滑动部件的制作方法

文档序号:27448114发布日期:2021-11-18 00:24阅读:78来源:国知局
滑动部件的制作方法

1.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它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,或汽车、一般产业机械或者其它轴承领域的机械的轴承所用的滑动部件。


背景技术:

2.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并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,而希望降低由于滑动而损失掉的能量,有的在滑动部件的滑动面设置与高压被密封液体侧连通并且在滑动面一端堵塞的正压产生槽。
3.例如,专利文献1所示的机械密封在一个滑动部件的滑动面,沿着周向配置有多个正压产生槽,其一边朝向大气侧一边向旋转方向的下游侧倾斜延伸设置,并具有与被密封流体侧连通的开口部。由此,滑动部件相对旋转时,对正压产生槽导入被密封液体,被密封液体集中在位于正压产生槽的下游侧最前端的最前端部而产生正压,滑动面之间生成液膜并且滑动面彼此稍微分离,由此提高润滑性,实现低摩擦化。
4.另外,在专利文献2所示的机械密封中,在一个滑动部件的滑动面,呈尖部朝向旋转方向下游侧的v字状的v字槽遍布周向配置有多个。构成该v字槽的2边中与被密封液体侧连通的1边作为正压产生槽发挥功能,另外,v字槽的2边所交叉的尖部位于相对旋转方向下游侧的最前端部。由此,与专利文献1同样地,被密封液体集中在v字槽的尖部,由此形成被密封液体的液膜,来提高润滑性。现有技术文献专利文献
5.专利文献1:日本特开平5

164249号公报(第4页,图2、3)。专利文献2:美国专利第6,152,452号说明书(第14页,图8)。
6.然而,在专利文献1中,沿着滑动面的周向配置的多个正压产生槽的最前端部沿着径向位于相同位置,即多个最前端部其全部都并列在同一个圆周上。同样地,在专利文献2中,沿着滑动面周向配置的多个v字槽的尖部全部都并列在同一个圆周上。因此,在专利文献1、2中,以在同一个圆周上并列多个的最前端部或尖部为中心来产生正压,由此滑动面的径向压力梯度变大,难以在滑动面的较大区域形成均匀液膜,作为结果,在滑动面的整个面上得不到高润滑性,存在滑动面处于润滑不足的状态之虞。此外,在专利文献2中,被密封液体的液膜以在同一个圆周上并列多个的尖部为中心形成,由此其问题是,滑动部件相对旋转时,被密封液体侧的被密封液体与泄漏侧大气的气液界面会被固定于径向的特定狭窄范围。


技术实现要素:

7.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,能够遍布
滑动面的整个面得到高润滑性。
8.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沿周向并列设置有多个正压产生槽,所述正压产生槽当所述滑动部件相对旋转时被导入被密封流体侧的被密封流体而产生正压,各个所述正压产生槽在相对旋转方向的下游侧的最前端具有最前端部,在周向并列设置有多个的所述最前端部的至少一部分沿着径向被配置在各个不同位置。由此,滑动部件相对旋转时,被密封流体向各个正压产生槽的相对旋转方向的下游侧流动,集中于最前端部而产生正压。各个正压产生槽的最前端部的至少一部分沿着径向配置在各个不同位置,因此在滑动面,正压沿着周向产生于径向不同位置,滑动面中径向的压力梯度变小,易于在滑动面的较大区域均匀地形成液膜。因此,滑动面的被密封流体所产生的润滑性良好。
9.也可以是,并列设置有多个的所述最前端部沿着周向规则配置。由此,滑动部件相对旋转时被密封流体的流体膜形成在规则配置的位置,因此润滑性良好。
10.也可以是,并列设置有多个的所述最前端部沿着周向,其径向位置逐渐变化,波形状地配置。由此,滑动部件相对旋转时被密封流体的流体膜波形状地形成,润滑性良好。
11.也可以是,所述正压产生槽具有与被密封流体侧连通的开口部。由此,滑动部件相对旋转时,正压产生槽的开口部中被密封流体易于从被密封流体侧导入,因此在最前端部易于形成被密封流体的流体膜,滑动面的润滑性良好。
12.也可以是,所述正压产生槽一边朝向泄漏侧一边向相对旋转方向的下游侧倾斜延伸设置,在所述正压产生槽设有负压产生槽,所述负压产生槽一边从所述正压产生槽的泄漏侧端部连续朝向泄漏侧,一边向相对旋转方向的上游侧倾斜延伸设置。由此,滑动部件相对旋转时,成为相对负压的负压产生槽吸入在最前端部形成的被密封流体的流体膜,能够防止被密封流体向泄漏侧泄漏,提高滑动部件的密封性。
13.也可以是,在比所述滑动面的所述负压产生槽靠泄漏侧,设有遍布周向延伸的地部。由此,负压产生槽的泄漏侧端部被地部堵塞,因此滑动部件静止时,能够防止被密封流体对泄漏侧的泄漏。
14.也可以是,自所述负压产生槽到泄漏侧的所述地部遍布周向,其径向宽度固定。由此,负压产生槽的泄漏侧端部的径向位置遍布周向固定,因此易于制造。
15.也可以是,并列设置有多个的所述最前端部以及所述正压产生槽和所述负压产生槽交叉的相对旋转方向的上游侧的弯折部沿着周向,其径向位置逐渐变化,波形状地配置。由此,在波形状的虚拟曲线上配置最前端部和弯折部,因此易于制造。
16.也可以是,在所述滑动面设有第二正压产生槽,所述第二正压产生槽在比所述正压产生槽靠泄漏侧与所述正压产生槽相独立,所述旋转机械相对旋转时导入比所述正压产生槽靠泄漏侧的流体产生正压,所述第二正压产生槽在相对旋转方向的下游侧的最前端具
备第二最前端部。由此,滑动部件相对旋转时泄漏侧流体向第二正压产生槽的相对旋转方向的下游侧流动,集中于第二最前端部而产生正压,因此能够弹回从被密封流体侧接近第二最前端部附近的被密封流体,防止被密封流体对泄漏侧的漏出。
17.也可以是,所述第二正压产生槽与所述正压产生槽的数量以及位置对应地配置。由此,能够与正压产生槽的数量以及位置一致地加工第二正压产生槽,易于制造。
18.也可以是,所述正压产生槽和所述第二正压产生槽的径向之间具备遍布周向延伸的地部。由此,能够使正压产生槽和第二正压产生槽分离,能够明确相对旋转时二者的功能。
19.也可以是,所述正压产生槽和所述第二正压产生槽的径向之间所具备的所述地部的径向宽度遍布周向地固定。由此,第二最前端部从最前端部向泄漏侧分离固定尺寸,在周向不同的直径长度的位置配置相对旋转时产生正压的第二最前端部,因此能够防止相对旋转时从在最前端部产生的流体膜流动的被密封流体进入泄漏侧。
20.也可以是,并列设置有多个的所述最前端部和位于所述正压产生槽的泄漏侧端部的相对旋转方向的上游侧角部沿着周向,其径向的位置逐渐变化,波形状地配置。由此,在波形状的虚拟曲线上配置最前端部和角部,易于制造。
附图说明
21.图1是表示本发明的实施例1中机械密封的一例的纵向截面图。图2是从轴向观察静止密封环的滑动面的图。图3是相对旋转中静止密封环的滑动面的要部放大图。图4是从轴向观察本发明的实施例2中静止密封环的滑动面的图。图5是相对旋转中静止密封环的滑动面中的要部放大图。图6是表示本发明的变形例1的说明图。图7是表示本发明的变形例2的说明图。图8是从轴向观察本发明的实施例3中的静止密封环的滑动面的图。图9是相对旋转中静止密封环的滑动面中的要部放大图。图10是表示在相对旋转中静止密封环的滑动面被密封液体进入第二正压产生槽时的要部放大图。图11是表示本发明的变形例3的说明图。
具体实施方式
22.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
23.针对实施例1所涉及的滑动部件,参照图1至图3,来进行说明。此外,在本实施例中,列举滑动部件为机械密封的方式为例,来进行说明。另外,将构成机械密封的滑动部件的外径侧作为被密封液体侧(高压侧),将内径侧作为大气侧(泄漏侧,低压侧),来进行说
明。此外,不限于此,也可以是被密封液体侧为低压侧,泄漏侧为高压侧,另外,被密封流体不限于此液体,也可以是气体,例如也可以是大气。另外,为了便于说明,在附图中,有时对在滑动面上形成的槽等标注点。
24.图1所示一般产业机械用的机械密封,是内置形(inside)机械密封,对想要从滑动面的被密封液体侧朝向大气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,旋转密封环20是圆环状的滑动部件,以在旋转轴1上经由套筒2与旋转轴1能够一起旋转的状态下设置,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沿着径向对静止密封环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可以是平坦面,也可以设有凹陷部。
25.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。
26.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,多个动压产生机构14沿着静止密封环10的周向沿均匀地配设。滑动面11的动压产生机构14以外的部分成为呈平端面的地部12。
27.下面,针对动压产生机构14的概略,基于图2、图3来进行说明。此外,以下,当静止密封环10以及旋转密封环20相对旋转时,将图3的纸面左侧作为被密封液体f的下游侧,将图3的纸面右侧作为被密封液体f的上游侧,来进行说明。
28.动压产生机构14具有正压产生槽15,正压产生槽15具备向被密封液体侧开放而连通的开口部15a,一边朝向大气侧一边向下游侧倾斜,到作为泄漏侧端部堵塞的大气侧端部9b直线状地凹设,在该大气侧端部9b的下游侧的最前端配置最前端部9a。在比正压产生槽15靠大气侧具备地部12,因此旋转密封环20静止时,能够防止被密封液体f向大气侧的泄漏。另外,并列设置多个的正压产生槽15的各最前端部9a,沿着周向,其径向位置逐渐变化,配置在遍布周向正弦波形状地平缓且连续的虚拟曲线c上。此外,不限于本实施例,尽管没有特别图示,但是除了最前端部9a之外,位于正压产生槽15的大气侧端部9b的上游侧的角部9c也可以配置在虚拟曲线c上。进一步地,此外,虚拟曲线c具有周期性,但是不限于此,也可以不具有周期性。
29.此外,多个正压产生槽15被设置成,各个开口部15a沿着周向均匀配置,且各个正压产生槽15的倾斜角度不同,因此在狭窄区域能够并列设置多个正压产生槽15,但是不限于此,也可以被设置成,各个开口部15a沿着周向不均匀地配置,且各个正压产生槽15的倾斜角度固定。
30.接着,针对静止密封环10和旋转密封环20相对旋转时的动作,来进行说明。首先,当旋转密封环20未旋转的一般产业机械未工作时,比滑动面11、21靠被密封液体侧的被密封液体f由于毛细管现象而稍微进入滑动面11、21之间,动压产生机构14被从正压产生槽15
的开口部15a流入的被密封液体f填满。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泄漏出大气侧的量极其少。
31.下面,如图3所示,当旋转密封环20相对于静止密封环10旋转时,会产生被密封液体侧的被密封液体f如箭头h1所示从正压产生槽15的开口部15a朝向最前端部9a导入的流动,在正压产生槽15内产生动压。此外,在正压产生槽15的内部,随着从作为上游侧的开口部15a侧朝向下游侧的最前端部9a,正压逐渐变高。
32.即,位于正压产生槽15的下游侧最前端的最前端部9a附近压力最高,滑动面11、21彼此分离,并且被密封液体f如箭头h2所示那样从最前端部9a附近流出到其周边的滑动面11、21之间,由此在滑动面11、21之间的被密封液体侧形成被密封液体f的液膜。由此,多个正压产生槽15的最前端部9a附近形成被密封液体f的液膜,因此在滑动面11、21之间成为所谓的流体润滑,提高润滑性,实现了低摩擦化。此外,从正压产生槽15的最前端部9a以外的部位向下游侧稍微流出被密封液体f。
33.另外,多个最前端部9a如上述那样,被配置在正弦波形状的虚拟曲线c上,因此当旋转密封环20相对旋转时在滑动面11,正压沿着周向在径向不同的位置产生,滑动面11中的径向压力梯度变小,因此在滑动面11的大区域易于大致均匀地形成液膜。因此,滑动面11的被密封液体f所产生的润滑性良好。
34.另外,如上述那样从正压产生槽15流出地部12的被密封液体f如箭头h3示,流入比该正压产生槽15靠下游侧并列设置的其它正压产生槽15,能够稳定正压产生槽15内的压力。
35.如以上那样,在周向并列设置多个的最前端部9a的至少一部分,被配置在沿着径向各个不同的位置,因此旋转密封环20相对旋转时,被密封液体f朝向各正压产生槽15的相对旋转方向的下游侧流动,集中于最前端部9a而产生正压。各个正压产生槽15的最前端部9a的至少一部分沿着径向配置在各个不同位置,因此在滑动面11,正压沿着周向在径向不同位置产生,滑动面11中的径向压力梯度变小,因此易于在滑动面11的大区域大致均匀地形成液膜。因此,滑动面11的被密封液体f所产生的润滑性良好。
36.另外,并列设置有多个的最前端部9a,沿着周向规则地配置,因此旋转密封环20相对旋转时被密封液体f的流体膜形成于规则配置的位置,因此润滑性良好。
37.另外,并列设置有多个的最前端部9a沿着周向,其径向位置逐渐变化,波形状地配置,因此旋转密封环20相对旋转时被密封液体f的液膜波形状地形成,因此润滑性良好。
38.另外,正压产生槽15具有与被密封液体侧连通的开口部15a,因此旋转密封环20相对旋转时,在正压产生槽15的最前端部9a被密封液体f易于从被密封液体侧导入,因此易于在最前端部9a形成被密封液体f的液膜,滑动面11的润滑性良好。实施例2
39.下面,针对实施例2所涉及的滑动部件,参照图4至图7,来进行说明。此外,省略因与所述实施例1同一构成而重复的构成的说明。
40.如图4和图5所示,在静止密封环101的滑动面11,尖部朝向下游方向的v字形状的动压产生机构141在静止密封环101的周向均匀配设多个。对于动压产生机构141,构成v字形状的2边向被密封液体侧开放连通的1边与一边朝向大气侧一边向下游侧倾斜直线状地凹设的正压产生槽15相当,与该正压产生槽15连续的另一边与一边朝向大气侧一边上游侧
倾斜,到作为泄漏侧端部堵塞的大气侧端部171a为止直线状地凹设的负压产生槽171相当,另外,这些v字形状的2边所交叉的尖部与最前端部9a相当。另外,并列设置有多个的正压产生槽15的各最前端部9a沿着周向,其径向位置逐渐变化,配置在遍布周向地正弦波形状的平滑且连续的虚拟曲线c上。
41.下面,针对旋转密封环20相对旋转时的动作,来进行说明。首先,当旋转密封环20未旋转的一般产业机械未工作时,比滑动面11、21靠被密封液体侧的被密封液体f由于毛细管现象而稍微进入滑动面11、21之间,在动压产生机构141被从正压产生槽15的开口部15a流入的被密封液体f填满。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141向大气侧泄漏出的量极其少。
42.下面,如图5所示,当旋转密封环20相对于静止密封环101旋转时,产生如箭头h1所示从正压产生槽15的开口部15a朝向最前端部9a导入被密封液体侧的被密封液体f的流动,因此会在正压产生槽15内产生动压。此外,在正压产生槽15的内部,随着从作为上游侧的开口部15a侧朝向下游侧的最前端部9a而正压逐渐变高。
43.即,位于正压产生槽15的下游侧最前端的最前端部9a附近压力最高,滑动面11、21彼此分离,并且被密封液体f如箭头h2所示从最前端部9a附近流出到其周边的滑动面11、21之间,由此在滑动面11、21之间的被密封液体侧形成被密封液体f的液膜。由此,在多个正压产生槽15的最前端部9a附近形成被密封液体f的液膜,由此在滑动面11、21之间成为所谓的流体润滑,提高了润滑性,实现低摩擦化。此外,从正压产生槽15的最前端部9a以外的部位向下游侧流出稍微被密封液体f。
44.另外,多个最前端部9a如上述那样被配置在正弦波形状的虚拟曲线c上,因此旋转密封环20相对旋转时在滑动面11,正压沿着周向在径向不同的位置产生,滑动面11的径向压力梯度变小,易于在滑动面11的大区域大致均匀地形成液膜。因此,滑动面11的被密封液体f所产生的润滑性良好。
45.另外,如上述那样从正压产生槽15流出到地部12的被密封液体f,如箭头h3所示,流入比该正压产生槽15靠下游侧并列设置的其它的正压产生槽15,能够稳定正压产生槽15内的压力。
46.接着,说明旋转密封环20相对旋转时的负压产生槽171。当旋转密封环20相对于静止密封环10旋转时,在负压产生槽171内产生负压的动压,导入负压产生槽171的大气侧端部171a侧的被密封液体f如箭头h4所示,产生从负压产生槽171的大气侧端部171a朝向最前端部9a导入的流动。此外,在负压产生槽171的内部,从作为上游侧的大气侧端部171a侧朝向下游侧而正压逐渐变高,大气侧端部171a成为相对负压。
47.即,最前端部9a附近压力最高,滑动面11、21彼此分离,并且被密封液体f如箭头h5所示,从最前端部9a附近流出到其周边的滑动面11、21之间,在滑动面11、21之间的被密封液体侧形成被密封液体f的液膜。从而,从该液膜流出的被密封液体f流入在下游侧相邻的其它动压产生机构141的负压产生槽171。这样,一度从开口部15a导入的被密封液体f在多个动压产生机构141之间周向循环,因此能够防止被密封液体f向大气侧的漏出。
48.另外,如上述那样,配置在正弦波形状的虚拟曲线c上的多个最前端部9a相对旋转时被密封液体f在多个动压产生机构141之间沿着周向循环,因此滑动面11中被密封液体f和大气a的气液界面y1在比虚拟曲线c靠大气侧大致正弦波形状地形成,液膜形成区域y(在
图4中线状的阴影所示。)在包括正压产生槽15和负压产生槽171的一部分的被密封液体侧形成(参照图4)。此外,在负压产生槽171的大气侧端部171a侧产生相对负压,由此周围的被密封液体f被吸入,因此能够将想要向大气侧泄漏出的被密封液体f返回作为外径侧的被密封液体f侧。另外,气液界面y1的位置以及液膜形成区域y的范围由于旋转密封环20的相对旋转时的旋转速度、被密封液体f的压力等的不同,而从图4所示的位置变动,这自不待言。
49.另外,如上述那样,从负压产生槽171向地部12流出的被密封液体f如箭头h6所示,流入比该负压产生槽171靠下游侧并列设置的其它负压产生槽171,由此能够稳定负压产生槽171内的压力。
50.如以上这样,正压产生槽15一边朝向大气侧一边向下游侧倾斜而延伸设置,从正压产生槽15的大气侧端部9b连续地一边朝向大气侧一边向上游侧倾斜而延伸设置的负压产生槽171设于滑动面。这样,当旋转密封环20相对旋转时,成为相对负压的负压产生槽171吸入在最前端部9a形成的被密封液体f的液膜,防止被密封液体f向大气侧的泄漏,能够提高静止密封环10以及旋转密封环20的密封性。
51.另外,以在滑动面11的比负压产生槽171靠泄漏侧,遍布周向地连续的方式,即环状地设置地部12,因此负压产生槽171的大气侧端部171a被地部12堵塞,因此旋转密封环20静止时,能够防止被密封液体f向大气侧的泄漏。
52.另外,自负压产生槽171到大气侧的地部12遍布周向径向的宽度固定,因此负压产生槽171的大气侧端部171a的径向位置遍布周向固定,易于制造。
53.接着,说明本实施例的变形例。此外,省略因与所述实施例同一构成而重复的说明。如图6所示,变形例1在静止密封环101’的滑动面11,除了上述在周向并列设置的动压产生机构141之外,还具备多个尖部与动压产生机构141朝向相反侧的倒动压产生机构141’。倒动压产生机构141’呈使动压产生机构141沿着周向翻转而成的大致相同构造,v字形状的2边中构成向被密封液体侧开放而连通的1边相当于一边朝向大气侧一边与正压产生槽15向相反侧倾斜直线状地凹设的倒正压产生槽15’,与该倒正压产生槽15’连续凹设的另一个边相当于一边朝向大气侧一边向与负压产生槽171相反侧倾斜,到作为泄漏侧堵塞的大气侧端部171a’直线上凹设的倒负压产生槽171’,另外,v字形状的2边所交叉的尖部相当于倒最前端部9a’。
54.旋转密封环20如图6的实线箭头所示绕纸面逆时针旋转,即顺着旋转的情况下,在正压产生槽15从开口部15a导入的被密封液体f向下游侧追随移动,由此在最前端部9a产生正压形成液膜,在负压产生槽171导入的被密封液体f向下游侧追随移动,由此在大气侧端部171a侧产生相对负压。另外,旋转密封环20如图6的虚线箭头所示绕纸面顺时针旋转,即反转的情况下,在倒正压产生槽15’从开口部15a’导入的被密封液体f向反转时的下游侧追随移动,由此倒最前端部9a’产生正压形成液膜,在倒负压产生槽171’导入的被密封液体f向反转时的下游侧追随移动,由此在大气侧端部171a’侧产生相对负压。即,旋转密封环20绕图6的纸面顺时针旋转的情况下,倒正压产生槽15’作为正压产生槽发挥功能,倒负压产生槽171’作为负压产生槽发挥功能。
55.这样,在静止密封环101’的滑动面11,具备尖部正转时朝向相对旋转方向的下游侧的动压产生机构141和尖部反转时朝向相对旋转方向的下游侧的倒动压产生机构141’,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。
56.下面,说明变形例2。如图7所示,在静止密封环102的滑动面11,并列设置有多个的最前端部9a以及正压产生槽152和负压产生槽172所交叉的上游侧的多个弯折部92c沿着周向,其径向位置逐渐变化,被配置在正弦波形状的虚拟曲线c上,因此易于制造。实施例3
57.下面,针对实施例3所涉及的滑动部件,参照图8至图11,来进行说明。此外,省略因与所述实施例2同一构成而重复的构成的说明。
58.如图8至图10所示,静止密封环103的滑动面11在周向均匀配设多个动压产生机构143,动压产生机构143由一边朝向大气侧一边向下游侧倾斜延伸设置的正压产生槽15和与该正压产生槽15相独立一边朝向大气侧一边向上游侧倾斜而延伸设置的第二正压产生槽173构成。此外,第二正压产生槽173与正压产生槽15数量相同,且分别位于同一个半径上那样地对应配置,但是不限于此,其数量或位置也可以不对应。
59.正压产生槽15具备向被密封液体侧开放连通的开口部15a,到堵塞的大气侧端部9b为止直线状地凹设,在该大气侧端部9b的下游侧的最前端配置有最前端部9a。另外,并列设置有多个的正压产生槽15的各个最前端部9a沿着周向,其径向位置逐渐变化,遍布周向被配置在正弦波形状的平滑且连续的虚拟曲线c上。
60.第二正压产生槽173具备向大气侧开放连通的开口部173a,到堵塞的被密封液体侧端部17b为止直线状地凹设,在该被密封液体侧端部17b的下游侧的最前端配置有最前端部9a。另外,正压产生槽15和第二正压产生槽173的径向之间所具备的地部12的径向宽度遍布周向地形成固定宽度。
61.下面,说明旋转密封环20相对旋转时的动作。此外,正压产生槽15的动作与实施例1、2同样,因此只要没有特别说明,就省略重复的说明。
62.首先,当旋转密封环20未旋转的一般产业机械未工作时,比滑动面11、21靠被密封液体侧的被密封液体f由于毛细管现象而稍微进入滑动面11、21之间,动压产生机构143被从正压产生槽15的开口部15a流入的被密封液体f填满。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143向大气侧泄漏出的量极其少。
63.下面,如图9和图10所示,旋转密封环20相对于静止密封环103旋转时,被密封液体侧的被密封液体f产生如箭头h1所示从正压产生槽15的开口部15a朝向最前端部9a导入的流动,因此会在正压产生槽15内产生动压。此外,正压产生槽15的内部随着从作为上游侧的开口部15a侧到下游侧的最前端部9a而正压逐渐变高。
64.即,位于正压产生槽15的下游侧最前端的最前端部9a附近压力最高,滑动面11、21彼此分离,并且被密封液体f如箭头h2所示从最前端部9a附近流出到周边的滑动面11、21之间,由此在滑动面11、21之间的被密封液体侧形成被密封液体f的液膜。由此,在多个正压产生槽15的最前端部9a附近形成被密封液体f的液膜,在滑动面11、21之间形成所谓的流体润滑,提高润滑性,实现了低摩擦化。此外,从正压产生槽15的最前端部9a以外的部位对下游侧稍微流出被密封液体f。
65.另外,多个最前端部9a如上述那样配置在正弦波形状的虚拟曲线c上,在旋转密封环20相对旋转时,在滑动面11,正压沿着周向在径向不同的位置产生,滑动面11中的径向压力梯度变小,因此易于在滑动面11的大区域大致均匀地形成液膜。因此,滑动面11的被密封液体f所产生的润滑性良好。
66.另外,如上述那样从正压产生槽15流出到地部12的被密封液体f如箭头h3所示,流入比该正压产生槽15靠下游侧并列设置的其它正压产生槽15,在液膜形成区域w(在图8以线状的阴影所示。)形成大致均匀的膜厚的液膜。
67.下面,说明旋转密封环20相对旋转时的第二正压产生槽173。如图9所示,当旋转密封环20相对于静止密封环103旋转时,大气侧的大气a如箭头l1所示,产生从第二正压产生槽173的开口部173a朝向第二最前端部17a导入的流动,在第二正压产生槽173内产生动压。此外,在第二正压产生槽173的内部,随着从作为上游侧的开口部173a侧朝向下游侧的第二最前端部17a而正压逐渐变高。
68.即,位于第二正压产生槽173的下游侧最前端的第二最前端部17a附近压力最高,滑动面11、21彼此分离,并且大气a如箭头l2所示从第二最前端部17a附近向流出其周边的滑动面11、21之间。这样,在第二最前端部17a附近产生正压,由此能够弹回从被密封液体侧与第二最前端部附近接近的被密封液体f,防止被密封液体f向大气侧的漏出。
69.另外,如上述那样,除了在正弦波形状的虚拟曲线c上配置的多个最前端部9a中旋转密封环20相对旋转时形成液膜之外,旋转密封环20相对旋转时由于大气a集中于多个第二最前端部17a而产生的正压,不会使该液膜进入大气侧,因此滑动面11中被密封液体f与大气a的气液界面w1在多个大气侧端部9b与多个被密封液体侧端部17b之间正弦波形状地形成,液膜形成区域w形成在包括正压产生槽15的被密封液体侧(参照图8)。另外,气液界面w1的位置以及液膜形成区域w的范围由于旋转密封环20相对旋转时的旋转速度、被密封液体f的压力等不同而从图8所示位置变动,这自不待言。
70.首先,说明旋转密封环20相对旋转时被密封液体f未进入大气侧的地部12的情况。第二正压产生槽173内的大气a的一部分追随旋转密封环20的相对旋转,在下游侧的地部12压力提高而流出,由此气液界面w1被维持在图8所示的正压产生槽15与第二正压产生槽173的之间,想要进入第二正压产生槽173侧的被密封液体f被阻止。
71.下面,说明旋转密封环20相对旋转时被密封液体f进入大气侧的地部12的情况。如图10所示,大气侧的大气a如箭头l3所示从第二正压产生槽173的开口部173a朝向第二最前端部17a导入,并且如箭头h9所示从地部12导入,在箭头l3所示的大气a的流动中,被密封液体f合流,产生如箭头h7所示那样朝向第二最前端部17a的被密封液体f的流动,在第二正压产生槽173内产生动压。此外,与图9的情况同样,第二正压产生槽173的内部随着从作为上游侧开口部173a侧朝向下游侧的第二最前端部17a而正压逐渐变高。
72.即,位于第二正压产生槽173的下游侧最前端的第二最前端部17a附近压力最高,被密封液体f如箭头h8所示从第二最前端部17a附近流出到其周边的滑动面11、21之间。这样,使进入地部12的被密封液体f返回到作为外径侧的被密封液体侧,能够防止被密封液体f向大气侧的漏出。此外,被密封液体f与大气相比具有非压缩性,粘度高,因此进入第二正压产生槽173的被密封液体f伴随着旋转密封环20的相对旋转而易于流出到滑动面11、21之间。
73.如以上这样,在比正压产生槽15靠大气侧设有第二正压产生槽173,第二正压产生槽173与正压产生槽15相独立,当旋转密封环20相对旋转时被导入比正压产生槽15靠大气侧的大气而产生正压,第二正压产生槽173在相对旋转方向的下游侧的最前端具备第二最前端部17a。这样,旋转密封环20相对旋转时大气侧的大气向第二正压产生槽173的下游侧
流动,集中于第二最前端部17a产生正压,因此能够弹回从被密封液体侧向第二最前端部17a附近接近的被密封液体f,能够防止密封液体f向大气侧的漏出。
74.另外,第二正压产生槽173与正压产生槽15的数量以及位置对应地配置,因此能够与正压产生槽15的数量以及位置一致地加工第二正压产生槽173,易于制造。
75.另外,在正压产生槽15与第二正压产生槽173的径向之间环状地具备12,能够使正压产生槽15和第二正压产生槽173分离,能够明确相对旋转时二者的功能。
76.另外,正压产生槽15与第二正压产生槽173的径向之间所具备的地部12的径向宽度遍布周向固定,因此第二最前端部17a从最前端部9a向泄漏侧分离固定尺寸,在周向不同的直径长度的位置配置相对旋转时产生正压的第二最前端部17a,因此能够防止相对旋转时从在最前端部9a产生的液膜流动的被密封液体f进入大气侧。
77.下面,说明变形例。此外,省略因与所述实施例同一构成而重复的说明。如图11所示,在变形例3中,在静止密封环104的滑动面11,并列设置有多个的最前端部9a和位于正压产生槽154的大气侧端部9b的上游侧的角部9c,沿着周向,其径向位置逐渐变化,被配置在正弦波形状的虚拟曲线c上,因此易于制造。
78.以上,根据附图说明了本发明的实施例,但是具体构成不限于这些实施例,不脱离本发明主旨范围中的变更或追加即便有也包括在本发明中。
79.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它机械密封。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。
80.另外,所述实施例,针对动压产生机构仅设置在静止密封环10的示例进行了说明,但是也可以将动压产生机构仅设置在旋转密封环20,也可以设于静止密封环和旋转密封环这二者。
81.另外,在所述实施例中,说明了最前端部9a以及角部9c或弯折部92c被配置在平滑且连续的正弦波形状的虚拟曲线c上,但是不限于此,虚拟曲线例如也可以是周期小的波状或矩形波状。
82.另外,在所述实施例中,说明了正压产生槽15、负压产生槽、倒正压产生槽15’、倒负压产生槽171’以及第二正压产生槽173直线状地凹设,但是不限于此,例如也可以曲线状地凹设。
83.另外,正压产生槽具备向被密封液体侧开放连通的开口部15a,但是不限于此,也可以不开口而堵塞。
84.另外,说明了第二正压产生槽173具备与大气侧开放连通的开口部173a,但是不限于此,也可以不开口而堵塞。符号说明
85.1、旋转轴;2、套筒;4、壳体;5、密封罩;7、波纹管;9a、最前端部;9b、大气侧端部(泄漏侧端部);9c、角部;10、静止密封环(滑动部件);11、滑动面;12、地部;14、动压产生机构;15、正压产生槽;15a、开口部;17a、第二最前端部;20、旋转密封环(滑动部件);21、滑动面;92c、弯折部;171、负压产生槽;173、第二正压产生槽。
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