陈志华; 邵增元; 杨忠新; 程永; 樊孝兵; 闫秋荣; 尚尔京; 宋满华
本发明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。本发明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
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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 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。
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 O 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 O 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 O 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。
技术领域 本发明涉及一种石油、 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 O 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开云 开云体育官网构中最薄弱环节， 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。
本发明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。
本发明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 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。
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 O 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 O 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O形 供能圈的外后侧相配置。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。
本发明的有益效果在于 ： 1、 在轴颈部位设置环形凸台来支撑 O 形供能圈， 取代或 降低密封保护垫对 O 形供能圈的支撑作用， O 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 O 形供能圈的作用， 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， 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， 本发明的密封保护垫结构 相对简单， 加工工艺性较好。 附图说明
图 2 是本发明一个实施例中轴承密封部位的局部放大剖面图。 图 3 是本发明第二个实施例中轴承密封部位的局部放大剖面图。 图 4 是本发明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
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开云 开云体育官网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， O 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 O 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 ； O 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， O 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 O 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 O 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 O 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。本发明第二个实施例如图 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 O 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、 O 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。
本发明第三个实施例如图 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。
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2、摘要 本发明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。 本发明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。
3、效提高了整体金属 密封结构的使用寿命。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 CN 102392612 A1/1 页 2 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 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。
4、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 O 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 O 形供能。
5、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 O 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。
6、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。 权 利 要 求 书 CN 102392604 A CN 102392612 A1/3 页 3 一种轴承金属密封结构 技术领域 0001 本发明涉及一种石油、 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 0002 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 O 形供能圈和密封保护垫。。
7、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 0003 本。
8、发明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。 0004 本发明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 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。 0005 按上述方案， 所述的环形凸台。
9、为设置在轴颈后端的轴肩。 0006 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。 0007 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 O 形 供能圈的外周相配置。 0008 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 O 形供能圈的内周相配置。 0009 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。 0010 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。
10、保护垫的径向截面呈 L 形。 0011 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 O 形 供能圈的外后侧相配置。 说 明 书 CN 102392604 A CN 102392612 A2/3 页 4 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。 0013 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。 0014 本发明的有益效果在于 ： 1、 在轴颈部位设置环形凸台来支撑 O 形供能圈， 取代或 降低密封保护垫对 O 形供能圈的支撑作用， O 形供能圈对金属。
11、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 O 形供能圈的作用， 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， 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， 本发明的密封保护垫结构 相对简单， 加工工艺性较好。 附图说明 0015 图 1 是本发明一个实施例的牙轮钻头轴承部位结构的剖视图。 0016 图 2 是本发明一。
12、个实施例中轴承密封部位的局部放大剖面图。 0017 图 3 是本发明第二个实施例中轴承密封部位的局部放大剖面图。 0018 图 4 是本发明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 0019 以下结合附图进一步说明本发明的实施例。 0020 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。
13、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， O 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 O 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。
14、锥孔相对应 ； O 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， O 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 O 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 O 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 O 形供能圈和密封保护垫由橡。
15、胶制成， 金属密封 环可由不锈钢、 硬质合金等耐磨材料制成。 说 明 书 CN 102392604 A CN 102392612 A3/3 页 5 0021 本发明第二个实施例如图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 O 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、 O 形供能圈、 密封保护垫和轴颈环形 凸台之间存在。开云体育 开云官网
