CN104769341B - 滑动部件 - Google Patents

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Abstract

积极地将流体引入到滑动面,并使该流体从滑动面排出,防止堆积物产生原因物质在滑动面上浓缩,进而防止堆积物产生,同时防止被引入到滑动面上的流体向低压流体侧泄漏。其特征在于,在一对滑动部件的彼此相对滑动的一侧的滑动面上设置有流体循环槽(10),所述流体循环槽(10)由从高压流体侧进入的入口部(10a)、向高压流体侧排出的出口部(10b)、以及将入口部(10a)和出口部(10b)连通的连通部(10c)构成,流体循环槽(10)借助于台面部(R)与低压流体侧隔离开,至少入口部(10a)或者出口部(10b)处的槽的截面积设定成与连通部(10c)处的槽的截面积不同,以使在流体循环槽(10)中流动的流体在连通部(10c)处的压力降低。

Description

滑动部件
技术领域
本发明涉及适合于例如机械密封件、轴承及其它滑动部的滑动部件。特别是涉及需要使流体介于滑动面之间来减低摩擦并且防止流体从滑动面泄漏的密封环或轴承等滑动部件。
背景技术
在作为滑动部件的一个示例的机械密封件中,通过泄漏量、磨损量以及转矩来评价其性能。在以往技术中,通过使机械密封件的滑动材质及滑动面粗糙度最优化来提高性能,并实现低泄漏、高寿命、低转矩。但是,由于近年对于环境问题的意识的提高,要求机械密封件进一步提高性能,需要超越以往技术框架的技术开发。
在这样的情况下,例如,在用于水冷式发动机的冷却的水泵的机械密封件中,随着时间的推移,作为防冻液的一种的LLC(Liquid Level Control:液面控制)的添加剂、例如硅酸盐、磷酸盐等(下面,称为“堆积物产生原因物质”)有可能在滑动面上浓缩而生成堆积物,机械密封件的功能降低,对于这点,本件发明人已确认。可以认为该堆积物的生成的现象在处理药品或油的设备的机械密封件中也同样产生。
在以往的机械密封件中,已知如下这种机械密封件:为了防止滑动面因摩擦发热而产生磨损或烧损,在滑动面上形成有流体导入槽以形成流体层(例如,参照专利文献1、2、3),但现状是,尚未提出寻求到如下对策的结构:不仅减少泄漏及磨损还用于防止在滑动面上生成堆积物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平7-180772号公报
专利文献2:日本特开平7-224948号公报
专利文献3:美国专利第5,498,007号说明书
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于,提供一种滑动部件,积极地将流体引入到滑动面,并使该流体从滑动面排出,防止堆积物产生原因物质在滑动面上浓缩,进而防止堆积物产生的同时防止被引入到滑动面上的流体向低压流体侧泄漏,从而能够长期地维持滑动面的密封功能。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的,本发明的滑动部件的第一特征在于,在一对滑动部件的彼此相对滑动的一侧的滑动面上设置有流体循环槽,所述流体循环槽由从高压流体侧进入的入口部、向高压流体侧排出的出口部、以及将所述入口部和所述出口部连通起来的连通部构成,所述流体循环槽借助于台面部与低压流体侧隔离开,至少所述入口部或者所述出口部处的槽的截面积被设定成与所述连通部处的槽的截面积不同,以使在所述流体循环槽中流动的流体在所述连通部处的压力降低。
根据该特征,能够提供一种滑动部件,其积极地将流体引入到滑动面,并使该流体从滑动面排出,防止堆积物产生原因物质在滑动面上浓缩,进而防止堆积物产生,同时使在流体循环槽中流动的流体在连通部处的压力降低,防止被引入到滑动面上的流体向低压流体侧泄漏,从而能够长期地维持滑动面的密封功能。
此外,本发明的滑动部件的第二特征在于,在第一特征中,所述入口部的槽的截面积被设定成小于所述连通部和所述出口部的槽的截面积。
此外,本发明的滑动部件的第三特征在于,在第一特征中,所述出口部的槽的截面积被设定成大于所述连通部和所述入口部的槽的截面积。
根据这些特征,能够确保将流体引入到滑动面,同时能够使在流体循环槽中流动的流体在连通部处的压力降低。
此外,本发明的滑动部件的第四特征在于,在第一至第三特征中的任一特征中,所述流体循环槽在所述滑动面的周向上被台面部隔离开地设置有多个。
根据该特征,能够将流体均匀地引入到整个滑动面上。
此外,本发明的滑动部件的第五特征在于,在第一至第四特征中的任一特征中,在被所述流体循环槽和高压流体侧围着的部分设置有正压产生机构,所述正压产生机构由比所述流体循环槽浅的正压产生槽构成,所述正压产生机构在所述入口部的下游侧与所述入口部连通,所述正压产生机构借助于台面部与所述出口部及所述高压流体侧隔离开。
根据该特征,能够借助于利用正压产生机构产生的正压将相对滑动的滑动面的间隔扩大,在该滑动面上形成液膜,提高润滑性。
此外,本发明的滑动部件的第六特征在于,在第五特征中,所述正压产生机构由瑞利台阶机构构成。
根据该特征,通过在滑动面上设置瑞利台阶,从而能够容易地形成正压产生机构。
此外,本发明的滑动部件的第七特征在于,在第五或第六特征中,在所述一侧的滑动面的被所述流体循环槽和高压流体侧围着的部分的外侧设置有负压产生机构,所述负压产生机构由比所述流体循环槽浅的负压产生槽构成,所述负压产生槽与所述入口部连通,所述负压产生槽借助于台面部与所述出口部、所述低压流体侧及所述高压流体侧隔离开。
根据该特征,通过在未设置有瑞利台阶机构的部分即相邻的流体循环槽之间将欲从高压流体侧向低压流体侧泄漏的被密封流体引入到负压产生槽,并使该流体经由流体循环槽回到高压流体侧,从而能够提高密封性,并能够提高整个滑动面的密封性。
此外,本发明的滑动部件的第八特征在于,在第七特征中,所述负压产生机构由倒瑞利台阶机构构成。
根据该特征,通过在滑动面上设置倒瑞利台阶,从而能够容易地形成负压产生机构。
此外,本发明的滑动部件的第九特征在于,在第一至第四特征中的任一特征中,在所述一侧的滑动面的高压侧设置有具备正压产生槽的正压产生机构,在该滑动面的低压侧设置有具备负压产生槽的负压产生机构,在所述正压产生槽与所述负压产生槽之间配设有所述连通部,以将所述正压产生槽的上游侧及所述连通部与高压流体侧连通的方式配设有入口部,配设有将所述负压产生槽的下游侧及所述连通部与高压流体侧连通的出口部,所述入口部和所述出口部从低压侧朝向高压侧分别向张开的方向倾斜。
根据该特征,利用正压产生机构来提高润滑性,并利用负压产生机构来提高密封性,除此以外,由于将欲从正压产生机构侧向负压产生机构侧流入的流体引入到连通部并排出到高压流体侧,因而能够进一步地防止滑动面上的泄漏,提高密封性。
发明效果
本发明起到如下的优异效果:
(1)至少所述入口部或者所述出口部处的槽的截面积被设定成与所述连通部处的槽的截面积不同,以使在流体循环槽中流动的流体在所述连通部处的压力降低,因而能够提供如下这样的滑动部件:其积极地将流体引入到滑动面,并使该流体从滑动面排出,防止堆积物产生原因物质在滑动面上浓缩,进而防止堆积物产生,同时使在流体循环槽中流动的流体在连通部处的压力降低,防止被引入到滑动面上的流体向低压流体侧泄漏,从而能够长期地维持滑动面的密封功能。
(2)由于入口部的槽的截面积被设定成小于连通部和出口部的槽的截面积,或者,出口部的槽的截面积被设定成大于连通部和入口部的槽的截面积,因而能够确保将流体引入到滑动面,并能够使在流体循环槽中流动的流体在连通部处的压力降低。
(3)由于流体循环槽在滑动面的周向上被台面部隔离开地设置有多个,因而能够将流体均匀地引入到整个滑动面上。
(4)能够借助于利用正压产生机构产生的正压将相对滑动的滑动面的间隔扩大,在该滑动面上形成液膜,提高润滑性。
(5)由瑞利台阶机构构成正压产生机构,因而通过在滑动面上设置瑞利台阶就能够容易地形成正压产生机构。
(6)通过在未设置有瑞利台阶机构的部分即相邻的流体循环槽之间将欲从高压流体侧向低压流体侧泄漏的被密封流体引入到负压产生槽,并使该流体经由流体循环槽回到高压流体侧,从而能够提高密封性,并能够提高整个滑动面的密封性。
(7)由倒瑞利台阶机构构成负压产生机构,因而通过在滑动面上设置倒瑞利台阶就能够容易地形成负压产生机构。
(8)利用正压产生机构来提高润滑性,并利用负压产生机构来提高密封性,除此以外,由于将欲从正压产生机构侧向负压产生机构侧流入的流体引入到连通部并排出到高压流体侧,因而能够进一步地防止滑动面上的泄漏,提高密封性。
附图说明
图1是示出本发明的实施例1的机械密封件的一个示例的纵剖视图。
图2示出了本发明的实施例1的滑动部件的滑动面,图(a)示出了流体循环槽呈大致V字状地在周向上独立地设置有多个的情况,图(b)示出了流体循环槽呈直线状地在周向上独立地设置有多个的情况。
图3示出了本发明的实施例1的滑动部件的滑动面,图(a)示出了流体循环槽呈大致U字状地在周向上独立地设置有多个的情况,图(b)示出了流体循环槽以在周向上连通的方式设置的情况。
图4是图2(a)中的A-A剖视图,用于说明流体循环槽的入口部的纵剖面形状。
图5是用于说明本发明的实施例1的滑动部件的设置于滑动面上的流体循环槽的平面形状的图。
图6示出了本发明的实施例2的滑动部件的滑动面,示出了在图2所示的滑动面上附加有正压产生机构的情况。
图7示出了本发明的实施例2的滑动部件的滑动面,示出了在图3所示的滑动面上附加有正压产生机构的情况。
图8示出了本发明的实施例3的滑动部件的滑动面。
图9示出了本发明的实施例4的滑动部件的滑动面。
图10是用于说明由瑞利台阶机构等构成的正压产生机构和由倒瑞利台阶机构等构成的负压产生机构的图,图(a)示出了瑞利台阶机构,图(b)示出了倒瑞利台阶机构。
具体实施方式
下面,参照附图而根据实施例来示例性地对用于实施本发明的方式进行说明。但是,关于该实施例中记载的构成部件的尺寸、材质、形状及其相对的配置等,只要没有特别明示的记载,则本发明的范围不仅限定于这些。
实施例1
参照图1至图5来对本发明的实施例1的滑动部件进行说明。
另外,在下面的实施例中,列举作为滑动部件的一个示例的机械密封件为例来进行说明。此外,将构成机械密封件的滑动部件的外周侧作为高压流体侧(被密封流体侧)、将内周侧作为低压流体侧(大气侧)来进行说明,但本发明不限于此,也可以应用于高压流体侧和低压流体侧相反的情况。
图1是示出机械密封件的一个示例的纵剖视图,并且是对欲从滑动面的外周向内周方向泄漏的高压流体侧的被密封流体进行密封的形式的内侧形式,设置有:作为一个滑动部件的圆环状的旋转环3;和作为另一个滑动部件的圆环状的固定环5,所述旋转环3借助于套筒2以能够与该旋转轴1一体地旋转的状态被设置在对高压流体侧的泵轮(省略图示)进行驱动的旋转轴1侧,所述固定环5以非旋转状态且能够轴向移动的状态被设置于泵的外壳4,利用沿着轴向对固定环5施力的螺旋波浪形弹簧6和波纹管7,使通过研磨等被镜面精加工的滑动面S彼此紧贴地滑动。即,该机械密封件防止被密封流体在旋转环3与固定环5彼此的滑动面S上从旋转轴1的外周流出到大气侧。
另外,在图1中,示出了旋转环3的滑动面的宽度宽于固定环5的滑动面的宽度的情况,但不限于此,当然,在相反的情况下也能够应用本发明。
图2示出了本发明的实施例1的滑动部件的滑动面,这里,以在图2的固定环5的滑动面上形成流体循环槽的情况为例来进行说明。
另外,在旋转环3的滑动面上形成流体循环槽的情况也基本上相同,但在该情况下,由于流体循环槽与被密封流体侧连通即可,因此无需设置到滑动面的外周侧。
在图2(a)中,固定环5的滑动面的外周侧是高压流体侧,此外,内周侧是低压流体侧、例如大气侧,对方滑动面沿着逆时针方向旋转。
在固定环5的滑动面上,在周向上设置有多个流体循环槽10,所述流体循环槽10与高压流体侧连通,并借助于滑动面的平滑部R(在本发明中,有时称为“台面部”)与低压流体侧隔离开。
流体循环槽10由从高压流体侧进入的入口部10a、向高压流体侧排出的出口部10b、以及将入口部10a与出口部10b沿周向连通的连通部10c构成。由于流体循环槽10防止包括腐蚀生成物等在内的流体在滑动面上浓缩,因此起到积极地将被密封流体从高压流体侧导入到滑动面上并排出的作用,流体循环槽10形成有入口部10a和出口部10b,以便容易与对方滑动面的旋转方向相对应地将被密封流体引入到滑动面上且容易排出,另一方面,为了减少泄漏,流体循环槽10借助于台面部R与低压流体侧隔离开。
另外,即使流体循环槽10借助于台面部R与低压流体侧隔离开,只要与低压流体侧存在压力梯度就无法避免微量的泄漏,由于如图2(a)所示的流体循环槽10那样地在靠近低压流体侧的连通部10c处压力梯度最大,因此流体容易从连通部10c产生泄漏。
在本示例中,在流体循环槽10中,入口部10a和出口部10b的倾斜角度被设定得较大,两者以在低压流体侧(在图2中是内周侧)交叉的方式配设成大致V字状,该交叉部形成连通部10c。入口部10a与出口部10b的交叉角度为钝角(例如,约150°),但不特别地限定于此,也可以进一步地增大入口部10a与出口部10b的倾斜度,此外,也可以不形成为直线状而形成为曲线状(圆弧状等)。此外,流体循环槽10的宽度和深度根据被密封流体的压力、种类(粘性)等而被设定成最适合的尺寸,关于这点,在后面详细地进行说明。
另外,在本说明书中,“入口部和出口部的倾斜角度大”是指,例如在图2中,入口部和出口部各自的倾斜角度倾斜成,随着朝向高压流体侧,比将入口部和出口部与固定环的中心连结起来的线张开得更大。
在图2(a)所示的流体循环槽10中,由于入口部10a和出口部10b的倾斜角度大,因此流体向入口部10a的流入和流体从出口部10b的排出容易。此外,由于靠近低压流体侧的连通部10c的长度短,因此从连通部10c向低压流体侧的泄漏减少。
图2(b)所示的固定环5在流体循环槽10的形状呈大致直线状这点上与图2(a)不同,并且,在沿着周向以3等分地设置有流体循环槽10这点上不同,但其它基本结构与图2(a)相同。
在图2(b)所示的流体循环槽10中,由于入口部10a、连通部10c和出口部10b呈大致直线状,因此流体容易从入口部10a向出口部10b流通,并且,从连通部10c向低压流体侧的泄漏也少。
图3(a)所示的固定环5在流体循环槽10的形状呈大致U字状这点上与图2(a)不同,并且,在沿着周向以8等分地设置有流体循环槽10这点上也不同,但其它基本结构与图2(a)相同。
在图3(a)所示的流体循环槽10中,入口部10a和出口部10b以通过固定环的中心的方式朝向高压流体侧张开,入口部10a和出口部10b的内周侧端部借助于以固定环5的中心为中心的圆弧状的连通部10c连接起来。
图3(b)所示的固定环5主要在流体循环槽以在周向上连通的方式设置这点上与图3(a)不同,并且在沿着周向以12等分地设置有流体循环槽10这点上也不同,但其它基本结构与图3(a)相同。
在图3(b)中,与图3(a)同样地,入口部10a和出口部10b以成对的方式沿着周向设置有多个,所述入口部10a和出口部10b与高压流体侧连通并且借助于滑动面的平滑部R与低压流体侧隔离开,连通部10c将成对的入口部10a和出口部10b在内周侧端部连通起来,并且连通部10c沿着整周延伸,将所有的流体循环槽10的连通部连通起来。此外,流体循环槽10的入口部10a和出口部10b例如以中心线O-O为基准而朝向高压流体侧张开,并且对称地形成,入口部10a与出口部10b的交叉角被设定成钝角(例如,约120°)。
下面,一边参照图4和图5一边对流体循环槽的截面形状进行说明。
图4是图2(a)中的A-A剖视图,示出了流体循环槽的入口部的纵截面形状。
在图4(a)中,流体循环槽的入口部10a的槽深h1在面向高压流体侧的入口面处被设定得小于连通部10c和出口部10b的槽深h。在该情况下,入口部10a、连通部10c和出口部10b的槽宽恒定。
图4(a)所示的入口部10a在面向高压流体侧的入口面处从台面部R到槽底面10d的槽深被设定为h1,以随着朝向连通部10c而平缓地变深的方式呈锥状地形成有底面10d。
图4(b)所示的入口部10a从面向高压流体侧的入口面起到一定的距离m的位置,从台面部R到槽底面10d的槽深被设定为h1,之后,形成为随着朝向连通部10c而平缓地变深的锥状。
图4(c)所示的入口部10a从面向高压流体侧的入口面起到一定的距离m的位置,从台面部R到槽底面10d的槽深被设定为h1,之后,利用台阶部形成为变深到槽深h。
如上述那样,图4所示的流体循环槽10的入口部10a的槽深h1被设定成小于连通部10c和出口部10b的槽深h,由此,即使在槽宽恒定的情况下,槽的截面积在入口部10a处也小于连通部10c和出口部10b。因此,相比于流体循环槽10的截面积与连通部10c和出口部10b大小相同为恒定的情况,流体向流体循环槽10流入的流入量减少,最靠近低压流体侧的连通部10c处的流体的压力也减少。其结果是,连通部10c与低压流体侧的压力梯度也变小,从最靠近低压流体侧的连通部10c的泄漏减少。
下面,一边参照图5一边对通过槽宽的大小而改变流体循环槽10的槽的截面积的情况进行说明。
图5(a)示出了入口部10a的槽宽b1设定得小于连通部10c和出口部10b的槽宽b的情况。在该情况下,入口部10a、连通部10c和出口部10b的槽深恒定。
图5(a)所示的入口部10a在面向高压流体侧的入口面处槽宽被设定成b1,以朝向连通部10c平缓地扩大而变成槽宽b的方式形成为锥状。
作为入口部10a的槽宽b1朝向连通部10c扩大的方式,从面向高压流体侧的入口面到一定距离的槽宽设为槽宽b1,之后,设定成朝向连通部10c平缓地扩大,除了这情况以外,也可以这样:从面向高压流体侧的入口面到一定距离的槽宽为槽宽b1,之后,利用台阶部设定成急剧地扩大到槽宽b。
图5(b)示出了出口部10b的槽宽b2设定得大于连通部10c和入口部10a的槽宽b的情况。在该情况下,入口部10a、连通部10c和出口部10b的槽深相同。
图5(b)所示的出口部10b从连通部10c朝向出口部10b而平缓地扩大,以在面向高压流体侧的出口面处槽宽变成b2的方式形成为锥状。
作为出口部10b的槽宽b2从连通部10c朝向出口部10b扩大的方式,从面向高压流体侧的出口面到一定距离设为槽宽b2,之后,设定成朝向连通部10c而平缓地缩小,除了这情况以外,也可以这样:从面向高压流体侧的出口面到一定距离设为槽宽b2,之后,利用台阶部设定成急剧地缩小到槽宽b。
如上所述,如图5(a)所示,在流体循环槽10的入口部10a的槽宽b1设定成小于连通部10c和出口部10b的槽宽b的情况下,即使在槽深为恒定的情况下,槽的截面积在入口部10a处也小于连通部10c和出口部10b。因此,相比于流体循环槽10的入口部10a处的截面积与连通部10c和出口部10b大小相同为恒定的情况,流体向流体循环槽10流入的流入量减少,最靠近低压流体侧的连通部10c处的流体的压力也减少。其结果是,连通部10c与低压流体侧的压力梯度也变小,从最靠近低压流体侧的连通部10c的泄漏减少。
此外,如图5(b)所示,在出口部10b的槽宽b2设定成大于连通部10c和入口部10a的槽宽b的情况下,即使在槽深为恒定的情况下,槽的截面积在出口部10b处也大于连通部10c和出口部10b。因此,相比于流体循环槽10的出口部10b处的截面积与连通部10c和入口部10a大小相同且恒定的情况,出口部10b处的流体的排出阻力变小,连通部10c处的流体的压力减少。其结果是,连通部10c与低压流体侧的压力梯度也变小,从最靠近低压流体侧的连通部10c的泄漏减少。
另外,在上述中,对槽深和槽宽中的任一方恒定而改变另一方的情况进行了说明,但也可以改变槽深和槽宽这两方,关键是截面积按所希望的变化即可。
如以上说明的那样,根据实施例1的结构,利用流体循环槽10将流体积极地导入到滑动面上并排出,从而滑动面之间的流体进行循环,防止包括堆积物产生原因物质等在内的流体的浓缩、以及磨损粉末及异物的滞留,进而防止堆积物形成,能够长期地维持滑动面的密封功能。此时,为了使在流体循环槽10中流动的流体在连通部10c处的压力降低,至少入口部10a或者出口部10b处的槽的截面积被设定成与连通部10c处的槽的截面积不同,更具体而言设定成,入口部10a的槽的截面积小于连通部10c和出口部10b的槽的截面积,或者出口部10b的槽的截面积大于连通部10c和入口部10a的槽的截面积,因此能够进一步地减少流体从流体循环槽10的位于最靠近低压流体侧的部分的连通部10c向低压流体侧泄漏。
实施例2
参照图6和图7对本发明的实施例2的滑动部件进行说明。
实施例2的滑动部件在由滑动面的流体循环槽和高压流体侧围着的部分附加地设置有正压产生机构这点上与实施例1的滑动部件不同,但其它基本结构与实施例1相同,该其它基本结构即:为了使在流体循环槽10中流动的流体在连通部10c处的压力降低,至少入口部10a或者出口部10b处的槽的截面积被设定成与连通部10c处的槽的截面积不同,更具体而言被设定成,入口部10a的槽的截面积小于连通部10c和出口部10b的槽的截面积,或者出口部10b的槽的截面积大于连通部10c和入口部10a的槽的截面积,因此能够进一步地减少流体从流体循环槽10的位于最靠近低压流体侧的部分的连通部10c向低压流体侧泄漏,对相同部件标相同标号,省略重复的说明。
在图6(a)所示的固定环5中,在设置有流体循环槽10的滑动面上,在由流体循环槽10和高压流体侧围着的部分设置有正压产生机构11,所述正压产生机构11具备比流体循环槽10浅的正压产生槽11a。
正压产生槽11a与流体循环槽10的入口部连通,并且借助于台面部R与出口部10b及高压流体侧隔离开。
在本示例中,正压产生机构11由瑞利台阶机构构成,所述瑞利台阶机构具备与流体循环槽10的入口部10a连通的凹槽11a和瑞利台阶11b,但不限于此,例如,也可以由带堰部的飞母托槽构成,关键是产生正压的机构即可。
另外,关于瑞利台阶机构,后面详细地进行说明。
图6(b)所示的固定环5在流体循环槽10的形状呈大致直线状这点上与图6(a)不同,并且在流体循环槽10沿着周向以3等分地设置这点上也不同,但其它基本结构与图6(a)相同。
图7(a)所示的固定环5在流体循环槽10的形状呈大致U字状这点上与图6(a)不同,并且在流体循环槽10沿着周向以8等分地设置这点上也不同,但其它基本结构与图6(a)相同。
本示例所示的流体循环槽10的入口部10a和出口部10b以通过固定环5的中心的方式朝向高压流体侧张开,入口部10a和出口部10b的内周侧的部分借助于以固定环的中心为中心的圆弧状的连通部10c连接起来。
图7(b)所示的固定环5主要在流体循环槽以在周向上连通的方式设置这点上与图7(a)不同,并且在沿着周向以12等分地设置有流体循环槽10这点上也不同,但其它基本结构与图7(a)相同。
在图7(b)中,与图7(a)同样地,入口部10a和出口部10b以成对的方式沿着周向设置有多个,所述入口部10a和出口部10b与高压流体侧连通并且借助于滑动面的平滑部R与低压流体侧隔离开,连通部10c将成对的入口部10a和出口部10b在内周侧端部连通起来,并且连通部10c沿着整周延伸,将所有的流体循环槽10的连通部连通起来。此外,流体循环槽10的入口部10a和出口部10b例如以中心线O-O为基准而朝向高压流体侧张开,并且对称地形成,入口部10a与出口部10b的交叉角被设定成钝角(例如,约120°)。
在本实施例2中,正压产生机构11在其上游侧经由流体循环槽10的入口部10a将流体从高压流体侧吸入,产生正压,利用产生的正压将相对滑动的滑动面的间隔扩大,在该滑动面上形成液膜,提高润滑性。
实施例3
参照图8对本发明的实施例3的滑动部件进行说明。
实施例3的滑动部件在由滑动面的流体循环槽和高压流体侧围着的部分的外侧附加地设置有负压产生机构这点上与实施例2的滑动部件不同,但其它基本结构与实施例2相同,该其它基本结构即:为了使在流体循环槽10中流动的流体在连通部10c处的压力降低,至少入口部10a或者出口部10b处的槽的截面积被设定成与连通部10c处的槽的截面面积不同,更具体而言被设定成,入口部10a的槽的截面积小于连通部10c和出口部10b的槽的截面积,或者出口部10b的槽的截面积大于连通部10c和入口部10a的槽的截面积,因此能够进一步地减少流体从流体循环槽10的位于最靠近低压流体侧的部分的连通部10c向低压流体侧泄漏,对相同部件标相同标号,省略重复的说明。
在图8(a)中,在设置有流体循环槽10的滑动面上,在由流体循环槽10和高压流体侧围着的部分设置有正压产生机构11,所述正压产生机构11具备比流体循环槽10浅的正压产生槽11a,并且,在由流体循环槽10和高压流体侧围着的部分的外侧、即相邻的流体循环槽10、10之间设置有负压产生机构12,所述负压产生机构12具备比流体循环槽10浅的负压产生槽12a。负压产生槽12a与入口部10a连通,并且借助于台面部R与出口部10b和低压流体侧隔离开。
在本示例中,负压产生机构12由倒瑞利台阶机构构成,所述倒瑞利台阶机构具备与流体循环槽10的入口部10a在上游侧连通的凹槽12a和倒瑞利台阶12b,但不限于此,关键是产生负压的机构即可。
关于倒瑞利台阶机构,后面详细地进行说明。
在图8(b)中,沿着周向4以等分地配设有流体循环槽10,设置在相邻的流体循环槽10、10之间的倒瑞利台阶机构12的凹槽12a在周向上形成得长于图8(a)中的凹槽12a,这点与图8(a)不同,但其它结构与图8(a)相同。
在本实施例3中,负压产生机构12利用负压的产生将欲从高压流体侧向低压流体侧泄漏的被密封流体引入到负压产生槽12a中,并经由流体循环槽10使所述流体回到高压流体侧,起到提高密封性的作用,防止未设置有正压产生机构11的部分即相邻的流体循环槽10与10之间的泄漏,提高整个滑动面的密封性。
另外,正压产生机构11和负压产生机构12的等分数及正压产生机构11与负压产生机构12的长度之比能够适当地选定最适合的值。
实施例4
参照图9来对本发明的实施例4的滑动部件进行说明。
对与上述的实施例相同的部件标相同的标号,省略重复的说明。
实施例4的滑动部件在滑动面的高压侧设置有具备正压产生槽11a的正压产生机构11,在滑动面的低压侧设置有具备负压产生槽12a的负压产生机构12,在正压产生槽11a与负压产生槽12a之间在整周范围配设有流体循环槽10的连通部10c,以将正压产生槽11a的上游侧及连通部10c与高压流体侧连通的方式配设有入口部10a,配设有将负压产生槽12a的下游侧及连通部10c与高压流体侧连通的出口部10b,入口部10a和出口部10b从低压侧朝向高压侧地分别向张开的方向倾斜。
在本实施例4中,流体循环槽10的配设在正压产生槽11a与负压产生槽12a之间的连通部10c具有将欲从正压产生机构11侧向负压产生机构12侧流入的流体引入并排出到高压流体侧的作用,防止滑动面的泄漏,提高密封性。
此外,为了使在流体循环槽10中流动的流体在连通部10c处的压力降低,至少入口部10a或者出口部10b处的槽的截面积设定成与连通部10c处的槽的截面积不同,更具体而言被设定成,入口部10a的槽的截面积小于连通部10c和出口部10b的槽的截面积,或者,出口部10b的槽的截面积大于连通部10c和入口部10a的槽的截面积,因此,能够更进一步地减少流体从流体循环槽10的位于最靠近低压流体侧的部分的连通部10c向低压流体侧泄漏,这与上述的实施例相同。
下面,一边参照图10一边对由瑞利台阶机构等构成的正压产生机构和由倒瑞利台阶机构等构成的负压产生机构进行说明。
在图10(a)中,作为相对的滑动部件的旋转环3和固定环5如箭头所示那样地相对滑动。例如,在固定环5的滑动面上,与相对的移动方向垂直且面向上游侧地形成有瑞利台阶11b,在该瑞利台阶11b的上游侧形成有作为正压产生槽的凹槽部11a。相对的旋转环3和固定环5的滑动面是平坦的。
当旋转环3和固定环5沿着箭头所示的方向相对移动时,介于旋转环3和固定环5的滑动面之间的流体由于其粘性而欲沿着旋转环3或者固定环5的移动方向跟随移动,因此,此时,由于瑞利台阶11b的存在而产生虚线所示那样的正压(动压)。
另外,10a、10b表示流体循环槽的入口部、出口部,此外,R表示台面部。
在图10(b)中也同样地,作为相对的滑动部件的旋转环3和固定环5如箭头所示那样地相对滑动,但在旋转环3和固定环5的滑动面上,与相对的移动方向垂直且面向下游侧地形成有倒瑞利台阶12b,在该倒瑞利台阶12b的下游侧形成有作为负压产生槽的凹槽部12a。相对的旋转环3和固定环5的滑动面是平坦的。
当旋转环3和固定环5沿着箭头所示的方向相对移动时,介于旋转环3和固定环5的滑动面之间的流体由于其粘性而欲沿着旋转环3或者固定环5的移动方向跟随移动,因此,此时,由于倒瑞利台阶12b的存在而产生虚线所示那样的负压(动压)。
另外,10a、10b表示流体循环槽的入口部、出口部,此外,R表示台面部。
以上利用附图对本发明的实施例进行了说明,但具体的结构不限于这些实施例,即使有不脱离本发明主旨的范围内的变更及补充,也包括在本发明中。
例如,在上述实施例中,对将滑动部件用于机械密封装置的一对旋转用密封环和固定用密封环中的任一个的示例进行了说明,但也可以用作在圆筒状滑动面的轴向一侧密封润滑油并且与旋转轴滑动的轴承的滑动部件。
此外,例如,在上述实施例中,对在外周侧存在高压的被密封流体的情况进行了说明,但也可以应用于内周侧是高压流体的情况。
此外,例如,在上述实施例中,对在机械密封件的构成滑动部件的固定环上设置流体循环槽、正压产生机构和负压产生机构的情况进行了说明,但也可以与之相反地在旋转环上设置流体循环槽、正压产生机构和负压产生机构。在该情况下,流体循环槽无需设置到旋转环的外周侧,与被密封流体侧连通即可。
标号说明
1 旋转轴
2 套筒
3 旋转环
4 外壳
5 固定环
6 螺旋波浪形弹簧
7 波纹管
10 流体循环槽
11 正压产生机构(瑞利台阶机构)
12 负压产生机构(倒瑞利台阶机构)
R 台面部
S 滑动面

Claims (13)

1.一种滑动部件,其特征在于,在一对滑动部件的彼此相对滑动的一侧的滑动面上设置有流体循环槽,所述流体循环槽由从高压流体侧进入的入口部、向高压流体侧排出的出口部、以及将所述入口部和所述出口部连通的连通部构成,所述流体循环槽借助于台面部与低压流体侧隔离开,至少所述入口部或者所述出口部处的槽的截面面积被设定成与所述连通部处的槽的截面积不同,以使在所述流体循环槽中流动的流体在所述连通部处的压力降低。
2.根据权利要求1所述的滑动部件,其特征在于,
所述入口部的槽的截面积被设定成小于所述连通部和所述出口部的槽的截面积。
3.根据权利要求1所述的滑动部件,其特征在于,
所述出口部的槽的截面积被设定成大于所述连通部和所述入口部的槽的截面积。
4.根据权利要求1所述的滑动部件,其特征在于,
所述流体循环槽在所述滑动面的周向上被台面部隔离开地设置有多个。
5.根据权利要求2所述的滑动部件,其特征在于,
所述流体循环槽在所述滑动面的周向上被台面部隔离开地设置有多个。
6.根据权利要求3所述的滑动部件,其特征在于,
所述流体循环槽在所述滑动面的周向上被台面部隔离开地设置有多个。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的滑动部件,其特征在于,
在被所述流体循环槽和高压流体侧围着的部分处设置有正压产生机构,所述正压产生机构由比所述流体循环槽浅的正压产生槽构成,所述正压产生机构在所述入口部的下游侧与所述入口部连通,所述正压产生机构借助于台面部与所述出口部及所述高压流体侧隔离开。
8.根据权利要求7所述的滑动部件,其特征在于,
所述正压产生机构由瑞利台阶机构构成。
9.根据权利要求7所述的滑动部件,其特征在于,
在所述一侧的滑动面的被所述流体循环槽和高压流体侧围着的部分的外侧设置有负压产生机构,所述负压产生机构由比所述流体循环槽浅的负压产生槽构成,所述负压产生槽在所述入口部的上游侧与所述入口部连通,所述负压产生槽借助于台面部与所述出口部、所述低压流体侧及所述高压流体侧隔离开。
10.根据权利要求8所述的滑动部件,其特征在于,
在所述一侧的滑动面的被所述流体循环槽和高压流体侧围着的部分的外侧设置有负压产生机构,所述负压产生机构由比所述流体循环槽浅的负压产生槽构成,所述负压产生槽在所述入口部的上游侧与所述入口部连通,所述负压产生槽借助于台面部与所述出口部、所述低压流体侧及所述高压流体侧隔离开。
11.根据权利要求9所述的滑动部件,其特征在于,
所述负压产生机构由倒瑞利台阶机构构成。
12.根据权利要求10所述的滑动部件,其特征在于,
所述负压产生机构由倒瑞利台阶机构构成。
13.根据权利要求1至6中的任一项所述的滑动部件,其特征在于,
在所述一侧的滑动面的高压侧设置有具备正压产生槽的正压产生机构,在该滑动面的低压侧设置有具备负压产生槽的负压产生机构,在所述正压产生槽与所述负压产生槽之间配设有所述连通部,以将所述正压产生槽的上游侧及所述连通部与高压流体侧连通的方式配设有入口部,配设有将所述负压产生槽的下游侧及所述连通部与高压流体侧连通的出口部,所述入口部和所述出口部从低压侧朝向高压侧分别向张开的方向倾斜。
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