[发明专利]滑动部件

说明书

技术领域

本发明涉及例如机械密封件、轴承、以及其它适用于滑动部的滑动部件。特别是，涉及使流体介入滑动面使摩擦减低、并且需要防止流体从滑动面泄漏的密封环或者轴承等滑动部件。

背景技术

在作为滑动部件的一例的机械密封件中，为了长期地维持密封性，必须兼顾“密封”与“润滑”这样相悖的条件。特别是，近年中，为了环境保护等，为了在谋求防止被密封流体的泄漏的同时降低机械的损失，进一步，提高了低摩擦化的要求。作为低摩擦化的方法能够这样达成：通过旋转在滑动面间产生动压，形成在介入了液膜的状态下进行滑动的所谓的流体润滑状态。但是，这种情况因为在滑动面间产生正压，所以流体从正压部分向滑动面外流出。轴承中称为侧方泄漏，相当于密封时的泄漏。当在密封面外周侧存在密封流体，在内周侧存在大气，密封外周侧流体时（称为“内侧型”）的内周侧泄漏量由下面的公式表示。

公式1

Q=-∫(h312η∂p∂r|r=r1)r1·dθ]]>

Q：滑动面内径为r1时的内周侧泄漏量（负泄漏方向）

h：间隙高度

n：流体粘度

p：压力

由上述公式可知，越促进流体润滑，产生动压，形成液膜，内周端侧的压力梯度越大，h变大了的结果是泄漏量Q增大。

因此，密封时，为了减少泄漏量Q需要使间隙h以及压力梯度变小。

根据以上内容，以往的密封中，在通过将液膜厚度h减小到不损伤滑动面的程度来维持密封性能的所谓的密封与润滑的妥协方面是成立的。

因此，在接触导致即烧粘等表面损伤的环境下使用的密封件中，使其动压效果优先的结果是，液膜厚度h增大，因此泄漏量增大。另一方面，在即使长期直接接触也不易产生问题的环境下使用的密封件中，使密封性能优先的结果是，间隙h减小，动压效果也减小，因此，直接接触导致的面的磨损和损伤的可能性、和摩擦系数升高。作为前者的结构的示例，例如列举专利文献1所记载的发明。所述发明是干气密封件，但是也可以挪用作液体密封件，其能够获得优异的动压效果，而另一方面，泄漏量非常多。作为后者的构造的示例，有这样的结构：为了使得即使在直接接触时也不易产生问题，而在固定环侧使用自润滑性优异的烧制碳，在平面之间进行密封。作为其他的示例，作为动压产生机构还有实施了波纹或螺纹槽的例子（例如，参照专利文献2、3）。

在液体密封中，因为液体比气体粘度大，因此，即使是平面之间，通过面的微小的波纹或粗糙的凹凸等也能够得到动压效果。因此，多采用以密封性能为优先的构造。另一方面，为了兼顾密封与润滑，还设计了若干将所泄漏的液体拉回到高压侧的具有抽吸（pumping，泵吸）效果的机构。例如，专利文献4中公开了这样的机构：通过在预先具有间隙的旋转和静止2面间设置高度不同的“堤堰（堰）”，利用剪切流进行抽吸。该机构中存在这样的问题：由于需要机械地提供初始间隙，因此构造变得复杂，并且静止时也有间隙，因而静止时会产生泄漏。

另外，非专利文献1中公开了这样的构造：使高压侧的流体暂且积存到阻挡（dam）部，在瑞利台阶轴承部产生了动压后，返回到高压侧。该机构中存在这样的危险：在液体积存于阻挡部之前不会产生动压，因此刚开始旋转后，伴随着直接接触地滑动，因此其间会产生表面损伤。

另外，非专利文献2中公开了这样的设计：在瑞利台阶的上游侧设置抽吸槽（pumping groove），从而利用旋转时的剪切流而产生抽吸效果。该机构中存在以下问题：由于通过抽吸槽连接高压侧与低压侧，所以静止时产生泄漏。