JP6161632B2

JP6161632B2 - 摺動部品

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Publication number: JP6161632B2
Application number: JP2014554271A
Authority: JP
Inventors: 壮敏板谷
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2017-07-12
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Description

本発明は、例えば、メカニカルシール、軸受、その他、摺動部に適した摺動部品に関する。特に、摺動面に流体を介在させて摩擦を低減させるとともに、摺動面から流体が漏洩するのを防止する必要のある密封環または軸受などの摺動部品に関する。

摺動部品の一例である、メカニカルシールにおいて、その性能は、漏れ量、摩耗量、及びトルクによって評価される。従来技術ではメカニカルシールの摺動材質や摺動面粗さを最適化することにより性能を高め、低漏れ、高寿命、低トルクを実現している。しかし、近年の環境問題に対する意識の高まりから、メカニカルシールの更なる性能向上が求められており、従来技術の枠を超える技術開発が必要となっている。メカニカルシールに関する従来技術としては、図８に示すように、摺動部品５０の摺動面５１にスパイラル溝５２を設け、該スパイラル溝５２のポンピング作用を利用して、低圧流体側に漏洩しようとする被密封流体を高圧流体側に押し戻すことにより、摺動面のシール機能を向上させたものがある（例えば、特許文献１参照。）。

実開昭６１−８２１７７号公報（図１、２）

上記の従来技術は、摺動面５１に、相手側摺動面との相対摺動により、流体を高圧流体側に排出する角度をつけたスパイラル溝５２を設け、該スパイラル溝５２の粘性ポンプ効果で流体を高圧流体側に押し戻し、漏れを防止するというものであるが、この種のメカニカルシールにおいては、ポンピング効果と漏れのバランスによっては、図１に示すように、スパイラル溝５２の低圧流体側端部（相手摺動面との相対運動に伴う流体流れの上流側部分。図１においては内周側）５３の部分に蒸気性のキャビテーションが発生することが、本発明者の実験により確認されている。そして、本発明者の実験によれば、被密封流体として、シリケート系のクーラントを使用した場合などにおいて、蒸気性キャビテーションの発生するスパイラル溝５２の低圧流体側端部（相手摺動面との相対運動に伴う流体流れの上流側部分。図１においては内周側）５３の部分に析出物が発生し、摺動面５１に付着・堆積し、密封性を低下させる要因となっていることが判明した。

本発明は、摺動面に形成されたポンピング溝（例えば、スパイラル溝）の低圧流体側端部（相手摺動面との相対運動に伴う流体流れの上流側部分。）に発生する蒸気性キャビテーションを防止することにより、摺動面のシール機能を向上させた摺動部品を提供することを目的とするものである。

〔原理〕
本発明は、少なくとも摺動部品のいずれか一方の摺動面に、高圧流体側（被密封流体側）に連通し、かつ、相手側摺動面との相対摺動により流体を高圧流体側に排出する角度をつけたポンピング溝（例えば、スパイラル溝）に加え、低圧流体側（例えば、大気側）に連通し、かつ、相手側摺動面との相対摺動により流体を高圧流体側に排出する角度をつけたポンピング溝（例えば、スパイラル溝）を設けるものである。低圧流体側（例えば、大気側）に連通するポンピング溝は、低圧流体側に液体が存在する場合は当該液体を吸い込み、また、ポンピング溝の高圧流体側の終端近傍で動圧を発生し、この動圧により高圧流体側に連通する連通するポンピング溝の低圧流体側端部（相手摺動面との相対運動に伴う流体流れの上流側部分。）の負圧を緩和して蒸気性キャビテーションの発生を防止する。また、低圧流体側に液体が存在しない場合は、大気側空気を導入し、高圧流体側に連通するポンピング溝の低圧流体側端部（相手摺動面との相対運動に伴う流体流れの上流側部分。）の負圧を緩和して蒸気性キャビテーションの発生を防止する。

〔手段〕
上記目的を達成するため本発明の摺動部品は、第１に、一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面には、高圧流体側に連通されると共に低圧流体側とは密封面（摺動面の平滑部を指す。以下、同じ。）により隔離され、かつ、相手側摺動面との相対摺動により流体を高圧流体側に排出する角度を有する第一のポンピング溝が設けられ、さらに、低圧流体側に連通されると共に高圧流体側とは密封面により隔離され、かつ、相手側摺動面との相対摺動により流体を高圧流体側に排出する角度を有する第二のポンピング溝が設けられ、前記第一のポンピング溝の低圧流体側端部と前記第二のポンピング溝の高圧流体側端部とが近接して配設されることを特徴としている。
この特徴によれば、第一のポンピング溝の低圧流体側端部の近傍の負圧が緩和されて蒸気性キャビテーションの発生が防止されるため、析出物の発生が防止され、摺動面に対する異物付着及び堆積が防止され、摺動面の密封性を安定して維持することができる。

また、本発明の摺動部品は、第２に、第１の特徴において、前記第一のポンピング溝及び前記第二のポンピング溝は、スパイラル形状に形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、安定した密封性を得ることができる。

また、本発明の摺動部品は、第３に、第１または第２の特徴において、前記第一のポンピング溝及び前記第二のポンピング溝は周方向に複数設けられ、前記第一のポンピング溝及び第二のポンピング溝の各々は対をなすように配設されることを特徴としている。
この特徴によれば、効率よく、また、確実に、第一のポンピング溝の低圧流体側端部の近傍の負圧を緩和し蒸気性キャビテーションの発生を防止することができる。

また、本発明の摺動部品は、第４に、第３の特徴において、前記第一のポンピング溝及び第二のポンピング溝の対をなす各々のポンピング溝において、前記第一のポンピング溝が前記第二のポンピング溝より周方向の上流側に位置するように配設されることを特徴としている。
この特徴によれば、第一のポンピング溝により発生する負圧を下流側の第二のポンピング溝による動圧発生効果で効率よく緩和し、蒸気性キャビテーションの発生を防止できる。

また、本発明の摺動部品は、第５に、第３の特徴において、前記第一のポンピング溝及び第二のポンピング溝の対をなす各々のポンピング溝において、前記第一のポンピング溝と前記第二のポンピング溝とは半径方向において略同一の線上に配設されることを特徴としている。
この特徴によれば、第一のポンピング溝の負圧起点部の圧力を、第二のポンピング溝により発生する動圧によって上昇させ、蒸気性キャビテーションの発生を抑制することができる。

また、本発明の摺動部品は、第６に、第４または第５の特徴において、前記第一のポンピング溝及び第二のポンピング溝の対をなす各々のポンピング溝において、前記第一のポンピング溝の低圧流体側端部と前記第二のポンピング溝の高圧流体側端部とは径方向において離間するように配設されることを特徴としている。
この特徴によれば、静止漏れ防止に必要となる密封面幅は、第一のポンピング溝の内周側端部と第二ポンピング溝の外周側端部の間とすることができ、静止時に安定した密封性を得ることができる。

また、本発明の摺動部品は、第７に、第４の特徴において、前記第一のポンピング溝及び第二のポンピング溝の対をなす各々のポンピング溝において、前記第一のポンピング溝の低圧流体側端部と前記第二のポンピング溝の高圧流体側端部とは径方向において重複するように形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、第一のポンピング溝の低圧流体側端部の近傍で発生する蒸気性のキャビテーションが径方向に広がりを持っている場合でも、第二のポンピング溝の高圧流体側端部の近傍で発生する動圧により、より確実に蒸気性のキャビテーションの発生を防止できる。

また、本発明の摺動部品は、第８に、第１ないし第７のいずれかの特徴において、前記第一のポンピング溝より高圧流体側の摺動面には、正圧発生機構が設けられると共に、前記第一のポンピング溝と前記正圧発生機構との間に位置するように圧力開放溝が設けられ、前記正圧発生機構及び前記圧力開放溝は高圧流体側と連通されており、前記第一のポンピング溝の高圧流体側端部は前記圧力開放溝に連通されていることを特徴としている。
この特徴によれば、第一のポンピング溝を備えた摺動面に正圧発生機構を併設することにより潤滑性を高めるようにした摺動部品においても、第一のポンピング溝の低圧流体側端部の近傍の負圧が緩和されて蒸気性キャビテーションの発生が防止されるため、析出物の発生が防止され、摺動面に対する異物付着及び堆積が防止され、摺動面の密封性を安定して維持することができる。

本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）第一のポンピング溝の低圧流体側端部の近傍の負圧が緩和されて蒸気性キャビテーションの発生が防止されるため、析出物の発生が防止され、摺動面に対する異物付着及び堆積が防止され、摺動面の密封性を安定して維持することができる。

（２）第一のポンピング溝及び前記第二のポンピング溝は、スパイラル形状に形成されることにより、安定した密封性を得ることができる。
（３）第一のポンピング溝及び第二のポンピング溝は周方向に複数設けられ、第一のポンピング溝及び第二のポンピング溝の各々が対をなすように配設されることにより、効率よく、また、確実に、第一のポンピング溝の低圧流体側端部の近傍の負圧を緩和し蒸気性キャビテーションの発生を防止することができる。

（４）第一のポンピング溝及び第二のポンピング溝の対をなす各々のポンピング溝において、第一のポンピング溝が第二のポンピング溝より周方向の上流側に位置するように配設されることにより、第一のポンピング溝により発生する負圧を下流側の第二のポンピング溝による動圧発生効果で効率よく緩和し、蒸気性キャビテーションの発生を防止できる。
（５）第一のポンピング溝及び第二のポンピング溝の対をなす各々のポンピング溝において、第一のポンピング溝と第二のポンピング溝とは半径方向において略同一の線上に配設されることにより、第一のポンピング溝の負圧起点部の圧力を、第二のポンピング溝により発生する動圧によって上昇させ、蒸気性キャビテーションの発生を抑制することができる。

（６）第一のポンピング溝及び第二のポンピング溝の対をなす各々のポンピング溝において、第一のポンピング溝の低圧流体側端部と第二のポンピング溝の高圧流体側端部とは径方向において離間するように配設されることにより、静止漏れ防止に必要となる密封面幅は、第一のポンピング溝の内周側端部と第二ポンピング溝の外周側端部の間とすることができ、静止時に安定した密封性を得ることができる。
（７）第一のポンピング溝及び第二のポンピング溝の対をなす各々のポンピング溝において、第一のポンピング溝の低圧流体側端部と前記第二のポンピング溝の高圧流体側端部とは径方向において重複するように形成されることにより、第一のポンピング溝の低圧流体側端部の近傍で発生する蒸気性のキャビテーションが径方向に広がりを持っている場合でも、第二のポンピング溝の高圧流体側端部の近傍で発生する動圧より、より確実に蒸気性のキャビテーションの発生を防止できる。

（８）第一のポンピング溝を備えた摺動面に正圧発生機構を併設することにより潤滑性を高めるようにした摺動部品においても、第一のポンピング溝の低圧流体側端部の近傍の負圧が緩和されて蒸気性キャビテーションの発生が防止されるため、析出物の発生が防止され、摺動面に対する異物付着及び堆積が防止され、摺動面の密封性を安定して維持することができる。

従来技術の問題点を説明するための図である。本発明の実施例１に係るメカニカルシールの一例を示す縦断面図である。本発明の実施例１に係る摺動部品の摺動面を示したものである。本発明の実施例２に係る摺動部品の摺動面を示したものである。本発明の実施例３に係る摺動部品の摺動面を示したものである。本発明の実施例４に係る摺動部品の摺動面を示したものである。本発明の実施例４に係る摺動部品の摺動面を示したものである。従来技術を示す図であって、（ａ）は摺動部材の摺動面の正面図、（ｂ）は摺動部材の側断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置などは、特に明示的な記載がない限り、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図２及び図３を参照して、本発明の実施例１に係る摺動部品について説明する。
なお、本実施例においては、摺動部品の一例であるメカニカルシールを例にして説明する。また、メカニカルシールを構成する摺動部品の外周側を高圧流体側（被密封流体側）、内周側を低圧流体側（大気側）として説明するが、本発明はこれに限定されることなく、高圧流体側と低圧流体側とが逆の場合も適用可能である。

図２は、メカニカルシールの一例を示す縦断面図であって、摺動面の外周から内周方向に向かって漏れようとする高圧流体側の被密封流体を密封する形式のインサイド形式のものであり、高圧流体側のポンプインペラ（図示省略）を駆動させる回転軸１側にスリーブ２を介してこの回転軸１と一体的に回転可能な状態に設けられた一方の摺動部品である円環状の回転環３と、ポンプのハウジング４に非回転状態かつ軸方向移動可能な状態で設けられた他方の摺動部品である円環状の固定環５とが設けられ、固定環５を軸方向に付勢するコイルドウェーブスプリング６及びベローズ７によって、ラッピング等によって鏡面仕上げされた摺動面Ｓ同士で密接摺動するようになっている。すなわち、このメカニカルシールは、回転環３と固定環５との互いの摺動面Ｓにおいて、被密封流体が回転軸１の外周から大気側へ流出するのを防止するものである。

図３は、本発明の実施例１に係る摺動部品の摺動面を示したもので、例えば、図２の固定環５の摺動面にポンピング溝が形成された場合を例にして説明する。
なお、回転環３の摺動面にポンピング溝が形成される場合も同様である。

図３において、固定環５の摺動面Ｓの外周側が高圧流体側であり、また、内周側が低圧流体側、例えば大気側であり、相手摺動面は反時計方向に回転するものとする。
摺動面Ｓには、高圧流体側に連通されると共に低圧流体側とは摺動面Ｓの平滑部（本発明においては、「シール面」ということがある。）により隔離され、かつ、相手摺動面との相対摺動により流体を高圧流体側に排出する角度を有する第一のポンピング溝１０が設けられる。さらに、摺動面Ｓには、低圧流体側に連通されると共に高圧流体側とは摺動面Ｓの平滑部により隔離され、かつ、相手摺動面との相対摺動により流体を高圧流体側に排出する角度を有する第二のポンピング溝１１が設けられる。また、第一のポンピング溝１０の低圧流体側端部１０′と第二のポンピング溝１１の高圧流体側端部１１′とは近接して配設される。
なお、ここでいう「近接」については、後に説明する。

第一のポンピング溝１０及び第二のポンピング溝１１は、相手摺動面との相対摺動により流体を高圧流体側に排出する角度を有するように直線状、あるいは曲線状に形成される。本実施例では、振動及び騒音などを考慮して、相手摺動面の回転方向に沿うようにスパイラル形状に形成されている。また、第一のポンピング溝１０及び第二のポンピング溝１１の傾斜角度、溝幅、溝深さは、例えば、被密封流体の種類（粘度など）、圧力、または、相対摺動速度などに応じて最良な値に決定される。さらに、第一のポンピング溝１０と第二のポンピング溝１１との径方向の長さの比も同様の条件に応じて決められるものであるが、例えば、第一のポンピング溝１０の長さ≧第二のポンピング溝１１に設定される。

第一のポンピング溝１０及び第二のポンピング溝１１は、周方向に複数設けられる。図３では、周方向に１８等配に設けられた例が示されているが、例えば、１２０等配、あるいは、それ以上設けられる場合もある。また、第一のポンピング溝１０及び第二のポンピング溝１１の各々は対をなすように配設されるのが好ましい。例えば、図３において、第一のポンピング溝１０ａと第二のポンピング溝１１ａとは対をなすように配設されており、第一のポンピング溝１０ａと第二のポンピング溝１１ａとが流体力学的に影響を及ぼすように配設されている。

図３においては、第一のポンピング溝１０及び第二のポンピング溝１１の対をなす各々のポンピング溝において、第一のポンピング溝１０は第二のポンピング溝１１より周方向の上流側に位置するように配設され、また、第一のポンピング溝１０の低圧流体側端部１０′と第二のポンピング溝１１の高圧流体側端部１１′とは、径方向において離間するように配設される。
このように、第一のポンピング溝１０が第二のポンピング溝１１より周方向の上流側に位置するように配設されることにより、第一のポンピング溝により発生する負圧を下流側の第二のポンピング溝による動圧発生効果で効率よく緩和し、蒸気性キャビテーションの発生を防止できる。また、第一のポンピング溝１０の低圧流体側端部１０′と第二のポンピング溝１１の高圧流体側端部１１′とは径方向において離間するように形成されることにより、静止漏れ防止に必要となる密封面幅は、第一のポンピング溝１０の低圧流体側端部１０′と第二ポンピング溝１１の高圧流体側端部１１′との間とすることができ、静止時に安定した密封性を得ることができる。

今、摺動部品が相対回転運動すると、高圧流体側に連通する第一のポンピング溝１０のポンピング作用により低圧流体側に漏洩しようとする被密封流体を高圧流体側に押し戻すと同時に、高圧流体側に連通する第一のポンピング溝１０の低圧流体側端部１０′（図１においては内周側）の近傍で蒸気性のキャビテーションが発生する。同時に、低圧流体側（例えば、大気側）に連通する第二のポンピング溝１１は、低圧流体側に液体が存在する場合は当該液体を吸い込み、第二のポンピング溝１１の高圧流体側端部１１′近傍で動圧を発生し、この動圧により高圧流体側に連通する第一のポンピング溝１０の低圧流体側端部１０′の近傍の負圧を緩和して蒸気性キャビテーションの発生を防止する。また、第二のポンピング溝１１は、低圧流体側に液体が存在しない場合は、大気側空気を導入し、高圧流体側に連通する第一のポンピング溝１０の低圧流体側端部１０′の近傍の負圧を緩和して蒸気性キャビテーションの発生を防止する。
なお、上記の「第一のポンピング溝１０の低圧流体側端部１０′と第二のポンピング溝１１の高圧流体側端部１１′とは近接して配設される。」における「近接」とは、第一のポンピング溝１０ａと第二のポンピング溝１１ａとが流体力学的に影響を及ぼすような近い位置に配設されることを意味する。

このように、第一のポンピング溝１０の低圧流体側端部１０′の近傍の負圧が緩和されて蒸気性キャビテーションの発生が防止されるため、析出物の発生が防止され、摺動面Ｓに対する異物付着及び堆積が防止され、摺動面の密封性を安定して維持することができる。

図４を参照して、本発明の実施例２に係る摺動部品について説明する。
なお、図４において、実施例１の符号と同じ符号は実施例１と同じ部材を示しており、重複する説明は省略する。

図４において、第一のポンピング溝１０及び第二のポンピング溝１１の対をなす各々のポンピング溝において、第一のポンピング溝１０と第二のポンピング溝１１とは半径方向において略同一の線上に配設され、第一のポンピング溝１０の低圧流体側端部１０′と第二のポンピング溝１１の高圧流体側端部１１′とは径方向の略同一の線上において近接している。また、第一のポンピング溝１０の低圧流体側端部１０′と第二のポンピング溝１１の高圧流体側端部１１′とは、径方向において離間するように形成され、第一のポンピング溝１０及び第二のポンピング溝１１の対をなす各々のポンピング溝同士は分断され、両者の間には、摺動面Ｓの密封面が介在している。
このように、第一のポンピング溝１０と第二のポンピング溝１１とは半径方向において略同一の線上に配設されることにより、第一のポンピング溝の負圧起点部の圧力を、第二のポンピング溝により発生する動圧によって上昇させ、蒸気性キャビテーションの発生を抑制することができる。また、第一のポンピング溝１０の低圧流体側端部１０′と第二のポンピング溝１１の高圧流体側端部１１′とは、径方向において離間するように形成されることにより、静止漏れ防止に必要となる密封面幅は、第一のポンピング溝の内周側端部と第二ポンピング溝の外周側端部の間とすることができ、静止時に安定した密封性を得ることができる。

図５を参照して、本発明の実施例３に係る摺動部品について説明する。
なお、図５において、実施例１の符号と同じ符号は実施例１と同じ部材を示しており、重複する説明は省略する。

図５において、第一のポンピング溝１０及び第二のポンピング溝１１の対をなす各々のポンピング溝において、第一のポンピング溝１０は第二のポンピング溝１１より周方向の上流側に位置するように配設され、また、第一のポンピング溝１０の低圧流体側端部１０′と第二のポンピング溝１１の高圧流体側端部１１′とは、径方向において重複するように配設されている。すなわち、第一のポンピング溝１０ａは第二のポンピング溝１１ａより周方向の上流側に位置するように配設されており、第一のポンピング溝１０ａの低圧流体側端部１０′は径方向の中間点を超えて、該中間点と内周との中間近くまで延びており、また、第二のポンピング溝１１の高圧流体側端部１１′は径方向の中間点をわずかに超える位置まで延びている。

このように、第一のポンピング溝１０が第二のポンピング溝１１より周方向の上流側に位置するように配設されることにより、第一のポンピング溝により発生する負圧を下流側の第二のポンピング溝による動圧発生効果で効率よく緩和し、蒸気性キャビテーションの発生を防止できる。また、第一のポンピング溝１０の低圧流体側端部１０′と第二のポンピング溝１１の高圧流体側端部１１′とが径方向において重複するように配設されているため、第一のポンピング溝１０ａの低圧流体側端部１０′の近傍で発生する蒸気性のキャビテーションが径方向に広がりを持っている場合でも、第二のポンピング溝１１の高圧流体側端部１１′の近傍で発生する動圧により、より確実に蒸気性のキャビテーションの発生を防止できる。

図６を参照して、本発明の実施例４に係る摺動部品について説明する。
なお、図６において、実施例１の符号と同じ符号は実施例１と同じ部材を示しており、重複する説明は省略する。

図６において、摺動面の内周側には、図５で示したように、第一のポンピング溝１０が第二のポンピング溝１１より周方向の上流側に位置し、かつ、第一のポンピング溝１０の低圧流体側端部１０′と第二のポンピング溝１１の高圧流体側端部１１′とが径方向において重複するように配設されている。また、第一のポンピング溝１０より高圧流体側の摺動面には、正圧発生機構１２が設けられると共に、第一のポンピング溝１０と正圧発生機構１２との間に位置するように圧力開放溝１３が設けられている。また、正圧発生機構１２及び圧力開放溝１３は半径方向溝１５を介して高圧流体側と連通されており、第一のポンピング溝１０の高圧流体側端部は圧力開放溝１３に連通されている。

正圧発生機構１２は、例えば、レイリーステップ機構１４から構成されるのが好ましい。レイリーステップ機構１４は周方向に複数設けられ、半径方向溝１５を介して高圧流体側に連通される。すなわち、隣接するレイリーステップ機構１４の間には摺動面Ｓの密封面が介在され、各レイリーステップ機構１４のグルーブ１６の上流側は半径方向溝１５と連通され、グルーブ１６の下流側は摺動面Ｓの密封面との間にステップ（段部）１７が形成されている。また、グルーブ１６と高圧流体側とは摺動面Ｓの密封面の存在により直接連通しておらず、グルーブ１６の上流側において半径方向溝１５を介して高圧流体側と連通されている。一方、圧力開放溝１３は、円周溝から構成され、径方向において第一のポンピング溝１０と正圧発生機構１２との間に配設され、複数の半径方向溝１５と連通されている。圧力開放溝１３と正圧発生機構１２との間には、摺動面Ｓの密封面が介在している。

本実施例においては、正圧発生機構１２により発生した正圧により摺動面Ｓの間隔が広げられ、液膜が形成されるため潤滑性が向上される。その際、正圧発生機構１２で発生した正圧は圧力開放溝１３に導かれ、高圧流体側に逃されるため、低圧流体側への漏洩は少ない。また、圧力開放溝１３を超えて低圧流体側に漏洩しようとする流体は、第一のポンピング溝１０のポンピング作用により高圧流体側に押し戻されて圧力開放溝１３に導かれ、高圧流体側に逃される。

本実施例によれば、第一のポンピング溝１０を備えた摺動面に正圧発生機構１２を併設することにより潤滑性を高めた摺動部品においても、第一のポンピング溝１０の低圧流体側端部１０′の近傍の負圧が緩和されて蒸気性キャビテーションの発生が防止されるため、析出物の発生が防止され、摺動面に対する異物付着及び堆積が防止され、摺動面の密封性を安定して維持することができる。

図７を参照して、本発明の実施例５に係る摺動部品について説明する。
なお、図７において、実施例４の符号と同じ符号は実施例４と同じ部材を示しており、重複する説明は省略する。

図７に示すように、本実施例では、正圧発生機構１２の構成が図６に示す実施例４と若干相違するが、その他の構成は実施例４と同じである。
本実施例の正圧発生機構１２は、レイリーステップ機構１４から構成されるが、各グルーブ１６は、高圧流体側において、直接、高圧流体側と連通され、また、上流側は半径方向溝１５と連通され、下流側は摺動面Ｓの密封面との間にステップ（段部）１７が形成されている。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、摺動部品をメカニカルシール装置における一対の回転用密封環及び固定用密封環のいずれかに用いる例について説明したが、円筒状摺動面の軸方向一方側に潤滑油を密封しながら回転軸と摺動する軸受の摺動部品として利用することも可能である。

また、例えば、前記実施例では、外周側に高圧の被密封流体が存在する場合について説明したが、内周側が高圧流体の場合にも適用できる。

また、例えば、前記実施例では、第一のポンピング溝１０ａと第二のポンピング溝１１ａとは１：１の対をなすように配設される場合について説明したが、これに限らず、１：複数、あるいは、その逆の対であってもよい。また、第一のポンピング溝１０ａ及び第二のポンピング溝１１ａが周方向に密に配設される場合には、必ずしも、これらが対をなすように配設される必要はなく、要は、第二のポンピング溝１１の高圧流体側端部１１′近傍で発生した動圧により第一のポンピング溝１０の低圧流体側端部１０′の近傍の負圧を緩和して蒸気性キャビテーションの発生を防止できるように配設されていればよい。

１回転軸
２スリーブ
３回転環
４ハウジング
５固定環
６コイルドウェーブスプリング
７ベローズ
１０第一のポンピング溝
１０′ 低圧流体側端部
１１第二のポンピング溝
１１′ 高圧流体側端部
１２正圧発生機構
１３圧力開放溝
１４レイリーステップ機構
１５半径方向溝
１６グルーブ
１７ステップ（段部）
Ｓ摺動面

Claims

一対の摺動部品の互いに相対摺動する一方側の摺動面には、高圧流体側に連通されると共に低圧流体側とは密封面により隔離され、かつ、相手側摺動面との相対摺動により流体を高圧流体側に排出する角度を有する第一のポンピング溝が周方向に複数設けられ、さらに、低圧流体側に連通されると共に高圧流体側とは密封面により隔離され、かつ、相手側摺動面との相対摺動により流体を高圧流体側に排出する角度を有する第二のポンピング溝が周方向に複数設けられ、前記第一のポンピング溝の低圧流体側端部と前記第二のポンピング溝の高圧流体側端部とが近接して配設されており、
前記第一のポンピング溝及び第二のポンピング溝の各々は対をなし、前記第一のポンピング溝が前記第二のポンピング溝より周方向の上流側に位置するように、かつ、前記第一のポンピング溝の低圧流体側端部と前記第二のポンピング溝の高圧流体側端部とは径方向において重複するように配設されていることを特徴とする摺動部品。
前記第一のポンピング溝及び前記第二のポンピング溝は、スパイラル形状に形成されることを特徴とする請求項１記載の摺動部品。
前記第一のポンピング溝より高圧流体側の摺動面には、正圧発生機構が設けられると共に、前記第一のポンピング溝と前記正圧発生機構との間に位置するように圧力開放溝が設けられ、前記正圧発生機構及び前記圧力開放溝は高圧流体側と連通されており、前記第一のポンピング溝の高圧流体側端部は前記圧力開放溝に連通されていることを特徴とする請求項１または２に記載の摺動部品。