具有径向自对准金属面密封的牙轮钻头的制作方法_2

文档序号:9332313阅读:来源:国知局
转轴垂直地向外延伸进入锥体102的主体内,而圆柱表面112在平行于锥体旋转轴的方向从径向表面朝着锥体的底表面(基部)114垂直地向后延伸。轴区104由圆柱轴表面116和径向表面118限定,其中锥体102被(以本领域技术人员熟知的常规方式)安装到圆柱轴表面116,而径向表面118在轴区的基部处远离锥体旋转轴从圆柱轴颈表面116垂直地向外延伸。第二压盖108是类似环形通道的结构,其在轴区104的基部处由一对圆柱(通道侧)表面120和122以及在环形结构的底部与圆柱表面120和122相互连接的径向(通道底)表面124限定在径向表面118内。在该配置中,应当注意第二压盖向第一压盖打开。
[0026]密封系统100进一步包括第一环130 (具有大致方形或矩形的横截面),该第一环在表面110与112接合处的拐角处抵靠径向表面110和圆柱表面112被压装到第一压盖106内。由表面132限定的第一环130的内直径从轴区104的圆柱表面116偏移。第一环130进一步包括第一金属密封面(使用径向延伸表面)134。
[0027]密封系统100进一步包括形成腔室构件的第二环140 (具有不规则的横截面),该腔室构件包括中心主体区142、从中心主体区向后轴向延伸的后部区144、从中心主体区向内径向延伸的凸缘区146以及从中心主体区向前轴向延伸的前部区148。第二环140的后部区144在表面124和120接合处的拐角处抵靠径向表面124和圆柱表面120被压装到第二压盖108内。第二环140的前部区148形成第三压盖150的一部分,其包括由径向表面152和圆柱表面154限定的环形结构,径向表面152远离锥体旋转轴垂直地向外延伸进入前部区148内,而圆柱表面154在与锥体旋转轴平行的方向从径向表面朝着第二环148的端部垂直地向前延伸。
[0028]如图5A和图5C所示,第二环140的凸缘区146包括多个轴向延伸的第一孔160,其围绕凸缘区146的内周长均匀地沿圆周分布。第一孔160完全穿过凸缘区146。如图5B和图5C所示,第二环140的凸缘区146进一步包括多个轴向延伸的第二孔162,其围绕凸缘区146的内周长均匀地沿圆周分布。第一孔160和第二孔162被显示为完全穿过凸缘区146,但在可替换实施例中可以包括仅部分穿过凸缘区146的盲孔。第一孔160中的单独一个在图5A中示出,而第二孔162中的单独一个在图5B中示出。图5C(未按比例绘图)示出第一孔160和第二孔162围绕凸缘区146的内周长的交替分布。在该说明性实施例中,存在十二个第一孔160和十二个第二孔162,从而成对的第一孔和成对的第二孔之间的角度偏移是三十度。在另一个实施方式中,可以提供十六个第一孔160和十六个第二孔162。可以根据期望的设计(可能基于锥体的直径和压盖106的直径)提供更少或更多的孔。
[0029]密封系统100进一步包括具有第二金属密封面(使用径向延伸表面)172的第三环170 (具有L形的横截面),该第二金属密封面包括第一部分172a和第二部分172b。第一部分172a和第二部分172b同轴并且被环形通道174彼此分开。环形通道174形成密封面的非接触区,其用于分开第一部分172a和第二部分172b的功能。通道174的宽度被选择,以确保提高第一部分172a的接触。在第二金属密封面172的第二部分172b中提供多个径向延伸通道184,以在第三环170的内周长186与环形通道174之间延伸。通道184支持在通道174与基准面186处的密封件的油脂侧之间提供压力均衡。压力均衡是期望的,以便第二部分172b将起到轴承表面(不是密封表面)的作用,而第一部分172a起到密封表面的作用(具有压力差)。图5E(未按比例绘图)示出通道184围绕内周长186的角度分布。因此,第二金属密封面172的第二部分172b是沿圆周不连续的,并且不参与形成密封(而第一部分172a是沿圆周连续的,因此负责提供滑动密封表面)。在该说明性实施例中,存在十二个通道184,使得通道之间的角度偏移是三十度。在另一个实施方式中,可以提供十六个通道184。可以根据期望的设计(可能基于锥体的直径和压盖106的直径)提供更少或更多的通道。
[0030]第二金属密封面172被定位成与第一金属密封面134处于滑动/密封接触。在第二金属密封面172的第一部分172a与第一环130的第一金属密封面134之间进行密封接触。与第二金属密封面172轴向相对,第三环170进一步包括偏压表面176。在该说明性实施例中,偏压表面176被提供在径向延伸的偏压凸出构件178的远端处。也与第二金属密封面172轴向相对,第三环170进一步包括后表面180。
[0031]参考图5B和图第三环170进一步包括多个轴向延伸的第三孔182,其围绕第三环的内周长均匀地圆周分布。在图5B中示出单个第三孔182。图f5D(未按比例绘图)示出第三孔182围绕内周长的分布。第三孔182包括在后表面180中制造的并且仅部分穿过第三环170的盲孔。第三环170中的第三孔182的数量和第三孔182之间的角间隔与第二环140中的第二孔162的数量和第二孔之间的角间隔匹配。驱动销190被分别安装到每对角度对齐的第二孔162和第三孔182内并在两者之间延伸。驱动销190的第一端被安装到第二孔162内,而驱动销190的相对的第二端被安装到第三孔182内。驱动销190的总体功能是将第三环170附连到第二环140。由于第二环140被压装到第二压盖108内,因此驱动销190附连第三环170到第二环将确保当锥体102旋转时第三环不随着第一环130旋转。
[0032]第三环170的L形通过展现环形结构进一步协助限定第三压盖150,所述环形结构由径向表面192和圆柱表面194限定,其中径向表面远离锥体旋转轴垂直地向外延伸,而圆柱表面平行于锥体旋转轴从径向表面朝着表面176垂直且向后延伸。
[0033]O形环密封构件200 (例如,具有圆形横截面)被嵌入第三压盖150内,并且在第二环140的圆柱表面154与第三环170的圆柱表面194之间被径向压缩。O形环密封构件200可以进一步在第二环140的径向表面152与第三环170的径向表面192之间被轴向压缩。因为第一环140和第二环170通过驱动销190分别被彼此附连,所以压缩的O形环密封构件200在密封系统100的油脂侧和外部侧(例如,淤泥侧)之间形成静态密封。在油脂侧和外部侧之间的滑动密封分别由相对的第一金属密封面134和第二金属密封面172提供。
[0034]参考图5A,螺旋弹簧210被安装在每个第一孔160中。螺旋弹簧210的第一端在轴区104的基部处接合径向表面118。螺旋弹簧210的第二端接合第三环170的偏压表面176。因此,每个螺旋弹簧210在径向表面118和偏压表面176之间被压缩。在该配置中,螺旋弹簧210的功能是抵靠第三环170施加轴向力,以保持第一环130的第一金属密封面134和第三环170的第二金属密封面172之间的滑动/密封接触。第一环140和第二环140通过驱动销190分别被彼此附连,以防止差分角运动。然而,驱动销190在至少一个开口 162和182内是可轴向滑动的,从而允许第三环170响应于由螺旋弹簧210施加的轴向力而相对于压装的第二环140的差分轴向运动以及锥体102的任意轴向运动。
[0035]虽然偏压表面176被图不为与第三环170的后表面180分开的表面,但是应当明白,在可替换实施例中,偏压表面176和后表面180可以包括第三环170的相同表面,螺旋弹簧210的第二端抵靠该表面施加轴向力以分别保持第一金属密封面134与第二金属密封面172之间的密封关系。
[0036]第二金属密封面172的第二部分172b不提供用于密封(由于存在径向延伸通道184和环形通道174),而是作为用于滑动密封件的自对准引导面。第三环170由于其短轴长而比较灵活。通过密封环上的液压力的仔细安排,并且响应于由多个螺旋弹簧210抵靠第三环170供应的圆周分布力,滑动密封件变得自对准在第一金属密封面134上由于压装第一环130到第一压盖106而存在的任意倾斜(即波形起伏)。第二部分172b被螺旋弹簧210和压力引起的载荷预加载。接触力将根据需要变化,以确保第二部分172b保持与表面134接触,而不管由于面倾斜
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