[0001] 本发明涉及适用于钻井操作的钻头。更具体地，本发明涉及一种用于钻头的隔离润滑系统，该系统有助于钻头中的不同轴承元件的均匀润滑并且还防止钻头中的润滑剂污染。

[0002] 传统的牙轮钻头包括具有两个或更多个切割臂的主体。每个切割臂限定了角形轴颈，旋转盘或牙轮安装在该角形轴颈上。牙轮钻头，诸如“三锥”钻头，包括具有三个切割臂的主体，该切割臂限定三个角轴颈和分别安装在三个角轴颈上的三个牙轮。该牙轮可具有多个突起或齿以切穿不同的岩层。此外，牙轮可以用一个或更多个轴承元件，诸如滚珠轴承和滚动元件轴承安装在角形轴颈上。这些轴承元件有助于该牙轮围绕该牙轮的轴线和该角轴颈旋转。在操作期间，向主体施加进给力和旋转还使得通过滚珠轴承和滚子元件轴承使牙轮旋转。齿的旋转和牙轮的旋转还能够切割岩石。

[0003] 通常，牙轮钻头中的轴承元件通过诸如润滑脂的润滑剂来润滑。然而，作为润滑剂的润滑脂可能具有有限的流动性，并且可能不能以有效的方式润滑轴承元件的不同几何形状中和/或周围的不同区域，诸如裂缝、边缘、拐角和凹槽。结果，牙轮钻头的寿命和性能可能在牙轮钻头的长期使用中受到影响。此外，可能需要具有隔膜和润滑剂输送系统的复杂润滑剂贮存器，以便将润滑脂供应到牙轮钻头的轴承元件。在一些情况下，还可能需要使牙轮钻头外部的压力与牙轮钻头的润滑剂贮存器内部的压力均衡，以便将润滑脂从润滑剂贮存器挤压到轴承元件中和/或轴承元件周围的不同区域。压力平衡还可能需要在牙轮钻头中的附加部件和/或特征，以便于根据需要移动油脂。

[0004] 另外，油脂也可能被岩石切割产生的碎屑污染。在操作过程中，碎屑可能积聚在设置在牙轮和牙轮钻头的倾斜轴颈之间的润滑剂密封件周围。在操作过程中碎屑的连续积聚导致润滑剂密封件的磨损和撕裂。磨损和撕裂还可导致碎屑通过围绕润滑剂密封件的环形空间渗漏，从而导致油脂润滑剂的污染。油脂的污染进一步影响轴承元件的润滑，因此降低了牙轮钻头的寿命和性能。

[0005] 美国专利第4428442号涉及一种牙轮钻头润滑系统，其具有加压空气室和润滑液体的中心容器。此外，牙轮钻头润滑系统包括从中心容器的内部延伸到开口的管道，该开口允许来自加压空气室的压力下的空气以测量的量夹带润滑液。压力下的空气还将润滑液体引导到通向形成在牙轮和轴颈之间的轴承的开口中。显然，牙轮钻头润滑系统需要中心容器、加压空气室和导管的复杂布置，以确保润滑脂围绕轴承充分循环。此外，来自岩屑的碎屑也可能通过围绕牙轮的开口渗漏并污染油脂。

[0020] 现在将详细参考本发明的实施例，其示例在附图中示出。在所有附图中，尽可能使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。

[0021] 参考图1，公开了旋转钻头100的示例性图示。旋转钻头100的示例包括但不限于牙轮钻头，诸如碳化钨插入件(TCI)钻头或铣齿钻头。旋转钻头100的另一示例包括但不限于固定刀具钻头，诸如聚晶金刚石复合片(PDC)钻头、浸渍钻头或金刚石钻头。为了清楚和理解，本文将描述对应于牙轮钻头的旋转钻头100。此外，旋转钻头100在本文将被称为“牙轮钻头100”。

[0022] 牙轮钻头100包括能够绕牙轮钻头100的中心轴线101旋转的主体105。主体105可包括第一切割臂106(见图2)、第二切割臂107和第三切割臂108。第一切割臂106、第二切割臂107和第三切割臂108可以是相同的并且相对于彼此以角度等距地间隔开。主体105还包括分别固定到第一切割臂106、第二切割臂107和第三切割臂108的第一旋转刀具109、第二旋转刀具110和第三旋转刀具111。第一切割臂106、第二切割臂107和第三切割臂108在此统称为“切割臂(106、107、108)”。第一旋转刀具109、第二旋转刀具110和第三旋转刀具111在此统称为“旋转刀具(109、110、111)”。此外，旋转刀具(109、110、111)在形状上可以是圆锥形的，并且在各自的外周表面上包括插入件112，诸如碳化钨插入件，以便于岩石物质的切割。在一些实施例中，旋转刀具(109、110、111)可包括铣削的突出齿(未示出)来代替插入件112，以便于岩石物质的切割。在旋转刀具(109、110、111)的外周表面上分别具有不同长度和间隔布置的插入件112可用于切割岩石物质。旋转刀具(109、110、111)可分别固定到切割臂(106、107、108)，使得具有相应插入件112的旋转刀具(109、110、111)可彼此面对。

[0023] 此外，主体105还包括分别对应于切割臂(106、107、108)的隔离润滑系统200。隔离润滑系统200可以分别在切割臂(106、107、108)中是相同的。因此，为了清楚和理解，本文将详细描述第一切割臂106和对应于第一切割臂106的隔离润滑系统200。为了简洁起见，将省略分别关于第二切割臂107、第三切割臂108和相应的隔离润滑系统200的详细说明。

[0024] 参照图2，公开了具有隔离系统200的图1的牙轮钻头100的剖视图A‑A。牙轮钻头100的主体105包括入口102。第一切割臂106包括从第一切割臂106的基部表面116延伸的轴颈115。第一旋转刀具109通过轴承(120、125)安装在轴颈115上。轴承(120、125)的示例包括但不限于球轴承120，诸如单列或深槽轴承、双列或推力球轴承、双列自对准球轴承，或单列和双列角球轴承。轴承(120、125)的另一示例包括但不限于滚动元件轴承125，诸如球面滚珠轴承、单列或两列圆柱轴承、锥形圆锥滚珠轴承或滚针轴承。轴承(120、125)的其他示例包括但不限于滑动轴承或套筒轴承、摩擦轴承、宝石轴承、流体轴承、磁性轴承、挠曲轴承和复合轴承。第一旋转刀具109可以安装在轴颈115上，使得第一旋转刀具109借助于轴承(120、125)围绕第一旋转刀具109和轴颈115的轴线117旋转。在一些实施例中，可以在轴颈
115和第一旋转刀具109之间提供额外的轴承(未示出)，以便于与轴承(120、125)一起分担负载，并且还便于第一旋转刀具109的旋转。推力轴承130也可以设置在轴颈115和第一旋转刀具109之间，以便在第一旋转刀具109旋转时使轴颈115和第一旋转刀具109之间的摩擦最小。

[0025] 牙轮钻头100的隔离润滑系统200包括位于主体105的第一切割臂106中的贮存器135，以容纳流体润滑剂140，诸如油。贮存器135可以具有不同的形状和尺寸。例如，贮存器
135可以是主体105的第一切割臂106中的圆柱形或矩形槽。贮存器135的容积也可以根据贮存器135的形状和尺寸而变化。贮存器135可以具有延伸到第一切割臂106的外周表面137的贮存器开口136。在牙轮钻头100的操作之前，隔离润滑系统200可能需要被灌注。为了产生真空并将流体润滑剂140引入贮存器135中，可能需要从贮存器135中除去空气。当贮存器
135填充有流体润滑剂140时，所产生的真空可促进止推轴承130和轴承(120、125)的均匀润滑。

[0026] 贮存器135可以与多个导管(145、150、155)直接或间接连通，使得导管(145、150、155)促进隔离润滑系统200中的流体润滑剂140的流动515(见图5)。导管(145、150、155)还可以相对于彼此直接或间接连通，以便有助于轴颈115与包括轴承(120、125)的第一旋转刀具109之间的润滑。导管(145、150、155)可以实现不同几何形状和尺寸的多个空间、边缘、拐角和裂缝的润滑，这些空间、边缘、拐角和裂缝可以围绕轴承(120、125)和/或在轴颈115与第一旋转刀具109之间形成。

[0027] 隔离润滑系统200可以包括在第一切割臂106中的第一导管145，该第一导管与贮存器135直接连通，使得来自贮存器135的流体润滑剂140通过重力505(见图5)占据第一导管145。隔离润滑系统200还可以包括第一切割臂106中的第二导管150，该第二导管150可以与第一导管145直接连通，使得来自第一导管145的流体润滑剂140占据第二导管150。第二导管150中的流体润滑剂140可以润滑滚珠轴承120和/或滚珠轴承125，这是由于隔离润滑系统200中产生的真空的结果，并且还借助于在操作期间作用在流体润滑剂140上的离心力510(见图5)。牙轮钻头100绕中心轴线101的旋转又可导致第一旋转刀具109绕第一旋转刀具109的轴线117旋转。牙轮钻头100和第一旋转刀具109的旋转可导致离心力510作用在第二导管150中的流体润滑剂140上，如图5所示。第二导管150中的流体润滑剂140可以通过形成在轴颈115和第一旋转刀具109之间的环形空间(305、310)(见图3)润滑滚珠轴承120和/或滚珠轴承125。在一些实施例中，第二导管150可以是穿过第一切割臂106设置的通孔，使得滚珠轴承120中的轴承滚子可以经由第二导管150引入钻头中，并且销170可以插入第二导管150中以将滚珠轴承120的轴承滚子保持在适当位置。在一些实施例中，隔离润滑系统
200可以包括附加管道(152、154)(见图4)，其可以与第二导管150和滚珠轴承120直接连通，以便润滑止推轴承130、滚珠轴承120和/或滚珠轴承125。此外，隔离润滑系统200还可以包括在第一切割臂106中的第三导管155，该第三导管155与第二导管150直接连通并且延伸到设置在第一切割臂106的轴颈115中的出口160。来自第二导管150的流体润滑剂140可通过重力505和/或离心力510(见图5)占据第三导管155并从出口160排出。由于在牙轮钻头100和第一旋转刀具109旋转期间产生的真空并且还借助于作用在流体润滑剂140上的离心力
510(见图5)，从出口160离开的流体润滑剂140可以润滑止推轴承130、滚珠轴承120和/或滚珠轴承125。从出口160排出的流体润滑剂140可流过形成在轴颈115和第一旋转刀具109之间的环形空间(315、320、325、310)(见图3)，并分别润滑止推轴承130、滚珠轴承120和/或滚珠轴承125。导管(145、150、155)可以是圆柱形的并且可以具有相同或不同的直径。第二导管150和第三导管155可以经由第一导管145与贮存器135间接连通。类似地，第三导管155可以经由第二导管150与贮存器135和第一导管145间接连通。

[0028] 参照图3，隔离润滑系统200还包括密封系统201以防止流体润滑剂140泄漏到牙轮钻头100的主体105外部。密封系统201还将流体润滑剂140与主体105外部的连通隔离。密封系统201包括密封帽165(也在图6中示出)、密封帽165密封贮存器开口136，从而将贮存器135与主体105外部的连通隔离。密封帽165包括孔口166和设置在孔口166中的可缩回部件
167。可缩回部件167可从孔口166缩回和移除，以便于从贮存器135抽吸空气和/或经由孔口
166将流体润滑剂140供应到贮存器135中。可缩回部件167的示例包括但不限于插塞、帽、螺钉或螺母和螺栓组件。还可以在密封帽165周围提供贮存器密封件168(例如，O形环密封件)，以防止流体润滑剂140渗漏到贮存器135外部，并将贮存器135中的流体润滑剂140与主体105外部的连通隔离。

[0029] 也可以设想便于从贮存器135抽吸空气的可替代实施例。例如，参见图8，可以在主体105的入口102与贮存器135之间提供抽吸导管805以便于从贮存器135抽吸空气。结果，可以独立地执行从抽吸导管805抽吸空气和经由密封帽165中的孔口166将流体润滑剂140供应到贮存器135中。在抽吸空气之后，可以在抽吸导管805中提供具有抽吸密封件815的插塞810，以便将贮存器135与主体105外部的连通隔离。可替代地，抽吸导管805可以有助于将流体润滑剂140供应到贮存器135中，并且密封帽165中的孔口166可以有助于从贮存器135抽吸空气。

[0030] 再参照图3，密封系统201还包括插入第二导管150中的销170，以将滚珠轴承120保持在适当位置，并将流体润滑剂140保持在第二导管150中。销170的第一端171可将滚珠轴承120保持在适当位置，而销170的第二端172可便于流体润滑剂140与主体105外部的连通隔离。销170的第二端172可以在插入之后焊接在第二导管150中的适当位置，以便于流体润滑剂140的隔离。销170可以是具有设置在销170的第一端171和第二端172之间的环形凹槽173的金属销。环形凹槽173又有助于流体润滑剂140保持在第二导管150中。第二导管150中的流体润滑剂140可以穿过围绕第二导管150中的销170的第一端171的周边的环形空间
305，并且润滑止推轴承130、滚珠轴承120和/或滚珠轴承125。由于在隔离润滑系统200中产生的真空并且还借助于在牙轮钻头100和第一旋转刀具109旋转期间作用在流体润滑剂140上的离心力510(见图5)，可以促进润滑。

[0031] 第一旋转刀具109可以安装在轴颈115上，使得间隙175可以限定在第一旋转刀具109与第一切割臂106的基部表面116之间，轴颈115从该基部表面延伸。密封系统201还可以包括设置在轴颈115和第一旋转刀具109之间的间隙175中的轴颈密封件180(也在图7中示出)。

[0032] 参见图7，轴颈密封件180可以是具有两个密封件环181、182(例如，金属密封环)的双锥TM密封件，这两个密封环可以与轴颈115同轴地安排并且相对于彼此面对面密封接触。两个密封件环181、182还可分别由环形密封件183(本文中称为“环形物”)支撑。环形物183可以是柔性的并且由弹性材料制成。此外，环形物183可以使第一旋转刀具109和第一切割臂106能够分别支撑两个密封件环181、182。密封件环181可以与第一旋转刀具109一起旋转，并且密封环182可以由第一切割臂106固定地支撑。在操作过程中，第一旋转刀具109沿着轴线117的旋转可以使复环形物183执行弹跳动作，该弹跳动作还可推动两个密封件环
181、182进入面对面的密封接触。结果，轴颈密封件180能够防止流体润滑剂140(如图5所示)在第一旋转刀具头109的旋转速度变化时泄漏。轴颈密封件180还可以促进流体润滑剂
140与主体105外部的连通的隔离。此外，轴颈密封件180还可以防止隔离润滑系统200中的流体润滑剂140的碎屑和污染物从牙轮钻头100的主体105的外部渗漏。

[0033] 轴颈密封件180的另外的示例包括但不限于O形环密封件、T形密封件、倒置双锥密封件、三锥密封件、浮动密封件、面密封件、重型密封件、寿命密封件、V形环堆叠密封件、结合密封件、螺旋弹簧密封件、S形密封件、台阶密封件、楔形密封件、弹簧赋能密封件、环形物密封件或任何其他机械面密封件。在一些实施例中，还可以在轴颈115与第一旋转刀具109之间提供衬套(未示出)来代替轴颈密封件180。

[0034] 此外，密封系统201还包括从轴颈密封件180延伸到开口190的阶梯式通路185或迷宫式密封件，开口190设置在第一切割臂106和第一旋转刀具109之间的间隙175中。阶梯式通路185可以由设置在第一切割臂106中的基部表面116上的连续唇缘186和设置在间隙175中的第一旋转刀具109中的端部表面118上的连续凹槽188的组合限定。端面118在间隙175中面向切割臂106的基部表面116。连续唇缘186和连续凹槽188也可以是环形的。连续唇缘186可以容纳在连续凹槽188中，使得阶梯式通路185限定在间隙175中。阶梯式通路185可以是“L”、“S”或“Z”形或不同形状的组合。阶梯式通路185还可包括在开口190处限定在基部表面116和端部表面118之间的间隙175的一部分。在一些实施例中，可以在第一切割臂106与第一旋转刀具109之间提供分别类似于连续唇缘186和连续凹槽188的两个或更多个连续唇缘和连续凹槽，使得这两个或更多个连续唇缘和连续凹槽可以共同限定阶梯式通道185。连续唇缘186可以围绕轴颈115设置在切割臂106的基部表面116上，轴颈115从该基部表面116延伸。连续唇缘186可以限定垂直于第一切割臂106的基部表面116的侧壁187。在一些实施例中，连续唇缘186和连续凹槽188可邻近轴颈密封件180设置。环形密封凹槽189也可以邻近第一旋转刀具109中的连续凹槽188设置。环形密封凹槽189和侧壁187中的至少一个侧壁
187可以分别通过环形物183支撑两个密封件环181、182。环形物183可以分别压靠在环形密封槽189和连续唇缘186的侧壁187上，以便密封流体润滑剂140(如图5所示)，使其不与主体
105外部连通。

[0035] 在可替代实施例中，连续唇缘186可以设置在第一旋转刀具109的端表面118上，并且连续凹槽188可以设置在第一切割臂106的基部表面116中，以便限定阶梯式通路185。

[0036] 阶梯式通路185可以阻止在牙轮钻头100的操作过程中可能积聚在开口190处的切削物质的碎屑的流动。结果，阶梯式通路185可以防止轴颈密封件180由于碎屑而磨损，并提高轴颈密封件180的寿命。因此，也可以防止由轴颈密封件180容纳的流体润滑剂140(如图5所示)由于碎屑而污染。

[0037] 在隔离润滑系统200的实施例中，例如，如图8所示，密封系统201还可以包括插塞810，该插塞810具有设置在抽吸导管805中的抽吸密封件815，以将贮存器135与主体105的入口102隔离。

[0038] 参见图1‑2，在一些实施例中，牙轮钻头100的主体105可以包括在本发明中未描述的不同形状和大小的多个切割臂。因此，在本发明中描述的隔离润滑系统200可应用于具有多个切割臂和分别安装在多个切割臂上的多个旋转刀具的牙轮钻头100的主体105。多个切割臂和多个旋转刀具可以具有不同的形状和尺寸。此外，还可以提供具有不同形状并且放置在主体105中的不同位置中的多个导管，以便于在多个切割臂与多个旋转刀具(分别包括其中的多个轴承)之间的润滑。此外，还可以设想贮存器135在主体105中的形状、尺寸和位置的可替代实施例(如图9和图11所示)。

[0039] 参照图9，公开了图1‑2的隔离润滑系统200的可替代实施例，该隔离润滑系统200具有设置在主体105中代替贮存器135的中央贮存器905。在一个实施例中，中央贮存器905(也在图10中示出)可以是设置在入口102中的圆柱形槽。中央贮存器905可以配备有密封帽910并且借助于密封件911(诸如像O形环密封件和座环912)与入口102的直接连通密封。密封帽910可包括中央可缩回部件913。中央可缩回部件913可以缩回和移除以将流体润滑剂
140引入中央贮存器905中。连接导管915可分别设置在中央贮存器905和切割臂(106、107、
108)之间。为了清楚和理解的目的，本文将详细描述经由连接导管915与第一切割臂106直接连通的中央贮存器905。为了简洁起见，将省略与连接到切割臂107和108的连接导管915直接连通的中央贮存器905。

[0040] 第一切割臂106中的第一导管145可以与连接导管915直接连通并且与中央贮存器905间接连通。在一个实施例中，连接导管915可以垂直于中央贮存器905。在另一个实施例中，连接导管915可以相对于中央贮存器905倾斜角度。第一导管145还可以延伸到设置在第一切割臂106的外周表面137上的切割臂开口926。切割臂开口926可便于从隔离润滑系统
200抽吸空气。第一导管145还可以在切割臂开口926中设置有插塞922和导管密封件924，以在抽吸空气之后将流体润滑剂140与主体105外部的连通隔离。在可替代实施例中，密封帽
910的中央可缩回部件913可以被移除以便于从中央贮存器905抽吸空气，并且流体润滑剂
140可经由切割臂开口926引入，使得中央贮存器905，连接导管915和导管(145、150、155)填充有流体润滑剂140。然后可以在切割臂开口926中提供插塞922和导管密封件924，以将流体润滑剂140与主体105外部的连通隔离。

[0041] 参照图11，公开了图9和图2‑3的隔离润滑系统200的组合。中央贮存器905可经由连接导管915与贮存器135连通。第一切割臂106中的第一导管145可以经由贮存器135与连接导管915间接连通，并且因此与中央贮存器905间接连通。在一个实施例中，密封帽910的中央可缩回部件913可以缩回和移除以便于将流体润滑剂140供应到中央贮存器905、连接导管915、贮存器135和导管(145、150、155)中。此外，密封帽165中的可缩回部件167可以缩回和移除以便于经由孔口166从贮存器135和中央贮存器905抽吸空气。可替代地，密封帽910的中央可缩回部件913可以被移除以便于从中央贮存器905和贮存器135抽吸空气。然后，密封帽165中的可缩回部件167可以缩回和移除，以便于将流体润滑剂140供应到贮存器
135、导管(145、150、155)、连接导管915和中央贮存器905中。当中央贮存器905和贮存器135填充有流体润滑剂140时，由于空气和重力505的抽吸而产生的真空可以促进轴承(120、
125)和止推轴承(130)的润滑。

[0042] 工业实用性

[0043] 参照图2和图5，牙轮钻头100的主体105可适于切割岩石物质并从钻孔(未示出)去除碎屑。牙轮钻头100可以经由进给单元(未示出)连接到钻机(未示出)。进给单元可以连接到包括转子(未示出)的动力源(未示出)，该转子向牙轮钻头100提供必要的旋转。该进给单元可以包括钻杆，该钻杆具有钻杆柱，该钻杆柱可以供应压缩空气或流体以便从该钻孔中冲洗该切削物质。此外，进给单元可以提供必要的进给力以便于在钻孔中切割岩石物质。

[0044] 在牙轮钻头100的操作之前，可能需要分别对切割臂(106、107、108)中的隔离润滑系统200进行灌注。为了产生真空并将流体润滑剂140引入贮存器135中，可能需要从贮存器135中除去空气。在一个实施例中，密封帽165的可缩回部件167可以从密封帽165缩回和分离，以便于抽吸空气。然后可以将流体润滑剂140引入贮存器135中。然后，可缩回部件167可固定到密封帽165上，以将贮存器135中的流体润滑剂140与牙轮钻头100的主体105外部的连通隔离。在另一个实施例中，来自贮存器135的空气可以通过抽吸导管805(见图8)排出，并通过设置在抽吸导管805中的插塞810和抽吸密封件815密封。然后，通过分离密封帽165中的可缩回部件167并重新连接可缩回部件167以隔离流体润滑剂140，可将流体润滑剂140引入贮存器135中。流体润滑剂140可以被引入贮存器135中，使得流体润滑剂140占据第一导管145、第二导管150和第三导管155。流体润滑剂140还可以占据与第二导管150连通的附加导管152和154。在一个实施例中，流体润滑剂140可占据贮存器135的体积的80％‑85％，使得在牙轮钻头100工作期间流体润滑剂140热膨胀的情况下，流体润滑剂140容纳在贮存器135中。此外，在一个实施例中，流体润滑剂140在40摄氏度的操作温度下可以具有在80厘沲与200厘沲之间的粘度。流体润滑剂140在隔离润滑系统200中的流动515可能是由于在牙轮钻头100的操作过程中作用在流体润滑剂140上的重力505和离心力510。隔离润滑系统
200可以不需要额外的部件或系统来促进流体润滑剂140在隔离润滑系统200中的流动515。

[0045] 在牙轮钻头100的操作期间，动力源可有助于牙轮钻头100经由进给单元围绕中心轴线101旋转。牙轮钻头100的旋转又可以导致分别安装在切割臂(106、107、108)的轴颈115上的旋转刀具(109、110、111)的旋转。旋转刀具(109、110、111)可以围绕相应的轴线和轴颈115在与牙轮钻头100的旋转方向相反的方向上旋转。例如，牙轮钻头100可沿顺时针方向旋转，而旋转刀具(109、110、111)可沿逆时针方向旋转。

[0046] 为了清楚和理解的目的，本文将详细描述第一切割臂106的隔离润滑系统200中的流体润滑剂140的流动515。为了简洁起见，将省略第二切割臂107和第三切割臂108的隔离润滑系统200中的流体润滑剂140的流动515。

[0047] 流体润滑剂140通过重力505占据第一导管145。牙轮钻头100和第一旋转刀具109的旋转还导致作用在流体润滑剂140上的离心力510。作用在流体润滑剂140上的离心力510使得流体润滑剂140能够穿过围绕第二导管150中的销170的第一端171的环形空间305，并且由此导致滚珠轴承120的润滑。流体润滑剂140也可渗过滚珠轴承120和滚珠轴承125之间的环形空间310，并润滑滚珠轴承125。此外，流体润滑剂140然后可渗过滚珠轴承120和推力轴承130之间的环形空间325并润滑推力轴承130。此外，流体润滑剂140通过重力505占据第三导管155。由于牙轮钻头100和第一旋转刀具109的旋转而作用在流体润滑剂140上的重力505和/或离心力510使得流体润滑剂140能够离开第三导管155的出口160。来自出口160的流体润滑剂140然后可以穿过环形空间315、320和325，并且由此分别润滑止推轴承130和滚珠轴承120。来自环形空间325的流体润滑剂140也可围绕滚珠轴承120渗出并进入环形空间
310以润滑滚珠轴承125。轴颈密封件180可以防止流体润滑剂140围绕滚珠轴承125进一步渗漏。

[0048] 第一旋转刀具109的旋转还使得设置在第一旋转刀具109上的插入件112能够切穿钻孔(未示出)中的岩石物质。被切割物质的碎屑可以积聚在第一旋转刀具109周围并且可以经由开口190进入间隙175。设置在间隙175中的阶梯式通路185可以阻止碎屑从开口190流动到轴颈密封件180。阶梯式通路185由此可以减少轴颈密封件18的磨损并且提高轴颈密封件180的寿命。因此，轴颈密封件180还可以防止碎屑污染轴承(120、125)周围的流体润滑剂140，并且由此还提高了被润滑的轴承(120、125)的寿命。

[0049] 参照图9‑10，在操作牙轮钻头100之前，来自隔离润滑系统200的空气可通过切割臂开口926去除，然后切割臂开口926可通过插塞922和导管密封件924密封。然后，为了将流体润滑剂140引入到中央贮存器905中，中央贮存器905的密封帽910中的中央可缩回部件913可以缩回和移除，直到连接导管915和导管(145、150、155)被流体润滑剂140占据。例如，当连接导管915垂直于中央贮存器905时，所产生的真空促进流体润滑剂140在连接导管915中的流动515。此外，例如当连接导管915相对于中央贮存器905倾斜一定角度时，除了产生真空之外，作用在流体润滑剂140上的重力505可以促进流体润滑剂140在连接导管915中的流动515。然后可将中央可缩回部件913固定到密封帽910上，以将中央贮存器905中的流体润滑剂140与牙轮钻头100的入口102隔离开。当流体润滑剂140填充到中央贮存器905中时，由于从隔离润滑系统200去除空气而产生的真空和重力505促进了止推轴承130、滚珠轴承
120和滚动元件轴承125的润滑。

[0050] 在操作过程中，来自中央贮存器905的流体润滑剂140可以借助于离心力510流动515穿过连接导管915。流体润滑剂140然后可以借助于重力505和/或离心力510在导管(145、150、155)中流动515，并且在轴颈115与包括轴承(120、125)的第一旋转刀具109之间提供润滑。

[0051] 参照图11，在牙轮钻头100操作之前，可通过移除可缩回部件167经由密封帽165的孔口166移除来自隔离润滑系统200的空气。然后，可缩回部件167可固定到密封帽165，使得在隔离润滑系统200中产生真空。然后，为了将流体润滑剂140引入到中央贮存器905中，中央贮存器905的密封帽910中的中央可缩回部件913可以被缩回和移除，直到连接导管915，贮存器135和导管(145、150、155)通过产生的真空和重力505被流体润滑剂140占据。例如，当连接导管915垂直于中央贮存器905时，所产生的真空促进流体润滑剂140在连接导管915中的流动515。此外，例如当连接导管915相对于中央贮存器905倾斜一定角度时，除了产生真空之外，作用在流体润滑剂140上的重力505可以促进流体润滑剂140在连接导管915中的流动515。然后可将中央可缩回部件913固定到密封帽910上，以将中央贮存器905中的流体润滑剂140与牙轮钻头100的入口102隔离开。当流体润滑剂140填充到贮存器135中时，由于从隔离润滑系统200去除空气而产生的真空有助于推力轴承130，滚珠轴承120和滚动元件轴承125的润滑。

[0052] 在操作过程中，来自中央贮存器905的流体润滑剂140可以借助于重力505和/或离心力510穿过连接导管915流动515到贮存器135。流体润滑剂140然后可以借助于重力505和/或离心力510在导管(145、150、155)中从贮存器135流动515，并且在轴颈115与第一旋转刀具109(包括止推轴承130和轴承(120、125))之间提供润滑。

[0053] 显然，隔离润滑系统200(如图2、图9和图11所示)可以提高第一旋转刀具109，轴承(120、125)以及因此牙轮钻头100的寿命和性能。

[0054] 本领域技术人员还将清楚，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本发明的方法和/或系统进行各种修改和变化。考虑到本文公开的方法和/或系统的说明书和实践，其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。本说明书和示例旨在被认为仅是示例性的，本发明的真实范围由所附权利要求及其等同物指示。