KR20210089701A - 슬라이딩 부품 - Google Patents

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유타 네기시
유키 마에타니
사야카 미야자키
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이구루코교 가부시기가이샤
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Abstract

동압 발생홈으로의 이물질의 체류를 방지시켜, 장기에 걸쳐 저누설, 고수명, 저토크를 실현할 수 있는 슬라이딩 부품을 제공한다. 슬라이딩면(S1)에 동압을 발생시키기 위한 동압 발생홈(4)을 구비한 슬라이딩 부품(1)으로서, 동압 발생홈(4)은, 당해 동압 발생홈(4)의 둘레 방향의 일단측이 피밀봉 유체(H)측으로 개구한 도입구(40a)와, 도입구(40a)에 연통하여 유로가 좁혀진 좁힘부(41)와, 좁힘부(41)에 연통하여 동압 발생홈(4)의 둘레 방향의 타단측이 피밀봉 유체(H)측으로 개구한 도출구(40b)를 구비하고 있다.

Description

슬라이딩 부품
본 발명은, 예를 들면, 메커니컬 시일, 베어링, 그 외, 슬라이딩면을 갖는 슬라이딩 부품에 관한 것이다.
슬라이딩 부품에 있어서, 그 성능은 누설량, 마모량, 토크에 의해 평가되는 경우가 많다. 종래 기술에서는, 슬라이딩면에 유체를 개재시켜 마찰을 저감시킴과 동시에, 슬라이딩면으로부터 액체가 누설되는 것을 방지하거나, 메커니컬 시일에 있어서는, 슬라이딩 재질이나 슬라이딩면 거칠기를 최적화함으로써 성능을 높여, 저누설, 고수명, 저토크를 실현하고 있다. 그러나, 최근의 환경 문제에 대한 의식의 고조로부터, 메커니컬 시일의 더 한층의 성능 향상이 요구되고 있다. 메커니컬 시일에 관한 종래 발명으로서는, 슬라이딩 부품으로서의 회전환의 슬라이딩면에 동압 발생홈을 마련한 것이 있다.(예를 들면 특허문헌 1 참조)
특허문헌 1: 일본공개특허공보 평4-73호(2페이지, 도 17)
이러한 메커니컬 시일에 있어서는, 정지(靜止)시에 누설되지 않고, 회전 초기를 포함하여 회전시에는 유체 윤활로 작동함과 동시에 누설을 방지하고, 저마찰이면서 밀봉과 윤활을 양립한다. 이 저마찰화의 수법으로서는, 슬라이딩면에 동압 발생홈을 형성하고, 회전에 의해 슬라이딩면의 동압 발생홈에 침입한 유체가 정압을 발생시킴으로써, 슬라이딩면에 액막을 개재시킨 상태로 슬라이딩시킴으로써 달성할 수 있다. 그러나, 이런 종류의 메커니컬 시일에 있어서는, 고압측의 피밀봉 유체와 함께 동압 발생홈에 이물질이 침입하여, 부착 및 체류해 버릴 우려가 있고, 이 이물질에 의해, 슬라이딩면에 충분한 동압을 얻을 수 없어, 슬라이딩면이 손상되어 버려 내용성(耐用性)이 떨어질 우려가 있었다.
본 발명은, 이러한 문제점에 착목하여 이루어진 것으로, 동압 발생홈으로의 이물질의 체류를 방지시켜, 장기에 걸쳐 저누설, 고수명, 저토크를 실현할 수 있는 슬라이딩 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 슬라이딩 부품은,
슬라이딩면에 동압을 발생시키기 위한 동압 발생홈을 구비한 슬라이딩 부품으로서,
상기 동압 발생홈은, 당해 동압 발생홈의 둘레 방향의 일단측이 피밀봉 유체측으로 개구한 도입구와, 상기 도입구에 연통하여 유로가 좁혀진 좁힘부와, 상기 좁힘부에 연통하여 상기 동압 발생홈의 둘레 방향의 타단측이 피밀봉 유체측으로 개구한 도출구를 구비하고 있다.
이에 의하면, 동압 발생홈의 도출구가 피밀봉 유체측으로 연통되어 있기 때문에, 도입구로부터 동압 발생홈에 침입한 이물질을 도출구를 통하여 피밀봉 유체측으로 배출시킬 수 있어, 동압 발생홈으로의 이물질의 체류를 방지시키기 때문에, 장기에 걸쳐 저누설, 고수명, 저토크를 실현할 수 있다.
상기 동압 발생홈은 상기 슬라이딩면의 둘레 방향으로 복수 배설(配設)되어 있고, 인접하는 한쪽의 동압 발생홈의 상기 도출구와, 다른 한쪽의 동압 발생홈의 상기 도입구가 연통하고 있어도 좋다.
이에 의하면, 한쪽의 동압 발생홈을 다른 한쪽의 동압 발생홈과 연통시켜, 피밀봉 유체에 포함되는 이물질의 유동성을 높일 수 있다.
상기 복수의 동압 발생홈은, 상기 슬라이딩면의 전체 둘레에 걸쳐 환상(環狀)으로 연통하고 있어도 좋다.
이에 의하면, 도입구로부터 환상으로 형성된 동압 발생홈에 침입한 이물질은, 동압 발생홈을 환상으로 순환하면서 어느 쪽의 도출구로부터 배출되기 때문에, 이물질이 동압 발생홈 내에 체류하기 어렵다.
상기 동압 발생홈은 상기 슬라이딩면의 둘레 방향으로 복수 배설되어 있고, 인접하는 동압 발생홈은, 서로 둘레 방향으로 분리되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 복수의 동압 발생홈에 의해 윤활성을 높임과 동시에, 이들 동압 발생홈끼리의 분리된 부분에 의해 밀봉성을 유지할 수 있다.
상기 도입구는 상기 좁힘부보다도 깊은 심구(深溝)로 형성되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 심구로 형성된 도입구로부터 많은 피밀봉 유체를 좁힘부를 향하여 도입할 수 있다.
상기 도출구는 상기 좁힘부보다도 깊은 심구로 형성되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 심구로 형성된 도출구에 의해 압력 개방홈의 효과를 나타내어, 피밀봉 유체 및 피밀봉 유체에 포함되는 이물질을 도출하기 쉽다.
상기 도입구, 상기 좁힘부, 및 상기 도출구는 동일한 깊이로 형성되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 도입구로부터 침입한 이물질을 도출구로 원활하게 배출시킬 수 있다.
상기 동압 발생홈은, 상기 도출구를 복수 갖고 있어도 좋다.
이에 의하면, 도입구로부터 침입한 이물질을 복수의 도출구를 통하여 배출시키기 쉽다.
상기 좁힘부는, 상기 도출구를 향하여 상기 슬라이딩면의 내경측으로부터 외경측으로 만곡하여 형성되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 슬라이딩시에 원심력에 의해 피밀봉 유체 및 피밀봉 유체에 포함되는 이물질을 도출구로부터 배출시키기 쉽다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 슬라이딩 부품이 적용되는 메커니컬 시일을 나타내는 단면도이고,
도 2는 실시예 1에 있어서의 동압 발생홈을 구비한 슬라이딩면을 나타내는 정면도이고,
도 3은 실시예 1에 있어서의 동압 발생홈을 구비한 슬라이딩 부품을 나타내는 사시도이고,
도 4는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 슬라이딩 부품의 동압 발생홈을 구비한 슬라이딩면을 나타내는 정면도이고,
도 5는 도 4의 a-a 단면도이고,
도 6은 본 발명의 실시예 3에 있어서의 슬라이딩 부품의 동압 발생홈을 구비한 슬라이딩면을 나타내는 정면도이고,
도 7은 본 발명의 실시예 4에 있어서의 슬라이딩 부품의 동압 발생홈을 구비한 슬라이딩면을 나타내는 정면도이고,
도 8은 본 발명의 실시예 5에 있어서의 슬라이딩 부품의 동압 발생홈을 구비한 슬라이딩면을 나타내는 정면도이고,
도 9는 본 발명의 실시예 6에 있어서의 슬라이딩 부품의 동압 발생홈을 구비한 슬라이딩면을 나타내는 정면도이고,
도 10은 본 발명의 실시예 7에 있어서의 슬라이딩 부품의 동압 발생홈을 구비한 슬라이딩면을 나타내는 정면도이고,
도 11은 본 발명의 실시예 8에 있어서의 슬라이딩 부품의 동압 발생홈을 구비한 슬라이딩면을 나타내는 정면도이다.
본 발명에 따른 슬라이딩 부품을 실시하기 위한 형태를 실시예에 기초하여 이하에 설명한다.
실시예 1
실시예 1에 따른 슬라이딩 부품에 대해, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 도 1의 지면(紙面) 우측을 대기측, 지면 좌측을 기내측으로 하여 설명한다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 본 실시예의 슬라이딩 부품(1)은, 메커니컬 시일(10)에 있어서의 회전 밀봉환(11)과 고정 밀봉환(12)이며, 도시하지 않는 펌프나 컴프레서 등의 회전 기계의 회전축(2)과 당해 회전 기계의 하우징에 고정되는 시일 커버(3) 사이에 마련되어 있다. 메커니컬 시일(10)은, 시일 커버(3)에 고정된 원환상의 고정 밀봉환(12)을 갖는 정지(靜止)측 요소와, 회전축(2)과 함께 회전하는 회전측 요소로 구성되어 있다. 고정 밀봉환(12)의 슬라이딩면(S1)과 회전 밀봉환(11)의 슬라이딩면(S2)을 서로 밀접 슬라이딩시키고, 기내의 고압 유체측(이하, 고압 유체(H)측이라고 칭함)의 피밀봉 유체를 축봉하여, 대기(A)측으로 누설되는 일이 없도록 되어 있다. 또한, 메커니컬 시일(10)은, 고정 밀봉환(12) 및 회전 밀봉환(11)에 작용하는 피밀봉 유체의 압력의 밸런스가 축방향 양측에서 일정해지는 밸런스형 메커니컬 시일로서 구성되어 있다.
고정 밀봉환(12) 및 회전 밀봉환(11)은, 대표적으로는 SiC(경질 재료)끼리 또는 SiC(경질 재료)와 카본(연질 재료)의 조합으로 형성되지만, 이에 한정하지 않고, 슬라이딩 재료는 메커니컬 시일용 슬라이딩 재료로서 사용되고 있는 것이면 적용 가능하다. 또한, SiC로서는, 보론, 알루미늄, 카본 등을 소결 조제로 한 소결체를 비롯하여, 성분, 조성이 상이한 2종류 이상의 상으로 이루어지는 재료, 예를 들면, 흑연 입자가 분산된 SiC, SiC와 Si로 이루어지는 반응 소결 SiC, SiC-TiC, SiC-TiN 등이 있고, 카본으로서는, 탄소질과 흑연질이 혼합된 카본을 비롯하여, 수지 성형 카본, 소결 카본 등을 이용할 수 있다. 또한, 상기 슬라이딩 재료 이외로는, 금속 재료, 수지 재료, 표면 개질 재료(코팅 재료), 복합 재료 등도 적용 가능하다.
도 2에 나타나는 바와 같이, 고정 밀봉환(12)은, 회전축(2)을 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있고, 그 슬라이딩면(S1)에는 표면 텍스처링 등에 의해 동압 발생홈(4)이 형성되어 있다. 또한, 이 고정 밀봉환(12)의 슬라이딩면(S1)에 대향 배치되는 회전 밀봉환(11)은, 고정 밀봉환(12)에 대하여, 시계 방향(도시 화살표 방향)으로 회전하도록 마련되어 있다.
고정 밀봉환(12)의 슬라이딩면(S1)은, 둘레 방향을 따라 복수 배설된 동압 발생홈(4)과, 이들 동압 발생홈(4)보다도 내경측에서 평탄하게 형성된 시일면(M1)을 구비하고 있다. 각각의 동압 발생홈(4)은, 외경단으로 개구하여 유체(H)측과 연통하는 도입구로서의 연통구(40a)와, 연통구(40a)로부터 내경 방향으로 연장되는 연통홈(46a)과, 연통홈(46a)과 연통하여 고정 밀봉환(12)의 둘레 방향으로 연장되는 유로부(45)와, 유로부(45)와 연통하여 외경 방향으로 연장되는 연통홈(46b)과, 연통홈(46b)의 외경단으로 개구하여 유체(H)측과 연통하는 도출구로서의 연통구(40b)를 주로 구비하고 있다. 또한, 슬라이딩면(S1)은, 연통홈(46a)과, 유로부(45)와, 연통홈(46b)에 둘러싸인 외경측에 시일면(L)을 구비하고 있고, 전술한 시일면(M1)과 동일한 높이로 형성되어 있다.
유로부(45)는, 연통홈(46a)측으로부터 둘레 방향을 따라 연통홈(46b)측을 향하여 서서히 폭이 좁아지는 좁힘부(41)를 구비하고 있다. 상세하게는, 고정 밀봉환(12)의 외경측의 외벽부(42)와, 고정 밀봉환(12)의 내경측의 내벽부(43)와, 평탄하며 또한 시일면(M1)과 평행하게 형성된 바닥면부(44)로 구성되어 있고, 고정 밀봉환(12)과 동심(同芯)의 원호 형상으로 둘레 방향으로 연장되는 외벽부(42)에 대하여, 내벽부(43)가 둘레 방향을 따라 점차 외경측으로 접근해 감으로써 폭이 좁은 좁힘부(41)를 형성하고 있다. 유로부(45)의 바닥면부(44)는, 좁힘부(41)에 이르기까지, 연통홈(46a)의 바닥면보다도 얕은 일정 깊이의 평탄면으로 형성되어 있다. 또한, 연통홈(46a)은, 유로부(45)의 바닥면부(44)보다도 심구로 형성되어 있고, 연통홈(46a)과 유로부(45)의 바닥면부(44)의 경계에 단차부(47a)가 형성되어 있다. 또한, 연통홈(46b)은, 유로부(45)의 바닥면부(44)보다도 심구로 형성되어 있고, 연통홈(46b)과 유로부(45)의 바닥면부(44)의 경계에 단차부(47b)가 형성되어 있다.
도 2에 나타나는 바와 같이, 상기한 좁힘부(41)에 의해, 유로부(45)의 출구 근방의 지름 방향의 폭(N2)이, 유로부(45)의 입구 근방의 지름 방향의 폭(N1)보다도 좁아지도록 되어 있다. 따라서, 회전 밀봉환(11)과의 슬라이딩시에, 고압 유체(H)측과 연통하는 연통구(40a)로부터 유입된 피밀봉 유체는, 좁힘부(41)에 의해 서서히 압력이 높아져, 고정 밀봉환(12)의 슬라이딩면(S1)과 회전 밀봉환(11)의 슬라이딩면(S2) 사이에, 정압을 발생시키도록 되어 있다.
또한, 슬라이딩면(S1)에 둘레 방향을 따라 배설된 복수의 동압 발생홈(4)은, 모두 동일한 구성, 형상임과 동시에, 상기한 동압 발생홈(4)에 있어서의 도입구로서의 연통구(40a)는, 이 동압 발생홈(4)의 상류측에 인접하는 동압 발생홈(4)의 도출구로서 구성된다. 또한 상기한 동압 발생홈(4)에 있어서의 도출구로서의 연통구(40b)는, 이 동압 발생홈(4)의 하류측에 인접하는 동압 발생홈(4)의 도입구로서 구성된다.
이와 같이, 인접한 동압 발생홈(4)끼리의 도입구와 도출구가 연통한 상태로 순차 배설되어 있는 점에서, 복수의 동압 발생홈(4)은, 슬라이딩면(S1)의 전체 둘레에 걸쳐 환상으로 연통하고 있다.
동압 발생홈(4)은, 좁힘부(41)에 의해 정압을 발생시켜 슬라이딩면(S1)과 슬라이딩면(S2) 사이에 액막을 형성하여, 윤활성을 향상시키도록 되어 있지만, 시일면(M1)은 평탄하게 형성되어 있기 때문에, 동압 발생홈(4)이 정압을 발생시켜도, 슬라이딩면(S1)의 액밀성이 유지되도록 되어 있다.
도 2, 3에 나타나 있는 바와 같이, 슬라이딩면(S1)과 슬라이딩면(S2)의 슬라이딩에 의해 연통구(40a)로 유입된 피밀봉 유체는, 유로부(45)의 바닥면부(44)보다도 심구로 형성되어 있는 연통홈(46a)으로부터, 단차부(47a)를 넘어, 유로부(45)로 유입된다. 유로부(45)에서는, 좁힘부(41)에 의해 서서히 정압이 높아지지만, 정압이 높아진 피밀봉 유체를 연통홈(46b)으로 도출시키도록 단차부(47b)가 형성되어 있기 때문에, 연통홈(46b)으로 이동된 피밀봉 유체는, 그 압력이 해방된 상태가 되어, 연통구(40b)로부터 고압 유체(H)측으로 배출된다. 또한, 유로부(45)의 내벽부(43)가 외벽부(42)를 향하여 근접하도록 유로 단면이 점차 좁혀진 좁힘부(41)가 형성되어 있기 때문에, 피밀봉 유체는 원심력에 의해 연통구(40b)로부터 배출되기 쉽게 되어 있다.
이때, 연통홈(46b) 내에 있어서는, 동압 발생홈(4)의 유로부(45)를 통과하여 정압이 개방된 피밀봉 유체가 유체(H)측(기내측)으로 유출되려고 하는 흐름과, 하류측에 인접한 동압 발생홈(4)의 도입구로서 유체(H)측(기내측)으로부터 연통홈(46b)으로 유입되려고 하는 피밀봉 유체의 대류가 발생하여, 유동성이 높아지게 되어 있다. 따라서, 연통홈(46b)은 피밀봉 유체에 포함되는 이물질을 적극적으로 유동시켜, 고압 유체(H)측으로 도출시키기 쉽도록 되어 있다. 또한, 연통홈(46b)에만 한정하지 않고, 둘레 방향으로 복수 배설된 동압 발생홈(4)을 구성하는 연통홈(46a ~ 46h)도 동일한 효과를 나타낸다. 즉, 동압 발생홈(4)에 있어서 피밀봉 유체를 배출시키는 연통홈(46b)은, 이에 인접하는 동압 발생홈(4)에 있어서 유체(H)의 도입구도 겸하도록 되어 있다. 이 점에서, 고정 밀봉환(12)의 슬라이딩면(S1)에, 동압 발생홈(4)을 전체 둘레에 걸쳐 환상으로 형성시킬 수 있도록 되어 있다.
또한, 도 2, 3에 나타나 있는 바와 같이, 실시예 1에 있어서의 고정 밀봉환(12)은, 둘레 방향으로 복수 배설된 동압 발생홈(4)이 전체 둘레에 걸쳐 환상으로 연통하고 있기 때문에, 가령 이물질이 연통구(40a)로부터 침입했다고 해도, 환상으로 형성된 동압 발생홈(4) 내를 순환하기 때문에, 동압 발생홈 내에 체류하는 일 없이 유동하여, 머지않아 어느 쪽의 연통구(40a ~ 40h)로부터 고압 유체(H)측으로 배출된다.
이와 같이, 동압 발생홈(4)의 도출구가 고압 유체(H)측으로 연통되어 있기 때문에, 도입구로부터 동압 발생홈(4)에 침입한 이물질을 도출구를 통하여 고압 유체(H)측으로 배출시킬 수 있고, 동압 발생홈(4)으로의 이물질의 체류나 퇴적을 방지시키기 때문에, 장기에 걸쳐 저누설, 고수명, 저토크를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 좁힘부(41)에 있어서, 내벽부(43)가 둘레 방향을 따라 연통구(40b)를 향하여 점차 외경측의 외벽부(42)에 접근하도록, 내경측으로부터 외경측으로 만곡하여 형성되어 있기 때문에, 피밀봉 유체 및 피밀봉 유체에 포함되는 이물질에 원심력이 작용하여, 외경측의 고압 유체(H)측으로 배출되기 쉽도록 되어 있다.
또한, 동압 발생홈(4)은 슬라이딩면(S1)의 둘레 방향으로 복수 배설되어 있고, 인접하는 한쪽의 동압 발생홈(4)의 도출구로서의 연통구(40b)와, 다른 한쪽의 동압 발생홈(4)의 도입구로서의 연통구(40b)가 동일하기 때문에, 한쪽의 동압 발생홈(4)을 다른 한쪽의 동압 발생홈(4)과 연통시켜, 피밀봉 유체에 포함되는 이물질의 유동성을 높일 수 있다. 또한, 인접하는 한쪽의 동압 발생홈(4)의 도출구와 다른 한쪽의 동압 발생홈(4)의 도입구가 연통 상태로 병설되어도 좋다.
또한, 복수의 동압 발생홈(4)은, 슬라이딩면(S1)의 전체 둘레에 걸쳐 환상으로 배설되어 있기 때문에, 도입구로서의 연통구로부터 환상으로 형성된 동압 발생홈(4)에 침입한 이물질은, 동압 발생홈(4)을 환상으로 순환하면서 도출구로서의 어느 쪽의 연통구로부터 배출되기 때문에, 이물질이 동압 발생홈(4) 내에 체류하기 어렵다.
또한, 도입구로서의 연통구(40a)는, 유로부(45)의 좁힘부(41)에 있어서의 바닥면부(44)의 깊이보다 심구로 형성되어 있기 때문에, 심구로 형성된 연통구(40a)로부터 많은 유체를 좁힘부(41)를 향하여 도입할 수 있다.
또한, 도출구로서의 연통구(40b)는, 유로부(45)의 좁힘부(41)에 있어서의 바닥면부(44)의 깊이보다 심구로 형성되어 있기 때문에, 심구로 형성된 연통구(40b)에 의해 압력 개방홈의 효과를 나타내어, 피밀봉 유체 및 이 유체에 포함되는 이물질을 도출시키기 쉽도록 되어 있다.
실시예 2
다음으로, 본 발명에 따른 슬라이딩 부품의 실시예 2에 대해서 도 4, 5를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1에 나타나는 구성 부분과 동일한 구성 부분에 대해서는 동일 부호를 붙이고 중복하는 설명을 생략한다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 고정 밀봉환(12)의 슬라이딩면(S1)에 형성된 동압 발생홈(14)에 있어서, 도입구로서의 연통구(140a)에 연통하는 유로부(145)는, 외벽부(142)와, 내벽부(143)가, 각각 고정 밀봉환(12)과 동심에서 원호 형상으로 형성되고, 또한 지름 방향으로 등간격으로 이간하도록 형성되어 있다. 또한, 본 실시예 2의 바닥면부(144)는, 상류측으로부터 하류측을 향하여 하면으로부터 상면으로 일정 각도로 경사지는 바닥면부(144)로서 형성됨으로써, 유로부(145)의 전체에 걸쳐 둘레 방향으로 유로 단면이 점차 좁혀지는 좁힘부(141)가 형성되어 있다.
도 5는, 유로부(145)에 있어서의 측부 단면도이며, 도입구로서의 연통홈(146a)측에 있어서의 슬라이딩면(S1)에서 바닥면부(144)의 바닥면까지의 깊이(T1)에 대하여, 도출구로서의 연통홈(146b)측에 있어서의 슬라이딩면(S1)으로부터 바닥면부(144)의 바닥면까지의 깊이(T2)가 얕아져 있다. 즉, 깊이(T1)로부터 깊이(T2)를 향함에 따라, 유로부(145)의 유로 단면적이 점차 작아져 있다. 이 점에서, 슬라이딩시에 연통홈(146a)으로부터 유입된 피밀봉 유체는, 단차부(147a)를 넘어, 유로부(145)의 하류측인 연통홈(146b)측으로 이동됨에 따라, 정압이 높아지도록 되어 있다. 그 후, 단차부(147b)를 넘어, 연통홈(146b)의 연통구(140b)로부터 고압 유체(H)측으로 배출된다.
이와 같이, 유로부(145)의 전체에 걸쳐 좁힘부(141)가 형성되어 있음으로써, 정압 발생 효과를 높일 수 있다. 또한, 좁힘부(141)는, 일정 각도로 경사진 바닥면부(144)에 의해 형성되어 있음으로써, 균일 또한 안정된 정압 발생 효과를 얻을 수 있다.
실시예 3
다음으로, 본 발명에 따른 슬라이딩 부품의 실시예 3에 대해서, 도 6을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1, 2에 나타나는 구성 부분과 동일한 구성 부분에 대해서는 동일 부호를 붙이고 중복하는 설명을 생략한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 고정 밀봉환(12)의 슬라이딩면(S1)에 형성된 동압 발생홈(24)에 있어서, 도입구로서의 연통구(240a)에 연통하는 유로부(245)는, 외벽부(242)와 내벽부(243)가, 둘레 방향을 따라, 고정 밀봉환(12)의 내경측으로부터 외경측을 향하여 만곡하여 형성되어 있다. 또한 유로부(245)의 하류측의 외경단에, 도출구로서의 연통구(240b)가 개구 형성되어 있다. 외벽부(242)와, 내벽부(243)는, 둘레 방향을 따라 연통구(240b)를 향함에 따라 점차 근접하게 됨으로써, 좁힘부(241)로서 형성되어 있다.
또한, 유로부(245)의 바닥면부(244)는, 좁힘부(241) 및 연통구(240b)에 이르기까지, 연통홈(46a)의 바닥면보다도 얕은 일정 깊이의 평탄면으로 형성되어 있다.
또한, 본 실시예 3의 동압 발생홈(24)은, 고정 밀봉환(12)의 슬라이딩면(S1)에 둘레 방향을 따라 복수 배설되어 있고, 인접하는 동압 발생홈(24)의 도입구와 도출구는, 서로 둘레 방향으로 분리되어, 당해 부분이 시일면(M2)으로서 형성되어 있다.
도 6에 나타나는 연통구(240a)로부터 유입된 피밀봉 유체는, 단차부(247a)를 넘어, 유로부(245)로 유입된다. 유로부(245)로 유입된 피밀봉 유체는, 외벽부(242)와, 내벽부(243)에 의해 형성되는 좁힘부(241)에 의해 정압이 높아지도록 되어 있다. 그 후, 연통구(240b)로부터 고압 유체(H)측으로 배출된다.
본 실시예의 인접하는 동압 발생홈(24)끼리는, 서로 둘레 방향으로 분리되어 있음으로써, 복수의 동압 발생홈(24)에 의해 윤활성을 높임과 동시에, 이들 동압 발생홈(24)끼리의 분리된 부분이 시일면(M2)으로서 밀봉성을 유지할 수 있다.
또한 본 실시예에서는, 좁힘부(241)에 있어서, 외벽부(242) 및 내벽부(243)가 둘레 방향을 따라 연통구(240b)를 향하여 내경측으로부터 외경측을 향하여 만곡하여 형성되어 있기 때문에, 피밀봉 유체 및 피밀봉 유체에 포함되는 이물질에 원심력이 작용하여, 외경측의 고압 유체(H)측으로 배출되기 쉽도록 되어 있다. 게다가, 좁힘부(241)에 있어서, 외벽부(242) 및 내벽부(243)가 슬라이딩면의 외경측으로부터 내경측을 향하여 각각 볼록 형상으로 만곡하여 좁힘부(241)를 형성하고 있기 때문에, 원심력이 작용하기 쉽도록 되어 있다.
실시예 4
다음으로, 본 발명에 따른 슬라이딩 부품의 실시예 4에 대해서, 도 7을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1 ~ 3에 나타나는 구성 부분과 동일한 구성 부분에 대해서는 동일 부호를 붙이고 중복하는 설명을 생략한다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 고정 밀봉환(12)의 슬라이딩면(S1)에 형성된 동압 발생홈(34)에 있어서, 도입구로서의 연통구(340a)에 연통하는 유로부(345)는, 외벽부(342)와, 내벽부(343)가, 둘레 방향을 따라, 고정 밀봉환(12)과 동심의 원호 형상으로 둘레 방향으로 연장되어 있다. 또한, 유로부(345)의 하류측은, 외경단으로 개구한 도출구로서의 연통구(340b)를 향하여 절곡되어 외경 방향으로 연장되고, 둘레 방향으로 협애(狹隘)한 좁힘부(341)로서 형성되어 있다. 즉 좁힘부(341) 및 연통구(340b)의 둘레 방향의 폭은, 연통구(340a)를 구비한 연통홈(346a)보다도 폭이 좁게 형성되어 있다. 또한, 유로부(345)의 바닥면부(344)는, 좁힘부(341) 및 연통구(340b)에 이르기까지, 연통홈(346a)의 바닥면보다도 얕은 일정 깊이의 평탄면으로 형성되어 있다.
또한 본 실시예 4의 동압 발생홈(34)은, 고정 밀봉환(12)의 슬라이딩면(S1)에 둘레 방향을 따라 복수 배설되어 있고, 인접하는 동압 발생홈(34)의 도입구와 도출구는, 서로 둘레 방향으로 분리되어, 당해 부분이 시일면(M2)으로서 형성되어 있다.
도 7에 나타나는 연통구(340a)로부터 유입된 피밀봉 유체는, 단차부(347a)를 넘어, 유로부(345)로 유입된다. 유로부(345)로 유입된 피밀봉 유체는, 유로부(345)로부터 지름 방향으로 절곡된 협애한 좁힘부(341)에 의해 정압이 높아지도록 되어 있다. 그 후, 연통구(340b)로부터 고압 유체(H)측으로 배출된다.
본 실시예의 인접하는 동압 발생홈(34)끼리는, 서로 둘레 방향으로 분리되어 있음으로써, 복수의 동압 발생홈(34)에 의해 윤활성을 높임과 동시에, 이들 동압 발생홈(34)끼리의 분리된 부분이 시일면(M2)으로서 밀봉성을 유지할 수 있다.
실시예 5
다음으로, 본 발명에 따른 슬라이딩 부품의 실시예 5에 대해서, 도 8을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1 ~ 4에 나타나는 구성 부분과 동일한 구성 부분에 대해서는 동일 부호를 붙이고 중복하는 설명을 생략한다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 고정 밀봉환(12)의 슬라이딩면(S1)에 형성된 동압 발생홈(94)에 있어서, 도입구로서의 연통구(440a)에 연통하는 유로부(445)는, 외벽부(442)와, 내벽부(443)가, 둘레 방향을 따라, 고정 밀봉환(12)의 내경측으로부터 외경측을 향하여 만곡하여 형성되어 있고, 유로부(445)의 하류측의 외경단에, 도출구로서의 연통구(440b)가 개구 형성되어 있다. 외벽부(442)와, 내벽부(443)는, 둘레 방향을 따라 연통구(440b)를 향함에 따라 점차 근접하게 됨으로써, 좁힘부(441)로서 형성되어 있다. 동압 발생홈(94)의 도입구로서의 연통구(440a)는, 도출구로서의 연통구(440b)보다도 둘레 방향으로 상당 정도 폭이 넓게 형성되어 있다.
또한, 유로부(445)의 바닥면부(444)는, 연통구(440a), 좁힘부(441) 및 연통구(440b)에 이르기까지, 일정 깊이의 평탄면으로 형성되어 있다.
또한 본 실시예 5의 동압 발생홈(94)은, 고정 밀봉환(12)의 슬라이딩면(S1)에 둘레 방향을 따라 복수 배설되어 있고, 인접하는 동압 발생홈(94)의 도입구와 도출구는, 서로 둘레 방향으로 분리되어, 당해 부분이 시일면(M2)으로서 형성되어 있다.
도 8에 나타나는 연통구(440a)로부터 유로부(445)로 유입된 피밀봉 유체는, 외벽부(442)와, 내벽부(443)에 의해 형성되는 좁힘부(441)에 의해 정압이 높아지도록 되어 있다. 그 후, 연통구(440b)로부터 고압 유체(H)측으로 배출된다.
본 실시예의 인접하는 동압 발생홈(94)끼리는, 서로 둘레 방향으로 분리되어 있음으로써, 복수의 동압 발생홈(94)에 의해 윤활성을 높임과 동시에, 이들 동압 발생홈(94)끼리의 분리된 부분이 시일면(M2)으로서 밀봉성을 유지할 수 있다.
또한 본 실시예에서는, 좁힘부(441)에 있어서, 외벽부(442) 및 내벽부(443)가 둘레 방향을 따라 연통구(440b)를 향하여 내경측으로부터 외경측을 향하여 만곡하여 형성되어 있기 때문에, 피밀봉 유체 및 피밀봉 유체에 포함되는 이물질에 원심력이 작용하여, 외경측의 고압 유체(H)측으로 배출되기 쉽도록 되어 있다. 게다가, 좁힘부(441)에 있어서, 외벽부(442) 및 내벽부(443)가 슬라이딩면의 외경측으로부터 내경측을 향하여 각각 볼록 형상으로 만곡하여 좁힘부(441)를 형성하고 있기 때문에, 원심력이 작용하기 쉽도록 되어 있다.
실시예 6
다음으로, 본 발명에 따른 슬라이딩 부품의 실시예 6에 대해서, 도 9를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1 ~ 5에 나타나는 구성 부분과 동일한 구성 부분에 대해서는 동일 부호를 붙이고 중복하는 설명을 생략한다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 고정 밀봉환(12)의 슬라이딩면(S1)에 형성된 동압 발생홈(54)에 있어서 도입구로서의 연통구(540a)에 연통하는 유로부(545)는, 연통홈(546a)측으로부터 둘레 방향을 따라 연통홈(546b)측을 향하여 서서히 폭이 좁아지는 좁힘부(541)를 구비하고, 추가로 도출구로서의 연통구(540b)에 연통하고 있다. 좁힘부(541)는, 고정 밀봉환(12)과 동심의 원호 형상으로 둘레 방향으로 연장되는 외벽부(542)에 대하여, 내벽부(543)가 둘레 방향을 따라 점차 외경측으로 접근해 감으로써 폭이 좁은 좁힘부(541)를 형성하고 있다.
또한, 상기한 동압 발생홈(54)에 있어서의 도입구로서의 연통구(540a)는, 이 동압 발생홈(54)의 상류측에 인접하는 동압 발생홈(54)의 도출구로서 구성된다. 또한 상기한 동압 발생홈(54)에 있어서의 도출구로서의 연통구(540b)는, 이 동압 발생홈(54)의 하류측에 인접하는 동압 발생홈(54)의 도입구로서 구성된다.
이와 같이, 인접한 동압 발생홈(4)끼리의 도입구와 도출구가 연통 상태로 순차 배설되어 있는 점에서, 복수의 동압 발생홈(4)은, 슬라이딩면(S1)의 전체 둘레에 걸쳐 환상으로 연통하고 있다.
또한, 둘레 방향으로 복수 배설된 연통홈(546a), 연통홈(546b) 등 모든 내경단끼리는, 이들 연통홈과 동일한 깊이의 환상홈(547)에 의해, 환상으로 연속 형성되어 있다.
또한, 연통구(540c)는, 환상홈(547)보다도 더욱 내경측으로 연설(延設)됨과 동시에, 이 연통구(540c)보다도 얕은 부압 발생홈(55)에 연통되어 있다. 부압 발생홈(55)은, 연통구(540c)로부터 상류측을 향하여 둘레 방향으로 연설되고, 주회(周回)하는 바로 앞쪽에 둘레 방향의 단면(55a)이 슬라이딩면(S1)과의 단차부로서 형성되어 있다.
이와 같이, 복수의 동압 발생홈(54)은, 슬라이딩면(S1)의 전체 둘레에 걸쳐 환상으로 배설되어 있기 때문에, 도입구로서의 연통구(540a, 540b) 등으로부터 환상으로 형성된 동압 발생홈(54)에 침입한 이물질은, 동압 발생홈(54)을 환상으로 순환하면서 도출구로서의 어느 쪽의 연통구(540b, 540c) 등으로부터 배출되기 때문에, 이물질이 동압 발생홈(54) 내에 체류하기 어렵다.
또한, 둘레 방향으로 복수 배설된 연통홈 모두에 연통하는 환상홈(547)이 형성되어 있음으로써, 유체(H)측의 피밀봉 유체를 도입, 및 유체(H)측으로 도출하기 쉬울 뿐만 아니라, 이 피밀봉 유체에 포함되는 이물질의 유동성을 높일 수 있다.
동압 발생홈(54)은, 좁힘부(541)에 의해 슬라이딩면(S1)의 외경측에서 정압을 발생시켜 슬라이딩면(S2)과의 간격을 근소하게 넓히고, 이들 슬라이딩면 사이에 액막을 형성하여, 윤활성을 향상시키도록 되어 있다. 또한 부압 발생홈(55)은, 슬라이딩면(S1)의 내경측에서 부압을 발생시켜 슬라이딩면(S2)과의 간격을 좁혀, 이들 슬라이딩면 사이의 액밀성을 높이도록 되어 있다.
또한 본 실시예에서는, 좁힘부(541)에 있어서, 내벽부(543)가 둘레 방향을 따라 연통구(540b)를 향하여 점차 외벽부(542)에 접근하도록, 내경측으로부터 외경측으로 만곡하여 형성되어 있기 때문에, 피밀봉 유체 및 피밀봉 유체에 포함되는 이물질에 원심력이 작용하여, 외경측의 고압 유체(H)측으로 배출되기 쉽도록 되어 있다.
실시예 7
다음으로, 본 발명에 따른 슬라이딩 부품의 실시예 7에 대해서, 도 10을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1 ~ 6에 나타나는 구성 부분과 동일한 구성 부분에 대해서는 동일 부호를 붙이고 중복하는 설명을 생략한다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 고정 밀봉환(12)의 슬라이딩면(S1)에 형성된 동압 발생홈(64)에 있어서, 도입구로서의 연통구(640a)에 연통하는 유로부(645)는, 연통홈(646a)측으로부터 둘레 방향을 따라 연통홈(646b)측을 향하여 서서히 폭이 좁아지는 좁힘부(641)를 구비하고, 추가로 도출구로서의 연통구(640b)에 연통하고 있다. 좁힘부(641)는, 고정 밀봉환(12)과 동심의 원호 형상으로 둘레 방향으로 연장되는 내벽부(643)에 대하여, 외벽부(644)가 둘레 방향을 따라 점차 내경측으로 접근해 감으로써 폭이 좁은 좁힘부(641)를 형성하고 있다.
또한, 유로부(645)는, 좁힘부(641)보다도 상류측에서 외경측으로 분기되고, 외경단으로 개구한 다른 도출구로서의 연통구(65)를 구비하고 있다. 연통구(65)의 단면적은, 둘레 방향으로 연장되어 있는 유로부(645)보다도 작고, 더욱 바람직하게는 좁힘부(641)보다도 작게 형성되어 있다.
이와 같이, 동압 발생홈(64)은, 도출구로서 연통구(640b) 및 연통구(65)를 갖고 있음으로써, 도입구로부터 침입한 이물질을 이들 복수의 연통구(640b), 연통구(65)를 통하여 배출시키기 쉽다.
실시예 8
다음으로, 본 발명에 따른 슬라이딩 부품의 실시예 8에 대해서, 도 11을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1 ~ 7에 나타나는 구성 부분과 동일 구성 부분에 대해서는 동일 부호를 붙이고 중복하는 설명을 생략한다.
도 11에 나타내는 바와 같이 고정 밀봉환(12)의 슬라이딩면(S1)에 형성된 동압 발생홈(74)에 있어서, 도입구로서의 연통구(640a)에 연통하는 유로부(745)는, 연통홈(646a)측으로부터 둘레 방향을 따라 연통홈(646b)측을 향하여 서서히 폭이 좁아지는 좁힘부(641)를 구비하고, 추가로 도출구로서의 연통구(640b)에 연통하고 있다.
또한, 유로부(745)는, 좁힘부(641)보다도 상류측에서 둘레 방향의 복수 개소에서 외경측으로 분기되고, 외경단으로 개구한 다른 도출구로서의 연통구(75)를 복수 구비하고 있다. 연통구(75)의 단면적은, 둘레 방향으로 연장되어 있는 유로부(745)보다도 작고, 더욱 바람직하게는 좁힘부(641)보다도 작게 형성되어 있다.
이와 같이, 동압 발생홈(74)은, 도출구로서 연통구(640b) 및 복수의 연통구(75)를 갖고 있음으로써, 도입구로부터 침입한 이물질을 이들 복수의 연통구(640b), 연통구(75)를 통하여 배출시키기 쉽다.
이상, 본 발명의 실시예를 도면에 의해 설명했지만, 구체적인 구성은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 상기 실시예의 동압 발생홈은, 고정 밀봉환(12)의 슬라이딩면(S1)에 구비되어 있지만, 이에 한정하지 않고 예를 들면 동압 발생홈은, 회전 밀봉환(11)의 슬라이딩면(S2)에 구비되어 있어도 좋다.
또한, 밀봉환의 외경측이 고압 유체(H)인 경우에 대해서 설명했지만, 밀봉환의 내경측이 피밀봉 유체로서의 유체(H)라도 좋고, 이 경우에는, 연통구(40a ~ 40h)가 내경측의 유체(H)와 연통되는 동압 발생홈(4)을 구비한 슬라이딩 부품(1)으로서 구성된다.
또한, 상기 실시예에서는, 동압 발생홈에 도입 및 도출시키는 피밀봉 유체가 고압측의 유체(H)인 경우에 대해서 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 피밀봉 유체가 저압측의 유체라도 좋다.
1 슬라이딩 부품
2 회전축
3 시일 커버
4 동압 발생홈
10 메커니컬 시일
11 회전 밀봉환
12 고정 밀봉환
40a ~ 40h 연통구(도입구, 도출구)
41 좁힘부
45 유로부
46a ~ 46h 연통홈
14 동압 발생홈
140a, 140b 연통구(도입구, 도출구)
141 좁힘부
24 동압 발생홈
240a, 240b 연통구(도입구, 도출구)
241 좁힘부
34 동압 발생홈
340a, 340b 연통구(도입구, 도출구)
341 좁힘부
94 동압 발생홈
440a, 440b 연통구(도입구, 도출구)
441 좁힘부
54 동압 발생홈
540a ~ 540c 연통구(도입구, 도출구)
541 좁힘부
64 동압 발생홈
640a, 640b 연통구(도입구, 도출구)
641 좁힘부
65 연통구(도출구)
74 동압 발생홈
75 연통구(도출구)

Claims (9)

  1. 슬라이딩면에 동압을 발생시키기 위한 동압 발생홈을 구비한 슬라이딩 부품으로서,
    상기 동압 발생홈은, 당해 동압 발생홈의 둘레 방향의 일단측이 피밀봉 유체측으로 개구한 도입구와, 상기 도입구에 연통하여 유로가 좁혀진 좁힘부와, 상기 좁힘부에 연통하여 상기 동압 발생홈의 둘레 방향의 타단측이 피밀봉 유체측으로 개구한 도출구를 구비하고 있는 슬라이딩 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동압 발생홈은 상기 슬라이딩면의 둘레 방향으로 복수 배설(配設)되어 있고, 인접하는 한쪽의 동압 발생홈의 상기 도출구와, 다른 한쪽의 동압 발생홈의 상기 도입구가 연통하고 있는 슬라이딩 부품.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 동압 발생홈은 상기 슬라이딩면의 전체 둘레에 걸쳐 환상(環狀)으로 연통하고 있는 슬라이딩 부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 동압 발생홈은 상기 슬라이딩면의 둘레 방향으로 복수 배설되어 있고, 인접하는 동압 발생홈은, 서로 둘레 방향으로 분리되어 있는 슬라이딩 부품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도입구는 상기 좁힘부보다도 깊은 심구(深溝)로 형성되어 있는 슬라이딩 부품.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도출구는 상기 좁힘부보다도 깊은 심구로 형성되어 있는 슬라이딩 부품.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도입구, 상기 좁힘부, 및 상기 도출구는 동일한 깊이로 형성되어 있는 슬라이딩 부품.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동압 발생홈은, 상기 도출구를 복수 갖고 있는 슬라이딩 부품.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 좁힘부는, 상기 도출구를 향하여 상기 슬라이딩면의 내경측으로부터 외경측으로 만곡하여 형성되어 있는 슬라이딩 부품.
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