CN107735606A - 滑动部件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种滑动部件，无需更深地设定泄压槽及半径方向槽的深度，从而防止这些槽中产生气蚀。一对滑动部件的至少其中一个滑动部件的滑动面(S)设置有产生动压的正压产生机构(10)、环状的泄压槽(11)及与泄压槽(11)交叉的半径方向槽(12)，泄压槽(11)与半径方向槽(12)的交叉部中的角(13a、13b)形成为泄压槽(11)和半径方向槽(12)由光滑的曲面连接的曲面形状。

Description

滑动部件

技术领域

本发明涉及一种适于例如机械密封件、轴承及其他滑动部的滑动部件。尤其涉及一种需要使流体介于滑动面来降低摩擦并且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

在作为滑动部件一例的机械密封件中，其性能根据泄漏量、磨损量以及转矩来评价。在现有技术中，通过最优化机械密封件的滑动材质和滑动面粗糙度来提高其性能，实现低泄漏、高寿命、低转矩。然而，随着近年对环境问题意识的增强，要求进一步提高机械密封件的性能，超越现有技术框架的技术开发成为必要。作为有关机械密封件的现有技术，如图3所示，高压流体侧的滑动面设置有正压产生机构50，例如具备凹槽50a及瑞利台阶50b的瑞利台阶机构(例如，参考专利文献1。)。正压产生机构50通过台面部R与高压流体侧及低压流体侧隔离，且沿周向以等间隔8等分设置。

另外，以位于正压产生机构50与低压流体侧之间的方式沿周向连续地设置有环状的泄压槽51。泄压槽51在径向上通过台面部R而与正压产生机构50的凹槽50a分开。

以将泄压槽51与高压流体侧连通的方式设置有半径方向槽52。半径方向槽52在周向上与正压产生机构50的凹槽50a的上游侧的端部50c接触的位置，以将泄压槽51与高压流体侧连通的方式沿周向以8等分设置。泄压槽51及半径方向槽52比正压产生机构50的凹槽50a深。并且，半径方向槽52在本例中以宽度比泄压槽51宽的方式形成。

正压产生机构50是通过产生正压(动压)来加大相对滑动的滑动面的间隔，在该滑动面形成液膜，并为了提高润滑性而设置。

泄压槽51是用于通过将在高压侧的正压产生机构50中产生的正压(动压)释放至高压侧流体的压力来防止流体泄漏到低压流体侧，并且发挥如下作用：通过在高压侧的正压产生机构50中产生的压力将欲流入至低压流体侧的流体引导至泄压槽51，经由半径方向槽52排放到高压流体侧。因此，可进一步提高滑动面的密封性。

然而，在泄压槽51与半径方向槽52交叉的T字槽部53，连接泄压槽51的外周侧侧壁51a和半径方向槽52的两侧壁52a、52b的角形成有角部53a、53b。

此时，对方滑动面如箭头所示向逆时针方向旋转时，在泄压槽51及半径方向槽52中，由于角部53a、53b的存在，在以十字形的阴影表示的位置产生负压，在以斜线的阴影表示的位置产生正压。

即，泄压槽51中的负压的产生伴随由下游侧的角部53b的存在所引起的急剧的缩流现象，夹在相邻的2个半径方向槽52的周向中央附近的负压最大。泄压槽51的深度没有深到一定程度时，周向中央附近的负压最大的部分54中易产生气蚀。

并且，半径方向槽52中的负压的产生是基于上游侧的侧壁52a的急剧的深度变化而引起的，由于上游侧的角部53a的存在促进了负压的产生，上游侧的侧壁52a附近的负压变得最大。当半径方向槽52的深度没有深到一定程度时，上游侧的侧壁52a附近的负压最大的部分55中易产生气蚀。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2014/174725(图6、图7)

发明内容

发明所要解决的技术课题

在上述现有技术中，若在泄压槽51及半径方向槽52中产生气蚀，则无法向正压产生机构50的凹槽50a供给所需的流体，动压产生效果变得不稳定。

并且，可考虑将泄压槽51及半径方向槽52的深度加深至不会产生气蚀的深度，但若将这些槽的深度设定地较深，则无法利用模具制作滑动部件，存在批量生产性不佳的问题。

本发明的目的在于提供一种滑动部件，无需更深地设定泄压槽及半径方向槽的深度，就能够防止这些槽中的气蚀的产生，由此能够使正压产生机构中的动压(正压)产生效果稳定，并且能够提高滑动面的润滑性。

用于解决技术课题的手段

为了实现上述目的，本发明的滑动部件的第1特征在于，具备彼此相对滑动的一对滑动部件，一个滑动部件是固定侧密封环，另一个滑动部件是旋转侧密封环，这些密封环具有沿着半径方向形成的滑动面，并对被密封流体的泄漏进行密封，在所述一对滑动部件的至少一个滑动部件的滑动面上设置有产生动压的正压产生机构、环状的泄压槽及与所述泄压槽交叉的半径方向槽，所述泄压槽与所述半径方向槽的交叉部中的角形成为所述泄压槽和所述半径方向槽由光滑的曲面连接的曲面形状。

根据该特征，无需更深地设定泄压槽及半径方向槽的深度，就能够防止这些槽中产生气蚀，并能够使正压产生机构中的动压(正压)产生效果稳定，从而能够提高滑动面的润滑性。

并且，本发明的滑动部件的第2特征在于，在第1特征中，所述角形成为R状的曲面形状。

根据该特征，能够容易形成光滑的曲面形状。

发明效果

本发明起到如下优异的效果。

(1)泄压槽与所述半径方向槽的交叉部中的角形成为所述泄压槽与所述半径方向槽由光滑的曲面连接的曲面形状，由此无需更深地设定泄压槽及半径方向槽的深度，就能够防止这些槽中产生气蚀，使正压产生机构中的动压(正压)产生效果稳定，从而能够提高滑动面的润滑性。

(2)角形成为R状的曲面形状，由此能够容易形成光滑的曲面形状。

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是表示本发明的实施例1所涉及的滑动部件的滑动面的图。

图3是表示现有技术的图。

具体实施方式

以下参考附图并根据实施例来对用于实施本发明的方式进行例示性说明。但是，该实施例中所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，就不是将本发明的范围仅限定于这些实施例。

实施例1

参考图1及图2，对本发明的实施例1所涉及的滑动部件进行说明。

另外，在本实施例中，以作为滑动部件一例的机械密封件为例进行说明。并且，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)进行说明，但是本发明并不限定于此，在高压流体侧与低压流体侧相反的情况下也能够适用。

图1是表示机械密封件一例的纵剖视图，是将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形式的内侧形式的机械密封件，设置有作为其中一个滑动部件的圆环状的旋转侧密封环3和作为另一个滑动部件的圆环状的固定侧密封环5，通过沿着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，在通过研磨等进行了镜面加工的滑动面S彼此紧贴地滑动，所述旋转侧密封环3隔着套筒2以能够与旋转轴1一体旋转的状态设置于使高压流体侧的泵叶轮(省略图示)驱动的旋转轴1侧，所述固定侧密封环5以非旋转的状态并且以能够轴向移动的状态设置于泵的壳体4。即，该机械密封件中，在旋转侧密封环3与固定侧密封环5的彼此的滑动面S上防止被密封流体从旋转轴1的外周向大气侧流出。

图2是表示本发明的实施例1所涉及的滑动部件的滑动面的图，在本例中，以在图1的固定侧密封环5的滑动面S形成有本发明所涉及的正压产生机构、泄压槽及半径方向槽的情况为例进行说明。

另外，在旋转侧密封环3的滑动面形成本发明所涉及的正压产生机构、泄压槽及半径方向槽的情况也相同。

在图2中，固定侧密封环5的滑动面S的外周侧为高压流体侧，并且内周侧为低压流体侧，例如为大气侧，对方滑动面向逆时针方向旋转。

滑动面S的高压流体侧的滑动面设置有正压产生机构10，例如具备凹槽10a及瑞利台阶10b的瑞利台阶机构。正压产生机构10通过滑动面S的平滑部R(在本发明中，有时称为“台面部R”。)而与高压流体侧及低压流体侧分开，沿周向以等间隔8等分设置。

另外，在本例中，正压产生机构10设置成8等分，但并不限定于此，只要是1个以上即可。

另外，以位于低压流体侧与正压产生机构10之间的方式沿周向连续地设置有环状的泄压槽11。泄压槽11在径向上通过台面部R而与正压产生机构10的凹槽10a分开。

以连通泄压槽11和高压流体侧的方式设置有半径方向槽12。半径方向槽12在周向上以8等分配置的方式设置于与正压产生机构10的凹槽10a的上游侧的端部接触的位置。泄压槽11及半径方向槽12比正压产生机构10的凹槽10a深。并且，半径方向槽12在本例中形成为宽度比泄压槽11宽。

正压产生机构10是为了如下而设置的，即通过产生正压(动压)来增加相对滑动的滑动面的间隔，在该滑动面形成液膜，从而提高润滑性。

泄压槽11是用于通过将在高压侧的正压产生机构10中产生的正压(动压)释放至高压侧流体的压力来防止流体流入至低压流体侧且流体泄漏，并且发挥如下作用：通过在高压侧的正压产生机构10中产生的压力将欲流入至低压流体侧的流体引导至泄压槽11，并排放到高压流体侧。

在泄压槽11与半径方向槽12交叉的T字槽部13中，连接泄压槽11的外周侧侧壁11a和半径方向槽12的两侧壁12a、12b的角13a、13b中，泄压槽11的外周侧侧壁11a与半径方向槽12的两侧壁12a、12b由向T字槽部13侧凸起的光滑的曲面连接。

在本例中，角13a、13b形成为向T字槽部13侧凸起的R状的曲面形状。因此，能够容易形成曲面形状。

此时，若对方滑动面如箭头所示向逆时针方向旋转，则在泄压槽11及半径方向槽12中，在以十字形的阴影所表示的位置，即泄压槽11中夹在相邻的半径方向槽12、12的周向的中央附近11b、并且在半径方向槽12中从上游侧的角13a沿着上游侧的侧壁12a朝向径向外侧的附近12c产生负压。

另外，在半径方向槽12的下游侧的侧壁12b附近的由斜线的阴影所表示的位置12d产生正压。

然而，本发明中，关于角13a、13b，泄压槽11的外周侧侧壁11a和半径方向槽12的两侧壁12a、12b由向T字槽部13侧凸起的光滑的曲面连接，因此即使在滑动面S的直径、滑动面S的宽度、一对滑动面S之间的相对滑动速度以及泄压槽11及半径方向槽12的深度与上述现有技术相同的情况下，如下述表所示，通过实验确认到抑制了在上述负压产生区域11b及负压产生区域12c中产生气蚀。

[表1]

其中，滑动面S的直径、滑动面S的宽度、一对滑动面S之间的相对滑动速度设为相同。

即，泄压槽11中的负压的产生伴随下游侧的角13b的存在所引起的缩流现象，但在本发明中，下游侧的角13b为向T字槽部13侧凸起的光滑的曲面形状，因此急剧的缩流现象得以缓和，生成图2的箭头所示的连续地流动，不会达到产生气蚀的负压。

并且，半径方向槽12中的负压的产生取决于上游侧的侧壁12a的急剧的深度变化，但上游侧的角13a为向T字槽部13侧凸起的光滑的曲面形状，因此如图2的箭头所示，流体还进入到上游侧的侧壁12a附近，可抑制负压的产生，不会达到产生气蚀的负压。

根据以上说明的实施例1的结构，发挥如下效果。

(1)泄压槽11与半径方向槽12的交叉部13中的角13a、13b形成为泄压槽11与半径方向槽12由光滑的曲面连接的曲面形状，由此无需更深地设定泄压槽11及半径方向槽12的深度，就能够防止这些槽中产生气蚀，使正压产生机构中的动压(正压)产生效果稳定，从而能够提高滑动面的润滑性。

(2)角13a、13b形成为R状的曲面形状，由此能够容易形成光滑的曲面形状。

以上，通过附图对本发明的实施例进行了说明，但是具体结构并不限定于这些实施例，不脱离本发明宗旨范围内的变更或追加也包含于本发明。

例如，在所述实施例中，对将滑动部件用于机械密封件装置中的一对旋转侧密封环以及固定侧密封环中的任一个的例子进行了说明，但是也能够用作轴承的滑动部件，该轴承的滑动部件一边向圆筒状滑动面的轴向一侧密封润滑油，一边与旋转轴滑动。

并且，例如，在所述实施例中，对外周侧存在高压的被密封流体的情况进行了说明，但也能够适用于内周侧为高压流体的情况。

并且，例如，在所述实施例中，对固定侧密封环5的滑动面S形成有正压产生机构10、泄压槽11及半径方向槽12的情况进行了说明，但并不限定于此，也可在旋转侧密封环3的滑动面形成有正压产生机构、泄压槽及半径方向槽。

并且，例如，在所述实施例中，对正压产生机构10及半径方向槽12设置成8等分的情况进行了说明，但并不限定于此，只要是1个以上即可。

并且，例如在所述实施例中，对角13a、13b形成为R状的曲面形状的情况进行了说明，但并不限定于此，也可以是流体顺畅地流动，流体不会从角13a、13b剥离这样的形状，例如椭圆弧的曲面形状。

符号说明

1—旋转轴，2—套筒，3—旋转侧密封环，4—壳体，5—固定侧密封环，6—螺旋波浪形弹簧，7—波纹管，10—正压产生机构，10a—凹槽，10b—瑞利台阶，11—泄压槽，11a—外周侧侧壁，11b—周向的中央附近，12—半径方向槽，12a—上游侧的侧壁，12b—下游侧的侧壁，12c—从上游侧的角朝向径向外侧的附近，12d—下游侧侧壁附近的由斜线的阴影所表示的位置，13—T字槽部，13a—上游侧的角，13b—下游侧的角，S—滑动面，R—台面部。

Claims (2)

1.一种滑动部件，其特征在于，

具备彼此相对滑动的一对滑动部件，其中一个滑动部件为固定侧密封环，另一个滑动部件为旋转侧密封环，这些密封环具有沿着半径方向形成的滑动面，并对被密封流体的泄漏进行密封，在所述一对滑动部件的至少一个滑动部件的滑动面上设置有产生动压的正压产生机构、环状的泄压槽及与所述泄压槽交叉的半径方向槽，所述泄压槽与所述半径方向槽的交叉部中的角形成为所述泄压槽和所述半径方向槽由光滑的曲面连接的曲面形状。

2.根据权利要求1所述的滑动部件，其特征在于，

所述角形成为R状的曲面形状。