CN117432709A - 滑动部件 - Google Patents

Abstract

本发明提供润滑性优良的滑动部件。环状的滑动部件6被配置于旋转机械相对旋转的部位，在滑动部件6的滑动面S设有动压产生槽15，动压产生槽15一端成为堵塞端15b，另一端成为与径向的被密封流体侧和泄漏侧中的任一侧连通的入口15a，在滑动面S上，在与构成动压产生槽15的动压生成壁15d周向相反的侧壁15c一侧，比动压产生槽15深的深槽16的入口16a与动压产生槽15的入口15a连通形成。

Description

滑动部件

本案是以申请日为2020-02-12，申请号为202080012994.2，名称为“滑动部件”的发明专利为母案进行的分案申请。

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

在以往，对泵或涡轮等旋转机械的旋转轴进行轴封，防止被密封流体泄漏的轴封装置中，例如存在一种机械密封，由相对旋转并且平面上的端面彼此滑动那样构成的2个部件所构成。机械密封具备在壳体上固定作为滑动部件的静止密封环和在旋转轴上固定并与旋转轴一起旋转的作为滑动部件的旋转密封环，通过使这些滑动面相对旋转，来对壳体与旋转轴之间的间隙进行轴封。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，开发出如专利文献1的滑动部件，通过降低由于滑动而导致的摩擦，来实现由于滑动而损失掉的能量的降低。

例如，在专利文献1所示的滑动部件中设有动压产生槽，所述动压产生槽一端成为入口，在滑动部件的滑动面与作为高压被密封液体侧的外径侧连通，并且另一端在滑动面成为堵塞端。由此，当滑动部件相对旋转时，从入口流入动压产生槽的被密封流体从动压产生槽的堵塞端流出到滑动面之间，通过该动压来使滑动面彼此分离，并且动压产生槽保持被密封液体，由此来提高润滑性，实现低摩擦化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6444492号公报(第5页，图2)。

在专利文献1所示的滑动部件中，当滑动部件彼此相对旋转时，由于滑动面之间伴随着旋转产生的剪切力，动压产生槽内的被密封流体朝向构成动压产生槽的两侧壁中的一侧(以下，称为“动压生成壁”。)流动，在动压生成壁产生高压力(动压)。从而，该压力随着接近堵塞端而慢慢地变高，在动压产生槽的入口的、尤其是与动压生成壁周向相反的侧壁侧，易于生成低压力。这样，当动压产生槽的入口附近压力变低而产生负压时，变得难以从动压产生槽的入口导入被密封流体，不会从动压产生槽的动压生成壁以及堵塞端产生所期望的压力，无法产生充分压力，因此润滑性低下。进一步地，当产生负压而在动压产生槽的入口附近产生空泡现象时，难以从动压产生槽的入口导入被密封流体益发显著。

发明内容

本发明是着眼于这样的问题点而完成的，其目的在于提供润滑性优良的滑动部件。

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动压产生槽，所述动压产生槽一端成为堵塞端，另一端成为与径向的被密封流体侧和泄漏侧中的任一方侧连通的入口，

在所述滑动面上，在构成该动压产生槽的两侧壁中与构成一侧的动压生成壁周向相反的侧壁侧，比所述动压产生槽深的深槽的入口与所述动压产生槽的入口连通形成。

由此，当滑动部件相对旋转时，易于在动压产生槽生成最低压力的部位是动压产生槽的入口中与构成动压产生槽的两侧壁中的构成一侧的动压生成壁周向相反的侧壁侧，通过使该部位连通深槽入口，来从该深槽对动压产生槽充分地供给流体，在该部位难以产生负压。因此，能够对动压产生槽连续性地供给流体，能够从动压产生槽的堵塞端产生所期望的压力，润滑性优良。

也可以是，所述深槽在径向沿着与所述动压产生槽的所述动压生成壁周向相反的侧壁与该动压产生槽连通，并且相比该侧壁在径向较短。

由此，深槽难以影响动压产生槽产生动压的功能，并且能够较大地确保从深槽对动压产生槽的流入面积。

也可以是，所述深槽具备沿着径向并行延伸并对向的一对壁部。

由此，深槽的内部空间在滑动面的周向被对向的壁部夹着，因此易于在深槽内保持被密封流体，能够对动压产生槽稳定供给被密封流体。

也可以是，所述深槽的周向宽度比径向长度形成得较短。

由此，通过缩短深槽周向，在深槽难以产生由于滑动部件的相对旋转而导致的动压，易于在深槽内保持被密封流体。

也可以是，所述深槽的入口宽度是所述动压产生槽的入口宽度的一半以下。

由此，能够可靠地兼顾当滑当动部件相对旋转时对动压产生槽导入被密封流体和抑制对动压产生槽的入口附近产生负压。

也可以是，所述深槽的深度是所述动压产生槽的深度的5倍以上。

由此，深槽的容积大，当滑动部件相对旋转时，能够从深槽部对动压产生槽供给充分量的被密封流体。

此外，本发明所涉及的沿着径向延伸这样的表达是至少具有径向分量延伸即可，也可以还具有周向分量。

附图说明

图1是表示使用具备本发明的实施例1的滑动部件的机械密封的旋转机械的构造的截面图。

图2是从滑动面侧观察静止密封环的图。

图3是从入口侧观察动压产生槽和深槽的立体图。

图4是表示动压产生槽和深槽的关系的图2的A-A截面图。

图5是表示旋转机械旋转时流体移动的概念图。

图6是从滑动面侧观察变形例1的静止密封环的要部放大图。

图7是从滑动面侧观察变形例2的静止密封环的图。

图8是从滑动面侧观察本发明的实施例2的静止密封环的要部放大图。

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5来进行说明。

本实施例中的滑动部件是构成机械密封的旋转密封环3和静止密封环6，机械密封是例如对汽车、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。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。

如图1所示，本实施例的机械密封是内插型(inside)机械密封，对想要从作为滑动面的外周侧的被密封流体侧向作为内周侧的泄漏侧的方向泄漏的被密封流体进行密封，旋转密封环3和静止密封环6通过沿着轴向对该静止密封环6施力的施力手段7来使滑动面S彼此贴紧滑动，旋转密封环3是圆环状的，以在旋转轴1侧上经由套筒2与该旋转轴1能够一起旋转的状态下设置，静止密封环6是圆环状的，以固定在旋转机械的壳体4的密封罩5上以非旋转状态并且沿着轴向能够移动的状态下设置。即，该机械密封在旋转密封环3和静止密封环6相互的滑动面S，防止作为滑动面S的外周侧的高压流体的被密封流体F向作为低压流体的大气A所存在的泄漏侧即内周侧流出(参照图2)。在本实施例中，被密封流体F是液体。

旋转密封环3以及静止密封环6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，但是滑动材料能够适用作为机械密封用滑动材料而使用即可。作为SiC，以将硼、铝、碳等作为烧结助剂的烧结体为代表，存在成分、组分不同的2种类以上的相所构成的材料，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，在静止密封环6的滑动面S上形成沿着周向配置并且相互在周向分离的多个动压产生槽15。动压产生槽15在周向以相同分离宽度并列形成。动压产生槽15能够通过对被镜面加工的滑动面S实施基于激光加工或喷砂等细微加工而形成。滑动面S中未形成动压产生槽15和后述的深槽16的部分为呈平坦面的地部20。

如图2至图4所示，动压产生槽15一端成为与被密封流体F侧连通的入口15a，另一端成为堵塞端15b，以当旋转密封环3和静止密封环6相对旋转时在堵塞端15b侧产生动压的方式向旋转方向倾斜形成。另外，动压产生槽15在径向以相同深度形成。在动压产生槽15中，当旋转密封环3和静止密封环6相对旋转时，通过滑动面S之间伴随着旋转而产生的剪切力，动压产生槽15内的被密封流体F朝向构成动压产生槽15的左右侧壁15c、15d中的一侧侧壁15d流动，在作为该动压生成壁的侧壁15d产生高压力即动压。

深槽16相对于动压产生槽15，位于与堵塞端15b周向相反侧，与动压产生槽15在周向连通。详细而言，深槽16的左右侧壁中动压产生槽15一侧的侧壁16c与动压产生槽15的左右侧壁15c、15d中与深槽16相反侧作为动压生成壁的侧壁15d，位于周向相反侧的侧壁15c一侧。即，如图2所示，在从与滑动面S正交的一侧观察的俯视中，深槽16以相对于动压产生槽15在周向一部分重叠的方式形成。

另外，如图3所示，对于动压产生槽15，两侧壁15c、15d与底面15e正交的截面形状呈U字，底面15e与地部20平行。深槽16也同样地，两侧壁16c、16d与底面16e正交的截面形状呈U字，底面16e与地部20平行。此外，这些底面15e、16e也可以相对于地部20倾斜，进一步地，它们的截面形状也可以是U字以外的例如V字。

另外，与被密封流体F侧连通的深槽16的入口16a与动压产生槽15的入口15a在周向连通。

另外，如图2所示，动压产生槽15的堵塞端15b由面向俯视圆周向并且与滑动面S正交的方向延伸的壁15f和与滑动面S正交的侧壁15c、15d划分。对于堵塞端15b，侧壁15d和壁15f相交，前端部15h以锐角形成。

接着，利用图5来说明旋转密封环3和静止密封环6相对旋转时动压产生槽15和深槽16的功能。此外，图2和图5中的箭头是指作为对方滑动部件即旋转密封环3的相对旋转方向。

作为前提，当旋转机械停止时，被密封流体F从入口15a和深槽16的入口16a进入，在动压产生槽15和深槽16中填满了被密封流体F。如图5所示，当旋转密封环3和静止密封环6相对旋转时，通过伴随着旋转而在滑动面S之间产生的剪切力，动压产生槽15内的被密封流体F朝向侧壁15d以及堵塞端15b流动，在侧壁15d以及堵塞端15b产生动压。

此时，在动压产生槽15中，在被密封流体F伴随着滑动面S之间的剪切力而移动的移动方向最前端，且随着其前端呈锐角地接近朝向被密封流体F的移动方向的前端部15h，慢慢地产生高压力，并且朝向动压产生槽15的堵塞端15b吸入被密封流体F(移动方向以黑箭头图示)，由此在动压产生槽15的入口15a的与侧壁15d周向相反的侧壁15c侧，易于生成低压力。

在此，因为在动压产生槽15的入口15a中的周向侧壁15c侧，配置有比动压产生槽15较深地形成的深槽16，所以在动压产生槽15的入口15a附近供给被该深槽16确保的被密封流体F(以实心黑箭头图示)，在该部位难以产生负压。

因此，对动压产生槽15连续性地供给被密封流体F，能够从动压产生槽15的堵塞端15b产生高压力，并且抑制了由于被密封流体F的供给量不足而造成的空泡现象的产生，润滑性优良。

另外，在向被密封流体F侧开口的深槽16，静态地通过入口16a从外部供给被密封流体F，因此能够从深槽16对动压产生槽15的入口15a附近连续性地供给被密封流体F。

另外，深槽16与动压产生槽15中堵塞端15b的前端部15h的对角处作为浅槽的动压产生槽15连通。因此，位于生成最高压力的堵塞端15b的前端部15h的对角的深槽16的入口16a成为易于生成最低压力的部位，能够最高效地抑制动压产生槽15的入口15a中较小压力的生成，抑制由于被密封流体F的供给量不足而产生空泡现象。

另外，深槽16在径向沿着动压产生槽15连通，因此能够相对于动压产生槽15的入口15a中与堵塞端15b周向相反侧沿着径向以大范围地供给被密封流体F，能够有效地防止负压的产生。此外，因为深槽16比动压产生槽15在径向形成得较短，所以能够在径向充分确保产生动压产生槽15中润滑性所需的动压的部位，即便形成深槽16也难以影响动压产生槽15本来的功能。

另外，深槽16具备沿着径向并行并延伸对向的侧壁16c、16d，该内部空间在滑动面S的周向被对向的侧壁16c、16d夹着，因此易于在深槽16内保持被密封流体F，能够对动压产生槽15稳定供给被密封流体F。

另外，深槽16的入口16a的宽度与动压产生槽15的入口15a的宽度相比，形成得较小。详细而言，优选深槽16的入口16a的宽度是动压产生槽15的入口15a的宽度的一半以下，本实施例中是1/5左右。此外，深槽16的深度是动压产生槽15的深度的10倍以上。由此，深槽16是宽度较小的深槽，因此确保充分保持被密封流体F的深槽的内部空间的大小，当旋转密封环3和静止密封环6相对旋转时，仅在其表层存在被密封流体F伴随着滑动面S之间的剪切力的移动，仅依次在深槽16整体上就难以产生由于滑动面S之间的剪切力而导致的高压力。

另外，从图2也可知，深槽16其周向宽度比径向长度形成得较短。由此，通过缩短深槽16的周向在深槽16难以产生由于旋转密封环3和静止密封环6的相对旋转而导致的动压，易于在深槽16内保持被密封流体F。

另外，在被密封流体F侧，深槽16的入口16a和动压产生槽15的入口15a分别连通。即，一边从深槽16对动压产生槽15稳定供给被密封流体F，一边使作为浅槽的动压产生槽15的入口15a向被密封流体F侧开口，由此能够通过充分的长度来形成动压产生槽15，该充分的长度是高效地产生基于滑动面S之间剪切力的高压力所需的长度。

此外，在所述实施例中，动压产生槽15和深槽16作为在静止密封环6的滑动面S上形成的部件，来进行了说明，但是不限于此，也可以形成在旋转密封环3的滑动面S上。

此外，动压产生槽15不限于直线形状，例如也可以是沿着周向的延伸分量和沿着径向延伸的分量所构成的弯曲形状，其中也可以是沿着周向延伸的分量大，朝向静止密封环6的外周缘侧凸出那样地形成。

此外，动压产生槽15是当旋转机械驱动时在堵塞端15b难以出现动压的形状即可，因此也可以沿着半径方向直线状地形成。

此外，在所述实施例中，以在滑动面S的泄漏侧存在气体而在被密封流体F侧存在液体的方式进行了说明，但是不限于此，例如泄漏侧和被密封流体侧也可以均是气体或均是液体。

另外，在所述实施例中，在滑动面S的外周侧存在作为高压流体的被密封流体F，在内周侧存在作为低压流体的大气A的方式为例，进行了说明，但是不限于此，滑动面S的被密封流体侧和泄漏侧所存在的流体也可以是相同压力。

此外，在所述实施例中，深槽16在径向沿着动压产生槽15的侧壁15c平行连通，但是深槽16位于与动压产生槽15的产生动压的侧壁15d周向相反的侧壁15c侧即可，不限于上述构成。

例如，如图6所示的变形例1那样，深槽26在动压产生槽25的入口自其中央向与动压生成壁25d周向相反的侧壁25c侧具有入口26a即可，也可以配置在动压产生槽25的宽度方向内。

另外，如图7所示的变形例2那样，也可以适用于对想要从滑动面S的内周侧向外周侧泄漏的流体进行密封的形式即外插型。该情况下，对于动压产生槽35和深槽36，其入口35a以及入口36a与滑动面S的内周侧连通。

实施例2

下面，针对实施例2所涉及的滑动部件，参照图8来进行说明。此外，省略因与所述实施例相同构成而重复的构成。

如图8所示，深槽46的入口46a与动压产生槽45的入口45a连通。另外，深槽46沿着与动压产生槽45的倾斜方向不同的方向延设，其堵塞端46b和侧壁46c与动压产生槽45的侧壁45c分离形成。由此，深槽46和动压产生槽45仅在入口46a和入口45a附近连通，因此当旋转密封环3和静止密封环6相对旋转时在动压产生槽45内产生的被密封流体F的移动给与深槽46内的影响较少，因此易于在深槽46内保持被密封流体F，能够稳定地对动压产生槽45供给被密封流体F。

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，以所述实施例中的滑动部件为构成机械密封的情况为例进行了说明，但是不限于此，例如能够使用于推力轴承。

另外，深槽不限于从入口到堵塞端以相同宽度形成的构成，例如也可以是从入口朝向堵塞端宽度逐渐变窄的构成。

另外，深槽不限于从入口到堵塞端以相同深度形成的构成，例如也可以是从入口朝向堵塞端逐渐变浅的构成。

另外，深槽只要其入口与动压产生槽连通即可，可以在周向形成有多个。

符号说明

1、旋转轴；2、套筒；3、旋转密封环(滑动部件)；4、壳体；5、密封罩；6、静止密封环(滑动部件)；7、施力手段；11、入口；15、动压产生槽；15a、动压产生槽入口；15b、堵塞端；15c、侧壁；15d、侧壁(动压生成壁)；15e、底面；15f、壁；15h、前端部；16、深槽；16a、深槽入口；16b、堵塞端；16c、侧壁；16d、侧壁；16e、底面；20、地部；25、动压产生槽；26、深槽；35、动压产生槽；36、深槽；45、动压产生槽；46、深槽；46b、堵塞端；S、滑动面。

Claims (5)

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动压产生槽，所述动压产生槽一端成为堵塞端，另一端成为与径向的被密封流体侧和泄漏侧中的任一侧连通的入口，

在所述滑动面上，在构成该动压产生槽的两侧壁中与构成一侧的动压生成壁周向相反的侧壁侧，比所述动压产生槽深的深槽的入口与所述动压产生槽的入口连通形成，

所述深槽比动压产生槽在径向上形成得较短，

其中，所述深槽的入口的宽度小于所述动压产生槽的入口的宽度，且

其中，在从轴向观察的俯视图中，所述深槽以相对于动压产生槽在周向一部分重叠的方式形成；

所述深槽的深度是所述动压产生槽的深度的10倍以上。

2.根据权利要求1所述的滑动部件，其中，

所述深槽在径向沿着与所述动压产生槽的所述动压生成壁周向相反的侧壁，与该动压产生槽连通，并且相比该侧壁在径向较短。

3.根据权利要求1或2所述的滑动部件，其中，

所述深槽具备沿着径向延伸并对向的壁部。

4.根据权利要求1或2所述的滑动部件，其中，

所述深槽的周向宽度比径向长度形成得较短。

5.根据权利要求1或2所述的滑动部件，其中，

所述深槽的入口宽度是所述动压产生槽的入口宽度的一半以下。