CN104520616B - 滑动部件 - Google Patents

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Abstract

提供一种滑动部件，通过兼顾密封和润滑这样矛盾的条件，并且将滑动面的流体积极地导入并排出以使其循环，由此能够防止在滑动面上产生堆积物，从而能够长期维持滑动面的密封功能。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)、以及将所述入口部和所述出口部连通的连通部(10c)构成，所述流体循环槽(10)借助于台面部与低压流体侧隔开，在被所述流体循环槽(10)和高压流体侧包围的部分设置有正压产生机构(11)，所述正压产生机构(11)与所述入口部(10a)连通，并且借助于台面部(R)与所述出口部和所述高压流体侧隔开。

Description

滑动部件
技术领域
本发明涉及适合于例如机械密封件、轴承以及其它滑动部的滑动部件。特别是，涉及使流体介入滑动面来减少摩擦并且需要防止流体从滑动面泄漏的密封环或者轴承等的滑动部件。
背景技术
在作为滑动部件的一个例子的机械密封件中，其性能是通过泄漏量、磨损量和转矩来评价的。在现有技术中，通过使机械密封件的滑动材质或滑动面粗糙度最优化，提高了性能，实现了低泄漏、长寿命、低转矩。可是，从近年来对环境问题的意识的提高来看，要求进一步提高机械密封件的性能，需要超越现有技术的限制的技术开发。
其中，例如，在用于水冷式发动机的冷却的水泵的机械密封件中，本发明的发明人认识到：作为防冻液的一种的LLC的添加剂、例如硅酸盐或磷酸盐等(以下，称作“堆积物产生原因物质”。)随着时间的经过而在滑动面上浓缩，产生堆积物，从而可能导致机械密封件的功能降低。能够想到这样的现象：在对药品或油进行使用的设备的机械密封件中同样会产生该堆积物。
在以往的机械密封件中，已知这样的结构：为了防止滑动面因摩擦发热产生磨损或烧损，形成有流体导入槽以在滑动面上形成流体层(例如，参照专利文献1、2、3。)，但是，现状是还没有提出谋求下述这样的对策的结构，不仅减少泄漏和磨损而且还防止在滑动面上产生堆积物。
在先技术文献
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5498007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，其中，通过兼顾密封和润滑这样矛盾的条件，并且相对于滑动面积极地导入流体，并使所述流体从滑动面排出，由此能够防止堆积物产生原因物质在滑动面上浓缩，进而能够防止堆积物产生，从而能够长期维持滑动面的密封功能。
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开，在被所述流体循环槽和高压流体侧包围的部分设置有正压产生机构，所述正压产生机构与所述入口部连通，并且所述正压产生机构借助于台面部与所述出口部和所述高压流体侧隔开。
根据该特征，能够提供如下的滑动部件：通过流体循环槽积极地将流体导入到滑动面上，并使所述流体从滑动面排出以实现流体在滑动面上的循环，由此能够防止堆积物产生原因物质在滑动面上浓缩，进而能够防止在滑动面上产生堆积物，并且，通过利用正压产生机构使滑动面之间的流体膜增加，由此能够提高润滑性能，另外，通过利用台面部进行密封，能够兼顾密封和润滑这样矛盾的条件，并且能够防止在滑动面上产生堆积物。
另外，本发明的滑动部件的第2特征在于，在第1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开地设置有多个。
根据该特征，能够将流体均匀地导入至整个滑动面。
另外，本发明的滑动部件的第3特征在于，在第1或第2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，能够容易地形成正压产生机构。
另外，本发明的滑动部件的第4特征在于，在第1至3中的任一特征中，在所述一侧的滑动面的被所述流体循环槽和高压流体侧包围的部分的外侧设置有螺旋槽，所述螺旋槽通过所述滑动部件的相对滑动而将流体排出至高压流体侧，所述螺旋槽与高压流体侧连通，并且所述螺旋槽借助于台面部与低压流体侧隔开。
根据该特征，在未设置正压产生机构处的、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向高压流体侧推回，使密封性提高，由此能够实现滑动面整体的密封性的提高。另外，由于螺旋槽借助于台面部与低压流体侧隔开，因此在静止时也不会发生泄漏。
另外，本发明的滑动部件的第5特征在于，在第1至3中的任一特征中，在所述一侧的滑动面的被所述流体循环槽和高压流体侧包围的部分的外侧设置有螺旋槽，所述螺旋槽通过所述滑动部件的相对滑动而将流体排出至高压流体侧，所述螺旋槽与高压流体侧和低压流体侧连通。
根据该特征，在未设置正压产生机构处的、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向高压流体侧推回，使密封性提高，由此能够实现滑动面整体的密封性的提高。另外，由于螺旋槽也与低压流体侧连通，因此存在在螺旋槽的低压侧不易产生蒸气性气穴的优点。
另外，本发明的滑动部件的第6特征在于，在第1至3中的任一特征中，在所述一侧的滑动面的被所述流体循环槽和高压流体侧包围的部分的外侧，设置有由比所述流体循环槽浅的负压产生槽构成的负压产生机构，所述负压产生槽与所述入口部连通，并且所述负压产生槽借助于台面部与所述出口部和所述低压流体侧隔开。
根据该特征，在未设置瑞利台阶机构的部分处的、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导入到负压产生槽，并使其经由流体循环槽返回到高压流体侧，由此能够提高密封性，从而能够提高滑动面整体的密封性。
另外，本发明的滑动部件的第7特征在于，在第6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，能够容易地形成负压产生机构。
另外，本发明的滑动部件的第8特征在于，在第1～3、6或7中的任一特征中，在一对滑动部件的彼此相对滑动的另一侧的滑动面上设置有螺旋槽，所述螺旋槽通过所述滑动部件的相对滑动而将流体排出至高压流体侧，所述螺旋槽与高压流体侧连通，并且所述螺旋槽借助于台面部与低压流体侧隔开。
根据该特征，特别是，由于流体循环槽、正压产生机构和/或负压产生机构、与螺旋槽被设置在不同的滑动面上，因此加工容易，并且，由于在整周范围连续地设置螺旋槽，因此能够进一步提高密封性。
另外，本发明的滑动部件的第9特征在于，在第1～3、6或7中的任一特征中，在一对滑动部件的彼此相对滑动的另一侧的滑动面上设置有螺旋槽，所述螺旋槽通过所述滑动部件的相对滑动而将流体排出至高压流体侧，所述螺旋槽与高压流体侧和低压流体侧连通。
根据该特征，特别是，由于流体循环槽、正压产生机构和/或负压产生机构、与螺旋槽被设置在不同的滑动面上，因此加工容易，并且，由于在整周范围连续地设置螺旋槽，因此能够进一步提高密封性。
另外，本发明的滑动部件的第10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开，在被所述流体循环槽和高压流体侧包围的部分设置有正压产生机构，所述正压产生机构与所述入口部连通，在被所述流体循环槽和高压流体侧包围的部分的外侧、以及所述正压产生机构与所述出口部及所述高压流体侧之间，设置有螺旋槽，所述螺旋槽通过所述滑动部件的相对滑动而将流体排出至高压流体侧，所述螺旋槽借助于台面部与低压流体侧隔开，设置所述螺旋槽的面被设定得比台面部低且比所述正压产生槽高。
根据该特征，特别是，由于设置有将流体向高压流体侧排出的螺旋槽的面被设定得比台面部低，因此，这部分的液膜变厚，能够减少磨损。
发明效果
本发明可以起到下面这样的优异效果。
(1)能够提供如下的滑动部件：通过流体循环槽积极地将流体取入到滑动面，并使所述流体从滑动面排出以实现流体在滑动面上的循环，由此能够防止堆积物产生原因物质在滑动面上浓缩，进而能够防止在滑动面上产生堆积物，并且，通过利用正压产生机构使滑动面之间的流体膜增加，由此能够提高润滑性能，另外，通过利用台面部进行密封，能够兼顾密封和润滑这样矛盾的条件，并且能够防止在滑动面上产生堆积物。
(2)通过将流体循环槽在滑动面的周向上被台面部隔开地设置多个，由此能够将流体均匀地导入到整个滑动面上。
(3)由于由瑞利台阶机构构成正压产生机构，因此，通过在滑动面上设置瑞利台阶，能够容易地形成正压产生机构。
(4)在被流体循环槽和高压流体侧包围的部分的外侧设置螺旋槽，所述螺旋槽通过滑动部件的相对滑动而将流体排出至高压流体侧，螺旋槽与高压流体侧连通，并且螺旋槽借助于台面部与低压流体侧隔开，由此，在未设置正压产生机构处的、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向高压流体侧推回，使密封性提高，由此能够实现滑动面整体的密封性的提高。另外，由于螺旋槽借助于台面部与低压流体侧隔开，因此在静止时也不会发生泄漏。
(5)在被流体循环槽和高压流体侧包围的部分的外侧设置螺旋槽，所述螺旋槽通过滑动部件的相对滑动而将流体排出至高压流体侧，螺旋槽与高压流体侧和低压流体侧连通，由此，在未设置正压产生机构处的、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向高压流体侧推回，使密封性提高，由此能够实现滑动面整体的密封性的提高。另外，由于螺旋槽也与低压流体侧连通，因此具有在螺旋槽的低压侧不易发生蒸气性气穴的优点。
(6)在被流体循环槽和高压流体侧包围的部分的外侧，设置有由比流体循环槽浅的负压产生槽构成的负压产生机构，负压产生槽与入口部连通，并且负压产生槽借助于台面部与出口部和低压流体侧隔开，由此，在未设置瑞利台阶机构的部分处的、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导入到负压产生槽，并使其经由流体循环槽返回至高压流体侧，由此能够提高密封性，从而能够提高滑动面整体的密封性。
(7)由于由倒瑞利台阶机构构成负压产生机构，因此，通过在滑动面上设置倒瑞利台阶，能够容易地形成负压产生机构。
(8)通过在一对滑动部件的彼此相对滑动的另一侧的滑动面上设置螺旋槽，该螺旋槽通过滑动部件的相对滑动而将流体排出至高压流体侧，由此，特别是，由于流体循环槽、正压产生机构和/或负压产生机构、与螺旋槽被设置在不同的滑动面上，因此加工容易，另外，由于在整周范围连续地设置螺旋槽，因此能够进一步提高密封性。
(9)通过将设置螺旋槽的面设定得比台面部低且比正压产生槽高，由此，设置螺旋槽的部分的液膜变厚，从而能够减少磨损。
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例子的纵剖视图。
图2示出本发明的实施例1的滑动部件的滑动面，图(a)示出在周向上独立地设置有多个流体循环槽的情况，图(b)示出将流体循环槽以在周向上连通的方式设置的情况。
图3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，图(a)示出瑞利台阶机构，图(b)示出倒瑞利台阶机构。
图4是示出本发明的实施例2的滑动部件的滑动面的图。
图5是示出本发明的实施例2的滑动部件的滑动面的图。
图6是示出本发明的实施例3的滑动部件的滑动面的图。
图7是示出本发明的实施例3的滑动部件的滑动面的图。
图8是示出本发明的实施例4的滑动部件的滑动面的图。
图9是示出本发明的实施例4的滑动部件的滑动面的图。
图10是示出本发明的实施例5的滑动部件的滑动面的图。
图11是示出本发明的实施例6的滑动部件的滑动面的图。
图12是示出本发明的实施例7的滑动部件的滑动面的图。
图13是示出本发明的实施例8的滑动部件的滑动面的图。
图14是示出本发明的实施例9的滑动部件的滑动面的图。
具体实施方式
以下，参照附图并基于实施例对用于实施本发明的形态例示性地进行说明。但是，关于在该实施例中记载的构成部件的尺寸、材质、形状及其相对配置等，只要没有特别明确的记载，就不将本发明的范围限定于此。
实施例1
参照图1至图3，对本发明的实施例1的滑动部件进行说明。
并且，在以下的实施例中，以作为滑动部件的一个例子的机械密封件为例进行说明。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)，并将内周侧作为低压流体侧(大气侧)进行说明，然而，本发明并不限定于此，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例子的纵剖视图，并且是对欲从滑动面的外周朝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装形式的机械密封件，设置有作为一方的滑动部件的圆环状的旋转环3和作为另一方的滑动部件的圆环状的固定环5，所述旋转环3经由套筒2以能够与旋转轴1一体地旋转的状态被设置在对高压流体侧的泵叶轮(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壳体4，所述旋转环3和所述固定环5借助于对固定环5沿轴向施力的螺旋波浪形弹簧6和波纹管7，在通过研磨等被镜面加工成的滑动面S之间压紧滑动，即，该机械密封件防止被密封流体在旋转环3和固定环5彼此的滑动面S中从旋转轴1的外周向大气侧流出。
并且，在图1中，示出了旋转环3的滑动面的宽度比固定环5的滑动面的宽度大的情况，但并不限定于此，当然，在相反的情况下也能够应用本发明。
图2示出本发明的实施例1涉及的滑动部件的滑动面，在此，以在图2的固定环5的滑动面上形成有流体循环槽的情况为例进行说明。
并且，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，不过，在该情况下，只要使流体循环槽与被密封流体侧连通即可，而无需设置至滑动面的外周侧。
在图2(a)中，固定环5的滑动面的外周侧是高压流体侧，并且，内周侧是低压流体侧、例如大气侧，对方滑动面绕逆时针方向旋转。
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，所述多个流体循环槽10与高压流体侧连通，并且借助于滑动面的平滑部R(本发明中，有时称作“台面(land)部”)与低压流体侧隔开。
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和出口部10b沿周向连通的连通部10c构成，流体循环槽10借助于台面部R与低压流体侧隔开。为了防止含有腐蚀生成物等的流体在滑动面上浓缩，流体循环槽10起着积极地将被密封流体从高压流体侧导入到滑动面上并排除的功能，在流体循环槽10中形成有入口部10a和出口部10b，以便容易与对方滑动面的旋转方向相应地将被密封流体导入到滑动面上且容易将所述被密封流体排出，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。在本例中，入口部10a和出口部10b形成为从滑动面的中心朝向放射方向的直线状，但是并没有特别限定，可以进一步增大入口部10a和出口部10b的倾斜度，另外，也可以不是直线状，而是曲线状(圆弧状等)。另外，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)等被设定为最优值。
在设置有流体循环槽10的滑动面上的、由流体循环槽10和高压流体侧包围的部分设置有正压产生机构11，该正压产生机构11具备比流体循环槽10浅的正压产生槽11a。正压产生机构11是通过产生正压(动压)来使滑动面之间的流体膜增加来提高润滑性能的。
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和高压流体侧隔开。
在本例中，正压产生机构11由瑞利台阶机构构成，该瑞利台阶机构具备与流体循环槽10的入口部10a连通的正压产生槽11a和瑞利台阶11b，但并不限定于此，例如可以由带堰部的毛毡(felt)槽构成，总之，只要是产生正压的机构即可。
另外，对于瑞利台阶机构和倒瑞利台阶机构，在后面详细地进行说明。
图2(b)主要在将流体循环槽设置成在周向上连通这方面与图2(a)不同，但基本上与图2(a)类似。
在图2(b)中，与图2(a)相同，与高压流体侧连通且借助于滑动面的平滑部R与低压流体侧隔开的流体循环槽15的入口部15a和出口部15b成对地在周向上设置有多个，连通部15c将成对的入口部15a和出口部15b连通，并且在整周上延伸，将所有的流体循环槽15的连通部连通起来。另外，流体循环槽15的入口部15a和出口部15b例如以中心线O-O为基准朝向高压流体侧扩展，并且对称地形成，入口部15a和出口部15b的交叉角被设定成钝角(例如，大约120°)。
在由流体循环槽15和高压流体侧包围的部分，设置有具备正压产生槽16a和瑞利台阶16b的瑞利台阶机构16。在图2(b)中，流体循环槽15的连通部15c在整周延伸，因此，在相邻的流体循环槽15之间也形成有由流体循环槽15和高压流体侧包围的部分，在该部分也设置有瑞利台阶机构16。因此，在下述方面是优选的：瑞利台阶机构16沿周向密集地设置，从而沿周向连续产生正压，使滑动面之间的流体膜增加，由此使润滑性能提高。
如以上所说明，根据实施例1的结构，通过利用流体循环槽10、15将流体积极地引导至滑动面并排出，由此使滑动面之间的流体循环，防止了含有堆积物产生原因物质等的流体的浓缩和磨损粉末或杂质的滞留，进而防止了堆积物的形成，从而能够长期维持滑动面的密封功能。此时，由于流体循环槽10、15借助于台面部R与低压流体侧隔开，因此能够减少流体从流体循环槽10、15向低压流体侧的泄漏，并且还能够防止静止时的泄漏。另外，同时，通过正压产生机构11、16使滑动面之间的流体膜增加，由此能够提高润滑性能，从而进一步促进流体在滑动面之间的循环。正压产生机构11、16以利用流体循环槽10、15的入口部10a、15a的形式构成，因此能够简化正压产生机构11、16的制作。
在此，参照图3，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3(a)中，面对的滑动部件、即旋转环3和固定环5如箭头所示这样相对滑动。例如，在固定环5的滑动面上，与相对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。面对的旋转环3和固定环5的滑动面平坦。
当旋转环3和固定环5沿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沿旋转环3或固定环5的移动方向追随移动，因此，此时由于瑞利台阶11b的存在而产生虚线所示这样的正压(动压)。
另外，10a、10b表示流体循环槽的入口部、出口部，并且，R表示台面部。
在图3(b)中，面对的滑动部件、即旋转环3和固定环5也如箭头所示这样相对滑动，在旋转环3和固定环5的滑动面上，与相对移动方向垂直且面向下游侧地形成有倒瑞利台阶11b’，在该倒瑞利台阶11b’的下游侧形成有作为负压产生槽的凹槽部11a’。面对的旋转环3和固定环5的滑动面平坦。
当旋转环3和固定环5沿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沿旋转环3或固定环5的移动方向追随移动，因此，此时由于倒瑞利台阶11b’的存在而产生虚线所示这样的负压(动压)。
另外，10a、10b表示流体循环槽的入口部、出口部，并且，R表示台面部。
实施例2
参照图4和图5，对本发明的实施例2涉及的滑动部件进行说明。实施例2涉及的滑动部件在下述方面与实施例1的滑动部件不同：在滑动面上附加设置有将流体向高压流体侧排出的螺旋槽12，其他的基本结构与实施例1相同，对相同的部件标记相同的标号，并省略重复的说明。
图4(a)所示的固定环5是在图2(a)的固定环5的滑动面上附加设置有螺旋槽12的固定环，在固定环5的滑动面上的被流体循环槽10和高压流体侧包围的部分的外侧、即相邻的流体循环槽10和10之间，设置有通过旋转环3和固定环5的相对滑动而将流体向高压流体侧排出的螺旋槽12。在图4中，螺旋槽12以从内周侧朝向外周侧沿逆时针方向倾斜的方式呈曲线状(螺旋状)设置有多个，螺旋槽12与高压流体侧连通，并且借助于台面部R与低压流体侧隔开。螺旋槽12起到了将欲从高压流体侧向低压流体侧泄漏的被密封流体向高压流体侧推回而使密封性提高的效果，可以防止未设置正压产生机构11的部位处的、相邻的流体循环槽10和10之间的泄漏，有助于滑动面整体的密封性的提高。另外，由于螺旋槽12借助于台面部R与低压流体侧隔开，因此在静止时也不会发生泄漏。
对于图4(b)所示的固定环5，流体循环槽20的形状与图4(a)的流体循环槽10不同，与此相伴，瑞利台阶机构21的平面形状也稍微不同，其他的基本结构与图4(a)相同。
对于图4(b)中的流体循环槽20，出口部20b和连通部20c的槽宽比入口部20a窄，并且，出口部20b的倾斜角度比入口部20a大，流体循环槽20相对于中心线O-O不对称。另外，瑞利台阶机构21的瑞利台阶21b也以沿着出口部20b的方式将倾斜角度设定得较大。而且，螺旋槽22的倾斜角也以沿着出口部20b的方式被设定得较大。
本例中的流体循环槽20中，针对被导入到入口部20a中的流体，能够通过连通部20c和出口部20b的节流作用使流体借助于滑动面大幅分散，并且，由于出口部20b被设定为容易排出流体的角度，因此能够提高排出能力，从而能够防止含有堆积物产生原因物质等的流体在滑动面上的浓缩，并且能够提高滑动面整体的密封性，防止静止时的泄漏。
对于图5(a)所示的固定环5，流体循环槽25的形状与图4(a)和(b)不同，并且在流体循环槽25在周向上四等分地配设的方面不同，其他的基本结构与图4(a)、(b)相同。在图5(a)中，流体循环槽25的入口部25a和出口部25b的倾斜角度被设定得较大，两者被配设成在低压流体侧(在图5中为内周侧)交叉，其交叉部形成连通部25c。入口部25a和出口部25b的交叉角度为钝角(例如，大约150°)。在固定环5的滑动面上的被流体循环槽25和高压流体侧包围的部分的外侧、即相邻的流体循环槽25和25之间，设置有通过旋转环3和固定环5的相对滑动而将流体向高压流体侧排出的螺旋槽28。
另外，图5(b)所示的固定环5在流体循环槽25的形状形成为大致直线状这方面与图4(a)和(b)不同，并且，在流体循环槽25在周向上三等分地配设这方面不同，其他的基本结构与图4(a)、(b)相同。
对于图5(a)所示的流体循环槽25，由于入口部25a和出口部25b的倾斜角度较大，因此流体向入口部25a的流入和流体从出口部25b的排出比较容易，另外，由于靠近低压流体侧的连通部25c的长度较短，因此能够进一步防止从连通部25c向低压流体侧的泄漏。
另外，对于图5(b)所示的流体循环槽25，由于入口部25a、连通部25c和出口部25b呈大致直线状，因此，流体容易从入口部25a向出口部25b流通，而且也不会从连通部25c向低压流体侧泄漏。
实施例3
参照图6和图7，对本发明的实施例3涉及的滑动部件进行说明。
实施例3涉及的滑动部件在将流体向高压流体侧排出的螺旋槽13被设置成与低压流体侧连通这方面与图4和图5的实施例不同，其他的基本结构与图4和图5的实施例2相同，对相同的部件标记相同的标号，并省略重复的说明。
图6(a)所示的固定环5具备与图4(a)相同的流体循环槽10和瑞利台阶机构11，在被流体循环槽10和高压流体侧包围的部分的外侧设置的螺旋槽13与低压流体侧也连通。
另外，对于图6(b)所示的固定环5，在被流体循环槽10和高压流体侧包围的部分且在除去瑞利台阶机构11的部分，也以与高压流体侧连通的方式设置有螺旋槽13’。
而且，对于图7(a)所示的固定环5，在瑞利台阶机构11部分也以与高压流体侧连通的方式设置有螺旋槽13’。
图6和图7所示的在被流体循环槽10和高压流体侧包围的部分的外侧设置的螺旋槽13与低压流体侧也连通，因此存在如下的优点：在螺旋槽13的低压侧不易产生蒸气性气穴。另外，对于图6(b)所示的固定环5，在被流体循环槽10和高压流体侧包围的部分且在除去瑞利台阶机构11的部分也设置有螺旋槽13’，因此，在螺旋槽13’的部分也将流体向高压流体侧排出，因此能够进一步减少泄漏。另外，图7(a)所示的固定环5能够简化螺旋槽的加工。可是，还存在瑞利台阶机构11的正压产生量减少这样的缺点。
图7(b)所示的固定环5具备与图5(a)相同的流体循环槽25和瑞利台阶机构26，但是，在流体循环槽25的外侧设置的螺旋槽29与低压流体侧连通。并且，在被流体循环槽25和高压流体侧包围的部分且在除去瑞利台阶机构26的部分，以与高压流体侧连通的方式设置有螺旋槽29’。在该情况下，为了使螺旋槽的加工简单，被流体循环槽25和高压流体侧包围的部分和瑞利台阶机构26部分的螺旋槽29’也可以被设置成与高压流体侧连通。可是，还存在瑞利台阶机构的正压产生量减少这样的缺点。
本例中的在被流体循环槽25和高压流体侧包围的部分的外侧设置的螺旋槽29与低压流体侧连通，因此存在如下的优点：在螺旋槽29的低压侧不容易产生蒸气性气穴。
另一方面，被流体循环槽25和高压流体侧包围的部分的螺旋槽29’将欲从高压流体侧向低压流体侧泄漏的流体排出至高压流体侧，因此具有进一步减少泄漏的效果。
实施例4
参照图8和图9，对本发明的实施例4涉及的滑动部件进行说明。
实施例4涉及的滑动部件在设置倒瑞利台阶机构27来代替螺旋槽这方面与图5(a)所示的实施例2不同，其他的基本结构与图5(a)相同，对相同的部件标记相同的标号，并省略重复的说明。
在图8(a)中，在固定环5的滑动面上，设置有在周向上六等分地配设的流体循环槽25和瑞利台阶机构26，而且，在被流体循环槽25和高压流体侧包围的部分的外侧、即相邻的流体循环槽25、25之间，设置有构成负压产生机构的倒瑞利台阶机构27，该倒瑞利台阶机构27由比流体循环槽25浅的构成负压产生槽的凹槽27a和倒瑞利台阶27b构成。凹槽27a与入口部25a连通，并且借助于台面部R与出口部25b和低压流体侧隔开。
图8(b)在下述方面与图8(a)不同：流体循环槽25在周向上四等分地配设，在相邻的流体循环槽25、25之间设置的倒瑞利台阶机构27的凹槽27a比图6(a)的凹槽27a在周向上形成得长，其他结构与图8(a)相同。
另外，图9在下述方面与图8(b)不同：在图8(b)所示的滑动面中，在倒瑞利台阶机构27的凹槽27a中附加设置螺旋槽28’，其他结构与图8(b)相同。在图9所示的滑动面中，被吸入到倒瑞利台阶机构27的凹槽27a中的流体借助于螺旋槽28’被高效地排出。
在本实施例4中，构成负压产生机构的倒瑞利台阶机构27借助于负压的产生而将欲从高压流体侧向低压流体侧泄漏的被密封流体导入到凹槽27a中，并使该被密封流体经由流体循环槽25返回到高压流体侧，起到了提高密封性的效果，并且防止了未设置瑞利台阶机构26的部分处的、相邻的流体循环槽25和25之间的泄漏，提高了滑动面整体的密封性。
另外，瑞利台阶机构26和倒瑞利台阶机构27的等分数量、以及瑞利台阶机构26与倒瑞利台阶机构27的长度的比可以适当地选定为最优值。
实施例5
参照图10，对本发明的实施例5涉及的滑动部件进行说明。
实施例5涉及的滑动部件在将螺旋槽12设置于另一方的滑动面这方面与图4(a)所示的实施例2不同，其他的基本结构与图4(a)相同，对相同的部件标记相同的标号，并省略重复的说明。
在图10中，图(a)示出了作为一方的滑动环的固定环5，图(b)示出了作为另一方的滑动环的旋转环3。
在固定环5的滑动面上设置有流体循环槽10和正压产生机构11。
在旋转环3的滑动面上在整周范围设置有螺旋槽12，该螺旋槽12通过旋转环3和固定环5的相对滑动而将流体排出至高压流体侧。在图7(b)中，螺旋槽12以从内周侧朝向外周侧沿顺时针方向倾斜的方式呈曲线状(螺旋状)设置有多个，螺旋槽12与高压流体侧连通，并且借助于台面部R与低压流体侧隔开。螺旋槽12将欲从高压流体侧向低压流体侧泄漏的被密封流体向高压流体侧推回，起到了提高密封性的效果，由于螺旋槽12沿周向连续地设置，因此能够进一步提高滑动面整体的密封性。
在本实施例5中，流体循环槽10及正压产生机构11、与螺旋槽12设在不同的滑动面上，因此加工容易，另外，由于螺旋槽12在整周范围连续地设置，因此具有提高密封性能的效果。而且，由于螺旋槽12借助于台面部R隔开，因此在静止时也不会发生泄漏。
实施例6
参照图11，对本发明的实施例6涉及的滑动部件进行说明。
实施例6涉及的滑动部件在将螺旋槽13设置于另一方的滑动面这方面与图10所示的实施例5相同，但在螺旋槽13与低压流体侧连通这方面与图7所示的实施例5不同。
在图11中，图(a)示出了作为一方的滑动环的固定环5，图(b)示出了作为另一方的滑动环的旋转环3。
在固定环5的滑动面上设置有流体循环槽10和正压产生机构11。
在旋转环3的滑动面上在整周范围设置有螺旋槽13，该螺旋槽12通过旋转环3和固定环5的相对滑动而将流体排出至高压流体侧。在图11(b)中，螺旋槽13以从内周侧朝向外周侧沿顺时针方向倾斜的方式呈曲线状(螺旋状)设置有多个，该螺旋槽13与高压流体侧和低压流体侧连通。
由于本例中的螺旋槽13与低压流体侧连通，因此存在如下的优点：在螺旋槽13的低压侧不易产生蒸气性气穴。可是，还存在无法防止静止时的泄漏这样的缺点。
在本实施例6中，特别是，流体循环槽10及正压产生机构11、与螺旋槽13设在不同的滑动面上，因此加工容易，另外，由于在整周范围连续地设置螺旋槽13，因此具有进一步提高密封性能的效果。
实施例7
参照图12，对本发明的实施例7涉及的滑动部件进行说明。
对于实施例7涉及的滑动部件，设置流体循环槽25的一侧的一方的滑动面与图8(a)所示的实施例4相同，在另一方的滑动面上设置有与图10所示的实施例5相同的螺旋槽12。
在图12中，图(a)示出了作为一方的滑动环的固定环5，图(b)示出了作为另一方的滑动环的旋转环3。
在图12(a)中，在固定环5的滑动面上，设置有在周向上六等分地配设的流体循环槽25和正压产生机构26，而且，在被流体循环槽25和高压流体侧包围的部分的外侧、即相邻的流体循环槽25、25之间，设置有构成负压产生机构的倒瑞利台阶机构27，该倒瑞利台阶机构27由比流体循环槽25浅的构成负压产生槽的凹槽27a构成。凹槽27a与入口部25a连通，并且借助于台面部R与出口部25b和低压流体侧隔开。
另外，在图12(b)中，在旋转环3的滑动面上在整周范围设置有螺旋槽12，该螺旋槽12通过旋转环3和固定环5的相对滑动而将流体排出至高压流体侧。在本例中，螺旋槽12在图12(b)中以从内周侧朝向外周侧沿顺时针方向倾斜的方式呈曲线状(螺旋状)设置有多个，螺旋槽12与高压流体侧连通，并且借助于台面部R与低压流体侧隔开。螺旋槽12将欲从高压流体侧向低压流体侧泄漏的被密封流体向高压流体侧推回，起到了提高密封性的效果，因此提高了滑动面整体的密封。
在本实施例7中，特别是，流体循环槽25及正压产生机构26、与螺旋槽12设在不同的滑动面上，因此加工容易，另外，由于在整周范围连续地设置螺旋槽12，因此具有提高密封性能的效果。而且，由于螺旋槽12借助于台面部R隔开，因此在静止时也不会发生泄漏。
实施例8
参照图13，对本发明的实施例8涉及的滑动部件进行说明。
实施例8涉及的滑动部件在将螺旋槽13设置于另一方的滑动面这方面与图12所示的实施例7相同，但在螺旋槽13与低压流体侧连通这方面与图12所示的实施例7不同。
在图13中，图(a)示出了作为一方的滑动环的固定环5，图(b)示出了作为另一方的滑动环的旋转环3。
在固定环5的滑动面上，设置有在周向上六等分配设的流体循环槽25和正压产生机构26，而且，在被流体循环槽25和高压流体侧包围的部分的外侧、即相邻的流体循环槽25、25之间，设置有构成负压产生机构的倒瑞利台阶机构27，该倒瑞利台阶机构27由比流体循环槽25浅的构成负压产生槽的凹槽27a构成。凹槽27a与入口部25a连通，并且借助于台面部R与出口部25b和低压流体侧隔开。
在旋转环3的滑动面上在整周范围设置有螺旋槽13，该螺旋槽12通过旋转环3和固定环5的相对滑动而将流体排出至高压流体侧。在本例中，螺旋槽13在图13(b)中以从内周侧朝向外周侧沿顺时针方向倾斜的方式呈曲线状(螺旋状)设置有多个，该螺旋槽13与高压流体侧和低压流体侧连通。
由于本例中的螺旋槽13与低压流体侧连通，因此存在如下优点：在螺旋槽13的低压侧不易产生蒸气性气穴。可是，还存在无法防止静止时的泄漏这样的缺点。
在本实施例8中，特别是，流体循环槽25、正压产生机构26及负压产生机构27、与螺旋槽13设在不同的滑动面上，因此加工容易，另外，由于在整周范围连续地设置螺旋槽13，因此具有提高密封性能的效果。
实施例9
参照图14，对本发明的实施例9涉及的滑动部件进行说明。
实施例9涉及的滑动部件在下述方面与图5(a)所示的实施例2不同：在被流体循环槽和高压流体侧包围的部分且在除去瑞利台阶机构26的部分也设置有螺旋槽28’；以及，该螺旋槽28’的面及在被流体循环槽和高压流体侧包围的部分的外侧设置的螺旋槽28的面被设定在比台面部R低且比瑞利台阶机构26的凹槽26a高的位置，但其他的基本结构与图5(a)所示的实施例2相同，对相同的部件标记相同的标号，并省略重复的说明。
在图14中，在固定环5的滑动面上，在周向上四等分地配设有流体循环槽25和瑞利台阶机构26，流体循环槽25的入口部25a和出口部25b的倾斜角度被设定得较大，两者被配设成在低压流体侧(在图14中为内周侧)交叉，其交点形成连通部25c。入口部25a和出口部25b的交叉角度构成为钝角(例如，大约150°)。
另外，在被流体循环槽25和高压流体侧包围的部分且在除去瑞利台阶机构26的部分也设置有螺旋槽28’。并且，在被流体循环槽和高压流体侧包围的部分的外侧设置有将流体向高压流体侧排出的螺旋槽28。而且，设置有这些螺旋槽28、28’的面被设定在比台面部R低且比瑞利台阶机构26的凹槽26a高的位置。
另外，为了使螺旋槽的加工简单，也可以在瑞利台阶机构26部分也以与高压流体侧连通的方式设置螺旋槽29’。
在本实施例9中，特别是，由于设置有将流体排出至高压流体侧的螺旋槽28、28’的面被设定得比台面部R低，因此，这部分的液膜变厚，能够减少磨损。
以上，根据附图对本发明的实施例进行了说明，但具体的结构并不限定于这些实施例，在不脱离本发明的宗旨的范围内的变更和追加也包含于本发明。
例如，在所述实施例中，对将滑动部件应用于机械密封装置中的一对旋转用密封环和固定用密封环中的任一个的例子进行了说明，但是，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。
另外，例如，在所述实施例中，对在外周侧存在高压的被密封流体的情况进行了说明，但是也能够应用于内周侧为高压流体的情况。
另外，例如，在所述实施例中，对将流体循环槽、正压产生机构和负压产生机构或螺旋槽设置于机械密封件的构成滑动部件的固定环的情况进行了说明，但是，也可以与此相反地将流体循环槽、正压产生机构和负压产生机构或螺旋槽设置于旋转环。在该情况下，流体循环槽和螺旋槽无需设置至旋转环的外周侧，只要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：壳体；
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：螺旋槽；
13、13’：螺旋槽；
15：流体循环槽；
16：正压产生机构(瑞利台阶机构)；
20：流体循环槽；
21：正压产生机构(瑞利台阶机构)；
22：螺旋槽；
25：流体循环槽；
26：正压产生机构(瑞利台阶机构)；
27：负压产生机构(倒瑞利台阶机构)；
28、28’：螺旋槽；
29、29’：螺旋槽；
R：台面部。

Claims (15)

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开，在被所述流体循环槽和高压流体侧包围的部分设置有正压产生机构，所述正压产生机构与所述入口部连通，并且所述正压产生机构借助于台面部与所述出口部和所述高压流体侧隔开。
2.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开地设置有多个。
3.根据权利要求1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。
4.根据权利要求2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。
5.根据权利要求1至4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被所述流体循环槽和高压流体侧包围的部分的外侧设置有螺旋槽，所述螺旋槽通过所述滑动部件的相对滑动而将流体排出至高压流体侧，所述螺旋槽与高压流体侧连通，并且所述螺旋槽借助于台面部与低压流体侧隔开。
6.根据权利要求1至4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被所述流体循环槽和高压流体侧包围的部分的外侧设置有螺旋槽，所述螺旋槽通过所述滑动部件的相对滑动而将流体排出至高压流体侧，所述螺旋槽与高压流体侧和低压流体侧连通。
7.根据权利要求1至4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被所述流体循环槽和高压流体侧包围的部分的外侧，设置有由比所述流体循环槽浅的负压产生槽构成的负压产生机构，所述负压产生槽与所述入口部连通，并且所述负压产生槽借助于台面部与所述出口部和所述低压流体侧隔开。
8.根据权利要求7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。
9.根据权利要求1～4中的任一项所述的滑动部件，其特征在于，
在一对滑动部件的彼此相对滑动的另一侧的滑动面上设置有螺旋槽，所述螺旋槽通过所述滑动部件的相对滑动而将流体排出至高压流体侧，所述螺旋槽与高压流体侧连通，并且所述螺旋槽借助于台面部与低压流体侧隔开。
10.根据权利要求7所述的滑动部件，其特征在于，
在一对滑动部件的彼此相对滑动的另一侧的滑动面上设置有螺旋槽，所述螺旋槽通过所述滑动部件的相对滑动而将流体排出至高压流体侧，所述螺旋槽与高压流体侧连通，并且所述螺旋槽借助于台面部与低压流体侧隔开。
11.根据权利要求8所述的滑动部件，其特征在于，
在一对滑动部件的彼此相对滑动的另一侧的滑动面上设置有螺旋槽，所述螺旋槽通过所述滑动部件的相对滑动而将流体排出至高压流体侧，所述螺旋槽与高压流体侧连通，并且所述螺旋槽借助于台面部与低压流体侧隔开。
12.根据权利要求1～4中的任一项所述的滑动部件，其特征在于，
在一对滑动部件的彼此相对滑动的另一侧的滑动面上设置有螺旋槽，所述螺旋槽通过所述滑动部件的相对滑动而将流体排出至高压流体侧，所述螺旋槽与高压流体侧和低压流体侧连通。
13.根据权利要求7所述的滑动部件，其特征在于，
在一对滑动部件的彼此相对滑动的另一侧的滑动面上设置有螺旋槽，所述螺旋槽通过所述滑动部件的相对滑动而将流体排出至高压流体侧，所述螺旋槽与高压流体侧和低压流体侧连通。
14.根据权利要求8所述的滑动部件，其特征在于，
在一对滑动部件的彼此相对滑动的另一侧的滑动面上设置有螺旋槽，所述螺旋槽通过所述滑动部件的相对滑动而将流体排出至高压流体侧，所述螺旋槽与高压流体侧和低压流体侧连通。
15.一种滑动部件，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开，在被所述流体循环槽和高压流体侧包围的部分设置有正压产生机构，所述正压产生机构与所述入口部连通，在被所述流体循环槽和高压流体侧包围的部分的外侧、以及所述正压产生机构与所述出口部及所述高压流体侧之间，设置有螺旋槽，所述螺旋槽通过所述滑动部件的相对滑动而将流体排出至高压流体侧，所述螺旋槽借助于台面部与低压流体侧隔开，设置所述螺旋槽的面被设定得比台面部低且比所述正压产生机构高。
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