滑動部件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種滑動部件，其靜止時不發(fā)生泄漏，在包括旋轉(zhuǎn)初期的旋轉(zhuǎn)時通過流體潤滑進行動作并防止泄漏，能夠兼顧密封和潤滑。在固定環(huán)和旋轉(zhuǎn)環(huán)中任意一方的滑動面，以與被密封流體收納空間連通的方式在圓周方向形成有多個動壓發(fā)生槽，該動壓發(fā)生槽借助固定環(huán)和旋轉(zhuǎn)環(huán)的相對旋轉(zhuǎn)滑動而產(chǎn)生動壓，在動壓發(fā)生槽的內(nèi)部形成有抽吸部，該抽吸部由于固定環(huán)和旋轉(zhuǎn)環(huán)的相對旋轉(zhuǎn)滑動而產(chǎn)生抽吸作用。
【專利說明】滑動部件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及相對旋轉(zhuǎn)的滑動部件，涉及例如應(yīng)用于汽車、一般工業(yè)設(shè)備或者其它密封領(lǐng)域的機械密封的滑動部件。
【背景技術(shù)】
[0002]作為防止被密封流體泄漏的密封裝置，在由兩個部件構(gòu)成的結(jié)構(gòu)、例如機械密封中，為了長期地維持密封性，必須兼顧“密封”和“潤滑”這樣的相悖的條件，其中，所述兩個部件構(gòu)成為相對旋轉(zhuǎn)，并且平面上的端面彼此進行滑動。尤其是，近年來，為了環(huán)境保護等，進一步提高了低摩擦化的要求，以謀求在防止被密封流體泄漏的同時降低機械性損失。作為低摩擦化的方法，能夠這樣來達成:通過旋轉(zhuǎn)而在滑動面之間產(chǎn)生動壓，成為在夾著液膜的狀態(tài)下進行滑動的所謂流體潤滑狀態(tài)。但是，在該情況下，由于在滑動面之間產(chǎn)生正壓，因此流體從正壓部分向滑動面外流出。該流體流出相當于密封情況下的泄漏。
[0003]以往，作為借助旋轉(zhuǎn)在滑動面之間產(chǎn)生動壓的機械密封，已知有如圖5所示的結(jié)構(gòu)(以下稱為“現(xiàn)有技術(shù)”。例如，參照專利文獻I。)。在圖5所示的現(xiàn)有技術(shù)中，在作為滑動部件的一個的接合環(huán)30的滑動面31，沿圓周方向設(shè)置有多個在旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生動壓的由半徑方向槽32R、32L構(gòu)成的動壓發(fā)生槽32，以一對半徑方向槽32R、32L的邊界部成為谷部的方式沿著圓周方向具有相互呈相反方向的楔面33R、33L，在邊界部設(shè)置有將兩半徑方向槽32R、32L隔開的堤部34。
[0004]在滑動部件相對旋轉(zhuǎn)時，如圖5 (b)所示，在被密封流體流G的上游側(cè)的半徑方向槽32R中壓力降低而作用有負浮力，在越過堤部34的下游側(cè)的半徑方向槽32L的部分，由于楔面33L的楔作用增大壓力而產(chǎn)生正浮力。此時，由于堤部34的作用使負壓力減小，正壓力增大，作為整體作用有正壓力，從而獲得了較大的浮力。
[0005]但是，現(xiàn)有技術(shù)的動壓發(fā)生槽32是用于帶來動壓效果的形狀，其不具備控制密封性的要素。因此，存在以下問題:在作為滑動部件的接合環(huán)和密封環(huán)相對旋轉(zhuǎn)時，借助動壓發(fā)生槽32產(chǎn)生動壓，但在產(chǎn)生動壓時流體膜變厚，接合環(huán)和密封環(huán)的滑動面成為非接觸狀態(tài)，滑動阻力下降，泄漏較多。
[0006]此外，以往技術(shù)的基于動壓發(fā)生槽32的動壓，在旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度不到達一定程度的高速時不會發(fā)生。因此，還存在以下問題:在從旋轉(zhuǎn)開始到達到產(chǎn)生動壓的旋轉(zhuǎn)速度期間，無法使充足量的非密封流體介于滑動面之間，潤滑性降低，扭矩增高，產(chǎn)生燒結(jié)、振動、噪音等，滑動特性不穩(wěn)定。
[0007]此外，為了防止滑動部件的滑動時的磨損，還已知有設(shè)置了動壓發(fā)生槽的結(jié)構(gòu)(例如，參照專利文獻2。)，與上述的現(xiàn)有技術(shù)一樣，由于不具備控制密封性的要素，因此具有泄漏多這樣的問題。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:日本特開平4-73號公報[0011]專利文獻2:日本特開2006-22834號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明要解決的課題
[0013]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的技術(shù)問題而完成的，其目的在于，提供如下的滑動部件:靜止時不泄漏，在旋轉(zhuǎn)時，包含旋轉(zhuǎn)初期在內(nèi)，通過流體潤滑進行動作并防止泄漏，能夠兼顧密封與潤滑。
[0014]用于解決問題的手段
[0015]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的滑動部件的第I特征在于，在該滑動部件中，以固定于固定側(cè)的圓環(huán)狀的固定環(huán)和與旋轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)的圓環(huán)狀的旋轉(zhuǎn)環(huán)相對置的方式使各滑動面相對旋轉(zhuǎn)，由此對存在于該相對旋轉(zhuǎn)滑動的所述滑動面的徑向一側(cè)的被密封流體進行密封，
[0016]在所述固定環(huán)和旋轉(zhuǎn)環(huán)中任意一方的滑動面，以與被密封流體收納空間連通的方式在圓周方向形成有多個動壓發(fā)生槽，該動壓發(fā)生槽借助固定環(huán)和旋轉(zhuǎn)環(huán)的相對旋轉(zhuǎn)滑動而產(chǎn)生動壓，
[0017]在所述動壓發(fā)生槽的內(nèi)部形成有抽吸部，該抽吸部借助固定環(huán)和旋轉(zhuǎn)環(huán)的相對旋轉(zhuǎn)滑動而產(chǎn)生抽吸作用。
[0018]根據(jù)該特征，能夠在靜止時防止泄漏，并在旋轉(zhuǎn)開始的低速時通過抽吸部的抽吸作用而充分潤滑，降低滑動阻力，能夠獲得穩(wěn)定的滑動特性。此外，在旋轉(zhuǎn)時，借助動壓發(fā)生槽的動壓發(fā)生作用而在滑動面之間形成基于被密封流體的充分的潤滑膜，能夠提高滑動特性。在產(chǎn)生動壓時，能夠通過抽吸部的抽吸作用來控制從滑動面漏出的被密封流體的量，能夠進行密封性的控制。
[0019]此外，本發(fā)明的滑動部件的第2特征在于，在第I特征中，所述抽吸部具備吸入抽吸部和排出抽吸部，所述吸入抽吸部對被密封流體向吸入的方向進行作用，所述排出抽吸部對被密封流體向排出的方向進行作用。
[0020]根據(jù)該特征，形成了從被密封流體側(cè)經(jīng)由滑動面、向被密封流體側(cè)返回的被密封流體的流動，因此，防止了在旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的過大的泄漏，能夠提高密封性。
[0021]此外，本發(fā)明的滑動部件的第3特征在于，在第I或第2特征中，所述抽吸部形成線狀的凹凸的周期構(gòu)造的結(jié)構(gòu)，所述線狀的凹凸形成為，該凹凸的方向相對于該滑動面的滑動方向以規(guī)定的角度傾斜。
[0022]根據(jù)該特征，能夠由線狀的凹凸的周期構(gòu)造來形成抽吸部，因此，抽吸的形成較為容易，此外，通過調(diào)節(jié)傾斜角度能夠自如地調(diào)節(jié)抽吸性能。
[0023]此外，本發(fā)明的滑動部件的第4特征在于，在第3特征中，所述多個抽吸部的線狀的凹凸的周期構(gòu)造形成為，相鄰的抽吸部的所述線狀的凹凸的方向關(guān)于該滑動面的滑動方向?qū)ΨQ。
[0024]根據(jù)該特征，能夠?qū)?yīng)滑動面向兩個方向旋轉(zhuǎn)的情況。
[0025]此外，本發(fā)明的滑動部件的第5特征在于，在第3或第4特征中，所述抽吸部的線狀的凹凸的周期構(gòu)造通過飛秒激光的照射而形成。
[0026]根據(jù)該特征，由于能夠控制抽吸部的線狀的凹凸的周期構(gòu)造的方向性，且能夠控制加工位置，因此，能夠劃分為離散的小分區(qū)，并針對各個分區(qū)形成期望的線狀的凹凸的周期構(gòu)造。
[0027]此外，本發(fā)明的滑動部件的第6特征在于，在第3?第5特征中，在所述動壓發(fā)生槽的深度為h的情況下，所述抽吸部的線狀的凹凸的深度d為d = 0.1h?10h，凹凸的間距P被設(shè)定在P = 0.1h?IOh的范圍。
[0028]根據(jù)該特征，能夠使密封性的控制為最優(yōu)化，能夠最大限度地提高密封性。
[0029]此外，本發(fā)明的滑動部件的第7特征在于，在第I?第6的任一特征中，在所述動壓發(fā)生槽中，半徑方向槽以相互相鄰的一對半徑方向槽為一組構(gòu)成多組動壓發(fā)生用槽組，所述半徑方向槽以朝向邊界部而增高的方式沿著圓周方向形成為相互呈相反方向的楔狀，在邊界部設(shè)置有將兩個半徑方向槽隔開的堤部。
[0030]根據(jù)該特征，能夠增大作用于滑動面的浮力，能夠?qū)崿F(xiàn)對高壓、高速用的兩旋轉(zhuǎn)式的機械密封最適合的動壓發(fā)生構(gòu)件。
[0031]此外，本發(fā)明的滑動部件的第8特征在于，在第7特征中，所述動壓發(fā)生槽形成為大致L字狀的槽的形狀，所述動壓發(fā)生槽從滑動面的外周側(cè)端部朝向內(nèi)周側(cè)沿著大致徑向延伸，并且在內(nèi)周側(cè)彎折而沿大致周向延伸。
[0032]根據(jù)該特征，容易將被密封流體引入到槽內(nèi)，并且，被引入的被密封流體難以排出，因而能夠產(chǎn)生較大的浮力。
[0033]此外，本發(fā)明的滑動部件的第9特征在于，在第7或第8特征中，所述動壓發(fā)生槽的半徑方向槽的沿著圓周方向的底面的楔狀由階梯狀、直線狀或者曲線狀構(gòu)成，所述抽吸部的線狀的凹凸的深度被設(shè)定為根據(jù)半徑方向槽的深度變化。
[0034]根據(jù)該特征，能夠根據(jù)被引入到動壓發(fā)生槽內(nèi)的被密封流體的量產(chǎn)生抽吸作用。
[0035]發(fā)明效果
[0036]本發(fā)明實現(xiàn)了以下優(yōu)異的效果。
[0037](I)根據(jù)上述第I特征，能夠在靜止時防止泄漏，并在旋轉(zhuǎn)開始的低速時充分潤滑，降低滑動阻力，能夠獲得穩(wěn)定的滑動特性。此外，在旋轉(zhuǎn)時，在滑動面之間形成基于被密封流體的充分的潤滑膜，能夠提高滑動特性。此外，在產(chǎn)生動壓時，能夠通過抽吸部的抽吸作用來控制從滑動面漏出的被密封流體的量，能夠進行密封性的控制。
[0038](2)根據(jù)上述第2特征，形成了從被密封流體側(cè)經(jīng)由滑動面、向被密封流體側(cè)返回的被密封流體的流動，因此，防止了在旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的過大的泄漏，能夠提高密封性。
[0039](3)根據(jù)上述第3特征，抽吸的形成較為容易，此外，通過調(diào)節(jié)傾斜角度能夠自如地調(diào)節(jié)抽吸性能。
[0040](4)根據(jù)上述第4特征，能夠?qū)?yīng)滑動面向兩個方向旋轉(zhuǎn)的情況。
[0041](5)根據(jù)上述第5特征，由于能夠控制抽吸部的線狀的凹凸的周期構(gòu)造的方向性，且能夠控制加工位置，因此，能夠劃分為離散的小分區(qū)，并針對各個分區(qū)形成期望的周期構(gòu)造。
[0042](6)根據(jù)上述第6特征，能夠使密封性的控制為最優(yōu)化，能夠最大限度地提高密封性。
[0043](7)根據(jù)上述第7特征，能夠增大作用于滑動面的浮力，能夠?qū)崿F(xiàn)對高壓、高速用的兩旋轉(zhuǎn)式的機械密封最適合的動壓發(fā)生構(gòu)件。[0044](8)根據(jù)上述第8特征，容易將被密封流體引入到槽內(nèi)，并且，被引入的被密封流體難以排出，因而能夠產(chǎn)生較大的浮力。
[0045](9)根據(jù)上述第9特征，能夠根據(jù)被引入到動壓發(fā)生槽內(nèi)的被密封流體的量產(chǎn)生抽吸作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]圖1是示出一般工業(yè)設(shè)備用的機械密封的一個例子的正面剖視圖。
[0047]圖2是示出水泵用的機械密封的一個例子的正面剖視圖。
[0048]圖3涉及本發(fā)明的實施方式1，是用于說明形成于旋轉(zhuǎn)環(huán)的滑動面的動壓發(fā)生槽和抽吸部的圖，圖3 (a)是俯視圖，圖3 (b)是沿著圖3 (a)的X — X線的剖視圖。
[0049]圖4涉及本發(fā)明的實施方式2，是用于說明形成于旋轉(zhuǎn)環(huán)的滑動面的動壓發(fā)生槽和抽吸部的圖，圖4 (a)是俯視圖，圖4 (b)是沿著圖4 (a)的Y-Y線的剖視圖。
[0050]圖5是說明以往技術(shù)的圖。
【具體實施方式】
[0051]參照附圖，對用于實施本發(fā)明的滑動部件的方式進行詳細說明。
[0052]此外，在本實施方式中，以構(gòu)成機械密封的部件為滑動部件的情況為例進行說明，但是本發(fā)明并不受其限定解釋，只要在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識，可施加各種變更、修正和改進。
[0053]圖1是示出一般工業(yè)設(shè)備用的機械密封的一個例子的正面剖視圖。
[0054]圖1的機械密封是對要從滑動面的外周朝內(nèi)周方向泄漏的被密封流體進行密封的形式的內(nèi)側(cè)式的機械密封，圓環(huán)狀的旋轉(zhuǎn)環(huán)3與圓環(huán)狀的固定環(huán)6借助沿軸向?qū)υ摴潭ōh(huán)6施力的波紋管7，在通過拋光等進行鏡面加工而成的滑動面S處彼此緊密接觸地進行滑動，其中，旋轉(zhuǎn)環(huán)3隔著套筒2以能夠與旋轉(zhuǎn)軸I 一體地旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)軸I偵牝旋轉(zhuǎn)軸I對被密封流體側(cè)的泵葉輪(省略圖示)進行驅(qū)動，固定環(huán)6以非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)并且能夠沿軸向移動的狀態(tài)設(shè)置在固定于泵的殼體4的密封蓋5。即，該機械密封防止被密封流體在旋轉(zhuǎn)環(huán)3與固定環(huán)6彼此的滑動面S處從旋轉(zhuǎn)軸I的外周向大氣側(cè)流出。
[0055]旋轉(zhuǎn)環(huán)3和固定環(huán)6代表性地由SiC (硬質(zhì)材料)彼此的組合或SiC (硬質(zhì)材料)與碳(軟質(zhì)材料)的組合來形成，而對于滑動材料，可以使用被作為機械密封用滑動材料來使用的材料。作為SiC，以將硼、鋁、碳等作為燒結(jié)助劑的燒結(jié)體為首，有由成分、組成不同的2種以上的相構(gòu)成的材料，例如分散有石墨粒子的SiC、由SiC和Si構(gòu)成的反應(yīng)燒結(jié)SiC、SiC - TiC、SiC - TiN等，作為碳，以混合有碳質(zhì)和石墨質(zhì)的碳為首，可以利用樹脂成型碳、燒結(jié)碳等。此外，在上述滑動材料以外，也可以使用金屬材料、樹脂材料、表面改性材料(涂層材料)、復(fù)合材料等。
[0056]圖2是示出水泵用的機械密封的一個例子的正面剖視圖。
[0057]圖2的機械密封是對要從滑動面的外周朝內(nèi)周方向泄漏的冷卻水進行密封的形式的內(nèi)側(cè)式的機械密封，圓環(huán)狀的旋轉(zhuǎn)環(huán)3與圓環(huán)狀的固定環(huán)6借助沿軸向?qū)υ摴潭ōh(huán)6施力的螺旋波形彈簧8和波紋管9，在通過拋光等進行鏡面加工而成的滑動面S處彼此緊密接觸地進行滑動，其中，旋轉(zhuǎn)環(huán)3隔著套筒2以能夠與旋轉(zhuǎn)軸I一體地旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)軸I側(cè)，旋轉(zhuǎn)軸I對冷卻水側(cè)的泵葉輪(省略圖示)進行驅(qū)動，固定環(huán)6以非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)并且能夠沿軸向移動的狀態(tài)設(shè)置在泵的殼體4。即，該機械密封防止冷卻水在旋轉(zhuǎn)環(huán)3與固定環(huán)6彼此的滑動面S處從旋轉(zhuǎn)軸I的外周向大氣側(cè)流出。
[0058]〔實施方式I〕
[0059]圖3涉及本發(fā)明的實施方式1，是用于說明形成于旋轉(zhuǎn)環(huán)的滑動面的動壓發(fā)生槽和抽吸部的圖，圖3 (a)是俯視圖，圖3 (b)是沿著圖3 (a)的X — X線的剖視圖。
[0060]在圖3中，旋轉(zhuǎn)環(huán)3被稱為接合環(huán)，多由SiC (硬質(zhì)材料)形成。在該旋轉(zhuǎn)環(huán)3的滑動面S，形成有在圓周方向分離的多個動壓發(fā)生槽20。在所述動壓發(fā)生槽20中，以相互鄰接的一對半徑方向槽20a、20b為一組構(gòu)成多組動壓發(fā)生用槽組，半徑方向槽以朝向邊界部而增高的方式沿著圓周方向形成為相互呈相反方向的楔狀，在邊界部設(shè)置有將兩半徑方向槽隔開的堤部21。設(shè)置于滑動面S的動壓發(fā)生槽20的數(shù)量是任意的，其經(jīng)過設(shè)計性的計算而得到最優(yōu)選的個數(shù)。
[0061]圖3 (a)所示的動壓發(fā)生槽20形成為大致L字狀的形狀，其從旋轉(zhuǎn)環(huán)3的滑動面S的外周側(cè)端部向內(nèi)周側(cè)沿大致徑向延伸，并且在內(nèi)周側(cè)彎折而沿大致周向延伸。動壓發(fā)生槽20構(gòu)成為，在旋轉(zhuǎn)環(huán)3的外周面與被密封流體側(cè)連通，使被密封流體容易被引入到槽內(nèi)。
[0062]如圖3 (b)所示，動壓發(fā)生槽20的深度在沿周向延伸的部分沿著滑動方向逐漸變化。具體地講，動壓發(fā)生槽20的深度構(gòu)成為，在半徑方向槽20a中沿著箭頭rl方向呈階梯狀加深，且在半徑方向槽20b中沿著箭頭r2方向呈階梯狀加深。即，動壓發(fā)生槽20的半徑方向槽20a和20b構(gòu)成為隨著朝向邊界部而增高。
[0063]動壓發(fā)生槽20和與其對置的固定環(huán)6的滑動面之間的空間按照從被密封流體側(cè)引入到槽內(nèi)的被密封流體的前進路線，首先隨著向徑向內(nèi)側(cè)前進而變窄，接著在沿周向彎折的部分變寬，隨著沿周向前進逐漸變淺，因此，結(jié)果，使被密封流體流被節(jié)流。由于被密封流體逐漸節(jié)流，從而產(chǎn)生了以將旋轉(zhuǎn)環(huán)3和固定環(huán)6相互拉開的方式作用的動壓。由此，在旋轉(zhuǎn)環(huán)3和固定環(huán)6的滑動面S之間容易形成基于被密封流體的潤滑膜，提高了滑動特性。特別地，對于本實施方式中的動壓發(fā)生槽20，由于動壓發(fā)生槽為大致L字狀的形狀，因此，容易將引入到半徑方向槽20b的被密封流體排出，能夠防止泄漏。
[0064]動壓發(fā)生槽20能夠通過在鏡面加工得到的滑動面S實施基于YVO4激光或噴砂的微細加工來形成。此外，也可以根據(jù)產(chǎn)品尺寸，通過切削來形成。
[0065]在本實施方式的旋轉(zhuǎn)環(huán)中，以最深部處的深度為0.1?5 μ m的方式形成動壓發(fā)生槽20。
[0066]在動壓發(fā)生槽20的內(nèi)部形成有抽吸部10。在圖3中，在動壓發(fā)生槽20的底部的整個面形成有抽吸部10，但也不是必須在整個面設(shè)置，也可以在一部分設(shè)置。
[0067]為了使機械密封低摩擦化，雖然取決于被密封流體的種類和溫度等，但通常在滑動面之間需要大約0.1 μ m?10 μ m的液膜。為了獲得該液膜，像上述那樣，在動壓發(fā)生槽20的內(nèi)部形成有抽吸部10，該抽吸部10借助固定環(huán)6和旋轉(zhuǎn)環(huán)3的相對旋轉(zhuǎn)滑動而產(chǎn)生抽吸作用。該抽吸部10具備對被密封流體向吸入方向進行作用的吸入抽吸部10a、和對被密封流體向排出方向進行作用的排出抽吸部IOb。
[0068]在圖3中，在旋轉(zhuǎn)環(huán)3向R方向旋轉(zhuǎn)時，如雙點劃線的箭頭所示，向抽吸部10取入被密封流體、以及向被密封流體側(cè)推回被密封流體。[0069]在各個抽吸部10，以相互平行的方式形成有固定間距的多個線狀的凹凸(在本發(fā)明中也稱為“線狀的凹凸的周期構(gòu)造”。)，該線狀的凹凸的周期構(gòu)造例如是由飛秒激光形成的微細構(gòu)造。
[0070]此外，對于本發(fā)明中的“線狀的凹凸”，除了直線狀的凹凸以外，還包括在直線狀的凹凸的形成過程中出現(xiàn)的稍微彎曲的凹凸或曲線狀的凹凸。
[0071]此外，如圖3 (a)所示，在抽吸部10形成的線狀的凹凸形成為，相對于滑動面S的滑動方向即滑動面S的旋轉(zhuǎn)切線方向以規(guī)定的角度Θ傾斜。規(guī)定的角度Θ優(yōu)選為相對于滑動面S的旋轉(zhuǎn)切線在內(nèi)徑方向和外徑方向這兩個方向上分別處于10°?80°的范圍。
[0072]多個抽吸部10中的各抽吸部10的線狀的凹凸相對于旋轉(zhuǎn)切線的傾斜角度Θ可以全部相同，也可以針對各個抽吸部10而不同。但是，由于滑動面S的滑動特性根據(jù)該傾斜角度θ而受到影響，因此，根據(jù)要求的潤滑性和滑動條件等，將各抽吸部10的線狀的凹凸的傾斜角度統(tǒng)一成恰當且特定的傾斜角度Θ對于獲得穩(wěn)定的滑動特性是有效的。
[0073]在圖3 (a)的情況下，對于呈階梯狀變化的半徑方向槽20a、20b的各階梯，相對于旋轉(zhuǎn)切線的傾斜角度Θ是固定的。
[0074]因此，如果滑動面S的旋轉(zhuǎn)滑動方向為一個方向，則多個抽吸部10分別相對于線狀的凹凸的旋轉(zhuǎn)切線的傾斜角度Θ被規(guī)定為最合適的特定的角度。
[0075]此外，如果滑動面S的旋轉(zhuǎn)滑動方向為正反兩個方向，則期望的是同時存在第I抽吸部和第2抽吸部，第I抽吸部具有線狀的凹凸，該線狀的凹凸以在向一個方向旋轉(zhuǎn)時成為恰當?shù)幕瑒犹匦缘牡贗角度相對于旋轉(zhuǎn)切線傾斜，第2抽吸部具有線狀的凹凸，該線狀的凹凸以在向上述一個方向的相反方向旋轉(zhuǎn)時成為恰當?shù)幕瑒犹匦缘牡?角度相對于旋轉(zhuǎn)切線傾斜。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在滑動面S向正反兩方向旋轉(zhuǎn)時，能夠獲得各自恰當?shù)幕瑒犹匦浴?br> [0076]更具體地，在滑動面S向正反兩方向旋轉(zhuǎn)的情況下，吸入抽吸部IOa和排出抽吸部IOb的各線狀的凹凸的傾斜角度θ優(yōu)選形成為相對于旋轉(zhuǎn)切線對稱那樣的角度。
[0077]此外，吸入抽吸部IOa和排出抽吸部IOb優(yōu)選形成為沿著滑動面S的周向交替配置。
[0078]圖3所示的滑動面S是在這樣的滑動面S向兩方向旋轉(zhuǎn)的情況下優(yōu)選的滑動面S的結(jié)構(gòu)。
[0079]此外，吸入抽吸部IOa和排出抽吸部IOb也可以不沿滑動面S的周向交替配置，例如，也可以按照2個吸入抽吸部10a、l個排出抽吸部IOb的比例來配置，或者可以按照相反的比例來配置。
[0080]抽吸部10是高精度地配置有相互平行且具有固定間距的多個線狀的凹凸的結(jié)構(gòu)(線狀的凹凸的周期構(gòu)造)，抽吸部10例如這樣來形成:使用飛秒激光，嚴格地劃分出滑動面S的規(guī)定的區(qū)域，進而，在各個分區(qū)中，高精度地控制線狀的凹凸的方向。
[0081]在以加工閾值附近的照射強度對基板照射線性偏振的激光時，通過入射光與沿著基板的表面的散射光或者等離子波的干涉，以自我組織的方式與偏振光方向垂直地形成具有波長級的間距和槽深的線狀的凹凸的周期構(gòu)造。此時，通過一邊使飛秒激光重疊(overlap)—邊進行操作，能夠在表面形成該線狀的凹凸的周期構(gòu)造的圖案。
[0082]在利用了這樣的飛秒激光的線狀的凹凸的周期構(gòu)造中，由于能夠控制其方向性，且能夠控制加工位置，因此，能夠劃分為離散的小分區(qū)，并針對各個分區(qū)形成期望的線狀的凹凸的周期構(gòu)造。即，如果使圓環(huán)狀的機械密封滑動件的滑動面旋轉(zhuǎn)并使用該方法，則能夠選擇性地在滑動面形成細微的周期圖案。并且，在還利用了飛秒激光的加工方法中，能夠形成對于提高機械密封的潤滑性和降低泄漏有效的亞微米級的深度的線狀的凹凸的周期結(jié)構(gòu)。
[0083]所述抽吸部10的形成不限于使用飛秒激光，也可以使用皮秒激光或電子束。此外，所述抽吸部10的形成也可以通過使用具有線狀的凹凸的周期構(gòu)造的模具，在使圓環(huán)狀的機械密封滑動件的滑動面旋轉(zhuǎn)的同時進行沖壓或者刻印。
[0084]形成有所述動壓發(fā)生槽20和抽吸部10的滑動面的被密封流體側(cè)的相反側(cè)即內(nèi)周側(cè)需要作為用于在靜止時防止泄漏發(fā)生的密封堤發(fā)揮作用。實現(xiàn)該密封堤功能的密封堤部11是被密封流體(潤滑性流體)無法充分到達的部分，因此成為缺乏潤滑狀態(tài)而容易發(fā)生磨損。為了防止密封堤部11的磨損，降低滑動摩擦，期望密封堤部11由潤滑性優(yōu)異的滑動材料形成。
[0085]期望動壓發(fā)生槽20的深度h為1μπιΟι<100μ m，抽吸部10的線狀的凹凸的頂點與底部之間的深度d設(shè)定在0.1ym≤(!≤IOym的范圍。此外，抽吸部10的線狀的凹凸的間距P也期望設(shè)定在0.Ιμπι≤P≤10 μ m的范圍。
[0086]如圖3所示，在動壓發(fā)生槽20的半徑方向槽的底面的沿著圓周方向的楔狀為階梯狀的情況下，動壓發(fā)生槽20的深度h階段性地變化，因此，抽吸部10的凹凸的頂點和底部之間的深度d也與其對應(yīng)地階段性變化。因此，能夠根據(jù)引入到動壓發(fā)生槽20內(nèi)的被密封流體的量來發(fā)揮抽吸作用。[0087]如上所述，在靜止時，由于形成了沿圓周方向連續(xù)的密封堤部11，從而防止了泄漏，并且，在旋轉(zhuǎn)開始的低速時，被密封流體被取入到抽吸部10，并在滑動面產(chǎn)生潤滑膜，因此能夠充分地潤滑，降低滑動阻力，能夠獲得穩(wěn)定的滑動特性。
[0088]此外，在旋轉(zhuǎn)中，借助動壓發(fā)生槽20在滑動面S產(chǎn)生動壓，在旋轉(zhuǎn)環(huán)3和固定環(huán)6的滑動面S之間形成被密封流體的潤滑膜，提高了滑動特性。此外，在產(chǎn)生動壓時，能夠通過抽吸部的抽吸作用來控制從滑動面漏出的被密封流體的量，能夠進行密封性的控制。此時，將被密封流體取入到吸入抽吸部IOa內(nèi)，并將該被密封流體經(jīng)由滑動面S送入到位于在圓周方向分離的位置的排出抽吸部10b，通過排出抽吸部IOb的作用使該被密封流體產(chǎn)生向被密封流體側(cè)返回的流動。通過該被密封流體的流動，降低了旋轉(zhuǎn)時的泄漏，能夠提高密封性。
[0089]特別地，由于在動壓發(fā)生槽20的內(nèi)部形成有抽吸部10，因此，在圖3中，借助右側(cè)的半徑方向槽20a引入被密封流體，并且在該半徑方向槽20a內(nèi)形成的吸入抽吸部IOa也以引入被密封流體的方式進行作用，借助左側(cè)的半徑方向槽20b將被密封流體推出，并且在該半徑方向槽20b內(nèi)形成的排出抽吸部IOb以將被密封流體向被密封流體側(cè)推出的方式進行作用。伴隨著所述半徑方向槽和抽吸部對被密封流體的引入和推出的作用，滑動面S中被密封流體的量増大，同時，形成有從被密封流體側(cè)吸入、向被密封流體側(cè)推出這樣的被密封流體的流動。由此，在滑動面S之間充分形成了基于被密封流體的潤滑膜，提高了滑動特性，并且降低了被密封流體的泄漏，能夠提高密封性。
[0090]〔實施方式2〕[0091]圖4涉及本發(fā)明的實施方式2，是用于說明形成于旋轉(zhuǎn)環(huán)的滑動面的動壓發(fā)生槽和抽吸部的圖，圖4 (a)是俯視圖，圖4 (b)是沿著圖4 (a)的Y-Y線的剖視圖。
[0092]在圖4中，與圖3相同的標號是指與圖3的部件相同的部件，省略了重復(fù)的說明。
[0093]圖4 (a)所示的動壓發(fā)生槽20形成為大致L字狀的形狀，其從旋轉(zhuǎn)環(huán)3的滑動面S的外周側(cè)端部向內(nèi)周側(cè)沿大致徑向延伸，并且在內(nèi)周側(cè)彎折而沿大致周向延伸。動壓發(fā)生槽20構(gòu)成為，在旋轉(zhuǎn)環(huán)3的外周面與被密封流體側(cè)連通，使被密封流體容易引入到槽內(nèi)。
[0094]如圖4 (b)所示，動壓發(fā)生槽20的深度在沿周向延伸的部分沿著滑動方向逐漸變化。具體地講，動壓發(fā)生槽20的深度構(gòu)成為在半徑方向槽20a中沿著箭頭rl方向直線地加深，并在半徑方向槽20b中沿著箭頭r2方向直線地加深。
[0095]此外，由于動壓發(fā)生槽20的半徑方向槽的沿著圓周方向的楔狀是直線變化的，因此，期望抽吸部10的凹凸的頂點與底部之間的深度d也與其成比例地連續(xù)變化，但是考慮到加工的容易程度，也可以為階段性變化。
[0096]此外，動壓發(fā)生槽20的半徑方向槽的底面不限于直線變化的結(jié)構(gòu)，也可以是將角度不同的多個傾斜面進行組合，以曲面構(gòu)成槽底面從而呈曲線狀地變化。在上述任一情況下，半徑方向槽均形成為隨著朝向邊界部而增高。
[0097]在本實施方式2中，與實施方式I 一樣，在靜止時，由于形成了沿圓周方向連續(xù)的密封堤部11，從而防止了泄漏，并且，在旋轉(zhuǎn)開始的低速時，被密封流體被取入到抽吸部10，并在滑動面產(chǎn)生潤滑膜，因此能夠充分地潤滑，降低滑動阻力，能夠獲得穩(wěn)定的滑動特性。此外，在旋轉(zhuǎn)時，借助動壓發(fā)生槽20在滑動面S產(chǎn)生動壓，在旋轉(zhuǎn)環(huán)3和固定環(huán)6的滑動面S之間形成基于被密封流體的潤滑膜，提高了滑動特性。此外，在產(chǎn)生動壓時，能夠通過抽吸部的抽吸作用來控制從滑動面漏出的被密封流體的量，能夠進行密封性的控制。此時，將被密封流體取入到吸入抽吸部IOa內(nèi)，并將該被密封流體經(jīng)由滑動面S送入到位于在圓周方向分離的位置的排出抽吸部10b，通過排出抽吸部IOb的作用使該被密封流體產(chǎn)生向被密封流體側(cè)返回的流動。通過該被密封流體的流動，確保了在旋轉(zhuǎn)時的滑動面S的潤滑性，防止泄漏，能夠確保密封性。
[0098]特別地，由于在動壓發(fā)生槽20的內(nèi)部形成有抽吸部10，因此，在圖4中，借助右側(cè)的半徑方向槽20a引入被密封流體，并且在該半徑方向槽20a內(nèi)形成的吸入抽吸部IOa也以引入被密封流體的方式進行作用，借助左側(cè)的半徑方向槽20a將被密封流體推出，并且在該半徑方向槽20b內(nèi)形成的排出抽吸部IOb以將被密封流體向被密封流體側(cè)推出的方式進行作用。伴隨著所述半徑方向槽和抽吸部對被密封流體的引入和推出的作用，滑動面S中被密封流體的量増大，同時，形成有從被密封流體側(cè)吸入、向被密封流體側(cè)推出這樣的被密封流體的流動。由此，在滑動面S之間充分形成了基于被密封流體的潤滑膜，提高了滑動特性，并且降低了被密封流體的泄漏，能夠提高密封性。
[0099]在上述實施方式I和2中，在旋轉(zhuǎn)環(huán)3的滑動面形成了動壓發(fā)生槽20和抽吸部10，但也可以與之相反，在固定環(huán)6的滑動面形成動壓發(fā)生槽20和抽吸部10。
[0100]動壓發(fā)生槽20和抽吸部10在徑向可以根據(jù)必要任意地傾斜。例如，在圖3和圖4中，考慮到將動壓發(fā)生槽20的半徑方向槽20a和吸入抽吸部IOa形成為朝向徑向內(nèi)側(cè)逐漸降低，從而容易吸入被密封流體，將動壓發(fā)生槽20的半徑方向槽20b和排出抽吸部IOb形成為朝向徑向內(nèi)側(cè)逐漸增高，從而容易排出被密封流體。[0101]此外，在被密封流體側(cè)存在于旋轉(zhuǎn)環(huán)3和固定環(huán)6的內(nèi)周側(cè)的外側(cè)型的機械密封的情況下，動壓發(fā)生槽20和抽吸部10形成為面對內(nèi)周側(cè)。
[0102]標號說明
[0103]1:旋轉(zhuǎn)軸；
[0104]2:套筒；
[0105]3:旋轉(zhuǎn)環(huán)；
[0106]4:殼體；
[0107]5:密封蓋；
[0108]6:固定環(huán)；
[0109]7:波紋管；
[0110]8:螺旋波形彈簧；
[0111]9:波紋管；
[0112]10:抽吸部；
[0113]10a:吸入抽吸部；
[0114]IOb:排出抽吸部；
[0115]11:密封堤部；
[0116]20:動壓發(fā)生槽；
[0117]20a、20b: —對半徑方向槽；
[0118]21:堤部；
[0119]S:滑動面。
【權(quán)利要求】
1.一種滑動部件，在該滑動部件中，以固定于固定側(cè)的圓環(huán)狀的固定環(huán)和與旋轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)的圓環(huán)狀的旋轉(zhuǎn)環(huán)相對置的方式使各滑動面相對旋轉(zhuǎn)，由此對存在于該相對旋轉(zhuǎn)滑動的所述滑動面的徑向一側(cè)的被密封流體進行密封，該滑動部件的特征在于， 在所述固定環(huán)和旋轉(zhuǎn)環(huán)中任意一方的滑動面，以與被密封流體收納空間連通的方式在圓周方向形成有多個動壓發(fā)生槽，該動壓發(fā)生槽借助固定環(huán)和旋轉(zhuǎn)環(huán)的相對旋轉(zhuǎn)滑動而產(chǎn)生動壓， 在所述動壓發(fā)生槽的內(nèi)部形成有抽吸部，該抽吸部借助固定環(huán)和旋轉(zhuǎn)環(huán)的相對旋轉(zhuǎn)滑動而產(chǎn)生抽吸作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動部件，其特征在于，所述抽吸部具備吸入抽吸部和排出抽吸部，所述吸入抽吸部對被密封流體向吸入的方向進行作用，所述排出抽吸部對被密封流體向排出的方向進行作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軸封裝置，其特征在于，所述抽吸部形成線狀的凹凸的周期構(gòu)造的結(jié)構(gòu)，所述線狀的凹凸形成為，該凹凸的方向相對于該滑動面的滑動方向以規(guī)定的角度傾斜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸封裝置，其特征在于，所述多個抽吸部的線狀的凹凸的周期構(gòu)造形成為，相鄰的抽吸部的所述線狀的凹凸的方向關(guān)于該滑動面的滑動方向?qū)ΨQ。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的軸封裝置，其特征在于，所述抽吸部的線狀的凹凸的周期構(gòu)造通過飛秒激光的照射而形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3?5中的任一項所述的機械密封，其特征在于，在所述動壓發(fā)生槽的深度為h的情況下，所述抽吸部的線狀的凹凸的深度d為d = 0.1h?10h，凹凸的間距P被設(shè)定在P = 0.1h?IOh的范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?6中的任一項所述的滑動部件，其特征在于，在所述動壓發(fā)生槽中，半徑方向槽以相互相鄰的一對半徑方向槽為一組而構(gòu)成多組動壓發(fā)生用槽組，該半徑方向槽以朝向邊界部而增高的方式沿著圓周方向形成為相互呈相反方向的楔狀，在邊界部設(shè)置有將兩個半徑方向槽隔開的堤部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的滑動部件，其特征在于，所述動壓發(fā)生槽形成為大致L字狀的槽的形狀，其從滑動面的外周側(cè)端部朝向內(nèi)周側(cè)沿著大致徑向延伸，并且在內(nèi)周側(cè)彎折而沿大致周向延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的滑動部件，其特征在于，所述動壓發(fā)生槽的半徑方向槽的沿著圓周方向的底面的楔狀由階梯狀、直線狀或者曲線狀構(gòu)成，所述抽吸部的線狀的凹凸的深度被設(shè)定為根據(jù)半徑方向槽的深度而變化。
【文檔編號】F16J15/34GK103732958SQ201280040281
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月10日
【發(fā)明者】細江猛, 井上秀行 申請人:伊格爾工業(yè)股份有限公司