KR20210148329A - 슬라이딩 부품 - Google Patents

Abstract

여러 가지 조건하에 있어서 안정된 슬라이딩 성능을 발휘할 수 있는 슬라이딩 부품을 제공한다. 회전 기계의 구동시에 상대 회전하는 개소에 배치되는 서로 대향하는 링(10, 20)이며, 대향하는 링의 대향면(11, 21) 중 적어도 한쪽에는, 대향면의 적어도 일부를 구성하는 볼록 형상의 곡면부가 형성되어 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 회전 기계의 베어링에 사용되는 슬라이딩 부품에 관한 것이다.

종래, 펌프나 터빈 등의 회전 기계의 회전축을 축봉하여, 피밀봉 유체의 누설을 방지하는 축봉 장치에는, 상대적으로 회전하고, 또한 평면 형상의 단면끼리가 슬라이딩하도록 구성된 2부품으로 이루어지는 것, 예를 들면 메커니컬 시일이 있다. 메커니컬 시일은, 하우징에 고정되는 슬라이딩 부품으로서의 정지 밀봉환과, 회전축에 고정되어 회전축과 함께 회전하는 슬라이딩 부품으로서의 회전 밀봉환을 구비하고, 정지와 회전의 한쪽의 밀봉환은 부세(付勢) 수단에 의해 다른 한쪽의 밀봉환 방향으로 부세되고, 이들의 슬라이딩면을 상대 회전시킴으로써, 하우징과 회전축 사이의 극간을 축봉하고 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).

이러한 메커니컬 시일에 있어서는, 밀봉환의 대향면끼리가 평행하게 대향함으로써, 밀봉환끼리의 사이에 있어서의 유효한 대향 영역이 확보되어, 소정의 밀봉 성능을 발휘할 수 있도록 되어 있다.

일본특허공보 제5271858호(4페이지, 도 2)

그런데, 메커니컬 시일은, 회전측의 밀봉환의 대향면이, 회전의 관성력 등에 의해 축방향으로, 근소하지만 기울도록 변형되는 경우가 있다. 특허문헌 1과 같은 메커니컬 시일에 있어서는, 이러한 변형이 발생하면, 한쪽의 밀봉환의 외주연부 또는 내주연부를 구성하는 모서리부가, 대향하는 다른 한쪽의 밀봉환의 평탄한 대향면과 근접하게 되기 때문에, 모서리부가 최근접 부분이 되고, 한쪽의 밀봉환의 대향면의 내각부보다도 내경측 또는 외주측의 개소는 다른 한쪽의 밀봉환의 대향면으로부터 크게 이간하여, 밀봉환끼리의 사이에 있어서의 유효한 대향 영역이 지름 방향으로 극단적으로 작아져 버릴 우려가 있다. 즉, 회전측의 밀봉환의 변형이 적은 경우에는 서로의 밀봉환의 대향면끼리가 평행하게 대향하여 소정의 밀봉 성능을 발휘할 수 있는 반면, 높은 회전수나 큰 부하가 존재하는 등의 조건하에 있어서 회전측의 밀봉환의 변형이 큰 경우에는, 안정된 밀봉 성능을 발휘할 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명은, 이러한 문제점에 착목하여 이루어진 것으로, 여러 가지 조건하에 있어서 안정된 슬라이딩 성능을 발휘할 수 있는 슬라이딩 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 슬라이딩 부품은,

회전 기계의 구동시에 상대 회전하는 개소에 배치되는 서로 대향하는 링이며,

대향하는 상기 링의 대향면 중 적어도 한쪽에는, 당해 대향면의 적어도 일부를 구성하는 볼록 형상의 곡면부가 형성되어 있다.

이에 의하면, 어느 한쪽의 링의 대향면이 회전의 관성력 등에 의해 축방향으로 기울도록 변형되었을 때에 있어서, 한쪽의 링의 대향면에 형성된 볼록 형상의 곡면부와, 대향하는 다른 한쪽의 링의 대향면이 근접한 상태에서, 링끼리의 사이에서 지름 방향으로 유효한 대향 영역을 확보할 수 있어, 여러 가지 조건하에 있어서 안정된 슬라이딩 성능을 발휘할 수 있다.

상기 곡면부는 상기 링의 대향면의 둘레 방향에 걸쳐 형성되어 있어도 좋다.

이에 의하면, 전체 둘레에 걸쳐 유효한 대향 영역을 확보할 수 있다.

상기 곡면부는 상기 링의 외경단과 내경단의 적어도 한쪽에 형성되어 있어도 좋다.

이에 의하면, 다른 한쪽의 링이 변형되어도 변형이 현저한 외경단이나 내경단에 있어서, 링끼리의 사이에서 지름 방향으로 유효한 대향 영역을 확보할 수 있고, 또한 가령 대향면끼리가 접촉할 때에도 선(線)접촉하는 일 없이, 면접촉시킬 수 있다.

한쪽의 상기 링의 대향면에 형성된 상기 곡면부는, 다른 한쪽의 상기 링의 대향면보다 곡률 반경이 작아도 좋다.

이에 의하면, 한쪽의 링의 대향면에 형성된 볼록 형상의 곡면부와, 대향하는 다른 한쪽의 링의 대향면이 근접한 상태에서, 링끼리의 사이에서 지름 방향으로 유효한 대향 영역을 확실하게 확보할 수 있다.

정지측의 상기 링의 대향면에 상기 곡면부가 형성되어 있어도 좋다.

이에 의하면, 정지측의 링은 사용시의 형상을 예측하기 쉽기 때문에, 회전측의 링의 변형 정도에 대하여, 높은 정밀도로 유효한 대향 영역을 확보할 수 있다.

상기 곡면부와 당해 곡면부와 대향하는 상기 대향면의 어느 한쪽 혹은 양쪽에 축방향으로 개구하는 기능홈이 형성되어 있어도 좋다.

이에 의하면, 링끼리의 사이에서 지름 방향으로 확보된 유효한 대향 영역에 있어서, 기능홈에 의한 예를 들면 동압 발생 등의 기능을 확실하게 발휘시킬 수 있다.

상기 기능홈은 상기 곡면부의 표면 형상에 평행한 바닥면을 갖고 동일한 깊이로 지름 방향으로 복수 형성되어 있어도 좋다.

이에 의하면, 회전측의 링의 변형 정도와 상관없이, 기능홈에 의한 기능을 발휘시킬 수 있다.

상기 곡면부는, 상기 대향면의 둘레 방향을 따르도록 지름 방향으로 복수 형성된 단부(段部)에 의해 구성되어 있어도 좋다.

이에 의하면, 지름 방향으로 복수 형성된 단부에 유체가 보지(保持)되어, 링끼리의 대향면 사이에 유체막을 형성하기 쉬워, 높은 슬라이딩성을 확보할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시예 1에 있어서의 슬라이딩 부품을 구비하는 메커니컬 시일을 나타내는 단면도이다.
도 2는, 정지 밀봉환의 대향면에 형성된 곡면 형상을 나타내는 단면도이다.
도 3은, 곡면 형상의 표면 형상을 미크로적 시점으로 나타내는 단면도이다.
도 4는, 정지 밀봉환의 대향면을 축방향으로부터 본 도면이다.
도 5는, 회전축의 회전에 의한 회전 밀봉환의 변형을 나타내는 일부 확대 단면도이다.
도 6은, 도 5와는 상이한 회전수로 회전축이 회전한 것에 의한 회전 밀봉환의 변형을 나타내는 일부 확대 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 실시예 2에 있어서의 회전 밀봉환과 정지 밀봉환의 관계를 나타내는 일부 확대 단면도이다.

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 누설측이며 기체측으로서의 대기측(저압측), 외경측을 피밀봉 액체측(고압측)으로 하여 설명한다.

도 1에 나타나는 일반 산업 기계용의 메커니컬 시일은, 슬라이딩면의 외경측으로부터 내경측을 향하여 누설되고자 하는 피밀봉 액체(F)를 밀봉하는 인사이드형의 시일이며, 회전축(1)에 슬리브(2)를 통하여 회전축(1)과 함께 회전 가능한 상태로 마련된 원환상의 슬라이딩 부품으로서의 링인 회전 밀봉환(20)과, 피장착 기기의 하우징(4)에 고정된 시일 커버(5)에 비회전 상태 또한 축방향 이동 가능한 상태로 마련된 원환상의 슬라이딩 부품으로서의 링인 정지 밀봉환(10)으로 주로 구성되고, 벨로우즈(7)에 의해 정지 밀봉환(10)이 축방향으로 부세됨으로써, 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)과 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)이 서로 밀접 슬라이딩하도록 되어 있다.

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 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, 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)은, 회전 중심을 사이에 끼우고 한쪽측의 지름 방향 단면에 있어서 대향 방향, 즉 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)에 근접하는 방향으로 볼록 형상으로 형성된 곡면부를 이루고 있다. 곡면부의 형상으로서는, 대향면(11)의 내경단으로부터 외경단을 향하여 회전 밀봉환(20)으로부터 점차 떨어져 가는 바와 같은 볼록 형상의 곡면 형상으로 되어 있다. 이 곡면 형상은, 후술하는 회전 밀봉환(20)의 회전시에 있어서의 변형을 고려하여, 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)이 비스듬하게 근접하는 부분에 대해서 미리 제거한 것이다.

또한, 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)에 있어서의 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)에 근접하는 방향의 변형은, 회전수나 회전 밀봉환(20)의 크기에도 따르지만, 예를 들면 45krpm의 회전수로 2~9㎛ 정도이다. 그 때문에, 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)의 곡면 형상은 비가동시의 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)으로부터 가장 이간하는 대향면(11)의 외경단과, 대향면(21)에 가장 가까운 대향면(11)의 내경단의 고저차가 2~9㎛ 정도로 형성되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이, 대향면(11)은 내경단으로부터 외경단을 향하여 회전 밀봉환(20)으로부터 점차 떨어져 가는 바와 같은 볼록 형상의 곡면 형상으로 되어 있기 때문에, 대향면(11)의 외경측이 회전축(1)과 직교하는 방향에 대하여 특히 경사가 크고, 대향면(11)의 내경측이 회전축(1)과 직교하는 방향에 대하여 대향면(11)의 외경측에 비하여 경사가 작게 형성되어 있다. 즉, 대향면(11)은, 외경측의 곡률 반경이 작고, 내경측의 곡률 반경이 크게 형성되어 있다. 바꿔 말하면, 대향면(11)은, 외경측의 곡률이 크고, 내경측의 곡률이 작게 형성되어 있다.

또한, 곡면 형상은, 경면 가공된 평탄한 대향면(11)에 레이저 가공 등에 의한 미세 가공을 시행함으로써 형성할 수 있다. 레이저 가공은 경면 가공된 정지 밀봉환(10)에, 레이저를 둘레 방향으로 상대 이동시키면서 조사하는 것이며, 내경 혹은 외경으로 비켜서 축방향의 깊이를 바꿈으로써 대향면(11)을 전체 둘레에 걸쳐 깎는 것과 같은 공법을 채용할 수 있다. 이에 의하면, 도 3과 같이 전체 둘레에 걸치는 단부(30)가 지름 방향으로 복수 나란히 형성되고, 이들 단부(30)에 끼워지는 모서리부(31)를 연결하여 곡면 형상의 대향면(11)이 구성된다. 즉, 대향면(11)은 매크로적 시점으로는 지름 방향으로 곡률을 가지면서, 미크로적 시점으로는 지름 방향으로 미소한 단부(30)가 형성되어 있다.

또한, 도 2 및 도 4에 나타나는 바와 같이, 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)의 외경측에는, 둘레 방향과 지름 방향으로 각각 등간격으로 이간하여 복수의 기능홈으로서의 동압 발생홈(13)이 형성되고, 대향면(11)의 내경측에는, 둘레 방향으로 등간격으로 이간하여 복수의 기능홈으로서의 유체 도입홈(14)과 정압 발생홈(15)이 형성되어 있다. 동압 발생홈(13)은 등각 나선이며, 대향면(11)의 외경측에 있어서 동압 발생홈(13) 이외의 부분, 즉 동압 발생홈(13) 사이는 지름 방향으로 곡면을 이루는 랜드(12)로 되어 있다. 또한, 유체 도입홈(14)은 내경측으로부터 유체를 도입하기 위한 홈이며, 정압 발생홈(15)은 유체 도입홈(14)과 연결되는 둘레 방향으로 연장되는 홈으로 되어 있다. 또한, 동압 발생홈(13)보다도 내경측은 유체 도입홈(14)과 정압 발생홈(15)을 제외하고 곡률 반경이 큰 랜드로 되어 있다. 또한, 동압 발생홈(13)의 개수는 사용 환경에 맞추어 자유롭게 변경할 수 있다.

도 2 및 도 4에 나타나는 바와 같이, 각 동압 발생홈(13)은, 곡면인 랜드(12)의 표면 형상에 각각 평행한 곡면인 바닥면(13a)을 갖고 각각 동일한 깊이로 형성되어 있다. 동압 발생홈(13)은, 후술하는 바와 같이 정지 밀봉환(10)과 회전 밀봉환(20)을 상대 회전시켰을 때에, 동압 발생홈(13) 내에 동압을 발생시키도록 되어 있다. 또한, 동압 발생홈(13)의 바닥면(13a)은 랜드(12)에 평행한 곡면 형상으로 형성되어 있지만, 평탄면에 미세 오목부를 마련하는 것이나 랜드(12)에 대하여 경사지도록 형성하는 것도 무방하다.

동압 발생홈(13)은 곡면 형상으로 레이저 가공된 대향면(11)에, 재차 레이저에 의한 미세 가공을 시행함으로써 형성할 수 있다. 동압 발생홈(13)은, 축방향으로부터 보아 2개 늘어서는 원호 형상의 측벽을 이루는 면(13b)과, 원호 형상의 면(13b)끼리에 교차하여 연장되는 종단, 즉 내경단의 벽을 이루는 벽부(13c)와, 대향면(11)에 평행한 전술한 바닥면(13a)의 4면으로 둘러싸여 있고, 동압 발생홈(13)의 외경단은 동압 발생홈(13)의 외경측으로 개방되어 있다(도 4 참조).

도 2에 나타나는 바와 같이, 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)은, 회전축(1)이 정지하고 있는 비가동시에 있어서, 회전축(1)의 축방향에 대하여 직교하는 평면이 되도록 형성·배치되어 있다.

계속해서, 일반 산업 기계의 비가동시와 가동시에 있어서의 동작을 설명한다. 회전 밀봉환(20)이 회전하고 있지 않는 일반 산업 기계의 비가동시에는, 본 실시예의 메커니컬 시일에 있어서는, 도 2에 나타나는 바와 같이, 회전 밀봉환(20)의 변형은 없고, 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)과 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)이 내경측에서 맞닿아 있다.

일반 산업 기계의 가동시에는, 피밀봉 액체(F)가 동압 발생홈(13) 내에 취입되어, 동압 발생홈(13)의 종단인 벽부(13c)의 주변에서 발생하는 정압에 의해 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)과 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)이 근소하게 이간된 상태, 소위 대향면 사이가 비접촉 상태가 되어, 저마찰화된다.

이 일반 산업 기계의 가동시에 있어서는, 회전축(1)의 회전에 의한 관성력이나, 회전축(1)과 함께 회전하는 임펠러 등의 일반 산업 기계의 부품의 저항이나 하중에 기인하는 응력이나, 슬라이딩 발열에 의한 열적 요인 등에 의해 회전 밀봉환(20)이 변형되는 경우가 있다.

예를 들면, 회전 밀봉환(20)의 자유단이 되는 외경측을 향함에 따라 정지 밀봉환(10)에 근접하는 방향으로 기울도록 변형되는 경우가 있고, 이 경우, 도 5에 나타나는 바와 같이, 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)의 외경측이 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)의 외경측에 근접한다. 또한, 도 5 중의 2점 쇄선은 비가동시의 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)을 나타내고 있다.

이때, 도 5로부터도 명백한 바와 같이, 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)은 회전 밀봉환(20)의 회전시에 있어서의 변형을 고려하여, 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)이 비스듬하게 근접하는 부분에 대해서 미리 제거된 형상이기 때문에, 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)은 외경단에 위치하는 선단의 예리한 모서리부(22)보다도 내경측의 영역(X1)에 있어서 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)과 최근접하기 때문에, 모서리부(22)나 당해 모서리부(22)가 대향하는 대향면(11)의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)은 볼록 형상의 곡면 형상이기 때문에, 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)과 대향하는 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)이 근접한 상태에서, 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)의 변형에 의한 경사각과 근사한 각도인 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)의 일부가, 경사진 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)과 평행에 가까운 상태가 된다. 상세하게는, 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)에 있어서 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)에 가장 근접하고 있는 최근접 부분(P1)을 중심으로 하여, 그 최근접 부분(P1)을 사이에 끼운 지름 방향 양측에 있어서도, 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)이 곡면 형상인 점에서, 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)으로부터 크게 이간하는 일 없이, 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)의 일부가, 경사진 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)과 평행에 가까운 상태가 되어, 정지 밀봉환(10)과 회전 밀봉환(20)의 대향면(11, 21)끼리의 사이에서 지름 방향으로 유효한 대향 영역을 확보할 수 있다. 이에 따라, 정지 밀봉환(10)과 회전 밀봉환(20)은 여러 가지 조건하에 있어서 안정된 밀봉 성능을 발휘할 수 있다.

또한, 회전 밀봉환(20)의 변형 정도는, 외적 요인에 따라 다양하다. 예를 들면 도 6에 나타내는 바와 같이 도 5에 나타내는 것보다도 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)의 경사가 작은 경우에는, 최근접 부분(P2)이 도 5에 나타내는 상태에 있어서의 최근접 부분(P1)보다도 내경측의 영역(X2)에 위치하고, 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)의 최근접 부분(P2)을 포함하는 일부가, 경사진 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)과 평행에 가까운 상태가 된다.

이와 같이, 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)은 내경단으로부터 외경단을 향하여 회전 밀봉환(20)으로부터 점차 떨어져 가는 바와 같은 볼록 형상의 곡면 형상으로 되어 있기 때문에, 회전 밀봉환(20)의 변형 정도의 차이에 의한 대향면(21)의 경사각과 상관없이, 지름 방향으로 유효한 대향 영역을 항상 확보할 수 있다. 즉, 여러 가지 사양의 일반 산업 기계나 자동차 등에서 범용적으로 이용할 수 있다.

또한, 대향면(11)은 내경단으로부터 외경단에 걸쳐 곡면 형상으로 되어 있어, 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)의 경사각에 빈틈없이 대응할 수 있다.

또한, 대향면(11)은 둘레 방향에 걸쳐 곡면 형상의 부분을 구비하고 있기 때문에, 전체 둘레에 걸쳐 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)과의 유효한 대향 영역을 확보할 수 있다.

그런데, 밀봉하기 위해서는 서로의 면이 접촉, 혹은, 유체를 밀봉 가능한 정도로 근접한 영역, 즉 대향 영역이 지름 방향으로 어느 정도의 폭으로서 필요하지만, 곡면 형상의 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)의 곡률 반경이 예를 들면 곡면 형상의 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)의 곡률 반경보다 크면, 곡면 형상의 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)과 대향하는 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)이 근접한 상태에서, 대향면(11)과 대향면(21)이 지름 방향에 있어서 밀봉환의 최외경, 혹은 최내경의 어느 한 쪽에서 최근접하게 되고, 이 최근접 부분보다도 내경측, 혹은 외경측에 있어서의 대향면(11)과 대향면(21) 사이가 크게 이간하여, 유효한 대향 영역을 확보할 수 없어 적절하게 밀봉할 수 없을 우려가 있다. 그러나, 본 실시예에 있어서의 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)은 회전축(1)의 축방향과 직교하는 평면으로서 형성되고, 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)이 내경단으로부터 외경단을 향하여 회전 밀봉환(20)으로부터 점차 떨어져 가는 바와 같은 볼록 형상의 곡면 형상으로서 형성되는 점에서, 최근접하는 개소가 밀봉환의 최외경, 혹은 최내경이 되는 일 없이, 밀봉환의 최외경보다도 내경측 또한, 최내경보다도 외경측에 최근접하는 개소가 배치되어, 최근접 개소의 지름 방향 양측에 근접 영역을 확보할 수 있고, 또한, 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)이 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)을 따르는 바와 같은 곡면으로 형성되기 때문에, 대향면(11, 21) 사이의 평균면간 거리를 작게 할 수 있어, 지름 방향으로 유효한 대향 영역을 효과적으로 확보할 수 있다.

또한, 곡면 형상은 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)에 형성되어 있음으로써 회전 밀봉환(20)의 변형 정도에 대하여, 높은 대응력으로 유효한 대향 영역을 확보할 수 있다.

또한, 동압 발생홈(13)은 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)의 곡면 형상 부분에 형성되어 있기 때문에, 정지 밀봉환(10)과 회전 밀봉환(20) 사이에서 지름 방향으로 확보된 유효한 대향 영역에 있어서, 동압 발생의 기능을 효과적으로 발휘시킬 수 있다.

또한, 동압 발생홈(13)은 대향면(11)의 랜드(12)의 표면 형상에 평행한 바닥면(13a)을 갖고 동일한 깊이로 지름 방향으로 복수 형성되어 있기 때문에, 회전 밀봉환(20)의 변형 정도와 상관없이, 동압 발생의 기능을 효과적으로 발휘시킬 수 있다.

또한, 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)의 곡면 형상은, 미크로적 시점으로는 지름 방향으로 미소한 단부(30)가 형성되어 있기 때문에, 단부(30)에 피밀봉 액체(F)가 보지되어, 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)과 회전 밀봉환(20)의 대향면(21) 사이에 유체막을 형성하기 쉬워, 높은 슬라이딩성과 밀봉성을 확보할 수 있다.

실시예 2

다음으로, 실시예 2에 따른 슬라이딩 부품에 대해, 도 7을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예와 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

도 7(a)에 나타나는 바와 같이, 회전 밀봉환(50)의 대향면(51)은 대향 방향으로 볼록 형상의 곡면 형상으로 형성되어 곡면부를 이루고 있다. 정지 밀봉환(40)의 대향면(41)은 축방향과 직교하는 평면에 형성되어 있다. 이에 의하면, 도 7(b)에 나타나는 바와 같이, 회전 밀봉환(50)이 회전축(1)의 회전시에 변형한 경우, 그 곡면 형상인 대향면(51)이 평면인 정지 밀봉환(40)의 대향면(41)에 대하여 경사져서 최근접 부분(P3)을 중심으로 한 영역(X3)으로 근접하고, 그 대향면(51)의 일부가 대향면(41)과 평행에 가까워져, 지름 방향으로 유효한 대향 영역을 확보할 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 실시예 1에서는, 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)은 회전축(1)의 축방향과 직교하는 평면으로서 형성되어 있지만, 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)의 곡률 반경이 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)보다 크면, 회전 밀봉환(20)의 대향면(21)이 오목 형상의 곡면 형상이라도, 지름 방향에 있어서는 1점만이 최근접하게 되기 때문에, 지름 방향으로 유효한 대향 영역을 효과적으로 확보할 수 있다.

또한, 실시예 1과 같이 축방향으로 볼록 형상의 곡면부를 갖는 정지 밀봉환에 대하여, 실시예 2와 같이 축방향으로 볼록 형상의 곡면부를 갖는 회전 밀봉환을 대향시키는 구성이라도 좋고, 이 경우에는, 정지 밀봉환과 회전 밀봉환의 대향면끼리의 경사 각도와 상관없이 슬라이딩 성능을 확보할 수 있고, 또한 응력 집중에 의한 파손도 방지할 수 있다.

또한, 상기 실시예 1에서는, 정지 밀봉환(10)의 대향면(11)은 외경단으로부터 내경단에 걸쳐 내경단으로부터 외경단을 향하여 회전 밀봉환으로부터 점차 떨어져 가는 바와 같은 볼록 형상의 곡면 형상을 갖고 있지만, 이에 한정하지 않고, 대향면(11)의 외경단으로부터 내경단에 걸쳐 외경단으로부터 내경단을 향하여 회전 밀봉환으로부터 점차 떨어져 가는 바와 같은 볼록 형상의 곡면 형상을 갖고 있어도 좋다. 또한, 대향면의 전부가 곡면부를 구성하고 있을 필요는 없고, 예를 들면 대향면(11)의 외경단 혹은 내경단으로부터 지름 방향의 중앙부까지 연장되도록 곡면부가 형성되어 있어도 좋고, 지름 방향의 전체에 곡면부가 형성되어 있지 않아도 좋다.

또한, 대향면(11)에 형성되는 곡면부는, 대향면(11)의 외경단 혹은 내경단의 어느 한쪽, 혹은 대향면(11)의 외경단과 내경단의 중앙부에 지름 방향으로 연장되는 평탄면을 남기고 지름 방향 양측에 있어도 좋다.

또한, 동압 발생홈 등의 대향면에 형성된 홈은 정지 밀봉환의 대향면이 아니라, 회전 밀봉환의 대향면에 형성되어도 좋고, 정지 밀봉환의 대향면과 회전 밀봉환의 대향면의 양쪽에 형성되어도 좋다.

또한, 정지 밀봉환의 대향면이나 회전 밀봉환의 대향면에 형성되는 홈은, 동압 발생홈이 아니라도 좋고, 레일리 스텝 등의 다른 기능을 갖는 기능홈이라도 좋다.

또한, 슬라이딩 부품이 사용되는 메커니컬 시일이, 정지 밀봉환의 대향면과 회전 밀봉환의 대향면을 비접촉 상태로 하는 양태가 아니면, 동압 발생홈 등의 홈을 생략해도 좋다.

또한, 본 발명의 슬라이딩 부품은, 대향면의 외주측으로부터 내주측 방향을 향하여 누설되고자 하는 피밀봉 유체를 밀봉하는 형식인 인사이드 형식의 메커니컬 시일에 한정하지 않고, 대향면의 내주측으로부터 외주측 방향을 향하여 누설되고자 하는 피밀봉 유체를 밀봉하는 형식인 아웃사이드 형식의 메커니컬 시일에도 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 슬라이딩 부품이 밀봉하는 피밀봉 유체로서 액체를 예로 설명했지만 기체라도 좋다. 또한, 피밀봉 유체측이 대기측보다도 고압인 예에 대해서 설명했지만, 슬라이딩 부품의 내경측과 외경측의 유체의 압력의 관계는 이에 한정하지 않고, 예를 들면 동압이라도 좋다.

또한, 본 발명의 슬라이딩 부품은, 스러스트 베어링 등의 베어링에 사용할 수 있다.

1; 회전축
2; 슬리브
4; 하우징
5; 시일 커버
7; 벨로우즈
10; 정지 밀봉환(링)
11; 대향면(곡면부)
12; 랜드
13; 동압 발생홈(기능홈)
13a; 바닥면
14; 유체 도입홈(기능홈)
15; 정압 발생홈(기능홈)
20; 회전 밀봉환(링)
21; 대향면
22; 모서리부
30; 단부
31; 모서리부
40; 정지 밀봉환(링)
41; 대향면
50; 회전 밀봉환(링)
51; 대향면(곡면부)
F; 피밀봉 액체
P1~P3; 최근접 부분
X1~X3; 영역

Claims (8)

1. 회전 기계의 구동시에 상대 회전하는 개소에 배치되는 서로 대향하는 링이며,
   대향하는 상기 링의 대향면 중 적어도 한쪽에는, 당해 대향면의 적어도 일부를 구성하는 볼록 형상의 곡면부가 형성되어 있는 슬라이딩 부품.
2. 제1항에 있어서,
   상기 곡면부는 상기 링의 대향면의 둘레 방향에 걸쳐 형성되어 있는 슬라이딩 부품.
3. 제2항에 있어서,
   상기 곡면부는 상기 링의 외경단과 내경단의 적어도 한쪽에 형성되어 있는 슬라이딩 부품.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   한쪽의 상기 링의 대향면에 형성된 상기 곡면부는, 다른 한쪽의 상기 링의 대향면보다 곡률 반경이 작은 슬라이딩 부품.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   정지측의 상기 링의 대향면에 상기 곡면부가 형성되어 있는 슬라이딩 부품.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 곡면부와 당해 곡면부와 대향하는 상기 대향면의 어느 한쪽 혹은 양쪽에 축방향으로 개구하는 기능홈이 형성되어 있는 슬라이딩 부품.
7. 제6항에 있어서,
   상기 기능홈은 상기 곡면부의 표면 형상에 평행한 바닥면을 갖고 동일한 깊이로 지름 방향으로 복수 형성되어 있는 슬라이딩 부품.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 곡면부는, 상기 대향면의 둘레 방향을 따르도록 지름 방향으로 복수 형성된 단부(段部)에 의해 구성되어 있는 슬라이딩 부품.

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