CN104736904B - 滑动部件 - Google Patents
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Abstract
通过实现进入到在滑动面上形成的动压产生用的槽的流体的循环，从而防止由流体中含有的杂质造成的滑动面的损伤，并且防止一对滑动环的滑动面之间由于杂质的堆积而被压开。在滑动部件上设置有通过一对滑动部件的滑动面的相对滑动来产生动压的机构，所述滑动部件的特征在于，在一侧的滑动面上设置有面向高压流体侧的动压产生用的台面部(10)和面向低压流体侧的密封面(11)，所述台面部(10)和所述密封面(11)被配设成在径向上离开，所述滑动面的除所述台面部(10)和所述密封面(11)以外的部分形成得比这些面低而构成为流体连通路(12)。
Description
技术领域
本发明涉及适用于例如机械密封件、轴承以及其他滑动部的滑动部件。特别是涉及使流体介于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
关于作为滑动部件的一例的机械密封件，其性能是通过泄漏量、磨损量以及扭矩来评价的。在现有技术中，通过使机械密封件的滑动材质和滑动面粗糙度最优化来提高性能，实现低泄漏、高寿命、低扭矩。但是，由于近年来对环境问题的意识增高，谋求机械密封件的进一步的性能提高，需要超越现有技术的限制的技术开发。作为与机械密封件相关的现有技术，如图15所示，为了在相对滑动的一对滑动环之间得到动压，在一方的滑动环50的滑动面51上设置凹槽(槽)52(例如，参照专利文献1。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本实公昭63-33027号公报(图4、5)
发明内容
发明要解决的课题
上述现有技术中的凹槽(槽)52与高压流体侧(被密封流体侧)连通，并利用台面部R而与低压流体侧不连通，各凹槽(槽)52在周向上被台面部R隔离开。这样，由于凹槽(槽)52为死路的构造，所以进入到各凹槽(槽)52内的流体的循环不佳，在杂质混入到流体中的情况下，存在下述问题：在死路的下游端部53产生杂质的堆积54，进而堆积物在滑动面51上环绕，成为造成滑动面51的损伤的原因，或者由于不断地堆积使得一对滑动环的滑动面之间被压开，成为被密封流体泄漏的原因。
本发明的目的在于提供一种滑动部件，其通过实现进入到在滑动面上形成的动压产生用的槽(以下，称为“动压产生槽”。)的流体的循环，从而防止由流体中含有的杂质造成的滑动面的损伤，并且防止一对滑动环的滑动面之间被杂质的堆积压开，使寿命和密封功能提高。
用于解决课题的技术方案
〔原理〕
在本发明中，使除面向高压流体侧的动压产生用的台面部和面向低压流体侧的密封面以外的部分形成为低一阶，将该低的面构成为流体连通路，由此，使动压产生用的槽没有死路，实现流体的循环，防止由流体中含有的杂质造成的滑动面的损伤，并且防止一对滑动环的滑动面之间由于杂质的堆积而被压开。
〔技术方案〕
为了达成上述目的，本发明的滑动部件的第1特征在于，在所述滑动部件上设置有通过一对滑动部件的滑动面的相对滑动来产生动压的机构，其中，在一侧的滑动面上，以面向高压流体侧的方式设置有动压产生用的台面部，并以面向低压流体侧的方式设置有密封面，所述台面部和所述密封面被配设成在径向上离开，所述滑动面的除所述台面部和所述密封面以外的部分形成得比这些面低而构成为流体连通路。
根据该特征，从高压流体侧进入到径向的流体连通路的流体借助台面部的动压产生作用而被升压，产生正压，因此滑动面的间隔被扩大，提高滑动面的润滑性。这时，流体中含有的杂质在流体连通路中环绕并最终借助离心力被排出到高压流体侧，因此，不会损伤滑动面，因此能够显著提高滑动部件的寿命。此外，杂质也不会堆积在滑动面上而扩大滑动面的间隔，因此能够提高密封功能。
并且，本发明的滑动部件的第2特征在于，在第1特征中，所述台面部在周向上均匀地设置有多个。
根据该特征，在周向上均匀地产生所需的动压，因此能够提高整个滑动面的润滑性，并且能够可靠地进行流体中含有的杂质的排出。
并且，本发明的滑动部件的第3特征在于，在第1或第2特征中，所述台面部的轮廓呈大致U字形，而且以大致U字形的上方面向高压流体侧的方式配设。
根据该特征，动压产生部在径向上较长地存在，因此润滑性提高，成为低摩擦。并且，径向的流体连通路和周向的流体连通路呈圆弧状平滑地连通，因此流体中含有的杂质被排出而不会在中途停滞，能够防止杂质的堆积。其结果是，滑动面不会被损伤，所以能够防止滑动面的腐蚀。
并且，本发明的滑动部件的第4特征在于，在第1或第2特征中，所述台面部的轮廓呈四边形，而且被配设成四边形的一个角部面向高压流体侧。
根据该特征，流体连通路的面向高压流体侧的入口部分宽，从该入口朝向低压流体侧暂时变窄之后，随着靠近周向的流体连通路而再次变宽，因此，能够更进一步地排出流体中含有的杂质。
并且，本发明的滑动部件的第5特征在于，在第1或第2特征中，所述台面部的轮廓呈在径向上排列多个圆的形状。
根据该特征，能够提供适用于推力轴承的密封构造，并且，能够将流体中含有的杂质高效地排出到高压流体侧。
并且，本发明的滑动部件的第6特征在于，在第1至第5特征中的任一项特征中，在所述流体连通路中设置有流体排出用的螺旋槽。
根据该特征，进入到流体连通路的流体被流体排出用的螺旋槽向高压流体侧施力，因此，流体中含有的杂质借助离心力和螺旋槽的作用力更进一步地被排出到高压流体侧。
并且，本发明的滑动部件的第7特征在于，在第1至第6特征中的任一项特征中，在面向所述低压流体侧设置的密封面的高压流体侧设置有负压产生机构。
并且，本发明的滑动部件的第8特征在于，在第7特征中，所述负压产生机构为倒瑞利台阶机构。
根据所述特征，欲从滑动面和流体连通路向低压流体侧泄漏的流体流入到负压产生机构，并经由流体连通路被排出到高压流体侧，因此，能够进一步地减少流体的泄漏。
并且，本发明的滑动部件的第9特征在于，在第1至第6特征中的任一项特征中，在面向所述低压流体侧设置的密封面的高压流体侧设置有流体排出用的螺旋槽。
根据该特征，欲从滑动面和流体连通路向低压流体侧泄漏的流体通过螺旋槽被排出到高压流体侧，因此，能够进一步地减少流体的泄漏。
并且，本发明的滑动部件的第10特征在于，在第1至第9特征中的任一项特征中，在另一侧的滑动面上设置有流体排出用的螺旋槽，所述流体排出用的螺旋槽与高压流体侧连通，并且所述流体排出用的螺旋槽借助于所述密封面与低压流体侧隔离开。
根据该特征，能够进一步地减少欲从高压流体侧向低压流体侧泄漏的流体。并且，由于螺旋槽借助于密封面与低压流体侧隔离开，所以在静止时能够防止流体泄漏。
并且，本发明的滑动部件的第11特征在于，在第1至第5特征中的任一项特征中，在所述一侧的滑动面上遍布整周地设置有辅助动压产生的凹痕。
根据该特征，凹痕作为动压辅助槽发挥功能，从而能够实现滑动面的流体润滑过渡点的低速化，能够在转速的全部区域实现低扭矩。
并且，本发明的滑动部件的第12特征在于，在第1至第5特征中的任一项特征中，在所述密封面上，在周向的至少一个部位设置有与所述台面部连接的径向的伸出部，在所述密封面的与所述低压流体侧在径向上离开的位置设置有抽吸槽，所述抽吸槽沿周向延伸，所述抽吸槽的端部位于所述伸出部与所述台面部的连接部附近。
根据该特征，在转速大的区域也能够抑制扭矩的增大。
并且，本发明的滑动部件的第13特征在于，在第1至第5特征中的任一项特征中，台面部的径向的长度不同。
根据该特征，能够实现泄漏量的减少和扭矩的减小。
并且，本发明的滑动部件的第14特征在于，在第1至第13特征中的任一项特征中，对所述一侧的滑动面实施了亲水化处理。
根据该特征，能够实现滑动面的低扭矩化。
发明效果
本发明起到以下那样的优异效果。
(1)从高压流体侧进入到径向的流体连通路的流体借助台面部的动压产生作用而被升压，产生正压，因此滑动面的间隔被扩大，提高滑动面的润滑性。这时，流体中含有的杂质在流体连通路中环绕并最终借助离心力被排出到高压流体侧，因此，不会损伤滑动面，因此能够显著提高滑动部件的寿命。此外，杂质也不会堆积在滑动面上而扩大滑动面的间隔，因此能够提高密封功能。
(2)台面部在周向上均匀地设置有多个，从而在周向上均匀地产生所需的动压，因此，能够提高整个滑动面的润滑性，并且能够可靠地进行流体中含有的杂质的排出。
(3)滑动部件的特征在于，所述台面部的轮廓呈大致U字形，而且以大致U字形的上方面向高压流体侧的方式配设。
根据该特征，动压产生部在径向上较长地存在，因此润滑性提高，成为低摩擦。并且，径向的流体连通路和周向的流体连通路呈圆弧状平滑地连通，因此流体中含有的杂质被排出而不会在中途停滞，能够防止杂质的堆积。其结果是，滑动面不会被损伤，所以能够防止滑动面的腐蚀。
(4)台面部的轮廓呈四边形，而且以四边形的一个角部面向高压流体侧的方式配设，由此，流体连通路的面向高压流体侧的入口部分宽，从该入口朝向低压流体侧暂时变窄之后，随着靠近周向的流体连通路而再次变宽，因此，能够更进一步地排出流体中含有的杂质。
(5)台面部的轮廓呈在径向上排列多个圆的形状，由此，能够提供适用于推力轴承的密封构造，并且，能够将流体中含有的杂质高效地排出到高压流体侧。
(6)在流体连通路中设置有流体排出用的螺旋槽，由此，进入到流体连通路的流体被流体排出用的螺旋槽向高压流体侧施力，因此，流体中含有的杂质借助离心力和螺旋槽的作用力更进一步地被排出到高压流体侧。
(7)在面向低压流体侧设置的密封面的高压流体侧设置有负压产生机构，由此，欲从滑动面和流体连通路向低压流体侧泄漏的流体流入到负压产生机构，并经由流体连通路被排出到高压流体侧，因此，能够进一步地减少流体的泄漏。
(8)在面向低压流体侧设置的密封面的高压流体侧设置有流体排出用的螺旋槽，由此，欲从滑动面和流体连通路向低压流体侧泄漏的流体通过螺旋槽被排出到高压流体侧，因此，能够进一步地减少流体的泄漏。
(9)在另一侧的滑动面上设置有流体排出用的螺旋槽，所述流体排出用的螺旋槽与高压流体侧连通，并且所述流体排出用的螺旋槽借助于所述密封面与低压流体侧隔离开，由此，能够进一步地减少欲从高压流体侧向低压流体侧泄漏的流体。并且，由于螺旋槽借助于密封面与低压流体侧隔离开，所以在静止时能够防止流体泄漏。
(10)在一侧的滑动面上遍布整周地设置有辅助动压产生的凹痕，由此，凹痕作为动压辅助槽发挥功能，从而能够实现滑动面的流体润滑过渡点的低速化，能够在转速的全部区域实现低扭矩。
(11)在密封面上，在周向的至少一个部位设置有与所述台面部连接的径向的伸出部，在密封面的与低压流体侧在径向上离开的位置设置有抽吸槽，抽吸槽沿周向延伸，抽吸槽的端部位于伸出部与台面部的连接部附近，由此，在转速大的区域也能够抑制扭矩的增大。
(12)台面部的径向的长度不同，由此能够实现泄漏量的减少和扭矩的减小。
(13)对一侧的滑动面实施了亲水化处理，由此能够实现滑动面的低扭矩化。
附图说明
图1是示出本发明的实施例1的作为滑动部件的机械密封件的一例的纵剖视图。
图2示出本发明的实施例1的滑动部件的滑动面。
图3示出本发明的实施例2的滑动部件的滑动面。
图4示出本发明的实施例3的滑动部件的滑动面。
图5示出本发明的实施例4的滑动部件的滑动面。
图6示出本发明的实施例5的滑动部件的滑动面。
图7示出本发明的实施例6的滑动部件的滑动面。
图8示出本发明的实施例7的滑动部件的滑动面。
图9中，(a)示出本发明的实施例8的滑动部件的滑动面，(b)示出该滑动部件的扭矩试验结果。
图10示出本发明的实施例9的滑动部件的滑动面。
图11示出实施例9的滑动部件的试验结果，(a)示出扭矩试验结果，(b)示出泄漏确认试验结果。
图12示出本发明的实施例10的滑动部件的滑动面。
图13示出实施例10的滑动部件的试验结果，(a)示出扭矩试验结果，(b)示出泄漏确认试验结果。
图14示出实施例11的滑动部件的试验结果，(a)、(b)示出扭矩试验结果，(c)示出对平坦的滑动面实施了亲水化处理的情况、与未实施亲水化处理的情况的扭矩试验结果的比较。
图15是说明现有技术的图。
具体实施方式
以下，参照附图，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结构部件的尺寸、材质、形状、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限定于此。
实施例1
参照图1和图2对本发明的实施例1的滑动部件进行说明。
另外，在本实施例中，以作为滑动部件的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)来进行说明，但本发明不限定于此，也能够适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例的纵剖视图，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，旋转环3和固定环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与固定环5彼此的滑动面S中从旋转轴1的外周向大气侧流出。
图2示出本发明的实施例1的滑动部件的滑动面，这里，以在图1的固定环5的滑动面上形成有抽吸槽的情况为例进行说明。
另外，在旋转环3的滑动面上形成有抽吸槽的情况也相同。
在图2中，固定环5的滑动面的外周侧为高压流体侧(被密封流体侧)，并且内周侧为低压流体侧、例如大气侧，对方滑动面向逆时针方向旋转。
在固定环5的滑动面上，以面向高压流体侧的方式设置有动压产生用的台面(land)部10，并以面向低压流体侧的方式设置有密封面11。密封面11由滑动面的平滑部构成，是进行密封作用的部分。台面部10和密封面11被配设成在径向上离开。并且，滑动面的除台面部10和密封面11以外的部分比这些面形成得低，利用该低的部分构成流体连通路12。
在图2中，台面部10在周向上均匀地设有多个，各台面部10离开而独立。而且，在相邻的台面部10和10之间，以面向高压流体侧的方式形成有多个径向的流体连通路12a。并且，在台面部10与密封面11之间形成有周向的流体连通路12b，多个径向的流体连通路12a经由周向的流体连通路12b连通。各台面部10的周向的宽度、径向的流体连通路12a和周向的流体连通路12b的宽度、以及所述流体连通路12a、12b的深度根据滑动面的相对速度、被密封流体的粘度等设定为最优的值。举一个例子，各台面部10的周向的宽度为毫米级，流体连通路12a、12b的宽度与台面部10的周向的宽度相等或比台面部10的周向的宽度小。各台面部10的面为与密封面11大致相同的高度。并且，径向的流体连通路12a和周向的流体连通路12b被设定为例如比密封面11低10nm～1μm。流体连通路12b的深度为1μm以上的话，则会在高速旋转时产生高的动压，滑动面的间隔过宽，因而成为泄漏的原因，所以优选1μm以下。
当前，当旋转环3旋转，旋转环3与固定环5的滑动面S相对滑动时，从高压流体侧进入到径向的流体连通路12a的流体借助台面部10的动压产生作用而被升压，产生正压，因此旋转环3与固定环5的滑动面S的间隔被扩大，滑动面S的润滑性提高。这时，流体中含有的杂质在周向的流体连通路12b中环绕，最终借助离心力排出到高压流体侧，因此不会损伤滑动面。并且，杂质也不会堆积在滑动面上而扩大滑动面的间隔，因此能够显著提高滑动部件的寿命。
在图2的情况下，台面部10的轮廓形成为U字形，而且以U字形的上方面向高压流体侧的方式配设。
这样，在台面部10的轮廓为U字形的情况下，动压产生部在径向上较长地存在，因此润滑性提高，成为低摩擦。并且，径向的流体连通路12a和周向的流体连通路12b呈圆弧状平滑地连通，因此流体中含有的杂质被排出而不会在中途停滞，能够防止杂质的堆积。其结果是，滑动面不会被损伤，所以能够防止滑动面的腐蚀。
实施例2
参照图3对本发明的实施例2的滑动部件进行说明。
在实施例2中，台面部的轮廓与实施例1不同，但基本的结构与实施例1相同，对与实施例1相同的部件标注与实施例1的标号相同的标号，并省略重复的说明。
在图3中，台面部15的轮廓形成为U字的变形型。即，在台面部15的轮廓中，U字的上部为通常的形状，但底部(靠近低压流体侧的部分)以朝向与对方滑动面的滑动方向相反的方向的方式倾斜约15～60°。因此，流体连通路16的径向的流体连通路16a朝向上游侧弯曲成“く字”。
由于径向的流体连通路16a为朝向上游侧的“く字”，所以由从高压流体侧进入到径向的流体连通路16a的流体实现的动压的产生进一步提高。并且，在该情况下，径向的流体连通路16a和周向的流体连通路16b也呈圆弧状平滑地连通，因此流体中含有的杂质被排出而不会在中途停滞。
另外，在本发明中，将U字形和U字的变形型统称为大致U字形。
实施例3
参照图4对本发明的实施例3的滑动部件进行说明。
在实施例3中，台面部的轮廓与实施例1不同，但基本的结构与实施例1相同，对与实施例1相同的部件标注与实施例1的标号相同的标号，并省略重复的说明。
在图4中，台面部20的轮廓呈四边形，而且以四边形的一个角部20a面向高压流体侧的方式配设。并且，面向高压流体侧的角部20a的对角20b朝向低压流体侧。而且，连结角部20a和对角20b的对角线20c比连结另一对角的对角线长，并且从低压流体侧朝向高压流体侧向对方侧滑动面的旋转方向倾斜。关于流体连通路21的径向的流体连通路21a，面向高压流体侧的入口部分宽，从该入口朝向低压流体侧暂时变窄之后，随着靠近周向的流体连通路21b而再次变宽。
在实施例3的滑动部件中，由于径向的流体连通路21a朝向低压流体侧暂时变窄之后，随着靠近周向的流体连通路21b而再次变宽，所以流体中含有的杂质容易流动到周向的流体连通路21b，能够更进一步地排出杂质。
实施例4
参照图5对本发明的实施例4的滑动部件进行说明。
在实施例4中，台面部的轮廓与实施例1不同，但基本的结构与实施例1相同，对与实施例1相同的部件标注与实施例1的标号相同的标号，并省略重复的说明。
在图5中，台面部25的轮廓形成为在径向上排列多个圆的形状。
高压流体侧的圆25a被配设在滑动面的外周面的附近。并且，低压流体侧的圆25b以与密封面11之间具有间隙的方式配设。
实施例4的滑动部件为适用于推力轴承的密封构造，在进入到径向的流体连通路26a的流体中所含有的杂质经由周向的流体连通路26b在周向上环绕，并借助离心力排出到高压流体侧。
实施例5
参照图6对本发明的实施例5的滑动部件进行说明。
在实施例5中，与实施例1的不同在于，在流体连通路中附加设置有流体排出用的螺旋槽这一方面，但其它结构与实施例1相同，对与实施例1相同的部件标注与实施例1的标号相同的标号，并省略重复的说明。
在图6中，在流体连通路12中设置有流体排出用的螺旋槽13。该螺旋槽13是通过在流体连通路12的面上设置螺旋状的槽而形成的，在图6中，螺旋槽13从低压流体侧(内周侧)朝向高压流体侧(外周侧)向对方滑动面的旋转方向倾斜。
在实施例5的滑动部件中，由于在流体连通路12中设置有流体排出用的螺旋槽13，所以从流体连通路12的径向的流体连通路12a进入到周向的流体连通路12b的流体被流体排出用的螺旋槽13向高压流体侧施力。因此，流体中含有的杂质借助离心力和螺旋槽13的作用力更进一步地容易被排出到高压流体侧。
实施例6
参照图7对本发明的实施例6的滑动部件进行说明。
在实施例6中，与实施例1的不同在于，在密封面的高压流体侧设置有负压产生机构或流体排出用的螺旋槽这一方面，但其它结构与实施例1相同，对与实施例1相同的部件标注与实施例1的标号相同的标号，并省略重复的说明。
在图7(a)中，在设置于低压流体侧的密封面11的高压流体侧设置有负压产生机构30。在图7的情况下，负压产生机构30由倒瑞利(Rayleigh)台阶机构构成。该倒瑞利台阶机构具备在密封面11上形成的凹槽(槽)30a、和凹槽(槽)30a的上游侧的倒瑞利台阶30b，凹槽(槽)30a的下游侧与周向的流体连通路12b连通。优选凹槽(槽)30a的深度形成为与周向的流体连通路12b的深度相同或者比周向的流体连通路12b的深度稍浅。倒瑞利台阶机构30在周向上均匀地设置有多个。
在实施例6的滑动部件中，由于在设置于低压流体侧的密封面11的高压流体侧设置有负压产生机构30，所以欲从滑动面和流体连通路12向低压流体侧泄漏的流体流入到负压产生机构30，并经由流体连通路12被排出到高压流体侧，因此能够减少流体的泄漏。
在图7(a)中，示出了在设置于低压流体侧的密封面11的高压流体侧设置有负压产生机构30的情况，但如图7(b)所示，也可以设置流体排出用的螺旋槽13来代替负压产生机构。
实施例7
参照图8对本发明的实施例7的滑动部件进行说明。
在实施例7中，与实施例1的不同在于在另一侧的滑动面上设置有流体排出用的螺旋槽这一方面，但一侧的滑动面的结构与实施例1相同，对与实施例1相同的部件标注与实施例1的标号相同的标号，并省略重复的说明。
在图8中，图8(a)示出固定环5的滑动面，图8(b)示出旋转环3的滑动面。
如图8(b)所示，在旋转环3的滑动面上整面地设置有流体排出用的螺旋槽14，该流体排出用的螺旋槽14与高压流体侧连通，并且借助密封面11与低压流体侧隔离开。
在实施例7的滑动部件中，由于在另一侧的滑动面即旋转环3的滑动面上设置有流体排出用的螺旋槽，所以能够进一步地减少欲从高压流体侧向低压流体侧泄漏的流体。并且，由于螺旋槽14借助密封面11与低压流体侧隔离开，所以在静止时能够防止流体泄漏。
实施例8
参照图9对本发明的实施例8的滑动部件进行说明。
在实施例8中，与实施例1的不同在于，在一侧的滑动面上遍布整周地设置有辅助动压产生的凹痕这一方面，但其它结构与实施例1相同，对与实施例1相同的部件标注与实施例1的标号相同的标号，并省略重复的说明。
在图9(a)中，在设置有动压产生用的U字形的台面部10、密封面11和流体连通路12的、一侧的滑动面即固定环5的滑动面上，遍布整周地设置有辅助动压产生的凹痕30。
关于凹痕30，例如，气孔率(面积率)被设置为约5％的程度，但也可以是5％以上或5％以下。并且，凹痕30的深度例如为100nm左右的极浅的深度，但并不特别限定。
另外，在图9(a)中，凹痕30遍布滑动面整周地设置在全部面上，但不必一定设置在比台面部10和密封面11低的部分即流体连通路12(12a、12b)中。
动压产生用的U字形等的台面部10所设置的形状由于滑动面的起伏(うねり)和疲塌(ダレ)这样的现象而对滑动部件的扭矩特性造成影响，特别是从滑动面的半径方向的内周侧到外周侧的疲塌抑制动压效果，滑动面的流体润滑过渡点处于高速侧。不过，当遍布滑动面的至少台面部10和密封面11的整周的方式设置大量的极浅的凹痕30时，这些凹痕30能够作为动压辅助槽发挥功能，实现滑动面的流体润滑过渡点的低速化。
图9(b)示出了在滑动面上设有凹痕的实施例8的滑动部件、和在滑动面上未设有凹痕的滑动部件的扭矩试验结果，在转速为0→1000→0rpm的试验中可知：在滑动面上设有凹痕的实施例8的滑动部件的情况下，扭矩在转速的大致全部区域恒定且较低，而在滑动面上未设有凹痕的滑动部件的情况下，扭矩在转速从0到超过600rpm的范围内较高。
即，在滑动面上设有凹痕的实施例8的滑动部件中，能够实现流体润滑过渡点的低速化，能够在转速的全部区域实现低扭矩化。
实施例9
参照图10对本发明的实施例9的滑动部件进行说明。
在实施例9中，与实施例1的不同在于如下方面：在一侧的滑动面上，在密封面的在径向上与低压流体侧离开的位置以沿周向延伸的方式设置有抽吸槽，但其它结构与实施例1相同，对与实施例1相同的部件标注与实施例1的标号相同的标号，并省略重复的说明。
参照图10，在设置有动压产生用的U字形的台面部10、密封面11和流体连通路12的、一侧的滑动面即固定环5的滑动面上，密封面11在周向的4等分位置具备与台面部10连接的径向的伸出部11a，抽吸槽32以4等分的方式设置在与密封面11的低压流体侧在径向上离开的位置。抽吸槽32沿周向延伸，其两端部32a、32a向外径方向弯折，并位于伸出部11a与台面部10的连接部附近。
另外，在图10中，密封面11的伸出部11a和抽吸槽32在周向上以4等分的方式配设，但不限定于此，只要至少配置1个即可。并且，在图10中，由于抽吸槽32为左右对称形状，所以能够在滑动部件的双向旋转中使用。
参照示出了图10(a)的A-A剖面的图10(b)，抽吸槽32例如截面为大致矩形，且槽深度被设定得比流体连通路12浅。
当固定环5的滑动面与对方滑动面相对滑动时，在抽吸槽32内产生气穴，低压流体侧(内周侧)的密封面11上的流体借助于该气穴也被吸入到抽吸槽32内。被吸入到抽吸槽32内的流体在外周侧产生动压。
这样，通过形成抽吸槽32，欲向低压流体侧泄漏的流体被运送至高压流体侧(外周侧)，从而泄漏量减少，并且随着由气穴实现的剪切阻力的减少，扭矩也减小。
另外，在图10的例子中，抽吸槽32的槽深度被设定得比流体连通路12浅，但不限于此，也可以被设定得比流体连通路12深。
图11(a)示出了在滑动面上设有抽吸槽的实施例9的滑动部件、与在滑动面上未设有抽吸槽的滑动部件的扭矩试验结果，在转速为0→1000→0rpm的试验中，可知未设有抽吸槽的滑动部件的扭矩在转速的大致全部区域较大，特别是在转速为约500转以上的区域，比设有抽吸槽的实施例9的滑动部件的扭矩大。
即，在滑动面上设有抽吸槽的实施例9的滑动部件中，即使是在转速大的区域，也能够抑制扭矩的增大。
图11(b)示出了在滑动面上设有抽吸槽的实施例9的滑动部件、与在滑动面上未设有抽吸槽的滑动部件的泄漏确认试验结果，在转速为8000rpm、压力为015MPaG的条件下，在滑动面上未设有抽吸槽的滑动部件中，从试验开始泄漏量逐渐增大，而在滑动面上设有抽吸槽的实施例9的滑动部件中，即使经过了70个小时泄漏量也不过3ml。
即，可知在滑动面上设有抽吸槽的实施例9的滑动部件中，即使经历时间泄漏量也不会增大。
实施例10
参照图12对本发明的实施例10的滑动部件进行说明。
在实施例10中，与实施例1的不同在于，在周向上设置的动压产生用的多个台面部的径向的长度不同这一方面，但其它结构与实施例1相同，对与实施例1相同的部件标注与实施例1的标号相同的标号，并省略重复的说明。
参照图12，在周向上设置的动压产生用的多个U字形的台面部10中，径向的长度不同的多个台面部10周期性地均匀地排列。
详细来讲，多个台面部10由径向的长度不同的5种台面部构成，例如以下述这样的形态在周向上重复设置：以径向上最长的台面部10-1为起点沿对方滑动面的旋转方向，以逐渐变短至径向上最短的台面部10-5的顺序排列，接着，以该径向上最短的台面部10-5为起点沿对方滑动面的旋转方向，以逐渐变长至径向上最长的台面部10-1的顺序排列。
在图12的情况下，多个台面部10由径向的长度不同的5种台面部构成，但不限定于5种，例如只要是2种以上即可。并且，在图12的情况下，由于构成为左右对称形状，所以能够在双向旋转中使用。
当固定环5的滑动面与对方滑动面相对滑动时，如图12的放大图中用影线表示的那样，从径向的长度长的台面部的下游产生气穴，在径向的长度短的台面部的内周部也产生气穴。径向的长度不同的台面部10在周向上排列的情况(以下，有时称为长短U字形。)、与径向的长度恒定的台面部在周向上等数量排列的情况(以下，有时称为单一长度U字形。)相比，气穴的产生区域变成大范围，能够实现泄漏量的减少和扭矩的减小。
图13(a)示出了长短U字形的实施例10的滑动部件、与单一长度U字形的滑动部件的扭矩试验结果，在转速为0→1000→0rpm的试验中，可知，单一长度U字形的滑动部件的扭矩在转速的大致全部区域较大，特别是在转速为约500转以上的区域，比长短U字形的实施例10的滑动部件的扭矩大。
即，可知在长短U字形的实施例10的滑动部件中，即使是在转速大的区域，也能够抑制扭矩的增大。
图13(b)示出了长短U字形的实施例10的滑动部件、与单一长度U字形的滑动部件的泄漏确认试验结果，在转速为8000rpm、压力为015MPaG的条件下，在单一长度U字形的滑动部件中，从试验开始泄漏量逐渐增大，而在长短U字形的实施例10的滑动部件中，即使经过了70个小时泄漏量也不过3ml。
即，可知在长短U字形的实施例10的滑动部件中，即使经历时间泄漏量也不会增大。
实施例11
参照图14对本发明的实施例11的滑动部件进行说明。
在实施例11中，与实施例1的不同在于对滑动面实施了亲水化处理这一方面，但其他结构与实施例1相同。
根据本申请的发明人的研究，明确了以下内容：在利用没有气孔等的试验体制作图2所示的实施例1的滑动部件的情况下，在高温、高速的条件下，在滑动面上无法保持液膜，显现出扭矩增大的趋势，但在利用使滑动面亲水化了的试验体来制作的情况下，即使在高温、高速的条件下，也能够在滑动面上保持液膜，显现出流体润滑性。
作为滑动面的亲水化的处理方法，不特别限定，例如列举有向滑动面照射等离子体的方法。并且，对于等离子体照射也分几种，例如列举有氧等离子体照射。
图14(a)、(b)示出了实施例11的滑动部件的扭矩试验结果。
在转速为0→1000→0rpm的试验中，参照液温为60℃的情况下的图14(a)，在未对滑动面实施亲水化处理的“未处理”中，与对滑动面实施了亲水化处理的“亲水化”相比，在转速为6000rpm以上时扭矩变大。
并且，参照液温为120℃的情况下的图14(b)，在未对滑动面实施亲水化处理的“未处理”中，与对滑动面实施了亲水化处理的“亲水化”相比，扭矩在转速的大致全部区域变大，特别是在转速为约3000rpm以上时扭矩增大。
图14(c)示出了对平坦的滑动面实施了亲水化处理的情况与对平坦的滑动面未实施亲水化处理的情况下的扭矩试验结果的比较。
如图14(a)、(b)所示，将在滑动面上设有实施例1那样的动压产生用的U字形的台面部10、密封面11和流体连通路12的结构亲水化了的情况下，表现出低扭矩的效果。
然而，对在实施例1那样的滑动面上未设有动压产生用的U字形的台面部10等的平坦的滑动面实施了亲水化处理的情况下，如图14(c)所示，没有表现出低扭矩的效果。
根据以上的试验结果可知，将在滑动面上设有实施例1那样的动压产生用的U字形的台面部10、密封面11和流体连通路12的结构亲水化了的情况下，能够起到特有的显著的效果。
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于这些实施例，不脱离本发明的主旨的范围的变更和追加也包含在本发明内。
例如，在所述实施例中，主要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方的例子进行了说明，但也可以用作在圆筒状滑动面的轴向一侧密封润滑油并与旋转轴滑动的轴承的滑动部件。
此外，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、所谓的内装形进行了说明，但当然也可以应用于内周侧存在高压流体的、所谓的外装形的情况。在该情况下，动压产生用的台面部和密封面的径向的配置相反。
此外，例如，在所述实施例中，对在固定环的滑动面上设置动压产生用的台面部、流体连通路和密封面的情况进行了说明，但并不限定于此，也可以在旋转环的滑动面上设置动压产生用的台面部、流体连通路和密封面。
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：台面部；
11：密封面；
12：流体连通路；
12a：径向的流体连通路；
12b：周向的流体连通路；
13：螺旋槽；
14：螺旋槽；
15：台面部；
16：流体连通路；
16b：周向的流体连通路；
20：台面部；
21：流体连通路；
21a：径向的流体连通路；
21b：周向的流体连通路；
25：台面部；
26a：径向的流体连通路；
26b：周向的流体连通路；
30：凹痕；
32：抽吸槽。
Claims (13)
1.一种滑动部件，在所述滑动部件上设置有通过一对滑动部件的滑动面的相对滑动来产生动压的机构，
在一侧的滑动面上，以面向高压流体侧的方式在周向上设置有多个动压产生用的台面部，并以面向低压流体侧的方式设置有密封面，所述台面部和所述密封面被配设成在径向上离开，所述滑动面的除所述台面部和所述密封面以外的部分形成得比这些面低而构成为与高压流体侧连通的流体连通路，所述流体连通路由形成所述台面部的轮廓的多个径向的流体连通路和形成在所述台面部和所述密封面之间的周向的流体连通路构成，其特征在于，
所述台面部的径向的长度不同。
2.根据权利要求1所述的滑动部件，其特征在于，
所述台面部在周向上均匀地设置有多个。
3.根据权利要求1所述的滑动部件，其特征在于，
所述台面部的轮廓呈大致U字形，而且以大致U字形的上方面向高压流体侧的方式配设。
4.根据权利要求1所述的滑动部件，其特征在于，
所述台面部的轮廓呈四边形，而且以四边形的一个角部面向高压流体侧的方式配设。
5.根据权利要求1所述的滑动部件，其特征在于，
所述台面部的轮廓呈在径向上排列多个圆的形状。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的滑动部件，其特征在于，
在所述流体连通路中设置有流体排出用的螺旋槽。
7.根据权利要求1～5中的任一项所述的滑动部件，其特征在于，
在所述密封面的高压流体侧设置有负压产生机构。
8.根据权利要求7所述的滑动部件，其特征在于，
所述负压产生机构为倒瑞利台阶机构。
9.根据权利要求1～5中的任一项所述的滑动部件，其特征在于，
在所述密封面的高压流体侧设置有流体排出用的螺旋槽。
10.根据权利要求1～5中的任一项所述的滑动部件，其特征在于，
在另一侧的滑动面上设置有流体排出用的螺旋槽，所述流体排出用的螺旋槽与高压流体侧连通，并且所述流体排出用的螺旋槽借助于所述密封面与低压流体侧隔离开。
11.根据权利要求1～5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上遍布整周地设置有辅助动压产生的凹痕。
12.根据权利要求1～5中的任一项所述的滑动部件，其特征在于，
在所述密封面上，在周向的至少一个部位设置有与所述台面部连接的径向的伸出部，在所述密封面的与所述低压流体侧在径向上离开的位置设置有抽吸槽，所述抽吸槽沿周向延伸，所述抽吸槽的端部位于所述伸出部与所述台面部的连接部附近。
13.根据权利要求1～5中的任一项所述的滑动部件，其特征在于，
对所述一侧的滑动面实施了亲水化处理。
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