CN103765060A

CN103765060A - 滑动部件

Info

Publication number: CN103765060A
Application number: CN201280040600.XA
Authority: CN
Inventors: 细江猛; 井上秀行
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2011-09-10
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2032-08-13
Also published as: EP2754931A1; WO2013035502A1; JPWO2013035502A1; JP5960145B2; EP2754931A4; CN103765060B; US20140197600A1; EP2754931B1; US9151390B2

Abstract

本发明提供一种滑动部件，其在静止时***漏，并在包括旋转初期的旋转时通过流体润滑进行工作并防止了泄漏，能够兼顾密封和润滑。在固定环和旋转环中任意一方的滑动面，以与被密封流体收纳空间连通的方式在圆周方向分离形成有多个抽吸部，该抽吸部借助固定环和旋转环的相对旋转滑动而产生抽吸作用，所述多个抽吸部具备对被密封流体向吸入方向进行作用的吸入抽吸部、和对被密封流体向排出方向进行作用的排出抽吸部，在所述固定环和旋转环中另一方的滑动面，以与被密封流体收纳空间连通的方式在圆周方向形成有多个动压发生槽，该动压发生槽通过固定环和旋转环的相对旋转滑动而产生动压。

Description

滑动部件

技术领域

本发明涉及相对旋转的滑动部件，涉及例如应用于汽车、一般工业设备或者其它密封领域的机械密封的滑动部件。

背景技术

作为防止被密封流体泄漏的密封装置，在由两个部件构成的结构、例如机械密封中，为了长期地维持密封性，必须兼顾“密封”和“润滑”这样的相悖的条件，其中，所述两个部件构成为相对旋转，并且平面上的端面彼此进行滑动。尤其是，近年来，为了环境保护等，进一步提高了低摩擦化的要求，以谋求在防止被密封流体泄漏的同时降低机械性损失。作为低摩擦化的方法，能够这样来达成：通过旋转而在滑动面之间产生动压，成为在夹着液膜的状态下进行滑动的所谓流体润滑状态。但是，在该情况下，由于在滑动面之间产生正压，因此流体从正压部分向滑动面外流出。该流体流出相当于密封情况下的泄漏。

以往，作为借助旋转在滑动面之间产生动压的机械密封，已知有如图10所示的结构（以下称为“现有技术1”。例如，参照专利文献1。）。在图10所示的现有技术1中，在作为滑动部件的一方的接合环30的滑动面31，沿圆周方向设置有多个在旋转时产生动压的半径方向槽32R、32L，以一对半径方向槽32R、32L的边界部成为谷部的方式沿着圆周方向具有相互呈相反方向的楔面33R、33L，在边界部设置有将两半径方向槽32R、32L隔开的堤部34。

在滑动部件相对旋转时，如图10（b）所示，在气体流G的上游侧的半径方向槽32R中压力降低而作用有负浮力，在越过堤部34的下游侧的半径方向槽32L的部分，由于楔面33L的楔作用压力增大而产生正浮力。此时，由于堤部34的作用使负压力减小，正压力增大，作为整体作用有正压力，从而获得了较大的浮力。

另一方面，本申请人之前已申请了如下的机械密封滑动部件的发明：如图11所示，在存在于相对旋转滑动的滑动面的径向一侧的、对被密封流体进行密封的机械密封中，在滑动面上，在内径为R1、外径为R4的滑动面51的半径R2～R3的范围，沿周向彼此分离地形成有多个格栅部50，该多个格栅部50在规定的分区内按照规定的间距形成有相互平行的多个直线状的凹凸部，多个格栅部的直线状的凹凸部形成为，该凹凸部的方向相对于该滑动面的滑动方向以规定角度的方式倾斜，由此，能够将被密封流体导入到滑动面之间并使其保持良好，从而得到稳定且良好的润滑性（以下称作“现有技术2”，参照专利文献2。）。

在像现有技术1那样为了缓和滑动阻力而利用动压的方式的情况下，在轴的旋转速度未达到一定程度的高速时不会产生动压。因此，在从旋转开始到产生动压期间，无法使充分量的被密封流体介于滑动面之间，润滑性降低。在滑动面未介入有充分量的密封流体的状态下，存在扭矩增高，产生烧结、振动、噪音等，滑动特性不稳定的问题。

此外，在现有技术2中，多个格栅部的直线状的凹凸部的凹凸的高度为1μm以内的级别，因此存在以下问题：在滑动部件于高温、高压环境下用于长时间运转的情况下，由于热、压力或荷重而产生变形，与相对的另一方的滑动部件之间的间隙局部增大，在1μm左右的细微的凹凸处无法进行被密封流体向滑动面之间的导入和对其保持的控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平4-73号公报

专利文献2：再公表WO2009/087995号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明是为了解决现有技术的问题而完成的，其目的在于，提供如下滑动部件：静止时***漏，在旋转时，包含旋转初期在内，通过流体润滑进行工作并防止泄漏，能够兼顾密封与润滑。

用于解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明的滑动部件的第1特征在于，在该滑动部件中，以固定于固定侧的圆环状的固定环和与旋转轴一起旋转的圆环状的旋转环相对置的方式使各滑动面相对旋转，由此对存在于该相对旋转滑动的所述滑动面的径向一侧的被密封流体进行密封，

在所述固定环和旋转环中任意一方的滑动面，以与被密封流体收纳空间连通的方式在圆周方向分离形成有多个抽吸部，所述抽吸部借助固定环和旋转环的相对旋转滑动而产生抽吸作用，

所述多个抽吸部具备对被密封流体向吸入方向进行作用的吸入抽吸部、和对被密封流体向排出方向进行作用的排出抽吸部，

在所述固定环和旋转环中另一方的滑动面，以与被密封流体收纳空间连通的方式在圆周方向形成有多个动压发生槽，所述动压发生槽通过固定环和旋转环的相对旋转滑动而产生动压。

此外，本发明的滑动部件的第2特征在于，在第1特征中，所述抽吸部形成于所述固定环，所述动压发生槽形成于所述旋转环。

此外，本发明的滑动部件的第3特征在于，在第1或2特征中，所述抽吸部形成线状的凹凸的周期构造的结构，所述线状的凹凸形成为，所述凹凸的方向相对于所述滑动面的滑动方向以规定的角度倾斜。

此外，本发明的滑动部件的第4特征在于，在第3特征中，所述抽吸部的所述线状的凹凸的周期构造形成为，相邻的抽吸部的所述线状的凹凸的方向关于所述滑动面的滑动方向对称。

此外，本发明的滑动部件的第5特征在于，在第3或第4特征中，所述抽吸部的线状的凹凸的周期构造通过飞秒激光的照射来形成。

此外，本发明的滑动部件的第6特征在于，在第1～第5中的任一特征中，所述抽吸部设置于在滑动面形成的多个凹部的底部。

此外，本发明的滑动部件的第7特征在于，在第3～第6中的任一特征中，在所述固定环的滑动面和旋转环的滑动面之间形成的液膜厚度为h的情况下，从滑动面到连结抽吸部的线状的凹凸的顶点的假想平面的深度d1被设定在d1＝0～10h的范围，此外，抽吸部的线状的凹凸的深度d2被设定在d2＝0.1h～10h的范围。

此外，本发明的滑动部件的第8特征在于，在第3～第7中的任一特征中，所述吸入抽吸部和排出抽吸部形成为，在侧视时，线状的凹凸在圆周方向或/和径向上分别任意地倾斜。

此外，本发明的滑动部件的第9特征在于，在第8特征中，所述吸入抽吸部形成为，在侧视时线状的凹凸朝向对方侧滑动部件的旋转方向逐渐变高，排出抽吸部形成为，在侧视时线状的凹凸朝向对方侧滑动部件的旋转方向逐渐降低。

此外，本发明的滑动部件的第10特征在于，在第8或第9特征中，所述吸入抽吸部形成为，在侧视时线状的凹凸朝向内周方向逐渐降低，排出抽吸部形成为，在侧视时线状的凹凸朝向外周方向逐渐降低。

此外，本发明的滑动部件的第11特征在于，在第1～第10中的任一特征中，在所述动压发生槽中，半径方向槽以相互相邻的一对半径方向槽为一组而构成多组动压发生用槽组，该半径方向槽以边界部成为谷部的方式沿着圆周方向形成为相互呈相反方向的楔形状，在边界部设置有将两个半径方向槽隔开的堤部。

此外，本发明的滑动部件的第12特征在于，在第11特征中，所述动压发生槽形成为大致L字状的槽的形状，其从滑动面的外周侧端部朝向内周侧沿着大致径向延伸，并且在内周侧弯折而沿大致周向延伸。

发明效果

本发明实现了以下优异的效果。

（1）根据上述第1和第2特征，在静止时不会泄漏，并且，在旋转开始的低速时，被密封流体被取入抽吸部并在滑动面产生润滑膜，因此能够充分润滑，滑动阻力降低，能够获得稳定的滑动特性。并且，在旋转时，借助动压发生槽在滑动面产生动压，在旋转环的滑动面和固定环的滑动面之间形成有基于被密封流体的润滑膜，滑动特性提高。

此外，使抽吸部形成在固定环的滑动面和旋转环的滑动面中的任意一方，并使动压发生槽形成在固定环的滑动面和旋转环的滑动面中的另一方，由此，设计的自由度增大，构成抽吸部和动压发生槽的面积较广，因此，能够充分地进行旋转开始和旋转时的润滑膜的生成。

（2）根据上述第3特征，由于能够使抽吸部由线状的凹凸的周期构造形成，因此容易形成抽吸，此外，通过调节倾斜角度，能够自如地调节抽吸性能。

（3）根据上述第4特征，在滑动面向两方向旋转的情况是优选的。

（4）根据上述第5特征，由于抽吸部的线状的凹凸的周期构造通过飞秒激光的照射来形成，因此能够控制其方向性，并能够控制加工位置，因此，能够分成离散的小分区来在各分区形成期望的周期构造。

（5）根据上述第6特征，抽吸部设置于在旋转部件的外周面形成的凹部的底部，因此，在起动时，能够利用取入到凹部内的被密封流体迅速地形成润滑流体膜。

（6）根据上述第7特征，使抽吸效果是最佳的。

（7）根据上述第8～第10特征，在吸入抽吸部中，能够更进一步地将被密封流体取入并送入到排出抽吸部，并且，在排出抽吸部中，能够更进一步地使送入的被密封流体回到被密封流体侧，因此，能够进一步提高滑动面的润滑性和对泄漏的防止。

（8）根据上述第11和第12特征，被密封流体逐渐被节流，产生以使旋转环和固定环相互分离的方式进行作用的动压，在旋转环和固定环的滑动面之间容易形成基于被密封流体的润滑膜，能够提高滑动特性。

附图说明

图1是示出一般工业设备用的机械密封的一个例子的正面剖视图。

图2是示出水泵用的机械密封的一个例子的正面剖视图。

图3涉及本发明的实施方式1，是示出形成有抽吸部的固定环的滑动面的俯视图。

图4用于说明图3的抽吸部，其示出了运转时的状态，图4（a）是主要部分的放大俯视图，图4（b）是沿图4（a）的X－X线的剖视图。

图5用于说明图3和图4的抽吸部，是从被密封流体侧观察的立体图。

图6涉及本发明的实施方式1，是用于说明在旋转环的滑动面形成的动压发生槽的图。

图7涉及本发明的实施方式1，是用于说明形成有动压发生槽的旋转环与形成有抽吸部的固定环重叠的状态的图。

图8涉及本发明的实施方式2，是示出在旋转环的滑动面形成有抽吸部、在固定环的滑动面形成有动压发生槽的情况的剖视图。

图9涉及本发明的实施方式3，是示出抽吸部的其它实施方式，以与滑动面垂直的面切断的剖视图。

图10是说明现有技术1的图。

图11是说明现有技术2的俯视图。

具体实施方式

参照附图，对用于实施本发明的滑动部件的方式进行详细说明。

此外，在本实施方式中，以构成机械密封的部件为滑动部件的情况为例进行说明，但是本发明并不受其限定解释，只要在不脱离本发明的范围内，根据本领域技术人员的知识，可施加各种变更、修正和改进。

图1的机械密封是对要从滑动面的外周朝内周方向泄漏的被密封流体进行密封的形式的内侧式的机械密封，圆环状的旋转环3与圆环状的固定环6借助沿轴向对该固定环6施力的波纹管7，在通过抛光等进行镜面加工而成的滑动面S处彼此紧密接触地进行滑动，其中，旋转环3隔着套筒2以能够与旋转轴1一体地旋转的状态设置在该旋转轴1侧，该旋转轴1对被密封流体侧的泵叶轮（省略图示）进行驱动，固定环6以非旋转状态并且能够沿轴向移动的状态设置在固定于泵的壳体4的密封盖5。即，该机械密封防止被密封流体在旋转环3与固定环6彼此之间的滑动面S处从旋转轴1的外周向大气侧流出。

旋转环3和固定环6代表性地由SiC（硬质材料）彼此的组合或SiC（硬质材料）与碳（软质材料）的组合来形成，而对于滑动材料，可以使用被作为机械密封用滑动材料来使用的材料。作为SiC，以将硼、铝、碳等作为烧结助剂的烧结体为首，有由成分、组成不同的2种以上的相构成的材料，例如分散有石墨粒子的SiC、由SiC和Si构成的反应烧结SiC、SiC－TiC、SiC－TiN等，作为碳，以混合有碳质和石墨质的碳，以及可以利用树脂成型碳、烧结碳等。此外，除上述滑动材料以外，也可以使用金属材料、树脂材料、表面改性材料（涂层材料）、复合材料等。

图2是示出水泵用的机械密封的一个例子的正面剖视图。

图2的机械密封是对要从滑动面的外周朝内周方向泄漏的冷却水进行密封的形式的内侧式的机械密封，圆环状的旋转环3与圆环状的固定环6借助沿轴向对该固定环6施力的螺旋波形弹簧8和波纹管9，在通过抛光等进行镜面加工而成的滑动面S处彼此紧密接触地进行滑动，其中，旋转环3隔着套筒2以能够与旋转轴1一体地旋转的状态设置在该旋转轴1侧，该旋转轴1对冷却水侧的泵叶轮（省略图示）进行驱动，固定环6以非旋转状态并且能够沿轴向移动的状态设置在泵的壳体4。即，该机械密封防止冷却水在旋转环3与固定环6彼此的滑动面S处从旋转轴1的外周向大气侧流出。

〔实施方式1〕

图3是在图1和图2的机械密封中，在固定环6和旋转环3的滑动面中径向的宽度较小的固定环6的滑动面S形成抽吸部的情况的一个实施方式的俯视图。

在图3中，固定环6被称为密封环，多由碳（软质材料）形成。在该固定环6的滑动面S形成有在圆周方向分离的多个抽吸部10，所述抽吸部10形成为滑动面S的径向的一部分，并与被密封流体收纳空间经由外周侧12直接连通。

此外，在被密封流体侧存在于旋转环3和固定环6的内侧的外侧式的机械密封的情况下，抽吸部10形成为滑动面S的径向的一部分，并与被密封流体收纳空间经由内周侧直接连通即可。

抽吸部10的径向的宽度a是滑动面S的径向的宽度A的大约1/3～2/3，此外，抽吸部10的周向的角度范围b设定为与存在于相邻的抽吸部10、10之间的滑动面的角度范围B相同或比其稍大。

为了使机械密封低摩擦化，虽然取决于被密封流体的种类和温度等，但通常在滑动面之间需要大约0.1μm～10μm的液膜。为了获得该液膜，如上所述，在滑动面S沿圆周方向独立形成多个抽吸部10，抽吸部10借助固定环6和旋转环3之间的相对旋转滑动而产生抽吸作用。该抽吸部10具备对被密封流体向吸入方向进行作用的吸入抽吸部10a、和对被密封流体向排出方向进行作用的排出抽吸部10b。

像后述的图5详细说明的那样，在各个抽吸部10，以相互平行的方式形成有固定间距的多个线状的凹凸（在本发明中也称为“线状的凹凸的周期构造”。），该线状的凹凸的周期构造例如是通过飞秒激光形成的细微构造。

此外，对于本发明中的“线状的凹凸”，除了直线状的凹凸以外，还包括在直线状的凹凸的形成过程中出现的稍微弯曲的凹凸或曲线状的凹凸。

形成有所述抽吸部10的滑动面的被密封流体侧的相反侧即内周侧需要作为用于在静止时防止泄漏发生的密封堤发挥作用。实现该密封堤功能的密封堤部13是被密封流体（润滑性流体）无法充分到达的部分，因此成为缺乏润滑状态而容易发生磨损。为了防止密封堤部13的磨损，降低滑动摩擦，期望密封堤部13由润滑性优异的滑动材料形成。

图4是用于说明图3的抽吸部的图，其示出了运转时的状态，图4（a）是主要部分的放大俯视图，图4（b）是沿着图4（a）的X－X线的剖视图。

在图4中，固定环6以实线示出，此外，作为对方侧滑动部件的旋转环3以双点划线示出，旋转环3向R方向旋转。

如图4（a）所示，对于多个抽吸部10，在圆周方向上相邻的抽吸部10、10被滑动面S的脊部（ランド部）14分离开，此外，抽吸部10与大气侧也由于滑动面S的密封堤部13而成为非连通状态。此外，如图4（b）所示，也可以使抽吸部10形成于滑动面S的径向的一部分，其形成为与滑动面S共面，或者，形成于比滑动面S低出d1的阶梯差的底部（关于阶梯差d1在后文详细说明。）。此外，抽吸部10与被密封流体收纳空间经由外周侧12直接连通。因此，在静止时，由于固定环6和旋转环3的滑动面之间成为固体接触状态，因此，借助在圆周方向相连续的滑动面来维持密封性，并且，在起动时，如图4（a）中的双点划线的箭头所示，进行被密封流体向抽吸部10的取入。

此外，如图4（a）所示，在抽吸部10形成的线状的凹凸形成为，相对于滑动面S的滑动方向即滑动面S的旋转切线方向以规定的角度θ倾斜。规定的角度θ优选为，相对于滑动面S的旋转切线在内径方向和外径方向这两个方向上分别处于10°～80°的范围。

多个抽吸部10中的各个抽吸部10的线状的凹凸相对于旋转切线的倾斜角度θ可以全部相同，也可以针对每个抽吸部10不同。但是，由于滑动面S的滑动特性根据该倾斜角度θ而受到影响，因此，根据要求的润滑性和滑动条件等，将各抽吸部10的凹凸的倾斜角度统一成恰当且特定的倾斜角度θ是对获得稳定的滑动特性有效的。

因此，如果滑动面S的旋转滑动方向为一个方向，则多个抽吸部10各自相对于线状的凹凸的旋转切线的倾斜角度θ被规定为最合适的特定的角度。

此外，如果滑动面S的旋转滑动方向为正反两个方向，则期望同时存在第1抽吸部和第2抽吸部，第1抽吸部具有线状的凹凸，该线状的凹凸在向一个方向旋转时以成为恰当的滑动特性的第1角度相对于旋转切线倾斜，第2抽吸部具有线状的凹凸，该线状的凹凸在向上述一个方向的相反方向旋转时以成为恰当的滑动特性的第2角度相对于旋转切线倾斜。根据这样的结构，在滑动面S向正反两方向旋转时，能够获得各自恰当的滑动特性。

更具体地，在滑动面S向正反两方向旋转的情况下，吸入抽吸部10a和排出抽吸部10b的各线状的凹凸的倾斜角度θ优选形成为关于旋转切线对称那样的角度。

此外，吸入抽吸部10a和排出抽吸部10b优选形成为，沿着滑动面S的周向交替配置。

图3和图4所示的滑动面S是在这样的滑动面S向两个方向旋转的情况下优选的滑动面S的结构。

此外，吸入抽吸部10a和排出抽吸部10b也可以形成为不沿滑动面S的周向交替配置，例如，也可以按照2个吸入抽吸部10a、1个排出抽吸部10b的比例来配置，或者可以按照相反的比例来配置。

抽吸部10是高精度且以规定的间距配置有相互平行且具有固定间距的多个线状的凹凸的结构（线状的凹凸的周期构造），该抽吸部10例如这样来形成：使用飞秒激光，严格地划分出滑动面S的规定的区域，进而，在各个分区中，高精度地控制线状的凹凸的方向。

在以加工阈值附近的照射强度对基板照射线性偏振的激光时，通过入射光与沿着基板的表面的散射光或者等离子波的干涉，以自我组织的方式与偏振光方向垂直地形成具有波长级的间距和槽深的线状的凹凸的周期构造。此时，通过一边使飞秒激光重叠（overlap）一边进行操作，能够在表面形成该线状的凹凸的周期构造的图案。

在利用了这样的飞秒激光的线状的凹凸的周期构造中，由于能够控制其方向性，且能够控制加工位置，因此，能够划分为离散的小分区，并针对各个分区形成期望的线状的凹凸的周期构造。即，如果使圆环状的机械密封滑动件的滑动面旋转并使用该方法，则能够选择性地在滑动面形成细微的周期图案。并且，在还利用了飞秒激光的加工方法中，能够形成对于提高机械密封的润滑性和降低泄漏有效的亚微米级的深度的线状的凹凸。

所述抽吸部10的形成不限于使用飞秒激光，也可以使用皮秒激光或电子束。此外，所述抽吸部10的形成也可以通过使用具有线状的凹凸的周期构造的模具，在使圆环状的机械密封滑动件的滑动面旋转的同时进行盖印（stamp）或者刻印。

此外，在所述抽吸部形成于比滑动面低的阶梯的情况下，凹部的形成也可以通过蚀刻来进行，其后，通过飞秒激光等来在凹部的底部形成线状的凹凸的周期构造。此外，借助飞秒激光等，在滑动面仅形成线状的凹凸的周期构造，其后，在未形成线状的凹凸的周期构造的滑动面进行镀覆或者成膜，由此来形成抽吸部10。

另一方面，密封堤部13构成滑动面S的一部分，并与滑动面S共面，比形成有多个被密封流体收纳区10的区域靠内周侧的滑动面S成为密封堤部13。该密封堤部13由润滑性优异的材料形成。

为了使固定部件和旋转部件的滑动面低摩擦化，取决于被密封流体的种类、温度等，但通常在滑动面之间形成0.1μm～10μm的液膜h（参照图4（b）。），在此情况下，在抽吸部10中，取连结凹凸的顶点那样的假想平面，设定为该假想平面根据液膜h在d1＝0～10h的范围与滑动面S共面，或者比滑动面S低。在图5（a）中示出了d1＝0，即假想平面与滑动面S共面的情况下，此外，在图5（b）中，示出了在滑动面S形成的凹部11的底部，在比滑动面S低出d1的位置形成抽吸部10的情况。在假想平面形成为比滑动面S低的情况下，向凹部11内的空间取入被密封流体，借助抽吸部10使被密封流体产生不会向大气侧泄漏那样的液体的流动。

在滑动面S形成的凹部11的底部形成抽吸部10的情况下，通过飞秒激光先形成凹部11，然后形成抽吸部10。

此外，期望凹凸的顶点与底部之间的深度d2在d2＝0.1h～10h的范围。

抽吸部10的线状的凹凸的间距p是根据被密封流体的粘度设定的，但优选为0.1μm～100μm。在被密封流体的粘度较高的情况下，使间距p增大，以使槽内充分地进入流体为好。

如上所述，在静止时，通过形成在圆周方向连续的滑动面S来防止泄漏，并且，在起动时，通过向抽吸部10内取入被密封流体，能够迅速地形成润滑流体膜，能够降低滑动面S的滑动扭矩来减少磨损。此外，在运转时，向吸入抽吸部10a内取入被密封流体，将该被密封流体送入经由被滑动面S的脊部14而处于分离位置的排出抽吸部10b，通过排出抽吸部10b的作用来使该被密封流体回到被密封流体侧。通过这样的被密封流体的流动，确保了滑动面S的润滑性，并且防止了泄漏，能够确保密封性。特别地，在连结抽吸部10的凹凸的顶点的假想平面设定为比滑动面S低的情况下，假想平面成为与滑动面S具有阶梯差d1的形状，由此，在起动时，利用取入到凹部11内的被密封流体，能够迅速地形成润滑流体膜。

图6涉及本发明的实施方式1，是用于说明在固定环6和旋转环3的滑动面中径向宽度较大的旋转环3的滑动面S形成的动压发生槽的图，图6（a）是俯视图，图6（b）是沿图6（a）的Y－Y线的剖视图。

在所述动压发生槽20中，半径方向槽以相互相邻的一对半径方向槽20a、20b为一组而构成多组动压发生用槽组，该半径方向槽以边界部成为谷部的方式沿着圆周方向形成为相互呈相反方向的楔形状，在边界部设置有将两个半径方向槽隔开的堤部21。

图6（a）所示的动压发生槽20形成为大致L字状的形状，其从旋转环3的滑动面S的外周侧端部朝向内周侧沿大致径向延伸，并且在内周侧弯折而沿大致周向延伸。动压发生槽20构成为，在旋转环3的外周面与被密封流体侧连通，使被密封流体容易引入到槽内。

如图6（b）所示，动压发生槽20的深度在沿周向延伸的部分沿着滑动方向逐渐变化。具体地，动压发生槽20的深度构成为在半径方向槽20a中沿着箭头r1方向呈阶梯状变浅，并在半径方向槽20b中沿着箭头r2方向呈阶梯状变浅。

此外，对于动压发生槽20，槽的深度并不限于图6（b）所示的阶梯状变化，也可以使槽底由相对于滑动面S同样倾斜的面构成，使槽的深度构成为线性变化。或者，也可以将角度不同的多个倾斜面组合，或者使槽底面以曲面构成并以曲线状变化。

动压发生槽20和与其对置的固定环6的滑动面之间的空间随着从被密封流体侧引入到槽内的被密封流体的前进路线，首先随着向径向的内侧前进而变窄，接着在沿周向弯折的部分变宽，而随着沿周向前进逐渐变浅，因此，结果使被密封流体的流动节流。由于被密封流体逐渐被节流，从而产生了以将旋转环3和固定环6相互拉开的方式作用的动压。由此，在旋转环3和固定环6的滑动面S之间容易形成基于被密封流体的润滑膜，提高了滑动特性。

动压发生槽20能够通过在镜面加工得到的滑动面S实施借助YVO4激光或喷砂的精细加工来形成。此外，根据产品尺寸，也可以通过切削来形成。在本实施方式的旋转环中，以最深部的深度为1～100μm的方式形成动压发生槽。

图7涉及本发明的实施方式1，是用于说明形成有动压发生槽20的旋转环3与形成有抽吸部10的固定环6重叠的状态的图，图7（a）是俯视图，图7（b）是沿着图7（a）的Z－Z线的剖视图。

图7中，旋转环3由实线示出，固定环6由双点划线示出，在固定环6的滑动面S形成的抽吸部10与在旋转环3形成的动压发生槽20设定为在径向的位置上大致重叠，抽吸部10和动压发生槽20的内周部分也设定为大致一致。此外，位于旋转环3的动压发生槽20的内周侧的密封堤部13和位于固定环6的抽吸部10的内周侧的密封堤部13也在径向上大致重叠，确保了静止时的密封性。

像上述那样，在固定环6和旋转环3中任意一方的滑动面S，以与被密封流体收纳空间连通的方式在圆周方向分离地形成有多个抽吸部10，该抽吸部10借助固定环6和旋转环3的相对旋转滑动来产生抽吸作用，多个抽吸部具备对被密封流体向吸入方向进行作用的吸入抽吸部、和对被密封流体向排出方向进行作用的排出抽吸部，在固定环6和旋转环3中另一方的滑动面，以与被密封流体收纳空间连通的方式在圆周方向分离地形成有多个动压发生槽20，该动压发生槽20借助固定环和旋转环的相对旋转滑动而产生动压，由此，在静止时不会泄漏，并且在旋转开始的低速时，将被密封流体取入到抽吸部10，并在滑动面产生润滑膜，因此，能够充分润滑，降低滑动阻力，能够获得稳定的滑动特性。此外，在旋转时，借助动压发生槽20在滑动面S产生动压，在旋转环3和固定环6的滑动面S之间形成基于被密封流体的润滑膜，提高了滑动特性。

此外，将抽吸部10形成于固定环6的滑动面和旋转环3的滑动面中的任意一方，并将动压发生槽20形成于固定环6的滑动面和旋转环3的滑动面中的另一方，增大了设计的自由度，使得构成抽吸部10和动压发生槽20的面积较宽，因而能够充分进行旋转开始和旋转时的润滑膜的生成。

〔实施方式2〕

图8涉及本发明的实施方式2，与实施方式1相反，其示出了在旋转环3的滑动面形成抽吸部10，在固定环6的滑动面形成动压发生槽20的情况的剖视图。

在图8中，旋转环3被称为接合环，多由SiC（硬质材料）形成。在该旋转环3的滑动面S，形成有在圆周方向分离的多个抽吸部10。所述多个抽吸部10以在滑动面S的径向外侧和内侧留有空间的方式形成于滑动面S的一部分，并且，抽吸部10的被密封流体侧的一部分形成为不被相对的固定环6的滑动面S所覆盖。

固定环6被称为密封环，多由碳（软质材料）形成。在该固定环6的滑动面S形成有动压发生槽20。动压发生槽20的外周侧与被密封流体侧连通。

在旋转环3的滑动面S的与抽吸部10的区域相比靠内周侧（大气侧）的位置，和在固定环6的滑动面S的与动压发生槽20的区域相比靠内周侧（大气侧）的位置，例如形成有由润滑性优异的滑动材料构成的密封堤部13。

〔实施方式3〕

图9涉及本发明的实施方式3，其示出了抽吸部的其它实施方式，是在与滑动面垂直的面切断的剖视图。

在实施方式1中，抽吸部10在圆周方向和径向上形成为平行于与轴垂直的面，但在图9中，吸入抽吸部10a形成为，在周向上，其线状的凹凸朝向作为对方侧滑动件的旋转环3的旋转方向R逐渐变高（变浅），排出抽吸部10b形成为，其线状的凹凸朝向作为对方侧滑动件的旋转环3的旋转方向R逐渐降低（变深）。

这样，线状的凹凸形成为俯视观察时相对于旋转切线倾斜，并且侧视时也在周向倾斜，因此，在吸入抽吸部10a中，能够更进一步地将被密封流体取入并送出到排出抽吸部10b，并且，在排出抽吸部10b中，能够使送入的被密封流体更进一步地回到被密封流体侧。

在本例的情况下，当所述固定环和旋转环的滑动面之间形成的液膜厚度为h时，设定为从滑动面到连结抽吸部的凹凸的顶点的假想平面的最深部和最浅部的深度在0～10h的范围内即可。

抽吸部10在圆周方向或/和径向上根据需要能够任意倾斜。例如，在图3所示形成有抽吸部10的情况下，考虑到使吸入抽吸部10a形成为朝向径向内侧而逐渐降低而容易吸入被密封流体，排出抽吸部10b形成为朝向径向内侧而逐渐增高而容易排出被密封流体。

此外，在被密封流体侧存在于旋转环3和固定环6的内侧的外侧式的机械密封的情况下，抽吸部10和动压发生槽20面对内侧而形成，此时，配置为抽吸部10的径向内侧的一部分不被相对的滑动面覆盖即可。

标号说明

1：旋转轴；

2：套筒；

3：旋转环；

4：壳体；

5：密封盖；

6：固定环；

7：波纹管；

8：螺旋波形弹簧；

9：波纹管；

10：抽吸部；

10a：吸入抽吸部；

10b：排出抽吸部；

11：凹部；

12：外周侧；

13：密封堤部；

14：脊部；

20：动压发生槽；

20a、20b：一对半径方向槽；

21：堤部；

S：滑动面。

Claims

1.一种滑动部件，在该滑动部件中，以固定于固定侧的圆环状的固定环和与旋转轴一起旋转的圆环状的旋转环相对置的方式使各滑动面相对旋转，由此对存在于该相对旋转滑动的所述滑动面的径向一侧的被密封流体进行密封，该滑动部件的特征在于，

在所述固定环和旋转环中任意一方的滑动面，以与被密封流体收纳空间连通的方式在圆周方向分离地形成有多个抽吸部，所述抽吸部借助固定环和旋转环的相对旋转滑动而产生抽吸作用，

在所述固定环和旋转环中另一方的滑动面，以与被密封流体收纳空间连通的方式在圆周方向上形成有多个动压发生槽，该动压发生槽通过固定环和旋转环的相对旋转滑动而产生动压。

2.根据权利要求1所述的滑动部件，其特征在于，所述抽吸部形成于所述固定环，所述动压发生槽形成于所述旋转环。

3.根据权利要求1或2所述的轴封装置，其特征在于，所述抽吸部形成线状的凹凸的周期构造的结构，所述线状的凹凸形成为，该凹凸的方向相对于该滑动面的滑动方向以规定的角度倾斜。

4.根据权利要求3所述的轴封装置，其特征在于，所述抽吸部的所述线状的凹凸的周期构造形成为，相邻的抽吸部的所述线状的凹凸的方向关于该滑动面的滑动方向对称。

5.根据权利要求3或4所述的轴封装置，其特征在于，所述抽吸部的所述线状的凹凸的周期构造通过飞秒激光的照射来形成。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的滑动部件，其特征在于，所述抽吸部设置于在滑动面形成的多个凹部的底部。

7.根据权利要求3～6中的任一项所述的机械密封，其特征在于，在所述固定环的滑动面和旋转环的滑动面之间形成的液膜厚度为h的情况下，从滑动面到连结抽吸部的线状的凹凸的顶点的假想平面的深度d1被设定在d1＝0～10h的范围，此外，抽吸部的线状的凹凸的深度d2被设定在d2＝0.1h～10h的范围。

8.根据权利要求3～7中的任一项所述的机械密封，其特征在于，所述吸入抽吸部和排出抽吸部形成为，在侧视时，线状的凹凸在圆周方向或/和径向上分别任意地倾斜。

9.根据权利要求8所述的机械密封，其特征在于，所述吸入抽吸部形成为，在侧视时，线状的凹凸朝向对方侧滑动部件的旋转方向逐渐变高，排出抽吸部形成为，在侧视时，线状的凹凸朝向对方侧滑动部件的旋转方向逐渐降低。

10.根据权利要求8或9所述的机械密封，其特征在于，所述吸入抽吸部形成为，在侧视时，线状的凹凸朝向内周方向逐渐降低，排出抽吸部形成为，在侧视时，线状的凹凸朝向外周方向逐渐降低。

11.根据权利要求1～10中的任一项所述的滑动部件，其特征在于，在所述动压发生槽中，半径方向槽以相互相邻的一对半径方向槽为一组而构成多组动压发生用槽组，该半径方向槽以边界部成为谷部的方式沿着圆周方向形成为相互呈相反方向的楔形状，在边界部设置有将两个半径方向槽隔开的堤部。

12.根据权利要求11所述的滑动部件，其特征在于，所述动压发生槽形成为大致L字状的槽形状，其从滑动面的外周侧端部朝向内周侧沿着大致径向延伸，并且在内周侧弯折而沿大致周向延伸。