专利名称：一种牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构的制作方法
技术领域：
一种牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构技术领域[0001]本实用新型涉及一种牙轮钻头轴承密封结构，具体是指一种牙轮钻头骨架式唇型 轴承密封结构，适用于石油、地质、工程用的密封型牙轮钻头。
背景技术：
[0002]牙轮钻头的寿命主要取决于轴承。而轴承的寿命则主要取决于密封性能是否良 好。密封结构的功能之一是防止轴承内的润滑脂泄漏，二是阻止钻头外部具有腐蚀性和研 磨性的泥浆侵入轴承。如果密封结构一旦失效，轴承就会很快地被磨损，从而导致钻头失 效。[0003]现有技术中，牙轮钻头采用的密封结构主要有两种形式橡胶密封结构和机械密 封结构。[0004]如，专利US 5524718和US 5655611中所公开的牙轮钻头轴承密封结构，采用的是 一个O形橡胶密封圈，而专利US 3765495和US 4037673中则采用的是一个矩形橡胶密封 圈。这种橡胶密封结构的优点是制造简单，但缺点是密封结构寿命短，与牙轮钻头的其它构 件的使用寿命不匹配。[0005]另外一种密封形式是机械密封结构。如专利US 4516641、US 4666001和 US4923020中所公开的牙轮钻头轴承密封结构，采用的是由两个橡胶密封圈和两个金属密 封环组成的机械密封结构。其优点是动密封由金属密封面承担，延长了密封结构的使用寿 命，缺点是制造难度大，成本高。实用新型内容[0006]本实用新型的目的是提供一种牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，结构简单，便 于安装；能有效提高密封组件的耐磨性能和耐温性能，大幅提升牙轮钻头的密封组件的有 效使用寿命；并且能根据不同的工况条件灵活使用不同结构和弹性的唇形密封圈，确保密 封的有效性。[0007]为实现上述目的，本实用新型提供一种牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，安装 在牙轮钻头轴承上；该牙轮钻头轴承包含牙掌轴承和牙轮，所述牙轮套接在牙掌轴承上形 成轴承腔；该牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构包含密封槽，其设置在所述牙掌轴承的 底部；密封组件其设置在所述密封槽内；其中，所述密封组件包含骨架，该骨架上开设 一凹槽；调整圈，其设置在所述骨架的凹槽内；唇形密封圈组件，其设置在所述骨架的凹槽 内，且位于所述调整圈和骨架之间。[0008]所述骨架采用不锈钢骨架。[0009]本实用新型的一个优选实施例中，所述唇形密封圈组件包含第一唇形密封圈，其 设置在所述骨架的凹槽内，且位于所述调整圈的上侧；该第一唇形密封圈具有一呈弧状的 第一唇口部位；第二唇形密封圈，其设置在所述骨架的凹槽内，且位于所述调整圈的下侧； 该第二唇形密封圈具有一呈弧状的第二唇口部位。[0010]所述第一唇形密封圈的第一唇口部位和所述第二唇形密封圈的第二唇口部位反 向设置，且同时向凹槽外部弯折。[0011]所述第一唇形密封圈的第一唇口部位与所述第二唇形密封圈的第二唇口部位同 向设置，且所述第一唇口部位向凹槽内部弯折，所述第二唇口部位向凹槽外部弯折。[0012]所述密封组件还包含第一垫圈和第二垫圈；所述第一垫圈设置在第一唇形密封圈 和骨架之间，所述第二垫圈设置在第二唇形密封圈和骨架之间。[0013]所述第一唇形密封圈和第二唇形密封圈均由改性聚四氟乙烯材料制成，所述的改 性聚四氟乙烯材料是由石墨，或玻璃微珠，或二硫化钥材料改性制成。[0014]所述的第一垫圈、第二垫圈和调整圈由耐高温的氟橡胶材料制成，或者由改性聚 四氟乙烯材料制成；所述的改性聚四氟乙烯材料是由石墨，或玻璃微珠，或二硫化钥材料改 性制成。[0015]本实用新型的另一个优选实施例中，所述唇形密封圈组件包含第一唇形密封圈， 其设置在所述骨架的凹槽内，且位于所述调整圈的上侧；该第一唇形密封圈具有一呈弧状 的第一唇口部位；该第一唇口部位向凹槽外部弯折。[0016]所述密封组件还包含第一垫圈和第二垫圈；所述第一垫圈设置在第一唇形密封圈 和骨架之间，所述第二垫圈设置在调整圈的下侧和骨架之间。[0017]所述第一唇形密封圈由改性聚四氟乙烯材料制成，所述的改性聚四氟乙烯材料是 由石墨，或玻璃微珠，或二硫化钥材料改性制成。[0018]本实用新型的再一个优选实施例中，所述唇形密封圈组件包含第二唇形密封圈， 其设置在所述骨架的凹槽内，且位于所述调整圈的下侧；该第二唇形密封圈具有一呈弧状 的第二唇口部位；该第二唇口部位向凹槽外部弯折。[0019]所述密封组件还包含第一垫圈和第二垫圈；所述第一垫圈设置在调整圈的上侧和 骨架之间，所述第二垫圈设置在第二唇形密封圈和骨架之间。[0020]所述第二唇形密封圈由改性聚四氟乙烯材料制成，所述的改性聚四氟乙烯材料是 由石墨，或玻璃微珠，或二硫化钥材料改性制成。[0021]所述的第一垫圈、第二垫圈和调整圈由耐高温的氟橡胶材料制成，或者由改性聚 四氟乙烯材料制成；所述的改性聚四氟乙烯材料是由石墨，或玻璃微珠，或二硫化钥材料改 性制成。[0022]本实用新型所提供的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，其密封组件的耐磨性能 和耐温性能得到有效提高，在高钻压、高转速的工况下能保持良好的稳定性能，使牙轮钻头 的密封组件的有效使用寿命大幅度提高。[0023]本实用新型所提供的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，其密封组件中的唇形密 封圈的唇口部位可以根据不同的工况条件设计为单唇结构或双唇结构，使唇形密封圈具备 不一样的弹性，在不同的压力状况，保持唇口部位与牙掌轴承之间的紧密贴合，同时又不会 因磨擦过大而产生额外的热量。[0024]本实用新型所提供的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，结构简单，便于安装，操 作方便，维护成本较低。
[0025]图[0026]图[0027]图[0028]图[0029]图具体实施方式
[0030]以下结合图1 图5，详细说明本实用新型的一个优选实施例。[0031]如图1所示，本实用新型所提供的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，安装在牙轮钻头轴承上；该牙轮钻头轴承包含牙掌轴承I和牙轮2，所述牙轮2套接在牙掌轴承I上形成轴承腔；该牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构包含密封槽5，其设置在所述牙掌轴承 I的底部；密封组件4 :其设置在所述密封槽5内。[0032]所述牙轮钻头轴承还包含钢球3和塞销6，所述钢球3经由塞销孔放入轴承腔内， 通过钢球3的自锁使牙轮2固定套接在牙掌轴承I上；在钢球3被放入轴承腔后，所述塞销 6通过焊接与所述牙掌轴承I固定连接。[0033]如图2所示，在本实用新型的实施例一中，所述密封组件4包含骨架7，该骨架7 上开设一凹槽；调整圈10，其设置在所述骨架7的凹槽内；第一唇形密封圈8，其设置在所述骨架7的凹槽内，且位于所述调整圈10的上侧；第二唇形密封圈11，其设置在所述骨架7 的凹槽内，且位于所述调整圈10的下侧。[0034]所述第一唇形密封圈8具有一呈弧状的第一唇口部位81 ;所述第二唇形密封圈11 具有一呈弧状的第二唇口部位111 ;所述第一唇口部位81和第二唇口部位111反向设置且同时向凹槽外部弯折。[0035]所述第一唇形密封圈8和第二唇形密封圈11均由改性聚四氟乙烯材料制成，所述的改性聚四氟乙烯材料是由石墨，或玻璃微珠，或二硫化钥等材料改性制成。其能使密封组件4的耐磨性能和耐温性能得到有效提高。所述的唇形密封圈在高钻压、高转速的工况下能保持良好的稳定性能，使牙轮钻头的密封组件的有效使用寿命大幅度提高。[0036]所述密封组件4还包含第一垫圈9和第二垫圈12，所述第一垫圈9设置在第一唇形密封圈8和骨架7之间，所述第二垫圈12设置在第二唇形密封圈11和骨架7之间。[0037]所述的第一垫圈9、第二垫圈12和调整圈10由耐高温的氟橡胶材料制成，或者由改性聚四氟乙烯材料制成，所述的改性聚四氟乙烯材料是由石墨，或玻璃微珠，或二硫化钥等材料改性制成。[0038]所述骨架7采用不锈钢骨架。[0039]本实施例一所提供的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，当轴承内的油脂压力升高的时候，第一唇形密封圈8将更加紧密的与牙掌轴承I相接触，从而加强了密封组件的密封能力。[0040]而当轴承外的泥浆压力升高的时候，第二唇形密封圈11将更加紧密的与牙掌轴承I相接触，从而也加强了密封组件的密封能力。如图3所示，在本实用新型的实施例二中，所述密封组件4的结构与上述实施例一中所描述的基本相类似，唯一区别在于，本实施例二中，所述第一唇形密封圈8的第一唇口部位81与所述第二唇形密封圈11的第二唇口部位111同向设置，且所述第一唇口部位81 向凹槽内部弯折，所述第二唇口部位111向凹槽外部弯折。[0042]本实施例二所提供的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，主要适用于轴承外部泥 浆长期压力较高的钻井条件，设置第一唇形密封圈8和第二唇形密封圈11两道密封防线， 用于防止轴承外部泥浆进入轴承内部。[0043]如图4所示，在本实用新型的实施例三中，所述密封组件4的结构与上述实施例一 中所描述的基本相类似，唯一区别在于，本实施例三中，密封组件4仅包含第一唇形密封圈 8，其设置在所述骨架7的凹槽内，且位于所述调整圈10的上侧；且所述第一唇形密封圈8 的第一唇口部位81向凹槽外部弯折。所述第一垫圈9仍设置在第一唇形密封圈8和骨架 7之间，而所述第二垫圈12则设置在调整圈10的下侧和骨架7之间。[0044]本实施例三所提供的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，主要适用于轴承内的油 脂压力较高的情况，利用第一唇形密封圈8加强与牙掌轴承I之间的密封效果。[0045]如图5所示，在本实用新型的实施例四中，所述密封组件4的结构与上述实施例一 中所描述的基本相类似，唯一区别在于，本实施例四中，密封组件4仅包含第二唇形密封圈 11，其设置在所述骨架7的凹槽内，且位于所述调整圈10的下侧；且所述第二唇形密封圈 11的第二唇口部位111向凹槽外部弯折。所述第二垫圈12仍设置在第二唇形密封圈11和 骨架7之间，而所述第一垫圈9则设置在调整圈10的上侧和骨架7之间。[0046]本实施例四所提供的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，主要适用于轴承外部泥 浆压力较高的情况，利用第二唇形密封圈11加强与牙掌轴承I之间的密封效果。[0047]综上所述，与现有技术相比，本实用新型所提供的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封 结构，其具有以下优点和有益效果1、密封组件由不锈钢骨架、垫圈、调整圈和由改性聚四 氟乙烯材料制成的唇形密封圈制成，使密封组件的耐磨性能和耐温性能得到有效提高，在 高钻压、高转速的工况下能保持良好的稳定性能，使牙轮钻头的密封组件的有效使用寿命 大幅度提高。2、唇形密封圈的唇口部位可以根据不同的工况条件设计为单唇结构或双唇结 构，使唇形密封圈具备不一样的弹性，在不同的压力状况，保持唇口部位与牙掌轴承之间的 紧密贴合，同时又不会因磨擦过大而产生额外的热量。3、结构简单，便于安装，操作方便，维 护成本较低。[0048]尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上 述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于 本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附 的权利要求来限定。
权利要求1.一种牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，安装在牙轮钻头轴承上；该牙轮钻头轴承包含牙掌轴承(I)和牙轮(2)，所述牙轮(2)套接在牙掌轴承(I)上形成轴承腔；其特征在于，所述牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构包含密封槽(5)，其设置在所述牙掌轴承(I)的底部；密封组件(4):其设置在所述密封槽(5)内；其中，所述密封组件(4 )包含骨架(7)，该骨架(7)上开设一凹槽；调整圈(10)，其设置在所述骨架(7)的凹槽内；唇形密封圈组件，其设置在所述骨架(7)的凹槽内，且位于所述调整圈(10)和骨架(7) 之间。
2.如权利要求1所述的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，其特征在于，所述骨架(7) 采用不锈钢骨架。
3.如权利要求1所述的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，其特征在于，所述唇形密封圈组件包含第一唇形密封圈(8)，其设置在所述骨架(7)的凹槽内，且位于所述调整圈(10)的上侧；该第一唇形密封圈(8)具有一呈弧状的第一唇口部位(81)；第二唇形密封圈(11)，其设置在所述骨架(7)的凹槽内，且位于所述调整圈(10)的下侧；该第二唇形密封圈(11)具有一呈弧状的第二唇口部位(111)。
4.如权利要求3所述的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，其特征在于，所述第一唇形密封圈(8)的第一唇口部位(81)和所述第二唇形密封圈(11)的第二唇口部位(111)反向设置，且同时向凹槽外部弯折。
5.如权利要求3所述的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，其特征在于，所述第一唇形密封圈(8)的第一唇口部位(81)与所述第二唇形密封圈(11)的第二唇口部位(111)同向设置，且所述第一唇口部位(81)向凹槽内部弯折，所述第二唇口部位(111)向凹槽外部弯折。
6.如权利要求4或5所述的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，其特征在于，所述密封组件(4)还包含第一垫圈(9)和第二垫圈(12)；所述第一垫圈(9)设置在第一唇形密封圈(8)和骨架(7)之间；所述第二垫圈(12 )设置在第二唇形密封圈(11)和骨架(7 )之间。
7.如权利要求3所述的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，其特征在于，所述第一唇形密封圈(8)和第二唇形密封圈(11)均由改性聚四氟乙烯材料制成。
8.如权利要求6所述的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，其特征在于，所述的第一垫圈(9)、第二垫圈(12)和调整圈(10)由耐高温的氟橡胶材料制成，或者由改性聚四氟乙烯材料制成。
9.如权利要求1所述的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，其特征在于，所述唇形密封圈组件包含第一唇形密封圈(8)，其设置在所述骨架(7)的凹槽内，且位于所述调整圈 (10)的上侧；该第一唇形密封圈(8)具有一呈弧状的第一唇口部位(81);该第一唇口部位 (81)向凹槽外部弯折。
10.如权利要求9所述的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，其特征在于，所述密封组件(4)还包含第一垫圈(9)和第二垫圈(12)；所述第一垫圈(9)设置在第一唇形密封圈(8)和骨架(7)之间；所述第二垫圈(12)设置在调整圈(10)的下侧和骨架(7)之间。
11.如权利要求9所述的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，其特征在于，所述第一唇形密封圈(8)由改性聚四氟乙烯材料制成。
12.如权利要求1所述的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，其特征在于，所述唇形密封圈组件包含第二唇形密封圈(11)，其设置在所述骨架(7)的凹槽内，且位于所述调整圈(10)的下侧；该第二唇形密封圈(11)具有一呈弧状的第二唇口部位(111);且该所述第二唇口部位(111)向凹槽外部弯折。
13.如权利要求12所述的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，其特征在于，所述密封组件(4)还包含第一垫圈(9)和第二垫圈(12)；所述第一垫圈(9)设置在调整圈(10)的上侧和骨架(7)之间；所述第二垫圈(12)设置在第二唇形密封圈(11)和骨架(7)之间。
14.如权利要求12所述的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，其特征在于，所述第二唇形密封圈(11)由改性聚四氟乙烯材料制成。
15.如权利要求10或13所述的牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，其特征在于，所述的第一垫圈(9)、第二垫圈(12)和调整圈(10)由耐高温的氟橡胶材料制成，或者由改性聚四氟乙烯材料制成。
专利摘要本实用新型公开一种牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构，安装在牙轮钻头轴承上；该牙轮钻头轴承包含牙掌轴承和牙轮，所述牙轮套接在牙掌轴承上形成轴承腔；该牙轮钻头骨架式唇型轴承密封结构包含密封槽，其设置在所述牙掌轴承的底部；密封组件其设置在所述密封槽内；其中，所述密封组件包含骨架，该骨架上开设一凹槽；调整圈，其设置在所述骨架的凹槽内；唇形密封圈组件，其设置在所述骨架的凹槽内，且位于所述调整圈和骨架之间。本实用新型结构简单，便于安装；能有效提高密封组件的耐磨性能和耐温性能，大幅提升牙轮钻头的密封组件的有效使用寿命；并且能根据不同的工况条件灵活使用不同结构和弹性的唇形密封圈，确保密封的有效性。
文档编号E21B10/25GK202882765SQ20122050522
公开日2013年4月17日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者幸发芬, 彭光华, 涂小芳 申请人:上海神开石油化工装备股份有限公司, 江西飞龙钻头制造有限公司