CN103097782A - 滑动部件 - Google Patents

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Abstract

本发明目的在于提供一种滑动部件，其静止时不泄漏，包括旋转初期在内在旋转时通过流体润滑进行工作并且防止泄漏，能够兼顾密封与润滑，该滑动部件特征在于，在一对滑动部件的彼此相对滑动的一侧的滑动面的高压侧设置由正压产生槽构成的正压产生机构，在低压侧设置由负压产生槽构成的负压产生机构，上述正压产生槽以及负压产生槽分别与高压流体侧连通，通过密封面而与低压流体侧隔离。

Description

滑动部件
技术领域
本发明涉及例如机械密封件、轴承、以及其它适用于滑动部的滑动部件。特别是，涉及使流体介入滑动面使摩擦减低、并且需要防止流体从滑动面泄漏的密封环或者轴承等滑动部件。
背景技术
在作为滑动部件的一例的机械密封件中，为了长期地维持密封性，必须兼顾“密封”与“润滑”这样相悖的条件。特别是，近年中，为了环境保护等，为了在谋求防止被密封流体的泄漏的同时降低机械的损失，进一步，提高了低摩擦化的要求。作为低摩擦化的方法能够这样达成：通过旋转在滑动面间产生动压，形成在介入了液膜的状态下进行滑动的所谓的流体润滑状态。但是，这种情况因为在滑动面间产生正压，所以流体从正压部分向滑动面外流出。轴承中称为侧方泄漏，相当于密封时的泄漏。当在密封面外周侧存在密封流体，在内周侧存在大气，密封外周侧流体时（称为“内侧型”）的内周侧泄漏量由下面的公式表示。
公式1
Q = - ∫ ( h 3 12 η ∂ p ∂ r | r = r 1 ) r 1 · dθ
Q：滑动面内径为r1时的内周侧泄漏量（负泄漏方向）
h：间隙高度
n：流体粘度
p：压力
由上述公式可知，越促进流体润滑，产生动压，形成液膜，内周端侧的压力梯度
Figure BDA00002887266300012
越大，h变大了的结果是泄漏量Q增大。
因此，密封时，为了减少泄漏量Q需要使间隙h以及压力梯度变小。
根据以上内容，以往的密封中，在通过将液膜厚度h减小到不损伤滑动面的程度来维持密封性能的所谓的密封与润滑的妥协方面是成立的。
因此，在接触导致即烧粘等表面损伤的环境下使用的密封件中，使其动压效果优先的结果是，液膜厚度h增大，因此泄漏量增大。另一方面，在即使长期直接接触也不易产生问题的环境下使用的密封件中，使密封性能优先的结果是，间隙h减小，动压效果也减小，因此，直接接触导致的面的磨损和损伤的可能性、和摩擦系数升高。作为前者的结构的示例，例如列举专利文献1所记载的发明。所述发明是干气密封件，但是也可以挪用作液体密封件，其能够获得优异的动压效果，而另一方面，泄漏量非常多。作为后者的构造的示例，有这样的结构：为了使得即使在直接接触时也不易产生问题，而在固定环侧使用自润滑性优异的烧制碳，在平面之间进行密封。作为其他的示例，作为动压产生机构还有实施了波纹或螺纹槽的例子（例如，参照专利文献2、3）。
在液体密封中，因为液体比气体粘度大，因此，即使是平面之间，通过面的微小的波纹或粗糙的凹凸等也能够得到动压效果。因此，多采用以密封性能为优先的构造。另一方面，为了兼顾密封与润滑，还设计了若干将所泄漏的液体拉回到高压侧的具有抽吸（pumping，泵吸）效果的机构。例如，专利文献4中公开了这样的机构：通过在预先具有间隙的旋转和静止2面间设置高度不同的“堤堰（堰）”，利用剪切流进行抽吸。该机构中存在这样的问题：由于需要机械地提供初始间隙，因此构造变得复杂，并且静止时也有间隙，因而静止时会产生泄漏。
另外，非专利文献1中公开了这样的构造：使高压侧的流体暂且积存到阻挡（dam）部，在瑞利台阶轴承部产生了动压后，返回到高压侧。该机构中存在这样的危险：在液体积存于阻挡部之前不会产生动压，因此刚开始旋转后，伴随着直接接触地滑动，因此其间会产生表面损伤。
另外，非专利文献2中公开了这样的设计：在瑞利台阶的上游侧设置抽吸槽（pumping groove），从而利用旋转时的剪切流而产生抽吸效果。该机构中存在以下问题：由于通过抽吸槽连接高压侧与低压侧，所以静止时产生泄漏。
另外，作为与滑动部件相关的发明，由本申请人申请了这样的发明：通过在滑动面的被密封流体侧形成的吸入单元，将被密封流体导入滑动面，在将该导入的被密封流体经阻挡部蓄积在形成于滑动面的径向外周侧以及径向内周侧的2个凹陷部的同时在径向内周侧的凹陷部进行抽吸，由此防止被密封流体从比2个凹陷部靠径向内周侧的密封面泄漏（参照专利文献5）。该发明中，2个凹陷部中，在径向内周侧的凹陷部产生抽吸作用来防止被密封流体从密封面泄漏，但是因为径向内周侧的凹陷部形成了封闭空间所以不会成为负压。因此，不能防止存在于比凹陷部靠径向内周侧的滑动面的流体泄漏。即，能够防止一定程度的泄漏，但是泄漏量还是无奈增多。
如上所述，以往的技术中，不存在静止时不泄露、包括旋转初期在内在旋转时通过流体润滑而进行工作并且防止泄漏的兼顾密封与润滑的结构。
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：美国专利第5071141号
专利文献3：美国专利第7377518号
专利文献4：日本特开昭58-42869号公报
专利文献5：日本特开2005-180652号公报
非专利文献
非专利文献1：Transactions of ASME Journal of Tribology Vol.107,JULY1985p.326-332“A Zero-Leakage Film Riding Face Seal”（零泄漏水膜面密封件）A.Lipschitz
非专利文献2：日本機械学会論文集（Ｃ編）53巻493号、昭62．9月、p．2017-2024「円周方向ポンピング·グルーブとレイリーステップを有する端面シール」（具有圆周方向抽吸槽与瑞利台阶的端面密封件）池内健、森美郎、西田徹
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，其静止时不泄露，包括旋转初期在内在旋转时通过流体润滑进行工作并且防止泄漏，能够兼顾密封与润滑。
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1特征在于，在一对滑动部件的彼此相对滑动的其中一方的滑动面的低压侧设置由负压产生槽构成的负压产生机构，负压产生槽与高压流体侧经半径方向槽而连通，并通过密封面而与低压流体侧隔离。
根据第1特征，静止时不泄露，包括相对滑动初期在内始终能够使滑动面的低压侧（例如，内侧型机械密封件时的密封件内周侧）端部的压力梯度为负，从滑动面的低压侧朝向高压流体侧产生抽吸作用，能使泄漏量极少。
另外，本发明的滑动部件的第2特征在于，在一对滑动部件的彼此相对滑动的其中一方的滑动面，在高压侧设置由正压产生槽构成的正压产生机构，在低压侧设置由负压产生槽构成的负压产生机构，所述正压产生槽以及负压产生槽分别与高压流体侧连通，并通过密封面而与低压流体侧隔离。
另外，本发明的滑动部件的第3特征在于，在一对滑动部件的彼此相对滑动的其中一方的滑动面的高压侧，设置由正压产生槽构成的正压产生机构，在所述一对滑动部件的彼此相对滑动的另一方的滑动面的低压侧，设置由负压产生槽构成的负压产生机构，所述正压产生槽以及负压产生槽分别与高压流体侧连通，并通过密封面而与低压流体侧隔离。
另外，本发明的滑动部件的第4特征在于，一对滑动部件的外周侧是高压流体侧，内周侧是低压流体侧，在固定侧滑动部件的滑动面的高压侧设置由正压产生槽构成的正压产生机构，在旋转侧滑动部件的滑动面的低压侧设置由负压产生槽构成的负压产生机构，所述正压产生槽以及负压产生槽分别与高压流体侧连通，并通过内周侧的密封面而与低压流体侧隔离。
另外，本发明的滑动部件的第5特征在于，一对滑动部件由环状体构成，该环状体的外周侧是高压流体侧，内周侧是低压流体侧，在环状体中的一方的滑动面，在外周侧设置由正压产生槽构成的正压产生机构，在内周侧设置由负压产生槽构成的负压产生机构，所述正压产生槽以及负压产生槽分别与高压流体侧连通，并通过内周侧的密封面而与低压流体侧隔离。
另外，本发明的滑动部件的第6特征在于，一对滑动部件由环状体构成，该环状体的外周侧是高压流体侧，内周侧是低压流体侧，在环状体中的固定方的滑动面，在外周侧设置由正压产生槽构成的正压产生机构，在环状体中的旋转方的滑动面，在内周侧设置由负压产生槽构成的负压产生机构，所述正压产生槽以及负压产生槽分别与高压流体侧连通，并通过内周侧的密封面而与低压流体侧隔离。
根据第2到第6特征，包括相对滑动初期在内滑动面始终在流体润滑状态下工作，因此能够降低摩擦系数，并且静止时不泄露，包括相对滑动初期在内始终能够使滑动面的低压侧的压力梯度
Figure BDA00002887266300042
为负，从滑动面的低压侧朝向高压流体侧产生抽吸作用，因此能够使泄漏量极少。
并且，根据第3以及第6特征，相比于在相同滑动面设置瑞利台阶机构以及逆瑞利台阶机构两者的情况，由于存在空间，所以滑动面中的两机构的配置变得容易，能够缩短加工时间。
并且，根据第4特征，用于润滑的流体不易受到旋转带来的离心力影响，能使滑动面间适度地存在流体，所以能够得到更好的流体润滑状态。
另外，本发明的滑动部件的第7特征在于，在第2到第6的任一特征中，外周侧的正压产生机构由瑞利台阶机构形成，并且内周侧的负压产生机构由逆瑞利台阶机构形成，所述瑞利台阶机构与逆瑞利台阶机构构成为分别经半径方向槽而与高压流体侧连通。
根据第7特征，能够在滑动部件的滑动面容易地设置正压产生机构以及负压产生机构。
另外，本发明的滑动部件的第8特征在于，在第7特征中，以平行于圆周方向并成对的方式设置多个瑞利台阶机构与逆瑞利台阶机构，并且从上游侧看，第n个瑞利台阶机构的沟槽部的上游端与第n-1个逆瑞利台阶机构的沟槽部的下游端形成为在圆周方向位置大致一致，这两个沟槽部经共用的半径方向槽而连通于高压流体侧。
根据第8特征，在由环状体形成的滑动部件的滑动面能够高效率地配设瑞利台阶机构以及逆瑞利台阶机构，并且能够降低半径方向槽的数量，所以能够减少流体的泄漏量。
另外，本发明的滑动部件的第9特征在于，在第7特征中，平行于圆周方向地设置多个瑞利台阶机构与1个逆瑞利台阶机构，1个瑞利台阶机构的沟槽部的上游端与逆瑞利台阶机构的沟槽部的下游端形成为在圆周方向位置大致一致，这两个沟槽部经共用的半径方向槽而连通于高压流体侧，另外，剩下的瑞利台阶机构的沟槽部的上游端经各个半径方向槽而连通于高压流体侧。
根据第9特征，能够在由环状体形成的滑动部件的滑动面高效率地配设瑞利台阶机构以及逆瑞利台阶机构，并且能够使共用的半径方向槽的数量为1，所以能够使流体的泄漏量为最小。
另外，本发明的滑动部件的第10特征在于，在第7特征中，在径向设置多个逆瑞利台阶机构。
根据第10特征，成为分阶段地产生负压、能够更好地防止泄漏的结构，因此适合于高压且高速的密封。
另外，本发明的滑动部件的第11特征在于，在一对滑动部件的彼此相对滑动的其中一方的滑动面，在高压侧设置由与高压流体侧直接连通的螺旋槽或凹陷构成的正压产生机构，在低压侧设置由逆瑞利台阶机构构成的负压产生机构，所述逆瑞利台阶机构与高压流体侧经半径方向槽连通，并通过密封面而与低压流体侧隔离。
根据第11特征，正压产生机构可以由螺旋槽或凹陷形成。
另外，本发明的滑动部件的第12特征在于，在一对滑动部件的彼此相对滑动的其中一方的滑动面，在高压侧设置由正压产生槽构成的正压产生机构，在低压侧设置由负压产生槽构成的负压产生机构，并且在所述正压产生槽与负压产生槽之间设置压力释放槽，所述正压产生槽、压力释放槽以及负压产生槽连通于高压流体侧，并通过密封面而与低压流体侧隔离。
另外，本发明的滑动部件的第13特征在于，在一对滑动部件的彼此相对滑动的其中一方的滑动面的高压侧，设置由正压产生槽构成的正压产生机构，在一对滑动部件的彼此相对滑动的另一方的滑动面的低压侧，设置由负压产生槽构成的负压产生机构，并且在所述一方以及另一方的滑动面，以压力释放槽位于所述正压产生槽与负压产生槽之间的方式设置压力释放槽，所述正压产生槽、压力释放槽以及负压产生槽连通于高压流体侧，并通过密封面而与低压流体侧隔离。
另外，本发明的滑动部件的第14特征在于，一对滑动部件的外周侧是高压流体侧，内周侧是低压流体侧，在固定侧滑动部件的滑动面的高压侧设置由正压产生槽构成的正压产生机构，在旋转侧滑动部件的滑动面的低压侧设置由负压产生槽构成的负压产生机构，并且在所述固定侧滑动部件以及旋转侧滑动部件的滑动面，以压力释放槽位于所述正压产生槽与负压产生槽之间的方式设置压力释放槽，所述正压产生槽、压力释放槽以及负压产生槽连通于高压流体侧，并通过密封面而与低压流体侧隔离。
另外，本发明的滑动部件的第15特征在于，一对滑动部件由环状体构成，该环状体的外周侧是高压流体侧，内周侧是低压流体侧，在环状体中的一方的滑动面，在高压侧设置由正压产生槽构成的正压产生机构，在低压侧设置由负压产生槽构成的负压产生机构，并且在所述正压产生槽与负压产生槽之间设置压力释放槽，所述正压产生槽、压力释放槽以及负压产生槽连通于高压流体侧，并通过密封面而与低压流体侧隔离。
另外，本发明的滑动部件的第16特征在于，一对滑动部件由环状体构成，该环状体的外周侧是高压流体侧，内周侧是低压流体侧，在环状体中的固定方的滑动面，在高压侧设置由正压产生槽构成的正压产生机构，在环状体中的旋转方的滑动面，在低压侧设置由负压产生槽构成的负压产生机构，并且在所述固定方以及旋转方的滑动面，以压力释放槽位于所述正压产生槽与负压产生槽之间的方式设置压力释放槽，所述正压产生槽、压力释放槽以及负压产生槽连通于高压流体侧，并通过密封面而与低压流体侧隔离。
根据第12到第16特征，包括相对滑动初期在内滑动面始终在流体润滑状态下工作，因此能够降低摩擦系数，并且静止时不泄露，包括相对滑动初期在内始终能够使滑动面的低压侧的压力梯度
Figure BDA00002887266300071
为负，从滑动面的低压侧朝向高压流体侧产生抽吸作用，因此能够使泄漏量极少。此外，将由高压侧的正压产生机构产生的动压释放至高压侧流体的压力，能够防止流体流入到低压侧的负压产生机构，防止负压产生机构的负压产生能力减弱。
另外，根据第13到第16特征，与在相同滑动面设置瑞利台阶机构以及逆瑞利台阶机构两者时相比，由于存在空间，所以能够容易地在滑动面配置两机构，能够缩短加工时间。
另外，根据第14特征，用于润滑的流体不易受到旋转带来的离心力的影响，因为能使滑动面间适度地存在流体，所以能够得到更好的流体润滑状态。
另外，本发明的滑动部件的第17特征在于，在第12到第16的任一特征中，外周侧的正压产生机构由瑞利台阶机构形成，并且内周侧的负压产生机构由逆瑞利台阶机构形成，并且压力释放槽由圆周槽形成，所述瑞利台阶机构、逆瑞利台阶机构以及压力释放槽构成为分别经半径方向槽而与高压流体侧连通。
根据第17特征，除第12到第16特征的效果之外，能够在滑动部件的滑动面容易地设置正压产生机构以及负压产生机构。
另外，本发明的滑动部件的第18特征在于，在第17特征中，瑞利台阶机构与逆瑞利台阶机构以夹着压力释放槽地平行于圆周方向并成对的方式设置有多个，并且，从上游侧看，第n个瑞利台阶机构的沟槽部的上游端与第n-1个逆瑞利台阶机构的沟槽部的下游端形成为在圆周方向位置大致一致，这两个沟槽部以及压力释放槽经共用的半径方向槽连通于高压流体侧。
根据第18特征，除第11特征的效果之外，能够在由环状体构成的滑动部件的滑动面高效率地配设瑞利台阶机构以及逆瑞利台阶机构，并且因为能够减少半径方向槽的数量，所以能够减少流体的泄漏量。
另外，本发明的滑动部件的第19特征在于，在第17特征中，以夹着压力释放槽且平行于圆周方向的方式设置多个瑞利台阶机构与1个逆瑞利台阶机构，1个瑞利台阶机构的沟槽部的上游端与逆瑞利台阶机构的沟槽部的下游端形成为在圆周方向位置大致一致，这两个沟槽部以及压力释放槽经共用的半径方向槽连通于高压流体侧，另外，剩下的瑞利台阶机构的沟槽部的上游端经压力释放槽的半径方向槽连通单元连通于高压流体侧。
根据第19特征，除了第17特征的效果之外，能够在由环状体构成的滑动部件的滑动面高效率地配设瑞利台阶机构以及逆瑞利台阶机构，并且能够使共用的半径方向槽的数量为1，所以能使流体的泄漏量为最小。
另外，本发明的滑动部件的第20特征在于，在第17特征中，在径向设置多个逆瑞利台阶机构。
根据第20特征，由于成为分阶段地产生负压，能够进一步防止泄漏的结构，因此适合于高压且高速的密封。
另外，本发明的滑动部件的第21特征在于，在一对滑动部件的彼此相对滑动的其中一方的滑动面，在高压侧设置由与高压流体侧直接连通的螺旋槽或凹陷构成的正压产生机构，在低压侧设置由逆瑞利台阶机构构成的负压产生机构，并且在所述螺旋槽与逆瑞利台阶机构之间或者在所述凹陷与逆瑞利台阶机构之间设置压力释放槽，压力释放槽以及逆瑞利台阶机构经半径方向槽连通于高压流体侧，并且通过密封面而与低压流体侧隔离。
另外，本发明的滑动部件的第22特征在于，在一对滑动部件的彼此相对滑动的其中一方的滑动面，在高压侧设置由与高压流体侧直接连通的螺旋槽或凹陷构成的正压产生机构，在低压侧设置由逆螺旋槽构成的负压产生机构，并且在所述高压侧的螺旋槽与低压侧的逆螺旋槽之间或在所述高压侧的凹陷与低压侧的逆螺旋槽之间设置压力释放槽，所述低压侧的逆螺旋槽经压力释放槽和半径方向槽而与高压流体侧连通，并通过密封面而与低压流体侧隔离。
根据第21以及第22特征，除了第12到第16特征的效果之外，可以由螺旋槽或凹陷形成正压产生机构，另外由逆瑞利台阶机构或逆螺旋槽形成负压产生机构。
另外，本发明的滑动部件的第23特征在于，在第3至第22的任一特征中，内周侧的密封面的宽度能够变更。
根据第23特征，被密封流体的压力高的情况时等泄漏的可能性大时，能通过扩大内周侧的密封面的宽度来降低泄漏量。
另外，本发明的滑动部件的第24特征在于，在第1至第23的任一特征中，半径方向槽为这样的形状：从连通于负压产生机构的内周侧朝向外周侧向着对方滑动面的旋转方向倾斜。
根据第24特征，在半径方向槽产生与逆螺旋槽相同的负压效果，吸入从高压流体侧泄漏的流体，起到在正半径方向压力梯度缓和的状态下将流体推回到高压流体侧的作用，因此能够减少自半径方向槽的泄漏量。
发明效果
本发明具有如下的优异效果。
（1）根据上述第1至第6特征，静止时不泄露，包括相对滑动初期在内始终能够使滑动面的低压侧（内周侧）的压力梯度
Figure BDA00002887266300091
为负，其结果为，公式1中能够使Q为负。即，因为从滑动面的低压侧朝向高压流体侧产生抽吸作用，所以能够使泄漏量极少。并且，根据第3以及第5特征，与在相同滑动面设置瑞利台阶机构以及逆瑞利台阶机构两者时相比，由于存在空间，所以能够容易地在滑动面中配置两机构，能够缩短加工时间。
另外，根据所述第4特征，用于润滑的流体不易受到旋转带来的离心力的影响，能使滑动面间适度地存在流体，所以能够得到更好的流体润滑状态。
（2）根据所述第7特征，除了所述（1）的效果之外，能够在滑动部件的滑动面容易地设置正压产生机构以及负压产生机构。
（3）根据所述第8特征，除了所述（2）的效果之外，能够高效率地配设瑞利台阶机构以及逆瑞利台阶机构，并且能够降低半径方向槽的数量，因此能够减少流体的泄漏量。
（4）根据所述第9特征，除了所述（2）的效果之外，能够高效率地配设瑞利台阶机构以及逆瑞利台阶机构，并且能够使共用的半径方向槽的数量为1，因此能够使流体的泄漏量为最少。
（5）根据所述第10特征，除了所述（2）的效果之外，成为分阶段地产生负压，能够更好地防止泄漏的构造，因此适合于高压且高速的密封。
（6）根据所述第11特征，除了所述（2）的效果之外，正压产生机构可由螺旋槽或凹陷形成。
（7）根据所述第12到第16特征，除了所述（2）的效果之外，将由高压侧的正压产生机构所产生的动压释放至高压侧流体的压力，能够防止流体流入到低压侧的负压产生机构，防止负压产生机构的负压产生能力减弱。
另外，根据所述第13以及第16特征，因为与在相同滑动面设置瑞利台阶机构以及逆瑞利台阶机构两者时相比，由于存在空间，所以能够容易地在滑动面配置两机构，能够缩短加工时间。
另外，根据所述第14特征，用于润滑的流体不易受到旋转带来的离心力的影响，能使滑动面间适度地存在流体，所以能够得到更好的流体润滑状态。
（8）根据第17特征，除了所述（6）的效果之外，能够在滑动部件的滑动面容易地设置正压产生机构以及负压产生机构。
（9）根据所述第18特征，除了所述（7）的效果之外，能够在由环状体构成的滑动部件的滑动面高效率地配设瑞利台阶机构以及逆瑞利台阶机构，并且能够减少半径方向槽的数量，因此能够减少流体的泄漏量。
（10）根据所述第19特征，除了所述（6）的效果之外，能够高效率地配设瑞利台阶机构以及逆瑞利台阶机构，并且能够使共用的半径方向槽的数量为1，所以能够使流体的泄漏量为最少。
（11）根据所述第20特征，除了所述（6）的效果之外，因为成为分阶段地产生负压、能够更好地防止泄漏的构造，所以适合于高压且高速的密封。
（12）根据所述第21或第22特征，除了所述（6）的效果之外，能够由螺旋槽或凹陷形成正压产生机构，另外，由逆瑞利台阶机构或逆螺旋槽形成负压产生机构。
（13）根据所述第23特征，密封流体的压力高的情况等泄漏的可能性大的情况下，能通过扩大内周侧的密封面的宽度来降低泄漏量。
（14）根据所述第24特征，在半径方向槽产生与逆螺旋槽相同的负压效果，吸入从高压流体侧泄漏的流体，起到在正半径方向压力梯度缓和的状态下将流体推回到高压流体侧的作用，因此能够减少自半径方向槽的泄漏量。
附图说明
图1是用于对本发明实施方式1的滑动部件的滑动面进行说明的图，（a）是滑动面的俯视图，（b）是放大表示滑动面的一部分的立体图。
图2是表示图1的变形例的图。
图3是用于对由瑞利台阶机构等构成的正压产生机构以及由逆瑞利台阶机构等构成的负压产生机构进行说明的图，图（a）表示瑞利台阶机构，图（b）表示逆瑞利台阶机构，（c）和（e）表示变形瑞利台阶机构，另外（d）和（f）表示变形逆瑞利台阶机构。
图4是用于对由螺旋槽以及凹陷构成的正压产生机构、和由逆螺旋槽构成的负压产生机构进行说明的图，（a）表示螺旋槽的情况，（b）表示凹陷的情况，（c）表示逆螺旋槽的情况。
图5是表示本发明的实施方式1的滑动部件的滑动面中的压力分布的数值解析结果的图，（a）是滑动面的主要部分立体图，（b）是其压力分布图。
图6是用于对比较例的滑动部件的滑动面进行说明的图，（a）是滑动面的俯视图，（b）是放大表示滑动面的一部分的立体图。
图7是表示比较例的滑动部件的滑动面中的压力分布的数值解析结果的图，（a）是滑动面的主要部分立体图，（b）是其压力分布图。
图8是表示关于作为本发明实施方式1的正压产生机构的瑞利台阶机构以及作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构的个数以及组合的各种示例的图。
图9是表示关于作为本发明实施方式1的正压产生机构的螺旋槽以及作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构的组合的示例的图。
图10是在作为本发明实施方式1的正压产生机构的瑞利台阶机构以及作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构的组合中，示出了在径向有设置多个逆瑞利台阶机构的示例的图。
图11是表示在本发明实施方式1中，在一个滑动面设置正压产生机构，在另一滑动面设置负压产生机构的示例的图。
图12是针对图8所示的本发明的实施方式1中的示例（a）～（d）与图6所示的比较例，表示压力与泄漏量的关系的图。
图13是用于对本发明实施方式2的滑动部件的滑动面进行说明的图，（a）是滑动面的俯视图，（b）是放大表示滑动面的一部分的立体图。
图14是表示图13的变形例的图。
图15是表示作为本发明实施方式2的正压产生机构的瑞利台阶机构和螺旋槽、以及作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构和逆螺旋槽的组合的各种示例的图。
图16是表示在本发明实施方式2中在一个滑动面设置正压产生机构，在另一滑动面设置负压产生机构的示例的图。
图17是表示在本发明实施方式2中在径向设置有多个作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构的示例的图。
图18是表示图17的变形例的图，是在多个逆瑞利台阶机构间设置有压力释放槽的图。
图19是表示在本发明实施方式2中，作为正压产生机构的瑞利台阶机构和作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构在圆周方向错开地配置的示例的图。
图20是表示在图19中，在径向设置有多个作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构的图。
图21是用于对本发明实施方式3的滑动部件的滑动面进行说明的图，（a）是滑动面的俯视图，（b）是放大表示滑动面的一部分的立体图。
图22是安装有与本发明实施方式4的滑动部件成对的另一滑动部件的机械密封件的剖视图。
图23是安装有与本发明实施方式5的滑动部件成对的另一滑动部件的推力轴承的剖视图。
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，但是本发明并非解释成限定于此，只要不脱离本发明的范围，根据本领域的技术人员的知识，可以进行各种变更、修正和改良。
[实施方式1]
图1是用于对本发明实施方式1的滑动部件1的滑动面2进行说明的图，（a）是滑动面2的俯视图，（b）是放大表示滑动面2的一部分的立体图。
图1中，滑动部件1形成为环状体，通常，在滑动部件1的滑动面2的内外周的一侧存在有高压的被密封流体，另外，另一侧是大气。
并且，能够使用滑动部件1来对该被密封流体有效地进行密封。例如，将该滑动部件1用于机械密封装置中的一对旋转用密封环以及固定用密封环中的任一方。使旋转用密封环的滑动面和与此相对的固定用密封环的滑动面紧密接触来密封存在于滑动面的内外周的任一方的被密封流体。另外，还能够作为在圆筒状滑动面的轴向一侧密封润滑油并且与旋转轴进行滑动的轴承的滑动部件来利用。
图1中为了方便说明，对在外周侧存在高压被密封流体的情况进行说明。
图1中，与为环状体的滑动部件1相对的对方侧滑动部件的旋转方向为逆时针方向。即使滑动部件1向顺时针方向旋转也是一样的。
在滑动部件1的滑动面2，在外周侧设置有由瑞利台阶机构、变形瑞利台阶机构、螺旋槽或者凹陷等正压产生槽构成的正压产生机构3，在内周侧设置有由逆瑞利台阶机构、变形逆瑞利台阶机构或逆螺旋槽等负压产生槽构成的负压产生机构4。
另外，在后文针对由瑞利台阶机构、变形瑞利台阶机构、螺旋槽或凹陷等正压产生槽构成的正压产生机构3、由逆瑞利台阶机构、变形逆瑞利台阶机构或逆螺旋槽等负压产生槽构成的负压产生机构4进行说明。
图1中，作为正压产生机构3以瑞利台阶机构为一例进行说明，另外作为负压产生机构4以逆瑞利台阶机构为一例进行说明。
平行于圆周方向成对地设置多个瑞利台阶机构3以及逆瑞利台阶机构4，并且从上游侧看，第n个瑞利台阶机构3（n）的沟槽部5的上游端与第n-1个逆瑞利台阶机构4（n-1）的沟槽部6的下游端形成为在圆周方向位置大致一致，这两个沟槽部5、6经直接连通于高压流体侧的共用的半径方向槽7连通于高压流体侧。另外，瑞利台阶机构3的沟槽部5以及逆瑞利台阶机构4的沟槽部6通过内周侧的密封面8而与低压流体侧隔离。即，半径方向槽7构成为连通于高压流体侧，但是未连通于低压流体侧。
图2是表示图1的变形例的图，图2中与图1相同的标号表示与图1相同的部件，并省略详细说明。
图2中，使两个沟槽部5、6连通于高压流体侧的单元与图1不同，连通单元50由通过滑动面2而与高压流体侧不连通的半径方向槽51和连通孔52构成。即，图2的半径方向槽51不是像图1的半径方向槽7那样与高压流体侧直接连通，半径方向槽51本身形成为通过滑动面2而与高压流体不连通，通过将半径方向槽51与高压流体侧连接起来的连通孔52而使两个沟槽部5、6连通于高压流体侧。如图2（b）所示，连通孔52构成为在从半径方向槽51大致成直角地弯曲的状态下与位于滑动部件1的外周侧的高压流体侧连通，但是不限于此，也可以朝向斜外侧设置。另外，高压流体侧位于滑动部件1的内周侧时，可考虑形成为朝向斜内侧。
这里对本发明中的“正压产生机构”以及“负压产生机构”进行说明。
图3是用于对由瑞利台阶机构等正压产生槽构成的正压产生机构以及由逆瑞利台阶机构等负压产生槽构成的负压产生机构进行说明的图，（a）表示瑞利台阶机构，（b）表示逆瑞利台阶机构，（c）和（e）表示变形瑞利台阶机构，另外，（d）和（f）表示变形逆瑞利台阶机构。
图3（a）中，如箭头所示，滑动部件1向顺时针方向旋转移动，相对的滑动部件10向逆时针方向旋转移动。在滑动部件1的滑动面2，与相对移动方向垂直且面向上游侧地形成有瑞利台阶9，在该瑞利台阶9的上游侧形成有沟槽部5。相对的滑动部件10的滑动面是平坦的。
滑动部件1以及10在箭头所示方向相对移动时，介于两个滑动部件1以及10的滑动面之间的流体，由于其粘性而要在滑动部件1或者10的移动方向跟随移动，这时，由于瑞利台阶9的存在，产生如虚线所示的动压（正压）。
图3（b）中，也如箭头所示，滑动部件1向顺时针方向旋转移动，相对的滑动部件10向逆时针方向旋转移动，但是在滑动部件1的滑动面2，与相对移动方向垂直且面向下游侧地形成有逆瑞利台阶11，在该逆瑞利台阶11的下游侧形成有沟槽部6。相对的滑动部件10的滑动面是平坦的。
滑动部件1以及10向箭头所示方向相对移动时，介于两个滑动部件1以及10的滑动面之间的流体，由于其粘性而要在滑动部件1或者10的移动方向跟随移动，这时，由于逆瑞利台阶11的存在，产生如虚线所示的动压（负压）。
图3（c）是图3（a）的瑞利台阶9的形状变更为直线的倾斜面9-1的图，另外，图3（e）是图3（a）的瑞利台阶9的形状变更为曲线的倾斜面9-2的图。图3（c）以及（e）的结构也产生与图3（a）大致相同的正压。本发明中将图3（c）以及（e）的机构称为变形瑞利台阶机构。
图3（d）是图3（b）的逆瑞利台阶11的形状变更为直线的倾斜面11-1的图，另外，图3（f）是图3（b）的逆瑞利台阶11形状变更为曲线的倾斜面11-2的图。图3（d）以及（f）的结构也产生与图3（b）大致相同的负压。本发明中将图3（d）以及（f）的机构称为变形瑞利台阶机构。
图4是用于对由螺旋槽以及凹陷构成的正压产生机构、和由逆螺旋槽构成的负压产生机构进行说明的图，（a）表示螺旋槽的情况，（b）表示凹陷的情况，（c）表示逆螺旋槽的情况。
图4（a）的作为正压产生机构的螺旋槽12在滑动部件1的高压侧的滑动面以与高压流体侧直接连通的方式设置在整周。螺旋槽12通过与对方侧滑动面的相对旋转运动而产生正压。
图4（b）的作为正压产生机构的凹陷13在滑动部件1的高压侧的滑动面不与高压流体侧直接连通地设置在整周。凹陷13通过与对方侧滑动面的相对旋转运动而产生正压。
图4（c）的作为负压产生机构的逆螺旋槽14与低压流体侧不直接连通，逆螺旋槽14设置在滑动部件1的滑动面整周。另外逆螺旋槽14的高压侧端部连通于压力释放槽15，压力释放槽15的一部分经半径方向槽7连接于高压流体侧。与低压流体侧不直接连通而通过密封面被隔离。逆螺旋槽14发挥这样的作用：通过与对方侧滑动面的相对旋转运动而产生负压，从而吸入从高压侧流体泄漏的流体，并通过连接于高压流体侧的压力释放槽而推回到高压流体侧。
在图1以及2所示的滑动部件1的滑动面2，瑞利台阶机构3以及逆瑞利台阶机构4以平行于圆周方向并成对的方式各设置有8个。瑞利台阶机构3以及逆瑞利台阶机构4的个数以及组合具有各种变形，后文对优选示例进行说明。
沟槽部5、6、半径方向槽7、51的深度以及宽度、连通孔52的直径、或者内周侧的密封面8的宽度，是根据滑动部件1的直径、滑动面宽度和相对移动速度、以及密封和润滑条件等而适当决定的性质的尺寸。
作为一例，滑动部件1的直径约为20mm、滑动面宽度约为2mm时，沟槽部5以及6的宽度约为0.4～0.6mm，深度为数μm，内周侧的密封面8的宽度为0.2～0.4mm，半径方向槽7的宽度（圆周方向的角度）约为6°，深度为数十μm。
图5表示本实施方式1的滑动部件的滑动面中的压力分布的数值解析结果，（a）是滑动面的主要部分立体图，（b）是其压力分布图。
如图5（b）所示，在滑动面2产生正压，但是因为逆瑞利台阶机构4设置于内周侧，因此通过逆瑞利台阶机构4产生负压的结果是，产生气穴（cavitation），由于气穴内部压力比大气压低而成为负压，所以在低压侧端部，压力梯度
Figure BDA00002887266300161
为负，流体从高压侧移动到低压侧，其结果是，在滑动面的内周侧产生吸入（抽吸）。对该现象更详细地进行说明，在低压侧密封面8，逆瑞利台阶机构4内部的压力相比于低压侧流体压力（大气压）变低，其结果是，流体从低压流体侧经低压侧密封面8流入到逆瑞利台阶机构4，其结果是，在滑动面的内周侧产生吸入（抽吸）。
这里，为了更加明白在滑动面的内周侧设置逆瑞利台阶机构4的效果，在图6中表示不设置逆瑞利台阶机构4的滑动面的一例（比较例）。
图6是用于对比较例的滑动面进行说明的图，（a）是滑动面的俯视图，（b）是放大表示滑动面的一部分的立体图。
比较例中在滑动面的外周侧只设置了瑞利台阶机构3。
通过与对方侧滑动面的相对移动，由瑞利台阶机构3产生动压（正压）。
图7表示比较例的滑动部件的滑动面中的压力分布的数值解析结果，（a）是滑动面主要部分的立体图，（b）是其压力分布图。
如图7（b）所示，在比较例的情况下，在滑动面由瑞利台阶9产生正压，滑动面内的流体压力变得比低压流体侧高。即，在滑动面的内周端部，压力梯度
Figure BDA00002887266300162
为正，流体从滑动面的高压侧向低压侧移动，因此其结果为，产生从高压流体侧向低压流体侧的泄漏。
图8表示关于作为本发明实施方式1的正压产生机构的瑞利台阶机构3以及作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构4的个数以及组合的各种示例。
图8（a）中瑞利台阶机构3有8个，逆瑞利台阶机构4也有8个，图8（b）中瑞利台阶机构3有3个，逆瑞利台阶机构4也有3个。
图8（c）中瑞利台阶机构3有3个，逆瑞利台阶机构4也有3个，内周侧的密封面8的宽度w是2倍，图8（d）中瑞利台阶机构3有3个，逆瑞利台阶机构4有1个，内周侧的密封面8的宽度w是2倍。
图9表示关于作为本发明实施方式1的正压产生机构的螺旋槽12以及作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构4的组合的示例。
图9（a）中螺旋槽12在外周侧的高压侧直接连通于高压流体，螺旋槽12除在半径方向槽7的部分之外设置在整周，在内周侧的低压侧设置有1个逆瑞利台阶机构4。
图9（b）中螺旋槽12在外周侧的高压侧直接连通于高压流体，螺旋槽12除在半径方向槽7的部分之外设置在整周，在内周侧的低压侧设置有4个逆瑞利台阶机构4。
图10在作为本发明实施方式1的正压产生机构的瑞利台阶机构以及作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构的组合中，示出了在径向设置有多个逆瑞利台阶机构的示例。
在滑动部件1的滑动面2，在外周侧设置有由瑞利台阶机构等正压产生槽构成的正压产生机构3，在内周侧设置有由逆瑞利台阶机构等负压产生槽构成的负压产生机构4。图10中外周侧的瑞利台阶机构3有8个，内周侧的逆瑞利台阶机构4在径向设置3列，半径方向外侧的逆瑞利台阶机构4-1有4个，半径方向中间的逆瑞利台阶机构4-2有2个，半径方向内侧的逆瑞利台阶机构4-3有1个，在圆周方向等间隔地设置了8个半径方向槽7。
本例的情况为这样的构造，由于在半径方向设置有多个逆瑞利台阶机构4，因此分阶段地产生负压，能够更好地防止泄漏。因此适合高压且高速的密封。
图11表示本发明实施方式1中，在一个滑动面设置正压产生机构，在另一滑动面设置负压产生机构的示例。
图1中，在一对滑动部件1-1以及1-2中的一个滑动部件1-1的滑动面2-1，设置有作为正压产生机构的瑞利台阶机构3，在另一滑动部件1-2的滑动面2-2设置有作为负压产生机构的逆瑞利结构台阶机构4。
像这样，当在不同的滑动面分别设置作为正压产生机构的瑞利台阶机构3以及作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构4的情况下，也与在相同的滑动面设置作为正压产生机构的瑞利台阶机构3以及作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构4的情况相同，静止时不泄漏，包括相对滑动初期在内，始终能够使滑动面的低压侧端部的压力梯度为负，从滑动面的低压侧向高压流体侧产生抽吸作用，能够获得使泄漏量极小这一效果。另外，在此基础上，与在相同滑动面上设置瑞利台阶机构3以及逆瑞利台阶机构4两者时相比，由于存在空间，因此滑动面中的两个机构的配置变得容易，能够缩短加工时间。
另外，一对滑动部件的外周侧为高压流体侧，内周侧为低压流体侧时，通过在一对滑动部件1-1以及1-2中的静止侧，设置使滑动面在流体润滑状态下工作的正压产生机构，使用于润滑的流体不易受到旋转带来的离心力的影响，能够在滑动面间适度地存在流体，所以能够得到更好的流体润滑状态。
图12是针对图8所示的本发明的实施方式中的示例（a）～（d）与图6所示的比较例，表示压力与泄漏量的关系的图。
比较例的泄漏量特别多，图8所示的实施方式中的示例（a）～（d）的泄漏量少，所以可知，逆瑞利台阶机构有利于泄漏量的减少。
图8所示的实施方式中的示例（a）～（d）中，示例（d）的瑞利台阶机构有3个，逆瑞利台阶机构有1个，内周侧的密封面的宽度w是2倍的情况下，泄漏量最少。另外，可知，示例（c）的瑞利台阶机构有3个，逆瑞利台阶机构也有3个，内周侧的密封面的宽度w是2倍的情况下，即使压力变高泄漏量也很少。示例（a）的瑞利台阶机构有8个，逆瑞利台阶机构也有8个的情况，压力变高时泄漏量急剧增加。根据以上，可知，半径方向槽7的数量越少（逆瑞利台阶机构的个数越少），并且内周侧的密封面的宽度w越大，泄漏量越少。
[实施方式2]
图13是用于对本发明实施方式2的滑动部件1的滑动面2进行说明的图，（a）是滑动面2的俯视图，（b）是放大表示滑动面2的一部分的立体图。
另外，图13中，与实施方式1的标号相同的标号表示与实施方式1相同的部件，省略详细说明。另外，图13中，与为环状体的滑动部件1相对的对方侧滑动部件的旋转方向为逆时针方向。即使滑动部件1向顺时针方向进行旋转也是相同的。
在滑动部件1的滑动面2，在外周侧设置有由瑞利台阶机构、变形瑞利台阶机构、螺旋槽或凹陷等构成的正压产生机构3，在内周侧设置有由逆瑞利台阶机构、变形逆瑞利台阶机构或逆螺旋槽等构成的负压产生机构4。
图13中，作为正压产生机构3以瑞利台阶机构为一例进行说明，另外作为负压产生机构4以逆瑞利台阶机构为一例进行说明。
在所述瑞利台阶机构3与逆瑞利台阶机构4之间设置有压力释放槽15。压力释放槽15用于，通过将在高压侧的正压产生机构例如瑞利台阶机构3产生的动压（正压）释放至高压侧流体的压力，从而防止流体流入低压侧的负压产生机构例如逆瑞利台阶机构4，防止负压产生机构的负压产生能力减弱，通过高压侧的正压产生机构而产生的压力将要流入低压侧的流体引导至压力释放槽15，起到放至高压流体侧的作用。
压力释放槽15由圆周槽形成，压力释放槽15经预定滑动面宽度配置于瑞利台阶机构3与逆瑞利台阶机构4之间。圆周槽的深度例如为与半径方向槽7的深度相同程度的深度，另外圆周槽的宽度为足以释放高压的宽度，圆周槽一部分连接于高压流体侧。图13中，瑞利台阶机构3、逆瑞利台阶机构4以及压力释放槽15经半径方向槽7分别与高压流体侧连通，并通过密封面8而与低压流体侧隔离。即，半径方向槽7使瑞利台阶机构3、逆瑞利台阶机构4以及压力释放槽15与高压流体侧连通，但是与低压流体侧不连通。
另外，图13中瑞利台阶机构3与逆瑞利台阶机构4以夹着压力释放槽15平行于圆周方向并成对的方式设置有多个，并且从上游侧看，第n个瑞利台阶机构3（n）的沟槽部5的上游侧与第n-1个逆瑞利台阶机构4（n-1）的沟槽部6的下游侧形成为在圆周方向位置大致一致，这两个沟槽部5、6以及压力释放槽15经共用的半径方向槽7连通于高压流体侧。
图14是表示图13的变形例的图，图14中与图13相同的标号表示与图13相同部件，省略详细说明。
图14中，使两沟槽部5、6连通于高压流体侧的单元与图13不同，连通单元50由通过滑动面2而与高压流体侧不连通的半径方向槽51和连通孔52构成。即图14的半径方向槽51并非如图13的半径方向槽7那样与高压流体侧直接连通，半径方向槽51本身形成为通过滑动面2而与高压流体侧不连通，通过将半径方向槽51与高压流体侧连接起来的连通孔52使两个沟槽部5、6连通于高压流体侧。如图14（b）所示，连通孔52构成为在从半径方向槽51大致成直角地弯曲的状态下与位于滑动部件1的外周侧的高压流体侧连通，但是不限于此，也可以朝向斜外侧设置。另外，高压流体侧位于滑动部件1的内周侧时，可考虑朝向斜内侧形成。
图15是表示作为本发明实施方式2的正压产生机构的瑞利台阶机构3和螺旋槽12、以及作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构4和逆螺旋槽14的组合的各种示例的图。
另外，图15中，对方滑动面旋转方向是与图13相同的逆时针方向。
图15（a）中，在滑动部件1的外周侧的高压侧配置有8个瑞利台阶机构3，在内周侧的低压侧配置有1个逆瑞利台阶机构4，在它们之间配置有压力释放槽15。
图15（b）中，在滑动部件1的外周侧的高压侧配置有8个瑞利台阶机构3，在内周侧的低压侧配置有8个逆瑞利台阶机构4，在它们之间配置有压力释放槽15。
图15（c）中，在滑动部件1的外周侧的高压侧配置有8个瑞利台阶机构3，在内周侧的低压侧在整周设置有螺旋槽14，在它们之间配置有压力释放槽15。
图15（d）中，在滑动部件1的外周侧的高压侧在整周设置有螺旋槽12，在内周侧的低压侧配置有1个逆瑞利台阶机构4，在它们之间配置有压力释放槽15。
图15（e）中，在滑动部件1的外周侧的高压侧在整周设置有螺旋槽12，在内周侧的低压侧配置有8个逆瑞利台阶机构4，在它们之间配置有压力释放槽15。
图15（f）中，在滑动部件1的外周侧的高压侧在整周设置有螺旋槽12，在内周侧的低压侧在整周设置有逆螺旋槽14，在它们之间配置有压力释放槽15。这时，压力释放槽15承担逆螺旋槽14的向高压流体侧的压力释放的作用。
图15的（a）（b）（d）（e）中，逆瑞利台阶机构4的个数少的（a）（d）中泄漏量少。
图16表示在本发明实施方式2中在一个滑动面设置正压产生机构，在另一滑动面设置负压产生机构的示例。
图16中，在一对滑动部件1-1以及1-2中的一个滑动部件1-1的滑动面2-1，设置有作为正压产生机构的瑞利台阶机构3，另一滑动部件1-2的滑动面2-2设置有作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构4。
如此，即使在不同的滑动面分别设置作为正压产生机构的瑞利台阶机构3以及作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构4的情况下，也与在相同的滑动面设置作为正压产生机构的瑞利台阶机构3以及作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构4的情况相同，静止时不泄漏，包括相对滑动初期在内，始终能够使滑动面的低压侧端部的压力梯度
Figure BDA00002887266300201
为负，从滑动面的低压侧向高压流体侧产生抽吸作用，能够实现可使泄漏量极小这一效果。另外，在此基础上，相比于在相同滑动面设置瑞利台阶机构3以及逆瑞利台阶机构4两者的情况，由于存在空间，因此滑动面中的两机构的配置变得容易，能够缩短加工时间。
另外，一对滑动部件的外周侧为高压流体侧，内周侧为低压流体侧时，通过在一对滑动部件1-1以及1-2中的静止侧设置使滑动面在流体润滑状态下工作的正压产生机构，能够使得用于润滑的流体不易受到旋转带来的离心力的影响，能够在滑动面间适度地存在流体，所以能够得到更好的流体润滑状态。
图17表示在本发明实施方式2中在径向设置有多个作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构的示例。
图17中，在滑动部件1的滑动面2，在外周侧设置有由瑞利台阶机构等正压产生槽构成的正压产生机构3，在内周侧设置有由逆瑞利台阶机构等负压产生槽构成的负压产生机构4。在所述的瑞利台阶机构3与逆瑞利台阶机构4之间，设置有压力释放槽15。压力释放槽15用于，通过将由高压侧的正压产生机构例如瑞利台阶机构3而产生的动压（正压）释放至高压侧流体的压力，防止流体流入低压侧的负压产生机构例如逆瑞利台阶机构4，从而防止负压产生机构的负压产生能力减弱，通过高压侧的正压产生机构而产生的压力将要流入低压侧的流体引导至压力释放槽15，起到放至高压流体侧的作用。图17中，外周侧的瑞利台阶机构3有8个，内周侧的逆瑞利台阶机构4在径向设置3列，半径方向外侧的逆瑞利台阶机构4-1有4个，半径方向中间的逆瑞利台阶机构4-2有2个，半径方向内侧的逆瑞利台阶机构4-3有1个，在圆周方向等间隔地设置有8个半径方向槽7。
本例的情况为这样的构造，由于在半径方向设置有多个逆瑞利台阶机构4，因此，分阶段地产生负压，能够更好地防止泄漏。因此适合高压且高速的密封。
图18表示图17的变形例，在多个逆瑞利台阶机构之间设置有压力释放槽。
图18中，在滑动部件1的滑动面2，在外周侧设置有由瑞利台阶机构等正压产生槽构成的正压产生机构3，在内周侧设置有由逆瑞利台阶机构等负压产生槽构成的负压产生机构4。图18中，外周侧的瑞利台阶机构3有8个，内周侧的逆瑞利台阶机构4在径向设置有3列，半径方向外侧的逆瑞利台阶机构4-1有4个，半径方向中间的逆瑞利台阶机构4-2有2个，半径方向内侧的逆瑞利台阶机构4-3有1个，在圆周方向等间隔地设置了8个半径方向槽7。
在所述瑞利台阶机构3与半径方向外侧的逆瑞利台阶机构4-1之间，在半径方向外侧的逆瑞利台阶机构4-1与半径方向中间的逆瑞利台阶机构4-2之间，以及在半径方向中间的逆瑞利台阶机构4-2与半径方向内侧的逆瑞利台阶机构4-3之间，分别设置有压力释放槽15。
如此，在径向设置有多个作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构4，在它们的径向之间分别设置有压力释放槽15，因此，在分阶段地产生负压，能够更好地防止泄漏这一效果基础之上，还具有这样的效果：截断了逆瑞利台阶机构4间的流体的来往，不容易产生泄漏。
图19表示在本发明实施方式2中，在圆周方向错开地配置作为正压产生机构的瑞利台阶机构和作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构的示例。
图19中，在滑动部件1的滑动面2，在外周侧设置有由瑞利台阶机构等构成的正压产生机构3，在内周侧设置有由逆瑞利台阶机构等构成的负压产生机构4。图19中构成为，外周侧的瑞利台阶机构3有8个，内周侧的逆瑞利台阶机构4有4个，在与各瑞利台阶机构3连通的8个半径方向槽8的圆周方向的中间位置，设置了与逆瑞利台阶机构4连通的4个半径方向槽53，在圆周方向错开地配置作为正压产生机构的瑞利台阶机构3和作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构4。另外，在瑞利台阶机构3与逆瑞利台阶机构4之间设置有压力释放槽15，经该压力释放槽15使8个半径方向槽8与4个半径方向槽53连接。半径方向槽53配置于内周侧，不会与高压流体侧直接连通，半径方向槽53经压力释放槽15以及半径方向槽8而与高压流体侧连通。如此，与逆瑞利台阶机构4连通的半径方向槽53不会直接连通于高压流体侧，而是经狭窄的压力释放槽15连通于高压流体侧，因此降低了半径方向槽53的压力，减少了从半径方向槽53向低压流体侧的泄漏。
图20表示在图19中在径向设置有多个作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构的示例。
图20中，在滑动部件1的滑动面2，在外周侧设置有由瑞利台阶机构等正压产生槽构成的正压产生机构3，在内周侧设置有由逆瑞利台阶机构等负压产生槽构成的负压产生机构4。图20中，外周侧的瑞利台阶机构3有8个，内周侧的逆瑞利台阶机构4在径向设置有3列，半径方向外侧的逆瑞利台阶机构4-1设置有4个，半径方向中间的逆瑞利台阶机构4-2设置有2个，半径方向内侧的逆瑞利台阶机构4-3设置有1个。
在所述瑞利台阶机构3与半径方向外侧的逆瑞利台阶机构4-1之间，在半径方向外侧的逆瑞利台阶机构4-1与半径方向中间的逆瑞利台阶机构4-2之间，以及在半径方向中间的逆瑞利台阶机构4-2与半径方向内侧的逆瑞利台阶机构4-3之间，分别设置有压力释放槽15。
外周侧的8个瑞利台阶机构3分别和8个半径方向槽7连通，该8个半径方向槽7与高压流体侧直接连通，半径方向外侧的4个逆瑞利台阶机构4-1分别和设置成相同圆周状的4个半径方向槽54连通，半径方向中间的2个逆瑞利台阶机构4-2分别和设置成相同圆周状的2个半径方向槽55连通，半径方向内侧的1个逆瑞利台阶机构4-3和设置成相同圆周状的1个半径方向槽55连通，错开圆周方向的位置地配置各列的半径方向槽7、54、55、56。因此，半径方向外侧的4个逆瑞利台阶机构4-1经设置成相同圆周状的4个半径方向槽54、压力释放槽15以及半径方向槽7而与高压流体侧连通，半径方向中间的2个逆瑞利台阶机构4-2经设置成相同圆周状的2个半径方向槽55、压力释放槽15、半径方向槽54以及半径方向槽7而与高压流体侧连通，半径方向内侧的1个逆瑞利台阶机构4-3经设置成相同圆周状的1个半径方向槽55、压力释放槽15、半径方向槽55、54以及半径方向槽7而与高压流体侧连通。
如此，在各列设置半径方向槽7、54、55、56，且在圆周方向错开地配置各列的半径方向槽7、54、55、56，由于高压流体不会经半径方向槽直接连通到滑动面的内周侧附近，所以能够进一步防止从高压流体侧向低压流体侧泄漏。
[实施方式3]
图21是用于对本发明实施方式3的滑动部件1的滑动面2进行说明的图，（a）是表示滑动面2的俯视图，（b）是放大表示滑动面2的一部分的立体图。
另外，图21中，与实施方式1以及2的标号相同的标号表示与实施方式1以及2相同的部件，并省略详细说明。另外，图21中，与为环状体的滑动部件1相对的对方侧滑动部件的旋转方向为逆时针方向。滑动部件1即使向顺时针方向进行旋转也是相同的。
所述实施方式1中，逆瑞利台阶机构4的数量越少（半径方向槽7的数量越少），并且，内周侧的密封面8的宽度w越大，泄漏量越少，这与记载于实施方式1等的技术相同。但是，半径方向槽7的个数不能为零，另外，针对内周侧的密封面8的宽度w当然也有一定的限度。
实施方式3中，为了减少从半径方向槽7的泄漏，与在实施方式1以及2中在相对于圆周方向（切线方向）成90°的方向设置半径方向槽7相对地，如图21所示，将半径方向槽7设置成向着对方滑动面的旋转方向倾斜，在向着对方滑动面的旋转方向呈放射状地扩大的方向上配置。
图21中，在滑动部件1的滑动面2，在外周侧设置有作为正压产生机构的瑞利台阶机构3，在内周侧设置有作为负压产生机构的逆瑞利台阶机构，在瑞利台阶机构3与逆瑞利台阶机构4之间设置有压力释放槽15。
瑞利台阶机构3的沟槽部5与逆瑞利台阶机构4的沟槽部6经共用的半径方向槽7连通于高压流体侧。
半径方向槽7为从其内周侧朝向外周侧向着对方滑动面的旋转方向倾斜的形状，当在圆周方向配置多个半径方向槽7时，在向着对方滑动面的旋转方向呈放射状地扩大的方向配置半径方向槽7。
图21所示的半径方向槽7的示例中，其形状为从与逆瑞利台阶机构4的沟槽部6连通的内周侧朝向位于外周侧的压力释放槽15，向着对方滑动面的旋转方向倾斜的形状，在位于半径方向的最外周侧的瑞利台阶机构3的部分，构成朝向与圆周方向（切线方向）成90°的方向的形状。因此，从逆瑞利台阶机构4的沟槽部6流入到半径方向槽7的流体按照箭头16所示方向排出。
另外，当然也可以将半径方向槽7形成为从与逆瑞利台阶机构4的沟槽部6连通的内周侧到外周侧端部，向着对方滑动面的旋转方向均一地倾斜的形状，总之，形成为从内周侧朝向外周侧向着对方滑动面的旋转方向倾斜的形状即可。
半径方向槽7的倾斜角度越大，半径方向槽7中的正半径方向压力梯度（从内周侧朝向外周侧压力变大的压力梯度）越缓和，其结果为，减少了从半径方向槽7的泄漏量。
另外，也可以使半径方向槽7的宽度形成为随着从内周侧朝向外周侧而渐渐地变大。
如此，通过朝向向着对方滑动面的旋转方向呈放射状地扩大的方向倾斜地配置半径方向槽7，半径方向槽7的内周侧通过密封面8被封闭，所以在半径方向槽7产生与逆螺旋槽相同的负压效果，吸入从高压侧泄漏的流体，起到在正半径方向压力梯度缓和的状态下将流体推回到高压流体侧的作用，因此减少了自半径方向槽7的泄漏。
[实施方式4]
图22是安装有与本发明的滑动部件成一对的另一滑动部件的机械密封件的剖视图。
机械密封件20是将本发明的滑动部件1安装为固定用密封环21的结构。该固定用密封环21经O型密封圈24能够自如移动地安装在紧固于外壳30的保持环23。另外，使旋转用密封环26与该固定用密封环21对置，旋转用密封环26的滑动面29被研磨而成为平面。固定用密封环21通过弹簧25将滑动面22按压到对置的滑动面29并紧密接触，并且对机内侧P2与大气侧P1之间进行密封。在该固定用密封环21的滑动面22，在外周侧设置有由瑞利台阶机构、变形瑞利台阶机构、螺旋槽或凹陷等构成的正压产生机构27，另外，在滑动面22的内周侧，设置有由逆瑞利台阶机构、变形逆瑞利台阶机构或逆螺旋槽等构成的负压产生机构28。通过该结构，具有这样的效果：静止时不泄露，通过外周侧的正压产生机构27包括旋转初期在内始终在流体润滑状态下工作，因此摩擦系数低，而且通过内周侧的负压产生机构28能够从低压侧抽吸到高压侧，因此能够降低泄漏。另外，当在正压产生机构27与负压产生机构28之间设置了上述实施方式2的压力释放槽（无图示）时，通过将由正压产生机构27所产生的动压释放至高压侧流体的压力，流体不会流入到低压侧的负压产生机构28，能够防止负压产生机构的负压产生能力减弱。
[实施方式5]
图23是安装有与本发明的滑动部件成一对的另一滑动部件的推力轴承的剖视图。
标号40表示推力轴承整体，概略来说，由以下部分构成：圆筒状的外壳44，其以包围设置于旋转轴41的环状阶梯凸部42的外周面的方式配置，并具有隔着微小的径向间隙43与阶梯凸部42的外周面对面的内周面；以及推力支承部46，47，其从该外壳44的两端向着半径方向内侧延伸，并隔着推力方向的微小间隙45而与阶梯凸部42的端面对置，由外壳44与推力支承部46、47构成轴承主体。
并且，轴承主体的推力支承部46、47与阶梯凸部42的端面在轴向能够自如旋转滑动地接触。并且，润滑剂通过其表面张力保持在径向的微小间隙43以及推力方向的微小间隙45中。
另外，在推力支承部46、47的滑动面的外周侧设置有由瑞利台阶机构、变形瑞利台阶机构、螺旋槽或凹陷等构成的正压产生机构48，另外，在滑动面的内周侧设置有由逆瑞利台阶机构、变形逆瑞利台阶机构或逆螺旋槽等构成的负压产生机构49。
根据该结构，具有这样的效果：静止时不泄漏，通过外周侧的正压产生机构48包括旋转初期在内始终在流体润滑状态下工作，因此摩擦系数低，而且，通过内周侧的负压产生机构49能够从低压侧抽吸到高压侧，因此能够减少泄漏。
另外，当在正压产生机构48与负压产生机构49之间设置了上述实施方式2的压力释放槽（无图示）的情况下，通过将由正压产生机构48所产生的动压释放至高压侧流体的压力，流体不会流入到低压侧的负压产生机构49，能够防止负压产生机构的负压产生能力减弱。
标号说明
1：滑动部件
2：滑动面
3：正压产生机构（瑞利台阶机构）
4：负压产生机构（逆瑞利台阶机构）
5：瑞利台阶机构的沟槽部
6：逆瑞利台阶机构的沟槽部
7：共用的半径方向槽
8：内周侧密封面
9：瑞利台阶
10：相对的滑动部件
11：逆瑞利台阶
12：螺旋槽
13：凹陷
14：逆螺旋槽
15：压力释放槽
16：表示流体排出方向的箭头
20：机械密封件
21：固定用密封环
22：滑动面
23：保持环
24：O型密封圈
25：弹簧
26：旋转用密封环
27：正压产生机构
28：负压产生机构
29：滑动面
30：外壳
40：推力轴承
41：旋转轴
42：阶梯凸部
43：径向间隙
44：外壳
45：微小间隙
46：推力支承部
47：推力支承部
48：正压产生机构
49：负压产生机构
50：连通单元
51：半径方向槽
52：连通孔
53～56：半径方向槽。

Claims (24)

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其中一方的滑动面的低压侧设置由负压产生槽构成的负压产生机构，负压产生槽与高压流体侧连通，并通过密封面而与低压流体侧隔离。
2.一种滑动部件，其特征在于，
在一对滑动部件的彼此相对滑动的其中一方的滑动面，在高压侧设置由正压产生槽构成的正压产生机构，在低压侧设置由负压产生槽构成的负压产生机构，所述正压产生槽以及负压产生槽分别与高压流体侧连通，并通过密封面而与低压流体侧隔离。
3.一种滑动部件，其特征在于，
在一对滑动部件的彼此相对滑动的其中一方的滑动面的高压侧，设置由正压产生槽构成的正压产生机构，在所述一对滑动部件的彼此相对滑动的另一方的滑动面的低压侧，设置由负压产生槽构成的负压产生机构，所述正压产生槽以及负压产生槽分别与高压流体侧连通，并通过密封面而与低压流体侧隔离。
4.一种滑动部件，其特征在于，
一对滑动部件的外周侧是高压流体侧，内周侧是低压流体侧，在固定侧滑动部件的滑动面的高压侧设置由正压产生槽构成的正压产生机构，在旋转侧滑动部件的滑动面的低压侧设置由负压产生槽构成的负压产生机构，所述正压产生槽以及负压产生槽分别与高压流体侧连通，并通过内周侧的密封面而与低压流体侧隔离。
5.一种滑动部件，其特征在于，
一对滑动部件由环状体构成，该环状体的外周侧是高压流体侧，内周侧是低压流体侧，在环状体中的一方的滑动面，在外周侧设置由正压产生槽构成的正压产生机构，在内周侧设置由负压产生槽构成的负压产生机构，所述正压产生槽以及负压产生槽分别与高压流体侧连通，并通过内周侧的密封面而与低压流体侧隔离。
6.一种滑动部件，其特征在于，
一对滑动部件由环状体构成，该环状体的外周侧是高压流体侧，内周侧是低压流体侧，在环状体中的固定方的滑动面，在外周侧设置由正压产生槽构成的正压产生机构，在环状体中的旋转方的滑动面，在内周侧设置由负压产生槽构成的负压产生机构，所述正压产生槽以及负压产生槽分别与高压流体侧连通，并通过内周侧的密封面而与低压流体侧隔离。
7.根据权利要求2至6的任一项所述的滑动部件，其特征在于，
外周侧的正压产生机构由瑞利台阶机构形成，并且内周侧的负压产生机构由逆瑞利台阶机构形成，所述瑞利台阶机构与逆瑞利台阶机构构成为分别与高压流体侧连通。
8.根据权利要求7所述的滑动部件，其特征在于，
以平行于圆周方向并成对的方式设置多个瑞利台阶机构与逆瑞利台阶机构，并且从上游侧看，第n个瑞利台阶机构的沟槽部的上游端与第n-1个逆瑞利台阶机构的沟槽部的下游端形成为圆周方向位置大致一致，这两个沟槽部经共用的连通单元连通于高压流体侧。
9.根据权利要求7所述的滑动部件，其特征在于，
平行于圆周方向地设置多个瑞利台阶机构与1个逆瑞利台阶机构，1个瑞利台阶机构的沟槽部的上游端与逆瑞利台阶机构的沟槽部的下游端形成为圆周方向位置大致一致，这两个沟槽部经共用的连通单元连通于高压流体侧，另外，剩下的瑞利台阶机构的沟槽部的上游端分别连通于高压流体侧。
10.根据权利要求7所述的滑动部件，其特征在于，
在径向设置多个逆瑞利台阶机构。
11.一种滑动部件，其特征在于，
在一对滑动部件的彼此相对滑动的其中一方的滑动面，在高压侧设置由与高压流体侧直接连通的螺旋槽或凹陷构成的正压产生机构，在低压侧设置由逆瑞利台阶机构构成的负压产生机构，所述逆瑞利台阶机构与高压流体侧连通，并通过密封面而与低压流体侧隔离。
12.一种滑动部件，其特征在于，
在一对滑动部件的彼此相对滑动的其中一方的滑动面，在高压侧设置由正压产生槽构成的正压产生机构，在低压侧设置由负压产生槽构成的负压产生机构，并且在所述正压产生槽与负压产生槽之间设置压力释放槽，所述正压产生槽、压力释放槽以及负压产生槽连通于高压流体侧，并通过密封面而与低压流体侧隔离。
13.一种滑动部件，其特征在于，
在一对滑动部件的彼此相对滑动的其中一方的滑动面的高压侧，设置由正压产生槽构成的正压产生机构，在一对滑动部件的彼此相对滑动的另一方的滑动面的低压侧，设置由负压产生槽构成的负压产生机构，并且在所述一方以及另一方的滑动面，以压力释放槽位于所述正压产生槽与负压产生槽之间的方式设置压力释放槽，所述正压产生槽、压力释放槽以及负压产生槽连通于高压流体侧，并通过密封面而与低压流体侧隔离。
14.一种滑动部件，其特征在于，
一对滑动部件的外周侧是高压流体侧，内周侧是低压流体侧，在固定侧滑动部件的滑动面的高压侧设置由正压产生槽构成的正压产生机构，在旋转侧滑动部件的滑动面的低压侧设置由负压产生槽构成的负压产生机构，并且在所述固定侧滑动部件以及旋转侧滑动部件的滑动面，以压力释放槽位于所述正压产生槽与负压产生槽之间的方式设置压力释放槽，所述正压产生槽、压力释放槽以及负压产生槽连通于高压流体侧，并通过密封面而与低压流体侧隔离。
15.一种滑动部件，其特征在于，
一对滑动部件由环状体构成，该环状体的外周侧是高压流体侧，内周侧是低压流体侧，在环状体中的一方的滑动面，在高压侧设置由正压产生槽构成的正压产生机构，在低压侧设置由负压产生槽构成的负压产生机构，并且在所述正压产生槽与负压产生槽之间设置压力释放槽，所述正压产生槽、压力释放槽以及负压产生槽连通于高压流体侧，并通过密封面而与低压流体侧隔离。
16.一种滑动部件，其特征在于，
一对滑动部件由环状体构成，该环状体的外周侧是高压流体侧，内周侧是低压流体侧，在环状体中的固定方的滑动面，在高压侧设置由正压产生槽构成的正压产生机构，在环状体中的旋转方的滑动面，在低压侧设置由负压产生槽构成的负压产生机构，并且在所述固定方以及旋转方的滑动面，以压力释放槽位于所述正压产生槽与负压产生槽之间的方式设置压力释放槽，所述正压产生槽、压力释放槽以及负压产生槽连通于高压流体侧，并通过密封面而与低压流体侧隔离。
17.根据权利要求12至16的任一项所述的滑动部件，其特征在于，
外周侧的正压产生机构由瑞利台阶机构形成，并且内周侧的负压产生机构由逆瑞利台阶机构形成，并且压力释放槽由圆周槽形成，所述瑞利台阶机构、逆瑞利台阶机构以及压力释放槽构成为分别与高压流体侧连通。
18.根据权利要求17所述的滑动部件，其特征在于，
瑞利台阶机构与逆瑞利台阶机构以夹着压力释放槽地平行于圆周方向并成对的方式设置有多个，并且，从上游侧看，第n个瑞利台阶机构的沟槽部的上游端与第n-1个逆瑞利台阶机构的沟槽部的下游端形成为圆周方向位置大致一致，这两个沟槽部以及压力释放槽经共用的连通单元连通于高压流体侧。
19.根据权利要求17所述的滑动部件，其特征在于，
以夹着压力释放槽且平行于圆周方向的方式设置多个瑞利台阶机构与1个逆瑞利台阶机构，1个瑞利台阶机构的沟槽部的上游端与逆瑞利台阶机构的沟槽部的下游端形成为圆周方向位置大致一致，这两个沟槽部以及压力释放槽经共用的连通单元连通于高压流体侧，另外，剩下的瑞利台阶机构的沟槽部的上游端经各个连通单元连通于高压流体侧。
20.根据权利要求17所述的滑动部件，其特征在于，
在径向设置多个逆瑞利台阶机构。
21.一种滑动部件，其特征在于，
在一对滑动部件的彼此相对滑动的其中一方的滑动面，在高压侧设置由与高压流体侧直接连通的螺旋槽或凹陷构成的正压产生机构，在低压侧设置由逆瑞利台阶机构构成的负压产生机构，并且在所述螺旋槽与逆瑞利台阶机构之间或者在所述凹陷与逆瑞利台阶机构之间设置压力释放槽，压力释放槽以及逆瑞利台阶机构连通于高压流体侧，并且通过密封面而与低压流体侧隔离。
22.一种滑动部件，其特征在于，
在一对滑动部件的彼此相对滑动的其中一方的滑动面，在高压侧设置由与高压流体侧直接连通的螺旋槽或凹陷构成的正压产生机构，在低压侧设置由逆螺旋槽构成的负压产生机构，并且在所述高压侧的螺旋槽与低压侧的逆螺旋槽之间或在所述高压侧的凹陷与低压侧的逆螺旋槽之间设置压力释放槽，所述低压侧的逆螺旋槽经压力释放槽而与高压流体侧连通，并通过密封面而与低压流体侧隔离。
23.根据权利要求3至22的任一项所述的滑动部件，其特征在于，
内周侧的密封面的宽度能够变更。
24.根据权利要求1至23的任一项所述的滑动部件，其特征在于，
半径方向槽为这样的形状：从连通于负压产生机构的内周侧朝向外周侧向着对方滑动面的旋转方向倾斜。
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