CN113348307A - 滑动部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种滑动部件,将被密封流体供给到滑动面之间的泄漏侧发挥高润滑性,并且被密封流体的泄漏变少。环状的滑动部件10被配置于旋转机械相对旋转的部位,在滑动部件10的滑动面11设有多个动压产生机构14,所述动压产生机构14由与外径侧连通的深槽部15和与深槽部15连通并沿着周向延设的浅槽部9A构成,在深槽部15设有捕集部13,所述捕集部13抑制深槽部15内的被密封液体F向泄漏侧漏出。

Description

滑动部件
技术领域
本发明涉及相对旋转的滑动部件,例如涉及对汽车、一般产业机械或者其他密封领域的旋转机械的旋转轴进行轴封的轴封装置所用的滑动部件,或者涉及汽车、一般产业机械或者其他轴承领域的机械轴承所用的滑动部件。
背景技术
作为防止被密封液体泄漏的轴封装置,例如机械密封具备相对旋转且滑动面彼此滑动的一对环状滑动部件。在这样的机械密封中,近年来,为了保护环境等,希望降低由于滑动而损失掉的能量,在滑动部件的滑动面设有与高压的被密封液体侧即外径侧连通并且在滑动面一端堵塞的正压产生槽。由此,当滑动部件相对旋转时,在正压产生槽产生正压,滑动面彼此分离,同时从外径侧对正压产生槽导入被密封液体,通过保持被密封液体来提高润滑性,实现低摩擦化。
进一步地,对于机械密封,为了维持长期的密封性,除了“润滑”之外还要求“密封”这样的条件。例如,专利文献1所示的机械密封在一个滑动部件中,设有与被密封液体侧连通的瑞利台阶以及倒瑞利台阶。由此,当滑动部件相对旋转时,通过瑞利台阶在滑动面之间产生正压而滑动面彼此分离,并且瑞利台阶保持被密封液体,由此提高了润滑性。另一方面,因为在倒瑞利台阶产生相对负压,并且倒瑞利台阶与瑞利台阶相比被配置在靠泄漏侧,所以能够将从瑞利台阶对滑动面之间流出的高压被密封液体吸入倒瑞利台阶。这样,防止一对滑动部件之间的被密封液体向泄漏侧泄漏,提高了密封性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2012/046749号(第14-16页,图1)。
然而,在专利文献1中,因为其构造是通过倒瑞利台阶来使被密封液体返回被密封液体侧,所以存在被密封液体未被供给到滑动面之间的泄漏侧,产生无助于润滑性的部分之虞,要求润滑性更高的滑动部件。另外,存在易于从倒瑞利台阶的开口部泄漏被密封液体,进一步地缺乏润滑性之虞。
发明内容
本发明是鉴于这样的问题点而完成的,其目的在于提供一种滑动部件,将被密封流体供给到滑动面之间泄漏侧发挥高润滑性,并且被密封流体的泄漏变少。
为了解决所述课题,本发明的滑动部件是环状的滑动部件,被配置于旋转机械相对旋转的部位,在所述滑动部件的滑动面设有多个动压产生机构,所述动压产生机构由与外径侧或内径侧连通的深槽部和与该深槽部连通沿着周向延设的浅槽部构成,在所述深槽部中设有捕集(trap)部,所述捕集部抑制该深槽部内的被密封流体的漏出。
由此,深槽部因为槽深度深且容积大,所以能够回收被供给到滑动面的泄漏侧的大量的被密封流体并将其返回到浅槽部,能够利用滑动面延伸到泄漏侧的较大面积来提高润滑性。另外,在深槽部中设有捕集部,因此易于在深槽部内保持被密封流体,由此能够抑制被密封流体从深槽部内漏出。
也可以是,所述深槽部与外径侧连通。
由此,在与外径侧连通深槽部设有捕集部,因此能够反抗由于滑动部件的相对旋转而在被密封流体中产生的离心力,在深槽部内保持被密封流体,由此能够抑制被密封流体从深槽部内对外径侧的漏出。
也可以是,所述深槽部与泄漏侧连通。
由此,在与泄漏侧连通的深槽部设有捕集部,因此能够抑制被密封流体向泄漏侧漏出。进一步地,深槽部与外径侧连通,反抗由于滑动部件的相对旋转而在被密封流体中产生的离心力以及被密封流体想要向泄漏方向流动的力而在深槽部内保持被密封流体,由此能够进一步抑制被密封流体从深槽部向位于外径侧的泄漏侧的漏出。
也可以是,所述捕集部是从所述深槽部的内表面延设的捕集片。
由此,通过从深槽部的内表面延设捕集片,能够容易地构成刚性高的捕集部。
也可以是,所述捕集部具有将被密封流体朝向所述浅槽部引导的引导面。
由此,能够将由于捕集片而在深槽部内保持的被密封流体沿着其引导面引导到浅槽部。
也可以是,所述捕集部至少被配置在从与所述深槽部的泄漏侧连通的开口部起始的部位。
由此,能够确保保持在深槽部内的被密封流体的量。
也可以是,所述捕集部至少被配置在所述深槽部的与所述浅槽部的交叉部位。
由此,能够保持从深槽部向浅槽部移动的被密封流体,可靠地产生动压。
也可以是,所述捕集部以沿着所述深槽部的径向延伸的中心线为基准线对称地配置。
由此,能够与在周向双向旋转的滑动部件对应地发挥被密封流体的保持功能。
也可以是,所述捕集部与构成所述滑动面的基材一体地成形。
由此,能够容易地进行捕集部的成形加工。
也可以是,所述捕集部构成在所述深槽部内扭曲的扭曲槽。
由此,能够通过扭曲槽提高被密封流体的保持功能。
此外,本发明所涉及的滑动部件的浅槽部沿着周向延设是指,浅槽部至少具有周向分量地延设即可,优选与径向相比沿着周向的分量较大这样地延设即可。另外,深槽部沿着径向延伸是指,深槽部至少具有径向分量地延设即可,优选与周向相比沿着径向的分量较大那样地延设即可。
另外,被密封流体可以是液体,也可以是液体与气体混合后的雾状体。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1中的机械密封的一例的纵截面图。
图2是从轴向观察静止密封环的滑动面的图。
图3是A-A截面图。
图4是静止密封环的滑动面中的部分放大图。
在图5中,(a)~(c)是对当相对旋转初始时从液体引导槽部的内径侧吸入的被密封液体在滑动面之间流出的动作进行说明的概要图。
图6是静止密封环的滑动面中的要部放大图。
图7是从轴向观察本发明的实施例2中的静止密封环的滑动面的图。
图8是静止密封环的滑动面中的要部放大图。
图9是从轴向观察本发明的实施例3的静止密封环的滑动面的图。
图10是本发明的实施例4中的静止密封环的滑动面的要部放大图。
图11是本发明的实施例5中的静止密封环的滑动面的要部放大图。
图12是本发明的实施例6中的静止密封环的滑动面的要部放大图。
图13是本发明的实施例7中的静止密封环的滑动面的要部放大图。
图14是本发明的实施例8中的静止密封环的滑动面的要部放大图。
图15是本发明的实施例9中的静止密封环的滑动面的要部放大图。
图16是本发明的实施例10中的静止密封环的滑动面的要部放大图。
图17是本发明的实施例11中的静止密封环的滑动面的要部放大图。
具体实施方式
基于实施例,在以下说明用于实施本发明所涉及的滑动部件的方式。
实施例1
针对实施例1所涉及的滑动部件,参照图1至图6来进行说明。此外,在本实施例中,列举滑动部件是机械密封的方式为例来进行说明。另外,假设构成机械密封的滑动部件的内径侧作为被密封流体侧即被密封液体侧(高压侧),假设将外径侧作为泄漏侧即大气侧(低压侧)来进行说明。另外,为了说明的方便,在附图中,有时对在滑动面上形成的槽等标注点。
图1所示的一般产业机械用的机械密封是外插(outside)型密封件,对想要从滑动面的内径侧朝向外径侧泄漏的被密封液体F进行密封,主要由旋转密封环20和静止密封环10构成,所述旋转密封环20作为圆环状的滑动部件,在旋转轴1上经由套筒2与旋转轴1能够一起地旋转的状态下设置,所述静止密封环10作为滑动部件,是圆环状的,在固定于被安装设备的壳体4的密封罩5上以非旋转状态且在轴向能够移动的状态下设置,通过波纹管7沿着轴向对静止密封环10施力,能够使得静止密封环10的滑动面11和旋转密封环20的滑动面21相互贴紧滑动。此外,旋转密封环20的滑动面21是平坦面,在该平坦面上未设置凹陷部。
静止密封环10以及旋转密封环20代表性地以SiC(硬质材料)彼此或者SiC(硬质材料)和碳(软质材料)的组合而形成,但是不限于此,滑动材料只要能够作为机械密封用滑动材料而使用即可。其中,作为SiC,以硼、铝、碳等为烧结助剂的烧结体为代表,存在成分、组分不同的2种类以上相所构成的材料,例如存在分散了石墨(graphite)颗粒的SiC,SiC和Si构成的反应烧结SiC、SiC-TiC、SiC-TiN等,作为碳,以碳和石墨混合而成的碳为代表,能够利用树脂成形碳、烧结碳等。另外,除了上述滑动材料以外,还能够适用金属材料、树脂材料、表面改性材料(涂覆材料)或复合材料等。
如图2所示,旋转密封环20相对于静止密封环10以箭头所示那样相对滑动,在静止密封环10的滑动面11上,与构成该滑动面11的基材一体地成形的多个动压产生机构14在静止密封环10的周向上均等地配设。滑动面11的动压产生机构14以外的部分是呈平端面的地部12。
下面,针对动压产生机构14的概略,基于图2~图4来进行说明。此外,以下,将当静止密封环10以及旋转密封环20相对旋转时,图4的纸面左侧作为在后述的瑞利台阶9A内流动的被密封液体F的下游侧,将图4的纸面右侧作为在瑞利台阶9A内流动的被密封液体F的上游侧,来进行说明。
动压产生机构14具备:液体引导槽部15,其作为深槽部,与大气侧连通并沿着内径向延伸;瑞利台阶9A,其作为浅槽部,从液体引导槽部15的内径侧端部朝向下游侧,与静止密封环10同心状地沿着周向延伸;以及捕集部13,其越从外径侧朝向内径侧,液体引导槽部15的流路宽度越逐渐变窄。即,动压产生机构14通过液体引导槽部15和瑞利台阶9A,从正交方向观察滑动面11成倒L字形状。此外,本实施例1的液体引导槽部15以与静止密封环10的轴正交方式沿着径向延伸。另外,液体引导槽部15和瑞利台阶9A连通,在连通部分形成有深度方向的台阶18。
另外,瑞利台阶9A在下游侧的端部形成相对于旋转方向正交的壁部9a。此外,壁部9a不限于与旋转方向正交,例如可以相对于旋转方向倾斜,也可以形成台阶状。
液体引导槽部15具有向静止密封环10的外周开口并与大气侧连通的开口部15a。另外,液体引导槽部15的深度尺寸L10深于瑞利台阶9A的深度尺寸L20(L10>L20)。具体而言,本实施例1中的液体引导槽部15的深度尺寸L10形成100μm,瑞利台阶9A的深度尺寸L20形成5μm。即,液体引导槽部15与瑞利台阶9A之间,通过液体引导槽部15中的下游侧壁面15b和瑞利台阶9A的底面形成深度方向的台阶18。此外,液体引导槽部15的深度尺寸与瑞利台阶9A的深度尺寸相比形成得较深即可,液体引导槽部15以及瑞利台阶9A的深度尺寸能够自由变更,优选尺寸L10在尺寸L20的5倍以上。
此外,瑞利台阶9A的底面呈平坦面与地部12平行地形成,但是不妨碍在平坦面设置细微凹部或相对于地部12倾斜形成。进一步地,瑞利台阶9A的周向上延伸的两个圆弧状面分别与瑞利台阶9A的底面正交。另外,液体引导槽部15的底面15d呈平坦面,与地部12平行形成,但是不妨碍在平坦面设置细微凹部或相对于地部12倾斜地形成。进一步地,参照图3,液体引导槽部15具有沿着径向延伸并在周向对向的下游侧壁面15b以及上游侧壁面15c和与这些壁面15b、15c正交的底面15d。即,下游侧壁面15b、上游侧壁面15c以及底面15d构成液体引导槽部15的内表面。
捕集部13的构成包括:捕集片13A,其从位于瑞利台阶9A的外径侧的液体引导槽部15的下游侧壁面15b朝向该液体引导槽部15的周向的中央侧内径侧延伸;以及捕集片13B,其与捕集片13A对向,从液体引导槽部15的上游侧壁面15c朝向该液体引导槽部15的周向的中央侧,沿着内径侧延伸。这些捕集片13A、13B以沿着液体引导槽部15的径向延伸的虚拟中心线为基准线对称地配置。此外,在以后的说明中,只要特别没有事先说明,针对捕集片13A进行说明,而省略针对捕集片13B的说明。
捕集片13A中形成:低压侧壁面13a,其从位于比沿着瑞利台阶9A的周向延伸的低压侧壁面9c靠外径侧的液体引导槽部15的下游侧壁面15b,朝向该液体引导槽部15的周向中央侧沿着内径侧延伸;以及高压侧壁面13c,其与瑞利台阶9A的低压侧壁面9c连续,从液体引导槽部15的下游侧壁面15b朝向液体引导槽部15的周向中央侧沿着内径侧延伸。这些捕集片13A的低压侧壁面13a、高压侧壁面13c呈平坦面,但是不妨碍在平坦面设置细微凹部或者其端面形成圆的。
另外,捕集片13A与旋转密封环20的滑动面21对向的端面与地部12呈相同平面地连续。另外,捕集片13A从与地部12呈相同平面并与旋转密封环20的滑动面21对向的端面,开始遍布液体引导槽部15的底面15d地连续。
接着,说明静止密封环10旋转密封环20相对旋转时的动作。首先,旋转密封环20不旋转的一般产业机械未工作时,其状态是比滑动面11、21靠外径侧的被密封液体F由于毛细管现象而稍微进入滑动面11、21之间,并且混在在动压产生机构14上一般产业机械停止时残留的被密封液体F和从比滑动面11、21靠内径侧进入的大气。此外,被密封液体F与气体相比粘度高,因此一般产业机械停止时从动压产生机构14向低压侧泄漏出的量变少。
在一般产业机械停止时在动压产生机构14上几乎未残留被密封液体F的情况下,当旋转密封环20相对于静止密封环10相对旋转(参照图2的黑箭头)时,如图4所示,大气侧的低压侧流体A如箭头L1所示那样从液体引导槽部15导入,并且由于瑞利台阶9A而低压侧流体A沿着旋转密封环20的旋转方向如箭头L2所示那样追随移动,因此会在瑞利台阶9A内产生动压。
作为瑞利台阶9A的下游侧端部的壁部9a附近压力最高,低压侧流体A如箭头L3所示那样从壁部9a附近向其周边流出。此外,朝向瑞利台阶9A的上游侧,压力逐渐变低。
另外,当静止密封环10旋转密封环20相对旋转时,在滑动面11、21之间从它们的内径侧随时流入高压的被密封液体F,成为所谓的流体润滑。此时,瑞利台阶9A附近的被密封液体F如上述那样,在瑞利台阶9A的尤其下游侧成为高压,如箭头H1所示,保持位于地部12不变地,几乎不进入瑞利台阶9A。另一方面,液体引导槽部15附近的被密封液体F因为液体引导槽部15是深槽部并且与低压侧连通,所以如箭头H2所示,易于进入液体引导槽部15。此外,因为被密封液体F是液体且表面张力大,因此易于沿着液体引导槽部15的侧壁面移动而进入液体引导槽部15。
下面,说明被吸入液体引导槽部15的被密封液体F在滑动面11、21之间流出的动作。
在动压产生机构14上几乎未残留被密封液体F的情况下,当旋转密封环20相对于静止密封环10相对旋转(参照图2的黑箭头)时,如图5(a)所示,侵入液体引导槽部15的被密封液体F如符号H3所示,成为块状液滴。之后,如图5(b)所示,当液滴得到某个程度的体积时,由于在瑞利台阶9A的上游侧形成的相对低的压力,通过捕集部13之间如符号H4所示,被吸入瑞利台阶9A。同时,新被密封液体F进入液体引导槽部15,成为液滴H3’。此时,与图5(a)中的相对旋转的初始状态相比,大量的被密封液体F进入液体引导槽部15。
之后,如图5(c)所示,被吸入瑞利台阶9A的被密封液体F从旋转密封环20受到较大剪切力,一边压力变高一边在瑞利台阶9A内向下游侧移动,如箭头H5所示从壁部9a附近向其周部流出。同时,由于液体引导槽部15新进入大量的被密封液体F,成为液滴H3”,并且液滴H3’如符号H4’所示,被吸入瑞利台阶9A。
之后,与图5(c)所示的状态相比,进入液体引导槽部15的被密封液体F的量增加,成为被密封液体F从瑞利台阶9A连续性地在滑动面11、21之间流出的稳定状态。在稳定状态下,在滑动面11、21之间,从它们的外径侧或瑞利台阶9A随时流入高压的被密封液体F,成为上述那样的流体润滑。此外,经过图5(a)、(b)、(c)而变成稳定状态为止,过渡时间较短。另外,当一般产业机械停止时在动压产生机构14上残留被密封液体F的情况下,根据在动压产生机构14上残存被密封液体F的量的不同,从图5(a)的状态、图5(b)的状态、图5(c)的状态、稳定状态中的任意状态开始动作。
在此,因为液体引导槽部15是深槽部且与低压侧连通,所以以箭头H5所示的被密封液体F易于被吸入相邻的液体引导槽部15内,滑动面11、21之间的被密封液体F的量稳定,能够维持高润滑性。另外,相比于气体,液体的相对于固体的界面张力较大,因此在滑动面11、21之间易于保持被密封液体F,大气易于排出到比静止密封环10、旋转密封环20靠外径侧。
另外,参照图5,如液滴H3、H3’、H3”所例示的那样,捕集部13中,朝向作为被密封液体F的流入方向的内径侧从壁面15b、15c向液体引导槽部15的周向中央侧倾斜的捕集片13A、13B的低压侧壁面13a、13a作为将被密封液体F向瑞利台阶9A侧引导的引导面发挥功能,因此即便由于捕集部13而使得液体引导槽部15的流路变窄,也难以妨碍被密封液体F的移动。
另外,参照图6,如箭头H6所示,捕集片13A的高压侧壁面13c与瑞利台阶9A的低压侧壁面9c连续,因此能够从高压侧壁面13c直接对瑞利台阶9A的低压侧壁面9c引导被密封液体F。因此,被密封液体F对瑞利台阶9A内的吸入效率高。
另外,如图6所示,本实施例的机械密封是外插型(outside)的,因此如箭头C所示,由于旋转密封环20的旋转而产生的离心力作用于被密封液体F,因此液体引导槽部15内的被密封液体F被朝向作为外径侧的大气侧沿着漏出方向施力。然而,被密封液体F是液体且比气体粘性高,并且捕集部13,通过朝向被密封液体F的漏出方向即外径侧从液体引导槽部15的周向中央部向壁面15b、15c倾斜的捕集片13A、13B的高压侧壁面13c、13c,能够对抗作用于被密封液体F的离心力,能够抑制对大气侧的漏出。进一步地,捕集片13A的高压侧壁面13c如上述那样,能够将被密封液体F直接引导到瑞利台阶9A,因此能够利用离心力提高被密封液体F从液体引导槽部15内对瑞利台阶9A内的吸入效率。
另外,在捕集部13,捕集片13A、13B之间的宽度被缩窄了,因此通过对在捕集片13A、13B之间存在的被密封液体F作用的表面张力,来对抗作用于被密封液体F的离心力。由此,如图6内的网点部所示,提高了将被密封液体F保持在捕集部13的内径侧的保持能力。
以上这样,当静止密封环10和旋转密封环20相对旋转时,在瑞利台阶9A上,经由液体引导槽部15吸入位于大气侧的低压侧流体A,来产生动压。液体引导槽部15槽深度深且容积大,因此能够回收供给到滑动面11的大气侧的大量的被密封液体F,并使之返回瑞利台阶9A,能够利用延伸到滑动面11的低压侧的较大面积来提高润滑性。另外,因为在液体引导槽部15设有捕集部13,因此反抗由于静止密封环10的相对旋转而在被密封液体F产生的离心力,来在液体引导槽部15内保持被密封液体F,由此能够抑制被密封液体F对位于外径侧的大气侧的漏出。
另外,因为大量的被密封液体F被保持于液体引导槽部15,所以能够充分确保在瑞利台阶9A内吸入的被密封液体F的量,即便在液体引导槽部15中保持的被密封液体F的量在短时间发生增减,也能够使被吸入瑞利台阶9A内的被密封液体F的量大致固定,能够避免滑动面11、21润滑不够。另外,因为液体引导槽部15与低压侧连通,所以与滑动面11、21之间的被密封液体F的压力相比液体引导槽部15内的压力变低,液体引导槽部15附近的被密封液体F易于被吸入液体引导槽部15内。
另外,液体引导槽部15沿着径向延伸。具体而言,液体引导槽部15沿着与静止密封环10的中心轴正交的方向延伸,从其外径侧端部以瑞利台阶9A交叉的方式沿着周向配置,因此难以受到在瑞利台阶9A内产生的被密封液体F的流动惯性或动压的影响。由此,在静止密封环10的内侧面附着的被密封液体F或低压侧流体A难以被从液体引导槽部15的内径侧直接吸入瑞利台阶9A。另外,能够不直接受到动压影响地,将被密封液体F保持在液体引导槽部15。
另外,捕集片13A、13B从与旋转密封环20的滑动面21对向的端面开始到液体引导槽部15的底面15d遍布轴向地连续,提高了相对于作用于轴向的外力的刚性。此外,捕集片13A、13B分别与液体引导槽部15的下游侧壁面15b,上游侧壁面15c连续,因此相对于周向的刚性也提高了。即,通过从液体引导槽部15的下游侧壁面15b、上游侧壁面15c以及底面15d延设捕集片13A、13B,能够容易地构成刚性高的捕集部13。
另外,捕集部13被配置在液体引导槽部15与瑞利台阶9A的交叉部位,因此能够保持从液体引导槽部15对瑞利台阶9A移动的被密封液体F,可靠地产生动压。
另外,捕集部13与构成滑动面11的基材一体地成形,因此能够容易地进行捕集部13的成形加工。
另外,能够缩窄液体引导槽部15的周向宽度,在静止密封环10的周向大量地配置,因此设计自由度高。此外,液体引导槽部15不限于与静止密封环10的中心轴正交的方向,也可以从与静止密封环10的中心轴正交的位置倾斜,优选是小于45度的斜率。进一步地,液体引导槽部15的形状可以是圆弧状等,能够自由变更。
另外,在瑞利台阶9A与液体引导槽部15的连通部分,通过液体引导槽部15中的下游侧侧面和瑞利台阶9A的底面形成台阶18,因此能够不直接受动压影响地,将被密封液体F保持在液体引导槽部15。
另外,瑞利台阶9A遍布径向整个宽度与液体引导槽部15连通,因此能够确保瑞利台阶9A相对于液体引导槽部15的开口区域,能够高效地吸上在液体引导槽部15中保持的被密封液体F。
另外,在静止密封环10中设有动压产生机构14,因此静止密封环10以及旋转密封环20相对旋转时,易于将液体引导槽部15内保持在接近大气压的状态。
此外,在本实施例1中,例示了液体引导槽部15和瑞利台阶9A从正交方向观察滑动面11而呈倒L字形状的方式,例如,但是液体引导槽部15和瑞利台阶9A也可以不交叉而平滑地例如成直线状或圆弧状那样地连通。
另外,也可以不在液体引导槽部15和瑞利台阶9A的连通部分设置台阶18,例如,也可以使液体引导槽部15和瑞利台阶9A以倾斜面连通。该情况下,例如,能够具有5μm以下的深度尺寸的部分作为浅槽部即瑞利台阶9A,使比5μm深的部分作为深槽部即液体引导槽部15。
另外,浅槽部不限于与静止密封环同心状地沿着周向延伸的方式,例如,也可以是下游侧端部朝向高压侧那样圆弧状地形成。另外,浅槽部可以是从深槽部直线状地延设而成,也可以扭曲地延设。
另外,捕集部13可以仅由在作为动压产生槽的瑞利台阶9A侧配置的捕集片13A构成,捕集片13A的尺寸能够适当变更,也可以是相对于瑞利台阶9A的低压侧壁面9c沿着径向分离配置的方式。同样地,捕集部13也可以仅由在与瑞利台阶9A对向的一侧配置的捕集片13B构成。
另外,例示了捕集片13A是呈与地部12相同平面的方式,但是例如,也可以比地部12向轴向凹陷。另外,例示了捕集片13A遍布轴向连续到液体引导槽部15的底面15d的方式,但是例如,也可以使捕集片13A的下端部与液体引导槽部15的底面15d分离,也可以使捕集片13A的轴向一部分在中途断开。即,捕集片13A能够抑制被密封液体F由于离心力而从液体引导槽部15内向大气侧的漏出就可以,其形状能够适当变更。
另外,说明了捕集片13A与构成滑动面11的基材一体地成形的方式,但是不限于此,也可以是与构成滑动面11的基材分开形成的捕集片固定于液体引导槽部15的内表面。
实施例2
下面,针对实施例2所涉及的滑动部件,参照图7,图8来进行说明。此外,省略说明因与所述实施例1相同构成而重复的构成。
如图7和图8所示,设于静止密封环101的动压产生机构141具备:液体引导槽部15;瑞利台阶9A;倒瑞利台阶9B,其作为浅槽部,从液体引导槽部15的内径侧端部朝向上游侧,与静止密封环101同心状地沿着周向延伸;以及捕集部13。即,动压产生机构141从正交方向观察滑动面11呈T字形状。另外,倒瑞利台阶9B与瑞利台阶9A相同,以5μm的深度尺寸形成。
捕集片13B形成:低压侧壁面13a,其从位于比沿着倒瑞利台阶9B的周向延伸的低压侧壁面9c靠外径侧的液体引导槽部15的上游侧壁面15c,朝向该液体引导槽部15的周向中央侧,向内径侧延伸;以及高压侧壁面13c,其与倒瑞利台阶9B的低压侧壁面9c连续,从液体引导槽部15的上游侧壁面15c,朝向液体引导槽部15的周向中央侧,沿着内径侧延伸。
在旋转密封环20绕图7的实线箭头所示的纸面逆时针旋转的情况下,低压侧流体A以箭头L1、L2、L3的顺序移动,在瑞利台阶9A内产生动压。另外,在旋转密封环20绕图7的虚线箭头所示的纸面顺时针旋转的情况下,低压侧流体A沿着箭头L1、L2’、L3’的顺序移动,在倒瑞利台阶9B内产生动压。即,旋转密封环20绕图7的纸面顺时针旋转的情况下,倒瑞利台阶9B作为瑞利台阶发挥功能,瑞利台阶9A作为倒瑞利台阶发挥功能。
这样,从液体引导槽部15向周向两侧延设瑞利台阶9A以及倒瑞利台阶9B,能够将瑞利台阶9A以及倒瑞利台阶9B中的任一方作为动压产生用的浅槽部来加以利用,因此能够与静止密封环101和旋转密封环20的相对旋转方向无关地使用。
另外,动压产生机构141中的瑞利台阶9A与相邻的动压产生机构141’的倒瑞利台阶9B在周向相邻。由此,因为想要从动压产生机构141中的瑞利台阶9A的壁部9a附近向其周部流出并向内径侧移动的被密封液体F被从相邻的动压产生机构141’的倒瑞利台阶9B吸入,所以能够降低被密封液体F向低压侧的泄漏。
另外,捕集部13在旋转密封环20绕图8的实线箭头所示的纸面逆时针旋转的情况下,能够与所述实施例1同样地,抑制被密封液体F对位于外径侧的大气侧的漏出。另外,在旋转密封环20绕图8的虚线箭头所示的纸面顺时针旋转的情况下,捕集部13不会妨碍被密封液体F从大气侧对被密封液体F侧的移动,如箭头H7所示那样,通过与低压侧壁面9c连续的捕集片13B的高压侧壁面13c,被密封液体F对倒瑞利台阶9B的吸入效率良好,因为缩窄了捕集片13A、13B的之间宽度,因此在存在于捕集片13A、13B之间的被密封液体F产生表面张力,通过该表面张力来对抗作用于被密封液体F的离心力,如网点部所示那样,提高了将被密封液体F保持在捕集部13的内径侧的保持能力。即,能够与在周向双向旋转的静止密封环101对应地发挥被密封液体F的保持功能。
此外,在本实施例2中例示了,瑞利台阶9A以及倒瑞利台阶9B是相同的深度尺寸的情况,但是也可以形成不同深度尺寸。另外,两者对于周向长度、径向宽度可以相同,也可以不同。
另外,也可以使动压产生机构141中的瑞利台阶9A和相邻的动压产生机构141’的倒瑞利台阶9B在周向分离较长距离,进一步地提高使滑动面11、21之间分离的压力。
实施例3
下面,针对实施例3所涉及的滑动部件,参照图9来进行说明。此外,省略说明因与所述实施例2相同构成而重复的构成。
如图9所示,在静止密封环102上,形成多个动压产生机构141和特定动压产生机构16。特定动压产生机构16具备:液体引导槽部161,其与高压侧连通;瑞利台阶17A,其从液体引导槽部161的外径侧端部朝向下游侧,与静止密封环102同心状地沿着周向延伸;以及倒瑞利台阶17B,其从液体引导槽部161的外径侧端部朝向上游侧,与静止密封环102同心状地沿着周向延伸。液体引导槽部161和液体引导槽部15形成在周向对应的位置。另外,液体引导槽部161作为特定动压产生机构16的深槽部发挥功能,瑞利台阶17A以及倒瑞利台阶17B作为特定动压产生机构16的浅槽部发挥功能。
动压产生机构141的瑞利台阶9A以及倒瑞利台阶9B与特定动压产生机构16的瑞利台阶17A以及倒瑞利台阶17B相比,在周向形成得较长。另外,瑞利台阶17A以及倒瑞利台阶17B的深度尺寸与瑞利台阶9A以及倒瑞利台阶9B相同,形成5μm。另外,瑞利台阶17A以及倒瑞利台阶17B的径向宽度与瑞利台阶9A以及倒瑞利台阶9B的径向宽度相比,形成地宽度较小。即,动压产生机构141的容积大于特定动压产生机构16的容积。
在旋转密封环20绕图9的实线箭头所示的纸面逆时针旋转的情况下,被密封液体F按照箭头L11、L12、L13的顺序移动,在瑞利台阶17A内产生动压。另外,在旋转密封环20绕图9的虚线箭头所示的纸面顺时针旋转的情况下,被密封液体F按照箭头L11、L12’、L13’的顺序移动,在倒瑞利台阶17B内产生动压。这样,能够与静止密封环102和旋转密封环20的相对旋转方向无关地在特定动压产生机构16内产生动压。
另外,能够一边通过在特定动压产生机构16产生的动压使滑动面11、21之间分离来生成适当液膜,一边通过动压产生机构141回收想要从滑动面11向低压侧泄漏的被密封液体F。
另外,因为动压产生机构141的容积大于特定动压产生机构16的容积,因此能够增大动压产生机构141的瑞利台阶9A以及倒瑞利台阶9B的吸入力,调整低压侧的动压产生机构141与高压侧的特定动压产生机构16的动压平衡。
另外,因为作为动压产生机构141的终端的壁部9a和作为特定动压产生机构16的终端的壁部17a在周向错开,因此能够在滑动面11、21的周向分散压力,平衡良好。
此外,瑞利台阶9A以及倒瑞利台阶9B的周向长度可以与瑞利台阶17A以及倒瑞利台阶17B相同地形成,或者短于瑞利台阶17A以及倒瑞利台阶17B地形成。另外,瑞利台阶17A以及倒瑞利台阶17B也可以以与瑞利台阶9A以及倒瑞利台阶9B不同的深度尺寸形成。另外,瑞利台阶17A以及倒瑞利台阶17B的径向宽度也可以与瑞利台阶9A以及倒瑞利台阶9B的径向宽度相比形成得宽度较大。优选动压产生机构141的容积大于特定动压产生机构16的容积即可。
另外,滑动面11能够适当变更从滑动面11的外径侧端缘到动压产生机构141的瑞利台阶9A的外径侧端缘的径向尺寸、从动压产生机构141的瑞利台阶9A的内径侧端缘到特定动压产生机构16的瑞利台阶17A的外径侧端缘的径向尺寸,从特定动压产生机构16的瑞利台阶17A的内径侧端缘到滑动面11的内径侧端缘的径向尺寸,由此能够根据旋转密封环20的旋转速度或被密封液体F的压力,更好地平衡从滑动面11、21之间向大气侧漏出的被密封液体F的量和在动压产生机构中回收的被密封液体F的量。即,能够抑制被密封液体F向大气侧的漏出。
实施例4
下面,针对实施例4所涉及的静止密封环,参照图10来进行说明。此外,省略说明因与所述实施例2相同构成而重复的构成。另外,在此仅说明动压产生机构142的方式。
动压产生机构142具备:液体引导槽部151;瑞利台阶91A,其从液体引导槽部151的径向中央向周向下游侧(图示左侧)延伸;倒瑞利台阶91B,其从比该瑞利台阶91A靠内径侧即液体引导槽部151的径向内径侧端部周向上游侧(图示右侧)延伸;以及捕集部131。捕集部131通过在径向相互不同地配置的捕集片131A、131B构成。
由此,当旋转密封环20绕逆时针旋转时,在捕集部131对液体引导槽部151内的被密封液体F朝向大气侧作用离心力,比捕集片131B靠内径侧的被密封液体F而内径侧壁部131c向下游侧引导,并被捕集片131A的内径侧壁部131c进一步地向下游侧的瑞利台阶91A引导,因此难以向比捕集部131靠大气侧移动。换而言之,捕集部131难以使被密封液体F朝向径向直线状使移动,因此能够提高液体引导槽部151内的被密封液体F的保持功能。
另外,在捕集部131中,捕集片131A、131B之间的宽度被缩窄了,因此在存在于捕集片131A、131B之间的被密封液体F中产生表面张力,通过该表面张力来对抗作用于被密封液体F的离心力,如网点部所示,能够提高将被密封液体F保持在捕集部131的内径侧的保持能力。
实施例5
下面,针对实施例5所涉及的静止密封环,参照图11来进行说明。此外,省略说明因与所述实施例2相同构成而重复的构成。另外,在此仅说明动压产生机构143的方式。
动压产生机构143具备瑞利台阶9A、倒瑞利台阶9B、液体引导槽部152以及捕集部132。捕集部132构成为包括:多个捕集片132A,其从液体引导槽部152的开口部152a附近,遍布与瑞利台阶9A交叉的内径侧端部附近,隔着规定间隔地配置;多个捕集片132B,其以沿着液体引导槽部152的径向延伸的虚拟中心线为基准,与捕集片132A线对称配置;以及多个捕集片132C,其被配置于在液体引导槽部152的周向中央部相邻的四个方向的捕集片132A、132A、132B、132B所包围的部位。
捕集片132A从液体引导槽部152的下游侧朝向该液体引导槽部152的周向中央侧沿着外径侧延伸。另外,捕集片132A形成:低压侧壁面132a,其从液体引导槽部152的下游侧朝向上游侧沿着外径侧延伸;中央侧壁面132b,其与低压侧壁面132a的上游侧的端部正交,从该端部朝向上游侧沿着内径侧延伸;以及下游侧壁面132c,其与中央侧壁面132b的内径侧的端部正交,从该端部朝向下游侧沿着内径侧延伸。
捕集片132C以沿着液体引导槽部152的径向延伸的虚拟中心线为基准线对称地形成,从液体引导槽部152的周向中央部向下游的内径侧以及上游的内径侧延伸。另外,捕集片132C形成:低压侧壁面132d、132d,其从液体引导槽部152的周向中央部沿着下游的内径侧以及上游的内径侧延伸;中央侧壁面132e、132e,其与低压侧壁面132d、132d的下游侧的端部以及上游侧的端部正交,从该端部朝向上游侧或者下游侧沿着内径侧延伸;以及内径侧壁部132f、132f,其与中央侧壁面132e、132e的内径侧的端部正交,从该端部朝向上游侧或者下游侧沿着外径侧延伸。捕集片132C与旋转密封环20的滑动面21对向的端面呈与地部12相同平面,遍布轴向连续到液体引导槽部152的底面152d。
另外,捕集片132C的下游侧端部被配置成,与相邻的捕集片132A的上游侧端部在周向重叠相互不同,捕集片132C的上游侧端部被配置成,与相邻捕集片132B的下游侧端部在周向重叠相互不同。
由此,捕集部132朝向被密封液体F的流入方向沿着内径侧倾斜的捕集片132A、132B的中央侧壁面132b、132b、捕集片132C的低压侧壁面132d、132d以及中央侧壁面132e、132e作为将被密封液体F向瑞利台阶9A侧引导的引导面发挥功能,因此即便由于捕集部132而使得流路变窄,也难以妨碍被密封液体F进入液体引导槽部152内。
另外,在捕集部132中,因为捕集片132A、132B、132C之间的宽度被缩窄了,因此在存在于捕集片132A,132B,132C之间的被密封液体F产生表面张力,通过该表面张力来对抗作用于被密封液体F的离心力,如网点部所示,能够提高将被密封液体F保持在捕集部132的内径侧的保持能力。
另外,捕集片132C能够通过内径侧壁部132f、132f,来捕获想要从液体引导槽部152内向大气侧漏出的被密封液体F,能够很好地抑制被密封液体F向大气侧的漏出。
另外,捕集片132C遍布轴向地连续到液体引导槽部152的底面152d,能够提高相对于作用于轴向的外力的刚性。即,通过从液体引导槽部152的底面152d延设捕集片132C,能够容易地构成刚性高的捕集部132。
实施例6
下面,针对实施例6所涉及的静止密封环,参照图12来进行说明。此外,省略说明因与所述实施例2相同构成中而重复的构成。另外,在此仅说明动压产生机构144的方式。
动压产生机构144具备瑞利台阶9A、倒瑞利台阶9B、液体引导槽部153以及捕集部133。捕集部133构成为包括:多个捕集片133A,其从液体引导槽部153的开口部153a附近,遍布与瑞利台阶9A交叉的内径侧端部附近,隔着规定间隔地配置;多个捕集片133B,其以液体引导槽部153的径向的虚拟中心线为基准,与捕集片133A线对称地配置;以及多个捕集片133C,其被配置在于液体引导槽部153的周向中央部相邻的四个方向的捕集片133A、133A、133B、133B所包围的部位。
捕集片133A与液体引导槽部153的下游侧壁面153b正交,向该液体引导槽部153的径向中央部侧延伸。另外,捕集片133C与捕集片133A、133B平行地延伸。
由此,在捕集部133,因为缩窄了捕集片133A、133B、133C之间的宽度,所以在存在于捕集片133A、133B、133C之间的被密封液体F产生表面张力,通过该表面张力来对抗作用于被密封液体F的离心力,如网点部所示那样,能够提高将被密封液体F保持在捕集部133的内径侧的保持能力。
实施例7
下面,针对实施例7所涉及的静止密封环,参照图13来进行说明。此外,省略说明因与所述实施例2相同构成而重复的构成。另外,在此仅说明动压产生机构145的方式。
动压产生机构145具备瑞利台阶9A、倒瑞利台阶9B、液体引导槽部154以及捕集部134。捕集部134被配置在液体引导槽部154的开口部154a构成为包括:捕集片134A,其从液体引导槽部154的下游侧壁面154b,沿着该液体引导槽部154的周向中央侧延伸;和捕集片134B,其以沿着液体引导槽部154的径向延伸的虚拟中心线为基准,与捕集片134A线对称配置。
由此,在捕集部134中,因为捕集片134A、134B之间的宽度被缩窄了,所以在存在于捕集片134A、134B之间的被密封液体F产生表面张力,通过该表面张力来对抗作用于被密封液体F的离心力,如网点部所示,能够提高将被密封液体F保持在捕集部133的内径侧的保持能力。
另外,因为捕集部134被配置在液体引导槽部154的开口部154a,所以能够很好地确保比捕集部134靠内径侧的液体引导槽部154的容积。即,能够确保在液体引导槽部154内保持的被密封液体F的量。此外,捕集部被配置在从开口部起始的部位,所述开口部与包括开口部的液体引导槽部的高压侧更靠低压侧连通,由此能够确保在液体引导槽部内中保持的被密封液体F的量,在此从开口部起始的部位是指配置在从开口部开始到液体引导槽部的径向尺寸的1/3长度范围内即可,优选被配置在液体引导槽部在径向的尺寸的1/4长度范围内即可。
实施例8
下面,针对实施例8所涉及的静止密封环,参照图14来进行说明。此外,省略说明因与所述实施例2相同构成而重复的构成。另外,在此仅说明动压产生机构146的方式。
动压产生机构146具备:瑞利台阶92A;倒瑞利台阶92B;液体引导槽部155,其从瑞利台阶92A以及倒瑞利台阶92B之间的径向中央部,沿着外径向延伸;以及捕集部135。捕集部135被形成在与液体引导槽部155的内径侧端部的瑞利台阶92A和倒瑞利台阶92B交叉的部位,是其深度尺寸与瑞利台阶92A以及倒瑞利台阶92B的深度尺寸相同的浅槽,与瑞利台阶92A和倒瑞利台阶92B以及液体引导槽部155连通。
由此,在旋转密封环20绕以实线箭头所示的纸面逆时针旋转的情况下,在捕集部135如箭头H10所示,因为从捕集部135或倒瑞利台阶92B的内径侧流入的被密封液体F的一大半如箭头H11所示被瑞利台阶92A吸引,所以如箭头H12所示,降低了通过离心力而流入液体引导槽部155的被密封液体F的流入量。由此,能够相对地抑制从液体引导槽部155向大气侧的漏出。此外,尽管省略直接的图示,但是在旋转密封环20绕纸面顺时针旋转的情况下,除了箭头H11的朝向是相反朝向这点以外都同样。
实施例9
下面,针对实施例9所涉及的静止密封环,参照图15来进行说明。此外,省略说明因与所述实施例2相同构成而重复的构成。另外,在此仅说明动压产生机构147的方式。
动压产生机构147具备瑞利台阶93A、倒瑞利台阶93B、液体引导槽部156以及捕集部136A、136B。捕集部136A、136B是其深度尺寸与液体引导槽部156的深度尺寸相同的深槽,以沿着液体引导槽部156的径向延伸的虚拟中心线为基准线对称地配置。捕集部136A由从液体引导槽部156的内径侧端部以与瑞利台阶93A相同曲率在周向延伸的周部136a和与该周部136a连通并沿着径向延伸的径部136b构成。捕集部136A的周部136a与瑞利台阶93A以及液体引导槽部156连通,捕集部136B的周部136a与液体引导槽部156以及倒瑞利台阶93B连通。
由此,在旋转密封环20绕实线箭头所示的纸面逆时针旋转的情况下,在捕集部136A、136B,如实线箭头H22所示,从倒瑞利台阶93B由于离心力而向外径侧漏出的被密封液体F流入捕集部136B的径部136b,如实线箭头H23所示,从液体引导槽部156的下游侧壁面156b向周向下游侧(纸面左侧)漏出的被密封液体F流入捕集部136A的径部136b,因此能够抑制从动压产生机构147向大气侧的漏出。
另外,在旋转密封环20绕虚线箭头所示的纸面顺时针旋转的情况下,在捕集部136A、136B,如虚线箭头H20所示,从倒瑞利台阶93B由于离心力而向外径侧漏出的被密封液体F流入捕集部136A的径部136b,如虚线箭头H21所示,从液体引导槽部156的下游侧壁面156b向周向下游侧(纸面右侧)漏出的被密封液体F流入捕集部136B的径部136b,因此能够抑制从动压产生机构147向大气侧的漏出。
另外,动压产生机构147不仅在液体引导槽部156,在捕集部136A、136B也能够保持被密封液体F,并且被密封液体F能够通过周部136a、136a流入瑞利台阶93A、倒瑞利台阶93B,能够保持更大量的被密封液体F。
实施例10
下面,针对实施例10所涉及的静止密封环,参照图16来进行说明。此外,省略说明因与所述实施例2相同构成而重复的构成。另外,在此仅说明动压产生机构148的方式。
动压产生机构148具备瑞利台阶9A、倒瑞利台阶9B、液体引导槽部157以及捕集部137,捕集部137由捕集壁部137A、137B构成,所述捕集壁部137A、137B具有多个从液体引导槽部157的下游侧壁面157b以及上游侧壁面157c向对向的上游侧或者下游侧突出的凸部。此外,图中的破线表示虚拟的壁面。
捕集壁部137A、137B分离相互规定间隔并相互不同地配置,在捕集壁部137A、137B之间,构成在下游侧壁面157b侧以及上游侧壁面157c侧一边弯曲一边连续地扭曲的扭曲槽30。另外,捕集壁部137A、137B被配置在与旋转密封环20的滑动面21对向端面所位置的深度尺寸比瑞利台阶9A以及倒瑞利台阶9B深的10μm的位置,从捕集壁部137A、137B的旋转密封环20的滑动面21所对向的端面到液体引导槽部157的底面157d遍布轴向地连续。此外,捕集壁部137A、137B的与旋转密封环20的滑动面21对向的端面所位置的深度尺寸例如可以是与瑞利台阶9A以及倒瑞利台阶9B相同的尺寸,比瑞利台阶9A以及倒瑞利台阶9B浅的尺寸,或者比不限于10μm的瑞利台阶9A以及倒瑞利台阶9B深的尺寸。
由此,捕集部137通过扭曲槽30使得被密封液体F难以从被密封液体F侧朝向大气侧直线状地移动,因此能够提高液体引导槽部157内中被密封液体F的保持功能。
另外,在捕集部137中,通过捕集壁部137A、137B缩窄了扭曲槽30的宽度,因此在存在于扭曲槽30内的被密封液体F产生表面张力,通过该表面张力来对抗作用于被密封液体F的离心力,如网点部所示,能够提高将被密封液体F保持在捕集部137的内径侧的保持能力。
实施例11
下面,针对实施例11所涉及的静止密封环,参照图17来进行说明。此外,省略说明因与所述实施例2相同构成而重复的构成。另外,在此仅说明动压产生机构149的方式。
动压产生机构149具备瑞利台阶94A、倒瑞利台阶94B、液体引导槽部158以及捕集部138。捕集部138由捕集壁部138A、138B构成,所述捕集壁部138A、138B是在径向连续配置从外径侧朝向内径侧向下游侧壁面158b或者上游侧壁面158c的液体引导槽部158的径向中央部侧倾斜的直角三角形状的凸部19而成的。此外,将从凸部19的外径侧朝向内径侧向液体引导槽部158的径向中央部侧倾斜的端面作为外径侧端面19a,将从外径侧端面19a的液体引导槽部158的径向中央部侧的端部朝向液体引导槽部158延伸的端面作为内径侧端面19b。
捕集壁部138A、138B相互分离规定间隔,以液体引导槽部158的径向中心线为基准线对称地配置。另外,对于捕集壁部138A,捕集壁部138A的与旋转密封环20的滑动面21对向的端面呈与地部12相同的平面。
由此,捕集部138在被密封液体F在液体引导槽部158内从大气侧流入被密封液体F侧时,凸部19的外径侧端面19a作为将被密封液体F引导向瑞利台阶94A侧的引导面发挥功能,难以妨碍被密封液体F对瑞利台阶94A内的回收。
另外,捕集部138在被密封液体F在液体引导槽部158内从被密封液体F侧流入大气侧时,如网点部所示,能够通过凸部19的内径侧端面19b来捕获被密封液体F,因此能够提高液体引导槽部158内被密封液体F的保持功能。
以上,基于附图对本发明的实施例进行了说明,但是具体构成不限于这些实施例,在不脱离本发明要旨的范围的变更或追加也都包括在本发明之中。
例如,在所述实施例中,作为滑动部件,以一般产业机械用的机械密封为例进行了说明,但是也可以是汽车或水泵用等其他机械密封。另外,不限于机械密封,也可以是滑动轴承等机械密封以外的滑动部件。
另外,在所述实施例中,针对动压产生机构仅设置在静止密封环上的示例进行了说明,但是也可以动压产生机构仅设置在旋转密封环20,也可以是设置于静止密封环和旋转密封环这两方。
另外,在所述实施例中,例示了在滑动部件上设有多个相同形状的动压产生机构的方式,但是也可以设置多个形状不同的动压产生机构。另外,能够适当变更动压产生机构的间隔或数量等。
另外,捕集部也可以适当组合所述实施例1、4~11的各个捕集部来构成,只要是能够抑制对低压侧的漏出的构成即可,其构成能够适当变更。
另外,在所述实施例中说明了,机械密封是外插型的,对想要从滑动面的内径侧朝向外径侧泄漏的被密封液体F进行密封,但是也可以是内插型的,对想要从滑动面的外径侧朝向内径侧泄漏的被密封液体F进行密封。
另外,以被密封流体侧为高压侧而以泄漏侧为低压侧进行了说明,但是也可以使被密封流体侧成为低压侧而泄漏侧成为高压侧,也可以使被密封流体侧和泄漏侧为大致相同压力。
符号说明
9A、瑞利台阶(浅槽部);9B、倒瑞利台阶(浅槽部);10、静止密封环(滑动部件);11、滑动面;13、捕集部;13A,13B、捕集片;13a、低压侧壁面(引导面);14、动压产生机构;15、液体引导槽部(深槽部);15a、开口部;15b下游侧壁面(内表面);15c、上游侧壁面(内表面);15d、底面(内表面);19a、外径侧端面(引导面);20、旋转密封环(滑动部件);21、滑动面;30、扭曲槽;91A~94A、瑞利台阶(浅槽部);91B~94B、倒瑞利台阶(浅槽部);131~138、捕集部;141~149、动压产生机构;151~158、液体引导槽部(深槽部)。

Claims (10)

1.一种滑动部件,是环状的滑动部件,被配置于旋转机械相对旋转的部位,其中,
在所述滑动部件的滑动面设有多个动压产生机构,所述动压产生机构由与外径侧或内径侧连通的深槽部和与该深槽部连通并沿着周向延设的浅槽部构成,在所述深槽部中设有捕集部,所述捕集部抑制该深槽部内的被密封流体的漏出。
2.根据权利要求1所述的滑动部件,其中,
所述深槽部与外径侧连通。
3.根据权利要求1或2所述的滑动部件,其中,
所述深槽部与泄漏侧连通。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的滑动部件,其中,
所述捕集部是从所述深槽部的内表面延设的捕集片。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的滑动部件,其中,
所述捕集部具有将被密封流体朝向所述浅槽部引导的引导面。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的滑动部件,其中,
所述捕集部至少被配置在从与所述深槽部的泄漏侧连通的开口部起始的部位。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的滑动部件,其中,
所述捕集部至少被配置在所述深槽部的与所述浅槽部的交叉部位。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的滑动部件,其中,
所述捕集部以沿着所述深槽部的径向延伸的中心线为基准线对称地配置。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的滑动部件,其中,
所述捕集部与构成所述滑动面的基材一体地成形。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的滑动部件,其中,
所述捕集部构成在所述深槽部内扭曲的扭曲槽。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114857273A (zh) * 2022-03-31 2022-08-05 清华大学 端面密封组件

Citations (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4889348A (en) * 1987-06-10 1989-12-26 John Crane-Houdaille, Inc. Spiral groove seal system for high vapor-pressure liquids
JPH0735242A (ja) * 1993-07-22 1995-02-07 Nippon Pillar Packing Co Ltd 非接触形軸封装置
CN1100503A (zh) * 1993-06-28 1995-03-22 约翰起重机有限公司 具有定型密封面的密封环的非接触式、空隙型密封件
CN1364987A (zh) * 2001-01-18 2002-08-21 王玉明 可双向旋转的螺旋槽端面密封装置
CN101469771A (zh) * 2007-12-26 2009-07-01 丹东克隆集团有限责任公司 一种可双向旋转的阶梯圆弧槽机械密封端面
JP2009250378A (ja) * 2008-04-08 2009-10-29 Eagle Ind Co Ltd 液体用のメカニカルシール装置
DE102008038396A1 (de) * 2008-08-19 2010-02-25 Surcoatec International Ag Gleitring für eine Gleitringdichtung
CN101696728A (zh) * 2009-10-23 2010-04-21 浙江工业大学 一种具有跨尺度表面织构特征的液体润滑端面密封结构
US20120018957A1 (en) * 2010-02-26 2012-01-26 Nok Corporation Seal ring
CN102359596A (zh) * 2011-09-26 2012-02-22 清华大学 一种单向旋转三维l形槽端面密封结构
CN202327104U (zh) * 2011-11-09 2012-07-11 四川日机密封件股份有限公司 变锥度型波形曲面机械密封装置
US20120280458A1 (en) * 2011-05-04 2012-11-08 United Technologies Corporation Hydrodynamic non-contacting seal
CN103104707A (zh) * 2013-01-30 2013-05-15 浙江工业大学 似蘑菇型槽双向旋转流体动压型机械密封结构
CN103122998A (zh) * 2013-02-26 2013-05-29 浙江工业大学 仿鲨鱼皮流线型槽端面机械密封结构
CN103216626A (zh) * 2013-04-16 2013-07-24 天津大学 一种双向旋转的干气密封端面槽型
CN103732958A (zh) * 2011-09-10 2014-04-16 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN103765060A (zh) * 2011-09-10 2014-04-30 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN104169622A (zh) * 2012-05-21 2014-11-26 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN104334939A (zh) * 2012-08-04 2015-02-04 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN104919229A (zh) * 2013-04-24 2015-09-16 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN106015571A (zh) * 2016-06-20 2016-10-12 昆明理工大学 一种具有仿枫叶形槽的机械密封环
CN106352093A (zh) * 2016-11-29 2017-01-25 淮海工学院 一种双向旋转辅助起停式可回吸型树形槽端面密封结构
CN106763778A (zh) * 2016-12-12 2017-05-31 昆明理工大学 一种具有多级螺旋槽的上游泵送机械密封环
CN107228197A (zh) * 2017-06-12 2017-10-03 淮海工学院 一种基于槽底微造型设计的干气密封开槽方法及其装置
CN107489770A (zh) * 2017-09-29 2017-12-19 重庆三峡学院 一种双向机械密封环

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2342440A1 (fr) * 1976-02-27 1977-09-23 Ca Atomic Energy Ltd Joint facial pour arbre tournant
JP5122607B2 (ja) * 2010-06-17 2013-01-16 キヤノンマシナリー株式会社 平面摺動機構
EP2626604B1 (en) 2010-10-06 2019-06-12 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding part
EP3239543B1 (en) 2014-12-22 2022-10-05 Eagle Industry Co., Ltd. Plain bearing and pump
EP3299685B1 (en) 2015-05-19 2020-02-19 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding component
CN109923340B (zh) 2016-11-16 2020-09-11 伊格尔工业股份有限公司 滑动组件

Patent Citations (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4889348A (en) * 1987-06-10 1989-12-26 John Crane-Houdaille, Inc. Spiral groove seal system for high vapor-pressure liquids
CN1100503A (zh) * 1993-06-28 1995-03-22 约翰起重机有限公司 具有定型密封面的密封环的非接触式、空隙型密封件
JPH0735242A (ja) * 1993-07-22 1995-02-07 Nippon Pillar Packing Co Ltd 非接触形軸封装置
CN1364987A (zh) * 2001-01-18 2002-08-21 王玉明 可双向旋转的螺旋槽端面密封装置
CN101469771A (zh) * 2007-12-26 2009-07-01 丹东克隆集团有限责任公司 一种可双向旋转的阶梯圆弧槽机械密封端面
JP2009250378A (ja) * 2008-04-08 2009-10-29 Eagle Ind Co Ltd 液体用のメカニカルシール装置
DE102008038396A1 (de) * 2008-08-19 2010-02-25 Surcoatec International Ag Gleitring für eine Gleitringdichtung
CN101696728A (zh) * 2009-10-23 2010-04-21 浙江工业大学 一种具有跨尺度表面织构特征的液体润滑端面密封结构
CN102483162A (zh) * 2010-02-26 2012-05-30 Nok株式会社 密封环
US20120018957A1 (en) * 2010-02-26 2012-01-26 Nok Corporation Seal ring
US20120280458A1 (en) * 2011-05-04 2012-11-08 United Technologies Corporation Hydrodynamic non-contacting seal
CN103732958A (zh) * 2011-09-10 2014-04-16 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN103765060A (zh) * 2011-09-10 2014-04-30 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN102359596A (zh) * 2011-09-26 2012-02-22 清华大学 一种单向旋转三维l形槽端面密封结构
CN202327104U (zh) * 2011-11-09 2012-07-11 四川日机密封件股份有限公司 变锥度型波形曲面机械密封装置
CN104169622A (zh) * 2012-05-21 2014-11-26 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN104334939A (zh) * 2012-08-04 2015-02-04 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN103104707A (zh) * 2013-01-30 2013-05-15 浙江工业大学 似蘑菇型槽双向旋转流体动压型机械密封结构
CN103122998A (zh) * 2013-02-26 2013-05-29 浙江工业大学 仿鲨鱼皮流线型槽端面机械密封结构
CN103216626A (zh) * 2013-04-16 2013-07-24 天津大学 一种双向旋转的干气密封端面槽型
CN104919229A (zh) * 2013-04-24 2015-09-16 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
CN106015571A (zh) * 2016-06-20 2016-10-12 昆明理工大学 一种具有仿枫叶形槽的机械密封环
CN106352093A (zh) * 2016-11-29 2017-01-25 淮海工学院 一种双向旋转辅助起停式可回吸型树形槽端面密封结构
CN106763778A (zh) * 2016-12-12 2017-05-31 昆明理工大学 一种具有多级螺旋槽的上游泵送机械密封环
CN107228197A (zh) * 2017-06-12 2017-10-03 淮海工学院 一种基于槽底微造型设计的干气密封开槽方法及其装置
CN107489770A (zh) * 2017-09-29 2017-12-19 重庆三峡学院 一种双向机械密封环

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙见君等: "非接触式机械密封流槽设计技术研究", 《液压气动与密封》, pages 4 - 7 *
王衍等: "深槽浅槽非接触式机械密封性能比较研究", 《液压与气动》, pages 8 - 13 *
马学忠等: "雷列台阶-环槽端面密封机理与性能研究", 《摩擦学学报》, pages 585 - 590 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114857273A (zh) * 2022-03-31 2022-08-05 清华大学 端面密封组件

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