CN110573774A - 滑动部件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够提高润滑效果及密封效果的滑动部件。所述滑动部件为具有彼此相对滑动的滑动面的一对滑动部件，且至少一侧的滑动面(S)具备不规则地配设多个凹穴(10)而成的不规则凹穴组(11)及划分不规则凹穴组(11)的径向部(11a、11b)的至少1个台面部(15)。

Description

滑动部件

技术领域

本发明涉及一种例如适于机械密封件、滑动轴承及其他滑动部的滑动部件。尤其涉及一种使流体介于滑动面而减少摩擦，并且需要防止流体从滑动面泄漏的密封环或轴承等的滑动部件。

背景技术

在作为滑动部件的一例的机械密封件中要求维持密封性，并且将旋转中的滑动摩擦降低到极限。作为低摩擦化的方法，试图对滑动面施加多样纹理来实现低摩擦化，例如作为纹理的一种，已知有在滑动面排列凹穴的方法。

以往，在滑动面设置凹穴时，通常整齐地配置多个凹穴。例如，在日本特开2003-343741号公报(以下，称为“专利文献1”。)中记载的发明为如下内容：以降低滑动面的摩擦系数且提高密封能力为目的，在滑动面规则整齐地设置以边界基准线X为界而将外周侧和内周侧的倾斜方向设为不同的多个细长凹穴，使外周侧的凹穴的旋转方向前端朝向外周侧倾斜，并且使内周侧的凹穴的旋转方向前端朝向内周侧倾斜。

并且，以往还已知有一种为了提高润滑性，不规则地配置多个凹穴的技术。例如，日本特开2001-221179号公报(以下，称为“专利文献2”。)中记载的发明为如下内容：在与旋转式压缩机的缸体的内壁滑动的叶片的尖端面及两侧端面不规则排列有多个凹穴。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-343741号公报

专利文献2：日本特开2001-221179号公报

发明内容

发明所要解决的技术课题

然而，在专利文献1中记载的发明存在如下问题：由于整齐配置有凹穴，因此从泄漏侧吸入至滑动面的吸入效果及从被密封流体侧向滑动面流入的流入效果小，因此需要采取使外周侧的凹穴的旋转方向前端朝向外周侧倾斜，并且使内周侧的凹穴的旋转方向前端朝向内周侧倾斜的复杂结构，并且，由于流体集中在滑动面径向的中心部，因此无法均匀润滑滑动面整体。

并且，专利文献2中记载的发明中，为了提高润滑性，仅仅是不规则地配置了多个凹穴，而并未充分发挥出不规则凹穴的性能。

本发明的目的在于提供一种充分发挥不规则配置多个凹穴而成的不规则凹穴组的性能，且提高润滑性能及密封性能的滑动部件。

用于解决技术课题的手段

为了解决上述问题，本发明的滑动部件的特征在于，

所述滑动部件为具有彼此相对滑动的滑动面的一对滑动部件，

至少一侧的滑动面具备：

不规则地配设多个凹穴而成的不规则凹穴组；及

划分所述不规则凹穴组的径向部的至少1个台面部。

根据该特征，由于台面部阻碍流入滑动面的流体的周向移动而产生正压，因此使不规则凹穴组所具有的流体润滑效果及密封效果协同增加，从而能够提供密封性及润滑性优异的滑动部件。其中，流体润滑效果是使流体从被密封流体侧流入滑动面来提高润滑性的效果，而密封效果也称为抽吸效果，是通过将流体从泄漏侧吸入至滑动面来提高密封性的效果。

本发明的滑动部件的特征在于，

所述不规则凹穴组的所述径向部相对于径向轴倾斜。

根据该特征，通过使所述不规则凹穴组的所述径向部相对于径向轴倾斜，能够改变流体润滑效果与密封效果的影响程度。

本发明的滑动部件的特征在于，

所述不规则凹穴组的一对所述径向部朝向径向内侧张开而倾斜。

根据该特征，由于不规则凹穴组的内径侧形成得大，因此能够将更多流体从泄漏侧引入至滑动面来提高密封效果。

本发明的滑动部件的特征在于，

所述不规则凹穴组的一对所述径向部朝向径向外侧张开而倾斜。

根据该特征，由于不规则凹穴组的外径侧形成得大，因此能够将更多流体从被密封流体侧引入至滑动面来提高流体润滑效果。

本发明的滑动部件的特征在于，

所述不规则凹穴组的形状不同于和所述不规则凹穴组相邻的另一所述不规则凹穴组的形状。

根据该特征，通过组合配置具有不同密封效果、流体润滑效果的不规则凹穴组而能够适于各种滑动速度或温度(流体粘度)。

本发明的滑动部件的特征在于，

所述不规则凹穴组的一对所述径向部朝向径向外侧张开而倾斜，和所述不规则凹穴组相邻的另一所述不规则凹穴组的一对所述径向部朝向径向内侧张开而倾斜。

根据该特征，通过组合排列密封性能优异的不规则凹穴和润滑性能优异的不规则凹穴而能够适于各种滑动速度或温度(流体粘度)。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1所涉及的机械密封件一例的纵剖视图。

图2是图1的W-W箭头视图，是本发明的实施例1所涉及的滑动部件的滑动面的一例。

图3是图1的W-W箭头视图，是本发明的实施例1所涉及的滑动部件的滑动面的变形例。

图4是图1的W-W箭头视图，是本发明的实施例1所涉及的滑动部件的滑动面的另一变形例。

图5是图1的W-W箭头视图，是本发明的实施例2所涉及的滑动部件的滑动面的一例。

图6是图1的W-W箭头视图，是本发明的实施例2所涉及的滑动部件的滑动面的变形例。

具体实施方式

以下，参考附图并根据实施例对本发明的具体实施方式进行例示性说明。其中，关于该实施例中记载的结构部件的尺寸、材质、形状及其相对配置等，只要没有特别明确记载，则并非将本发明的范围仅限定于这些。

实施例1

参考图1至图4，对本发明的实施例1所涉及的滑动部件进行说明。

另外，在以下实施例中，以作为滑动部件的一例的机械密封件为例进行说明，但并不限定于此，例如，也能够用作一边将润滑油密封在圆筒状滑动面的轴向一侧，一边与旋转轴滑动的轴承的滑动部件。

另外，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)，内周侧作为低压流体侧(泄漏侧)来进行说明。

图1是表示机械密封件的一例的纵剖视图，是将欲从滑动面的外周朝向内周向漏出的高压流体侧的被密封流体密封形式的内侧形式的机械密封件，该机械密封件设置有：圆环状的旋转侧密封环3，在驱动高压流体侧的泵叶轮(省略图示)的旋转轴1侧设置成隔着轴套2能够与该旋转轴1一体旋转的状态的一个滑动部件；及圆环状的固定侧密封环5，在泵的壳体4以非旋转状态且能够轴向移动的状态设置的另一滑动部件，通过沿轴向对固定侧密封环5施力的螺旋波浪形弹簧6及波纹管7，滑动面S彼此紧贴滑动。即，该机械密封件是在旋转侧密封环3与固定侧密封环5彼此的滑动面S上，防止被密封流体从旋转轴1的外周侧流出至内周侧的密封件。

另外，在图1中示出旋转侧密封环3的滑动面的宽度比固定侧密封环5的滑动面的宽度大的情况，但并不限定于此，在相反的情况下也显然能够适用本发明。并且，旋转轴1、旋转侧密封环3及固定侧密封环5的旋转中心几乎一致。

旋转侧密封环3及固定侧密封环5的材质可选自耐磨性优异的碳化硅(SiC)及自润滑性优异的碳等，例如可以是两者均为SiC，或旋转侧密封环3为SiC，而固定侧密封环5为碳的组合。

在相对滑动的旋转侧密封环3或固定侧密封环5中的至少任一个滑动面配设凹穴。

在本发明中，“凹穴”是指形成于平坦的滑动面S上的凹陷，其形状并不特别限定。例如，凹陷的平面形状包括圆形、三角形、椭圆形、长圆形或矩形，凹陷的截面形状也包括碗状或方形等各种形状。

在本例中，对在固定侧密封环5的滑动面S上不规则地配置多个凹穴的情况进行说明。此时，在旋转侧密封环3上可以设置凹穴，也可以不设置。另外，不规则配置表示除了规则性地配置的整齐配置以外的配置，不包括交错(staggered)配置。

通过在滑动面不规则地配置凹穴组而能够提高润滑和密封这两个相反的功能。在此，提高润滑功能及密封功能的机制如下。

若对手侧滑动面进行相对移动，则流体由于流体的粘性被吸入至形成于滑动面的凹穴的穴部，在穴部的上游侧的部分产生负压，而在下游侧的部分因楔形效果而产生正压。此时，在穴部的上游侧的负压部分，液膜破裂，并形成因液体的蒸气或气泡引起的空洞(空穴)，从而负压被抵消。其结果，仅留下正压而产生负载能力，从而滑动面S升高。若滑动面S升高，则相对滑动的2个滑动面的间隙变大，润滑性的流体流入滑动面S而获得润滑功能。

并且，吸入至凹穴的流体在凹穴内升压而从凹穴吐出。即，连续进行向凹穴内吸入流体和从凹穴吐出经升压的流体。而且，若不规则配置有多个凹穴，则连续反复进行吸入至配置于滑动面的内周侧的凹穴，然后被吐出的流体进一步吸入至配置于外径侧的凹穴并吐出，从而可获得流体逐渐从内径侧输送至外径侧的密封功能。

在图2中，在固定侧密封环5的滑动面S上以等间隔配置有多个不规则凹穴组11(图2中为24个)。关于不规则凹穴组11，在从滑动面S的内周部5a(泄漏侧)至外周部5b(被密封流体侧)的全长范围内不规则地配置多个凹穴10。并且，不规则凹穴组11的径向部11a、11b通过沿径向延伸的台面部15而被划分，不规则凹穴组11构成为在从滑动面S的内周部5a(泄漏侧)至外周部5b(被密封流体侧)的范围内具有几乎相同的周向宽度。不规则凹穴组与泄漏侧接触的内侧周向部11c通过滑动面S的内周部5a被划分。并且，不规则凹穴组与被密封流体侧接触的外侧周向部11d通过滑动面S的外周部5b被划分。另外，内侧周向部11c及外侧周向部11d形成为几乎相同的宽度。

台面部15为在从滑动面S的内周部5a(泄漏侧)至外周部5b(被密封流体侧)的全长范围内具有比不规则凹穴组11的周向宽度窄的周向宽度的平坦面。通过台面部15，不规则凹穴组11与相邻的另一不规则凹穴组11分开。并且，台面部15、不规则凹穴组11的径向部11a、11b相对于穿过旋转中心的径向轴r倾斜。

相邻的不规则凹穴组11通过台面部15被分开，从而获得流入滑动面S的流体的周向移动受到阻碍而产生正压的动压产生效果，并且相对滑动的2个滑动面的间隙变大，润滑性的流体流入滑动面S，从而可获得流体润滑作用。

进而，不规则凹穴组11的径向部11a、11b相对于径向轴r具有斜度，从而相较于无斜度的情况，能够进一步提高密封效果。例如，在图2中，旋转侧密封环3相对于固定侧密封环5向逆时针方向旋转时，使不规则凹穴组11向逆时针方向，即，向旋转方向延迟侧倾斜，由此流体高效地从泄漏侧引入至不规则凹穴组11，从而密封性能提高。

图3是图2的变形例，不规则凹穴组21的一对径向部21a、21b朝向径向外侧张开而倾斜。由此，不规则凹穴组21的外侧周向部21d的周向宽度变得比内侧周向部21c的周向宽度大，流体从被密封流体侧向不规则凹穴组21的流入增加，从而能够提高润滑性效果。即，通过改变一对径向部21a、21b的倾斜，不规则凹穴组21比图2的不规则凹穴组11更能够提高流体润滑性能。

图4是图2的进一步的变形例，不规则凹穴组31的一对径向部31a、31b朝向径向内侧张开而倾斜。由此，不规则凹穴组31的内侧周向部31c的周向宽度变得比外侧周向部31d的周向宽度大，流体从泄漏侧向不规则凹穴组31的流入增加，从而能够进一步提高密封性效果。

实施例1的滑动部件发挥以下特别的效果。

形成于滑动面S的不规则凹穴组11、21、31能够提高润滑和密封这两个相反的功能。

不规则凹穴组11通过台面部15被分开、划分，从而能够通过流入滑动面S的流体的周向移动受到阻碍而产生正压的动压发生效果来进一步提高流体润滑效果。关于不规则凹穴组21、31，也发挥相同的效果。

通过改变不规则凹穴组11的径向部11a、11b的斜度的大小、倾斜的方式而能够加强密封效果或加强流体润滑效果。由此，根据滑动速度或温度(流体粘度)，调整不规则凹穴组11的径向部11a、11b的斜度的大小、倾斜的方式，从而能够提供适于各种条件的滑动部件。关于不规则凹穴组21、31，也发挥相同的效果。

在图2的实施例中，将不规则凹穴组11设为与相邻的另一不规则凹穴组相同的形状，但并不限于此，不规则凹穴组11可以设为与相邻的另一不规则凹穴组不同的形状。例如，能够根据滑动速度或温度(流体粘度)，组合配置具有与不规则凹穴组11的形状不同的形状的不规则凹穴组而使其适应各种条件。并且，关于图3、图4的实施例的不规则凹穴组21、31，也能够组合配置具有不同形状的不规则凹穴组而使其适应各种条件。

另外，在图2的实施例中，在滑动面S上以等间隔配设有24个不规则凹穴组11，但并不限定于24个等间隔配置，也可以将不规则凹穴组和台面部分别配置1个来构成，也可以配置2、3、……、36个或36个以上的不规则凹穴组和台面部。并且，关于图3、图4的实施例的不规则凹穴组21、31也相同。

并且，在图2的实施例中，多个不规则凹穴组11形成为在同一半径位置分别具有相同中心角的沿径向延伸的带状体。并且，多个台面部15形成为在同一半径位置分别具有相同中心角的沿径向延伸的平坦面。然而，并不限于此，可以组合在同一半径位置具有不同中心角的不规则凹穴组及具有不同中心角的台面部来构成。或者，也可以组合在同一半径位置具有相同中心角的不规则凹穴组及具有不同中心角的台面部来构成。进而，还可以组合在同一半径位置具有不同中心角的多个不规则凹穴组及具有相同中心角的台面部来构成。并且，关于图3、图4的实施例的不规则凹穴组21、31也相同。

实施例2

参考图5及图6，对实施例2所涉及的滑动部件进行说明。实施例2所涉及的滑动部件在至少1个相邻的不规则凹穴组彼此的形状不同这一点上相异，其他基本结构与实施例1相同，对相同部件标注相同符号，并省略重复说明。

如图5所示，相邻的不规则凹穴组41、42的形状分别不同。不规则凹穴组41的一对径向部41a、41b朝向径向外侧张开而倾斜。由此，不规则凹穴组41的外侧周向部41d的周向宽度变得比内侧周向部41c的周向宽度大，流体从被密封流体侧向不规则凹穴组41的流入增加，从而能够进一步提高润滑性效果。另一方面，与不规则凹穴组41相邻的不规则凹穴组42的一对径向部42a、42b朝向径向内侧张开而倾斜。由此，不规则凹穴组42的内侧周向部42c的周向宽度变得比外侧周向部42d的周向宽度大，流体从泄漏侧向不规则凹穴组42的流入增加，从而能够进一步提高密封性效果。将如此提高了流体润滑效果的不规则凹穴组41及提高了密封效果的不规则凹穴组42交替排列，从而能够制成提高了相反的性能的滑动部件。

进而，不规则凹穴组41、42形成为左右对称。由此，无论向哪一方向旋转，都能够发挥相同的密封效果、流体润滑效果。

图6是图5的变形例，在相邻的不规则凹穴组51、52形成为左右不对称这一点上与图5不同。由此，能够高效利用滑动部件的旋转，因此图6的不规则凹穴组51、52比图5的不规则凹穴组41、42更能够提高密封效果或流体润滑性能。例如，旋转侧密封环3相对于固定侧密封环5向逆时针方向旋转时，使不规则凹穴组51的径向部51b向逆时针方向，即，向旋转方向延迟侧进一步倾斜，由此使流体从被密封流体侧向不规则凹穴组51的流入增加，从而能够加强流体润滑效果。并且，使不规则凹穴组52的径向部52a也向旋转方向延迟侧进一步倾斜，由此使流体从泄漏侧向不规则凹穴组52的流入增加，从而能够加强流体润滑效果。

实施例2的滑动部件发挥以下特别的效果。

将提高了流体润滑效果的不规则凹穴组41、51及提高了密封效果的不规则凹穴组42、52交替排列，从而能够制成提高了相反的性能的滑动部件。

通过分别独立地改变不规则凹穴组51、52的径向部51a、51b、52a、52b的斜度的大小、倾斜的方式，能够独立调整不规则凹穴组51、52各自的密封效果、流体润滑效果。由此，根据滑动速度、温度(流体粘度)来调整密封效果或流体润滑效果，并将具有不同特性的不规则凹穴组51、不规则凹穴组52交替排列，从而能够提供适于各种滑动速度、温度(流体粘度)的滑动部件。

另外，在图5的实施例中，滑动面S上分别配设有9个不规则凹穴组41、42及18个台面部，但并不限定于此，也可以分别配设1个不规则凹穴组41、42及2个台面部来构成滑动部件。进而，也可以分别配置2、3、……、36个以上的不规则凹穴组41、42及4、6、……、72个以上的台面部来构成。并且，关于图3、图4的实施例的不规则凹穴组21、31也相同。

并且，在图5的实施例中，形成于滑动面S的多个不规则凹穴组41、42形成为在同一半径位置分别具有相同中心角的带状体，多个台面部15形成为在同一半径位置分别具有相同中心角的平坦面。然而，并不限于此，可以组合在同一半径位置具有不同中心角的不规则凹穴组及具有不同中心角的台面部来构成。或者，也可以组合在同一半径位置具有相同中心角的不规则凹穴组及具有不同中心角的台面部来构成。进而，还可以组合具有不同中心角的不规则凹穴组及具有相同中心角的台面部来构成。并且，关于图6的实施例也相同。

在实施例1及实施例2中，对将滑动部件用于机械密封件装置的一对旋转侧密封环及固定侧密封环中的至少任一个例子进行了说明，但也能够用作一边将润滑油密封在圆筒状滑动面的轴向一侧，一边与旋转轴滑动的轴承的滑动部件。

并且，在实施例1及实施例2中，将滑动部件的外周侧作为高压流体侧(被密封流体侧)，内周侧作为低压流体侧(泄漏侧)来进行了说明，但本发明并不限定于此，也能够适用于将滑动部件的外周侧作为低压流体侧(泄漏侧)，内周侧作为高压流体侧(被密封流体侧)的情况。

符号说明

1-旋转轴，2-轴套，3-旋转侧密封环，4-壳体，5-固定侧密封环，5a-内周部，5b-外周部，6-螺旋波浪形弹簧，7-波纹管，10-凹穴，11-不规则凹穴组，11a-径向部，11b-径向部，15-台面部，21-不规则凹穴组，21a-径向部，21b-径向部，25-台面部，31-不规则凹穴组，31a-径向部，31b-径向部，35-台面部，41-不规则凹穴组，41a-径向部，41b-径向部，45-台面部，51-不规则凹穴组，51a-径向部，51b-径向部，55-台面部，52-不规则凹穴组，52a-径向部，52b-径向部，56-台面部，S-滑动面，r-径向轴。

Claims (6)

1.一种滑动部件，其特征在于，

所述滑动部件为具有彼此相对滑动的滑动面的一对滑动部件，

至少一侧的滑动面具备不规则地配设多个凹穴而成的不规则凹穴组及划分所述不规则凹穴组的径向部的至少1个台面部。

2.根据权利要求1所述的滑动部件，其特征在于，

所述不规则凹穴组的所述径向部相对于径向轴倾斜。

3.根据权利要求1或2所述的滑动部件，其特征在于，

所述不规则凹穴组的形状不同于和所述不规则凹穴组相邻的另一所述不规则凹穴组的形状。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的滑动部件，其特征在于，

所述不规则凹穴组的一对所述径向部朝向径向内侧张开而倾斜。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的滑动部件，其特征在于，

所述不规则凹穴组的一对所述径向部朝向径向外侧张开而倾斜。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的滑动部件，其特征在于，

所述不规则凹穴组的一对所述径向部朝向径向外侧张开而倾斜，和所述不规则凹穴组相邻的另一所述不规则凹穴组的一对所述径向部朝向径向内侧张开而倾斜。