專利名稱：滑動(dòng)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)械密封的滑動(dòng)件。
背景技術(shù)：
在用作泵等的軸密封裝置的機(jī)械密封中，通過彈簧等使固定到軸上的第一滑動(dòng)件和固定到殼體上的第二滑動(dòng)件彼此間緊密接觸，承受到軸向方向上的促動(dòng)力，并且也通過軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而彼此滑動(dòng)。因此，已經(jīng)通過在滑動(dòng)件的滑動(dòng)表面上提供不平部分或槽來提高滑動(dòng)性能。例如，專利文件I描述了一種機(jī)械密封，其力圖通過飛秒激光束加工來在滑動(dòng)件的滑動(dòng)表面上形成具有方向性的細(xì)小的不平部分而改善潤(rùn)滑性，使得要密封的流體較容易流到滑動(dòng)表面。專利文件2描述了一種機(jī)械密封，其力圖在軸轉(zhuǎn)動(dòng)的期間通過形成在滑動(dòng)·表面上的槽產(chǎn)生動(dòng)態(tài)壓力來降低滑動(dòng)阻力，以將更多的要密封的液體抽到滑動(dòng)表面處(通過要密封的流體形成潤(rùn)滑膜)。在軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定水平的高速之前，不會(huì)產(chǎn)生能減輕滑動(dòng)件的滑動(dòng)阻力的動(dòng)態(tài)壓力。因此，在開始轉(zhuǎn)動(dòng)之后，在產(chǎn)生動(dòng)態(tài)壓力的轉(zhuǎn)速之前，不會(huì)有足量的要密封的流體處于滑動(dòng)表面之間，這會(huì)導(dǎo)致較低的潤(rùn)滑性。在這種狀態(tài)中，轉(zhuǎn)矩會(huì)變高，會(huì)產(chǎn)生咬合、震動(dòng)或噪聲，并且滑動(dòng)性能變得不穩(wěn)定?，F(xiàn)有技術(shù)文件專利文件專利文件I :W02009/087995專利文件2 :日本專利申請(qǐng)?zhí)卦S公開No. 2006-02283
發(fā)明內(nèi)容
[本發(fā)明解決的問題]本發(fā)明用于解決傳統(tǒng)技術(shù)中的上述問題，其目的是提供一種不論轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速如何均能夠穩(wěn)定滑動(dòng)性能的滑動(dòng)件。[解決問題的手段]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種環(huán)狀的滑動(dòng)件，其用于抑制要密封的流體從殼體和插入到殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間泄漏的機(jī)械密封，這種環(huán)狀滑動(dòng)件安裝在殼體和轉(zhuǎn)動(dòng)軸中的一個(gè)上，并且在承受到軸向的促動(dòng)力后自由滑動(dòng)到與安裝在殼體和轉(zhuǎn)動(dòng)軸中的另一個(gè)上的環(huán)狀的另一滑動(dòng)件相接觸，其中，在與另一滑動(dòng)件所形成的滑動(dòng)表面上形成了動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽，其可將要密封的流體從要密封區(qū)域引導(dǎo)到滑動(dòng)表面的不密封區(qū)域的一偵牝并且通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)所導(dǎo)致的要密封的流體的相對(duì)流動(dòng)而產(chǎn)生抵抗促動(dòng)力的動(dòng)態(tài)壓力，還形成了凹凸部分，其為比動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽更淺的槽，并且由多個(gè)在相對(duì)于滑動(dòng)方向傾斜的方向中延伸的小槽構(gòu)成，使得可將要密封的流體從要密封區(qū)域的一側(cè)弓I導(dǎo)到滑動(dòng)表面的不密封區(qū)域的一側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明，可以改善低速下的滑動(dòng)性能。即，由比動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽更淺的小槽所形成的凹凸部分可產(chǎn)生降低摩擦系數(shù)的作用，甚至在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速低時(shí)也是如此。因此，在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到可獲得通過動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽所導(dǎo)致的動(dòng)態(tài)壓力作用的速度之前，可通過凹凸部分來提高滑動(dòng)表面的潤(rùn)滑性。此外，如果轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速增加到可由動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽導(dǎo)致動(dòng)態(tài)壓力作用，則也可在高速度下保持優(yōu)異的潤(rùn)滑性。動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽和凹凸部分優(yōu)選地形成為彼此靠近，并且凹凸部分更優(yōu)選地形成在要密封的流體的流動(dòng)方向中的動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽的下游。如上所述，通過在要密封的流體的流動(dòng)方向中的凹凸部分的上游形成比構(gòu)成凹凸部分的小槽更深的動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽，可以增加引導(dǎo)到凹凸部分中的要密封的流體的量。一般地，要密封的流體從靠近凹凸部分中的要密封區(qū)域的區(qū)域、即從在朝向滑動(dòng)件中的要密封區(qū)域的周向側(cè)面上的區(qū)域流入到凹凸部分中。根據(jù)本發(fā)明，除了上述靠近周向表面的區(qū)域，要密封的流體的流入可來自于靠近動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽的區(qū)域。如上文所述，由于可擴(kuò)大要密封的流體到凹凸部分的流入的區(qū)域，因此即使減小靠近周向表面的區(qū)域，也可以保證所要求的流入量。因此，可以降低在周向方向中形成凹凸部分的范圍，從而提高設(shè)計(jì)的靈活性。特別是，當(dāng)形成多個(gè)動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽或多個(gè)凹凸部分時(shí)，可形成更多的動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽或更多的凹凸部分。動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽和凹凸部分優(yōu)選地形成為彼此相鄰。因此，要密封的流體變得更容易流入到凹凸部分中，使得可進(jìn)一步改善低速下的潤(rùn)滑性。即，在開始轉(zhuǎn)動(dòng)之后，立即將要密封的流體從動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽引入到凹凸部分中，因此，在發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的開始，可以導(dǎo)致作用為將滑動(dòng)表面與另一滑動(dòng)件分開的舉升力。如果轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變且要密封的流體的流動(dòng)方向反轉(zhuǎn)，則動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽和凹凸部分會(huì)產(chǎn)生相反的作用。即，動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽不產(chǎn)生動(dòng)態(tài)壓力，并且作用為將要密封的流體從滑動(dòng)表面的不密封區(qū)域的一側(cè)引導(dǎo)到要密封區(qū)域。而且，隨著轉(zhuǎn)動(dòng)軸改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向，構(gòu)成凹凸部分的多個(gè)小槽的傾斜方向在將要密封的流體從不密封區(qū)域的一側(cè)引導(dǎo)到要密封區(qū)域的一側(cè)的方向中起作用。因此，可適當(dāng)?shù)夭捎孟旅娴慕Y(jié)構(gòu)。S卩，滑動(dòng)件可包括第一動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽，其相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向產(chǎn)生動(dòng)態(tài)壓力；第一凹凸部分，其相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸的所述一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向?qū)⒁芊獾牧黧w從滑動(dòng)表面的要密封區(qū)域的一側(cè)引導(dǎo)到其不密封區(qū)域的一側(cè)；第二動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽，其相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸的另一轉(zhuǎn)動(dòng)方向產(chǎn)生動(dòng)態(tài)壓力；第二凹凸部分，其相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸的所述另一轉(zhuǎn)動(dòng)方向?qū)⒁芊獾牧黧w從滑動(dòng)表面的要密封區(qū)域的一側(cè)引導(dǎo)到其不密封區(qū)域的一側(cè)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，不論轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如何，均可獲得改善效果的潤(rùn)滑性，并且也可在改善潤(rùn)滑性的同時(shí)抑制要密封的流體泄漏到不密封區(qū)域。即，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸在一個(gè)方向中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第一動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽和第一凹凸部分產(chǎn)生動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生和潤(rùn)滑改善的作用，而第二動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽和第二凹凸部分產(chǎn)生將要密封的流體從滑動(dòng)表面帶回到要密封區(qū)域的作用。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸在另一轉(zhuǎn)動(dòng)方向中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第二動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽和第二凹凸部分產(chǎn)生動(dòng)態(tài) 壓力產(chǎn)生和潤(rùn)滑改善的作用，而第一動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽和第一凹凸部分產(chǎn)生將要密封的流體從滑動(dòng)表面帶回到要密封區(qū)域的作用。因此，可以抑制由于將要密封的流體過量引入到滑動(dòng)表面而導(dǎo)致的要密封的流體到不密封區(qū)域中的泄漏，同時(shí)可以主動(dòng)地將要密封的流體引入到目的滑動(dòng)表面，而不論轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如何。此外，對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向來說，第一動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽、第一凹凸部分、第二凹凸部分和第二動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽在要密封的流體的流動(dòng)方向中按此順序從上游到下游地布置。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，吸入滑動(dòng)表面的流股和從滑動(dòng)表面排出流股沿著要密封的流體的流動(dòng)方向形成在要密封的流體中。S卩，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，形成了下面流股，其通 過第一動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽和第一凹凸部分產(chǎn)生吸入作用以將要密封的流體從要密封區(qū)域引入滑動(dòng)表面，又通過第二凹凸部分和第二動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽產(chǎn)生排出作用以將要密封的流體從滑動(dòng)表面排出到要密封區(qū)域。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變?yōu)榱硪晦D(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí)，形成了下面流股，其通過第二動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽和第二凹凸部分產(chǎn)生了對(duì)要密封的流體的吸入作用，又通過第一凹凸部分和第一動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽產(chǎn)生了對(duì)要密封的流體的排出作用。因此，可以改善潤(rùn)滑性，同時(shí)更有效地抑制要密封的流體泄漏到不密封區(qū)域。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，不論軸的轉(zhuǎn)速如何均可穩(wěn)定滑動(dòng)性能。


圖I是顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的滑動(dòng)件的滑動(dòng)表面的結(jié)構(gòu)的示例性平面圖。圖2是顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽的結(jié)構(gòu)的示例性圖。圖3是顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的凹凸部分的結(jié)構(gòu)的示例性平面圖。圖4是顯示了機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)的示例性剖視圖。圖5是顯示了根據(jù)一種改進(jìn)的滑動(dòng)件的滑動(dòng)表面的結(jié)構(gòu)的示例性平面圖。圖6是顯示了根據(jù)所述改進(jìn)的動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽的結(jié)構(gòu)的示例性圖。
具體實(shí)施例方式下文將基于實(shí)施方案并參考附圖來說明性地詳細(xì)描述實(shí)施本發(fā)明的方式。但是，如果沒有特別提及，在該實(shí)施方案中描述的結(jié)構(gòu)件的尺寸、材料、形狀和相對(duì)布置并不用于將本發(fā)明的范圍限制到僅此實(shí)施例。(實(shí)施方案)將根據(jù)圖I到4描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的滑動(dòng)件。圖I是顯示了根據(jù)本實(shí)施方案的滑動(dòng)件的滑動(dòng)表面的結(jié)構(gòu)的示例性平面圖。圖2是顯示了根據(jù)本實(shí)施方案的動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽的結(jié)構(gòu)的示例性圖。圖3是顯示了根據(jù)本實(shí)施方案的凹凸部分的結(jié)構(gòu)的示例性平面圖。圖4是顯示了機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)的示例性剖視圖。圖5是顯示了根據(jù)一種改進(jìn)的滑動(dòng)件的滑動(dòng)表面的結(jié)構(gòu)的示例性平面圖。圖6是顯示了根據(jù)該改進(jìn)的動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽的結(jié)構(gòu)的示例性圖。<機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)〉首先，將根據(jù)圖4來描述使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的滑動(dòng)件的機(jī)械密封。機(jī)械密封I是抑制要密封的流體、例如油從殼體2和插入到殼體2中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸3之間泄漏的密封裝置，它能用于各種裝置，例如泵、冷凍機(jī)等。機(jī)械密封I包括連接 于殼體2的配合環(huán)(另一滑動(dòng)件)10和安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸3上的密封環(huán)(滑動(dòng)件)11。配合環(huán)10通過0型圈密封并連接于殼體2。密封環(huán)11通過0型圈固定于通過彈性件12、如彈簧而彈性地保持在轉(zhuǎn)動(dòng)軸3上的保持器13。配合環(huán)10和密封環(huán)11在軸向方向中通過基本上垂直于軸向方向的環(huán)形端面(滑動(dòng)面)10a、Ila彼此接觸。配合環(huán)10和密封環(huán)11的外周側(cè)朝向處于殼體2內(nèi)部的要密封區(qū)域(0)，并且其內(nèi)周側(cè)朝向處于大氣一側(cè)的不密封區(qū)域(A)。配合環(huán)10和密封環(huán)11由于彈性件12的促動(dòng)力而在軸向方向中彼此緊密接觸，因此會(huì)抑制存在于要密封區(qū)域(0)內(nèi)的要密封的流體到不密封區(qū)域(A)中的泄漏。通過打磨(表面拋光)等來打平配合環(huán)10的環(huán)形滑動(dòng)表面IOa和密封環(huán)11的環(huán)形滑動(dòng)表面11a，并且當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過滑動(dòng)表面10a、lla的滑動(dòng)來保持配合環(huán)10和密封環(huán)11的密封狀態(tài)。當(dāng)潤(rùn)滑油與要密封的流體分開使用時(shí)，滑動(dòng)表面10a、lla構(gòu)造為將要密封的流體或潤(rùn)滑油保持在它們之間，因此降低了滑動(dòng)阻力或摩擦。在本實(shí)施方案中，當(dāng)潤(rùn)滑油與要密封的流體分開使用時(shí)，假設(shè)潤(rùn)滑油包含在要密封的流體中。轉(zhuǎn)動(dòng)軸3構(gòu)造為通過馬達(dá)(未示出)而能在兩個(gè)方向中轉(zhuǎn)動(dòng),所述馬達(dá)的rpm (每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))由逆變器控制。轉(zhuǎn)動(dòng)軸3也具有處在軸中心的流動(dòng)路徑3A，并且管道4穿過流動(dòng)路徑3A而布置。要密封的流體通過管道4流入殼體2的內(nèi)部(要密封區(qū)域(0))，并且通過流動(dòng)路徑3A從殼體2的內(nèi)部流出。流動(dòng)路徑3A和管道4的邊緣(未示出)聯(lián)通式地連接于循環(huán)單元(未示出)，并且通過連接于管道4的泵來允許被控制為預(yù)定壓力和預(yù)定溫度的要密封的流體在殼體2的內(nèi)部和循環(huán)單元之間循環(huán)。殼體2固定到由軸承5轉(zhuǎn)動(dòng)式支撐的軸6上。因此，殼體2構(gòu)造為當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其可通過配合環(huán)10和密封環(huán)11之間的滑動(dòng)阻力(轉(zhuǎn)動(dòng)期間的摩擦力)而轉(zhuǎn)動(dòng)。<滑動(dòng)件的構(gòu)造>將根據(jù)圖I到3來描述根據(jù)本實(shí)施方案的滑動(dòng)件的構(gòu)造。如圖I所示，作為滑動(dòng)件的密封環(huán)11為環(huán)形件，并且具有多個(gè)動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14(14a，14b)和多個(gè)由多個(gè)形成在滑動(dòng)表面Ila上的平行的小槽形成的凹凸部分
15(15a, 15b)。密封環(huán)11是由碳化硅(SiC)制造的環(huán)形件，并且滑動(dòng)面Ila的表面被打平。圖I中顯示的箭頭a、b顯示了通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸3的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致的在密封環(huán)11和要密封的流體之間的要密封的流體的相對(duì)流動(dòng)方向。流動(dòng)方向與轉(zhuǎn)動(dòng)軸3的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14a、14b和凹凸部分15a、15b具有各自的預(yù)設(shè)方向，在其中可產(chǎn)生有效的動(dòng)態(tài)壓力作用或潤(rùn)滑性改進(jìn)作用。即，相應(yīng)地是，當(dāng)要密封的流體的流動(dòng)方向?yàn)榧^a (轉(zhuǎn)動(dòng)軸3的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)榧^b)的方向(順時(shí)針)時(shí)，動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14a和凹凸部分15a構(gòu)造為能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的動(dòng)態(tài)壓力的產(chǎn)生和潤(rùn)滑性的改進(jìn)，并且當(dāng)要密封的流體的流動(dòng)方向?yàn)榧^b (轉(zhuǎn)動(dòng)軸3的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)榧^a)的方向(逆時(shí)針)時(shí)，動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14b和凹凸部分15b構(gòu)造為能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的動(dòng)態(tài)壓力的產(chǎn)生和潤(rùn)滑性的改進(jìn)。在動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14a、14b和凹凸部分15a、15b的附圖標(biāo)記方面，當(dāng)不需要通過區(qū)分方向特性而描述動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽和凹凸部分時(shí)，動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽和凹凸部分分別簡(jiǎn)單地標(biāo)示為14和15。還如圖I所示，方向特性匹配的動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14和凹凸部分15布置為彼此相鄰，并且各自成對(duì)。在每對(duì)中，凹凸部分15布置在沿有效流動(dòng)方向中的動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14的下游。這種成對(duì)的動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14和凹凸部分15以具有不同方向特性的對(duì)彼此相鄰的方式沿著滑動(dòng)表面Ila的整個(gè)周向均勻地布置。還如圖I所不,動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14和凹凸部分15設(shè)置成分別與相鄰的動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14和相鄰的凹凸部分15間隔開，并且在其之間形成間隔部分16。間隔部分16不必形成在具有相匹配的方向性質(zhì)并且各自形成如圖5所示的改進(jìn)的對(duì)的動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14和凹凸部分15之間(即動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14a和凹凸部分15a之間，以及動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14b和凹凸部分15b之間)。通過上述結(jié)構(gòu)，可增大其中構(gòu)成凹凸部分15a的小槽通向要密封區(qū)域(0) —側(cè)的區(qū)域。因此，可以促使將要密封的流體引入滑動(dòng)表面11a，使得可提高潤(rùn)滑性改善作用。
動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽的結(jié)構(gòu)>>將根據(jù)圖2來描述動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14的結(jié)構(gòu)。在圖2中，上部部分是動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽的平面圖，下部部分是該平面圖的AA’剖面圖。如圖2的上部部分所示，動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14基本上是勾形(L形)槽，其在大致徑向方向中從滑動(dòng)表面Ila的外周邊朝向內(nèi)周邊延伸，并且在大致周向方向中彎曲其末端。動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14構(gòu)造為通向在密封環(huán)11的外周上的要密封區(qū)域(0)，使得存在于要密封區(qū)域(0)中的要密封的流體更有可能被引入該槽中。如圖2的下部部分所示，動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14在沿周向方向延伸的部分中的深度(在軸向方向上距滑動(dòng)表面Ila的距離)沿著滑動(dòng)方向(滑動(dòng)表面Ila的周向方向)逐漸變化。更具體地說，動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14的深度構(gòu)造為沿著相應(yīng)的有效流動(dòng)方向逐漸變淺。即，動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14a沿著箭頭a的方向逐漸變得更淺，動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14b沿著箭頭b的方向逐漸變得更淺。當(dāng)沿著要密封的流體的路徑從要密封區(qū)域(0)進(jìn)入槽中而移動(dòng)時(shí)，在動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14和與動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14相對(duì)的配合環(huán)10的滑動(dòng)表面IOa之間的空間逐漸變得更窄。隨著要密封的流體運(yùn)動(dòng)穿過逐漸變窄的空間，會(huì)產(chǎn)生作用為將配合環(huán)10和密封環(huán)11彼此分開(即抵抗彈性件12的促動(dòng)力)的動(dòng)態(tài)壓力。因此，通過要密封的流體所形成的潤(rùn)滑膜更可能形成在滑動(dòng)表面10a、lla之間，改善了滑動(dòng)性能。動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14可通過YV04激光或噴砂在打平的滑動(dòng)表面Ila上進(jìn)行微機(jī)械加工而形成。根據(jù)產(chǎn)品的尺寸，動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14可通過切割形成。在根據(jù)本實(shí)施方案的密封環(huán)11中，動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14形成為使得在最大深度部分中的深度大約為lOiim。作為圖2所示的逐步改變動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14的深度的一種替代，如圖6所示的改進(jìn)，槽的底部可由相對(duì)于滑動(dòng)表面Ila傾斜的表面構(gòu)成，使得槽的深度呈線性變化。作為替代，可將多個(gè)不同角度的斜面相結(jié)合，或可通過曲線來構(gòu)造槽的底部而曲線式改變槽的深度?！础窗纪共糠值慕Y(jié)構(gòu)〉〉將根據(jù)圖3描述凹凸部分15的結(jié)構(gòu)。如圖3所示，凹凸部分15形成在有效流動(dòng)方向上的動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14的下游區(qū)域中，并且凹凸部分的外周側(cè)到達(dá)外周邊，而內(nèi)周側(cè)僅伸展到內(nèi)周邊之前。凹凸部分15具有由多個(gè)以固定間隔平行地延伸的小槽形成的周期性結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方案中，凹凸部分15具有下面結(jié)構(gòu),其中深度約為0. 18iim的小槽通過約0. 75 的間隔而形成，與動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14相比，這是非常細(xì)小的結(jié)構(gòu)。如圖3所示，小槽沿著圖中虛線所示的滑動(dòng)方向在與弧形軌跡的切線成角a的方向中延伸。小槽延伸的方向是從要密封區(qū)域(0)的一側(cè)朝向不密封區(qū)域(A)的流股逐漸形成為要密封的流體流的方向。即，在圖3所示的凹凸部分15b的實(shí)施例中，小槽延伸成使得沿b方向流動(dòng)的要密封的流體被從密封環(huán)11的外周側(cè)逐漸引向密封環(huán)的內(nèi)周側(cè)。在本實(shí)施方案中，在每個(gè)凹凸部分15a、15b中的小槽相對(duì)于滑動(dòng)方向傾斜±45°角。通過形成如上文所述的凹凸部分15，更可能將要密封的流體引入到滑動(dòng)表面、10a、I Ia之間，改善了滑動(dòng)表面10a、lla之間的潤(rùn)滑性。在本實(shí)施方案中，凹凸部分15通過使用飛秒激光形成。即，機(jī)加工方法使用了下面的現(xiàn)象，在其中當(dāng)用輻射強(qiáng)度接近加工閾值的線偏振激光來照射基底時(shí)，通過入射光和散射光或沿著基底表面的等離子體光之間的干涉在垂直于偏振方向的方向中自組織地形成具有波長(zhǎng)等級(jí)的間隔和槽深的光柵狀周期性結(jié)構(gòu)。如專利文獻(xiàn)I所披露那樣，使用飛秒激光的加工方法是公眾所熟知的加工方法，因此將不再重復(fù)其細(xì)節(jié)描述。根據(jù)本實(shí)施方案的飛秒激光加工條件包括使用鈦寶石激光器作為激光器，其脈沖寬度為120fs，中心波長(zhǎng)為800nm，并且脈沖重復(fù)頻率為IkHz。在這種加工條件下，會(huì)形成上述周期性結(jié)構(gòu)，其中角度a為±45°，間隔約為0. 75iim，并且深度約為0. 18iim。凹凸部分15的加工方法不限于通過飛秒激光的加工方法。在適當(dāng)之時(shí)，如果其他方法可改善機(jī)械密封的潤(rùn)滑性并形成次微米等級(jí)的深度的有利于降低泄漏的不平部分(槽)，則也可采用該方法。<本實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)>根據(jù)本實(shí)施方案，可以改善低速下的滑動(dòng)性能。由比動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14更淺的小槽構(gòu)成的凹凸部分15可產(chǎn)生降低摩擦系數(shù)的作用，甚至當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸3的轉(zhuǎn)度低時(shí)也是如此。因此，在轉(zhuǎn)動(dòng)軸3的轉(zhuǎn)速達(dá)到通過動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14獲得動(dòng)態(tài)壓力作用的轉(zhuǎn)速之前，通過凹凸部分15可提高滑動(dòng)表面Ila的潤(rùn)滑性。此外，如果轉(zhuǎn)動(dòng)軸3的轉(zhuǎn)速增加到可通過動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14產(chǎn)生動(dòng)態(tài)壓力作用，則也可在高速下保持優(yōu)異的潤(rùn)滑性。還根據(jù)本實(shí)施方案，通過將凹凸部分15形成在要密封的流體的流動(dòng)方向中處于動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14的下游并靠近動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14，可以改善通過凹凸部分15的潤(rùn)滑性。即，通過在要密封的流體流動(dòng)方向中在凹凸部分15的上游側(cè)形成比構(gòu)成凹凸部分15的小槽更深的動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14，可以增加引導(dǎo)入凹凸部分15中的要密封的流體的量。一般來說，要密封的流體從凹凸部分15內(nèi)的靠近要密封區(qū)域(0)的區(qū)域、即在滑動(dòng)表面Ila上的密封環(huán)11的外周側(cè)上的區(qū)域流入凹凸部分15。根據(jù)本實(shí)施方案，除了靠近密封環(huán)11的外周的區(qū)域之外,所流入的要密封的流體也可來自靠近動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14的區(qū)域。根據(jù)上文所述，通過提供靠近動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14的區(qū)域可擴(kuò)大要密封的流體到凹凸部分15中的流入?yún)^(qū)域，因此，即使減小靠近密封環(huán)11的外周的區(qū)域的范圍，也可保證所要的流入量。因此，可以減小在周向方向中形成凹凸部分15的范圍，從而提高設(shè)計(jì)的靈活性。特別是，當(dāng)形成多個(gè)動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14或多個(gè)凹凸部分15時(shí)，可形成的動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14或凹凸部分15的數(shù)量能有益地增加。如圖5所示，如果動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14和凹凸部分15提供為彼此相鄰，要密封的流體變得較容易流入凹凸部分15內(nèi)，使得可進(jìn)一步改善低速下的潤(rùn)滑性。即，在開始轉(zhuǎn)動(dòng)后，立即將要密封的流體從動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14引入到凹凸部分15中，因此，在發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)開始時(shí)，可產(chǎn)生作用為將滑動(dòng)表面Ila與配合環(huán)10的滑動(dòng)表面IOa分開的舉升力。如果轉(zhuǎn)動(dòng)軸3的轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變并且要密封的流體的流動(dòng)方向反轉(zhuǎn)，動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14和凹凸部分15會(huì)產(chǎn)生相反的作用。即，動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14不產(chǎn)生動(dòng)態(tài)壓力，并且作用為將要密封的流體從滑動(dòng)表面Ila的不密封區(qū)域(A)的一側(cè)引導(dǎo)到要密封區(qū)域(O)。而且，隨著轉(zhuǎn)動(dòng)軸3改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向，構(gòu)成凹凸部分15的多個(gè)小槽的傾斜方向會(huì)用作在將要密封的流體從滑動(dòng)表面Ila的不密封區(qū)域(A)的一側(cè)引導(dǎo)到要密封區(qū)域(0)的方向。 本實(shí)施方案包括動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14a和凹凸部分15a (第一動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽和第一凹凸部分)，它們均會(huì)在轉(zhuǎn)動(dòng)軸3的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)榧^b時(shí)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)壓力，還包括動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14b和凹凸部分15b (第二動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽和第二凹凸部分)，它們均會(huì)在轉(zhuǎn)動(dòng)軸3的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)榧^a時(shí)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)壓力。因此，可抑制由于將要密封的流體過量引入滑動(dòng)表面Ila而導(dǎo)致其到不密封區(qū)域(A)中的泄漏，同時(shí)能主動(dòng)地將要密封的流體引入到目的滑動(dòng)表面Ila而不論轉(zhuǎn)動(dòng)軸3的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如何。此外，本實(shí)施方案具有下面結(jié)構(gòu)，其中相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸3的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向來說，第一動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽、第一凹凸部分、第二凹凸部分和第二動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽在要密封的流體的流動(dòng)方向中按此順序從上游到下游地布置。即，如果轉(zhuǎn)動(dòng)軸3的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)榧^b(要密封的流體的流動(dòng)方向?yàn)榧^a)，則動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14a、凹凸部分15a、凹凸部分15b和動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14b以這種順序布置，并且如果轉(zhuǎn)動(dòng)軸3的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)榧^a(要密封的流體的流動(dòng)方向?yàn)榧^b)，則動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14b、凹凸部分15b、凹凸部分15a和動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14a以這種順序布置。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，吸入到滑動(dòng)表面Ila的流股和從滑動(dòng)表面Ila排出的流股沿著流動(dòng)方向形成在要密封的流體中。特別是，在排出流股的形成中，通過將帶有深槽的動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14布置為靠近帶有淺槽的凹凸部分15(在轉(zhuǎn)動(dòng)軸3處于低轉(zhuǎn)速且凹凸部分15產(chǎn)生壓力的速度范圍中，動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14用作排出槽)，使得可較容易地排出要密封的流體。因此，可改善潤(rùn)滑性，同時(shí)更有效地抑制要密封的流體泄漏到不密封區(qū)域(A)。< 其他 >在上述實(shí)施方案中，密封環(huán)11用作本發(fā)明中的滑動(dòng)件，并且配合環(huán)10用作本發(fā)明中的另一滑動(dòng)件，但是配合環(huán)10可用作本發(fā)明中的滑動(dòng)件而密封環(huán)11可用作本發(fā)明中的另一滑動(dòng)件。即，可采用動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14和凹凸部分15形成在配合環(huán)10的滑動(dòng)表面IOa上的結(jié)構(gòu)。在上述實(shí)施方案中，如圖4所示，密封環(huán)11的滑動(dòng)表面IIa形成為比配合環(huán)10的滑動(dòng)表面IOa更小，并且滑動(dòng)表面Ila的整個(gè)表面構(gòu)造為與滑動(dòng)表面IOa相接觸。如果根據(jù)本發(fā)明的滑動(dòng)件用作配合環(huán)10，動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14和凹凸部分15可形成在如所述的滑動(dòng)表面Ila與滑動(dòng)表面IOa的接觸區(qū)域中。在這種情況中，動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽14和凹凸部分15不必延伸到滑動(dòng)表面IOa的外周邊,而僅需要延伸越過與滑動(dòng)表面Ila接觸的區(qū)域而到達(dá)通向要密封區(qū)域(O)的位置。附圖標(biāo)記列表I機(jī)械密封10配合環(huán)11密封環(huán) 12彈性件13保持器14動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽15凹凸部分16間隔部分2 殼體3轉(zhuǎn)動(dòng)軸4 管道5 軸承6 軸
權(quán)利要求
1.一種環(huán)形的滑動(dòng)件，用于抑制要密封的流體從殼體和插入到殼體中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間泄漏的機(jī)械密封， 所述滑動(dòng)件安裝在殼體和轉(zhuǎn)動(dòng)軸中的一個(gè)上，并且在承受到軸向的促動(dòng)力后，所述滑動(dòng)件自由滑動(dòng)到與安裝在殼體和轉(zhuǎn)動(dòng)軸中的另一個(gè)上的環(huán)形的另一滑動(dòng)件相接觸，其中， 在與所述另一滑動(dòng)件形成的滑動(dòng)表面上形成有 動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽，其將要密封的流體從要密封區(qū)域引導(dǎo)到滑動(dòng)表面的不密封區(qū)域的一偵牝并且還通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)所導(dǎo)致的要密封的流體的相對(duì)流動(dòng)而產(chǎn)生抵抗促動(dòng)力的動(dòng)態(tài)壓力，和 凹凸部分，其是比動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽更淺的槽，并由多個(gè)沿相對(duì)于滑動(dòng)方向傾斜的方向延伸的小槽構(gòu)成，使得要密封的流體從要密封區(qū)域的一側(cè)被引導(dǎo)到滑動(dòng)表面的不密封區(qū)域的一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滑動(dòng)件，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽和所述凹凸部分形成為彼此靠近。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滑動(dòng)件，其特征在于，所述凹凸部分形成在要密封的流體的流動(dòng)方向中的所述動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽的下游。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的滑動(dòng)件，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽和所述凹凸部分彼此相鄰。
5.根據(jù)權(quán)利要求I到4中任一項(xiàng)所述的滑動(dòng)件，其特征在于，還包括 第一動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽，其相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向產(chǎn)生動(dòng)態(tài)壓力； 第一凹凸部分，其相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸的所述一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向?qū)⒁芊獾牧黧w從滑動(dòng)表面的要密封區(qū)域的一側(cè)引導(dǎo)到滑動(dòng)表面的不密封區(qū)域的一側(cè)； 第二動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽，其相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸的另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向產(chǎn)生動(dòng)態(tài)壓力； 第二凹凸部分，其相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸的另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向?qū)⒁芊獾牧黧w從滑動(dòng)表面的要密封區(qū)域的一側(cè)引導(dǎo)到滑動(dòng)表面的不密封區(qū)域的一側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的滑動(dòng)件，其特征在于，相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸的所述一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向來說，所述第一動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽、第一凹凸部分、第二凹凸部分和第二動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽在要密封的流體的流動(dòng)方向中按此順序從上游到下游地布置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種滑動(dòng)件，其中其能夠穩(wěn)定滑動(dòng)性能而不論轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速如何。特別是提供了一種用于機(jī)械密封的環(huán)形滑動(dòng)件(11)，其與轉(zhuǎn)動(dòng)軸相連并在承受到軸向上的促動(dòng)力時(shí)能滑動(dòng)到與殼體相連的另一環(huán)形滑動(dòng)件接觸，其中，與另一滑動(dòng)件接觸的滑動(dòng)表面(11a)形成有動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽(14)，其引導(dǎo)要密封的流體從要密封區(qū)域(O)到達(dá)滑動(dòng)表面(11a)的不密封區(qū)域(A)的一側(cè)，并通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)所致的要密封流體的相對(duì)流動(dòng)產(chǎn)生抵抗促動(dòng)力的動(dòng)態(tài)壓力；和凹凸部分(15)，其由比動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生槽(14)更淺的并沿相對(duì)于滑動(dòng)方向而斜的方向延伸的多個(gè)小槽構(gòu)成，從而將要密封流體從滑動(dòng)表面(11a)的要密封區(qū)域(O)的一側(cè)引導(dǎo)到滑動(dòng)表面的不密封區(qū)域(A)的一側(cè)。
文檔編號(hào)F16J15/34GK102713376SQ201180005139
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者井上秀行, 細(xì)江猛 申請(qǐng)人:伊格爾工業(yè)股份有限公司