KR20210113363A - 슬라이딩 부품 - Google Patents

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이구루코교 가부시기가이샤
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Abstract

피밀봉 유체를 슬라이딩면 사이에 있어서의 누설측까지 공급하여 높은 윤활성을 발휘함과 동시에 피밀봉 유체의 누설이 적은 슬라이딩 부품을 제공한다. 회전 기계의 상대 회전하는 개소에 배치되는 환상(環狀)의 슬라이딩 부품(10)으로서, 슬라이딩 부품(10)의 슬라이딩면(11)에는, 외경측과 연통하는 심구부(深溝部; 15)와, 심구부(15)와 연통하고 둘레 방향으로 연설(延設)되는 천구부(淺溝部; 9A)로 구성되는 동압 발생 기구(14)가 복수 마련되어 있고, 심구부(15)에는, 심구부(15) 내의 피밀봉 액체(F)의 누설측으로의 누출을 억제하는 트랩부(13)가 마련되어 있다.

Description

슬라이딩 부품
본 발명은, 상대 회전하는 슬라이딩 부품에 관한 것으로, 예를 들면 자동차, 일반 산업 기계, 혹은 그 외의 시일 분야의 회전 기계의 회전축을 축봉하는 축봉 장치에 사용되는 슬라이딩 부품, 또는 자동차, 일반 산업 기계, 혹은 그 외의 베어링 분야의 기계의 베어링에 사용되는 슬라이딩 부품에 관한 것이다.
피밀봉 액체의 누설을 방지하는 축봉 장치로서 예를 들면 메커니컬 시일은 상대 회전하고 슬라이딩면끼리가 슬라이딩하는 한 쌍의 환상(環狀)의 슬라이딩 부품을 구비하고 있다. 이러한 메커니컬 시일에 있어서, 최근에 있어서는 환경 대책 등의 이유 때문에 슬라이딩에 의해 상실되는 에너지의 저감이 요망되고 있어, 슬라이딩 부품의 슬라이딩면에 고압의 피밀봉 액체측인 외경측과 연통함과 동시에 슬라이딩면에 있어서 일단이 폐색하는 정압 발생홈을 마련하고 있다. 이에 의하면, 슬라이딩 부품의 상대 회전시에는, 정압 발생홈에 정압이 발생하여 슬라이딩면끼리가 이간함과 동시에, 정압 발생홈에는 피밀봉 액체가 외경측으로부터 도입되고 피밀봉 액체를 보지(保持)함으로써 윤활성이 향상되어, 저마찰화를 실현하고 있다.
또한, 메커니컬 시일은, 밀봉성을 장기적으로 유지시키기 위해서는, 「윤활」에 더하여 「밀봉」이라는 조건이 요구되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에 나타나는 메커니컬 시일은, 한쪽의 슬라이딩 부품에 있어서, 피밀봉 액체측과 연통하는 레일리 스텝 및 역(逆)레일리 스텝이 마련되어 있다. 이에 의하면, 슬라이딩 부품의 상대 회전시에는, 레일리 스텝에 의해 슬라이딩면 사이에 정압이 발생하여 슬라이딩면끼리가 이간함과 동시에, 레일리 스텝이 피밀봉 액체를 보지함으로써 윤활성이 향상된다. 한편, 역레일리 스텝에서는 상대적으로 부압이 발생함과 동시에 역레일리 스텝은 레일리 스텝보다도 누설측에 배치되어 있기 때문에, 레일리 스텝으로부터 슬라이딩면 사이로 유출된 고압의 피밀봉 액체를 역레일리 스텝으로 흡입할 수 있다. 이와 같이 하여, 한 쌍의 슬라이딩 부품 사이의 피밀봉 액체가 누설측으로 누설되는 것을 방지하여 밀봉성을 향상시키고 있었다.
국제공개공보 제2012/046749호(14-16페이지, 도 1)
그러나, 특허문헌 1에 있어서는, 역레일리 스텝에서 피밀봉 액체를 피밀봉 액체측으로 되돌리는 구조이기 때문에, 슬라이딩면 사이에 있어서의 누설측에 피밀봉 액체가 공급되지 않아, 윤활성에 기여하고 있지 않은 부분이 발생할 우려가 있어, 보다 윤활성이 높은 슬라이딩 부품이 요구되고 있었다. 또한, 역레일리 스텝의 개구부로부터 피밀봉 액체가 누설되어 버리기 쉬워, 보다 윤활성이 부족해질 우려가 있었다.
본 발명은, 이러한 문제점에 착목하여 이루어진 것으로, 피밀봉 유체를 슬라이딩면 사이에 있어서의 누설측까지 공급하여 높은 윤활성을 발휘함과 동시에 피밀봉 유체의 누설이 적은 슬라이딩 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 슬라이딩 부품은,
회전 기계의 상대 회전하는 개소에 배치되는 환상의 슬라이딩 부품으로서,
상기 슬라이딩 부품의 슬라이딩면에는, 외경측 혹은 내경측과 연통하는 심구부(深溝部)와, 당해 심구부와 연통하고 둘레 방향으로 연설(延設)되는 천구부(淺溝部)로 구성되는 동압 발생 기구가 복수 마련되어 있고, 상기 심구부에는, 당해 심구부 내의 피밀봉 유체의 누출을 억제하는 트랩부가 마련되어 있다.
이에 의하면, 심구부는 홈의 깊이가 깊고 용적이 크기 때문에, 슬라이딩면의 누설측까지 공급된 많은 양의 피밀봉 유체를 회수하여 천구부로 되돌릴 수 있어, 슬라이딩면의 누설측까지 연장되는 넓은 면적을 이용하여 윤활성을 향상시킬 수 있다. 또한, 심구부에 트랩부가 마련되어 있기 때문에, 심구부 내에 피밀봉 유체가 보지되기 쉬워짐으로써, 심구부 내로부터의 피밀봉 유체의 누출을 억제할 수 있다.
상기 심구부는, 외경측과 연통하고 있어도 좋다.
이에 의하면, 외경측과 연통하는 심구부에 트랩부가 마련되어 있기 때문에, 슬라이딩 부품의 상대 회전에 의해 피밀봉 유체에 발생하는 원심력에 저항하여 심구부 내에 피밀봉 유체를 보지함으로써, 심구부 내로부터 외경측으로의 피밀봉 유체의 누출을 억제할 수 있다.
상기 심구부는, 누설측과 연통하고 있어도 좋다.
이에 의하면, 누설측과 연통하는 심구부에 트랩부가 마련되어 있기 때문에, 누설측으로의 피밀봉 유체의 누출을 억제할 수 있다. 또한, 심구부가 외경측과 연통하는 슬라이딩 부품에 있어서는, 슬라이딩 부품의 상대 회전에 의해 피밀봉 유체에 발생하는 원심력 및 피밀봉 유체의 누설 방향에 저항하여 심구부 내에 피밀봉 유체를 보지함으로써, 심구부로부터 외경측에 위치하는 누설측으로의 피밀봉 유체의 누출을 더욱 억제할 수 있다.
상기 트랩부는, 상기 심구부의 내면으로부터 연설된 트랩편이라도 좋다.
이에 의하면, 심구부의 내면으로부터 트랩편을 연설함으로써, 강성이 높은 트랩부를 용이하게 구성할 수 있다.
상기 트랩부는, 피밀봉 유체를 상기 천구부를 향하여 유도하는 유도면을 갖고 있어도 좋다.
이에 의하면, 트랩편에 의해 심구부 내에 보지된 피밀봉 유체를, 그 유도면을 따라 천구부로 유도할 수 있다.
상기 트랩부는, 적어도 상기 심구부의 누설측과 연통하는 개구부 근처의 개소에 배치되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 심구부 내에 보지되는 피밀봉 유체의 양을 확보할 수 있다.
상기 트랩부는, 적어도 상기 심구부의 상기 천구부와의 교차 개소에 배치되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 심구부로부터 천구부로 이동하는 피밀봉 유체를 보지하여, 확실하게 동압을 발생시킬 수 있다.
상기 트랩부는, 상기 심구부의 지름 방향으로 연장되는 중심선을 기준으로 선대칭으로 배치되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 둘레 방향의 양쪽으로 회전하는 슬라이딩 부품에 대응하여 피밀봉 유체의 보지 기능을 발휘시킬 수 있다.
상기 트랩부는, 상기 슬라이딩면을 구성하는 기재와 일체로 성형되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 트랩부의 성형 가공을 용이하게 행할 수 있다.
상기 트랩부는, 상기 심구부 내를 사행(蛇行)하는 사행홈을 구성하고 있어도 좋다.
이에 의하면, 사행홈에 의해 피밀봉 유체의 보지 기능을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 슬라이딩 부품의 천구부가 둘레 방향으로 연설되어 있다는 것은, 천구부가 적어도 둘레 방향의 성분을 가지고 연설되어 있으면 좋고, 바람직하게는 지름 방향보다도 둘레 방향을 따른 성분이 커지도록 연설되어 있으면 좋다. 또한 심구부가 지름 방향으로 연장되어 있다는 것은, 심구부가 적어도 지름 방향의 성분을 가지고 연설되어 있으면 좋고, 바람직하게는 둘레 방향보다도 지름 방향을 따른 성분이 커지도록 연설되어 있으면 좋다.
또한, 피밀봉 유체는, 액체라도 좋고, 액체와 기체가 혼합된 미스트 상태라도 좋다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 메커니컬 시일의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 도면이다.
도 3은 A-A 단면도이다.
도 4는 정지 밀봉환의 슬라이딩면에 있어서의 부분 확대도이다.
도 5의 (a)~(c)는 상대 회전 초기에 액체 유도홈부의 내경측으로부터 흡입된 피밀봉 액체가 슬라이딩면 사이로 유출되는 동작을 설명하는 개략도이다.
도 6은 정지 밀봉환의 슬라이딩면에 있어서의 요부(要部) 확대도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 도면이다.
도 8은 정지 밀봉환의 슬라이딩면에 있어서의 요부 확대도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 3에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예 4에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면에 있어서의 요부 확대도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 5에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면에 있어서의 요부 확대도이다.
도 12는 본 발명의 실시예 6에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면에 있어서의 요부 확대도이다.
도 13은 본 발명의 실시예 7에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면에 있어서의 요부 확대도이다.
도 14는 본 발명의 실시예 8에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면에 있어서의 요부 확대도이다.
도 15는 본 발명의 실시예 9에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면에 있어서의 요부 확대도이다.
도 16은 본 발명의 실시예 10에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면에 있어서의 요부 확대도이다.
도 17은 본 발명의 실시예 11에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면에 있어서의 요부 확대도이다.
본 발명에 따른 슬라이딩 부품을 실시하기 위한 형태를 실시예에 기초하여 이하에 설명한다.
실시예 1
실시예 1에 따른 슬라이딩 부품에 대해, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 슬라이딩 부품이 메커니컬 시일인 형태를 예로 들어 설명한다. 또한, 메커니컬 시일을 구성하는 슬라이딩 부품의 내경측을 피밀봉 유체측으로서의 피밀봉 액체측(고압측), 외경측을 누설측으로서의 대기측(저압측)으로 하여 설명한다. 또한, 설명의 편의상, 도면에 있어서, 슬라이딩면에 형성되는 홈 등에 도트를 부여하는 경우도 있다.
도 1에 나타나는 일반 산업 기계용의 메커니컬 시일은, 슬라이딩면의 내경측으로부터 외경측을 향하여 누설되려고 하는 피밀봉 액체(F)를 밀봉하는 아웃사이드형의 시일이고, 회전축(1)에 슬리브(2)를 통하여 회전축(1)과 함께 회전 가능한 상태로 마련된 원환상의 슬라이딩 부품인 회전 밀봉환(20)과, 피장착 기기의 하우징(4)에 고정된 시일 커버(5)에 비회전 상태 또한 축방향 이동 가능한 상태로 마련된 슬라이딩 부품으로서의 원환상의 정지 밀봉환(10)으로 주로 구성되고, 벨로우즈(7)에 의해 정지 밀봉환(10)이 축방향으로 부세(付勢)됨으로써, 정지 밀봉환(10)의 슬라이딩면(11)과 회전 밀봉환(20)의 슬라이딩면(21)이 서로 밀접 슬라이딩하게 되어 있다. 또한, 회전 밀봉환(20)의 슬라이딩면(21)은 평탄면으로 되어 있고, 이 평탄면에는 오목부가 마련되어 있지 않다.
정지 밀봉환(10) 및 회전 밀봉환(20)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 것이라면 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, 정지 밀봉환(10)에 대하여 회전 밀봉환(20)이 화살표로 나타내는 바와 같이 상대 슬라이딩하게 되어 있고, 정지 밀봉환(10)의 슬라이딩면(11)에는 당해 슬라이딩면(11)을 구성하는 기재와 일체로 성형된 복수의 동압 발생 기구(14)가 정지 밀봉환(10)의 둘레 방향으로 균등하게 배설(配設)되어 있다. 슬라이딩면(11)의 동압 발생 기구(14) 이외의 부분은 평탄면을 이루는 랜드(12)로 되어 있다.
다음으로, 동압 발생 기구(14)의 개략에 대해서 도 2~도 4에 기초하여 설명한다. 또한, 이하, 정지 밀봉환(10) 및 회전 밀봉환(20)이 상대적으로 회전했을 때에, 도 4의 지면(紙面) 좌측을 후술하는 레일리 스텝(9A) 내를 흐르는 피밀봉 액체(F)의 하류측으로 하고, 도 4의 지면 우측을 레일리 스텝(9A) 내를 흐르는 피밀봉 액체(F)의 상류측으로 하여 설명한다.
동압 발생 기구(14)는, 대기측과 연통하고 내경 방향으로 연장되는 심구부로서의 액체 유도홈부(15)와, 액체 유도홈부(15)의 내경측 단부로부터 하류측을 향하여 정지 밀봉환(10)과 동심 형상으로 둘레 방향으로 연장되는 천구부로서의 레일리 스텝(9A)과, 액체 유도홈부(15)의 유로의 폭을 외경측으로부터 내경측을 향할수록 점차 좁히는 트랩부(13)를 구비하고 있다. 즉, 동압 발생 기구(14)는, 액체 유도홈부(15), 레일리 스텝(9A)에 의해, 슬라이딩면(11)을 직교하는 방향으로부터 보아 역L자 형상을 이루고 있다. 또한, 본 실시예 1의 액체 유도홈부(15)는, 정지 밀봉환(10)의 축과 직교하도록 지름 방향으로 연장되어 있다. 또한, 액체 유도홈부(15)와 레일리 스텝(9A)은 연통하고 있고, 연통 부분에는 깊이 방향의 단차(18)가 형성되어 있다.
또한, 레일리 스텝(9A)은, 하류측의 단부에 회전 방향에 대하여 직교하는 벽부(9a)가 형성되어 있다. 또한, 벽부(9a)는, 회전 방향에 직교하는 것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 회전 방향에 대하여 경사져 있어도 좋고, 계단 형상으로 형성되어 있어도 좋다.
액체 유도홈부(15)는, 정지 밀봉환(10)의 외주에 개구하여 대기측과 연통하는 개구부(15a)를 갖고 있다. 또한, 액체 유도홈부(15)의 깊이 치수(L10)는, 레일리 스텝(9A)의 깊이 치수(L20)보다도 깊게 되어 있다(L10>L20). 구체적으로는, 본 실시예 1에 있어서의 액체 유도홈부(15)의 깊이 치수(L10)는, 100μm로 형성되어 있고, 레일리 스텝(9A)의 깊이 치수(L20)는, 5μm로 형성되어 있다. 즉, 액체 유도홈부(15)와 레일리 스텝(9A) 사이에는, 액체 유도홈부(15)에 있어서의 하류측 벽면(15b)과 레일리 스텝(9A)의 바닥면에 의해 깊이 방향의 단차(18)가 형성되어 있다. 또한, 액체 유도홈부(15)의 깊이 치수가 레일리 스텝(9A)의 깊이 치수보다도 깊게 형성되어 있으면, 액체 유도홈부(15) 및 레일리 스텝(9A)의 깊이 치수는 자유롭게 변경할 수 있고, 바람직하게는 치수(L10)는 치수(L20)의 5배 이상이다.
또한, 레일리 스텝(9A)의 바닥면은 평탄면을 이루어 랜드(12)에 평행하게 형성되어 있지만, 평탄면에 미세 오목부를 마련하는 것이나 랜드(12)에 대하여 경사지게 형성하는 것도 무방하다. 또한, 레일리 스텝(9A)의 둘레 방향으로 연장되는 2개의 원호 형상의 면은 각각 레일리 스텝(9A)의 바닥면과 직교하고 있다. 또한, 액체 유도홈부(15)의 바닥면(15d)은 평탄면을 이루어 랜드(12)에 평행하게 형성되어 있지만, 평탄면에 미세 오목부를 마련하는 것이나 랜드(12)에 대하여 경사지게 형성하는 것도 무방하다. 또한, 도 3을 참조하여, 액체 유도홈부(15)는, 지름 방향으로 연장되고 둘레 방향으로 대향하는 하류측 벽면(15b) 및 상류측 벽면(15c)과, 이들 벽면(15b, 15c)과 직교하는 바닥면(15d)을 갖고 있다. 즉, 하류측 벽면(15b), 상류측 벽면(15c) 및 바닥면(15d)은, 액체 유도홈부(15)의 내면을 구성하고 있다.
트랩부(13)는, 레일리 스텝(9A)의 외경측에 위치하는 액체 유도홈부(15)의 하류측 벽면(15b)으로부터 당해 액체 유도홈부(15)의 둘레 방향의 중앙측을 향하여 내경측으로 연장되는 트랩편(13A)과, 트랩편(13A)과 대향하여 액체 유도홈부(15)의 상류측 벽면(15c)으로부터 당해 액체 유도홈부(15)의 둘레 방향의 중앙측을 향하여 내경측으로 연장되는 트랩편(13B)으로 구성되어 있다. 이들 트랩편(13A, 13B)은, 액체 유도홈부(15)의 지름 방향으로 연장되는 가상의 중심선을 기준으로 선대칭으로 배치되어 있다. 또한, 이후의 설명에 있어서, 특별히 언급하지 않는 한, 트랩편(13A)에 대해서 설명하고, 트랩편(13B)의 설명에 대해서는 생략한다.
트랩편(13A)은, 레일리 스텝(9A)의 둘레 방향으로 연장되는 저압측 벽면(9c)보다도 외경측에 위치하는 액체 유도홈부(15)의 하류측 벽면(15b)으로부터 당해 액체 유도홈부(15)의 둘레 방향의 중앙측을 향하여 내경측으로 연장되는 저압측 벽면(13a)과, 레일리 스텝(9A)의 저압측 벽면(9c)과 연속하여 액체 유도홈부(15)의 하류측 벽면(15b)으로부터 액체 유도홈부(15)의 둘레 방향의 중앙측을 향하여 내경측으로 연장되는 고압측 벽면(13c)이 형성되어 있다. 이들, 트랩편(13A)의 저압측 벽면(13a), 고압측 벽면(13c)은, 평탄면을 이루고 있지만, 평탄면에 미세 오목부를 마련하는 것이나, 그 단면이 라운드되어 있는 것도 무방하다.
또한, 트랩편(13A)은, 회전 밀봉환(20)의 슬라이딩면(21)과 대향하는 단면이 랜드(12)와 동일 평면을 이루어 연속하고 있다. 또한, 트랩편(13A)은, 랜드(12)와 동일 평면을 이루는, 회전 밀봉환(20)의 슬라이딩면(21)과 대향하는 단면으로부터 액체 유도홈부(15)의 바닥면(15d)에 걸쳐 연속하고 있다.
이어서, 정지 밀봉환(10)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시의 동작에 대해서 설명한다. 우선, 회전 밀봉환(20)이 회전하고 있지 않는 일반 산업 기계의 비가동시에는, 슬라이딩면(11, 21) 사이에는 슬라이딩면(11, 21)보다도 외경측의 피밀봉 액체(F)가 모세관 현상에 의해 근소하게 진입하고 있음과 동시에, 동압 발생 기구(14)에는 일반 산업 기계의 정지시에 남아 있었던 피밀봉 액체(F)와 슬라이딩면(11, 21)보다도 내경측으로부터 진입한 대기가 혼재된 상태로 되어 있다. 또한, 피밀봉 액체(F)는 기체와 비교하여 점도가 높기 때문에, 일반 산업 기계의 정지시에 동압 발생 기구(14)로부터 저압측으로 누출되는 양은 적다.
일반 산업 기계의 정지시에 동압 발생 기구(14)에 피밀봉 액체(F)가 거의 남아 있지 않은 경우에는, 회전 밀봉환(20)이 정지 밀봉환(10)에 대하여 상대 회전(도 2의 검은색 화살표 참조)하면, 도 4에 나타나는 바와 같이, 대기측의 저압측 유체(A)가 화살표(L1)로 나타내는 바와 같이 액체 유도홈부(15)로부터 도입됨과 동시에, 레일리 스텝(9A)에 의해 저압측 유체(A)가 회전 밀봉환(20)의 회전 방향으로 화살표(L2)로 나타내는 바와 같이 추종 이동하기 때문에, 레일리 스텝(9A) 내에 동압이 발생하게 된다.
레일리 스텝(9A)의 하류측 단부인 벽부(9a) 근방이 가장 압력이 높아지고, 저압측 유체(A)는 화살표(L3)로 나타내는 바와 같이 벽부(9a) 근방으로부터 그 주변으로 유출된다. 또한, 레일리 스텝(9A)의 상류측을 향함에 따라 점차 압력이 낮아져 있다.
또한, 정지 밀봉환(10)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시에는, 슬라이딩면(11, 21) 사이에 그들의 내경측으로부터 고압의 피밀봉 액체(F)가 수시 유입되고 있어, 소위 유체 윤활을 이루게 되어 있다. 이때, 레일리 스텝(9A) 근방의 피밀봉 액체(F)는, 전술한 바와 같이 레일리 스텝(9A)의 특히 하류측은 고압으로 되어 있기 때문에, 화살표(H1)로 나타내는 바와 같이, 랜드(12)에 위치한 채로, 레일리 스텝(9A)에는 거의 진입하지 않는다. 한편, 액체 유도홈부(15) 근방의 피밀봉 액체(F)는, 액체 유도홈부(15)가 심구부이며 또한 저압측과 연통하고 있는 점에서, 화살표(H2)로 나타내는 바와 같이, 액체 유도홈부(15)에 진입하기 쉽게 되어 있다. 게다가, 피밀봉 액체(F)는 액체이며 표면 장력이 크다는 점에서, 액체 유도홈부(15)의 측벽면을 따라 이동하여 액체 유도홈부(15)로 진입하기 쉽게 되어 있다.
이어서, 액체 유도홈부(15)에 흡입된 피밀봉 액체(F)가 슬라이딩면(11, 21) 사이로 유출되는 동작을 설명한다.
동압 발생 기구(14)에 피밀봉 액체(F)가 거의 남아 있지 않은 경우에, 회전 밀봉환(20)이 정지 밀봉환(10)에 대하여 상대 회전(도 2의 검은색 화살표 참조)하면, 도 5(a)에 나타나는 바와 같이, 액체 유도홈부(15)에 침입한 피밀봉 액체(F)는, 부호(H3)로 나타내는 바와 같이, 괴상(塊狀)의 액적이 된다. 그 후, 도 5(b)에 나타나는 바와 같이, 액적이 어느 정도의 체적이 되면, 레일리 스텝(9A)의 상류측에 형성된 상대적으로 낮은 압력에 의해 트랩부(13) 사이를 통과하여, 부호(H4)로 나타내는 바와 같이, 레일리 스텝(9A)에 인입된다. 동시에, 새롭게 액체 유도홈부(15)에 피밀봉 액체(F)가 진입하여, 액적(H3')이 된다. 이때, 액체 유도홈부(15)에는, 도 5(a)에 있어서의 상대 회전의 초기 상태보다도 많은 피밀봉 액체(F)가 진입한다.
그 후, 도 5(c)에 나타나는 바와 같이, 레일리 스텝(9A)에 인입된 피밀봉 액체(F)는 회전 밀봉환(20)으로부터 큰 전단력을 받아, 압력이 높아지면서 레일리 스텝(9A) 내를 하류측으로 이동하여, 화살표(H5)로 나타내는 바와 같이 벽부(9a) 근방으로부터 그 둘레부로 유출된다. 동시에, 새롭게 액체 유도홈부(15)에 보다 많은 피밀봉 액체(F)가 진입하여, 액적(H3")이 됨과 동시에, 액적(H3')이 부호(H4')로 나타내는 바와 같이, 레일리 스텝(9A)에 인입된다.
그 후, 도 5(c)에 나타나는 상태보다도 액체 유도홈부(15)에 진입하는 피밀봉 액체(F)의 양이 증가하여, 레일리 스텝(9A)으로부터 연속적으로 피밀봉 액체(F)가 슬라이딩면(11, 21) 사이로 유출되는 정상(定常) 상태가 된다. 정상 상태에서는, 슬라이딩면(11, 21) 사이에 그들의 외경측이나 레일리 스텝(9A)으로부터 고압의 피밀봉 액체(F)가 수시 유입되고 있어, 전술한 바와 같이 유체 윤활로 되어 있다. 또한, 도 5(a), (b), (c)를 거쳐 정상 상태가 될 때까지는 과도적인 짧은 시간이다. 또한, 일반 산업 기계의 정지시에 동압 발생 기구(14)에 피밀봉 액체(F)가 남아 있는 경우에는, 동압 발생 기구(14)에 피밀봉 액체(F)가 잔존하고 있는 양에 따라, 도 5(a)의 상태, 도 5(b)의 상태, 도 5(c)의 상태, 정상 상태 중 어느 것으로부터 동작이 개시되는 것이 된다.
여기에서, 액체 유도홈부(15)가 심구부이며 또한 저압측과 연통하고 있는 점에서, 화살표(H5)로 나타내는 피밀봉 액체(F)는, 인접하는 액체 유도홈부(15) 내에 인입되기 쉽게 되어 있고, 슬라이딩면(11, 21) 사이의 피밀봉 액체(F)의 양이 안정되어, 높은 윤활성을 유지할 수 있게 되어 있다. 또한, 고체에 대한 계면 장력은 기체보다도 액체 쪽이 크기 때문에, 슬라이딩면(11, 21) 사이에는 피밀봉 액체(F)가 보지되기 쉽고 대기는 정지 밀봉환(10), 회전 밀봉환(20)보다도 외경측으로 배출되기 쉽다.
또한, 도 5를 참조하여, 액적(H3, H3', H3")에 의해 예시되는 바와 같이, 트랩부(13)는, 피밀봉 액체(F)의 유입 방향인 내경측을 향하여 벽면(15b, 15c)으로부터 액체 유도홈부(15)의 둘레 방향의 중앙측으로 경사지는 트랩편(13A, 13B)의 저압측 벽면(13a, 13a)이 피밀봉 액체(F)를 레일리 스텝(9A)측으로 유도하는 유도면으로서 기능하기 때문에, 트랩부(13)에 의해 액체 유도홈부(15)의 유로가 좁혀져 있어도, 피밀봉 액체(F)의 이동을 방해하기 어렵게 되어 있다.
또한, 도 6을 참조하여, 화살표(H6)로 나타내는 바와 같이, 트랩편(13A)의 고압측 벽면(13c)은, 레일리 스텝(9A)의 저압측 벽면(9c)과 연속하고 있는 점에서, 고압측 벽면(13c)으로부터 직접 레일리 스텝(9A)의 저압측 벽면(9c)으로 피밀봉 액체(F)를 유도할 수 있다. 이 때문에, 레일리 스텝(9A) 내로의 피밀봉 액체(F)의 인입 효율이 좋다.
또한, 도 6에 나타나는 바와 같이, 본 실시예의 메커니컬 시일은 아웃사이드형인 점에서, 화살표(C)로 나타내는 바와 같이, 회전 밀봉환(20)의 회전에 의해 발생하는 원심력이 피밀봉 액체(F)에 작용하기 때문에, 액체 유도홈부(15) 내의 피밀봉 액체(F)가 외경측인 대기측을 향하여 누출 방향으로 부세된다. 그러나, 피밀봉 액체(F)는 액체이며 기체보다도 점성이 높고, 또한 트랩부(13)는, 피밀봉 액체(F)의 누출 방향인 외경측을 향하여 액체 유도홈부(15)의 둘레 방향의 중앙부로부터 벽면(15b, 15c)으로 경사지는 트랩편(13A, 13B)의 고압측 벽면(13c, 13c)에 의해 피밀봉 액체(F)에 작용하는 원심력에 대항할 수 있기 때문에, 대기측으로의 누출을 억제할 수 있다. 또한, 트랩편(13A)의 고압측 벽면(13c)은, 전술한 바와 같이, 피밀봉 액체(F)를 직접 레일리 스텝(9A)으로 유도할 수 있기 때문에, 액체 유도홈부(15) 내로부터 레일리 스텝(9A) 내로의 피밀봉 액체(F)의 인입 효율을, 원심력을 이용하여 높일 수 있다.
또한, 트랩부(13)에서는, 트랩편(13A, 13B) 사이의 폭이 좁혀져 있다는 점에서, 트랩편(13A, 13B) 사이에 존재하는 피밀봉 액체(F)에 작용하는 표면 장력에 의해 피밀봉 액체(F)에 작용하는 원심력에 대항하도록 되어 있다. 이에 따라, 도 6 내의 망점부로 나타내는 바와 같이, 피밀봉 액체(F)를 트랩부(13)의 내경측에 보지하는 보지 능력이 높여져 있다.
이상과 같이, 정지 밀봉환(10)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시에 있어서, 레일리 스텝(9A)에는, 액체 유도홈부(15)를 통하여 대기측에 있는 저압측 유체(A)를 인입하여 동압이 발생하고 있다. 액체 유도홈부(15)는 홈의 깊이가 깊고 용적이 크기 때문에, 슬라이딩면(11)의 대기측까지 공급된 많은 양의 피밀봉 액체(F)를 회수하여 레일리 스텝(9A)으로 되돌릴 수 있어, 슬라이딩면(11)의 저압측까지 연장되는 넓은 면적을 이용하여 윤활성을 향상시킬 수 있다. 또한 액체 유도홈부(15)에 트랩부(13)가 마련되어 있기 때문에, 정지 밀봉환(10)의 상대 회전에 의해 피밀봉 액체(F)에 발생하는 원심력에 저항하여 액체 유도홈부(15) 내에 피밀봉 액체(F)를 보지함으로써, 외경측에 위치하는 대기측으로의 피밀봉 액체(F)의 누출을 억제할 수 있다.
또한, 많은 양의 피밀봉 액체(F)가 액체 유도홈부(15)에 보지되기 때문에, 레일리 스텝(9A) 내에 인입되는 피밀봉 액체(F)의 양을 충분히 확보할 수 있음과 동시에, 액체 유도홈부(15)에 보지되는 피밀봉 액체(F)의 양이 짧은 시간에 있어서 증감해도, 레일리 스텝(9A) 내에 인입되는 피밀봉 액체(F)의 양을 거의 일정하게 할 수 있어, 슬라이딩면(11, 21)이 빈(貧)윤활이 되는 것을 회피할 수 있다. 또한, 액체 유도홈부(15)가 저압측과 연통하고 있기 때문에, 슬라이딩면(11, 21) 사이의 피밀봉 액체(F)의 압력에 비하여 액체 유도홈부(15) 내의 압력이 낮아져 있어, 액체 유도홈부(15) 근방의 피밀봉 액체(F)는 액체 유도홈부(15) 내에 인입되기 쉽게 되어 있다.
또한, 액체 유도홈부(15)는, 지름 방향으로 연장되어 있다. 구체적으로는, 액체 유도홈부(15)는, 정지 밀봉환(10)의 중심축과 직교하는 방향으로 연장되어 있고, 그 외경측 단부로부터 레일리 스텝(9A)이 교차하도록 둘레 방향으로 배치되어 있기 때문에, 레일리 스텝(9A) 내에서 발생하는 피밀봉 액체(F)의 흐름의 관성이나, 동압의 영향을 받기 어렵게 되어 있다. 이 점에서, 정지 밀봉환(10)의 내측면에 부착된 피밀봉 액체(F)나 저압측 유체(A)가 액체 유도홈부(15)의 내경측으로부터 직접 레일리 스텝(9A)으로 흡입되기 어렵게 되어 있다. 또한, 동압의 영향을 직접적으로 받지 않고, 피밀봉 액체(F)를 액체 유도홈부(15)에 보지할 수 있다.
또한, 트랩편(13A, 13B)은, 회전 밀봉환(20)의 슬라이딩면(21)과 대향하는 단면으로부터 액체 유도홈부(15)의 바닥면(15d)까지 축방향에 걸쳐 연속하고 있어, 축방향으로 작용하는 외력에 대한 강성이 높여져 있다. 게다가, 트랩편(13A, 13B)은, 각각 액체 유도홈부(15)의 하류측 벽면(15b), 상류측 벽면(15c)에 연속하고 있는 점에서, 둘레 방향에 대한 강성도 높여져 있다. 즉, 액체 유도홈부(15)의 하류측 벽면(15b), 상류측 벽면(15c), 바닥면(15d)으로부터 트랩편(13A, 13B)을 연설함으로써, 강성이 높은 트랩부(13)를 용이하게 구성할 수 있다.
또한, 트랩부(13)는, 액체 유도홈부(15)와 레일리 스텝(9A)의 교차 개소에 배치되어 있는 점에서, 액체 유도홈부(15)로부터 레일리 스텝(9A)으로 이동하는 피밀봉 액체(F)를 보지하여, 확실하게 동압을 발생시킬 수 있다.
또한, 트랩부(13)는, 슬라이딩면(11)을 구성하는 기재와 일체로 성형되어 있는 점에서, 트랩부(13)의 성형 가공을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 액체 유도홈부(15)의 둘레 방향의 폭을 짧게 하여 정지 밀봉환(10)의 둘레 방향으로 많이 배치할 수 있기 때문에 설계 자유도가 높다. 또한, 액체 유도홈부(15)는, 정지 밀봉환(10)의 중심축과 직교하는 방향에 한정되지 않고, 정지 밀봉환(10)의 중심축과 직교하는 위치로부터 경사져 있어도 좋지만, 45도 미만의 경사인 것이 바람직하다. 또한, 액체 유도홈부(15)의 형상은 원호 형상 등, 자유롭게 변경할 수 있다.
또한, 레일리 스텝(9A)과 액체 유도홈부(15)의 연통 부분에는, 액체 유도홈부(15)에 있어서의 하류측의 측면과 레일리 스텝(9A)의 바닥면에 의해 단차(18)가 형성되어 있기 때문에, 동압의 영향을 직접적으로 받지 않고 피밀봉 액체(F)를 액체 유도홈부(15)에 보지할 수 있다.
또한, 레일리 스텝(9A)은, 지름 방향의 전폭에 걸쳐 액체 유도홈부(15)와 연통하고 있기 때문에, 레일리 스텝(9A)의 액체 유도홈부(15)로의 개구 영역을 확보할 수 있어, 액체 유도홈부(15)에 보지된 피밀봉 액체(F)를 효율적으로 빨아올릴 수 있다.
또한, 정지 밀봉환(10)에 동압 발생 기구(14)가 마련되어 있기 때문에, 정지 밀봉환(10) 및 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시에, 액체 유도홈부(15) 내를 대기압에 가까운 상태로 유지하기 쉽다.
또한, 본 실시예 1에서는, 액체 유도홈부(15)와 레일리 스텝(9A)이 슬라이딩면(11)을 직교하는 방향으로부터 보아 역L자 형상을 이루고 있는 형태를 예시했지만, 예를 들면, 액체 유도홈부(15)와 레일리 스텝(9A)이 교차하는 일 없이 매끄럽게, 예를 들면 직선 형상, 원호 형상을 이루도록 연통하고 있어도 좋다.
또한, 액체 유도홈부(15)와 레일리 스텝(9A)의 연통 부분에 단차(18)가 마련되어 있지 않아도 좋고, 예를 들면, 액체 유도홈부(15)와 레일리 스텝(9A)이 경사면에서 연통하고 있어도 좋다. 이 경우, 예를 들면, 5μm 이하의 깊이 치수를 갖는 부분이 천구부로서의 레일리 스텝(9A)이 되고, 5μm보다도 깊은 부분을 심구부로서의 액체 유도홈부(15)로 할 수 있다.
또한, 천구부는, 정지 밀봉환과 동심 형상으로 둘레 방향으로 연장되는 형태에 한정되지 않고, 예를 들면, 하류측 단부가 고압측을 향하도록 원호 형상으로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 천구부는, 심구부로부터 직선 형상으로 연설되도록 되어 있어도 좋고, 사행(蛇行)하여 연설되어 있어도 좋다.
또한, 트랩부(13)는, 동압 발생홈인 레일리 스텝(9A)측에 배치된 트랩편(13A)만으로 구성되어 있어도 좋고, 트랩편(13A)의 치수가 적절히 변경되어도 좋고, 레일리 스텝(9A)의 저압측 벽면(9c)에 대하여 지름 방향으로 이간하여 배치되어 있는 양태라도 좋다. 마찬가지로 트랩부(13)는, 레일리 스텝(9A)에 대향하는 측에 배치된 트랩편(13B)만으로 구성되어 있어도 좋다.
또한, 트랩편(13A)은, 랜드(12)와 동일 평면을 이루고 있는 형태를 예시했지만, 예를 들면, 랜드(12)보다도 축방향으로 오목해도 좋다. 또한, 트랩편(13A)은, 액체 유도홈부(15)의 바닥면(15d)까지 축방향에 걸쳐 연속하고 있는 형태를 예시했지만, 예를 들면, 트랩편(13A)의 하단부가 액체 유도홈부(15)의 바닥면(15d)과 이간하고 있어도 좋고, 트랩편(13A)의 축방향의 일부가 도중에 분단되어 있어도 좋다. 즉, 트랩편(13A)은, 원심력에 의해 피밀봉 액체(F)가 액체 유도홈부(15) 내로부터 대기측으로 누출되는 것을 억제 가능하면 좋고, 그 형상은 적절히 변경되어도 좋다.
또한, 트랩편(13A)은, 슬라이딩면(11)을 구성하는 기재와 일체로 성형되어 있는 양태로서 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 슬라이딩면(11)을 구성하는 기재와는 별체로 형성된 트랩편이 액체 유도홈부(15)의 내면에 고정되어 있어도 좋다.
실시예 2
다음으로, 실시예 2에 따른 슬라이딩 부품에 대해, 도 7, 도8을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.
도 7, 도 8 에 나타나는 바와 같이, 정지 밀봉환(101)에 마련되는 동압 발생 기구(141)는, 액체 유도홈부(15)와, 레일리 스텝(9A)과, 액체 유도홈부(15)의 내경측 단부로부터 상류측을 향하여 정지 밀봉환(101)과 동심 형상으로 둘레 방향으로 연장되는 천구부로서의 역레일리 스텝(9B)과, 트랩부(13)를 구비하고 있다. 즉, 동압 발생 기구(141)는, 슬라이딩면(11)을 직교하는 방향으로부터 보아 T자 형상을 이루고 있다. 또한, 역레일리 스텝(9B)은, 레일리 스텝(9A)과 동일한 5μm의 깊이 치수로 형성되어 있다.
트랩편(13B)은, 역레일리 스텝(9B)의 둘레 방향으로 연장되는 저압측 벽면(9c)보다도 외경측에 위치하는 액체 유도홈부(15)의 상류측 벽면(15c)으로부터 당해 액체 유도홈부(15)의 둘레 방향의 중앙측을 향하여 내경측으로 연장되는 저압측 벽면(13a)과, 역레일리 스텝(9B)의 저압측 벽면(9c)과 연속하여 액체 유도홈부(15)의 상류측 벽면(15c)으로부터 액체 유도홈부(15)의 둘레 방향의 중앙측을 향하여 내경측으로 연장되는 고압측 벽면(13c)이 형성되어 있다.
도 7의 실선 화살표로 나타내는 지면 반시계 방향으로 회전 밀봉환(20)이 회전하는 경우에는, 저압측 유체(A)가 화살표(L1, L2, L3)의 순으로 이동하여 레일리 스텝(9A) 내에 동압이 발생한다. 또한, 도 7의 점선 화살표로 나타내는 지면 시계 방향으로 회전 밀봉환(20)이 회전하는 경우에는, 저압측 유체(A)가 화살표(L1, L2', L3')의 순으로 이동하여 역레일리 스텝(9B) 내에 동압이 발생한다. 즉, 도 7의 지면 시계 방향으로 회전 밀봉환(20)이 회전하는 경우에는, 역레일리 스텝(9B)이 레일리 스텝으로서 기능하고, 레일리 스텝(9A)이 역레일리 스텝으로서 기능한다.
이와 같이, 액체 유도홈부(15)로부터 둘레 방향 양측에 레일리 스텝(9A) 및 역레일리 스텝(9B)이 연설되어 있고, 레일리 스텝(9A) 및 역레일리 스텝(9B)의 어느 한쪽을 동압 발생용의 천구부로서 이용할 수 있기 때문에, 정지 밀봉환(101)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전 방향과 상관없이 사용할 수 있다.
또한, 동압 발생 기구(141)에 있어서의 레일리 스텝(9A)은, 인접하는 동압 발생 기구(141')의 역레일리 스텝(9B)과 둘레 방향으로 인접하고 있다. 이에 의하면, 동압 발생 기구(141)에 있어서의 레일리 스텝(9A)의 벽부(9a) 근방으로부터 그 둘레부로 유출되어, 내경측으로 이동하려고 하는 피밀봉 액체(F)가 인접하는 동압 발생 기구(141')에 있어서의 역레일리 스텝(9B)으로부터 흡입되기 때문에, 피밀봉 액체(F)의 저압측으로의 누설을 저감할 수 있다.
또한, 트랩부(13)는, 도 8의 실선 화살표로 나타내는 지면 반시계 방향으로 회전 밀봉환(20)이 회전하는 경우에는, 상기 실시예 1과 마찬가지로, 외경측에 위치하는 대기측으로의 피밀봉 액체(F)의 누출을 억제할 수 있다. 또한, 도 8의 점선 화살표로 나타내는 지면 시계 방향으로 회전 밀봉환(20)이 회전하는 경우에는, 트랩부(13)가 대기측으로부터 피밀봉 액체(F)측으로의 피밀봉 액체(F)의 이동을 방해하는 일이 없고, 화살표(H7)로 나타내는 바와 같이, 저압측 벽면(9c)과 연속하고 있는 트랩편(13B)의 고압측 벽면(13c)에 의해 역레일리 스텝(9B)으로의 피밀봉 액체(F)의 인입 효율이 좋고, 트랩편(13A, 13B) 사이의 폭이 좁혀져 있다는 점에서, 트랩편(13A, 13B) 사이에 존재하는 피밀봉 액체(F)에 표면 장력이 발생하고, 이 표면 장력에 의해 피밀봉 액체(F)에 작용하는 원심력에 대항하도록 되어 있어, 망점부로 나타내는 바와 같이, 피밀봉 액체(F)를 트랩부(13)의 내경측에 보지하는 보지 능력이 높여져 있다. 즉, 둘레 방향의 양쪽으로 회전하는 정지 밀봉환(101)에 대응하여 피밀봉 액체(F)의 보지 기능을 발휘시킬 수 있다.
또한, 본 실시예 2에서는, 레일리 스텝(9A) 및 역레일리 스텝(9B)이 동일한 깊이 치수인 경우를 예시했지만, 상이한 깊이 치수로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 양자는 둘레 방향 길이, 지름 방향폭에 대해서도 동일해도 상이해도 좋다.
또한, 동압 발생 기구(141)에 있어서의 레일리 스텝(9A)과 인접하는 동압 발생 기구(141')의 역레일리 스텝(9B)을 둘레 방향으로 긴 거리 이간시켜, 슬라이딩면(11, 21) 사이를 이간시키는 압력을 보다 높이도록 해도 좋다.
실시예 3
다음으로, 실시예 3에 따른 슬라이딩 부품에 대해, 도 9를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 2와 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.
도 9 에 나타나는 바와 같이, 정지 밀봉환(102)에는, 동압 발생 기구(141)와, 특정 동압 발생 기구(16)가 복수 형성되어 있다. 특정 동압 발생 기구(16)는, 고압측과 연통하는 액체 유도홈부(161)와, 액체 유도홈부(161)의 외경측 단부로부터 하류측을 향하여 정지 밀봉환(102)과 동심 형상으로 둘레 방향으로 연장되는 레일리 스텝(17A)과, 액체 유도홈부(161)의 외경측 단부로부터 상류측을 향하여 정지 밀봉환(102)과 동심 형상으로 둘레 방향으로 연장되는 역레일리 스텝(17B)을 구비하고 있다. 액체 유도홈부(161)와 액체 유도홈부(15)는, 둘레 방향에 대응하는 위치에 형성되어 있다. 또한, 액체 유도홈부(161)는, 특정 동압 발생 기구(16)의 심구부로서 기능하고 있고, 레일리 스텝(17A) 및 역레일리 스텝(17B)은, 특정 동압 발생 기구(16)의 천구부로서 기능하고 있다.
동압 발생 기구(141)의 레일리 스텝(9A) 및 역레일리 스텝(9B)은, 특정 동압 발생 기구(16)의 레일리 스텝(17A) 및 역레일리 스텝(17B)보다도 둘레 방향으로 길게 형성되어 있다. 또한, 레일리 스텝(17A) 및 역레일리 스텝(17B)의 깊이 치수는, 레일리 스텝(9A) 및 역레일리 스텝(9B)과 동일한 5μm로 형성되어 있다. 또한, 레일리 스텝(17A) 및 역레일리 스텝(17B)의 지름 방향의 폭은, 레일리 스텝(9A) 및 역레일리 스텝(9B)의 지름 방향의 폭보다도 소폭으로 형성되어 있다. 즉, 동압 발생 기구(141)의 용적은, 특정 동압 발생 기구(16)의 용적보다도 크게 되어 있다.
도 9의 실선 화살표로 나타내는 지면 반시계 방향으로 회전 밀봉환(20)이 회전하는 경우에는, 피밀봉 액체(F)가 화살표(L11, L12, L13)의 순으로 이동하여 레일리 스텝(17A) 내에 동압이 발생한다. 또한, 도 9의 점선 화살표로 나타내는 지면 시계 방향으로 회전 밀봉환(20)이 회전하는 경우에는, 피밀봉 액체(F)가 화살표(L11, L12', L13')의 순으로 이동하여 역레일리 스텝(17B) 내에 동압이 발생한다. 이와 같이, 정지 밀봉환(102)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전 방향과 상관없이 특정 동압 발생 기구(16) 내에 동압을 발생시킬 수 있다.
또한, 특정 동압 발생 기구(16)에서 발생하는 동압에 의해 슬라이딩면(11, 21) 사이를 이간시켜 적당한 액막을 생성하면서, 슬라이딩면(11)으로부터 저압측으로 누설되려고 하는 피밀봉 액체(F)를 동압 발생 기구(141)에 의해 회수할 수 있다.
또한, 동압 발생 기구(141)의 용적이 특정 동압 발생 기구(16)의 용적보다도 크기 때문에, 동압 발생 기구(141)의 레일리 스텝(9A) 및 역레일리 스텝(9B)의 흡입력을 크게 하여, 저압측의 동압 발생 기구(141)와 고압측의 특정 동압 발생 기구(16)의 동압 밸런스를 조정할 수 있다.
또한, 동압 발생 기구(141)의 종단인 벽부(9a)와, 특정 동압 발생 기구(16)의 종단인 벽부(17a)가 둘레 방향으로 어긋나 있기 때문에, 슬라이딩면(11, 21)의 둘레 방향으로 압력을 분산시킬 수 있어 밸런스가 좋다.
또한, 레일리 스텝(9A) 및 역레일리 스텝(9B)의 둘레 방향의 길이는, 레일리 스텝(17A) 및 역레일리 스텝(17B)과 동일, 또는 레일리 스텝(17A) 및 역레일리 스텝(17B)보다도 짧게 형성되어 있어도 좋다. 또한, 레일리 스텝(17A) 및 역레일리 스텝(17B)은, 레일리 스텝(9A) 및 역레일리 스텝(9B)과 상이한 깊이 치수로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 레일리 스텝(17A) 및 역레일리 스텝(17B)의 지름 방향의 폭은, 레일리 스텝(9A) 및 역레일리 스텝(9B)의 지름 방향의 폭보다도 큰 폭으로 형성되어 있어도 좋다. 바람직하게는, 동압 발생 기구(141)의 용적이 특정 동압 발생 기구(16)의 용적보다도 크게 형성되어 있으면 좋다.
또한, 슬라이딩면(11)은, 슬라이딩면(11)의 외경측 단연에서 동압 발생 기구(141)의 레일리 스텝(9A)의 외경측 단연까지의 지름 방향의 치수와, 동압 발생 기구(141)의 레일리 스텝(9A)의 내경측 단연에서 특정 동압 발생 기구(16)의 레일리 스텝(17A)의 외경측 단연까지의 지름 방향의 치수와, 특정 동압 발생 기구(16)의 레일리 스텝(17A)의 내경측 단연에서 슬라이딩면(11)의 내경측 단연까지의 지름 방향의 치수를 적절히 변경해도 좋고, 이에 따라, 회전 밀봉환(20)의 회전 속도나 피밀봉 액체(F)의 압력에 따라, 슬라이딩면(11, 21) 사이로부터 대기측으로 누출되는 피밀봉 액체(F)의 양과 동압 발생 기구에 회수되는 피밀봉 액체(F)의 양을, 보다 적합하게 밸런스시킬 수 있다. 즉, 피밀봉 액체(F)의 대기측으로의 누출을 억제할 수 있다.
실시예 4
다음으로, 실시예 4에 따른 정지 밀봉환에 대해, 도 10을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 2와 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다. 또한, 여기에서는, 동압 발생 기구(142)의 형태만 설명한다.
동압 발생 기구(142)는, 액체 유도홈부(151)와, 액체 유도홈부(151)의 지름 방향 중앙으로부터 둘레 방향 하류측(도시 좌측)으로 연장되는 레일리 스텝(91A)과, 이 레일리 스텝(91A)보다도 내경측인 액체 유도홈부(151)의 지름 방향 내경측 단부로부터 둘레 방향 상류측(도시 우측)으로 연장되는 역레일리 스텝(91B)과, 트랩부(131)를 구비하고 있다. 트랩부(131)는, 지름 방향으로 엇갈리게 배치된 트랩편(131A, 131B)으로 구성되어 있다.
이에 따라, 회전 밀봉환(20)이 반시계 방향으로 회전했을 때에, 트랩부(131)에서는, 액체 유도홈부(151) 내의 피밀봉 액체(F)에 대하여 대기측을 향하여 원심력이 작용하여, 트랩편(131B)보다도 내경측의 피밀봉 액체(F)가 내경측 벽부(131c)에 의해 하류측으로 유도되고, 트랩편(131A)의 내경측 벽부(131c)에 의해 더욱 하류측의 레일리 스텝(91A)으로 유도되기 때문에, 트랩부(131)보다도 대기측으로 이동하기 어렵게 되어 있다. 바꿔 말하면, 트랩부(131)는, 피밀봉 액체(F)를 지름 방향을 향하여 직선상으로 이동시키기 어렵게 되어 있기 때문에, 액체 유도홈부(151) 내에 있어서의 피밀봉 액체(F)의 보지 기능을 높일 수 있다.
또한, 트랩부(131)에서는, 트랩편(131A, 131B) 사이의 폭이 좁혀져 있다는 점에서, 트랩편(131A, 131B) 사이에 존재하는 피밀봉 액체(F)에 표면 장력이 발생하고, 이 표면 장력에 의해 피밀봉 액체(F)에 작용하는 원심력에 대항하도록 되어 있어, 망점부로 나타내는 바와 같이, 피밀봉 액체(F)를 트랩부(131)의 내경측에 보지하는 보지 능력이 높여져 있다.
실시예 5
다음으로, 실시예 5에 따른 정지 밀봉환에 대해, 도 11을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 2와 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다. 또한, 여기에서는, 동압 발생 기구(143)의 형태만 설명한다.
동압 발생 기구(143)는, 레일리 스텝(9A)과, 역레일리 스텝(9B)과, 액체 유도홈부(152)와, 트랩부(132)를 구비하고 있다. 트랩부(132)는, 액체 유도홈부(152)의 개구부(152a) 근방으로부터 레일리 스텝(9A)과 교차하는 내경측 단부 근방에 걸쳐 소정 간격을 두고 배치된 복수의 트랩편(132A)과, 액체 유도홈부(152)의 지름 방향으로 연장되는 가상의 중심선을 기준으로 트랩편(132A)과 선대칭으로 배치된 복수의 트랩편(132B)과, 액체 유도홈부(152)의 둘레 방향 중앙부에서 서로 이웃하는 사방의 트랩편(132A, 132A, 132B, 132B)으로 둘러싸인 개소에 배치된 복수의 트랩편(132C)으로 구성되어 있다.
트랩편(132A)은, 액체 유도홈부(152)의 하류측으로부터 당해 액체 유도홈부(152)의 둘레 방향의 중앙측을 향하여 외경측으로 연장되어 있다. 또한, 트랩편(132A)은, 액체 유도홈부(152)의 하류측으로부터 상류측을 향하여 외경측으로 연장되는 저압측 벽면(132a)과, 저압측 벽면(132a)의 상류측의 단부와 직교하고 당해 단부로부터 상류측을 향하여 내경측으로 연장되는 중앙측 벽면(132b)과, 중앙측 벽면(132b)의 내경측의 단부와 직교하고 당해 단부로부터 하류측을 향하여 내경측으로 연장되는 하류측 벽면(132c)이 형성되어 있다.
트랩편(132C)은, 액체 유도홈부(152)의 지름 방향으로 연장되는 가상의 중심선을 기준으로 선대칭으로 형성되어 있고, 액체 유도홈부(152)의 둘레 방향의 중앙부로부터 하류의 내경측 및 상류의 내경측으로 연장되어 있다. 또한, 트랩편(132C)은, 액체 유도홈부(152)의 둘레 방향의 중앙부로부터 하류의 내경측 및 상류의 내경측으로 연장되는 저압측 벽면(132d, 132d)과, 저압측 벽면(132d, 132d)의 하류측의 단부 및 상류측의 단부와 직교하고 당해 단부로부터 상류측 또는 하류측을 향하여 내경측으로 연장되는 중앙측 벽면(132e, 132e)과, 중앙측 벽면(132e, 132e)의 내경측의 단부와 직교하고 당해 단부로부터 상류측 또는 하류측을 향하여 외경측으로 연장되는 내경측 벽부(132f, 132f)가 형성되어 있다. 트랩편(132C)은, 회전 밀봉환(20)의 슬라이딩면(21)과 대향하는 단면이 랜드(12)와 동일 평면을 이룸과 동시에, 액체 유도홈부(152)의 바닥면(152d)까지 축방향에 걸쳐 연속하고 있다.
또한, 트랩편(132C)의 하류측 단부는, 서로 이웃하는 트랩편(132A)의 상류측 단부와 둘레 방향으로 겹쳐지고 엇갈리게 배치되어 있고, 트랩편(132C)의 상류측 단부는, 서로 이웃하는 트랩편(132B)의 하류측 단부와 둘레 방향으로 겹쳐지고 엇갈리게 배치되어 있다.
이에 따라, 트랩부(132)는, 피밀봉 액체(F)의 유입 방향을 향하여 내경측으로 경사지는 트랩편(132A, 132B)의 중앙측 벽면(132b, 132b), 트랩편(132C)의 저압측 벽면(132d, 132d) 및 중앙측 벽면(132e, 132e)이 피밀봉 액체(F)를 레일리 스텝(9A)측으로 유도하는 유도면으로서 기능하기 때문에, 트랩부(132)에 의해 유로가 좁혀져 있어도, 피밀봉 액체(F)의 액체 유도홈부(152) 내로의 진입을 방해하기 어렵게 되어 있다.
또한, 트랩부(132)에서는, 트랩편(132A, 132B, 132C) 사이의 폭이 좁혀져 있다는 점에서, 트랩편(132A, 132B, 132C) 사이에 존재하는 피밀봉 액체(F)에 표면 장력이 발생하고, 이 표면 장력에 의해 피밀봉 액체(F)에 작용하는 원심력에 대항하도록 되어 있어, 망점부로 나타내는 바와 같이, 피밀봉 액체(F)를 트랩부(132)의 내경측에 보지하는 보지 능력이 높여져 있다.
또한, 트랩편(132C)은, 내경측 벽부(132f, 132f)에 의해, 액체 유도홈부(152) 내로부터 대기측으로 누출되려고 하는 피밀봉 액체(F)를 포집할 수 있기 때문에, 적합하게 피밀봉 액체(F)의 대기측으로의 누출을 억제할 수 있다.
또한, 트랩편(132C)은, 액체 유도홈부(152)의 바닥면(152d)까지 축방향에 걸쳐 연속하고 있어, 축방향으로 작용하는 외력에 대한 강성이 높여져 있다. 즉, 액체 유도홈부(152)의 바닥면(152d)으로부터 트랩편(132C)을 연설함으로써, 강성이 높은 트랩부(132)를 용이하게 구성할 수 있다.
실시예 6
다음으로, 실시예 6에 따른 정지 밀봉환에 대해, 도 12를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 2와 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다. 또한, 여기에서는, 동압 발생 기구(144)의 형태만 설명한다.
동압 발생 기구(144)는, 레일리 스텝(9A)과, 역레일리 스텝(9B)과, 액체 유도홈부(153)와, 트랩부(133)를 구비하고 있다. 트랩부(133)는, 액체 유도홈부(153)의 개구부(153a) 근방으로부터 레일리 스텝(9A)과 교차하는 내경측 단부 근방에 걸쳐 소정 간격을 두고 배치된 복수의 트랩편(133A)과, 액체 유도홈부(153)의 지름 방향의 가상의 중심선을 기준으로 트랩편(133A)과 선대칭으로 배치된 복수의 트랩편(133B)과, 액체 유도홈부(153)의 둘레 방향 중앙부에서 서로 이웃하는 사방의 트랩편(133A, 133A, 133B, 133B)으로 둘러싸인 개소에 배치된 복수의 트랩편(133C)으로 구성되어 있다.
트랩편(133A)은, 액체 유도홈부(153)의 하류측 벽면(153b)과 직교하고 당해 액체 유도홈부(153)의 지름 방향의 중앙부측으로 연장되어 있다. 또한 트랩편(133C)은, 트랩편(133A, 133B)과 평행하게 연장되어 있다.
이에 따라, 트랩부(133)에서는, 트랩편(133A, 133B, 133C) 사이의 폭이 좁혀져 있다는 점에서, 트랩편(133A, 133B, 133C) 사이에 존재하는 피밀봉 액체(F)에 표면 장력이 발생하고, 이 표면 장력에 의해 피밀봉 액체(F)에 작용하는 원심력에 대항하도록 되어 있어, 망점부로 나타내는 바와 같이, 피밀봉 액체(F)를 트랩부(133)의 내경측에 보지하는 보지 능력이 높여져 있다.
실시예 7
다음으로, 실시예 7에 따른 정지 밀봉환에 대해, 도 13을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 2와 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다. 또한, 여기에서는, 동압 발생 기구(145)의 형태만 설명한다.
동압 발생 기구(145)는, 레일리 스텝(9A)과, 역레일리 스텝(9B)과, 액체 유도홈부(154)와, 트랩부(134)를 구비하고 있다. 트랩부(134)는, 액체 유도홈부(154)의 개구부(154a)에 배치되어 있고, 액체 유도홈부(154)의 하류측 벽면(154b)으로부터 당해 액체 유도홈부(154)의 둘레 방향 중앙측으로 연장되어 있는 트랩편(134A)과, 액체 유도홈부(154)의 지름 방향으로 연장되는 가상의 중심선을 기준으로 트랩편(134A)과 선대칭으로 배치된 트랩편(134B)으로 구성되어 있다.
이에 따라, 트랩부(134)에서는, 트랩편(134A, 134B) 사이의 폭이 좁혀져 있다는 점에서, 트랩편(134A, 134B) 사이에 존재하는 피밀봉 액체(F)에 표면 장력이 발생하고, 이 표면 장력에 의해 피밀봉 액체(F)에 작용하는 원심력에 대항하도록 되어 있어, 망점부로 나타내는 바와 같이, 피밀봉 액체(F)를 트랩부(134)의 내경측에 보지하는 보지 능력이 높여져 있다.
또한, 트랩부(134)는, 액체 유도홈부(154)의 개구부(154a)에 배치되어 있는 점에서, 트랩부(134)보다도 내경측의 액체 유도홈부(154)의 용적을 적합하게 확보할 수 있다. 즉, 액체 유도홈부(154) 내에 보지되는 피밀봉 액체(F)의 양을 확보할 수 있다. 또한, 트랩부는, 개구부를 포함한 액체 유도홈부의 고압측보다도, 저압측과 연통하는 개구부 근처의 개소에 배치되어 있음으로써, 액체 유도홈부 내에 보지되는 피밀봉 액체(F)의 양을 확보할 수 있지만, 여기에서 말하는 개구부 근처의 개소란, 개구부로부터, 액체 유도홈부의 지름 방향의 치수의 3분의 1 이내에 배치되어 있으면 좋고, 바람직하게는, 액체 유도홈부의 지름 방향의 치수의 4분의 1 이내에 배치되어 있으면 좋다.
실시예 8
다음으로, 실시예 8에 따른 정지 밀봉환에 대해, 도 14를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 2와 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다. 또한, 여기에서는, 동압 발생 기구(146)의 형태만 설명한다.
동압 발생 기구(146)는, 레일리 스텝(92A)과, 역레일리 스텝(92B)과, 레일리 스텝(92A) 및 역레일리 스텝(92B) 사이의 지름 방향 중앙부로부터 외경 방향으로 연장되는 액체 유도홈부(155)와, 트랩부(135)를 구비하고 있다. 트랩부(135)는, 액체 유도홈부(155)의 내경측 단부의 레일리 스텝(92A), 역레일리 스텝(92B)과 교차하는 개소에 형성되어 있고, 그 깊이 치수가 레일리 스텝(92A) 및 역레일리 스텝(92B)의 깊이 치수와 동일한 천구(淺溝)이며, 레일리 스텝(92A), 역레일리 스텝(92B) 및 액체 유도홈부(155)와 연통하고 있다.
이에 따라, 실선 화살표로 나타내는 지면 반시계 방향으로 회전 밀봉환(20)이 회전하는 경우에는, 트랩부(135)에서는, 화살표(H10)로 나타내는 바와 같이, 트랩부(135)나 역레일리 스텝(92B)의 내경측으로부터 유입되는 피밀봉 액체(F)의 대부분은, 화살표(H11)로 나타내는 바와 같이, 레일리 스텝(92A)에 흡인되기 때문에, 화살표(H12)로 나타내는 바와 같이, 원심력에 의해 액체 유도홈부(155)로 유입되는 피밀봉 액체(F)의 유입량이 저감되어 있다. 이에 따라, 상대적으로 액체 유도홈부(155)로부터 대기측으로의 누출을 억제할 수 있다. 또한, 직접적인 도시는 생략하지만, 지면 시계 방향으로 회전 밀봉환(20)이 회전하는 경우에도, 화살표(H11)의 방향이 반대 방향이 되는 점 이외, 동일하다.
실시예 9
다음으로, 실시예 9에 따른 정지 밀봉환에 대해, 도 15를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 2와 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다. 또한, 여기에서는, 동압 발생 기구(147)의 형태만 설명한다.
동압 발생 기구(147)는, 레일리 스텝(93A)과, 역레일리 스텝(93B)과, 액체 유도홈부(156)와, 트랩부(136A, 136B)를 구비하고 있다. 트랩부(136A, 136B)는, 그 깊이 치수가 액체 유도홈부(156)의 깊이 치수와 동일한 심구이며, 액체 유도홈부(156)의 지름 방향으로 연장되는 가상의 중심선을 기준으로 선대칭으로 배치되어 있다. 트랩부(136A)는, 액체 유도홈부(156)의 내경측 단부로부터 레일리 스텝(93A)과 동일 곡률로 둘레 방향으로 연장되는 둘레부(136a)와, 이 둘레부(136a)와 연통하고 지름 방향으로 연장되는 지름부(136b)로 구성되어 있다. 트랩부(136A)의 둘레부(136a)는, 레일리 스텝(93A) 및 액체 유도홈부(156)와 연통하고 있고, 트랩부(136B)의 둘레부(136a)는, 액체 유도홈부(156) 및 역레일리 스텝(93B)과 연통하고 있다.
이에 따라, 실선 화살표로 나타내는 지면 반시계 방향으로 회전 밀봉환(20)이 회전하는 경우에는, 트랩부(136A, 136B)에서는, 실선 화살표(H22)로 나타내는 바와 같이, 역레일리 스텝(93B)으로부터 원심력에 의해 외경측으로 누출된 피밀봉 액체(F)가 트랩부(136B)의 지름부(136b)로 유입되고, 실선 화살표(H23)로 나타내는 바와 같이, 액체 유도홈부(156)의 하류측 벽면(156b)으로부터 둘레 방향 하류측(지면 좌측)으로 누출된 피밀봉 액체(F)가 트랩부(136A)의 지름부(136b)로 유입되기 때문에, 동압 발생 기구(147)로부터 대기측으로의 누출을 억제할 수 있다.
또한, 점선 화살표로 나타내는 지면 시계 방향으로 회전 밀봉환(20)이 회전하는 경우에는, 트랩부(136A, 136B)에서는, 점선 화살표(H20)로 나타내는 바와 같이, 레일리 스텝(93A)으로부터 원심력에 의해 외경측으로 누출된 피밀봉 액체(F)가 트랩부(136A)의 지름부(136b)로 유입되고, 점선 화살표(H21)로 나타내는 바와 같이, 액체 유도홈부(156)의 상류측 벽면(156c)으로부터 둘레 방향 하류측(지면 우측)으로 누출된 피밀봉 액체(F)가 트랩부(136B)의 지름부(136b)로 유입되기 때문에, 동압 발생 기구(147)로부터 대기측으로의 누출을 억제할 수 있다.
또한, 동압 발생 기구(147)는, 액체 유도홈부(156)뿐만 아니라, 트랩부(136A, 136B)에 있어서도, 피밀봉 액체(F)를 보지 가능함과 동시에, 둘레부(136a, 136a)를 통하여, 레일리 스텝(93A), 역레일리 스텝(93B)으로 피밀봉 액체(F)가 유입 가능한 점에서, 보다 많은 양의 피밀봉 액체(F)를 보지하는 것이 가능하도록 되어 있다.
실시예 10
다음으로, 실시예 10에 따른 정지 밀봉환에 대해, 도 16을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 2와 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다. 또한 여기에서는, 동압 발생 기구(148)의 형태만 설명한다.
동압 발생 기구(148)는, 레일리 스텝(9A)과, 역레일리 스텝(9B)과, 액체 유도홈부(157)와, 트랩부(137)를 구비하고, 트랩부(137)는, 액체 유도홈부(157)의 하류측 벽면(157b) 및 상류측 벽면(157c)으로부터 대향하는 상류측 또는 하류측으로 돌출되는 볼록부를 복수 갖는 트랩 벽부(137A, 137B)로 구성되어 있다. 또한, 도면 중의 파선은 가상적인 벽면을 나타내고 있다.
트랩 벽부(137A, 137B)는, 서로 소정 간격 이간하여 엇갈리게 배치되어 있고, 트랩 벽부(137A, 137B) 사이에는, 하류측 벽면(157b)측 및 상류측 벽면(157c)측에서 굴곡하면서 연속하여 사행하는 사행홈(30)이 구성되어 있다. 또한, 트랩 벽부(137A, 137B)는, 회전 밀봉환(20)의 슬라이딩면(21)과 대향하는 단면이 위치하는 깊이 치수가 레일리 스텝(9A) 및 역레일리 스텝(9B)보다도 깊은 10μm의 위치에 배치되어 있고, 트랩 벽부(137A, 137B)의 회전 밀봉환(20)의 슬라이딩면(21)과 대향하는 단면으로부터 액체 유도홈부(157)의 바닥면(157d)까지 축방향에 걸쳐 연속하고 있다. 또한, 트랩 벽부(137A, 137B)의 회전 밀봉환(20)의 슬라이딩면(21)과 대향하는 단면이 위치하는 깊이 치수는, 예를 들면 레일리 스텝(9A) 및 역레일리 스텝(9B)과 동일한 치수, 레일리 스텝(9A) 및 역레일리 스텝(9B)보다도 얕은 치수, 또는 10μm에 한정되지 않는 레일리 스텝(9A) 및 역레일리 스텝(9B)보다도 깊은 치수라도 좋다.
이에 따라, 트랩부(137)는, 사행홈(30)에 의해 피밀봉 액체(F)를 피밀봉 액체(F)측으로부터 대기측을 향하여 직선상으로 이동시키기 어렵게 되어 있기 때문에, 액체 유도홈부(157) 내에 있어서의 피밀봉 액체(F)의 보지 기능을 높일 수 있다.
또한, 트랩부(137)에서는, 트랩 벽부(137A, 137B)에 의해 사행홈(30)의 폭이 좁혀져 있다는 점에서, 사행홈(30) 내에 존재하는 피밀봉 액체(F)에 표면 장력이 발생하고, 이 표면 장력에 의해 피밀봉 액체(F)에 작용하는 원심력에 대항하도록 되어 있어, 망점부로 나타내는 바와 같이, 피밀봉 액체(F)를 트랩부(137)의 내경측에 보지하는 보지 능력이 높여져 있다.
실시예 11
다음으로, 실시예 11에 따른 정지 밀봉환에 대해, 도 17을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 2와 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다. 또한, 여기에서는, 동압 발생 기구(149)의 형태만 설명한다.
동압 발생 기구(149)는, 레일리 스텝(94A)과, 역레일리 스텝(94B)과, 액체 유도홈부(158)와, 트랩부(138)를 구비하고 있다. 트랩부(138)는, 외경측으로부터 내경측을 향하여 하류측 벽면(158b) 또는 상류측 벽면(158c)으로부터 액체 유도홈부(158)의 지름 방향의 중앙부측으로 경사지는 직각 삼각 형상의 볼록부(19)가 지름 방향으로 연속 배치된 트랩 벽부(138A, 138B)로 구성되어 있다. 또한, 볼록부(19)의 외경측으로부터 내경측을 향하여 액체 유도홈부(158)의 지름 방향의 중앙부측으로 경사지는 단면을 외경측 단면(19a)으로 하고, 외경측 단면(19a)의 액체 유도홈부(158)의 지름 방향 중앙부측의 단부로부터 하류측 벽면(158b) 또는 상류측 벽면(158c)을 향하여 연장되는 단면을 내경측 단면(19b)으로 한다.
트랩 벽부(138A, 138B)는, 서로 소정 간격 이간하여 액체 유도홈부(158)의 지름 방향의 중심선을 기준으로 선대칭으로 배치되어 있다. 또한, 트랩 벽부(138A)는, 트랩 벽부(138A)의 회전 밀봉환(20)의 슬라이딩면(21)과 대향하는 단면이 랜드(12)와 동일 평면을 이루고 있다.
이에 따라, 트랩부(138)는, 피밀봉 액체(F)가 액체 유도홈부(158) 내를 대기측으로부터 피밀봉 액체(F)측으로 유입될 때에, 볼록부(19)의 외경측 단면(19a)이 피밀봉 액체(F)를 레일리 스텝(94A)측으로 유도하는 유도면으로서 기능하기 때문에, 레일리 스텝(94A) 내로의 피밀봉 액체(F)의 회수를 방해하기 어렵게 되어 있다.
또한, 트랩부(138)는, 피밀봉 액체(F)가 액체 유도홈부(158) 내를 피밀봉 액체(F)측으로부터 대기측으로 유입될 때에, 망점부로 나타내는 바와 같이, 볼록부(19)의 내경측 단면(19b)에 의해 피밀봉 액체(F)를 포집 가능하기 때문에, 액체 유도홈부(158) 내에 있어서의 피밀봉 액체(F)의 보지 기능을 높일 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예를 도면에 의해 설명했지만, 구체적인 구성은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서의 변경이나 추가가 있어도 본 발명에 포함된다.
예를 들면, 상기 실시예에서는, 슬라이딩 부품으로서, 일반 산업 기계용의 메커니컬 시일을 예로 설명했지만, 자동차나 워터 펌프용 등의 다른 메커니컬 시일이라도 좋다. 또한, 메커니컬 시일에 한정되지 않고, 미끄럼 베어링 등 메커니컬 시일 이외의 슬라이딩 부품이라도 좋다.
또한, 상기 실시예에서는, 동압 발생 기구를 정지 밀봉환에만 마련하는 예에 대해서 설명했지만, 동압 발생 기구를 회전 밀봉환(20)에만 마련해도 좋고, 정지 밀봉환과 회전 밀봉환의 양쪽에 마련해도 좋다.
또한, 상기 실시예에서는, 슬라이딩 부품에 동일 형상의 동압 발생 기구가 복수 마련되는 형태를 예시했지만, 형상이 상이한 동압 발생 기구가 복수 마련되어 있어도 좋다. 또한, 동압 발생 기구의 간격이나 수량 등은 적절히 변경할 수 있다.
또한, 트랩부는, 상기 실시예 1, 4~11의 각각의 트랩부를 적절히 조합하여 구성되어 있어도 좋고, 저압측으로의 누출을 억제할 수 있는 구성의 것이라면 그 구성이 적절히 변경되어 있어도 좋다.
또한, 상기 실시예에서는, 메커니컬 시일은, 슬라이딩면의 내경측으로부터 외경측을 향하여 누설되려고 하는 피밀봉 액체(F)를 밀봉하는 아웃사이드형의 시일로서 설명했지만, 슬라이딩면의 외경측으로부터 내경측을 향하여 누설되려고 하는 피밀봉 액체(F)를 밀봉하는 인사이드형의 시일이라도 좋다.
또한, 피밀봉 유체측을 고압측, 누설측을 저압측으로 하여 설명했지만, 피밀봉 유체측이 저압측, 누설측이 고압측으로 되어 있어도 좋고, 피밀봉 유체측과 누설측은 거의 동일한 압력이라도 좋다.
9A; 레일리 스텝(천구부)
9B; 역레일리 스텝(천구부)
10; 정지 밀봉환(슬라이딩 부품)
11; 슬라이딩면
13; 트랩부
13A, 13B; 트랩편
13a; 저압측 벽면(유도면)
14; 동압 발생 기구
15; 액체 유도홈부(심구부)
15a; 개구부
15b; 하류측 벽면(내면)
15c; 상류측 벽면(내면)
15d; 바닥면(내면)
19a; 외경측 단면(유도면)
20; 회전 밀봉환(슬라이딩 부품)
21; 슬라이딩면
30; 사행홈
91A~94A; 레일리 스텝(천구부)
91B~94B; 역레일리 스텝(천구부)
131~138; 트랩부
141~149; 동압 발생 기구
151~158; 액체 유도홈부(심구부)

Claims (10)

  1. 회전 기계의 상대 회전하는 개소에 배치되는 환상(環狀)의 슬라이딩 부품으로서,
    상기 슬라이딩 부품의 슬라이딩면에는, 외경측 혹은 내경측과 연통하는 심구부(深溝部)와, 당해 심구부와 연통하고 둘레 방향으로 연설(延設)되는 천구부(淺溝部)로 구성되는 동압 발생 기구가 복수 마련되어 있고, 상기 심구부에는, 당해 심구부 내의 피밀봉 유체의 누출을 억제하는 트랩부가 마련되어 있는 슬라이딩 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 심구부는, 외경측과 연통하는 슬라이딩 부품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 심구부는, 누설측과 연통하는 슬라이딩 부품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랩부는, 상기 심구부의 내면으로부터 연설된 트랩편인 슬라이딩 부품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랩부는, 피밀봉 유체를 상기 천구부를 향하여 유도하는 유도면을 갖고 있는 슬라이딩 부품.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랩부는, 적어도 상기 심구부의 누설측과 연통하는 개구부 근처의 개소에 배치되어 있는 슬라이딩 부품.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랩부는, 적어도 상기 심구부의 상기 천구부와의 교차 개소에 배치되어 있는 슬라이딩 부품.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랩부는, 상기 심구부의 지름 방향으로 연장되는 중심선을 기준으로 선대칭으로 배치되어 있는 슬라이딩 부품.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랩부는, 상기 슬라이딩면을 구성하는 기재와 일체로 성형되어 있는 슬라이딩 부품.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랩부는, 상기 심구부 내를 사행(蛇行)하는 사행홈을 구성하고 있는 슬라이딩 부품.
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