[发明专利]一种单金属密封轴承三牙轮钻头

说明书

一种单金属密封轴承三牙轮钻头，包括牙掌（1）、牙轮（2）以及密封轴承结构；密封轴承结构包括一O型密封圈（3）；其特征在于：密封轴承结构还包括金属镶套（4）以及一金属硬质密封环（5）；金属镶套（4）位于牙轮（2）内腔端口处的端部的内缘周向上设有一圈嵌槽（41），金属硬质密封环（5）以该摩擦配合平面（51）与嵌槽（41）的轴向面（411）相贴合，金属硬质密封环（5）的内缘周向上设有一内凹的密封圈配合面（52），O型密封圈（3）卡嵌于密封圈配合面（52）与牙掌（1）的轴（11）之间；金属硬质密封环（5）的密封圈配合面（52）在所述牙轮（2）的轴向截面上的投影曲线的两端之间的连线与金属镶套（4）的轴线方向夹锐角。

技术领域

本发明涉及钻头，具体涉及一种主要为矿山开采钻孔用的三牙轮钻头。

背景技术

由于矿山钻孔用的三牙轮钻头工作环境比较恶劣，因此使用寿命较短，据调查，传统三牙轮钻头的损坏绝大部分都是由于其轴承结构的失效，故其轴承结构的寿命是制约钻头寿命的关键因素之一。

传统三牙轮钻头采用开放式轴承结构，当钻机工作时，岩粉会进入轴承内部，使原轴承结构的钢材与钢材摩擦变为钢材、岩粉、钢材三者之间摩擦，直接导致轴承结构早期失效。

因此，现有的三牙轮钻头普遍使用密封轴承结构，密封轴承结构就是在牙掌上伸出的轴与牙轮之间设一O型弹性密封圈，可参见授权公告号为CN100567697C的发明专利，工作中O型弹性密封圈直接与牙轮摩擦，牙轮与轴承的摩擦生热，再加之工作中受井底地热、牙轮破碎岩石生热使工作温度很高，这些均导致O型弹性密封圈老化失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种单金属密封轴承三牙轮钻头，提升密封结构寿命以最终提升钻头的寿命。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种三牙轮钻头，包括牙掌、套设于牙掌的轴上的牙轮以及设置在牙掌和牙轮之间的密封轴承结构；所述密封轴承结构包括一O型密封圈；

所述密封轴承结构还包括金属镶套以及一金属硬质密封环；所述金属镶套嵌置于牙轮与牙掌的轴之间，且所述金属镶套的外周面与牙轮过盈配合，而其内周面与牙掌的轴滑动配合；

所述金属镶套位于牙轮内腔端口处的端部的内缘周向上设有一圈“L”形截面的嵌槽，该嵌槽由轴向面和径向面组成，所述嵌槽的轴向面的朝向沿金属镶套的轴向，所述嵌槽的径向面的朝向沿金属镶套的径向；所述金属硬质密封环嵌设于嵌槽内，金属硬质密封环上对应于嵌槽的轴向面设有摩擦配合平面，金属硬质密封环以该摩擦配合平面与嵌槽的轴向面相贴合，所述金属硬质密封环的摩擦配合平面和嵌槽的轴向面的表面粗糙度Ra均小于或等于1.6μm；所述金属硬质密封环与嵌槽的径向面之间留有间隙；

所述金属硬质密封环的内缘周向上设有一内凹的密封圈配合面，所述O型密封圈卡嵌于金属硬质密封环的密封圈配合面与牙掌的轴之间；并且，所述金属硬质密封环的密封圈配合面在所述牙轮的轴向截面上的投影曲线的两端之间的连线与所述金属镶套的轴线方向夹锐角，以使所述O型密封圈的弹力作用于金属硬质密封环的密封圈配合面上形成分力，迫使金属硬质密封环以其摩擦配合平面与嵌槽的轴向面相贴紧。

上述方案中，所述牙掌轴上对应于O型密封圈也设有密封圈配合面，该牙掌轴的密封圈配合面在所述牙轮的轴向截面上的投影曲线的两端之间的连线与所述金属镶套的轴线方向也夹锐角。

进一步，所述金属硬质密封环的密封圈配合面在所述牙轮的轴向截面上的投影曲线的两端之间的连线与所述牙掌轴的密封圈配合面在牙轮的轴向截面上的投影曲线的两端之间的连线相平行。

进一步，所述金属硬质密封环的密封圈配合面在所述牙轮的轴向截面上的投影曲线包括第一内凹曲线段、第一中间直线段和第二内凹曲线段；所述牙掌的轴的密封圈配合面在牙轮的轴向截面上的投影曲线包括第三内凹曲线段、第二中间直线段和第四内凹曲线段；所述第一中间直线段和第二中间直线段相平行。