JP2001139376A - Silicon carbide sintered compact, and mechanical seal and segment seal using the silicon carbide sintered compact - Google Patents

Silicon carbide sintered compact, and mechanical seal and segment seal using the silicon carbide sintered compact

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JP2001139376A
JP2001139376A JP31945299A JP31945299A JP2001139376A JP 2001139376 A JP2001139376 A JP 2001139376A JP 31945299 A JP31945299 A JP 31945299A JP 31945299 A JP31945299 A JP 31945299A JP 2001139376 A JP2001139376 A JP 2001139376A
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silicon carbide
seal
carbide sintered
ring
sintered body
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Haruhiro Osada
晴裕 長田
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Senshin Zairyo Riyo Gas Generator Kenkyusho KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silicon carbide sintered compact which is capable of exhibiting an excellent sliding characteristic as well as a mechanical seal and segment seal using the sintered compact as sliding members. SOLUTION: B4C powder of 0.18 pts.wt., a water-soluble phenolic resin of 4.8 pts.wt., polyvinyl alcohol of 2.5 pts.wt. and carbon beads 2 of 30 μm in an average particle size internally having hollows of 10 pts.wt. and ion exchange water are added, as sintering assistants, to 100 pts.wt. α type silicon carbide powder of 0.4 μm in an average particle size to prepare a slurry of 40% concentration. The slurry is mixed for one hour in a vibration mill and is granulated by a spray drier. The granules are packed into molds and is pressure molded under pressure of 150 MPa. The moldings are shaped to a prescribed shape by mechanical working and the moldings are sintered in an argon atmosphere of 2,100 deg.C. Self-lubricity may be obtained by the presence of the carbon beads 2. The hollows 3 of the carbon beads 2 act as liquid traps for a lubricating liquid thereby improving the lubricating characteristic.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、ポンプ、コンプ
レッサー等の回転部分をシールするメカニカルシールや
航空機用ジェットエンジン等の回転部分をシールするセ
グメントシール等の摺動部材に用いられる炭化珪素焼結
体、その炭化珪素焼結体を摺動材に用いたメカニカルシ
ール及びその炭化珪素体を摺動材に用いたセグメントシ
ールに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon carbide sintered body used for a sliding member such as a mechanical seal for sealing a rotating part of a pump or a compressor or a segment seal for sealing a rotating part of an aircraft jet engine or the like. The present invention relates to a mechanical seal using the silicon carbide sintered body as a sliding material and a segment seal using the silicon carbide body as a sliding material.

【0002】[0002]

【従来技術およびその問題点】炭化珪素焼結体は、メカ
ニカルシールやセグメントシール等の摺動部材として、
カーボン材、超硬合金、アルミナ焼結体とともに一般に
知られている材料であり、カーボン材との組合わせや炭
化珪素焼結体同士の組合わせで使用されることが多い。
2. Description of the Related Art Silicon carbide sintered bodies are used as sliding members such as mechanical seals and segment seals.
It is a material generally known together with a carbon material, a cemented carbide and an alumina sintered body, and is often used in combination with a carbon material or a combination of silicon carbide sintered bodies.

【0003】炭化珪素焼結体は、高硬度・高耐食性を有
する優れた材料であるが、自己潤滑性を有しない平滑な
材料であるため、カーボン材との組合わせでは相手材に
ブリスタを発生させたり、炭化珪素焼結体同士の組合わ
せでは固着を起こしたりすることがある。
[0003] A silicon carbide sintered body is an excellent material having high hardness and high corrosion resistance, but since it is a smooth material having no self-lubricating property, blisters are generated on the mating material when combined with a carbon material. Or a combination of the silicon carbide sintered bodies may cause sticking.

【0004】このような問題を解消するため、炭化珪素
焼結体に自己潤滑性を付与した材料として、 炭化珪素粒子の間を金属シリコンで埋めた反応焼結
型炭化珪素焼結体、 緻密な炭化珪素焼結体中に適当な大きさのカーボン
粒子を適当量分散させたカーボン分散型炭化珪素焼結
体、 炭化珪素焼結体の緻密性を低下させるような適当な
大きさの気孔を適当量分散させた気孔分散型炭化珪素焼
結体、がある。
[0004] In order to solve such a problem, a reaction sintered type silicon carbide sintered body in which silicon carbide particles are filled with metallic silicon is used as a material for imparting self-lubricating properties to a silicon carbide sintered body. A carbon-dispersed silicon carbide sintered body in which an appropriate amount of carbon particles are dispersed in a silicon carbide sintered body in an appropriate amount, and pores of an appropriate size that reduce the denseness of the silicon carbide sintered body are appropriately formed. There is a pore-dispersed silicon carbide sintered body in which the amount is dispersed.

【0005】これらのうち、の材料は、金属シリコン
の存在により使用環境によっては耐食性が大きく劣化す
るため、、の材料が一般的に使用されている。
[0005] Of these materials, the material is generally used because the corrosion resistance is greatly degraded depending on the use environment due to the presence of metallic silicon.

【0006】摺動性能については、気孔の存在が潤滑液
の液溜まりとして作用し、摺動発熱を低下させる効果の
大きいの材料が有利であるが、炭化珪素焼結体中に占
める気孔の体積率が大きくなると、炭化珪素の緻密性が
損なわれて強度が低下してしまう。また、相手材が金属
基材表面にコーティングを施したものである場合には、
気孔回りのエッジによって相手材のコーティング膜を摩
耗させたり、剥離させてしまう。
[0006] With respect to the sliding performance, it is advantageous to use a material whose pores act as a pool of lubricating liquid and have a great effect of reducing the heat generated by sliding. However, the volume of the pores occupying in the silicon carbide sintered body is advantageous. When the rate is increased, the denseness of silicon carbide is impaired, and the strength is reduced. Also, if the mating material is a metal substrate surface with a coating,
The edge around the pores causes the coating film of the mating material to be worn or peeled.

【0007】本発明は、上記のような従来のもののもつ
問題点を解決したものであって、優れた摺動特性を発揮
することができ、特に、一時的にドライとなる環境下で
も優れた摺動特性を発揮することができて、相手材にブ
リスタを発生させたり、固着を起こしたりするようなこ
とがなく、また、強度が大きく低下するようなことがな
く、さらに、相手材が金属基材表面にコーティングを施
したものであっても、相手材のコーティング膜を摩耗さ
せたり、剥離させるようなことがなく、そして、加工性
にも優れる炭化珪素焼結体を提供することを目的とする
ものであり、その炭化珪素焼結体を用いたメカニカルシ
ール及びその炭化珪素焼結体を用いたセグメントシール
を提供することを目的とするものである。
The present invention has solved the above-mentioned problems of the prior art, and can exhibit excellent sliding characteristics. In particular, the present invention is excellent even in an environment where it is temporarily dry. It can exhibit sliding characteristics, does not cause blistering or sticking to the mating material, does not significantly reduce the strength, and has a mating material made of metal. It is an object of the present invention to provide a silicon carbide sintered body which does not wear or peel off a coating film of a mating material even if a coating is applied to a substrate surface, and has excellent workability. It is an object of the present invention to provide a mechanical seal using the silicon carbide sintered body and a segment seal using the silicon carbide sintered body.

【0008】[0008]

【問題点を解決するための手段】上記の問題点を解決す
るためにこの発明は、粒子内部に中空を有する平均粒子
径10〜100μmのカーボンビーズを4〜30体積%
含有する手段を採用したものである。また、固定環と回
転環とが相互に摺動接触することにより回転部分をシー
ルするようになっているメカニカルシールにおいて、前
記固定環又は回転環の少なくとも何れか一方を、粒子内
部に中空を有する平均粒子径10〜100μmのカーボ
ンビーズを4〜30体積%含有する炭化珪素焼結体で形
成した手段を採用したものである。さらに、固定環と回
転環とが相互に摺動接触することにより回転部分をシー
ルするようになっているメカニカルシールにおいて、前
記固定環又は回転環の何れか一方を、粒子内部に中空を
有する平均粒子径10〜100μmのカーボンビーズを
4〜30体積%含有する炭化珪素焼結体で形成するとと
もに、何れか他方を、金属基材表面にコーティングを施
したもので形成した手段を採用したものである。さら
に、シールリングとランナーとが相互に摺動接触するこ
とにより回転部分をシールするようになっているセグメ
ントシールにおいて、前記シールリングを、粒子内部に
中空を有する平均粒子径10〜100μmのカーボンビ
ーズを4〜30体積%含有する炭化珪素焼結体で形成す
るとともに、前記ランナーを、金属基材表面にコーティ
ングを施したもので形成した手段を採用したものであ
る。そして、前記シールリングは周方向に複数に分割さ
れている手段を採用したものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides carbon beads having an average particle diameter of 10 to 100 .mu.m having a hollow inside of the particles by 4 to 30% by volume.
Means of inclusion are adopted. Further, in a mechanical seal adapted to seal a rotating part by sliding contact between the stationary ring and the rotating ring, at least one of the stationary ring and the rotating ring has a hollow inside the particle. It employs means formed of a silicon carbide sintered body containing 4 to 30% by volume of carbon beads having an average particle diameter of 10 to 100 μm. Furthermore, in a mechanical seal adapted to seal a rotating part by sliding contact between a stationary ring and a rotating ring, one of the stationary ring and the rotating ring may be an average having a hollow inside a particle. It employs a means of forming a silicon carbide sintered body containing 4 to 30% by volume of carbon beads having a particle diameter of 10 to 100 μm, and forming one of the other surfaces by coating a metal substrate surface. is there. Further, in a segment seal in which a rotating portion is sealed by sliding contact between a seal ring and a runner, the seal ring may be formed of carbon beads having a hollow inside the particle and having an average particle diameter of 10 to 100 μm. Is formed from a silicon carbide sintered body containing 4 to 30% by volume, and the runner is formed by coating the surface of a metal base material. The seal ring employs a means that is divided into a plurality in the circumferential direction.

【0009】[0009]

【作用】この発明は前記のような手段を採用したことに
より、この発明による炭化珪素焼結体を摺動部材として
用いた場合に、カーボンビーズの存在によって自己潤滑
性が得られるとともに、カーボンビーズの内部中空によ
る気孔が潤滑液の液溜まりとして作用することになる。
また、この発明による炭化珪素焼結体をこの発明による
メカニカルシールの固定環又は回転環の少なくとも何れ
か一方に用いた場合にも、カーボンビーズの存在によっ
て自己潤滑性が得られるとともに、カーボンビーズの内
部中空による気孔が潤滑液の液溜まりとして作用するこ
とになる。さらに、この発明による炭化珪素焼結体をこ
の発明によるメカニカルシールの固定環又は回転環の何
れか一方に用い、何れか他方に金属基材表面にコーティ
ングを施したものを用いた場合にも、カーボンビーズの
存在によって自己潤滑性が得られるとともに、カーボン
ビーズの内部中空による気孔が潤滑液の液溜まりとして
作用することになる。そして、この発明による炭化珪素
焼結体をこの発明によるセグメントシールのシールリン
グに用い、ランナーに金属基材表面にコーティングを施
したものを用いた場合にも、カーボンビーズの存在によ
って自己潤滑性が得られるとともに、カーボンビーズの
内部中空による気孔が潤滑液の液溜まりとして作用する
ことになる。
According to the present invention, when the silicon carbide sintered body according to the present invention is used as a sliding member, the self-lubricating property can be obtained due to the presence of the carbon beads, and the carbon beads can be obtained. The pores formed by the internal hollows function as a pool of lubricating liquid.
Also, when the silicon carbide sintered body according to the present invention is used for at least one of the stationary ring and the rotating ring of the mechanical seal according to the present invention, the self-lubricating property is obtained by the presence of the carbon beads, The pores formed by the internal hollow act as a liquid pool for the lubricating liquid. Furthermore, even when using the silicon carbide sintered body according to the present invention for either the stationary ring or the rotating ring of the mechanical seal according to the present invention, and using the one coated with the metal base material surface on the other, The self-lubricating property is obtained by the presence of the carbon beads, and the pores formed by the hollow inside of the carbon beads act as a pool of lubricating liquid. Also, when the silicon carbide sintered body according to the present invention is used for the seal ring of the segment seal according to the present invention, and a runner coated with a metal base material surface is used, the self-lubricating property is maintained due to the presence of the carbon beads. While being obtained, the pores formed by the hollow inside of the carbon beads act as a liquid pool for the lubricating liquid.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本願発明者らは、研究を重ねた結
果、内部が中空で球形形状を有するカーボンビーズを含
有させた炭化珪素焼結体が上記の目的を達成するために
最も有力であることを見出した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As a result of repeated studies, the inventors of the present invention have found that a silicon carbide sintered body containing carbon beads having a hollow interior and a spherical shape is the most influential for achieving the above object. I found something.

【0011】すなわち、カーボンビーズの存在によって
自己潤滑性が付与されるとともに、カーボンビーズの内
部中空の気孔が潤滑液の液溜まりとして作用することを
見出した。そして、このような特性の炭化珪素焼結体を
摺動部材として使用することにより、優れた摺動特性を
発揮することができて、相手材にブリスタを発生させた
り、固着を起こしたりするようなことがなく、また、強
度が大きく低下するようなことがなく、さらに、相手材
が金属基材表面にコーティングを施したものであって
も、相手材のコーティング膜を摩耗させたり、剥離させ
るようなことがないことを見出した。
That is, it has been found that the self-lubricating property is imparted by the presence of the carbon beads, and that the hollow pores inside the carbon beads act as a pool of lubricating liquid. By using a silicon carbide sintered body having such characteristics as a sliding member, excellent sliding characteristics can be exhibited, and blisters are generated in a mating material or sticking is caused. And the strength is not greatly reduced. Further, even if the mating material has a coating on the surface of the metal substrate, the coating film of the mating material is worn out or peeled off. I found that there was no such thing.

【0012】以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形
態について説明する。図1には、本発明による炭化珪素
焼結体の一実施の形態が示されていて、この炭化珪素焼
結体1は、粒子内部に中空3を有する平均粒子径10〜
100μmのカーボンビーズ2を4〜30体積%含有さ
せたものである。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a silicon carbide sintered body according to the present invention. This silicon carbide sintered body 1 has an average particle diameter of 10 to 10 having a hollow 3 inside the particle.
It contains 4 to 30% by volume of 100 μm carbon beads 2.

【0013】カーボンビーズ2は、リング形状の粒子外
殻4が炭化珪素焼結体1の表面に均一に分散され、粒子
内部の中空3が表面に露出することによってその部分に
気孔3を形成するようになっている。
In the carbon beads 2, ring-shaped particle shells 4 are evenly dispersed on the surface of the silicon carbide sintered body 1, and the hollows 3 inside the particles are exposed to the surface to form pores 3 at the portions. It has become.

【0014】気孔3の大きさは、カーボンビーズ2自体
の大きさを越えることがないため、配合するカーボンビ
ーズ2の粒子の大きさによって制御することができる。
Since the size of the pores 3 does not exceed the size of the carbon beads 2 itself, it can be controlled by the size of the particles of the carbon beads 2 to be blended.

【0015】カーボンビーズ2の粒子の大きさは、平均
粒子径で10〜100μmが適当である。平均粒子径が
10μm以下では、粒子内部の中空3が表面に十分に露
出せず、リング状の粒子外殻4で囲まれるような気孔3
を形成することができない。平均粒子径が10μm以上
であれば、粒子内部の中空3が表面に十分に露出し、リ
ング状の粒子外殻4で囲まれるような気孔3を形成する
ことができる。ただし、平均粒子径が100μm以上に
なると、平均気孔径が80μm以上となり、液漏れ等を
起こす恐れが生じてくる。
The size of the particles of the carbon beads 2 is suitably from 10 to 100 μm in average particle size. When the average particle diameter is 10 μm or less, the voids 3 inside the particles are not sufficiently exposed on the surface and are surrounded by the ring-shaped particle outer shell 4.
Cannot be formed. When the average particle diameter is 10 μm or more, the hollows 3 inside the particles are sufficiently exposed on the surface, and the pores 3 surrounded by the ring-shaped particle outer shell 4 can be formed. However, when the average particle diameter is 100 μm or more, the average pore diameter becomes 80 μm or more, which may cause liquid leakage or the like.

【0016】気孔3の量は、配合するカーボンビーズ2
の量によって制御することができる。カーボンビーズ2
の炭化珪素焼結体1中に占める体積率は4〜30体積%
が適当であり、気孔率としては2〜15体積%になる。
気孔率が2体積%以下では、気孔3の液溜まりによる潤
滑効果が十分に得られない。15体積%以上では、カー
ボンビーズ2の含有量が多すぎて、強度の低下を招いて
しまう。
The amount of the pores 3 depends on the carbon beads 2 to be mixed.
Can be controlled by the amount of Carbon beads 2
Volume fraction in silicon carbide sintered body 1 is 4 to 30% by volume
Is suitable, and the porosity is 2 to 15% by volume.
If the porosity is 2% by volume or less, a sufficient lubricating effect due to the liquid pool in the pores 3 cannot be obtained. If it is 15% by volume or more, the content of the carbon beads 2 is too large, and the strength is reduced.

【0017】次に、本発明による炭化珪素焼結体の製造
方法について説明する。本発明の炭化珪素焼結体1の原
料はα型でもβ型でも使用できる。焼結助剤には公知で
あるアルミナ系とホウ素・炭素系のどちらも使用でき
る。
Next, a method of manufacturing a silicon carbide sintered body according to the present invention will be described. The raw material of the silicon carbide sintered body 1 of the present invention may be either α-type or β-type. As the sintering aid, both known alumina type and boron / carbon type can be used.

【0018】そして、α型又はβ型の炭化珪素粉末に焼
結助剤、成形助剤、造粒バインダーとともに所定のカー
ボンビーズ2を加え、混合を行い、得られたスラリーを
噴霧乾燥により顆粒化する。カーボンビーズ2を均一に
分散させる方法としては、一般的に広く行われている水
媒体による原料配合物のボールミル混合が適当である。
Then, predetermined carbon beads 2 are added to the α-type or β-type silicon carbide powder together with a sintering aid, a forming aid, and a granulating binder, mixed, and the resulting slurry is granulated by spray drying. I do. As a method of uniformly dispersing the carbon beads 2, a ball mill mixing of the raw material mixture with an aqueous medium, which is generally widely performed, is appropriate.

【0019】そして、ラバープレス又は金型プレス等の
一般的成形法で成形し、真空又は不活性ガス雰囲気中で
加熱し、カーボンビーズ2を所定量含有する炭化珪素焼
結体1を形成する。成形焼結を一工程で行うホットプレ
ス法でも同様にカーボンビーズ2を所定量含有する炭化
珪素焼結体1を形成することができる。
Then, it is molded by a general molding method such as a rubber press or a mold press, and heated in a vacuum or an inert gas atmosphere to form a silicon carbide sintered body 1 containing a predetermined amount of carbon beads 2. Similarly, a silicon carbide sintered body 1 containing a predetermined amount of carbon beads 2 can be formed by a hot press method in which molding and sintering are performed in one step.

【0020】次に、本発明による炭化珪素焼結体の実施
例について説明する。 <実施例1>平均粒子径0.4μmのα型炭素珪素粉末1
00重量部に対し、焼結助剤としてBC粉末を0.1
8重量部、水溶性フェノール樹脂を4.8重量部、ポリ
ビニルアルコール2.5重量部及び市販の内部に中空3
を有する平均粒子径30μmのカーボンビーズ2を10
重量部とイオン交換水を加え、40%濃度のスラリーと
し、振動ミル中で1h混合し、スプレードライヤーにて
顆粒化した。この顆粒を金属製の成形型に充填し、15
0MPaの圧力で加圧成形し、機械加工により試験片形
状とした後、2100℃のアルゴン雰囲気中で焼結し
た。得られた試験片の特性を表1に示す。試験片のポリ
シング面を光学顕微鏡で見た概略図を図1に示す。
Next, an embodiment of the silicon carbide sintered body according to the present invention will be described. <Example 1> α-type carbon silicon powder 1 having an average particle diameter of 0.4 µm
0.1 parts by weight of B 4 C powder as a sintering aid per 100 parts by weight.
8 parts by weight, 4.8 parts by weight of a water-soluble phenol resin, 2.5 parts by weight of polyvinyl alcohol, and 3
Carbon beads 2 having an average particle diameter of 30 μm having
A part by weight and ion-exchanged water were added to form a 40% concentration slurry, mixed for 1 hour in a vibration mill, and granulated with a spray drier. The granules are filled in a metal mold and 15
It was pressed under a pressure of 0 MPa, formed into a test piece shape by machining, and then sintered in an argon atmosphere at 2100 ° C. Table 1 shows the characteristics of the obtained test pieces. FIG. 1 shows a schematic view of the polished surface of the test piece viewed with an optical microscope.

【0021】<実施例2>平均粒子径0.4μmのα型炭
化珪素粉末100重量部に対し、焼結助剤としてB
粉末を0.18重量部、水溶性フェノール樹脂を4.8
重量部、ポリビニルアルコール2.5重量部及び市販の
内部に中空3を有する平均粒子径100μmのカーボン
ビーズ2を22重量部とイオン交換水を加え40%濃度
のスラリーとし、振動ミル中で1h混合し、スプレード
ライヤーにて顆粒化した。この顆粒を金属製の成形型に
充填し、150MPaの圧力で加圧成形し、機械加工に
より試験片形状とした後、2100℃のアルゴン雰囲気
中で焼結した。得られた試験片の特性を表1に示す。
Example 2 100 parts by weight of α-type silicon carbide powder having an average particle diameter of 0.4 μm was mixed with B 4 C as a sintering aid.
0.18 parts by weight of powder and 4.8 of water-soluble phenol resin
Parts by weight, 2.5 parts by weight of polyvinyl alcohol, and commercially available carbon beads 2 having an average particle diameter of 100 μm and having hollows 3 therein, 22 parts by weight and ion-exchanged water were added to form a 40% -concentration slurry, which was mixed in a vibration mill for 1 hour. And granulated with a spray dryer. The granules were filled in a metal mold, pressed under a pressure of 150 MPa, formed into a test piece shape by machining, and then sintered at 2100 ° C. in an argon atmosphere. Table 1 shows the characteristics of the obtained test pieces.

【0022】<実施例3>平均粒子径0.4μmのα型炭
化珪素粉末100重量部に対し、焼結助剤としてB
粉末を0.18重量部、水溶性フェノール樹脂を4.8
重量部、ポリビニルアルコール2.5重量部及び市販の
内部に中空3を有する平均粒子径10μmのカーボンビ
ーズ2を2重両部とイオン交換水を加え40%濃度のス
ラリーとし、振動ミル中で1h混合し、スプレードライ
ヤーにて顆粒化した。この顆粒を金属製の成形型に充填
し、150MPaの圧力で加圧成形し、機械加工により
試験片形状とした後、2100℃のアルゴン雰囲気中で
焼結した。得られた試験片の特性を表1に示す。
Example 3 100 parts by weight of α-type silicon carbide powder having an average particle diameter of 0.4 μm was mixed with B 4 C as a sintering aid.
0.18 parts by weight of powder and 4.8 of water-soluble phenol resin
Parts by weight, 2.5 parts by weight of polyvinyl alcohol, and a commercially available carbon bead 2 having an average particle diameter of 10 μm and having hollow 3 therein, both parts of which are mixed with ion-exchanged water to form a 40% -concentration slurry, which is placed in a vibration mill for 1 hour. They were mixed and granulated with a spray drier. The granules were filled in a metal mold, pressed under a pressure of 150 MPa, formed into a test piece shape by machining, and then sintered at 2100 ° C. in an argon atmosphere. Table 1 shows the characteristics of the obtained test pieces.

【0023】<比較例1>平均粒子径0.4μmのα型炭
化珪素粉末100重量部に対し、焼結助剤としてB
粉末を0.18重量部、水溶性フェノール樹脂を4.8
重量部、ポリビニルアルコール2.5重量部とイオン交
換水を加え40%濃度のスラリーとし、振動ミル中で1
h混合し、スプレードライヤーにて顆粒化した。この顆
粒を金属製の成形型に充填し、150MPaの圧力で加
圧成形し、機械加工により試験片形状とした後、210
0℃のアルゴン雰囲気中で焼結した。得られた試験片の
特性を表1に示す。
<Comparative Example 1> B 4 C was added as a sintering aid to 100 parts by weight of α-type silicon carbide powder having an average particle diameter of 0.4 μm.
0.18 parts by weight of powder and 4.8 of water-soluble phenol resin
Parts by weight, 2.5 parts by weight of polyvinyl alcohol and ion-exchanged water to form a slurry having a concentration of 40%.
h and granulated with a spray drier. The granules were filled in a metal mold, pressed under a pressure of 150 MPa, formed into a test piece shape by machining,
Sintering was performed in an argon atmosphere at 0 ° C. Table 1 shows the characteristics of the obtained test pieces.

【0024】<比較例2>平均粒子径0.4μmのα型炭
化珪素粉末100重量部に対し、焼結助剤としてB
粉末を0.18重量部、水溶性フェノール樹脂を4.8
重量部、ポリビニルアルコール2.5重量部及び市販の
内部に中空を有する平均粒子径100μmのカーボンビ
ーズを30重量部とイオン交換水を加え40%濃度のス
ラリーとし、振動ミル中で1h混合し、スプレードライ
ヤーにて顆粒化した。この顆粒を金属製の成形型に充填
し、150MPaの圧力で加圧成形し、機械加工により
試験片形状とした後、2100℃のアルゴン雰囲気中で
焼結した。得られた試験片の特徴を表1に示す。
Comparative Example 2 B 4 C was used as a sintering aid for 100 parts by weight of α-type silicon carbide powder having an average particle diameter of 0.4 μm.
0.18 parts by weight of powder and 4.8 of water-soluble phenol resin
Parts by weight, 2.5 parts by weight of polyvinyl alcohol, and 30 parts by weight of commercially available hollow carbon beads having an average particle diameter of 100 μm and ion-exchanged water to form a 40% -concentration slurry, and mixed for 1 hour in a vibration mill, It granulated with a spray drier. The granules were filled in a metal mold, pressed under a pressure of 150 MPa, formed into a test piece shape by machining, and then sintered at 2100 ° C. in an argon atmosphere. Table 1 shows the characteristics of the obtained test pieces.

【0025】<比較例3>平均粒子径0.4μmのα型炭
化珪素粉末100重量部に対し、焼結助剤としてB
粉末を0.18重量部、水溶性フェノール樹脂を4.8
重量部、ポリビニルアルコール2.5重量部及び市販の
内部に中空を有する平均粒子径10μmのカーボンビー
ズを1.5重量部とイオン交換水を加え40%濃度のス
ラリーとし、振動ミル中で1h混合し、スプレードライ
ヤーにて顆粒化した。この顆粒を金属製の成形型に充填
し、150MPaの圧力で加圧成形し、機械加工により
試験片形状とした後、2100℃のアルゴン雰囲気中で
焼結した。得られた試験片の特徴を表1に示す。
Comparative Example 3 B 4 C was used as a sintering aid for 100 parts by weight of α-type silicon carbide powder having an average particle diameter of 0.4 μm.
0.18 parts by weight of powder and 4.8 of water-soluble phenol resin
Parts by weight, 2.5 parts by weight of polyvinyl alcohol, and 1.5 parts by weight of commercially available hollow carbon beads having an average particle diameter of 10 μm and ion-exchanged water to obtain a 40% -concentration slurry, and mixed in a vibration mill for 1 hour. And granulated with a spray dryer. The granules were filled in a metal mold, pressed under a pressure of 150 MPa, formed into a test piece shape by machining, and then sintered at 2100 ° C. in an argon atmosphere. Table 1 shows the characteristics of the obtained test pieces.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】実施例1〜3及び比較例1〜3で作成した
試験片をシール回転試験の回転環5とし、固定環6に実
施例1、比較例1の試験片及びAMS6322製基材に
炭化クロムコーティングを施したものを用い、100℃
清水、液圧0.7MPa、3600rpmの条件で10
0h試験し、固定環6の摩耗量と外観を調べた。各試験
片の形状を図2及び図3に示し、試験結果を表2に示
す。
The test pieces prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were used as rotating rings 5 for the seal rotation test, and the fixed rings 6 were carbonized to the test pieces of Example 1, Comparative Example 1 and the AMS6322 base material. 100 ° C using chrome coating
Shimizu, liquid pressure 0.7MPa, 3600rpm 10
A 0 h test was conducted to examine the wear amount and appearance of the stationary ring 6. The shape of each test piece is shown in FIGS. 2 and 3, and the test results are shown in Table 2.

【0028】[0028]

【表2】 [Table 2]

【0029】上記の試験結果から、本発明の炭化珪素焼
結体1は、優れた摺動特性を発揮することができ、一時
的にドライとなる環境下でも優れた摺動特性を発揮する
ことができ、相手材にブリスタを発生させたり、固着を
起こしたりするようなことはなく、また、強度が大きく
低下するようなこともなく、さらに、相手材が金属基材
(AMS6322製基材)にコーティング(炭化クロム
コーティング)を施したものであっても、相手材のコー
ティング膜を摩耗させたり、剥離させるようなことがな
いことが分かる。
From the above test results, it can be seen that the silicon carbide sintered body 1 of the present invention can exhibit excellent sliding characteristics, and exhibit excellent sliding characteristics even in a temporarily dry environment. No blistering or sticking occurs in the mating material, the strength does not significantly decrease, and the mating material is a metal base material (AMS6322 base material). It can be seen that even if a coating (chromium carbide coating) is applied to the coating material, the coating film of the mating material does not wear or peel off.

【0030】図4には本発明によるメカニカルシールの
一実施の形態が示されていて、このメカニカルシール1
0は、ハウジング11側に取り付けられるとともに、軸
方向の一端に摺動面13を有する環状の固定環12と、
回転軸14側に取り付けられるとともに、軸方向の一端
に固定環12の摺動面13と相互に摺動接触する摺動面
16を有する環状の回転環15とを具えたものであっ
て、回転環15をコンプレッションリング17とコンプ
レッションスプリング18との協働によって固定環12
の方向に押圧するように構成したものである。
FIG. 4 shows an embodiment of the mechanical seal according to the present invention.
0 is an annular fixed ring 12 attached to the housing 11 side and having a sliding surface 13 at one end in the axial direction;
An annular rotating ring 15 attached to the rotating shaft 14 and having a sliding surface 16 at one end in the axial direction and a sliding surface 13 of the fixed ring 12 in sliding contact with each other; The ring 15 is fixed to the fixed ring 12 by the cooperation of the compression ring 17 and the compression spring 18.
In such a direction as to be pressed.

【0031】この場合、固定環12又は回転環15の少
なくとも何れか一方は、前記した本発明による炭化珪素
焼結体1と同様の構成の炭化珪素焼結体、すなわち、粒
子内部に中空を有する平均粒子径10〜100μmのカ
ーボンビーズを4〜30体積%含有させた炭化珪素焼結
体で形成されている。(図1参照)。
In this case, at least one of the stationary ring 12 and the rotating ring 15 has a silicon carbide sintered body having the same configuration as the silicon carbide sintered body 1 according to the present invention, that is, has a hollow inside the particle. It is formed of a silicon carbide sintered body containing 4 to 30% by volume of carbon beads having an average particle diameter of 10 to 100 μm. (See FIG. 1).

【0032】そして、回転軸14の回転時に、固定環1
2と回転環15との摺動面13、16が相互に摺動接触
することにより、回転軸14とハウジング11との間が
シールされるものである。
When the rotating shaft 14 rotates, the stationary ring 1
When the sliding surfaces 13 and 16 of the rotating ring 15 and the rotating ring 15 are in sliding contact with each other, the space between the rotating shaft 14 and the housing 11 is sealed.

【0033】上記のように構成したこの実施の形態によ
るメカニカルシール10にあっては、固定環12又は回
転環15の少なくとも何れか一方が粒子内部に中空を有
する平均粒子径10〜100μmのカーボンビーズを4
〜30体積%含有させた炭化珪素焼結体で形成されてい
るので、カーボンビーズの存在によって自己潤滑性が得
られるとともに、カーボンビーズの中空の気孔が潤滑液
の液溜まりとして作用することになる。したがって、固
定環12と回転環15との摺動接触時に優れた摺動特性
を発揮することができるので、一時的にドライとなる環
境下でも優れた摺動特性を発揮することができ、固定環
12又は回転環15にブリスタが発生したり、固定環1
2と回転環15とが相互に固着を起こしたりするような
ことはないものである。また、炭化珪素焼結体で形成し
た固定環12又は回転環15は、強度が大きく低下する
ようなことがないので、長期的に安定した摺動特性が得
られるものである。
In the mechanical seal 10 according to this embodiment configured as described above, at least one of the stationary ring 12 and the rotating ring 15 has a hollow inside the particle and carbon beads having an average particle diameter of 10 to 100 μm. 4
Since it is formed of a silicon carbide sintered body containing up to 30% by volume, self-lubricating properties can be obtained due to the presence of carbon beads, and hollow pores of the carbon beads act as a pool of lubricating liquid. . Therefore, excellent sliding characteristics can be exhibited at the time of sliding contact between the stationary ring 12 and the rotating ring 15, so that excellent sliding characteristics can be exhibited even in an environment in which the ring is temporarily dry. A blister may be generated on the ring 12 or the rotating ring 15 or the fixed ring 1
2 and the rotating ring 15 do not stick to each other. In addition, since the fixed ring 12 or the rotating ring 15 formed of the silicon carbide sintered body does not greatly decrease in strength, stable sliding characteristics can be obtained for a long period of time.

【0034】なお、前記の説明においては、固定環12
又は回転環15の少なくとも何れか一方を粒子内部に中
空を有する平均粒子径10〜100μmのカーボンビー
ズを4〜30体積%含有させた炭化珪素焼結体で形成し
たが、固定環12又は回転環15の何れか一方を粒子内
部に中空を有する平均粒子径10〜100μmのカーボ
ンビーズを4〜30体積%含有させた炭化珪素焼結体で
形成し、何れか他方を金属基材(AMS6322製基
材)にコーティング(炭化クロムコーティング)を施し
たもので形成した場合にも同様の効果が得られるのは勿
論のことであり、また、この組合わせであっても、炭化
珪素焼結体で形成した固定環12又は回転環15の摺動
面13、16の気孔の周囲のエッジによって相手材のコ
ーティング膜が摩耗させられたり、剥離させられたりす
るようなことはなく、良好な摺動特性が得られるもので
ある。
In the above description, the fixed ring 12
Alternatively, at least one of the rotating rings 15 is formed of a silicon carbide sintered body containing 4 to 30% by volume of carbon beads having an average particle diameter of 10 to 100 μm having a hollow inside the particles. 15 is formed of a silicon carbide sintered body containing 4 to 30% by volume of carbon beads having an average particle diameter of 10 to 100 μm having a hollow inside the particle, and the other is formed of a metal substrate (based on AMS6322). The same effect can of course be obtained when the material is formed by applying a coating (chromium carbide coating) to the material). The coating film of the mating material is not worn or peeled off by the edges around the pores of the sliding surfaces 13 and 16 of the fixed ring 12 or the rotating ring 15. Good sliding characteristics can be obtained.

【0035】図5には、本発明によるセグメントシール
の一実施の形態が示されていて、このセグメントシール
20は、回転軸21側に取り付けられるとともに、外周
面に摺動面23を有する筒状のランナー22と、ハウジ
ング24側に取り付けられるとともに、内周面にランナ
ー22の摺動面23と相互に摺動接触する摺動面26を
有し、かつ、周方向に複数に分割される環状のシールリ
ング25とを具えたものであって、コンプレッションス
プリング27とコンプレッションリング28との協働に
よってシールリング25を軸方向に押圧し、エキステン
ションスプリング29によってシールリング25を半径
方向に押圧するように構成したものである。
FIG. 5 shows an embodiment of a segment seal according to the present invention. This segment seal 20 is attached to a rotating shaft 21 and has a cylindrical shape having a sliding surface 23 on the outer peripheral surface. And a sliding surface 26 attached to the housing 24 side and having a sliding surface 26 on the inner peripheral surface thereof in sliding contact with the sliding surface 23 of the runner 22 and divided into a plurality in the circumferential direction. The compression spring 27 and the compression ring 28 cooperate to press the seal ring 25 in the axial direction, and the extension spring 29 presses the seal ring 25 in the radial direction. It is what was constituted.

【0036】この場合、シールリング25は、前記した
本発明による炭化珪素焼結体と同様の構成の炭化珪素焼
結体、すなわち、粒子内部に中空を有する平均粒子径1
0〜100μmのカーボンビーズを4〜30体積%含有
させた炭化珪素焼結体で形成されている。(図1参
照)。
In this case, the seal ring 25 is made of a silicon carbide sintered body having the same structure as the above-described silicon carbide sintered body of the present invention, that is, having an average particle diameter of 1 having a hollow inside the particle.
It is formed of a silicon carbide sintered body containing 4 to 30% by volume of carbon beads of 0 to 100 μm. (See FIG. 1).

【0037】そして、回転軸21の回転時に、シールリ
ング25の摺動面26とランナー22の摺動面23とが
相互に摺動接触することにより、回転軸21とハウジン
グ24との間がシールされるものである。
When the rotating shaft 21 rotates, the sliding surface 26 of the seal ring 25 and the sliding surface 23 of the runner 22 make sliding contact with each other, so that a seal is formed between the rotating shaft 21 and the housing 24. Is what is done.

【0038】上記のように構成したこの実施の形態によ
るセグメントシール20にあっては、シールリング25
が粒子内部に中空を有する平均粒子径10〜100μm
のカーボンビーズを4〜30体積%含有させた炭化珪素
焼結体で形成されているので、カーボンビーズの存在に
よって自己潤滑性が得られるとともに、カーボンビーズ
の中空の気孔が潤滑液の液溜まりとして作用することに
なる。したがって、シールリング25とランナー22と
の摺動接触時に優れた摺動特性を発揮することができる
ので、一時的にドライとなる環境下でも優れた摺動特性
を発揮することができ、ランナー22にブリスタが発生
したり、シールリング25とランナー22とが相互に固
着を起こしたりするようなことがないものである。ま
た、炭化珪素焼結体で形成したシールリング25は、強
度が大きく低下するようなことがないので、長期的に安
定した摺動特性が得られることになる。さらに、炭化珪
素焼結体で形成したシールリング25の摺動面26の気
孔の周囲のエッジによってランナー22のコーティング
膜が摩耗させられたり、剥離させられたりするようなこ
とはなく、長期的に良好な摺動特性が得られるものであ
る。
In the segment seal 20 according to this embodiment configured as described above, the seal ring 25
Has an average particle diameter of 10 to 100 μm having a hollow inside the particle
Is formed of a silicon carbide sintered body containing 4 to 30% by volume of carbon beads, self-lubricating property is obtained by the presence of the carbon beads, and hollow pores of the carbon beads serve as a pool of lubricating liquid. Will work. Therefore, excellent sliding characteristics can be exhibited at the time of sliding contact between the seal ring 25 and the runner 22, so that excellent sliding characteristics can be exhibited even in a temporarily dry environment. The seal ring 25 and the runner 22 do not stick to each other. In addition, since the seal ring 25 formed of the silicon carbide sintered body does not greatly decrease in strength, stable sliding characteristics can be obtained for a long period of time. Furthermore, the coating film of the runner 22 is not worn or peeled off by the edges around the pores of the sliding surface 26 of the seal ring 25 formed of the silicon carbide sintered body, and the Good sliding characteristics can be obtained.

【0039】次に本発明によるセグメントシールの実施
例について説明する。 <実施例5>前記した実施例1と同じ配合処理方法でリン
グ状焼結体を作成し、研削加工で内径130mmの1リ
ング8分割タイプのシールリングを製作した。従来のカ
ーボン製リングと同様に加工することができた。そし
て、このシールリングをAMS5662金属基材の摺動
面に炭化クロムコーティングを施したランナーと組合わ
せてセグメントシールを構成した。
Next, an embodiment of the segment seal according to the present invention will be described. <Example 5> A ring-shaped sintered body was prepared by the same compounding method as in Example 1 described above, and a one-ring eight-part seal ring having an inner diameter of 130 mm was manufactured by grinding. It could be processed like a conventional carbon ring. The seal ring was combined with a runner having a sliding surface of an AMS5662 metal substrate coated with chromium carbide to form a segment seal.

【0040】そして、上記のような構成のセグメントシ
ールを、ガスジェネレータ用ベアリング室のオイル用シ
ールとして性能試験を実施した。ガスジェネレータ用ベ
アリング室の構造を図6に示す。
A performance test was performed using the segment seal having the above-described configuration as an oil seal for a bearing chamber for a gas generator. FIG. 6 shows the structure of the gas generator bearing chamber.

【0041】ここで、30はセグメントシール、31は
シールリング、32はランナー、33はエキステンショ
ンスプリング、34はコンプレッションスプリング、3
5はコンプレッションリング、36はベアリングであ
る。
Here, 30 is a segment seal, 31 is a seal ring, 32 is a runner, 33 is an extension spring, 34 is a compression spring,
5 is a compression ring and 36 is a bearing.

【0042】室B内は、ベアリング潤滑用のオイルミス
ト雰囲気であって、これをシールするためにセグメント
シール30が取り付けられている。室A、室Bの圧力
は、ガスジェネレータの運転状態により変動し、差圧
(P(A)−P(B))は、−0.005〜0.8MP
aとなる。差圧が小さい時にはオイルはシール部に漏洩
してシールリング31をぬらす。差圧が高くなると、エ
アーがシールリング31とランナー32の隙間から漏洩
してオイルの漏洩を防ぐ。カーボンビーズを含有した炭
化珪素焼結体をシールリング31に使用することによ
り、低差圧時に漏洩したオイルをシールリング31表面
のカーボンビーズ内の気孔に保持し、高差圧時にはこの
オイルが潤滑油として作用することが期待される。ま
た、高速で回転するランナー32は遠心力が作用するた
め、信頼性の高い金属材料に表面コーティングしたもの
が使用される。シールリング31がカーボンビーズを含
有した炭化珪素焼結体であれば、ランナー32のコーテ
ィング膜を損傷させることはなく、安定した作動が期待
される。試験条件は、周速度:0〜150m/s、エア
差圧:−0.005〜0.8MPa、温度:200℃の
条件で周速度とエア差圧を連動して負荷した。試験結果
はA室へのオイルの漏洩は認められず、150m/s、
0.8MPa時のエア漏洩量は40NI/min、と優
れた値を示した。また、試験後のランナー32に損傷は
認められなかった。
The interior of the chamber B is an oil mist atmosphere for bearing lubrication, and a segment seal 30 is attached to seal it. The pressure in the chambers A and B fluctuates depending on the operation state of the gas generator, and the differential pressure (P (A) -P (B)) is -0.005 to 0.8MP.
a. When the differential pressure is small, the oil leaks to the seal portion and wets the seal ring 31. When the differential pressure increases, air leaks from the gap between the seal ring 31 and the runner 32 to prevent oil from leaking. By using a silicon carbide sintered body containing carbon beads for the seal ring 31, oil leaking at a low differential pressure is retained in pores in the carbon beads on the surface of the seal ring 31, and this oil is lubricated at a high differential pressure. It is expected to act as an oil. Since the runner 32 rotating at a high speed is subjected to centrifugal force, a highly reliable metal material coated on the surface is used. If the seal ring 31 is a silicon carbide sintered body containing carbon beads, a stable operation is expected without damaging the coating film of the runner 32. The test conditions were: peripheral speed: 0 to 150 m / s; air differential pressure: -0.005 to 0.8 MPa; The test result shows that no oil leakage to room A was observed.
The air leakage amount at 0.8 MPa was an excellent value of 40 NI / min. No damage was found on the runner 32 after the test.

【0043】[0043]

【発明の効果】この発明は請求項1のように構成したこ
とにより、炭化珪素焼結体を摺動部材に用いた場合に、
カーボンビーズの存在によって自己潤滑性が得られると
ともに、カーボンビーズ内部の中空の気孔が潤滑液の液
溜まりとして作用することになる。したがって、優れた
摺動特性を発揮することができ、一時的にドライとなる
環境下でも優れた摺動特性を発揮することができ、相手
材にブリスタを発生させたり、固着を起こしたりするよ
うなことはなくなる。また、強度が大きく低下するよう
なこともない。さらに、相手材が金属基材にコーティン
グを施したものであっても、相手材のコーティング膜を
摩耗させたり、剥離させるようなことはない。
According to the present invention, when the silicon carbide sintered body is used for a sliding member,
The self-lubricating property is obtained by the presence of the carbon beads, and the hollow pores inside the carbon beads act as a pool of lubricating liquid. Therefore, excellent sliding characteristics can be exhibited, and even in a temporarily dry environment, excellent sliding characteristics can be exhibited, and blisters are generated on the mating material or sticking is caused. Nothing is gone. Further, the strength does not significantly decrease. Furthermore, even if the mating material is a metal substrate coated, the coating film of the mating material will not be worn or peeled off.

【0044】また、請求項2のように構成したことによ
り、メカニカルシールの固定環又は回転環の少なくとも
何れか一方が請求項1に記載の炭化珪素焼結体と同様の
構成の炭化珪素焼結体で形成されることになるので、カ
ーボンビーズの存在によって自己潤滑性が得られるとと
もに、カーボンビーズ内部の中空の気孔が潤滑液の液溜
まりとして作用することになる。したがって、固定環と
回転環との摺動接触時に優れた摺動特性を発揮すること
ができるので、一時的にドライとなる環境下でも優れた
摺動特性を発揮することができ、固定環又は回転環にブ
リスタが発生したり、固定環と回転環とが相互に固着を
起こしたりするようなことをなくすことができるもので
ある。また、炭化珪素焼結体で形成した固定環又は回転
環は、強度が大きく低下するようなことがないので、長
期的に安定した摺動特性が得られることになる。
According to the second aspect of the present invention, at least one of the stationary ring and the rotating ring of the mechanical seal has the same structure as the silicon carbide sintered body according to the first aspect. Since it is formed by a body, the self-lubricating property is obtained by the presence of the carbon beads, and the hollow pores inside the carbon beads act as a pool of lubricating liquid. Therefore, since excellent sliding characteristics can be exhibited at the time of sliding contact between the fixed ring and the rotating ring, it is possible to exhibit excellent sliding characteristics even in a temporarily dry environment. It is possible to prevent the occurrence of blisters on the rotating ring and the mutual fixing of the fixed ring and the rotating ring to each other. In addition, since the fixed ring or the rotating ring formed of the silicon carbide sintered body does not greatly decrease in strength, stable sliding characteristics can be obtained for a long period of time.

【0045】さらに、請求項3のように構成したことに
より、請求項2と同様の効果が得られるとともに、炭化
珪素焼結体で形成した固定環又は回転環の摺動面の気孔
の周囲のエッジによって相手材のコーティング膜が摩耗
させられたり、剥離させられたりするようなことはな
く、そのような組合わせであっても長期的に良好な摺動
特性が得られるものである。
Further, the configuration according to the third aspect provides the same effect as that of the second aspect, and furthermore, the surroundings of the pores around the sliding surface of the stationary ring or the rotating ring formed of the silicon carbide sintered body. The edge does not cause the coating film of the mating material to be worn or peeled off, and even with such a combination, good sliding characteristics can be obtained for a long period of time.

【0046】そして、請求項4及び請求項5のように構
成したことにより、セグメントシールのシールリングは
請求項1に記載の炭化珪素焼結体と同様の構成の炭化珪
素焼結体で形成されることになるので、カーボンビーズ
の存在によって自己潤滑性が得られるとともに、カーボ
ンビーズ内部の中空の気孔が潤滑液の液溜まりとして作
用することになる。したがって、シールリングとランナ
ーとの摺動接触時に優れた摺動特性を発揮することがで
きるので、一時的にドライとなる環境下でも優れた摺動
特性を発揮することができ、シールリング又はランナー
にブリスタが発生したり、シールリングとランナーとが
相互に固着を起こしたりするようなことをなくすことが
できるものである。また、炭化珪素焼結体で形成したシ
ールリングは、強度が大きく低下するようなことがない
ので、長期的に安定した摺動特性が得られることにな
る。さらに、炭化珪素焼結体で形成したシールリングの
摺動面の気孔の周囲のエッジによってランナーのコーテ
ィング膜が摩耗させられたり、剥離させられたりするよ
うなことはなくなり、長期的に良好な摺動特性が得られ
るものである。
According to the fourth and fifth aspects, the seal ring of the segment seal is formed of a silicon carbide sintered body having the same configuration as the silicon carbide sintered body of the first aspect. Therefore, the self-lubricating property is obtained by the presence of the carbon beads, and the hollow pores inside the carbon beads act as a liquid pool of the lubricating liquid. Therefore, excellent sliding characteristics can be exhibited at the time of sliding contact between the seal ring and the runner, so that excellent sliding characteristics can be exhibited even in a temporarily dry environment, and the seal ring or runner can be exhibited. This prevents the occurrence of blisters and the fact that the seal ring and the runner are fixed to each other. In addition, since the seal ring formed of the silicon carbide sintered body does not significantly decrease in strength, stable sliding characteristics can be obtained for a long period of time. Furthermore, the edge around the pores of the sliding surface of the seal ring formed of the silicon carbide sintered body does not cause the coating film of the runner to be worn or peeled off, and a good sliding performance over a long period of time. Dynamic characteristics can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による炭化珪素焼結体の一実施の形態を
示した概略図であって、ポリシング面を光学顕微鏡で見
た概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of a silicon carbide sintered body according to the present invention, and is a schematic diagram in which a polishing surface is viewed with an optical microscope.

【図2】シール回転試験に使用した試験片としての回転
環の概略図であって、(a)は平面図、(b)はA−A
線断面図である。
FIG. 2 is a schematic view of a rotating ring as a test piece used in a seal rotation test, wherein (a) is a plan view and (b) is AA.
It is a line sectional view.

【図3】シール回転試験に使用した試験片としての固定
環の概略図であって、(a)は平面図、(b)はB−B
線断面図である。
3A and 3B are schematic views of a fixed ring as a test piece used in a seal rotation test, wherein FIG. 3A is a plan view and FIG.
It is a line sectional view.

【図4】本発明によるメカニカルシールの一実施の形態
を示した概略図である。
FIG. 4 is a schematic view showing an embodiment of a mechanical seal according to the present invention.

【図5】本発明によるセグメントシールの一実施の形態
を示した概略図である。
FIG. 5 is a schematic view showing an embodiment of a segment seal according to the present invention.

【図6】セグメントシールの性能試験に使用したガスジ
ェネレータ用ベアリング室の構造を示した概略図であ
る。
FIG. 6 is a schematic view showing a structure of a gas generator bearing chamber used in a performance test of a segment seal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……炭化珪素焼結体 2……カーボンビーズ 3……中空(気孔) 4……粒子外殻 5、15……回転環 6、12……固定環 10……メカニカルシール 11、24……ハウジング 13、16、23、26……摺動面 14、21……回転軸 17、28、35……コンプレッションリング 18、27、34……コンプレッションスプリング 20、30……セグメントシール 22、32……ランナー 25、31……シールリング 29、33……エキステンションスプリング 36……ベアリング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sintered silicon carbide 2 ... Carbon beads 3 ... Hollow (pore) 4 ... Particle shell 5, 15 ... Rotating ring 6, 12 ... Fixed ring 10 ... Mechanical seal 11, 24 ... Housing 13, 16, 23, 26 ... Sliding surface 14, 21 ... Rotating shaft 17, 28, 35 ... Compression ring 18, 27, 34 ... Compression spring 20, 30 ... Segment seal 22, 32 ... Runner 25, 31 Seal ring 29, 33 Extension spring 36 Bearing

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 粒子内部に中空を有する平均粒子径10
〜100μmのカーボンビーズを4〜30体積%含有す
ることを特徴とする炭化珪素焼結体。
1. An average particle diameter of 10 having a hollow inside the particle.
A silicon carbide sintered body containing 4 to 30% by volume of carbon beads having a size of 100 to 100 μm.
【請求項2】 固定環と回転環とが相互に摺動接触する
ことにより回転部分をシールするようになっているメカ
ニカルシールにおいて、前記固定環又は回転環の少なく
とも何れか一方を、粒子内部に中空を有する平均粒子径
10〜100μmのカーボンビーズを4〜30体積%含
有する炭化珪素焼結体で形成したことを特徴とするメカ
ニカルシール。
2. A mechanical seal in which a rotating part is sealed by sliding contact between a stationary ring and a rotating ring, wherein at least one of the stationary ring and the rotating ring is placed inside a particle. A mechanical seal formed of a silicon carbide sintered body containing 4 to 30% by volume of hollow carbon beads having an average particle diameter of 10 to 100 μm.
【請求項3】 固定環と回転環とが相互に摺動接触する
ことにより回転部分をシールするようになっているメカ
ニカルシールにおいて、前記固定環又は回転環の何れか
一方を、粒子内部に中空を有する平均粒子径10〜10
0μmのカーボンビーズを4〜30体積%含有する炭化
珪素焼結体で形成するとともに、何れか他方を、金属基
材表面にコーティングを施したもので形成したことを特
徴とするメカニカルシール。
3. A mechanical seal wherein a rotating part is sealed by sliding contact between a stationary ring and a rotating ring, wherein one of the stationary ring and the rotating ring is hollow inside the particle. Having an average particle diameter of 10 to 10
A mechanical seal comprising: a silicon carbide sintered body containing 4 to 30% by volume of 0 μm carbon beads; and the other being formed by coating a metal substrate surface.
【請求項4】 シールリングとランナーとが相互に摺動
接触することにより回転部分をシールするようになって
いるセグメントシールにおいて、前記シールリングを、
粒子内部に中空を有する平均粒子径10〜100μmの
カーボンビーズを4〜30体積%含有する炭化珪素焼結
体で形成するとともに、前記ランナーを、金属基材表面
にコーティングを施したもので形成したことを特徴とす
るセグメントシール。
4. A segment seal in which a rotating part is sealed by sliding contact between a seal ring and a runner, wherein the seal ring is formed by:
It was formed of a silicon carbide sintered body containing 4 to 30% by volume of carbon beads having an average particle diameter of 10 to 100 μm having a hollow inside the particles, and the runner was formed by coating a metal substrate surface. A segment seal characterized in that:
【請求項5】 前記シールリングは周方向に複数に分割
されている請求項4記載のセグメントシール。
5. The segment seal according to claim 4, wherein the seal ring is divided into a plurality in the circumferential direction.
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