[发明专利]滑动部件

说明书

技术领域

本发明例如涉及机械密封件、轴承、其他适于滑动部的滑动部件。特别涉及需要在使流体介于滑动面来降低摩擦的同时、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个例子的机械密封件中，为了长期维持密封性，必须兼顾“密封”和“润滑”这两个相反的条件。尤其是，近年来，为了环境保护等，进一步提高了低摩擦化的要求，以谋求在防止被密封流体泄漏的同时降低机械性损失。作为低摩擦化的方法，能够这样来达成：通过旋转而在滑动面之间产生动压，成为在夹着液膜的状态下进行滑动的所谓流体润滑状态。但是，在该情况下，由于在滑动面之间产生正压，因此流体从正压部分向滑动面外流出。对于轴承来说为侧方泄漏，相当于密封的情况下的泄漏。在密封面外周侧存在密封流体，在内周侧存在大气，对外周侧的流体进行了密封的情况下(被称为“内侧式”。)的内周侧泄漏量以下式示出。

[式1]

Q：滑动面内径r1的内周侧泄漏量(负号为泄漏方向)

h：间隙高度

η：流体粘度

p：压力

根据上式可知：越是促进流体润滑、产生动压并形成液膜，内周端侧的压力斜率就越大，h越大，其结果是泄漏量Q増大。

因此，在密封的情况下，为了使泄漏量Q减少，需要减少间隙h和压力斜率

此外，对于作为与机械密封件的摩擦特性类似的技术的滑动轴承的摩擦特性，已知有图5所示的“斯特里贝克曲线”(参考文献：讲谈社，“摩擦学”，H.杰础斯著(講談社，“トライボロジー”H.チコス著))。

图5的横轴为粘度η×速度v/载荷F_N，在粘度和载荷固定的情况下为速度。现在，在使粘度和荷重固定的情况下，在作为中速域的混合润滑区域“第2：h(间隙)≒R(表面粗糙度)”和作为高速域的流体润滑区域“第1：h(间隙)＞＞R(表面粗糙度)”，摩擦系数小，而在作为起动时的边界润滑区域“第3：h(间隙)→0”，摩擦系数极大。

另一方面，根据本发明的发明人的数值解析，在机械密封件中，施加于滑动面的槽深和滑动面的摩擦系数的关系如图6所示，槽深与滑动面的摩擦系数的关系根据滑动面的滑动速度而不同。

并且，一般地，设置于机械密封件的动压产生槽是出于在常用转速域中体现效果、并且将流体充分导入滑动面这样的观点来设计的，动压产生槽的加工通过机械加工、喷射和激光来进行，是数μm以上的槽深。因此，在中速域和高速域中为低摩擦，而在低速域无法获得载荷容量，难以实现低摩擦。特别地，由于在起动或停止时无法产生充分的动压，因此无法发挥充分的润滑特性，在起动或停止时存在产生响动或产生滑动面的过度接触这样的问题。

此外，近年来，作为通过能够良好地进行被密封流体向滑动面之间的导入及其保持来以不产生过大泄漏的方式降低摩擦系数的机械密封滑动件，在滑动面沿周向设置有多个通过与对方滑动件的相对旋转而在滑动面之间生成动压的动压生成槽，在上述这样的机械密封滑动件中还提出有以下结构：动压生成槽由相对于滑动方向具有倾斜角的直线状的槽或者曲线状的螺旋槽形成，动压生成槽的加工通过飞秒激光来进行，槽深为1μm以下(例如，参照专利文献1和2。)。

但是，专利文献1和2所记载的发明的目的在于，在滑动面通过与对方滑动件的相对旋转来在滑动面之间生成动压，其存在以下问题：在高压并且是中、高速域中为低摩擦，但在低压并且是中、高速域，或者在起动、停止时无法产生充分的动压，因此无法发挥充分的润滑特性。此外，由于通过动压生成槽来实现被密封流体向滑动面之间的导入，为了减少泄漏量，需要在滑动面的低压侧设置泄漏防止用的环状槽等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2009/087995号

专利文献2：日本特开2011-196429号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的在于提供一种滑动部件，其进一步减少了被密封流体的泄漏量，并显著提高了起动或停止时的润滑特性，在旋转时通过流体润滑进行动作，能够兼顾密封和润滑。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本发明的滑动部件的第1特征在于，在一对滑动部件的相互相对滑动的一侧的滑动面，在周向独立地设置有多个正压产生机构，正压产生机构由以与所述滑动面大致平行的方式具有亚微米级的阶梯差的极浅平行槽构成，所述极浅平行槽与高压流体侧连通，所述极浅平行槽与低压流体侧被密封面隔离开。