CN104169622A - 滑动部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种滑动部件，其进一步减少了被密封流体的泄漏量，并显著提高了起动或停止时的润滑特性，在旋转时通过流体润滑进行动作，能够兼顾密封和润滑。其特征在于，在一对滑动部件的相互相对滑动的一侧的滑动面，沿周向独立设置有多个正压产生机构，所述正压产生机构由与所述滑动面大致平行地具有亚微米级的阶梯差的极浅平行槽构成，在比所述极浅平行槽靠低压流体侧的所述滑动面形成有极浅细槽，所述极浅平行槽与高压流体侧连通，所述极浅细槽与所述极浅平行槽连通，所述极浅细槽与低压流体侧被密封面隔离开。

Description

滑动部件
技术领域
本发明例如涉及机械密封件、轴承、其他适于滑动部的滑动部件。特别涉及需要在使流体介于滑动面来降低摩擦的同时、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个例子的机械密封件中，为了长期维持密封性，必须兼顾“密封”和“润滑”这两个相反的条件。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。对于轴承来说为侧方泄漏，相当于密封的情况下的泄漏。在密封面外周侧存在密封流体，在内周侧存在大气，对外周侧的流体进行了密封的情况下(被称为“内侧式”。)的内周侧泄漏量以下式示出。
[式1]
Q = - ∫ ( h 3 12 η ∂ p ∂ r | r = r 1 ) r 1 · dθ
Q：滑动面内径r1的内周侧泄漏量(负号为泄漏方向)
h：间隙高度
η：流体粘度
p：压力
根据上式可知：越是促进流体润滑、产生动压并形成液膜，内周端侧的压力斜率就越大，h越大，其结果是泄漏量Q増大。
因此，在密封的情况下，为了使泄漏量Q减少，需要减少间隙h和压力斜率
此外，对于作为与机械密封件的摩擦特性类似的技术的滑动轴承的摩擦特性，已知有图4所示的“斯特里贝克曲线”(参考文献：讲谈社，“摩擦学”，H.杰础斯著(講談社，“トライボロジー”H.チコス著))。
图4的横轴为粘度η×速度v/载荷FN，在粘度和载荷固定的情况下为速度。现在，在使粘度和荷重固定的情况下，在作为中速域的混合润滑区域“第2：h(间隙)≒R(表面粗糙度)”和作为高速域的流体润滑区域“第1：h(间隙)＞＞R(表面粗糙度)”，摩擦系数小，而在作为起动时的边界润滑区域“第3：h(间隙)→0”，摩擦系数极大。
另一方面，根据本发明的发明人的数值解析，在机械密封件中，施加于滑动面的槽深和滑动面的摩擦系数的关系如图5所示，槽深与滑动面的摩擦系数的关系根据滑动面的滑动速度而不同。
并且，一般地，设置于机械密封件的动压产生槽是出于在常用转速域中体现效果、并且将流体充分导入滑动面这样的观点来设计的，动压产生槽的加工通过机械加工、喷射和激光来进行，是数μm以上的槽深。因此，在中速域和高速域中为低摩擦，而在低速域无法获得载荷容量，难以实现低摩擦。特别地，由于在起动或停止时无法产生充分的动压，因此无法发挥充分的润滑特性，在起动或停止时存在产生响动或产生滑动面的过度接触这样的问题。
此外，近年来，作为通过能够良好地进行被密封流体向滑动面之间的导入及其保持来以不产生过大泄漏的方式降低摩擦系数的机械密封滑动件，在滑动面沿周向设置有多个通过与对方滑动件的相对旋转而在滑动面之间生成动压的动压生成槽，在上述这样的机械密封滑动件中还提出有以下结构：动压生成槽由相对于滑动方向具有倾斜角的直线状的槽或者曲线状的螺旋槽形成，动压生成槽的加工通过飞秒激光来进行，槽深为1μm以下(例如，参照专利文献1和2。)。
但是，专利文献1和2所记载的发明的目的在于，在滑动面通过与对方滑动件的相对旋转来在滑动面之间生成动压，其存在以下问题：在高压并且是中、高速域中为低摩擦，但在低压并且是中、高速域，或者在起动、停止时无法产生充分的动压，因此无法发挥充分的润滑特性。此外，由于通过动压生成槽来实现被密封流体向滑动面之间的导入，为了减少泄漏量，需要在滑动面的低压侧设置泄漏防止用的环状槽等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2009/087995号
专利文献2：日本特开2011-196429号公报
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，其进一步减少了被密封流体的泄漏量，并显著提高了起动或停止时的润滑特性，在旋转时通过流体润滑进行动作，能够兼顾密封和润滑。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明的滑动部件的第1特征在于，在一对滑动部件的相互相对滑动的一侧的滑动面，沿周向独立地设置有多个正压产生机构，所述正压产生机构由与所述滑动面大致平行地具有亚微米级的阶梯差的极浅平行槽构成，在比所述极浅平行槽靠低压流体侧的所述滑动面形成有极浅细槽，所述极浅平行槽与高压流体侧连通，所述极浅细槽与所述极浅平行槽连通，所述极浅细槽与低压流体侧被密封面隔离开。
根据第1特征，浸入到极浅平行槽内的被密封流体形成极薄的流体膜，通过表面张力的作用，能够以不增大泄漏的方式提高能够密封流体的压力域，并且在旋转时，通过与对方侧滑动面之间的相对滑动来产生动压，能够借助动压效果来使滑动面以必要最低限度浮起。此外，由于在比极浅平行槽靠低压流体侧的滑动面形成有极浅细槽，因此，能够控制比极浅平行槽靠低压流体侧的滑动面上的流体的流动，通过将极浅细槽的方向设定为期望的方向，能够使滑动面上的流体的流动方向为向整个滑动面流动，或者，使导入到滑动面的流体排出到高压流体侧，能够兼顾滑动面润滑特性的提高和泄漏的减少。
此外，本发明的滑动部件的第2特征在于，在第1特征中，对于所述极浅平行槽，槽深h为10nm～1μm，槽底部的表面粗糙度a为1～100nm，具有h＞a的关系，对于所述极浅细槽，槽深h是与极浅平行槽2同等的深度，节距p为1～500μm。
此外，本发明的滑动部件的第3特征在于，在第2特征中，所述极浅平行槽优选为，槽深h为50～500nm，槽底部的表面粗糙度a为1～30nm，具有h＞a的关系。
根据第2和第3特征，能够更进一步地兼顾滑动面润滑特性的提高和泄漏的减少。
此外，本发明的滑动部件的第4特征在于，在第1～第3的任一特征中，所述极浅细槽形成为相对于所述滑动面的滑动方向成规定的角度倾斜。
根据第4特征，能够将滑动面的流体整流为朝向期望的方向，能够以不增大泄漏的方式显著提高起动或停止时的润滑特性。
此外，本发明的滑动部件的第5特征在于，在第4特征中，所述极浅细槽形成为向与对方侧滑动件的旋转方向相同的方向倾斜。
根据第5特征，将滑动面的流体整流成朝向低压流体侧，能够充分润滑滑动面。
此外，本发明的滑动部件的第6特征在于，在第4特征中，所述极浅细槽形成为向与对方侧滑动件的旋转方向相反的方向倾斜。
根据第6特征，将滑动面的流体整流成朝向高压流体侧，能够更进一步地防止向低压流体侧的泄漏。
此外，本发明的滑动部件的第7特征在于，在第4特征中，所述极浅细槽形成为，相邻的极浅细槽的方向关于所述滑动面的滑动方向对称。
根据第7特征，滑动面的流体被整流成从高压流体侧导入到低压流体侧、并向高压流体侧排出，能够充分进行滑动面的润滑，并进一步防止向低压流体侧的泄漏。此外，适用于滑动部件向两方向旋转的情况。
此外，本发明的滑动部件的第8特征在于，在第1～第3的任一特征中，所述极浅细槽沿径向形成。
根据第8特征，将滑动面的流体整流成从极浅平行槽朝向低压流体侧，即使在滑动部件的起动或停止时，流体也容易流入到整个滑动面，能够提高滑动部件的起动或停止时的润滑特性。出于防止泄漏的观点，适用于在极浅细槽和密封面内周之间形成的密封面的宽度宽的情况。
此外，本发明的滑动部件的第9特征在于，在第1～第8的任一特征中，所述极浅平行槽相对于滑动面的面积优选设置在40％～70％的范围内。
根据第9特征，能够将滑动面的面压保持在良好的状态，并且减少泄漏，能够显著提高起动或停止时的润滑特性。
此外，本发明的滑动部件的第10特征在于，在第1～第9的任一特征中，一对滑动部件由环状体构成，所述环状体作为机械密封件的相互相对旋转的静止侧滑动部件或旋转侧滑动部件使用。
根据第10特征，能够获得以下机械密封件：其能够以不增大泄漏的方式维持良好的润滑性能，特别地，能够显著提高起动或停止时的润滑特性。此外，能够控制滑动面的流体的流动，能够兼顾滑动面润滑特性的提高和泄漏的减少。
发明的效果
本发明实现了以下优异的效果。
(1)在一对滑动部件的相互相对滑动的一侧的滑动面，沿周向独立设置有多个正压产生机构，所述正压产生机构由与所述滑动面大致平行地具有亚微米级的阶梯差的极浅平行槽构成，在比所述极浅平行槽靠低压流体侧的所述滑动面形成有极浅细槽，所述极浅平行槽与高压流体侧连通，所述极浅细槽与所述极浅平行槽连通，所述极浅细槽与低压流体侧被密封面隔离开，由此，浸入到极浅平行槽内的被密封流体形成极薄的流体膜，通过表面张力的作用，能够以不增大泄漏的方式提高能够密封流体的压力域，并且在旋转时，通过与对方侧滑动面之间的相对滑动来产生动压，能够借助动压效果来使滑动面以必要最低限度浮起。此外，由于在比极浅平行槽靠低压流体侧的滑动面形成有极浅细槽，因此，能够控制比极浅平行槽靠低压流体侧的滑动面上的流体的流动，通过将极浅细槽的方向设定为期望的方向，能够使滑动面上的流体的流动方向为向整个滑动面流动，或者，使导入到滑动面的流体排出到高压流体侧，能够兼顾滑动面润滑特性的提高和泄漏的减少。
(2)极浅细槽形成为相对于滑动面的滑动方向成规定的角度倾斜，由此，能够将滑动面S的流体整流成朝向期望的方向，能够以不增大泄漏的方式显著提高起动或停止时的润滑特性。
(3)极浅细槽形成为向与对方侧滑动件的旋转方向相同的方向倾斜，由此，将滑动面的流体整流成朝向低压流体侧，能够充分润滑滑动面。
(4)极浅细槽形成为向与对方侧滑动件的旋转方向相反的方向倾斜，由此，将滑动面的流体整流成朝向高压流体侧，能够更进一步地防止向低压流体侧的泄漏。
(5)极浅细槽形成为相邻的极浅细槽的方向关于滑动面的滑动方向对称，由此，将滑动面的流体整流成从高压流体侧导入到低压流体侧、并向高压流体侧排出，能够充分进行滑动面的润滑，并进一步防止向低压流体侧的泄漏。此外，适用于滑动部件向两方向旋转的情况。
(6)极浅细槽沿径向形成，由此，将滑动面的流体整流成从极浅平行槽朝向低压流体侧，即使在滑动部件的起动或停止时，流体也容易流入到整个滑动面，能够提高滑动部件的起动或停止时的润滑特性。出于防止泄漏的观点，适用于在极浅细槽和密封面内周之间形成的密封面的宽度宽的情况。
(7)极浅平行槽相对于滑动面的面积优选设置在5％～70％的范围内，由此，能够将滑动面的面压保持在良好的状态，并且减少泄漏，能够显著提高起动或停止时的润滑特性。
(8)其特征在于，一对滑动部件由环状体构成，所述环状体作为机械密封件的相互相对旋转的静止侧滑动部件或旋转侧滑动部件使用。
根据第10特征，能够获得以下机械密封件：其能够以不增大泄漏的方式维持良好的润滑性能，特别地，能够显著提高起动或停止时的润滑特性。此外，能够控制滑动面的流体的流动，能够兼顾滑动面润滑特性的提高和泄漏的减少。
附图说明
图1是用于说明本发明的实施方式的滑动部件的滑动面的图，其中，(a)是滑动面的俯视图，(b)是沿A－A线的剖视图，(c)是沿B－B线的剖视图，(d)是沿C-C线的剖视图。
图2是用于说明动压效果的图，其中，(a)是示出本发明的情况的图，(b)是示出以往技术的情况的图。
图3是示出在密封面形成的极浅细槽的图，其中，(a)示出了形成为向与对方侧滑动件的旋转方向相同的方向倾斜、且向同一方向倾斜的情况，(b)示出了形成为向与对方侧滑动件的旋转方向相反的方向倾斜的情况，(c)示出了形成为相邻的极浅细槽的方向关于滑动面的滑动方向对称的情况，(d)示出了沿径向形成的情况。
图4是用于说明轴承的摩擦特性的图，横轴示出了轴承特性数G(无量纲)，纵轴示出了摩擦系数f。
图5是在机械密封件中，根据滑动面的滑动速度来求出施加于滑动面的槽深和滑动面的摩擦系数的关系的图。
具体实施方式
参照附图对本发明的滑动部件的实施方式进行详细说明，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，可增加各种变更、修正和改进。
参照图1至图4，对本发明的实施方式的滑动部件进行说明。
如图1的(a)所示，滑动部件1呈环状体，通常在滑动部件1的滑动面S的内外周的一侧存在高压的被密封流体，另外，另一侧为大气。
并且，能够使用滑动部件1对该被密封流体进行有效地密封。例如，将该滑动部件1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意一个。使旋转用密封环的滑动面和与其对置的固定用密封环的滑动面紧密接触，来密封在滑动面的内外周的任一方存在的被密封流体。此外，还可以作为将润滑油密封在圆筒状滑动面的轴向一侧并相对于旋转轴滑动的轴承的滑动部件进行利用。
在图1中，为了便于说明，对高压的被密封流体存在于外周侧的情况进行说明。
在图示例中，如图1的(d)所示，滑动部件1的截面形状是凸形状，其顶面构成了滑动面S。在该滑动面S沿周向独立设置有多个正压产生机构，正压产生机构由极浅平行槽2构成，极浅平行槽2与图1的(b)所示那样的滑动面S大致平行地具有亚微米级的阶梯差。极浅平行槽2并不设置于滑动面S的径向的整个宽度，而是设置于靠高压流体侧，极浅平行槽2与高压流体侧连通。在比极浅平行槽2靠低压流体侧的滑动面S形成有极浅细槽10，该极浅细槽10在径向的一侧与极浅平行槽2连通，在另一侧与低压流体侧被密封面3隔离开。
在未形成有极浅细槽10的情况下，比极浅平行槽2靠低压流体侧全部成为密封面3，该密封面3具有以下性质：在径向的宽度窄时润滑特性好但容易泄漏，相反，在径向的宽度宽时难以泄漏，但润滑特性差。因此，在本发明中，在滑动面S的高压流体侧设置极浅平行槽2，在比极浅平行槽2靠低压流体侧的滑动面S的一部分设置极浅细槽10，极浅细槽10具备能够控制流体的流动的功能，使该极浅细槽10与低压流体侧之间被径向的宽度相对较窄的密封面3隔离开。
极浅平行槽2设定为：槽深h在10nm～1μm的范围内，槽底部的表面粗糙度a在1～100nm的范围内，具有槽深h＞槽底部的表面粗糙度a的关系。
此外，极浅平行槽2优选设定为：槽深h在50～500nm的范围内，槽底部的表面粗糙度a在1～30nm的范围内，具有槽深h＞槽底部的表面粗糙度a的关系。
另一方面，极浅细槽10的槽深h是与极浅平行槽2同等的深度，节距p为1～500μm。此外，极浅细槽10的槽宽b在节距p以下。在图1的(c)中示出了极浅细槽10的截面形状为大致方槽的形状，但并不限定于此，例如也可以为波形或锯齿形状。
在这里，对本发明的“由极浅平行槽构成的正压产生机构”进行说明。
构成正压产生机构的极浅平行槽2是极浅的，例如，槽深h在10nm～1μm的范围内，槽底部的表面粗糙度a在1～30nm的范围内，具有槽深h＞槽底部的表面粗糙度a的关系，因此，浸入到极浅平行槽2内的被密封流体形成极薄的流体膜，通过表面张力的作用，能够以不增大泄漏的方式提高能够对流体进行密封的压力域。在旋转时，通过与对方侧滑动面的相对滑动来产生动压，通过动压效果使滑动面浮起。这样，通过由极浅平行槽2构成的必要最低限度的正压产生机构，能够以不增大泄漏的方式显著提高起动或停止时的润滑特性。
参照图2，对在旋转时，通过与对方侧滑动面的相对滑动来产生动压，通过动压效果使滑动面浮起的情况进行详述。
如图2的(a)所示，在本发明的情况下，极浅平行槽2是极浅的，其具有槽深h＞槽底部的表面粗糙度a的关系，因此，通过与对方侧滑动面的相对滑动而产生的动压的压力分布增大。
另一方面，如图2的(b)所示，在以往技术的情况下，动压产生槽形成为与槽的深度大致相等的高度的动压产生槽，因此，通过与对方侧滑动面的相对滑动而产生的动压的压力分布比本发明的情况小。
这样，在本发明中，极浅平行槽2是极浅的，具有槽深h＞槽底部的表面粗糙度a的关系，因此，浸入到极浅平行槽2内的被密封流体形成极薄的流体膜，通过表面张力的作用，能够以不增大泄漏的方式提高能够对流体进行密封的压力域。此外，在旋转时能够发挥润滑效果。
此外，极浅平行槽2相对于滑动面S的面积优选设置在5％～70％的范围内。在图示的例中，极浅平行槽2沿周向配设成16等分，但并不限定于此，例如只要配设成2等分以上即可。
滑动面S自身通过镜面加工被设定为使极浅平行槽2清晰的程度的表面粗糙度。
接着，对本发明的“极浅细槽”进行说明
极浅细槽10用于控制比极浅平行槽2靠低压流体侧的滑动面S上的流体的流动，通过将极浅细槽的方向设定为期望的方向，能够使滑动面上的流体的流动方向为向整个滑动面流动，或者，使导入到滑动面的流体排出到高压流体侧。
即，形成于比极浅平行槽2靠低压流体侧的滑动面S的极浅细槽10用于控制比极浅平行槽2靠低压流体侧的滑动面S上的流体的流动，例如，在极浅平行槽2与密封面内周之间形成的密封面3的宽度宽的情况下，在该部分设置极浅细槽10，将流体导入来提高滑动特性，此外，将仅通过极浅平行槽2难以进行滑动面上的流体的流动方向控制的流体整流为最合适的方向，由此，能够兼顾仅通过极浅平行槽2难以实现的滑动面润滑特性的提高和泄漏的减少。
这样的设置于高压流体侧的极浅平行槽2和设置于比极浅平行槽2靠低压流体侧的滑动面S的极浅细槽10例如由蚀刻加工而成。但是，不限于蚀刻，只要能够形成极浅的平行槽2和极浅的细槽10，则也可以使用其它加工方法。
接着，参照图3对极浅细槽10进行详述。
极浅细槽10用于控制比极浅平行槽2靠低压流体侧的滑动面S上的流体的流动，其形成为朝向固定的方向。
在图3的(a)中，极浅细槽10形成为从径向外侧朝向着内侧向与对方侧滑动件的旋转方向相同的方向倾斜，所有的极浅细槽10形成为同一方向。因此，在对方侧滑动件向顺时针方向旋转的情况下，如箭头所示，滑动面S的流体被整流成朝向低压流体侧，对滑动面S充分进行润滑，借助密封面3抑制了向低压流体侧的泄漏。
在图3的(b)中，极浅细槽10形成为从径向外侧朝向着内侧向与对方侧滑动件的旋转方向相反的方向倾斜，所有的极浅细槽10形成为同一方向。因此，在对方侧滑动件向顺时针方向旋转的情况下，如箭头所示，滑动面S的流体被整流成朝向高压流体侧，进一步防止了向低压流体侧的泄漏。
在图3的(c)中，极浅细槽10形成为以如下方式倾斜：相邻的极浅细槽的倾斜方向关于对方侧滑动件的旋转方向对称。因此，如箭头所示，滑动面S的流体被整流成从高压流体侧导入到低压流体侧、并向高压流体侧排出，实现了滑动面的润滑，并防止了向低压流体侧的泄漏。此外，在本例的情况下，适用于滑动部件向两方向旋转的情况。
在图3的(d)中，极浅细槽10沿径向形成。因此，滑动面的流体被整流成从极浅平行槽2朝向低压流体侧。因此，即使在滑动部件的起动或停止时，流体也容易流入整个滑动面，能够提高滑动部件的起动或停止时的润滑特性。出于防止泄漏的观点，适用于在极浅细槽10和密封面内周之间形成的密封面3的宽度宽的情况。
本发明的实施方式的滑动部件的作用和效果如下所述。
构成正压产生机构的极浅平行槽2是极浅的，具有槽深h＞槽底部的表面粗糙度a的关系，因此，浸入到极浅平行槽2内的被密封流体形成极薄的流体膜，通过表面张力的作用，能够以不增大泄漏的方式提高能够对流体进行密封的压力域。在旋转时，通过与对方侧滑动面的相对滑动来产生动压，通过动压效果使滑动面以必要最低限度浮起。此外，由于在比极浅平行槽2靠低压流体侧的滑动面S上形成有极浅细槽10，因此，能够控制比极浅平行槽2靠低压流体侧的滑动面S上的流体的流动，通过将极浅细槽10的方向设定为期望的方向，能够使滑动面上的流体的流动方向为向整个滑动面流动，或者，使导入到滑动面的流体排出到高压流体侧，能够兼顾滑动面润滑特性的提高和泄漏的减少。
此外，极浅平行槽2设定为槽深h在10nm～1μm的范围内，优选在50～500nm的范围内，极浅细槽10设定为槽深h是与极浅平行槽2同等的深度，节距p在1～500μm的范围内，因此，能够更进一步地以不增大泄漏的方式显著提高起动或停止时的润滑特性。
此外，极浅细槽10形成为相对于滑动面的滑动方向成规定的角度倾斜，因此，能够将滑动面S的流体整流成朝向期望的方向，能够以不增大泄漏的方式显著提高起动或停止时的润滑特性。
此外，极浅细槽10形成为从径向外侧朝向着内侧向与对方侧滑动件的旋转方向相同的方向倾斜，因此，将滑动面S的流体整流成朝向低压流体侧，能够充分润滑滑动面S。
此外，极浅细槽10形成为从径向外侧朝向着内侧向与对方侧滑动件的旋转方向相反的方向倾斜，因此，将滑动面S的流体整流成朝向高压流体侧，能够进一步防止向低压流体侧的泄漏。
此外，极浅细槽10形成为以如下方式倾斜：相邻的极浅细槽的倾斜方向关于对方侧滑动件的旋转方向对称，因此，将滑动面S的流体整流成从高压流体侧导入到低压流体侧、并向高压流体侧排出，能够充分进行滑动面的润滑，并进一步防止向低压流体侧的泄漏。并且，适用于滑动部件向两方向旋转的情况。
此外，极浅细槽10沿径向形成，因此，将滑动面的流体整流为从极浅平行槽2朝向低压流体侧，即使在滑动部件的起动或停止时，流体也容易流入到整个滑动面，能够提高滑动部件的起动或停止时的润滑特性。出于防止泄漏的观点，适用于在极浅细槽10和密封面内周之间形成的密封面3的宽度宽的情况。
极浅平行槽2相对于滑动面的面积优选设置在5％～70％的范围内，因此，能够将滑动面的面压保持在良好的状态，并且减少泄漏，能够显著提高起动或停止时的润滑特性。
由于一对滑动部件由环状体构成，环状体作为机械密封件的相互相对旋转的静止侧滑动部件或旋转侧滑动部件使用，因此，能够获得如下机械密封件，该机械密封件能够以不增大泄漏的方式维持良好的润滑性能，特别能够显著提高起动或停止时的润滑特性。此外，能够提供如下机械密封件，该机械密封件能够控制滑动面的流体的流动，能够兼顾滑动面润滑特性的提高和泄漏的减少。
以上，通过附图对本发明的实施方式进行了说明，但具体结构并不受这些实施方式限制，在不脱离本发明的主旨的范围内的变更和追加也包含在本发明内。
例如，在所述实施方式中，对将滑动部件应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方的例子进行了说明，但也可以作为将润滑油密封在圆筒状滑动面的轴向一侧并相对于旋转轴滑动的轴承的滑动部件进行利用。
此外，例如在所述实施方式中，对在外周侧存在高压的被密封流体的情况进行了说明，但是，也能够应用于内周侧存在高压流体的情况，此时，将极浅平行槽配设为与内周侧连通即可。
标号说明
1：滑动部件；
2：极浅平行槽；
3：密封面；
10：极浅细槽；
S：滑动面。

Claims (10)

1.一种滑动部件，其特征在于，在一对滑动部件的相互相对滑动的一侧的滑动面，沿周向独立地设置有多个正压产生机构，所述正压产生机构由与所述滑动面大致平行地具有亚微米级的阶梯差的极浅平行槽构成，在比所述极浅平行槽靠低压流体侧的所述滑动面形成有极浅细槽，所述极浅平行槽与高压流体侧连通，所述极浅细槽与所述极浅平行槽连通，所述极浅细槽与低压流体侧被密封面隔离开。
2.根据权利要求1所述的滑动部件，其特征在于，对于所述极浅平行槽，槽深h为10nm～1μm，槽底部的表面粗糙度a为1～100nm，具有h＞a的关系，对于所述极浅细槽，槽深h是与极浅平行槽(2)同等的深度，节距p为1～500μm。
3.根据权利要求2所述的滑动部件，其特征在于，所述极浅平行槽优选为，槽深h为50～500nm，槽底部的表面粗糙度a为1～30nm，具有h＞a的关系。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的滑动部件，其特征在于，所述极浅细槽形成为相对于所述滑动面的滑动方向成规定的角度倾斜。
5.根据权利要求4所述的滑动部件，其特征在于，所述极浅细槽形成为向与对方侧滑动件的旋转方向相同的方向倾斜。
6.根据权利要求4所述的滑动部件，其特征在于，所述极浅细槽形成为向与对方侧滑动件的旋转方向相反的方向倾斜。
7.根据权利要求4所述的滑动部件，其特征在于，所述极浅细槽形成为，相邻的极浅细槽的方向关于所述滑动面的滑动方向对称。
8.根据权利要求1～3中的任一项所述的滑动部件，其特征在于，所述极浅细槽沿径向形成。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的滑动部件，其特征在于，所述极浅平行槽相对于滑动面的面积优选设置在5％～70％的范围内。
10.根据权利要求1～9中的任一项所述的滑动部件，其特征在于，一对滑动部件由环状体构成，所述环状体作为机械密封件的相互相对旋转的静止侧滑动部件或旋转侧滑动部件使用。
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104379975A (zh) * 2012-10-18 2015-02-25 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN107269847A (zh) * 2017-07-11 2017-10-20 浙江工业大学 龟背状织构形状的仿贝壳型槽液体润滑机械密封结构
CN107429848A (zh) * 2015-03-11 2017-12-01 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN112576612A (zh) * 2019-09-30 2021-03-30 大同金属工业株式会社 半分割轴承以及滑动轴承
CN113330224A (zh) * 2019-02-04 2021-08-31 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN113330225A (zh) * 2019-02-04 2021-08-31 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN113348307A (zh) * 2019-02-04 2021-09-03 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
US11603934B2 (en) 2018-01-12 2023-03-14 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding component
US11619308B2 (en) 2018-02-01 2023-04-04 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding components
US11767916B2 (en) 2019-02-14 2023-09-26 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding components
US11821461B2 (en) 2019-02-15 2023-11-21 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding components
US11913454B2 (en) 2020-07-06 2024-02-27 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding component
US11933303B2 (en) 2020-07-06 2024-03-19 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding component

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2549155B1 (en) * 2010-03-15 2016-08-10 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding member
FR3009124A1 (fr) * 2013-07-24 2015-01-30 Areva Np Glace pour garniture d'etancheite pour systeme d'etancheite d'arbre
WO2015031474A1 (en) * 2013-08-27 2015-03-05 Eaton Corporation Seal ring composite for improved hydrodynamic seal performance
EP3112078B1 (en) * 2014-02-24 2020-04-15 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding member and sliding member processing method
WO2016129553A1 (ja) * 2015-02-14 2016-08-18 イーグル工業株式会社 しゅう動部品
JP6798776B2 (ja) * 2015-10-16 2020-12-09 株式会社リケン シールリング
US11125334B2 (en) 2016-12-21 2021-09-21 Eaton Intelligent Power Limited Hydrodynamic sealing component and assembly
JP7154692B2 (ja) * 2017-07-04 2022-10-18 イーグル工業株式会社 メカニカルシール
JP6917332B2 (ja) * 2018-03-29 2021-08-11 株式会社豊田自動織機 遠心圧縮機及びメカニカルシール
EP3922877B1 (en) 2019-02-04 2023-12-06 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding component and method for manufacturing sliding component
IT201900010977A1 (it) * 2019-07-05 2021-01-05 Ml Engraving S R L Guarnizione, stampo, macchina laser, metodo per realizzare detto stampo, metodo per realizzare detta guarnizione

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0448468U (zh) * 1990-08-28 1992-04-24
EP0684413A1 (en) * 1994-03-22 1995-11-29 Nippon Pillar Packing Co. Ltd. Non-contact shaft sealing device
US20010035593A1 (en) * 2000-03-29 2001-11-01 Herbert Peiffer Sealable, biaxially oriented polyester film
JP2009014183A (ja) * 2007-07-09 2009-01-22 Canon Machinery Inc 摺動面構造
CN101415975A (zh) * 2006-02-10 2009-04-22 Nok株式会社 具有可控的泵送速率的密封件
US20110101616A1 (en) * 2008-01-11 2011-05-05 Eagle Industry Co., Ltd. Mechanical Seal Sliding Member, and Mechanical Seal
WO2011115073A1 (ja) * 2010-03-15 2011-09-22 イーグル工業株式会社 摺動部材
JP2011196429A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Eagle Industry Co Ltd メカニカルシールの摺動材及びメカニカルシール

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1902621A (en) * 1928-11-02 1933-03-21 Century Zinc Company Zinc coated article
US3640541A (en) * 1970-06-12 1972-02-08 Koppers Co Inc Hydrodynamic lift-type face seal
CH677266A5 (zh) * 1986-10-28 1991-04-30 Pacific Wietz Gmbh & Co Kg
US4834400A (en) * 1988-03-15 1989-05-30 University Of New Mexico Differential surface roughness dynamic seals and bearings
US6446976B1 (en) * 2000-09-06 2002-09-10 Flowserve Management Company Hydrodynamic face seal with grooved sealing dam for zero-leakage
JP4205910B2 (ja) * 2002-04-02 2009-01-07 イーグル工業株式会社 摺動部品
US6969236B2 (en) * 2003-08-29 2005-11-29 Honeywell International, Inc. Fluid-cooled mechanical face seal rotor
JP2009087995A (ja) 2007-09-27 2009-04-23 Hitachi Via Mechanics Ltd マスクレス露光装置
WO2012046749A1 (ja) * 2010-10-06 2012-04-12 イーグル工業株式会社 摺動部品

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0448468U (zh) * 1990-08-28 1992-04-24
EP0684413A1 (en) * 1994-03-22 1995-11-29 Nippon Pillar Packing Co. Ltd. Non-contact shaft sealing device
US20010035593A1 (en) * 2000-03-29 2001-11-01 Herbert Peiffer Sealable, biaxially oriented polyester film
CN101415975A (zh) * 2006-02-10 2009-04-22 Nok株式会社 具有可控的泵送速率的密封件
JP2009014183A (ja) * 2007-07-09 2009-01-22 Canon Machinery Inc 摺動面構造
US20110101616A1 (en) * 2008-01-11 2011-05-05 Eagle Industry Co., Ltd. Mechanical Seal Sliding Member, and Mechanical Seal
WO2011115073A1 (ja) * 2010-03-15 2011-09-22 イーグル工業株式会社 摺動部材
JP2011196429A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Eagle Industry Co Ltd メカニカルシールの摺動材及びメカニカルシール

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104379975A (zh) * 2012-10-18 2015-02-25 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN107429848A (zh) * 2015-03-11 2017-12-01 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN107269847A (zh) * 2017-07-11 2017-10-20 浙江工业大学 龟背状织构形状的仿贝壳型槽液体润滑机械密封结构
CN107269847B (zh) * 2017-07-11 2019-10-11 浙江工业大学 龟背状织构形状的仿贝壳型槽液体润滑机械密封结构
US11603934B2 (en) 2018-01-12 2023-03-14 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding component
US11619308B2 (en) 2018-02-01 2023-04-04 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding components
CN113348307B (zh) * 2019-02-04 2023-11-14 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN113348307A (zh) * 2019-02-04 2021-09-03 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN113330225A (zh) * 2019-02-04 2021-08-31 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN113330224A (zh) * 2019-02-04 2021-08-31 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN113330225B (zh) * 2019-02-04 2023-08-22 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
US11767916B2 (en) 2019-02-14 2023-09-26 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding components
US11821461B2 (en) 2019-02-15 2023-11-21 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding components
CN112576612A (zh) * 2019-09-30 2021-03-30 大同金属工业株式会社 半分割轴承以及滑动轴承
US11913454B2 (en) 2020-07-06 2024-02-27 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding component
US11933303B2 (en) 2020-07-06 2024-03-19 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding component

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US9512923B2 (en) 2016-12-06
JP6080845B2 (ja) 2017-02-15
JPWO2013176011A1 (ja) 2016-01-12
EP2853786A4 (en) 2016-03-09
CN104169622B (zh) 2016-04-27
US20150084286A1 (en) 2015-03-26
WO2013176011A1 (ja) 2013-11-28
EP2853786A1 (en) 2015-04-01

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