通过轴孔与牙掌轴颈2相套接，构成牙轮钻头轴承，钢球4从塞销孔放入轴承后将塞销6焊接固定，通过钢球4将牙轮3轴向定位在牙掌轴颈2上，润滑脂孔5给钻头轴承提供润滑脂。牙轮轴孔安设有镶套7，镶套用耐磨材料制作，如不锈钢、硬质合金等，镶套采用过盈配合方式固定在牙轮3的轴孔中，镶套 7的内孔与轴颈2相配置构成滑动轴承，在轴承的后端牙掌轴颈的根部安设金属密封环8， 所述的金属密封环设有大端朝后的内锥孔，内锥孔的后端设置倒角，金属密封环的前端面与牙轮的镶套端面相配置，组成金属端面动密封，0形供能圈9安设压缩在金属密封环8内锥孔和牙掌轴颈2根部间，在0形供能圈后端的轴颈根部设置环形凸台11，所述的环形凸台为轴肩，在轴颈根部设置外锥面与环形凸台过渡相接，所述的外锥面大端朝后与金属密封环的内锥孔相对应；0形供能圈受压紧贴金属密封环8和牙掌轴颈形成静密封，同时为金属密封环的前端面动密封提供预紧力，0形供能圈9与牙掌轴颈2的外锥面和环形凸台的轴向端面同时接触，环形凸台的轴向端面对0形供能圈9起支撑作用。在轴颈后端根部端面开设有密封槽，密封保护垫10压缩在金属密封环8的后端面和密封槽之间形成静密封， 所述的密封保护垫的径向截面呈矩形，密封保护垫的内侧与环形凸台的外周面接触并相配置，密封保护垫的内侧阻止钻井液及颗粒进入轴承内腔，对0形供能圈提供保护作用，从而确保密封可靠性和延长密封寿命。所述的0形供能圈和密封保护垫由橡胶制成，金属密封环可由不锈钢、硬质合金等耐磨材料制成。[0021]本实用新型第二个实施例如图3所示，与第一个实施例不同之处在于密封保护垫 10的截面形状不同，在密封保护垫的前端面内侧设置有向前内侧凸起的环形凸缘12，使得密封保护垫的径向截面呈近似的L形，所述的密封保护垫环形凸台的内侧面为大端朝前的圆锥面，与0形供能圈的外后侧相接触配置，在金属密封环内锥孔的后端设置倒角，与密封保护垫的环形凸缘外侧相配置。环形凸缘可使金属密封环、0形供能圈、密封保护垫和轴颈环形凸台之间存在的空隙得到充填，进一步增强静密封效果。相对第一个实施例其充填空隙效果好。本实用新型第三个实施例如图4所示，与第二个实施例不同之处在于金属密封环内锥孔的后端设置孔肩，密封保护垫的环形凸缘12外侧设置成轴肩状与金属密封环的孔肩对应配置，其它部分与第二个实施例相同。
权利要求1.一种轴承金属密封结构，包括有轴颈和镶装于轴孔的镶套，在轴颈的后端安设有0 形供能圈，0形供能圈的外周配置金属密封环，金属密封环的前端面与镶套端面相配置，在轴颈的后端根部安设有密封保护垫，密封保护垫与金属密封环的后端面相配置，其特征在于在位于密封保护垫内侧和0形供能圈后端的轴颈部位设置环形凸台，环形凸台的轴向端面与0形供能圈的后端相配置，环形凸台的外周面与密封保护垫的内侧相配置。
2.根据权利要求1所述的轴承金属密封结构，其特征在于所述的环形凸台为设置在轴颈后端的轴肩。
3.根据权利要求1所述的轴承金属密封结构，其特征在于所述的环形凸台为设置在轴颈后端与轴颈紧密配置的轴环。
4.根据权利要求2或3所述的轴承金属密封结构，其特征在于所述的金属密封环设有大端朝后的内锥孔，内锥孔的圆锥面与0形供能圈的外周相配置。
5.根据权利要求4所述的轴承金属密封结构，其特征在于在轴颈根部设置外锥面与环形凸台过渡相接，所述的外锥面大端朝后与金属密封环的内锥孔相对应，外锥面的圆锥面与0形供能圈的内周相配置。
6.根据权利要求4所述的轴承金属密封结构，其特征在于所述的轴颈后端根部端面开设有密封槽，密封槽中安设密封保护垫，所述的密封保护垫的径向截面呈矩形。
7.根据权利要求6所述的轴承金属密封结构，其特征在于在密封保护垫的前端面内侧设置有向前或向前内侧凸起的环形凸缘，使得密封保护垫的径向截面呈L形。
8.根据权利要求7所述的轴承金属密封结构，其特征在于所述的密封保护垫环形凸缘的内侧面为大端朝前的圆锥面，与0形供能圈的外后侧相配置。
9.根据权利要求7所述的轴承金属密封结构，其特征在于在金属密封环内锥孔的后端设置倒角或孔肩，与密封保护垫的环形凸缘相配置。
10.根据权利要求2或3所述的轴承金属密封结构，其特征在于所述的轴颈为牙掌轴颈，所述的轴孔为牙轮轴孔，由此构成牙轮钻头轴承的金属密封结构。
专利摘要本实用新型涉及一种轴承金属密封结构，包括有轴颈和镶装于轴孔的镶套，在轴颈的后端安设有O形供能圈，O形供能圈的外周配置金属密封环，金属密封环的前端面与镶套端面相配置，在轴颈的后端根部安设有密封保护垫，密封保护垫与金属密封环的后端面相配置，其特征在于在位于密封保护垫内侧和O形供能圈后端的轴颈部位设置环形凸台，环形凸台的轴向端面与O形供能圈的后端相配置，环形凸台的外周面与密封保护垫的内侧相配置。本实用新型能够保持相对稳定的密封力，提高了轴承密封的可靠性。在密封保护垫损坏的极端情况下，O形供能圈对金属密封环仍提供较大的预紧力，满足密封要求，有效提高了整体金属密封结构的使用寿命。
文档编号E21B10/25GK202249775SQ20112034517
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月15日 优先权日2011年9月15日
发明者宋满华, 尚尔京, 杨忠新, 樊孝兵, 程永, 邵增元, 闫秋荣, 陈志华 申请人:江汉石油钻头股份有限公司