本实用新型涉及一种矿山开采用的三牙轮钻头，尤其涉及轴承和密封结构。
背景技术：
目前，现有三牙轮钻头的轴承主要采用O型橡胶圈1密封（偶尔有使用金属圈密封），如图1所示，安装于牙轮轴承2和牙掌密封面3之间。橡胶密封圈的主要特点是加工简单，占用轴承空间小。但存在摩擦发热量大；耐磨性差、易磨损；耐高温性能较差；密封圈与牙轮、牙掌之间均会存在相对运动，密封稳定性较差等不足。金属密封圈的主要特点是耐磨性、耐高温性好；摩擦发热量小。但存在占用轴承空间大；安装难度大；生产成本高等不足。
据统计，矿山钻孔用三牙轮钻头的主要失效形式为轴承失效，而造成轴承失效的重要因素为密封失效，因此怎样延长轴承的密封寿命便成为该领域的研究方向。鉴于目前三牙轮钻头轴承密封结构寿命达不到市场需求的情况，需要延长牙轮轴承密封结构的寿命，需要解决的主要问题为：
一、目前O型橡胶密封圈的耐磨性、耐高温性需加强；
二、目前的密封圈在轴承内部窜动，密封结构的稳定型需提高；
三、金属密封圈生产、安装困难、加工成本高，需寻求一种安装简便、生产成本低、占用轴承空间小的密封结构。
因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本实用新型所要研究解决的课题。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种牙轮钻头滚动轴承的异型密封结构。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种牙轮钻头滚动轴承的异型密封结构，包括密封槽以及与该密封槽嵌入配合的异型密封圈；其中，
所述密封槽沿牙轮轴承的圆周方向开设，成闭环状；密封槽的槽口开设方向为牙轮的宽度方向，并朝向牙掌密封面设置；
所述异型密封圈包括内层和外层，所述外层嵌设并填充于所述密封槽中，所述内层挤压贴合所述牙掌密封面，并且所述异型密封圈的横截面面积大于所述密封槽的容积；其中，所述内层为纤维层，所述外层为橡胶层，并且所述外层的硬度小于所述内层的硬度。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1．上述方案中，通过所述密封槽以及与之嵌入配合的异型密封圈的设计，可实现钻头轴承内部的密封，阻止外界的岩屑和水分进入轴承。
2．上述方案中，“所述异型密封圈包括内层和外层，所述外层嵌设并填充于所述密封槽中，所述内层挤压贴合所述牙掌密封面”，在牙轮工作转动时，述外层与所述密封槽形成静密封，为整个密封结构提供足够的弹性和预压变形。所述内层与牙掌密封面形成动摩擦，在轴承转动过程中，运动产生的磨损与摩擦热产生在动密封面。动密封面处的耐磨层硬度高，运动性能好（耐磨性好，摩擦系数低），不易发生磨损和摩擦热，异型密封圈的寿命大大延长，从有效而提高轴承寿命。
本技术方案所述的“内”和“外”均为以牙掌轴承为基准。
3．上述方案中，所述内层为耐磨性、耐高温性较好的纤维层，所述外层为回弹性能好的橡胶层，该橡胶以丁腈橡胶为佳，但不局限。
4．上述方案中，所述异型密封圈的横截面形状为矩形或倒梯形或异型圆形。
其中，当所述异型密封圈的横截面形状为倒梯形时，所述倒梯形的下底边对应所述外层，嵌入所述密封槽中；所述倒梯形的上底边对应所述内层，贴合牙掌密封面；
当所述异型密封圈的横截面形状为异型圆形时，该异型圆形的朝外侧为圆弧边，朝内侧为平直边；所述异型圆形的圆弧边对应所述外层，嵌入所述密封槽中；所述异型圆形的平直边对应所述内层，贴合牙掌密封面。
5．上述方案中，所述密封槽为异型密封槽，槽的横截面形状与所述异型密封圈的所述外层的横截面形状相对应。具体的，当所述异型密封圈的外层横截面为矩形时，异型密封槽的横截面亦为矩形。当所述异型密封圈的外层横截面为倒梯形时，异型密封槽的横截面为外宽内窄的倒梯形；借此设计，可增大所述密封槽和所述异型密封圈外层的接触面积，同时卡合固定异型密封圈，避免后者在牙轮工作转动时于轴承内部窜动。当所述异型密封圈的外层横截面为异型圆形时，异型密封槽的横截面为外窄内宽的锥形。
6．上述方案中，所述内层中嵌设有数个固体润滑剂颗粒及数个耐磨材料颗粒。借此设计，可进一步提高所述内层的耐磨性能和耐高温性能。
7．上述方案中，所述密封槽中与所述异型密封圈外层的接触面为阻尼面，进行了抛毛处理。该阻尼面的表面较为粗糙，且粗糙度满足密封要求。通过所述阻尼面的设置，增大了表面摩擦系数，进而增大了密封槽与异型密封圈的静摩擦力。因此，在牙轮钻头的工作过程中，牙轮转动时与异型密封圈相对静止，进一步限制了异型密封圈在轴承内部的窜动，进一步提高了密封结构的稳定性。
8．上述方案中，所述密封槽的上端面靠近槽口的位置加工有一台阶结构，构成当轴承的滚柱贴合于所述密封槽的上端面时，所述滚柱与所述密封槽的槽口具有一间隙。
借此设计，可避免在牙轮钻头工作过程中所述密封槽的上端面与滚柱直接接触。进而避免了由于滚柱在工作过程中承载巨大的载荷，导致的密封槽槽口受挤压变形的情况发生。若密封槽的槽口被挤压变形，轻则会破坏所述异型密封圈，重则导致滚柱的转动不畅，使轴承运转不平稳而造成轴承失效。
其中，所述间隙的长度小于或等于所述滚柱宽度的一半，以确保滚柱转动的平稳。
9．上述方案中，所述密封槽还可为圆弧凹槽，所述牙掌密封面为平直面。
10．上述方案中，所述内层占整个异型密封圈的1/4～1/2。
11．上述方案中，所述异型密封圈的外层硬度为60A～80A，内层硬度为80A～100A，以提高内圈耐磨层的运动性能。
相比现有技术而言，本实用新型的优点如下：
1、异型密封圈与牙轮实现相对静止，避免了轴承工作过程中异型密封圈在轴承内部的窜动，比传统O型密封圈和金属密封圈的密封稳定性更强；
2、异型密封圈的内层为耐高温、耐磨的纤维材料，延长了异型密封圈的使用寿命；
3、占用轴承空间小，可将有限的轴承空间更多地用于轴承承载能力的提升；
4、生产、安装简便，成本低，性价比高。
通过在国内外多个矿山的现场使用，发现在同时期、同等地质环境状态下，采用了本实用新型密封结构的钻头，相比采用常规O型密封圈的钻头，轴承密封的有效寿命提升了30%~40%，获得了市场的高度认可和好评。
附图说明
附图1为现有技术的结构示意图；
附图2为本实用新型实施例的结构示意图；
附图3为图2中A处放大图；
附图4为本实用新型实施例密封槽的结构示意图；
附图5为本实用新型实施例异型密封圈的结构示意图；
附图6a为本实用新型实施例密封槽的横截面为矩形的结构示意图；
附图6b为本实用新型实施例密封槽的横截面为倒梯形的结构示意图；
附图6c为本实用新型实施例密封槽的横截面为锥形的结构示意图；
附图7a为本实用新型实施例异型密封圈的横截面为矩形的结构示意图；
附图7b为本实用新型实施例异型密封圈的横截面为倒梯形的结构示意图；
附图7c为本实用新型实施例异型密封圈的横截面为异型圆形的结构示意图；
附图8为本实用新型实施例的使用状态参考图；
附图9为本实用新型实施例密封槽为圆弧凹槽时的结构示意图。
以上附图中：1．O型橡胶圈；2．牙轮轴承；3．牙掌密封面；4．密封槽；5．异型密封圈；6．牙轮；7．内层；8．外层；9．阻尼面；10．台阶结构；11．滚柱；12．间隙；13．下底边；14．上底边；15．圆弧边；16．平直边。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
实施例：参见附图2～8所示，一种牙轮钻头滚动轴承的异型密封结构，包括密封槽4以及与该密封槽4嵌入配合的异型密封圈5；其中，
所述密封槽4沿牙轮轴承2的圆周方向开设，成闭环状；密封槽4的槽口开设方向为牙轮6的宽度方向，并朝向牙掌密封面3设置；
如图5所示，所述异型密封圈5包括内层7和外层8，所述外层8嵌设并填充于所述密封槽4中，所述内层7挤压贴合所述牙掌密封面3，在牙轮6工作转动时形成动密封，并且所述异型密封圈5的横截面面积大于所述密封槽4的容积；其中，所述内层7为耐磨性、耐高温性较好的纤维层，所述外层8为回弹性能好的丁腈橡胶层，并且所述外层8的硬度小于所述内层7的硬度。
其中，所述密封槽4中与所述异型密封圈5外层8的接触面为阻尼面9，进行了抛毛处理。该阻尼面9的表面较为粗糙，且粗糙度满足密封要求。通过所述阻尼面9的设置，增大了表面摩擦系数，进而增大了密封槽4与异型密封圈5的静摩擦力。因此，在牙轮钻头的工作过程中，牙轮6转动时与异型密封圈5相对静止，进一步限制了异型密封圈5在轴承内部的窜动，进一步提高了密封结构的稳定性。
其中，如图4所示，所述密封槽4的上端面靠近槽口的位置加工有一台阶结构10，构成当轴承的滚柱11贴合于所述密封槽4的上端面时，所述滚柱11与所述密封槽4的槽口具有一间隙12。
借此设计，可避免在牙轮钻头工作过程中所述密封槽4的上端面与滚柱11直接接触。进而避免了由于滚柱11在工作过程中承载巨大的载荷，导致的密封槽4槽口受挤压变形的情况发生。若密封槽4的槽口被挤压变形，轻则会破坏所述异型密封圈5，重则导致滚柱11的转动不畅，使轴承运转不平稳而造成轴承失效。
其中，所述间隙12的长度小于或等于所述滚柱11宽度的一半，以确保滚柱11转动的平稳。
如图7a~7c所示，所述异型密封圈5的横截面形状为矩形（图7a）或倒梯形（图7b）或异型圆形（图7c）。当所述异型密封圈5的横截面形状为倒梯形时，所述倒梯形的下底边13对应所述外层8，嵌入所述密封槽4中；所述倒梯形的上底边14对应所述内层7，贴合牙掌密封面3；当所述异型密封圈5的横截面形状为异型圆形时，该异型圆形的朝外侧为圆弧边15，朝内侧为平直边16；所述异型圆形的圆弧边15对应所述外层8，嵌入所述密封槽4中；所述异型圆形的平直边16对应所述内层7，贴合牙掌密封面3。
如图6a~6c所示，所述密封槽4为异型密封槽，槽的横截面形状与所述异型密封圈5的所述外层的横截面形状相对应。具体的，当所述异型密封圈5的外层8横截面为矩形时，异型密封槽4的横截面亦为矩形（图6a）。当所述异型密封圈5的外层8横截面为倒梯形时，异型密封槽4的横截面为外宽内窄的倒梯形（图6b）；借此设计，可增大所述密封槽4和所述异型密封圈5外层8的接触面积，同时卡合固定异型密封圈5，避免后者在牙轮6工作转动时于轴承内部窜动。当所述异型密封圈5的外层8横截面为异型圆形时，异型密封槽4的横截面为外窄内宽的锥形（图6c）。
其中，所述内层7中嵌设有数个固体润滑剂颗粒及数个耐磨材料颗粒（未附图示）。借此设计，可进一步提高所述内层7的耐磨性能和耐高温性能。
另外，如图9所示，所述密封槽4还可为圆弧凹槽，所述牙掌密封面3为平直面。
相比现有技术而言，本实用新型的优点如下：
一、异型密封圈与牙轮实现相对静止，避免了轴承工作过程中异型密封圈在轴承内部的窜动，比传统O型密封圈和金属密封圈的密封稳定性更强；二、异型密封圈的内层为耐高温、耐磨的纤维材料，延长了异型密封圈的使用寿命；三、占用轴承空间小，可将有限的轴承空间更多地用于轴承承载能力的提升；四、生产、安装简便，成本低，性价比高。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。