用于降低旋转牙轮凿岩钻头内的润滑剂压力脉动的方法和设备.pdf

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1、10申请公布号CN103328757A43申请公布日20130925CN103328757ACN103328757A21申请号201180065892822申请日2011110313/016,53520110128USE21B10/24200601E21B10/22200601E21B10/2320060171申请人维拉国际工业有限公司地址美国德克萨斯州72发明人D哈日嫩同T高利福特X路74专利代理机构北京纪凯知识产权代理有限公司11245代理人赵蓉民赵砚猛54发明名称用于降低旋转牙轮凿岩钻头内的润滑剂压力脉动的方法和设备57摘要本发明涉及一种钻井工具，其包含钻头主体、自钻头主体延伸的至少一个。

2、轴承轴、被安装以便在轴承轴上旋转的牙轮。所述工具的轴承系统包括径向止推轴承，由此产生牙轮波动压力脉动。润滑剂密封系统包括环形密封盖和保持在环形密封盖内的密封圈，用于将润滑剂保持在轴承系统内。所述工具还包括润滑剂牙轮波动压力限制器系统，其通过环形盖（与环形密封盖分开的）和保持在环形盖内的压力限制圈形成。润滑剂牙轮波动压力限制器系统被放置在径向止推轴承系统和润滑剂密封系统之间，并且适于减弱牙轮波动润滑剂压力脉动作用于保持在环形密封盖内的所述密封圈。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2013072486PCT申请的申请数据PCT/US2011/0591872011110387PCT申请的公布。

3、数据WO2012/102771EN2012080251INTCL权利要求书2页说明书9页附图11页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2页说明书9页附图11页10申请公布号CN103328757ACN103328757A1/2页21一种钻井工具，其包含钻头主体；至少一个轴承轴，其自所述钻头主体延伸；牙轮，其被安装以便在所述轴承轴上旋转；径向止推轴承，牙轮波动压力脉动由其产生；润滑剂密封系统，其包含环形密封盖和保持在所述环形密封盖内的密封圈；以及润滑剂牙轮波动压力限制器系统，其包含与所述环形密封盖分开的环形盖和保持在所述环形盖内的压力限制圈，其中所述润滑剂牙轮波动压力限制器。

4、系统被放置在所述径向止推轴承系统和润滑剂密封系统之间，并且适于减弱牙轮波动润滑剂压力脉动作用于保持在所述环形密封盖内的所述密封圈。2根据权利要求1所述的钻井工具，还包含滚珠滚道和保持在所述滚珠滚道内的一组滚珠，从而形成滚珠轴承，其中所述润滑剂牙轮波动压力限制器系统被放置在所述润滑剂密封系统和所述滚珠轴承之间，并且适于减弱源自所述径向止推轴承的牙轮波动润滑剂压力脉动。3根据权利要求2所述的钻井工具，还包含滚柱滚道和保持在所述滚柱滚道内的一组滚柱，从而形成滚柱轴承，其中所述润滑剂牙轮波动压力限制器系统被放置在所述滚珠轴承和所述滚柱轴承之间，并且适于减弱源自所述径向止推轴承的牙轮波动润滑剂压力脉动。。

5、4根据权利要求2所述的钻井工具，还包含摩擦轴颈轴承，并且其中所述润滑剂牙轮波动压力限制器系统被放置在所述滚珠轴承和所述摩擦轴颈轴承之间，并且适于减弱源自所述径向止推轴承的牙轮波动润滑剂压力脉动。5根据权利要求2所述的钻井工具，还包含滚柱滚道和保持在所述滚柱滚道内的一组滚柱，从而形成滚柱轴承，其中所述润滑剂牙轮波动压力限制器系统被放置在所述润滑剂密封系统和所述滚柱轴承之间，并且适于减弱源自所述径向止推轴承的牙轮波动润滑剂压力脉动。6根据权利要求2所述的钻井工具，还包含摩擦轴颈轴承，其中所述润滑剂牙轮波动压力限制器系统被放置在所述润滑剂密封系统和所述摩擦轴颈轴承之间，并且适于减弱源自所述径向止推轴。

6、承的牙轮波动润滑剂压力脉动。7根据权利要求2所述的钻井工具，其中所述润滑剂牙轮波动压力限制器系统被放置在所述径向止推轴承和所述滚珠轴承之间，并且适于减弱源自所述径向止推轴承的牙轮波动润滑剂压力脉动。8根据权利要求27所述的钻井工具，其中所述润滑剂牙轮波动压力限制器系统的所述环形盖形成于所述牙轮的内表面内。9根据权利要求27所述的钻井工具，其中保持在所述环形盖内的所述压力限制圈不在所述润滑剂密封系统和所述滚珠轴承之间提供关于润滑剂流的密封。10根据权利要求9所述的钻井工具，其中所述压力限制圈包括槽开口，其允许润滑剂受限通过。11根据权利要求9所述的钻井工具，其中所述压力限制圈包括延伸通过所述圈的。

7、通路，允许润滑剂受限通过。权利要求书CN103328757A2/2页312根据权利要求3所述的钻井工具，其中所述润滑剂牙轮波动压力限制器系统的所述环形盖是所述滚柱轴承的滚柱滚道的延伸。13根据权利要求12所述的钻井工具，其中保持在所述环形盖内的所述压力限制圈被定位为相邻地接触在所述滚柱滚道内所保持的所述一组滚柱。14根据权利要求5所述的钻井工具，其中所述润滑剂牙轮波动压力限制器系统的所述环形盖是所述滚柱轴承的所述滚柱滚道的延伸。15根据权利要求14所述的钻井工具，其中保持在所述环形盖内的所述压力限制圈被定位为相邻地接触在所述滚柱滚道内所保持的所述一组滚柱。16根据权利要求1所述的钻井工具，还包。

8、含轴承表面和内部中心润滑剂通道之间的内部径向润滑剂通道；以及插入所述内部径向润滑剂通道的压力限制器。权利要求书CN103328757A1/9页4用于降低旋转牙轮凿岩钻头内的润滑剂压力脉动的方法和设备技术领域0001本发明一般涉及凿岩钻头钻井工具，更具体地涉及滚柱牙轮（ROLLERCONE）钻井工具，以及用于该滚柱牙轮钻井工具内的润滑和压力补偿系统。背景技术0002滚柱牙轮凿岩钻头是一种石油、天然气、以及采矿领域常用的切削工具，用于穿透土壤构造以及形成井眼。参考图1，其示出典型的滚柱牙轮凿岩钻头一部分横截面图。图1具体地示出包含钻头的一个头部和牙轮部件的部分。本领域技术人员已知该钻头的一般配置和。

9、操作。0003钻头的头部10包括向下和向内延伸的轴承轴12。切削牙轮14被旋转地安装在轴承轴12上。头部和牙轮部件的轴承系统（其用于滚柱牙轮凿岩钻头中可旋转地将牙轮14支撑在轴承轴12上）通常将滚柱用作负荷承载元件（滚柱轴承系统）或者将轴颈用作负荷承载元件（摩擦轴承系统）。图1具体示出滚柱轴承实施方式，其包括由第一滚柱轴承16（还被称为主滚柱轴承）所限定的轴承系统。牙轮14轴向保持在轴承轴12上，并且还通过一组滚珠轴承18支撑旋转，其中滚珠轴承18运行在被限定在轴承轴12和牙轮14间界面处的环形滚道20内。滚珠轴承18通过滚珠开口46被传递至滚道20，开口46通过滚珠塞48关闭。滚珠塞48形成。

10、用于限定滚珠开口46内的润滑剂通道28的一部分。一般还在使用摩擦轴颈轴承的轴承系统实施方式内呈现如图所示滚珠轴承系统。头部和牙轮部件的轴承系统还包括第二滚柱轴承22、第一径向摩擦（止推）轴承24和第二径向摩擦（止推）轴承26。0004润滑和密封钻头的头部和牙轮部件的轴承系统。牙轮14和轴承轴12间所限定的轴承系统内的间隙体积填有润滑剂（通常，润滑脂）。这样的润滑剂通过一系列润滑剂通道28提供至间隙体积。通常包括弹性体膜片的压力补偿器30以流体沟通的方式与一系列润滑剂通道28耦合。润滑剂通过密封系统32被保持在轴承系统内，其中在牙轮14底部和轴承轴12底部之间提供该密封系统32。本领域技术人员已。

11、知牙轮钻井钻头内的润滑剂和密封系统的配置和操作。0005头部和牙轮部件所依靠的钻头主体部分34包括上部螺纹部分，其形成工具接头，所述接头有助于将钻头连接至钻柱（未示出，但是本领域技术人员理解）。0006图2示出图1所示钻头的横截面，其详细关注于轴承轴和牙轮。第一滚柱轴承（主滚柱轴承）16由轴承轴12上的外圆柱表面40和在牙轮14内的环形滚柱滚道44内提供的一系列滚柱轴承42限定。在摩擦轴颈轴承系统内，轴承轴12上的外圆柱表面40能够与被压配合到牙轮14内所形成的环状孔径内的牙轮14或者衬套（通常由铍铜合金制成的圈形结构）的内圆柱表面接触。0007如上所述，润滑剂通过密封系统32被保持在轴承系统。

12、内。密封系统32以基础配置的形式包含O形环密封构件50，其被放置在切削牙轮14和轴承轴12之间的密封盖52内，说明书CN103328757A2/9页5从而保持润滑剂和排除外部碎渣。在轴承轴12基部提供圆柱密封表面54。环形密封盖52形成于牙轮14的基部。当切削牙轮14旋转放置在轴承轴12上时，盖52和密封表面54彼此对准。O形密封构件50被压缩在盖52的表面和密封表面54之间，并且起到将润滑剂保持在轴承系统内的作用。该密封构件50还防止材料（例如钻泥和碎渣）从井眼进入轴承系统。0008随时间推移，凿岩钻头行业将用于密封构件50的标准腈类材料移至高标准的腈类弹性体，以便增加性能的稳定性（耐热性、。

13、耐化学性）。在过去的五十年，凿岩钻头轴承内密封系统的使用显著地增加了轴承使用寿命。密封系统32将润滑剂保持在间隙体积内，以及排除轴承系统污染物的功能越长久，轴承和钻头的使用寿命越长久。因此，密封系统32是凿岩钻头的关键性组件。0009由牙轮14上的内圆柱表面60和提供在轴承轴12内的环形滚柱滚道64内的一系列滚柱轴承62限定轴承系统的第二滚柱轴承22。通过轴承轴12上的第一径向表面66和牙轮14上的第二径向表面68，轴承系统的第一径向摩擦（止推）轴承24被限定在第一和第二圆柱摩擦轴承16和22之间。轴承系统的第二径向摩擦（止推）轴承26在牙轮的旋转轴处邻近第二滚柱轴承22，并且受到轴承轴12上。

14、的第三径向表面70和牙轮14上的第四径向表面72限定。0010在下列间隙体积内提供润滑剂，即限定在第一滚柱轴承16的表面40和滚道44之间、第二滚柱轴承22的表面60和滚道64之间、第一径向摩擦轴承24的表面66和68之间以及第二径向摩擦轴承26的表面70和72之间。具有O形环密封构件50的密封系统32被放置在密封盖52内，起到将润滑剂保持在润滑系统，尤其是在轴承系统的相对表面之间的功能。0011在钻头的操作过程中，旋转牙轮14至少以轴向方式沿着头部振荡。通常，该运动在本领域被称为“牙轮波动”。牙轮波动是在钻探过程中，通过岩石加在牙轮上的外部力所导致的固有运动。相对于头部的该牙轮波动运动的振荡。

15、频率涉及钻头的旋转速度。振荡的牙轮波动运动的量级与轴承系统内所提供的制造余隙（更具体地，第一滚柱轴承16的表面40和滚道42之间、第二滚柱轴承22的表面60和滚道64、第一径向摩擦轴承24的表面66和68以及第二径向摩擦轴承26的表面70和72的制造余隙）有关。量级还受到与牙轮保持系统（例如，滚珠座圈）有关的几何形状和公差的影响。当出现牙轮波动运动时，轴承系统的前述圆柱和径向表面间所限定的间隙体积改变。体积的所述改变挤压了放置在间隙体积内的润滑剂。0012改变间隙体积和挤压润滑脂导致产生润滑剂压力脉动（通常在或者接近径向止推轴承产生脉动）。在非常短的时间内，响应于该压力脉动，润滑脂通过一系列的。

16、润滑剂通道28沿轴承系统和压力补偿器30之间的第一路径74流动（同样参看图1）。压力补偿器30由通过其弹性体膜片补偿体积变化，被设计成减轻或者抑制压力脉动。然而，本领域已知地是尽管存在和促动了压力补偿器30，在密封系统32处还是能够感到压力脉动，这是由于响应于所述压力脉动，在轴承系统和密封系统32的相对表面之间出现了润滑脂的其他流动路径。例如，润滑脂可通过滚道20沿着第二路径76以及沿着轴承系统和密封系统32之间的表面40流动。另外，润滑脂可通过滚道20、一系列润滑剂通道28沿着在轴承系统和密封系统32之间的第三路径78流动并沿着表面40流动。此外，润滑脂可通过滚道64、一系列说明书CN103。

17、328757A3/9页6润滑剂通道28沿着轴承系统和密封系统32之间的第四路径80和沿着表面40流动。0013已知润滑脂响应于压力脉动沿第二至第四（并且可能还有其他的）路径流动是不利于密封操作的，并且还会减少密封使用寿命。例如，由于牙轮波动导致的正压和负压脉动可引起密封盖内的密封构件50的运动。由该运动可导致密封构件50的啮咬和磨损。另外，由于牙轮波动运动导致的正压脉动将引起润滑脂在通过密封系统32时泄漏。由于牙轮波动运动所导致的负压脉动在材料（例如钻泥和碎渣）通过密封系统32时将其拉入井眼，以及轴承系统。0014现在参考图3，其示出带有圆柱摩擦轴承（还被称为主轴颈轴承）钻头的一部分横截面。通。

18、过轴承轴12上的外部圆柱表面40和压装配至牙轮14内的衬套44的内部圆柱表面42限定圆柱摩擦轴承16。尽管在本领域已知使用其他的材料，但是该衬套44为一般由铍铜所制成的圈形结构。滚珠轴承18在被限定在轴承轴12和牙轮14间界面处的环形滚道20内运行。滚珠轴承18通过滚珠开口46被传递至滚道20，开口通过滚珠塞48关闭。滚珠塞48被成形以用于限定滚珠开口46内的润滑剂通道28的一部分。0015牙轮波动还涉及使用圆柱摩擦轴承16的钻头。同样地，响应于该压力脉动（一般来源于径向止推轴承处或附近），润滑脂通过一系列润滑剂通道28（同样参看图1），沿轴承系统（例如，止推轴承表面）和压力补偿器30之间的第。

19、一路径流动。压力补偿器30通过其弹性体膜片补偿体积变化，被设计成减轻或者抑制压力脉动。然而，本领域已知的是，尽管压力补偿器30存在并作用，但在密封系统32处还是能够感到压力脉动，这是由于存在用于润滑脂的流动的其他路径。例如，润滑脂可通过滚道20沿着第二路径76流动以及沿着轴承系统和密封系统32之间的表面40流动。另外，润滑脂可通过滚道20沿着轴承系统和密封系统32之间的第三路径78，以及沿着表面40流动。0016如上所述，该压力脉动将对密封系统32，尤其是密封构件50具有有害影响。因此本领域需要减少或者消除由于压力脉动所导致的牙轮波动作用于密封系统32。发明内容0017在实施例中，钻具包含钻头。

20、主体；至少一个轴承轴，其自钻头主体延伸；牙轮，其被安装为在轴承轴上旋转；径向止推轴承，由此处产生牙轮波动压力脉动；润滑剂密封系统，其包含环形密封盖和保持在环形密封盖内的密封圈；以及润滑剂牙轮波动压力限制器系统，其包含与环形密封盖分开的环形盖和保持在环形盖内的压力限制圈。润滑剂牙轮波动压力限制器系统被放置在径向止推轴承系统和润滑剂密封系统之间，并且适于减弱牙轮波动润滑剂压力脉动作用于保持在环形密封盖内的密封圈。附图说明0018图1示出部分典型的牙轮凿岩钻头的横截面图；0019图2示出图1所示钻头的横截面，其详细关注于轴承轴和牙轮；0020图3示出带有圆柱摩擦轴承的钻头的一部分的横截面；0021图。

21、4、78、1011和13149示出关于本发明实施例的牙轮凿岩钻头的横截面，以解决源自轴承系统的润滑剂压力脉动；0022图5A5E示出O形圈型的压力限制构件的不同配置；说明书CN103328757A4/9页70023图5F示出将图5E限制构件的安装在限制器盖内；0024图5G示出将图5C限制构件的安装在限制器盖内；0025图6示出开口环类型的压力限制构件；0026图9是图8部分横截面图；以及0027图12是图11的部分横截面图。具体实施方式0028图4示出用于解决源自轴承系统的润滑剂压力脉动的本发明一实施例的牙轮凿岩钻头的横截面。图4具体地针对主轴承116和密封系统132的区域。在所示例子中，由。

22、轴承轴112上的外部圆柱表面140和一组滚柱轴承142限定主轴承116，其中在牙轮114内的环形滚柱滚道144内提供滚柱轴承142。轴承系统还包括滚珠轴承118，其运行在被限定在轴承轴112和牙轮114间界面处的环形滚道120内。滚珠轴承118通过滚珠开口146被传递至滚道120，开口通过滚珠塞（未示出，参看图1标识号48）关闭。滚珠塞形成用于限定润滑剂通道128的一部分。0029在滚柱轴承116的表面140和滚道144之间的间隙体积内，以及在环形滚道120和牙轮114和轴112之间的其他相对圆柱和径向轴承表面（如上所述）内提供润滑剂。润滑剂通过密封系统132保持在轴承系统内。在基础配置中，密。

23、封系统132包含O形圈密封构件150，其被放置在切削牙轮114和轴承轴112之间的密封盖152内，从而保持润滑剂和排除外部碎渣。在轴承轴112基部提供圆柱密封表面154。环形密封盖152形成于牙轮114的基部内。当切削牙轮114旋转放置在轴承轴112上时，盖152和密封表面154彼此对准。O形密封构件150被压缩在盖152的表面和密封表面154之间，并且起到将润滑剂保持在轴承系统内的作用。该密封构件150还防止井眼中的材料（例如钻泥和碎渣）进入轴承系统。0030钻头还包括压力限制器系统200。系统200包括额外的环形盖202，其接近环形密封盖152和环形滚柱滚道144间的牙轮114的基部形成。。

24、圈型压力限制构件204被放置在盖202内。图5A至5E示出压力限制构件204的不同配置。压力限制构件204可具有任何合适的横截面，其包括矩形、椭圆形和圆形，并且由任何合适的材料，包括弹性体、塑料、金属、陶瓷、复合材料或者其组合制成。压力限制构件204通常是坚固的，并且经配置以如下所述方式实现所需的压力（或者流）限制。可选地，圈型压力限制构件204可包括一个或更多流体连通通路206。当被安装在环形盖202内时，通路206一般按平行于轴承轴112的外部圆柱表面140取向。选择圈压力限制构件204内的通路206尺寸，从而按如下所述方式实现所需的压力（或流）限制。可选地，压力限制构件204可包括如图6。

25、所示的开口环构件。选择开口环压力限制构件204内间隙212的宽度，从而按如下所述方式实现所需的压力（或流）限制。此外，压力限制系统200可包括如通常在牙轮凿岩钻头内所使用的其他类型的密封，其包括大宽高比的弹性密封、迷宫式密封、包装式密封、金属面密封、或者机械密封，但是经配置用于压力限制器系统200，从而允许受限的润滑剂流动。0031图5F示出在压力限制系统200的环形盖202内安装图5E限制构件204。限制构件204包括流体连通通路206。流体连通通路206允许润滑剂的受限通道沿表面140从压力限制器系统200的一侧到压力限制器系统200的另一侧。为了保证通向流体连通通路206的开口暴露至润滑。

26、剂，环形盖202在限制构件204的每侧上配有台阶区域210。在该配说明书CN103328757A5/9页8置中，邻接表面140的限制构件204的边缘可提供基本上密封的表面，其中所支撑的润滑剂流仅通过流体连通通路206。因此，可在盖202内和相对于表面140压缩限制构件204。0032图5G示出在压力限制器系统200的环形盖202内安装图5C的限制构件204。因为该限制构件204缺少流体连通通路206（与图5E和5F比较），限制构件经配置按这样的方式安装在环形盖202内，即允许润滑剂的受限通道沿着表面140，从压力限制器系统200的一侧到压力限制器系统200的另一侧。例如，这可通过设置盖202与。

27、表面140的几何关系可以完成，这样将非密封压缩施加至限制构件204。处于非密封压缩或者可能非压缩状态的限制构件204对形成密封将不产生作用，因此将允许受限的润滑剂围绕限制构件204（例如，沿着表面140或者沿着盖202的内表面）流动。选择施加至限制构件204的压缩量，从而实现所需的压力（或者流）限制。0033再次参考图4。如上所述，牙轮波动改变了牙轮114和轴112之间的间隙体积，并且挤压因润滑剂压力脉动所产生的润滑脂，其中压力脉动源自径向止推轴承处或附近。响应于该压力脉动，润滑脂通过一系列的润滑通道28（和128）沿轴承系统和压力补偿器30之间的第一路径74（同样参看图1）流动。压力补偿器3。

28、0被设计成通过其弹性体膜片补偿体积变化从而减轻或者抑制压力脉动。然而，存在润滑脂响应于压力脉动而流动的其他可能的路径，一个或更多所述路径朝向密封系统132。例如，润滑脂可沿着通过滚道120的第二路径76和沿着朝向密封系统132的表面140流动。另外，润滑脂可沿着通过滚道120、一系列润滑剂通道128的第三路径78，以及沿着朝向密封系统132的表面140流动。此外，润滑脂可沿着通过滚道164、一系列润滑剂通道128的第四路径80，以及沿着朝向密封系统132的表面140流动。0034压力限制器系统200，其被放置在环形密封盖152和环形滚柱滚道144之间，用于拦截和限制压力脉动，以及拦截和限制润滑。

29、脂在到达密封系统132之前，响应于压力脉动沿着表面140流动。在该配置中，压力限制器系统200增补由减弱区域208所提供的限制能力，其中在邻接牙轮114内表面的轴112外表面之间限定减弱区域208。重要地是要注意，环形盖202内带有限制构件204的压力限制器系统200并未被设计成或者配置成用作关于润滑剂的密封。允许润滑剂沿着表面140（或者通过通路206或者槽缝212或者围绕构件204）从限制构件204的一侧通向另一侧（即，限制构件204“泄漏”），但是限制构件204还是限制或减弱润滑脂响应于牙轮波动压力脉动沿表面140流动。0035将压力限制器系统200与环形密封盖152（和O形密封构件15。

30、0）分开是重要的。响应于牙轮波动压力脉动的润滑脂流作用于限制器系统200，并且可造成限制构件204移动。将压力限制器系统200放置在与环形密封盖152和O形圈密封构件150分开的位置，排除了任何如下的机会，即当拦截和限制压力脉动时，由于压力脉动或者润滑剂体积沿表面140流动，限制构件204的移动将负荷传递至密封构件150或者相反地强制密封构件150移动、偏转或变形。0036现在参考图7，其示出带有圆柱摩擦轴承（还被称为主轴颈轴承）钻头一部分横截面。由轴承轴112上的外部圆柱表面140和被压装配至牙轮114内的衬套144的内部圆柱表面142限定圆柱摩擦轴承116。衬套144是通常由铍铜制成的圈形。

31、结构，尽管本领域已知使用其他的材料。滚珠轴承118运行在被限定在轴承轴112和牙轮114间界面处的环形滚道120内。滚珠轴承118通过滚珠开口146被传递至滚道120，开口146通过滚珠塞说明书CN103328757A6/9页9148关闭。滚珠塞148形成用于限定滚珠开口146内的润滑剂通道128的一部分。0037如图4的滚柱轴承实施方式一样，图7摩擦轴颈轴承实施包括压力限制器系统200，其包含额外的环形盖202，其接近环形密封盖152和轴衬144之间的牙轮114的基部而形成。在压盖202内放置圈型压力限制构件204（同样地参看如上所述的图5A至图5E和图6）。0038如上所述，牙轮波动改变了。

32、牙轮114和轴112之间的间隙体积，并且挤压了润滑脂，导致产生润滑剂压力脉动。响应于该压力脉动，润滑脂通过一系列的润滑通道28（和128）沿轴承系统和压力补偿器30之间的第一路径74（同样参看图1）流动。压力补偿器30被设计成通过其弹性体膜片补偿体积变化从而减轻或者抑制压力脉动。然而，存在润滑脂响应于压力脉动而流动的其他可能的路径，并且这些路径的一个或更多经设计朝向密封系统132。例如润滑脂可通过滚道120沿着第二路径76以及沿着表面140朝向密封系统132流动。另外，润滑脂可通过滚道120、一系列润滑剂通道128沿着第三路径78/80，以及沿着朝向密封系统132的表面140流动。0039压力。

33、限制器系统200，其被放置在环形密封盖152和环形滚柱滚道144之间，用于拦截和限制压力脉动，以及拦截和限制润滑脂在到达密封系统132之前响应于压力脉动而沿着表面140流动。在该配置中，压力限制器系统200增补由减弱区域208所提供的限制能力，其中在邻接牙轮114内表面的轴112外表面之间限定减弱区域208。重要地是要注意，环形盖202内带有限制构件204的压力限制器系统200并未被设计成或者配置成用作关于润滑剂的密封。允许润滑剂沿着表面140（或者通过通路206或者围绕构件204）从限制构件204的一侧通向另一侧（即，限制构件204“泄漏”），但是限制构件204还是限制或减弱润滑脂响应于牙轮。

34、波动压力脉动沿表面140流动。0040图8示出关于解决源自轴承系统的润滑剂压力脉动的本发明实施例的牙轮凿岩钻头的横截面。图8关于压力限制器系统200的放置不同于图4所示实施例。类似于图4，图8提供了包括额外的环形盖202的压力限制器系统200，其中接近环形密封盖152和环形滚柱滚道144之间的牙轮114的基部形成环形盖202，其中圈型压力限制构件204放置在压盖202内。然而，在图8中，额外的环形盖202邻近牙轮114内的环形滚柱滚道144并且从其中延伸。因此，放置在压盖202内的压力限制构件204邻接在环形滚柱滚道144内所提供的一组滚柱轴承142。图9是这样的部分横截面图，即示出分别位于环。

35、形滚柱滚道144和压盖202内的滚柱轴承142和压力限制构件204之间的关系。0041压力限制器系统200起到这样的作用，即拦截和限制压力脉动，以及拦截和限制在润滑脂到达密封系统132之前响应于压力脉动沿着表面140流动，其中压力限制器系统经放置与环形密封盖152分开，并且邻接环形滚柱滚道144。重要地是要注意，环形盖202内具有限制构件204的压力限制器系统200并非被设计或者配置成起到关于润滑剂的密封的作用。允许润滑剂沿着表面140（或者通过通路206或者槽缝212或者围绕构件204）从限制构件204的一侧通向另一侧（即，限制构件204“泄漏”），但是限制构件204还是限制或减弱润滑脂响应。

36、于牙轮波动压力脉动沿表面140流动。0042图10示出关于解决源自轴承系统的润滑剂压力脉动的本发明实施例的牙轮凿岩钻头的横截面。图10关于压力限制器系统200的放置不同于图4所示实施例。类似于图4，图10提供了压力限制器系统200，其包括形成于牙轮114内的额外的环形盖202。然而，说明书CN103328757A7/9页10压力限制器系统200被放置在环形滚珠滚道120和圆柱摩擦轴承144之间。压力限制器系统200包括被放置在压盖202内的圈型压力限制构件204。0043压力限制器系统200，其被放置在环形滚珠滚道120和环形滚柱滚道144之间，用于拦截和限制压力脉动，以及拦截和限制润滑脂在到。

37、达密封系统132之前响应于压力脉动而沿表面140流动。在该配置中，压力限制器系统200增补由减弱区域208所提供的限制能力，其中在邻接牙轮114内表面的轴112外表面之间限定减弱区域208。重要地是要注意，环形盖202内带有限制构件204的压力限制器系统200并未被设计成或者配置成用作关于润滑剂的密封。允许润滑剂沿着表面140（或者通过通路206或者槽缝212或者围绕构件204）从限制构件204的一侧通向另一侧（即，限制构件204“泄漏”），但是限制构件204还是限制或减弱润滑脂响应于牙轮波动压力脉动沿表面140流动。0044在图10中应注意地是压力限制器系统200当被放置在环形滚珠滚道120。

38、和环形滚柱滚道144之间时，无法拦截和限制压力脉动，以及拦截和限制润滑脂响应于压力脉动相对于路径78和80（其通过径向润滑剂通道128朝向滚珠轴承系统流动）流动。轴112的外表面之间的减弱区域208有助于拦截和限制压力脉动，以及拦截和限制润滑脂响应于压力脉动沿路径78和40流动。通过使标识号129处的径向润滑剂通道128变小提供了额外的帮助。该较小通道128（标识号129）限制了沿路径78和80流动的润滑脂。作为可选地或者另外，压力限制器131可插入径向润滑剂通道128，从而限制润滑脂沿路径78和80朝向表面140和密封系统132流动。0045图11示出关注于本发明实施例的滚柱牙轮凿岩钻头的横。

39、截面，其中该实施例用于解决源自轴承系统的润滑剂压力脉动。图11关于压力限制器系统200的放置不同于图8所示实施例，类似于图8，图11提供了压力限制器系统200，其包括形成于牙轮114中的额外的环形盖202，其中牙轮114邻接环形滚柱滚道144并且由此延伸。然而，在图11中，环形盖202被放置在邻接滚珠滚道120的滚道114的相对边缘上。因此，放置在压盖202内的压力限制构件204邻接在环形滚柱滚道144内所提供的一组滚柱轴承142。图12是这样的部分横截面图，即示出分别位于环形滚柱滚道144和压盖202内的滚柱轴承142和压力限制构件204之间的关系。0046压力限制器系统200起到这样的作用。

40、，即拦截和限制压力脉动，以及拦截和限制响应于此的润滑脂在到达环形滚柱滚道144和密封系统132之前沿着表面140流动，其中压力限制器系统经放置与环形密封盖152分开，并且邻接环形滚柱滚道144。重要地是要注意，环形盖202内具有限制构件204的压力限制器系统200并非被设计成或者配置成起到关于润滑剂的密封的作用。允许润滑剂沿着表面140（或者通过通路206或者槽缝212或者围绕构件204）从限制构件204的一侧通向另一侧（即，限制构件204“泄漏”），但是限制构件204还是响应于牙轮波动压力脉动限制或减弱润滑脂沿表面140流动。0047在图11中应注意地是压力限制器系统200在被放置在环形滚珠。

41、滚道120和环形滚柱滚道144之间时，无法拦截和限制压力脉动，并且无法拦截和限制润滑脂响应于其相对于路径78和80通过径向润滑剂通道128朝向滚珠轴承系统流动。轴112的外表面之间的减弱区域208有助于拦截和限制压力脉动，以及拦截和限制润滑脂响应于压力脉动沿路径78和40流动。通过使标识号129处的径向润滑剂通道128变小提供了额外的帮助。该较小通道128（标识号129）压缩了沿路径78和80流动的润滑脂。作为可选地或者另外，说明书CN103328757A108/9页11压力限制器131可插入径向润滑剂通道128，从而限制润滑脂沿路径78和80朝向表面140和密封系统132流动。0048图13。

42、示出关注于本发明实施例的牙轮凿岩钻头的横截面，其中该实施例用于解决源自轴承系统的润滑剂压力脉动。图13关于压力限制器系统200的放置不同于图10所示实施例，类似于图10，图13提供了压力限制器系统200，其包括形成于牙轮114中的额外的环形盖202。然而，压力限制器系统200被放置在环形滚珠滚道120和第一（止推）摩擦轴承24之间。压力限制器系统200包括被放置在压盖202内的圈型压力限制构件204。0049压力限制器系统200，其被放置在环形密封盖120和第一（止推）摩擦轴承24之间，用于拦截和限制压力脉动，以及拦截和限制润滑脂在到达密封系统132之前响应于压力脉动沿表面140流动。在该配置。

43、中，压力限制器系统200增补由衰减区域208所提供的限制能力，其中在邻接牙轮114内表面的轴112外表面之间限定衰减区域208。重要地是要注意，环形盖202内带有限制构件204的压力限制器系统200并未被设计成或者配置成用作关于润滑剂的密封。允许润滑剂从限制构件204的一侧通向另一侧（或者通过通路206或者槽缝212或者围绕构件204）（即，限制构件204“泄漏”），但是限制构件204还是限制或减弱润滑脂响应于牙轮波动压力脉动沿表面140流动。0050在图13中应注意地是压力限制器系统200，当被放置在环形滚珠滚道120和第一（止推）摩擦轴承24之间时，无法拦截和限制压力脉动，以及无法拦截和限。

44、制响应于压力脉动相对于路径78和80的润滑脂流动，其中润滑脂通过朝向滚珠轴承系统延伸的径向润滑剂通道128流动。轴112的外表面间的减弱区域208有助于拦截和限制压力脉动，以及拦截和限制润滑脂响应于压力脉动沿路径78和80流动，其中轴112的外表面邻接牙轮114的内表面。通过使标识号129处的径向润滑剂通道128变小提供了额外的帮助。该较小通道128（标识号129）压缩了沿路径78和80流动的润滑脂。作为可选地或者另外，压力限制器131可插入径向润滑剂通道128，从而限制润滑脂沿路径78和80朝向表面140和密封系统132流动。0051图14示出关注于本发明实施例的牙轮凿岩钻头的横截面，该实施。

45、例解决源自轴承系统的润滑剂压力脉动。图14关于压力限制器系统200的放置不同于图7所示实施例，类似于图7，图14提供了压力限制器系统200，其包括形成于牙轮114内的额外的环形盖202。然而，压力限制器系统200被放置在环形滚珠滚道120和圆柱摩擦轴承116之间。压力限制器系统200包括被放置在压盖202内的圈型压力限制构件204。0052压力限制器系统200，其被放置在环形密封盖120和第一（止推）摩擦轴承116之间，用于拦截和限制压力脉动，以及拦截和限制润滑脂在到达密封系统132之前响应于压力脉动沿着表面140流动。在该配置中，压力限制器系统200增补由衰减区域208所提供的限制能力，其中。

46、在邻接牙轮114内表面的轴112外表面之间限定衰减区域208。重要地是要注意，环形盖202内带有限制构件204的压力限制器系统200并未被设计成或者配置成用作关于润滑剂的密封。允许润滑剂沿着表面140（或者通过通路206或者围绕构件204）从限制构件204的一侧通向另一侧（即，限制构件204“泄漏”），但是限制构件204还是限制或减弱润滑脂响应于牙轮波动压力脉动沿表面140流动。0053在图14中应注意地是压力限制器系统200当被放置在环形滚珠滚道120和第一（止推）摩擦轴承116之间时，无法拦截和限制压力脉动，以及拦截和限制响应于压力脉动说明书CN103328757A119/9页12相对于路。

47、径78和80的润滑脂流动，其中润滑脂通过朝向摩擦轴颈轴承的径向润滑剂通道128流动。轴112的外表面间的减弱区域208有助于拦截和限制压力脉动，以及拦截和限制润滑脂响应于压力脉动沿路径78和40流动，其中轴112的外表面邻接牙轮114的内表面。通过使标识号129处的径向润滑剂通道128变小提供了额外的帮助。该较小通道128（标识号129）压缩了沿路径80流动的润滑脂。作为可选地或者另外，压力限制器131（例如，参看图13）可插入径向润滑剂通道128，从而限制润滑脂沿朝向表面140和密封系统132的路径80流动。0054径向润滑剂通道128（标识号129处）在沟槽141处的轴112表面140处终。

48、止，其中沟槽形成于邻接摩擦轴颈轴承的表面140内。尽管在图7中未详细示出，本领域技术人员认识到在径向润滑剂通道128的终止处，图7中的轴112的切削表面140同样将包括沟槽141。0055尽管在上下文中说明所设计的钻井工具主要用于油田钻井应用，但是应理解地是本公开并不如此受限，所述系统可被用于任何旋转锥钻工具，包括用于非油田领域应用的工具。具体地，钻井工具能够经配置与任何适合的钻液，包括空气、雾、泡沫和液体（水、泥或者油基）、或者上述任何组合。此外，尽管上下文中描述了针对与密封和压力补偿系统内的牙轮波动和润滑剂压力脉动有关问题的解决方案，但是本文所描述的解决方案同样可被应用至旋转牙轮钻头，该钻。

49、头经润滑，但是不包括压力补偿器和膜片系统。0056尽管附图示出牙轮侧上的压力限制器系统200的优选实施例，但应理解压力限制器系统200可改为安装有在轴上所形成的环形盖202。0057尽管附图已示出以及具体实施例已描述了本发明方法和设备的优选实施例，但是应理解地是本发明不被限制于所公开的实施例，而是在不背离由下列权利要求所提出和限定的本发明精神的情况下，能够有许多重新布置、修正和替代。说明书CN103328757A121/11页13图1现有技术说明书附图CN103328757A132/11页14图2现有技术说明书附图CN103328757A143/11页15图3现有技术说明书附图CN103328757A154/11页16图4图5A图5B说明书附图CN103328757A165/11页17图5C图5D图5E图5F图5G图6说明书附图CN103328757A176/11页18图7说明书附图CN103328757A187/11页19图8图9说明书附图CN103328757A198/11页20图10说明书附图CN103328757A209/11页21图11图12说明书附图CN103328757A2110/11页22图13说明书附图CN103328757A2211/11页23图14说明书附图CN103328757A23。