KR20240038065A - 슬라이딩 부품 - Google Patents

Abstract

홈과 연통하는 공간과의 사이에서 유체가 도입 또는 도출되기 쉬운 슬라이딩 부품을 제공한다. 한 쌍의 슬라이딩환(10, 20)이 서로 상대 회전함으로써 피밀봉 유체측 공간(S1) 및 누설측 공간(S2)을 구획하는 슬라이딩 부품으로서, 한쪽의 슬라이딩환(10)의 슬라이딩면(11)에는, 피밀봉 유체측 및 누설측의 한쪽의 공간(S1)으로 개구하는 홈(13)이 마련된 슬라이딩 부품(10)으로서, 한 쌍의 슬라이딩환(10, 20)의 적어도 한쪽에 있어서의 한쪽의 공간측의 가장자리부(10e)에는, 한쪽의 슬라이딩환(10)의 홈(13)과 다른 한쪽의 슬라이딩환(20) 사이에 형성되는 유체 공간(S10)에 연통하고, 한쪽의 공간을 향하여 확개(擴開)된 경사면(6)이 마련되어 있다.

Description

슬라이딩 부품

본 발명은, 회전 기계의 축봉이나 베어링에 사용되는 슬라이딩 부품에 관한 것이다.

회전 기계에 있어서 회전축 주변의 피밀봉 유체의 누설을 방지하는 슬라이딩 부품으로서, 예를 들면 상대 회전하고 슬라이딩면끼리가 슬라이딩하는 한 쌍의 환상(環狀)의 슬라이딩환으로 이루어지는 메커니컬 시일이 알려져 있다. 이러한 메커니컬 시일에 있어서는, 최근, 환경 대책 등의 이유 때문에 슬라이딩에 의해 상실되는 에너지의 저감이 요망되고 있어, 슬라이딩환의 슬라이딩면에, 피밀봉 유체측과 연통함과 동시에 슬라이딩면에 있어서 일단이 폐색하는 정압 발생홈을 마련하고 있는 것이 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에 나타나는 메커니컬 시일은, 한쪽의 슬라이딩환의 슬라이딩면에 있어서, 지름 방향으로 연장되고 피밀봉 유체측에 연통하며 누설측에는 연통하지 않는 유체 도출입홈과, 당해 유체 도출입홈에 연통하여 상대 회전 방향으로 연설(延設)되는 정압 발생홈으로 구성되는 정압 발생 기구가, 랜드부를 개재하여 둘레 방향으로 복수 마련되어 있다. 이에 의하면, 슬라이딩환의 상대 회전시에는, 피밀봉 유체가 유체 도출입홈을 거쳐 정압 발생홈에 도입되고, 정압 발생홈의 상대 회전 방향의 단부의 벽부에 피밀봉 유체가 집중하여 정압이 발생하여 슬라이딩면끼리가 이간함과 동시에, 슬라이딩면에 피밀봉 유체의 유체막이 형성됨으로써 윤활성이 향상되어, 저마찰화를 실현하고 있다.

일본특허공보 제6444492호(12페이지, 도 7)

특허문헌 1의 메커니컬 시일에 있어서는, 한 쌍의 슬라이딩환의 상대 회전 슬라이딩에 추종하여 정압 발생홈 내의 피밀봉 유체가 상대 회전 방향의 단부를 향하여 이동함으로써, 피밀봉 유체측의 공간으로부터 유체 도출입홈을 통하여 정압 발생홈 내로 피밀봉 유체가 연속적으로 공급되도록 되어 있다. 그러나, 특허문헌 1과 같은 메커니컬 시일에 있어서는, 유체 도출입홈의 바닥면과 슬라이딩환에 있어서의 피밀봉 유체측의 주면으로 형성되는 모서리부가 직각으로 형성되어 있기 때문에, 피밀봉 유체측의 공간으로부터 유체 도출입홈으로 피밀봉 유체가 도입될 때에 이 모서리부 근방에서 소용돌이가 발생하기 쉬워, 피밀봉 유체가 유체 도출입홈 내로 유효하게 도입되지 않아, 유체 도출입홈 내의 피밀봉 유체가 감소할 우려가 있었다.

본 발명은, 이러한 문제점에 착목하여 이루어진 것으로, 홈과 연통하는 공간과의 사이에서 유체가 도입 또는 도출되기 쉬운 슬라이딩 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 슬라이딩 부품은,

한 쌍의 슬라이딩환이 서로 상대 회전하고, 피밀봉 유체측 공간 및 누설측 공간을 구획하는 슬라이딩 부품으로서,

한쪽의 슬라이딩환의 슬라이딩면에는, 상기 피밀봉 유체측 및 상기 누설측의 적어도 한쪽의 공간으로 개구하는 홈이 마련되어 있고,

상기 한 쌍의 슬라이딩환의 적어도 한쪽에 있어서의 상기 홈이 마련되어 있는 측의 공간측의 가장자리부에는, 상기 한쪽의 슬라이딩환의 상기 홈과 상기 다른 한쪽의 슬라이딩환 사이에 형성되는 유체 공간에 연통하고, 상기 홈이 마련되어 있는 측의 공간을 향하여 확개(擴開)된 경사면이 마련되어 있다.

이에 의하면, 홈이 마련되어 있는 측의 공간측을 향하여 확개된 경사면을 따라 유체가, 홈이 마련되어 있는 측의 공간으로부터 유체 공간으로, 또는 유체 공간으로부터 홈이 마련되어 있는 측의 공간으로 원활하게 이동하기 때문에, 유체 공간과 홈이 마련되어 있는 측의 공간 사이에서 유체가 도입 또는 도출되기 쉽다.

상기 홈은, 상기 홈이 마련되어 있는 측의 공간으로 개구하는 유체 도출입홈과, 상기 유체 도출입홈에 연통하여 둘레 방향으로 연설되는 동압 발생홈을 구비하고,

상기 유체 도출입홈은 상기 동압 발생홈보다 깊게 형성되어 있어도 좋다.

이에 의하면, 유체 도출입홈에 유체를 충분히 보지(保持)할 수 있기 때문에, 동압 발생홈이 빈(貧)윤활이 되는 것을 방지할 수 있다.

상기 홈은, 상기 홈이 마련되어 있는 측의 공간으로 개구하는 유체 도출입홈과, 상기 유체 도출입홈에 연통하여 둘레 방향으로 연설되는 동압 발생홈을 구비하고,

상기 유체 도출입홈과 상기 동압 발생홈은 동일한 깊이로 형성되어 있어도 좋다.

이에 의하면, 유체 도출입홈과 동압 발생홈 사이에서 원활하게 유체를 흘릴 수 있다.

상기 경사면은, 상기 한쪽의 슬라이딩환에 마련되어 있어도 좋다.

이에 의하면, 한 쌍의 슬라이딩환의 슬라이딩 상태와 관계없이, 경사면과 유체 공간의 연통 상태를 항상 일정하게 유지할 수 있다.

상기 유체 도출입홈의 바닥면과 상기 경사면이 둔각을 이루고 있어도 좋다.

이에 의하면, 경사면과 유체 도출입홈의 바닥면의 경계 부분에서 소용돌이가 발생하기 어렵다.

상기 한쪽의 슬라이딩환에는, 상기 경사면과, 상기 경사면의 둘레 방향 양(兩)단연으로부터 기립하는 측면에 의해 경사홈이 형성되어 있고,

상기 한쪽 또는 다른 한쪽의 슬라이딩환에 있어서의 상기 홈이 마련되어 있는 측의 공간측의 가장자리부에는, 상기 홈이 마련되어 있는 측의 공간을 향하여 확개된 확개면이 형성되어 있고,

상기 확개면에 의해 구획되고 둘레 방향으로 연장되어 형성되는 연통 공간은 상기 경사홈에 연통하고 있어도 좋다.

이에 의하면, 경사홈에 대하여 지름 방향과 둘레 방향으로부터 피밀봉 유체를 도입 또는 도출할 수 있다.

상기 유체 도출입홈은 내경측의 공간에 연통하고 있고,

상기 동압 발생홈의 최외경의 위치는 상기 유체 도출입홈의 최외경의 위치보다 외경측에 위치하고 있어도 좋다.

이에 의하면, 동압 발생홈과 유체 도출입홈의 연통 영역을 크게 확보할 수 있다.

상기 유체 도출입홈은 외경측의 공간에 연통하고 있고,

상기 동압 발생홈의 최내경의 위치는 상기 유체 도출입홈의 최내경의 위치보다 내경측에 위치하고 있어도 좋다.

이에 의하면, 동압 발생홈과 유체 도출입홈의 연통 영역을 크게 확보할 수 있다.

상기 동압 발생홈은 상기 유체 도출입홈의 둘레 방향 양측에 마련되어 있고, 당해 동압 발생홈끼리는 연통하고 있어도 좋다.

이에 의하면, 유체 도출입홈의 둘레 방향 양측의 동압 발생홈끼리가 연통하고 있는 점에서, 연통 부분 및 그 주변에 발생하는 캐비테이션에 의해 유체가 다른 한쪽의 공간측으로 누설되기 어렵게 되어 있다.

상기 유체 도출입홈은 상기 피밀봉 유체측의 공간에 연통하고 있고, 상기 한쪽 또는 다른 한쪽의 슬라이딩환의 슬라이딩면에는, 상기 누설측의 공간에 연통하고, 상기 피밀봉 유체측의 공간에는 연통하지 않는 스파이럴홈이 마련되어 있어도 좋다.

이에 의하면, 한 쌍의 슬라이딩환의 상대 회전시에는, 동압 발생홈과 스파이럴홈에 의해 슬라이딩면끼리를 이간시킴과 동시에, 슬라이딩면 사이에 피밀봉 유체와 누설측 유체로 유체막을 형성할 수 있기 때문에, 슬라이딩면 사이의 윤활성이 향상된다.

상기 한쪽의 슬라이딩환에 있어서의 상기 누설측의 가장자리부에는, 상기 스파이럴홈과 다른 한쪽의 슬라이딩환 사이에 형성되는 다른 유체 공간에 연통하고, 상기 누설측의 공간을 향하여 확개된 다른 경사면이 마련되어 있어도 좋다.

이에 의하면, 다른 경사면을 따라 누설측 유체가 다른 유체 공간으로 원활하게 도입 또는 도출된다.

상기 피밀봉 유체는 액체이며, 상기 누설측의 유체는 기체라도 좋다.

이에 의하면, 한 쌍의 슬라이딩환이 저속 회전시에는, 액체에 의해 슬라이딩면 사이의 윤활을 행하고, 고속 회전시에는 기체에 의해 슬라이딩면 사이의 윤활을 행할 수 있다.

상기 홈은, 지름 방향 길이보다 둘레 방향 길이가 긴 띠 형상의 개구홈이며, 당해 개구홈의 적어도 일부에, 둘레 방향을 따라 상기 홈이 마련되어 있는 측의 공간측으로 개방하는 개구부가 형성되어 있어도 좋다.

이에 의하면, 개구홈에 형성된 개구부는 둘레 방향을 따라 개구하고 있고, 그 개구부로부터 홈이 마련되어 있는 측의 공간측의 유체가 홈 내로 취입되기 때문에, 슬라이딩 부품의 상대 회전수가 높아져도, 개구부로부터 홈이 마련되어 있는 측의 공간측의 유체를 홈 내로 많이 취입하여, 슬라이딩면 사이에 소망하는 정압을 발생시킬 수 있다.

상기 개구홈은, 상기 개구부가 형성되고 둘레 방향으로 연장되는 제1 홈부와, 상기 제1 홈부의 하류측 단부로부터 지름 방향 성분을 가지고 연설되고 그 단부가 폐색된 제2 홈부를 갖고 있어도 좋다.

이에 의하면, 홈이 마련되어 있는 측의 공간측으로부터 보다 이간한 다른 한쪽의 공간측에 홈이 마련되어 있는 측의 공간측의 유체를 도입 가능하게 되기 때문에, 다른 한쪽의 공간측의 유체의 홈이 마련되어 있는 측의 공간측으로의 이동을 억제할 수 있다.

상기 제2 홈부는, 지름 방향 성분을 가지고 연설된 경사부와, 상기 경사부로부터 둘레 방향으로 연장되는 연설부로 구성되어 있어도 좋다.

이에 의하면, 경사부에 의해 제2 홈부 내로의 홈이 마련되어 있는 측의 공간측의 유체의 도입 효율을 향상시킬 수 있음과 동시에, 연설부에 의해 제1 홈부보다 지름 방향으로 어긋난 위치에서 정압을 발생시킬 수 있다.

상기 개구홈은, 지름 방향으로 연장되는 선을 기준으로 하여 선대칭으로 형성되어 있어도 좋다.

이에 의하면, 슬라이딩 부품의 상대 회전 방향에 한정되지 않고 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 메커니컬 시일의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 실시예 1에 있어서의 정지(靜止) 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 도면이다.
도 3은 실시예 1에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 확대도이다.
도 4(a)는 도 3의 A-A 단면도, (b)는 유체 도출입 공간 및 그 주변을 내경측으로부터 본 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 확대도이다.
도 6은 도 5의 A′-A′ 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예 3에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 확대도이다.
도 9는 도 8의 B-B 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예 3에 있어서의 정지 밀봉환의 변형예를 나타내는 축방향으로부터 본 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예 4에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 확대도이다.
도 12는 본 발명의 실시예 5에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 확대도이다.
도 13은 본 발명의 실시예 6에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 확대도이다.
도 14(a)는 본 발명의 실시예 7에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 확대도, (b)는 마찬가지로 C-C 단면도이다.
도 15는 본 발명의 실시예 8에 있어서의 유체 도출입홈의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 실시예 9에 있어서의 유체 도출입홈의 단면도이다.
도 17은 본 발명의 실시예 10에 있어서의 유체 도출입홈의 단면도이다.
도 18은 본 발명의 실시예 11에 있어서의 유체 도출입홈의 단면도이다.
도 19는 본 발명의 실시예 12에 있어서의 유체 도출입홈의 단면도이다.
도 20은 본 발명의 실시예 13에 있어서의 유체 도출입홈의 단면도이다.
도 21은 본 발명의 실시예 14에 있어서의 유체 도출입홈의 단면도이다.
도 22(a)는 본 발명의 실시예 15에 있어서의 동압 발생홈을 축방향으로부터 본 확대도, (b)는 (a)의 G-G 단면도, (c)는 마찬가지로 H-H 단면도이다.
도 23은 본 발명의 실시예 16에 있어서의 동압 발생홈을 축방향으로부터 본 확대도이다.
도 24(a)는 본 발명의 실시예 17에 있어서의 동압 발생 기구를 축방향으로부터 본 확대도, (b)는 (a)의 E-E 단면도이다.
도 25는 본 발명의 실시예 18에 있어서의 동압 발생 기구를 축방향으로부터 본 확대도이다.
도 26은 본 발명의 실시예 19에 있어서의 동압 발생 기구를 축방향으로부터 본 확대도이다.
도 27(a)는 본 발명의 실시예 20에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 확대도, (b)는 (a)의 J-J 단면도이다.
도 28(a)는 본 발명의 실시예 21에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 확대도, (b)는 (a)의 K-K 단면도이다.
도 29는 본 발명의 실시예 22에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 도면이다.
도 30은 본 발명의 실시예 22에 있어서의 홈을 축방향으로부터 본 확대도이다.
도 31은 본 발명의 실시예 23에 있어서의 홈을 축방향으로부터 본 확대도이다.
도 32는 본 발명의 실시예 24에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 도면이다.
도 33은 본 발명의 실시예 25에 있어서의 홈을 축방향으로부터 본 확대도이다.
도 34는 본 발명의 실시예 26에 있어서의 홈을 축방향으로부터 본 확대도이다.

본 발명에 따른 슬라이딩 부품을 실시하기 위한 형태를 실시예에 기초하여 이하에 설명한다.

실시예 1

실시예 1에 따른 슬라이딩 부품으로서의 메커니컬 시일에 대해, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 메커니컬 시일의 안쪽 공간(S1)에 피밀봉 유체(F)가 존재하고, 바깥 공간(S2)에 대기(A)가 존재하고 있고, 메커니컬 시일을 구성하는 슬라이딩환의 내경측을 피밀봉 유체측(고압측), 외경측을 누설측(저압측)으로 하여 설명한다. 또한, 설명의 편의상, 도면에 있어서, 슬라이딩면에 형성되는 홈 등에 도트를 부여하는 경우도 있다.

도 1에 나타나는 메커니컬 시일은, 슬라이딩면의 내경측으로부터 외경측을 향하여 누설되려고 하는 안쪽 공간(S1) 내의 피밀봉 유체(F)를 밀봉하고 바깥 공간(S2)이 대기(A)와 통하는 아웃사이드형의 메커니컬 시일이다. 또한, 본 실시예에서는, 피밀봉 유체(F)가 고압의 액체이며, 대기(A)가 피밀봉 유체(F)보다 저압의 기체인 형태를 예시한다.

메커니컬 시일은, 다른 한쪽의 슬라이딩환으로서의 회전 밀봉환(20)과, 한쪽의 슬라이딩환으로서의 정지 밀봉환(10)으로 주로 구성되어 있다. 회전 밀봉환(20)은 원환상을 이루고, 회전축(1)에 슬리브(2)를 통하여 회전축(1)과 함께 회전 가능한 상태로 마련되어 있다. 정지 밀봉환(10)은 원환상을 이루고, 피장착 기기의 하우징(4)에 고정된 시일 커버(5)에 비회전 상태 또한 축방향으로 이동 가능한 상태로 마련되어 있다. 탄성 부재(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 슬라이딩하도록 되어 있다. 또한, 회전 밀봉환(20)의 슬라이딩면(21)은 평탄면으로 형성되어 있고, 이 평탄면에는 홈 등의 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 한정되지 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 2 및 도 3에 나타나는 바와 같이, 정지 밀봉환(10)에 대하여 상대측 밀봉환인 회전 밀봉환(20)이 실선 화살표로 나타내는 바와 같이 시계 방향으로 상대 슬라이딩하도록 되어 있다.

정지 밀봉환(10)의 슬라이딩면(11)에는, 복수의 동압 발생 기구(13)가 마련되어 있다. 동압 발생 기구(13)는 슬라이딩면(11)의 내경측에 있어서 둘레 방향으로 균등하게 배설(配設)(본 실시예에서는 8개)되어 있다.

또한, 슬라이딩면(11)에 있어서의 동압 발생 기구(13) 이외의 부분은 동일 평면 상에 배치된 평탄면을 이루는 랜드(12)로 되어 있다. 랜드(12)의 평탄면이 회전 밀봉환(20)의 슬라이딩면(21)과 실질적으로 슬라이딩하는 슬라이딩면으로서 기능하고 있다.

또한, 정지 밀봉환(10)에 있어서의 안쪽 공간(S1)측의 가장자리부(10e)에는, 복수의 경사홈(61)(도 4 참조) 및 확개면(17)이 마련되어 있다. 바꿔 말하면, 정지 밀봉환(10)의 슬라이딩면(11)보다 내경측의 가장자리부(10e)에는, 복수의 경사홈(61) 및 확개면(17)이 마련되어 있다. 확개면(17)은, 슬라이딩면(11)보다 내경측의 가장자리부(10e)에 있어서 둘레 방향으로 이웃하는 경사홈(61)끼리의 사이에 배설(본 실시예에서는 8개)되어 있다. 또한, 확개면(17)은, 소위 모따기된 형상을 이루고 있다. 또한, 경사홈(61)은, 동압 발생 기구(13)의 후술하는 유체 도출입홈(14)과 연속하여 연장되어 있다.

또한, 확개면(17)은, 랜드(12)의 평탄면으로부터 정지 밀봉환(10)의 내주면(10g)을 향하여 점차 깊어지도록 경사지는 테이퍼면이다(도 4 참조). 또한, 확개면(17)은, 요철을 갖고 있어도 되지만, 평탄면인 것이 바람직하다.

도 3에 나타나는 바와 같이, 동압 발생 기구(13)는, 유체 도출입홈으로서의 유체 도출입홈(14)과, 동압 발생홈으로서의 레일리 스텝(15)으로 구성되어 있다. 유체 도출입홈(14)은 안쪽 공간(S1)에 연통하고 바깥 공간(S2)에는 연통하지 않도록 지름 방향으로 연장되어 있다. 레일리 스텝(15)은 유체 도출입홈(14)의 외경측으로부터 시계 방향으로 정지 밀봉환(10)과 동심 형상으로 둘레 방향으로 연장되어 있다.

도 4(a)에 나타나는 바와 같이, 유체 도출입홈(14)의 깊이(D1)는, 레일리 스텝(15)의 깊이(D2)보다 깊게 형성되어 있다(D1>D2). 또한, 레일리 스텝(15)은, 원호 형상으로 연장되는 것에 한정되지 않고, 직선상으로 연장되는 것이라도 좋다. 또한 레일리 스텝(15)은, 정지 밀봉환(10)과 동심 형상으로 마련되는 것에 한정되지 않고, 둘레 방향으로 경사져 있어도 좋다.

도 3 및 도 4(a)(b)에 나타나는 바와 같이, 유체 도출입홈(14)은, 바닥면(14a)과, 측면(14b, 14c)과, 외경측의 단면(14d)으로 구성되어 있다. 바닥면(14a)은 랜드(12)의 평탄면과 평행하게 지름 방향으로 연장되어 있다. 측면(14b, 14c)은 바닥면(14a)의 둘레 방향 양단연으로부터 기립하고 있다. 외경측의 단면(14d)은, 바닥면(14a)의 외경단으로부터 기립하고, 측면(14b, 14c)과 직교 연결되어 있다. 측면(14b)에는 레일리 스텝(15)에 연통하는 개구(14A)가 형성되어 있다. 또한, 유체 도출입홈(14)의 내경측에는, 안쪽 공간(S1)에 연통하는 개구(14B)가 형성되어 있다.

유체 도출입홈(14)의 바닥면(14a)의 내경측의 단연(14g)에는, 내경측으로 연장되는 경사면(6)이 연속하여 마련되어 있다. 상세하게는, 경사면(6)은, 유체 도출입홈(14)의 바닥면(14a)의 내경측의 단연(14g)으로부터 정지 밀봉환(10)의 내주면(10g)을 향함에 따라 깊이가 깊어지도록, 바꿔 말하면 회전 밀봉환(20)의 슬라이딩면(21)과의 거리가 멀어지도록, 경사져서 직선상으로 연장되어 있다. 또한, 경사면(6)은 확개면(17)과 평행하다.

유체 도출입홈(14)의 바닥면(14a)과 경사면(6)은 둔각을 이루고 있다. 또한, 본 실시예에서는, 유체 도출입홈(14)의 바닥면(14a)과 경사면(6)이 둔각을 이루는 형태를 예시하지만, 이에 한정되지 않고, 바닥면(14a)과 경사면(6)의 경계는 곡면에 의해 연속하고 있어도 좋다. 또한, 바닥면(14a)과 경사면(6)의 경계 부분 근방의 일부에 작은 단차가 형성되어 있어도 좋다.

즉, 경사면(6)은, 유체 도출입홈(14)과 회전 밀봉환(20)의 슬라이딩면(21) 사이에 형성되는 유체 공간으로서의 제1 유체 도출입 공간(S10)에 연속하고, 안쪽 공간(S1)측을 향하여 회전 밀봉환(20)으로부터 떨어지는 방향, 즉, 유체 도출입홈(14)의 깊이 방향(이후 회전 밀봉환(20)으로부터 떨어지는 거리를 단순히 「깊이」, 그 방향을 「깊이 방향」이라고 하는 경우도 있음.)으로 확개하고 있다. 또한, 경사면(6)은, 평탄면인 것이 바람직하다.

경사면(6)과 확개면(17) 사이는, 경사면(6)의 둘레 방향 양단연으로부터 기립하는 측면(19b, 19c)에 의해 연결되어 있다. 측면(19b, 19c)은, 유체 도출입홈(14)의 측면(14b, 14c)과 지름 방향으로 연속하고 있다.

즉, 정지 밀봉환(10)에 있어서의 안쪽 공간(S1)측의 가장자리부(10e)에는, 경사면(6), 측면(19b, 19c)으로 둘러싸인 경사홈(61)이 형성되어 있다. 제1 유체 도출입 공간(S10)은 경사홈(61)을 통하여 안쪽 공간(S1)에 연통되어 있다.

또한, 둘레 방향으로 인접하는 경사홈(61)은, 연통 공간(S11)에 의해 연통하고 있다. 연통 공간(S11)은 확개면(17)과 회전 밀봉환(20)의 내경측 단부 사이에 형성되어 있다.

이어서, 정지 밀봉환(10)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시의 동작에 대해서 도 3 및 도 4를 사용하여 설명한다. 또한, 도 3의 피밀봉 유체(F)나 대기(A)의 흐름에 대해서는, 회전 밀봉환(20)의 상대 회전 속도를 특정하지 않고 개략적으로 나타내고 있다.

우선, 회전 밀봉환(20)이 회전하고 있지 않을 때에는, 피밀봉 유체(F)가 유체 도출입홈(14) 내에 유입되어 있다. 또한, 탄성 부재(7)에 의해 정지 밀봉환(10)이 회전 밀봉환(20)측으로 부세되어 있기 때문에 슬라이딩면(11, 21)끼리가 접촉 상태로 되어 있어, 슬라이딩면(11, 21) 사이의 피밀봉 유체(F)에 있어서, 바깥 공간(S2)으로 누출되는 양은 거의 없다.

도 3에 나타나는 바와 같이, 회전 밀봉환(20)이 정지 밀봉환(10)에 대하여 상대 회전한 상태에 있어서는, 레일리 스텝(15) 내의 피밀봉 유체(F)가 슬라이딩면(21)과의 전단에 의해 회전 밀봉환(20)의 회전 방향으로 추종 이동함으로써, 안쪽 공간(S1)의 피밀봉 유체(F)가 경사홈(61)을 통하여 유체 도출입홈(14)으로 인입된다. 즉, 유체 도출입홈(14) 내에서는, 피밀봉 유체(F)가 화살표(H1)로 나타내는 바와 같이 유체 도출입홈(14)으로부터 레일리 스텝(15)에 있어서의 상대 회전 방향의 하류측의 단부(15A)를 향하여 이동한다.

레일리 스텝(15)의 단부(15A)를 향하여 이동한 피밀봉 유체(F)는, 레일리 스텝(15)의 단부(15A) 및 그 근방에서 압력이 높아진다. 즉, 레일리 스텝(15)의 단부(15A) 및 그 근방에서 정압이 발생한다.

레일리 스텝(15)의 깊이(D2)가 얕기 때문에, 회전 밀봉환(20)의 회전 속도가 저속이어서 피밀봉 유체(F)의 이동량이 적더라도, 레일리 스텝(15)의 단부(15A) 및 그 근방에서 정압이 발생한다.

또한, 레일리 스텝(15)의 단부(15A) 및 그 근방에서 발생한 정압에 의한 힘에 의해, 슬라이딩면(11, 21) 사이가 약간 이간된다. 이에 따라, 슬라이딩면(11, 21) 사이에는, 주로 화살표(H2)로 나타내는 동압 발생 기구(13) 내의 피밀봉 유체(F)가 유입된다. 이와 같이 슬라이딩면(11, 21) 사이에 피밀봉 유체(F)가 개재함으로써 저속 회전시에 있어서도 윤활성이 향상되어, 슬라이딩면(11, 21)끼리의 마모를 억제할 수 있다. 또한, 슬라이딩면(11, 21)끼리의 부상(浮上) 거리가 근소하기 때문에, 바깥 공간(S2)으로 누출되는 피밀봉 유체(F)는 적다.

또한, 유체 도출입홈(14)의 깊이(D1)는, 레일리 스텝(15)의 깊이(D2)보다 깊게 형성되어 있어, 유체 도출입홈(14)에 피밀봉 유체(F)를 다량으로 보지할 수 있다.

또한, 도 4에 나타나는 바와 같이, 유체 도출입홈(14)의 바닥면(14a)의 내경측에는, 깊이 방향으로 확개하도록 경사지는 경사면(6)이 연속하여 마련되어 있다. 이에 따라, 유체 도출입홈(14)보다 깊은 위치로부터 지름 방향으로 유입된 피밀봉 유체(F)가 경사면(6)을 따라 제1 유체 도출입 공간(S10)으로 원활하게 공급되기 때문에, 제1 유체 도출입 공간(S10) 내로 피밀봉 유체(F)가 도입되기 쉬워, 제1 유체 도출입 공간(S10) 내의 피밀봉 유체(F)가 감소하는 것을 억제할 수 있다. 바꿔 말하면, 유체 도출입홈(14)의 바닥면(14a)과 경사면(6) 사이에서 소용돌이가 발생하기 어렵게 되어 있다. 즉, 저속 회전시에 슬라이딩면(11, 21) 사이가 빈윤활이 되는 것을 회피할 수 있다.

또한, 유체 도출입홈(14)의 바닥면(14a)과 경사면(6)은 둔각을 이루고 있기 때문에, 바닥면(14a)과 경사면(6)의 경계 부분, 즉, 단연(14g)의 근방에서 소용돌이가 발생하기 어려워, 피밀봉 유체(F)가 경사면(6)으로부터 제1 유체 도출입 공간(S10)으로 원활하게 공급된다.

또한, 경사면(6)은, 유체 도출입홈(14)의 바닥면(14a)에 연속하여 마련되어 있다. 즉, 경사면(6)은, 유체 도출입홈(14)이 마련된 정지 밀봉환(10)에 마련되어 있기 때문에, 정지 밀봉환(10)과 회전 밀봉환(20)의 둘레 방향이나 축방향의 상대 위치와 관계없이, 경사면(6)과 유체 도출입홈(14)의 연통 상태를 항상 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 경사홈(61)은 둘레 방향으로 이간하여 복수 마련되어 있고, 이웃하는 경사홈(61)은 연통 공간(S11)에 의해 둘레 방향으로 연통되어 있기 때문에, 경사홈(61)에 대하여 지름 방향(도 3의 화살표(H1) 참조)과 둘레 방향(도 3의 화살표 H3 참조)으로부터 피밀봉 유체(F)를 도입할 수 있다.

또한, 정지 밀봉환(10)에 확개면(17)을 연마 등에 의해 환상으로 형성한 후, 동압 발생 기구(13)를 레이저 등에 의해 가공하면 되기 때문에, 정지 밀봉환(10)의 제조가 간편하다.

또한, 경사홈(61)은, 측면(19b, 19c)을 갖고 있기 때문에, 경사홈(61) 내로 도입된 피밀봉 유체(F)는 제1 유체 도출입 공간(S10)을 향하여 지름 방향으로 유도된다.

또한, 확개면(17)에 의해 유체 도출입홈(14)의 내경측에 에지가 형성되지 않기 때문에, 상대 회전 슬라이딩시에 유체 도출입홈(14)의 내경측의 단부가 파손되는 것을 회피할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 확개면(17)이, 둘레 방향으로 인접하는 경사홈(61) 사이에 걸쳐 연장되어 있는 형태를 예시했지만, 확개면은 둘레 방향의 도중에서 끊겨 있어도 좋다.

실시예 2

다음으로, 실시예 2에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

실시예 2의 메커니컬 시일은 실시예 1의 메커니컬 시일과 동일한 구성이지만, 회전 밀봉환(20)의 회전 방향이 상이하다. 도 5에 나타나는 바와 같이, 정지 밀봉환(10)에 대하여 회전 밀봉환(20)이 실선 화살표로 나타내는 바와 같이 반시계 방향으로 상대 슬라이딩하도록 되어 있다.

도 5에 나타나는 바와 같이, 회전 밀봉환(20)이 정지 밀봉환(10)에 대하여 상대 회전한 상태에 있어서는, 레일리 스텝(15) 내의 피밀봉 유체(F)가 슬라이딩면(21)과의 전단에 의해 회전 밀봉환(20)의 회전 방향으로 추종 이동한다. 이에 따라, 레일리 스텝(15) 내의 피밀봉 유체(F)가 화살표(H1′)로 나타내는 바와 같이 유체 도출입홈(14)으로 이동하여, 안쪽 공간(S1)으로 배출된다. 또한, 유체 도출입홈(14) 내의 피밀봉 유체(F)의 일부는, 화살표(H3′)로 나타내는 바와 같이 상대 회전 하류측의 확개면(17)으로 배출된다.

레일리 스텝(15)의 피밀봉 유체(F)가 유체 도출입홈(14)으로 이동함으로써, 레일리 스텝(15) 내는 상대적으로 부압이 된다. 특히, 레일리 스텝(15)의 단부(15A)에서 가장 압력이 낮아진다. 이 때문에, 단부(15A)의 근방에 있어서의 슬라이딩면(11, 21) 사이의 피밀봉 유체(F)를 레일리 스텝(15) 내로 회수할 수 있음과 동시에, 부압에 의한 힘에 의해 슬라이딩면(11, 21) 사이를 근접시킬 수 있다.

또한, 도 6에 나타나는 바와 같이, 레일리 스텝(15)으로부터 유체 도출입홈(14)으로 이동한 피밀봉 유체(F)의 일부는, 바닥면(14a)을 따라 안쪽 공간(S1)으로 배출되고, 그 외의 일부는 경사면(6)을 따라 안쪽 공간(S1)으로 원활하게 배출된다.

실시예 3

다음으로, 실시예 3에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 7~도 9를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

본 실시예 3의 정지 밀봉환(10′)의 슬라이딩면(11)에는, 복수의 동압 발생 기구(13)와, 복수의 스파이럴홈(16)이 마련되어 있다. 동압 발생 기구(13)는 실시예 1의 메커니컬 시일과 동일한 구성이다.

스파이럴홈(16)은 슬라이딩면(11)의 외경측에 있어서 둘레 방향으로 균등하게 배설(본 실시예에서는 48개)되어 있다.

또한, 정지 밀봉환(10′)에 있어서의 바깥 공간(S2)측의 가장자리부(10e′)에는, 복수의 경사홈(81)(도 9 참조) 및 확개면(18)이 마련되어 있다. 바꿔 말하면, 정지 밀봉환(10′)의 슬라이딩면(11)보다 외경측의 가장자리부(10e′)에는, 복수의 경사홈(81) 및 확개면(18)이 마련되어 있다.

확개면(18)은, 슬라이딩면(11)보다 외경측의 가장자리부(10e′)에 있어서 둘레 방향으로 이웃하는 경사홈(81)끼리의 사이에 배설(본 실시예에서는 48개)되어 있다. 또한, 확개면(18)은 소위 모따기된 형상을 이루고 있다. 또한, 경사홈(81)은, 스파이럴홈(16)과 연속하여 연장되어 있다.

또한, 슬라이딩면(11)에 있어서의 동압 발생 기구(13) 및 스파이럴홈(16) 이외의 부분은 평탄면을 이루는 랜드(12)로 되어 있다. 상세하게는, 랜드(12)는, 둘레 방향으로 인접하는 동압 발생 기구(13) 사이의 랜드부와, 둘레 방향으로 인접하는 스파이럴홈(16) 사이의 랜드부와, 지름 방향으로 이간하는 동압 발생 기구(13)와 스파이럴홈(16) 사이의 랜드부를 갖고, 이들 각 랜드부는, 동일 평면 형상으로 배치되어 랜드(12)의 평탄면을 구성하고 있다.

확개면(18)은, 랜드(12)의 평탄면으로부터 정지 밀봉환(10′)의 외주면을 향하여 점차 깊어지도록 경사지는 테이퍼면이다(도 9 참조). 또한, 확개면(18)은, 요철을 갖고 있어도 되지만, 평탄면인 것이 바람직하다.

도 8로 되돌아와, 스파이럴홈(16)은, 외경측으로부터 내경측을 향하여 시계 방향의 성분을 가지고 경사지면서 원호 형상으로 연장되어 있다. 이 스파이럴홈(16)은, 바깥 공간(S2)에 연통하고 안쪽 공간(S1)에는 연통하지 않도록 되어 있다.

스파이럴홈(16)은, 둘레 방향으로 일정한 깊이로 형성되어 있다. 또한, 스파이럴홈(16)은, 경사지면서 원호 형상으로 연장되는 것에 한정하지 않고, 직선상으로 연장되는 것이라도 좋다.

도 8 및 도 9에 나타나는 바와 같이, 스파이럴홈(16)은, 바닥면(16a)과, 측면(16b, 16c)과, 단면(16d)으로 구성되어 있다. 바닥면(16a)은 랜드(12)의 평탄면과 평행하게 지름 방향으로 연장되어 있다. 측면(16b, 16c)은 바닥면(16a)의 둘레 방향 양단연으로부터 기립하고 있다. 단면(16d)은 바닥면(16a)과 측면(16b, 16c)의 내경단끼리를 연결하고 있다. 스파이럴홈(16)의 외경측에는, 바깥 공간(S2)에 연통하는 개구(16A)가 형성되어 있다.

스파이럴홈(16)의 바닥면(16a)의 외경측의 단연에는, 확개면(18)과 평행하게 외경측으로 연장되는 다른 경사면(8)이 연속하여 마련되어 있다. 상세하게는, 다른 경사면(8)은, 스파이럴홈(16)의 바닥면(16a)의 외경측의 단연(16g)으로부터 정지 밀봉환(10′)의 외주면을 향하여 깊이 방향으로 경사져서 직선상으로 연장되어 있다. 스파이럴홈(16)의 바닥면(16a)과 경사면(8)은 둔각을 이루고 있다.

즉, 경사면(8)은, 스파이럴홈(16)과 회전 밀봉환(20)의 슬라이딩면(21) 사이에 형성되는 다른 유체 공간으로서의 제2 유체 도출입 공간(S12)에 연속하고, 바깥 공간(S2)측을 향하여 확개하고 있다. 또한, 경사면(8)은, 요철이나 곡면을 갖고 있어도 되지만, 평탄면인 것이 바람직하다.

경사면(8)과 확개면(18) 사이는, 경사면(8)의 둘레 방향 양단연으로부터 기립하고 측면(16b, 16c)과 지름 방향으로 연속하는 측면(9b, 9c)에 의해 연결되어 있다.

즉, 정지 밀봉환(10′)에 있어서의 바깥 공간(S2)측의 가장자리부(10e′)에는, 경사면(8), 측면(9b, 9c)으로 둘러싸인 경사홈(81)이 형성되어 있다. 스파이럴홈(16)은 경사홈(61)을 통하여 바깥 공간(S2)에 연통되어 있다.

또한, 둘레 방향으로 인접하는 경사홈(81)은, 연통 공간(S13)에 의해 연통하고 있다. 연통 공간(S13)은 확개면(18)과 회전 밀봉환(20) 사이에 형성되어 있다.

이어서, 정지 밀봉환(10′)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시의 동작에 대해서 도 8 및 도 9를 사용하여 설명한다. 또한, 도 3 및 도 4도 참조하여 설명한다. 또한, 도 8의 피밀봉 유체(F)나 대기(A)의 흐름에 대해서는, 회전 밀봉환(20)의 상대 회전 속도를 특정하지 않고 개략적으로 나타내고 있다. 또한, 도 4에서는 정지 밀봉환(10)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전 저속시를 나타내고, 도 9에서는 정지 밀봉환(10′)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전 고속시를 나타내고 있다.

우선, 회전 밀봉환(20)이 회전하고 있지 않는 정지시에는, 피밀봉 유체(F)가 유체 도출입홈(14) 내에 유입되어 있다. 또한, 탄성 부재(7)에 의해 정지 밀봉환(10)이 회전 밀봉환(20)측에 부세되어 있기 때문에 슬라이딩면(11, 21)끼리가 접촉 상태로 되어 있어, 슬라이딩면(11, 21) 사이의 피밀봉 유체(F)에 있어서, 바깥 공간(S2)으로 누출되는 양은 거의 없다.

도 3에 나타나는 바와 같이, 회전 밀봉환(20)이 정지 밀봉환(10)에 대하여 상대 회전하기 시작한 직후의 저속시에 있어서는, 전술한 바와 같이 레일리 스텝(15)의 단부(15A) 및 그 근방에서 정압이 발생한다.

한편, 스파이럴홈(16)에 있어서는, 회전 밀봉환(20)과 정지 밀봉환(10)의 상대 회전 저속시에는, 대기(A)가 스파이럴홈(16) 내에 있어서 충분히 조밀해지지 않아 높은 정압은 발생하지 않고, 스파이럴홈(16)에 의해 발생되는 정압에 의한 힘은, 레일리 스텝(15)의 단부(15A) 및 그 근방에서 발생한 정압에 의한 힘보다 상대적으로 작다. 따라서, 회전 밀봉환(20)의 저속 회전시에는, 레일리 스텝(15)의 단부(15A) 및 그 근방에서 발생한 정압에 의한 힘이 주체가 되어 슬라이딩면(11, 21)끼리를 이간시키도록 되어 있다.

회전 밀봉환(20)의 상대 회전 속도가 높아지면, 도 8에 나타나는 바와 같이, 스파이럴홈(16) 내의 대기(A)가 슬라이딩면(21)과의 전단에 의해 회전 밀봉환(20)의 회전 방향으로 추종 이동함과 동시에, 바깥 공간(S2)의 대기(A)가 스파이럴홈(16)으로 인입된다. 즉, 스파이럴홈(16) 내에서는, 다량의 대기(A)가 화살표(L1)로 나타내는 바와 같이 외경측의 개구(16A)로부터 내경측의 단부(16B)를 향하여 이동한다.

스파이럴홈(16)의 내경측의 단부(16B)를 향하여 이동한 대기(A)는, 스파이럴홈(16)의 내경측의 단부(16B) 및 그 근방에서 압력이 높아진다. 즉, 스파이럴홈(16)의 내경측의 단부(16B) 및 그 근방에서 정압이 발생한다.

이와 같이, 레일리 스텝(15)의 단부(15A) 및 그 근방에서 발생한 정압에 의한 힘에, 스파이럴홈(16)의 내경측의 단부(16B) 및 그 근방에서 발생한 정압에 의한 힘이 가해져, 저속시와 비교하여 슬라이딩면(11, 21) 사이가 더욱 이간된다. 이에 따라, 슬라이딩면(11, 21) 사이에는, 주로 화살표(L2)로 나타내는 스파이럴홈(16) 내의 대기(A)가 유입된다.

화살표(L2)로 나타내는 스파이럴홈(16) 내의 대기(A)는, 스파이럴홈(16)의 내경측의 단부(16B) 근방의 피밀봉 유체(F)를 안쪽 공간(S1)측으로 되돌리도록 작용하기 때문에, 스파이럴홈(16) 내나 바깥 공간(S2)으로 누출되는 피밀봉 유체(F)는 적다.

본 실시예의 메커니컬 시일은, 고속 회전시에 있어서, 스파이럴홈(16) 전체에 의한 정압 발생 능력이, 동압 발생 기구(13) 전체에 의한 정압 발생 능력보다 충분히 크게 설계되어 있기 때문에, 최종적으로는, 슬라이딩면(11, 21) 사이에는 대기(A)만이 존재한 상태, 즉, 기체 윤활이 된다.

또한, 도 9에 나타나는 바와 같이, 스파이럴홈(16)의 바닥면(16a)의 외경측에는, 깊이 방향으로 확개하도록 경사지는 다른 경사면(8)이 연속하여 마련되어 있다. 이에 따라, 스파이럴홈(16)의 바닥면(16a)과 경사면(8) 사이에서 소용돌이가 발생하는 것을 억제할 수 있어, 대기(A)가 경사면(8)을 따라 제2 유체 도출입 공간(S12)으로 원활하게 공급되기 때문에, 제2 유체 도출입 공간(S12) 내의 대기(A)가 감소하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 고속 회전시에 슬라이딩면(11, 21) 사이가 빈윤활이 되는 것을 회피할 수 있다.

또한, 안쪽 공간(S1)의 피밀봉 유체(F)는 액체이며, 누설측인 바깥 공간(S2)의 유체는 대기(A), 즉, 기체이며, 저속 회전시에는, 액체에 의해 슬라이딩면(11, 21) 사이의 윤활을 행하고, 고속 회전시에는 기체에 의해 슬라이딩면(11, 21) 사이의 윤활을 행할 수 있다. 바꿔 말하면, 정지 밀봉환(10′)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전 속도에 따라 슬라이딩면(11, 21) 사이의 윤활을 적절하게 행할 수 있다.

또한, 본 실시예 3에서는, 동압 발생 기구(13)가 유체 도출입홈(14)과, 레일리 스텝(15)으로 구성되어 있는 형태를 예시했지만, 예를 들면, 도 10에 나타나는 바와 같이, 동압 발생 기구(13′)는, 유체 도출입홈(14)과, 레일리 스텝(15)과, 유체 도출입홈(14)으로부터 레일리 스텝(15)과 역방향으로 연장되는 역레일리 스텝(15′)으로 구성되어 있어도 좋다.

이에 의하면, 도 10의 실선 화살표로 나타내는 바와 같이, 회전 밀봉환(20)이 지면(紙面) 시계 방향으로 회전하는 경우에는, 레일리 스텝(15)의 단부(15a)에서 정압을 발생시키고, 역레일리 스텝(15′)의 단부(15a′)에서 부압을 발생시킬 수 있다.

한편, 도 10의 점선 화살표로 나타내는 바와 같이, 회전 밀봉환(20)이 지면 반시계 방향으로 회전하는 경우에는, 레일리 스텝(15)의 단부(15a)에서 부압을 발생시키고, 역레일리 스텝(15′)의 단부(15a′)에서 정압을 발생시킬 수 있다.

실시예 4

다음으로, 실시예 4에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 11을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

본 실시예 4의 메커니컬 시일은, 정지 밀봉환의 슬라이딩면의 외경측에 유체 도출입홈(140) 및 동압 발생홈(150)을 갖는 동압 발생 기구(130)가 형성되어 있다. 정지 밀봉환(10)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시의 동작은, 실시예 1과 내외 지름이 바뀐 것 이외는 대략 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.

실시예 5

다음으로, 실시예 5에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 12를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 3과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

본 실시예 5의 메커니컬 시일은, 정지 밀봉환의 슬라이딩면의 외경측에 유체 도출입홈(140) 및 동압 발생홈(150)을 갖는 동압 발생 기구(130)가 형성되고, 내경측에 스파이럴홈(160)이 형성되어 있다. 정지 밀봉환(10)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시의 동작은, 실시예 3과 내외 지름이 바뀐 것 이외는 대략 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.

실시예 6

다음으로, 실시예 6에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 13을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 5와 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

본 실시예 6의 메커니컬 시일은, 유체 도출입홈(140′)의 내경측 단부가 동압 발생홈(150′)보다 내경측으로 연장되어 있다. 각 유체 도출입홈(140′)의 내경측 단부는 심구인 환상홈(180)에 연통하고 있다. 이 환상홈(180)은 외경측의 동압 발생홈(150′)과 내경측의 스파이럴홈(160′)을 지름 방향으로 구획하고 있다.

환상홈(180)은, 바깥 공간(S2)으로부터 슬라이딩면 사이로 유입되는 피밀봉 유체(F)를 회수할 수 있다. 또한, 환상홈(180)보다 내경측으로 흐르는 피밀봉 유체(F)는 스파이럴홈(160′)에 의해 외경측으로 되돌려져, 환상홈(180) 내로 회수된다. 이에 따라, 윤활성과 밀봉성을 양립할 수 있다.

실시예 7

다음으로, 실시예 7에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 14를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다. 또한 도 14(b)에서는 회전시를 나타내고 있다.

본 실시예 7의 메커니컬 시일은, 확개면(17) 및 확개면(18)이 마련되어 있지 않은 점에서 실시예 1의 메커니컬 시일과 상이하다.

도 14(a)(b)에 나타나는 바와 같이, 본 실시예 7의 정지 밀봉환(210)에는, 안쪽 공간(S1)측의 가장자리부(210e)에 확개면(17)이 마련되어 있지 않기 때문에, 둘레 방향으로 복수 마련되는 각 경사면(6)을 갖는 경사홈(61)은, 둘레 방향으로 이웃하는 경사홈(61)과 둘레 방향으로 연통하고 있지 않다. 바꿔 말하면, 각 경사홈(61)은, 둘레 방향으로 독립적으로 복수 형성되어 있다.

이 경우라도, 피밀봉 유체(F)는 경사면(6)을 따라 제1 유체 도출입 공간(S10)으로 원활하게 공급할 수 있다.

또한, 정지 밀봉환(210)에는, 안쪽 공간(S1)측의 가장자리부(210e)에 확개면(18)이 마련되어 있지 않다.

실시예 8

다음으로, 실시예 8에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 15를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

본 실시예 8의 메커니컬 시일에 있어서의 정지 밀봉환(310)은, 경사면(36)이 유체 도출입홈(14)의 바닥면(14a)의 내경측의 단연으로부터 내경측으로 연장되어 있고, 실시예 1과는 달리 경사면(36)은 정지 밀봉환(310)의 내주면까지 연속하고 있지는 않다. 또한, 경사면(36)의 내경단으로부터 랜드(12)의 평탄면과 평행하게 연장되는 단면(19a)이 더욱 내경측으로 연장되어 있고, 단면(19a)은 확개면(17)에 연속하고 있다.

실시예 9

다음으로, 실시예 9에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 16을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

본 실시예 9의 메커니컬 시일에 있어서의 정지 밀봉환(410)은, 유체 도출입홈(14)의 바닥면(14a)이 확개면(17)에 연속하고 있다. 즉, 본 실시예 9에서는, 확개면(17)이 유체 도출입홈(14)에 피밀봉 유체(F)를 유도하는 경사면으로서 기능하고 있다.

이에 의하면, 확개면(17)에 의해 피밀봉 유체(F)를 제1 유체 도출입 공간(S10)으로 원활하게 공급할 수 있기 때문에, 확개면(17) 외에 경사홈 등을 가공할 필요가 없어, 정지 밀봉환(410)을 간편하게 제조할 수 있다.

실시예 10

다음으로, 실시예 10에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 17을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

본 실시예 10의 메커니컬 시일에 있어서의 정지 밀봉환(510)은, 확개면(17)이 형성되어 있지 않고, 유체 도출입홈(514)의 바닥면(514a)은, 랜드(512)의 평탄면과 평행하게 정지 밀봉환(510)의 내주면(510g)까지 연장되어 있다. 즉, 유체 도출입홈(514)의 바닥면(514a)과 정지 밀봉환(510)의 내주면(510g)은 대략 직교하고 있다.

또한, 회전 밀봉환(520)에 있어서 슬라이딩면(521)보다 내경측의 가장자리부(521e)에는, 확개면(517)이 형성되어 있다. 이 확개면(517)은, 슬라이딩면(521)으로부터 회전 밀봉환(520)의 내주면(520g)을 향하여, 정지 밀봉환(510)으로부터 떨어지는 방향으로 경사지는 테이퍼 형상을 이루고 있다. 즉, 확개면(517)은, 제1 유체 도출입 공간(S10′)(도 17의 도트 부분 참조)에 연속하고, 안쪽 공간(S1)측을 향하여 확개하고 있다.

이에 의하면, 확개면(517)을 따라 피밀봉 유체(F)를 제1 유체 도출입 공간(S10′)으로 원활하게 공급할 수 있다.

또한, 본 실시예 10에서는, 확개면(517)이 환상으로 형성되어 있는 형태, 즉, 연통 공간이 전주(全周)에 걸쳐 형성되어 있는 형태를 예시했지만, 이에 한정되지 않고, 확개면은 둘레 방향에 있어서 도중에 끊겨 있어도 좋다.

실시예 11

다음으로, 실시예 11에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 18을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

본 실시예 11의 메커니컬 시일은, 실시예 1의 정지 밀봉환(10)과 실시예 10의 회전 밀봉환(520)을 조합한 구성으로 되어 있다.

즉, 제1 유체 도출입 공간(S10)은, 정지 밀봉환(10)에 있어서의 경사홈(61)과, 정지 밀봉환(10)의 확개면(17)과 회전 밀봉환(520)의 확개면(517) 사이에 형성된 공간(S14)에 의해 안쪽 공간(S1)측을 향하여 깊이 방향으로 확개되어 있다. 이에 따라, 피밀봉 유체(F)를 제1 유체 도출입 공간(S10)으로 원활하게 공급할 수 있다.

실시예 12

다음으로, 실시예 12에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 19를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

본 실시예 12의 메커니컬 시일은, 실시예 7의 정지 밀봉환(210)과 실시예 10의 회전 밀봉환(520)을 조합한 구성으로 되어 있다.

즉, 제1 유체 도출입 공간(S10)은, 정지 밀봉환(210)에 있어서의 경사홈(61)과, 정지 밀봉환(210)과 회전 밀봉환(520)의 확개면(517) 사이에서 형성된 공간에 의해 안쪽 공간(S1)측을 향하여 깊이 방향으로 확개되어 있다. 이에 따라, 피밀봉 유체(F)를 제1 유체 도출입 공간(S10)으로 원활하게 공급할 수 있다.

실시예 13

다음으로, 실시예 13에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 20을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

본 실시예 13의 메커니컬 시일의 정지 밀봉환(100)은, 실시예 1의 정지 밀봉환(10)의 확개면(17)을 대신하여 단(段) 형상의 확개면(170)이 형성되어 있다.

확개면(170)은, 제1면(170a)과 제2면(170b)에 의해 구성되어 있다. 제1면(170a)은, 랜드(12)의 평탄면의 내경단연으로부터 당해 랜드(12)의 평탄면과 직교하여 회전 밀봉환(20)으로부터 떨어지는 방향으로 연장되어 있다. 제2면(170b)은, 제1면(170a)의 단연으로부터 정지 밀봉환(100)의 내주면(100g)을 향하여 랜드(12)의 평탄면과 평행하게 연장되어 있다.

단 형상의 확개면(170)과 회전 밀봉환(20) 사이에는 연통 공간(S110)이 형성되어 있다. 연통 공간(S110)은 둘레 방향으로 인접하는 경사홈(61)을 연통하고 있다.

실시예 14

다음으로, 실시예 14에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 21을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

본 실시예 14의 메커니컬 시일에 있어서의 정지 밀봉환(610)은, 확개면(617) 및 경사면(66)이 단면에서 본 경우 외경측 또한 깊이 방향으로 오목한 곡면 형상을 이루고 있다. 이에 의하면, 경사면(66)에 의해 피밀봉 유체(F)를 깊이 방향으로부터 제1 유체 도출입 공간(S10)으로 원활하게 공급할 수 있는 기능을 유지하면서, 경사홈(61′) 및 연통 공간(S11′)의 용적을 크게 확보하여, 피밀봉 유체(F)를 많이 도입할 수 있다.

또한, 정지 밀봉환의 확개면 및 경사면이 단면에서 본 경우, 내경측 또한 깊이 방향과는 반대측으로 팽출하는 곡면 형상을 이루고 있어도 좋다.

실시예 15

다음으로, 실시예 15에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 22를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

도 22(a)~(c)에 나타나는 바와 같이, 본 실시예 15의 메커니컬 시일에 있어서의 정지 밀봉환(710)은, 슬라이딩면(711)의 내경측에 동압 발생 기구(713)를 갖고 있다. 동압 발생 기구(713)는, 유체 도출입홈(714)과, 동압 발생홈으로서의 레일리 스텝(715)으로 구성되어 있다. 유체 도출입홈(714)은 안쪽 공간(S1)에 연통하고 있다.

레일리 스텝(715)은, 유체 도출입홈(714)의 외경측으로부터 시계 방향으로 연장되어 있다. 레일리 스텝(715)의 외경측의 측면(715b)은, 유체 도출입홈(714)의 외경측의 단면(714d)보다 외경측에 배치되어 있다.

단면(714d)의 슬라이딩면(711)측의 단연(714g)에는, 레일리 스텝(715)의 바닥면(715a)이 연속하고 있다.

정지 밀봉환(710)에 대하여 회전 밀봉환(20)이 실선 화살표로 나타내는 바와 같이 시계 방향으로 상대 슬라이딩했을 때에는, 레일리 스텝(715) 내의 피밀봉 유체(F)가 시계 방향으로 이동하여, 레일리 스텝(715)의 단부 및 그 근방에서 정압이 발생한다.

전술한 바와 같이, 레일리 스텝(715)의 외경측의 측면(715b)은, 유체 도출입홈(714)의 외경측의 단면(714d)보다 외경측에 배치되어 있기 때문에, 레일리 스텝(715)과 유체 도출입홈(714)의 연통 영역을 크게 확보할 수 있다. 이에 따라, 유체 도출입홈(714)으로부터 레일리 스텝(715)으로 피밀봉 유체(F)가 이동하기 쉽다.

또한, 도시하지 않지만, 정지 밀봉환(710)에 대하여 회전 밀봉환(20)이 반시계 방향으로 상대 슬라이딩했을 때에는, 레일리 스텝(715) 내의 피밀봉 유체(F)가 반시계 방향으로 이동하여, 레일리 스텝(715)에서 상대적인 부압이 발생한다. 레일리 스텝(715)은, 유체 도출입홈(714)의 외경측에 일부 형성되어 있기 때문에, 레일리 스텝(715)에서 상대적인 부압이 발생하는 경우에는, 상대적인 부압이 발생하는 영역을 크게 확보할 수 있다.

실시예 16

다음으로, 실시예 16에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 23을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

도 23에 나타나는 바와 같이, 본 실시예 16의 메커니컬 시일에 있어서의 정지 밀봉환(710′)은, 슬라이딩면(711′)의 외경측에 동압 발생 기구(713′)를 갖고 있다. 동압 발생 기구(713′)는, 유체 도출입홈(714′)과, 동압 발생홈으로서의 레일리 스텝(715′)으로 구성되어 있다. 유체 도출입홈(714′)은 바깥 공간(S2)에 연통하고 있다.

레일리 스텝(715′)은, 유체 도출입홈(714′)의 내경측으로부터 시계 방향으로 연장되어 있다. 레일리 스텝(715′)의 내경측의 측면(715b′)은, 유체 도출입홈(714′)의 내경측의 단면(714d′)보다 내경측에 배치되어 있다.

실시예 17

다음으로, 실시예 17에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 24를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

도 24(a)(b)에 나타나는 바와 같이, 본 실시예 17의 메커니컬 시일에 있어서의 정지 밀봉환(710″)은, 동압 발생 기구(713″)를 갖고 있다. 동압 발생 기구(713″)는, 유체 도출입홈(714″)과, 동압 발생홈으로서의 레일리 스텝(715″)으로 구성되어 있다. 또한, 동압 발생 기구(713″)의 외경측에는 도시하지 않는 딤플 등의 동압 발생홈이 형성되어 있다.

레일리 스텝(715″)은 유체 도출입홈(714″)의 외경단으로부터 둘레 방향 양측으로 연장되어 있다. 바꿔 말하면, 유체 도출입홈(714″)의 외경단은, 레일리 스텝(715″)의 둘레 방향 중앙부에 배치되어 있다. 또한, 레일리 스텝(715″)의 바닥면(715a″)의 내경단연은, 확개면(17)에 연속하고 있다.

또한, 레일리 스텝(715″)의 외경측의 측면(715b″)은, 유체 도출입홈(714″)의 외경측의 단면(714d″)보다 외경측에 배치되어 있다. 단면(714d″)의 슬라이딩면(711″)측의 단연(714g″)에는, 레일리 스텝(715″)의 바닥면(715a″)이 연속하고 있다. 또한, 이하, 도 24(a)에 있어서, 레일리 스텝(715″)에 있어서의 유체 도출입홈(714″)보다 지면 좌측의 부위를 제1 부위(715A″), 유체 도출입홈(714″)보다 지면 우측의 부위를 제2 부위(715B″), 유체 도출입홈(714″)의 외경측의 부위를 연통 부분으로서의 제3 부위(715C″)라고 칭한다.

도 24(a)에 나타나는 바와 같이, 정지 밀봉환(710″)에 대하여 회전 밀봉환(20)이 실선 화살표로 나타내는 바와 같이 시계 방향으로 상대 슬라이딩했을 때에는, 레일리 스텝(715″) 내의 피밀봉 유체(F)가 화살표(H1)로 나타내는 바와 같이 시계 방향으로 이동하여, 제2 부위(715B″)의 폐색 단부 및 그 근방에서 정압이 발생한다.

한편, 레일리 스텝(715″)의 제1 부위(715A″) 및 제3 부위(715C″)가 상대적으로 부압이 되어, 캐비테이션(C)이 발생한다(도 24(a)의 망점 부분 참조). 캐비테이션(C)은, 주로, 레일리 스텝(715″)의 외경측의 측면(715b″)을 따라 발생하기 쉽고, 그 일부는 제2 부위(715B″)의 일부까지 연장되어 발생하고 있다. 또한, 도 24(a)의 망점 부분은 캐비테이션(C)이 발생하는 영역을 나타내고, 실제보다 강조하여 도시하고 있다.

이와 같이, 레일리 스텝(715″)의 제1 부위(715A″) 및 제2 부위(715B″)가 제3 부위(715C″)에 의해 연통하고 있는 점에서, 제3 부위(715C″) 및 그 주변에 발생하는 캐비테이션에 의해, 레일리 스텝(715″)의 제1 부위(715A″)와 유체 도출입홈(714″)의 경계 근방으로부터 외경 방향으로 피밀봉 유체(F)가 누설되기 어렵게 되어 있다.

또한, 정지 밀봉환(710″)에 대하여 회전 밀봉환(20)이 반시계 방향으로 상대 슬라이딩했을 때에는, 제1 부위(715A″)의 폐색 단부 및 그 근방에서 정압이 발생하고, 제2 부위(715B″) 및 제3 부위(715C″)에서 캐비테이션(C)이 발생한다. 즉, 정지 밀봉환(710″)은 양회전에 대응할 수 있도록 되어 있다.

또한, 본 실시예에서는, 레일리 스텝(715″)의 바닥면(715a″)이 수평 방향으로 연장되는 평탄면인 형태를 예시했지만, 유체 도출입홈(714″)으로부터 둘레 방향을 향함에 따라 얕게 또는 깊어지는 테이퍼 형상, 또는 단이 있는 테이퍼 형상이라도 좋다.

또한, 본 실시예에서는, 레일리 스텝(715″)의 제3 부위(715C″)를 레일리 스텝(715″)과 동일한 깊이의 홈으로서 예시했지만, 이것에 한정되지 않고, 연통 부분은, 레일리 스텝, 즉, 동압 발생홈과 상이한 깊이의 홈이라도 좋다.

실시예 18

다음으로, 실시예 18에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 25를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 17과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

본 실시예 18의 메커니컬 시일에 있어서의 정지 밀봉환(810)은, 유체 도출입홈(814)의 측면(814b, 814c)과, 경사홈(861)을 구획하는 측면(819b, 819c)의 내경단끼리가 둘레 방향으로 이간되도록 경사져 있다.

이에 의하면, 경사홈(861)의 내경측의 개구가 둘레 방향으로 확개되기 때문에, 안쪽 공간(S1) 내의 피밀봉 유체(F)를 경사홈(861) 내로 도입하기 쉽다. 또한, 측면(814b, 814c)과 측면(819b, 819c)이 평탄하게 연속하고 있기 때문에, 경사홈(861)으로부터 유체 도출입홈(814) 내로 피밀봉 유체(F)를 도입하기 쉽다.

실시예 19

다음으로, 실시예 19에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 26을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 17과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

본 실시예 19의 메커니컬 시일에 있어서의 정지 밀봉환(910)은, 유체 도출입홈(914)의 측면(914b, 914c)과, 경사홈(961)을 구획하는 측면(919b, 919c)의 내경단끼리가 둘레 방향으로 근접하도록 경사져 있다.

이에 의하면, 유체 도출입홈(914)의 외경측의 용적을 크게 확보할 수 있다. 또한, 측면(914b, 914c)과 측면(919b, 919c)이 평탄하게 연속하고 있기 때문에, 경사홈(961)으로부터 유체 도출입홈(914) 내로 피밀봉 유체(F)를 도입하기 쉽다.

실시예 20

다음으로, 실시예 20에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 27을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

도 27(a)에 나타나는 바와 같이, 본 실시예 20의 메커니컬 시일은, 정지 밀봉환의 슬라이딩면의 내경측에 유체 도출입홈(1040) 및 동압 발생홈(1050)을 갖는 동압 발생 기구(1030)가 형성되어 있다.

도 27(b)에 나타나는 바와 같이, 유체 도출입홈(1040)의 깊이(D10)는, 동압 발생홈(1050)의 깊이(D20)와 동일한 깊이로 형성되어 있다(D10=D20). 이에 의하면, 유체 도출입홈(1040)으로부터 동압 발생홈(1050)으로 피밀봉 유체(F)를 원활하게 도입할 수 있다.

실시예 21

다음으로, 실시예 21에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 28을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 4와 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

도 28(a)에 나타나는 바와 같이, 본 실시예 21의 메커니컬 시일은, 정지 밀봉환의 슬라이딩면의 외경측에 유체 도출입홈(1140) 및 동압 발생홈(1150)을 갖는 동압 발생 기구(1130)가 형성되어 있다.

도 28(b)에 나타나는 바와 같이, 유체 도출입홈(1140)의 깊이(D11)는, 동압 발생홈(1150)의 깊이(D21)와 동일한 깊이로 형성되어 있다(D11=D21). 이에 의하면, 유체 도출입홈(1140)으로부터 동압 발생홈(1150)으로 대기(A)를 원활하게 도입할 수 있다.

실시예 22

다음으로, 실시예 22에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 29 및 도 30을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

도 29 및 도 30에 나타나는 바와 같이, 본 실시예 22의 정지 밀봉환(1210)의 슬라이딩면(1211)의 안쪽 공간(S1)측의 가장자리부(1210e)에는, 복수의 홈(1230)과 확개면(1217)이 마련되어 있다. 또한, 본 실시예 22에서는, 안쪽 공간(S1)에 대기(A), 바깥 공간(S2)에 피밀봉 유체(F)가 존재하는 형태를 예시한다.

홈(1230)은, 축방향에서 본 경우 둘레 방향을 따라 호상(弧狀)으로 만곡한 띠 형상을 이루고 있다. 상세하게는, 홈(1230)은, 랜드(1212)와 대략 평행한 바닥면(1231)과, 바닥면(1231)의 하류측단으로부터 랜드(1212)와 대략 직교하여 기립하는 정압 발생부로서의 하류측 단면(1232)과, 바닥면(1231)의 상류측단으로부터 랜드(1212)와 대략 직교하여 기립하는 부압 발생부로서의 상류측 단면(1233)과, 바닥면(1231)의 외경측단으로부터 랜드(1212)와 대략 직교하여 기립하는 주벽면(1234)과, 바닥면(1231)의 내경측 단연으로부터 정지 밀봉환(1210)의 내주면을 향함에 따라 깊이가 깊어지는 경사면(1216)과, 경사면(1216)의 둘레 방향 양단연으로부터 기립하는 측면(1219b, 1219c)으로 구성되어 있다.

바닥면(1231), 하류측 단면(1232) 및 상류측 단면(1233)의 내경측 단연에는 둘레 방향으로 연장되는 대략 직사각형의 내경측으로 개구하는 개구부(1215)가 형성되어 있고, 개구부(1215)는 안쪽 공간(S1)에 연통하고 있다.

하류측 단면(1232) 및 상류측 단면(1233)은, 동일한 지름 방향 길이(L10)를 갖고 있다.

또한 개구부(1215)의 둘레 방향 길이(L20)는, 하류측 단면(1232) 및 상류측 단면(1233)의 지름 방향 길이(L10)보다 길고(L10<L20), 둘레 방향 길이(L20)는 지름 방향 길이(L10)의 약 5배로 되어 있다.

또한, 개구부(1215)는, 둘레 방향으로 연장되는 내경측의 전체 길이에 걸쳐 개구하고 있지만, 축방향으로부터 보아 홈(1230)의 둘레 방향을 따라 대략 동심 형상으로 연장되는 벽(본 실시예에서는 주벽면(1234))의 둘레 방향 길이의 적어도 1/3 이상, 바람직하게는 1/2 이상이 개구하고 있으면 된다. 또한, 개구부의 둘레 방향 길이와 홈의 지름 방향 길이에 대해서는, 개구부의 둘레 방향 길이가 홈의 지름 방향 길이보다 길다는 전제 하에 적절히 변경해도 좋다. 또한, 홈(1230)의 지름 방향 길이(L10)가 둘레 방향에 걸쳐 일정한 것도 무방하다.

또한, 홈(1230)의 깊이 치수는, 적절히 변경해도 좋다. 또한, 홈(1230)의 바닥면은 평탄면을 이루고 랜드(1212)에 평행하게 형성되어 있지만, 평탄면에 미세 오목부를 마련하는 것이나 랜드(1212)에 대하여 경사지도록 형성하는 것도 무방하다.

또한, 홈(1230)은, 지름 방향으로 연장되는 선(α1)을 기준으로 선대칭으로 형성되어 있다.

이어서, 정지 밀봉환(1210)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시의 동작에 대해서 설명한다. 우선, 회전 밀봉환(20)이 회전하고 있지 않는 정지시에는, 슬라이딩면(1211, 21) 사이에는 외경측의 피밀봉 유체(F)가 모세관 현상에 의해 근소하게 진입해 있음과 동시에, 홈(1230)은 남아 있었던 피밀봉 유체(F)와 내경측으로부터 진입한 대기(A)가 혼재된 상태로 되어 있다. 또한, 피밀봉 유체(F)는 대기(A)와 비교하여 점도가 높기 때문에, 정지시에 홈(1230)으로부터 저압측으로 누출되는 양은 적다.

회전 밀봉환(20)의 정지시에 홈(1230)에 피밀봉 유체(F)가 거의 남아 있지 않은 경우에는, 회전 밀봉환(20)이 정지 밀봉환(1210)에 대하여 상대 회전(실선 화살표 참조)하면, 도 30에 나타나는 바와 같이, 홈(1230) 내의 대기(A)가 회전 밀봉환(20)의 회전 방향으로 화살표(L3)로 나타내는 바와 같이 추종 이동하기 때문에, 하류측 단면(1232) 근방에 동압이 발생하게 된다.

하류측 단면(1232)에는, 회전 밀봉환(20)의 회전에 수반하여 대기(A)가 계속 유입됨으로써, 하류측 단면(1232) 근방의 압력이 높아져 정압이 발생하고, 대기(A)는 화살표(L4)로 나타내는 바와 같이 하류측 단면(1232) 근방으로부터 그 주변으로 유출된다.

상세하게는, 주벽면(1234)을 따라 안내되어 이동하는 대기(A)가 하류측 단면(1232)으로부터 슬라이딩면(1211, 21) 사이로 유출, 특히 하류측 단면(1232)과 주벽면(1234)이 대략 직교하는 모서리부를 향하여 수속되어, 이 모서리부로부터 슬라이딩면(1211, 21) 사이로 유출되게 된다.

그 때문에, 하류측 단면(1232)과 주벽면(1234)의 모서리부로부터 유출되는 대기(A)의 압력이 가장 높고, 이 모서리부로부터 하류측 단면(1232)의 내경측 또는 주벽면(1234)의 상류측을 향함에 따라 점차 압력이 낮아진다. 또한, 대기(A)에는 원심력이 작용하기 때문에, 주벽면(1234)을 따라 흐르기 쉽도록 되어 있다.

또한, 회전 밀봉환(20)의 회전에 수반하여 대기(A)가 하류측 단면(1232)측으로 추종 이동하여 정압이 발생함으로써, 상류측 단면(1233) 근방에 부압이 발생하고, 대기(A)가 화살표(L5)로 나타내는 바와 같이 개구부(1215)의 둘레 방향 중앙부나, 화살표(L6)로 나타내는 바와 같이 개구부(1215)의 상류측 단면(1233) 근방으로부터 도입된다.

또한, 홈(1230)에 있어서 하류측 단면(1232) 근방이 가장 압력이 높게 형성되어 있기 때문에, 하류측 단면(1232) 근방의 대기(A)의 대부분은 슬라이딩면(1211, 21) 사이로 유출되고, 대기(A)의 일부는 개구부(1215)에 있어서의 하류측 단면(1232) 근방으로부터 안쪽 공간(S1)으로 누설된다.

또한, 상류측 단면(1233) 근방에서는, 발생하는 부압에 의해, 인접하는 상류측의 홈(1230)의 하류측 단면(1232) 근방으로부터 유출된 대기(A)가 화살표(L7)로 나타내는 바와 같이 상류측 단면(1233)측으로부터 도입된다.

또한, 슬라이딩면(1211, 21) 사이에 있어서의 홈(1230)의 하류측 단면(1232) 근방의 피밀봉 유체(F)는, 하류측 단면(1232) 근방으로부터 슬라이딩면(1211, 21) 사이로 유출되는 대기(A)에 의해 외경측으로 되돌려진다.

또한, 슬라이딩면(1211, 21) 사이에 있어서의 홈(1230)의 상류측 단면(1233) 근방의 피밀봉 유체(F)는, 상류측 단면(1233)에서 발생하는 부압에 의해 회수된다. 또한, 피밀봉 유체(F)는 대기(A)와 비교하여 점도가 높고, 비중도 큰 점에서 회전의 영향을 받기 쉽기 때문에, 홈(1230) 내로 회수되면, 회전력이나 원심력에 의해 하류측 단면(1232) 또는 주벽면(1234)을 따라 이동하게 된다.

따라서, 슬라이딩면(1211, 21) 사이의 안쪽 공간(S1)측으로 유출되려고 하는 피밀봉 유체(F)를 회수하여 하류측 단면(1232) 근방으로부터 대기(A)와 함께 슬라이딩면(1211, 21) 사이로 확실하게 되돌릴 수 있다.

이상의 점에서, 정지 밀봉환(1210)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시에 있어서, 슬라이딩면(1211, 21) 사이의 내경측에는, 대기(A)에 의한 유체막이 형성되게 된다. 이에 의하면, 슬라이딩면(1211, 21)끼리를 이간시켜, 유체막에 의해 윤활성을 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 홈(1230)에는, 둘레 방향을 따라 안쪽 공간(S1)측으로 크게 개구하는 개구부(1215)가 형성되어 있기 때문에, 회전 밀봉환(20)의 회전수를 올렸을 때에 홈(1230)에 있어서의 하류측 단면(1232) 근방의 압력이 높아져도, 개구부(1215)로부터 대기(A)를 많이 취입할 수 있다. 또한, 홈(1230)의 상류측 단면(1233) 근방에서 발생하는 부압에 의해 홈(1230) 내로 적극적으로 대기(A)를 취입할 수 있다.

또한, 홈(1230)은, 내경측에 걸쳐 개구부(1215)가 형성되어 있기 때문에, 개구부(1215)로부터 대기(A)를 충분히 취입할 수 있어, 하류측 단면(1232) 근방으로부터 슬라이딩면(1211, 21) 사이에 높은 정압을 확실하게 발생시킬 수 있다.

또한, 홈(1230)은, 경사면(1216)이 마련되어 있기 때문에, 바닥면(1231)보다 깊은 위치로부터 적극적으로 대기(A)를 취입할 수 있다.

또한, 홈(1230)은, 선(α1)을 기준으로 선대칭으로 형성되어 있는 점에서, 도 29에 있어서 점선 화살표로 나타내는 바와 같이, 정지 밀봉환(1210)에 대하여 회전 밀봉환(20)이 상대적으로 지면 시계 방향으로 회전하는 경우에는, 하류측 단면(1232)으로부터 상류측 단면(1233)을 향하여 대기(A)가 이동하여, 상류측 단면(1233) 근방에서 정압이 발생하고, 하류측 단면(1232) 근방에서 부압이 발생하게 된다. 즉, 정지 밀봉환(1210)에 대하여 회전 밀봉환(20)이 상대적으로 지면 반시계 방향으로 회전한 경우와는 반대로 기능하게 된다. 따라서, 정지 밀봉환(1210)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전 방향에 한정되지 않고 사용할 수 있다.

또한, 홈(1230)은, 둘레 방향을 따라 복수 마련되어 있기 때문에, 둘레 방향에 있어서의 슬라이딩면(1211, 21) 사이의 압력 밸런스를 취하기 쉽다. 또한, 본 실시예에서는, 홈(1230)이 둘레 방향으로 균등하게 배치되는 형태를 예시했지만, 불균등하게 배치되어 있어도 좋다. 또한, 홈(1230)의 수량도 자유롭게 변경할 수 있다.

또한, 상기 실시예 22에서는, 홈이 둘레 방향으로 복수 마련되는 형태를 예시했지만, 예를 들면, 축방향으로부터 보아 대략 350도의 원호 형상, 즉, C자 형상으로 형성된 홈이 1개 마련되어 있어도 좋다.

또한, 상기 실시예 22에서는, 홈의 하류측 단면이 둘레 방향으로 직교하여 지름 방향으로 연장되는 형태를 예시했지만, 주벽면과 하류측 단면이 이루는 모서리부가 예각을 이루도록 하류측 단면이 둘레 방향으로 경사져 있어도 좋다. 이에 의하면, 모서리부에서 유체가 수속되기 때문에, 정압 발생 능력을 향상시킬 수 있다.

또한 마찬가지로, 주벽면과 상류측 단면이 이루는 모서리부가 예각을 이루도록 상류측 단면이 둘레 방향으로 경사져 있어도 좋다. 이에 의하면, 정지 밀봉환과 회전 밀봉환의 상대 회전 방향에 한정되지 않고 높은 정압 발생 능력을 발휘할 수 있다.

실시예 23

다음으로, 실시예 23에 따른 슬라이딩 부품에 대해, 도 31을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 22와 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

도 31에 나타나는 바와 같이, 정지 밀봉환(1310)의 슬라이딩면(1311)의 안쪽 공간(S1)측의 가장자리부(1310e)에는, 복수의 홈(1330)과 확개면(1317)이 마련되어 있다.

홈(1330)은, 둘레 방향의 중앙부가 가장 깊고, 당해 중앙부로부터 회전 방향 하류측, 회전 방향 상류측을 향함에 따라 계단 형상으로 얕게 형성되어 있다. 또한, 이 홈(1330)은, 지름 방향으로 연장되는 선(α2)을 기준으로 선대칭으로 형성되어 있다. 또한, 본 실시예 23의 홈(1330)은, 경사면(1316)이 정지 밀봉환(1310)의 내주면까지 연속하고 있지 않다.

이에 의하면, 회전 밀봉환(20)이 정지 밀봉환(1310)에 대하여 지면 반시계 방향으로 상대 회전(실선 화살표 참조)하면, 홈(1330)의 하류측 단면(1332) 근방에서 정압이 발생하게 된다. 또한, 회전 밀봉환(20)이 정지 밀봉환(1310)에 대하여 지면 시계 방향으로 상대 회전(점선 화살표 참조)하면, 홈(1330)의 상류측 단면(1333) 근방에서 정압이 발생하게 된다.

홈(1330)은, 둘레 방향 중앙부로부터 하류측 단면(1332) 및 상류측 단면(1333)을 향하여 얕게 형성되어 있기 때문에, 하류측 단면(1332) 및 상류측 단면(1333) 근방에서 정압 및 부압을 효율 좋게 발생시킬 수 있다.

또한, 본 실시예 23에서는, 홈이 둘레 방향 중앙부로부터 둘레 방향 양단을 향하여 계단 형상으로 얕아지는 형태를 예시했지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 홈의 바닥면은, 둘레 방향 중앙부로부터 둘레 방향 양단을 향하여 점차 얕아지도록 직선상 또는 원호 형상으로 연장되어 있어도 좋다.

실시예 24

다음으로, 실시예 24에 따른 슬라이딩 부품에 대해, 도 32를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

도 32에 나타나는 바와 같이, 정지 밀봉환(1410)의 내경측의 가장자리부(1410e)에는, 복수의 홈(1430)과 확개면(1417)이 마련되어 있다.

홈(1430)은, 제1 홈부(1430C)와 하류측의 제2 홈부(1430D)와 상류측의 제2 홈부(1430D′)로 구성되고, 축방향으로부터 보아 대략 역Ω 형상으로 형성되어 있다. 홈(1430)의 깊이는 둘레 방향으로 일정하게 형성되어 있다.

제1 홈부(1430C)는, 안쪽 공간(S1)으로 개구하고, 둘레 방향으로 원호 형상으로 연장되어 있다. 제1 홈부(1430C)의 바닥면에 있어서의 내경측은 확개면(1417)과 대략 평행한 경사면(1416)으로 형성되어 있고, 그 이외의 부위는 랜드(1412)와 대략 평행한 평탄면으로 형성되어 있다.

제2 홈부(1430D)는, 제1 홈부(1430C)의 하류측 단부로부터 회전 방향 하류측으로 경사져서 지름 방향으로 연설된 경사부(15D)와, 경사부(15D)의 외경측 단부로부터 회전 방향 하류측에 둘레 방향으로 연설된 정압 발생부로서의 연설부(15E)를 갖고 있고, 제2 홈부(1430D)는, 축방향으로부터 보아 역V자 형상으로 형성되어 있다.

또한, 제2 홈부(1430D′)는, 제1 홈부(1430C)의 상류측 단부로부터 회전 방향 상류측으로 경사져서 지름 방향으로 연설된 경사부(15D′)와, 경사부(15D′)의 외경측 단부로부터 회전 방향 상류측에 둘레 방향으로 연설된 부압 발생부로서의 연설부(15E′)를 갖고 있다. 경사부(15D)와 경사부(15D′)는, 축방향으로부터 보아 내경측으로부터 외경측을 향하여 서로 떨어지는 방향으로 경사져서 연설되어 있고, 그 외경측으로부터 연설부(15E, 15E′)가 둘레 방향으로 연설되어 있다.

도 32에 있어서 실선 화살표로 나타내는 바와 같이, 정지 밀봉환(1410)에 대하여 회전 밀봉환(20)이 상대적으로 지면 반시계 방향으로 회전하는 경우에는, 경사부(15D)가 경사져 있기 때문에, 경사부(15D)를 구성하는 2개의 측벽부(152a)를 따라 대기(A)가 이동하여, 제2 홈부(1430D)에 대하여 원활하게 대기(A)를 도입할 수 있다. 또한, 제2 홈부(1430D)에 있어서의 연설부(15E)는 제1 홈부(1430C)보다 유로 단면이 작기 때문에 연설부(15E)의 단부(151a)에 높은 정압을 발생시킬 수 있다. 한편, 연설부(15E′)의 단부(151a′)에서는 부압이 발생한다.

또한, 도 32에 있어서 점선 화살표로 나타내는 바와 같이, 정지 밀봉환(1410)에 대하여 회전 밀봉환(20)이 상대적으로 지면 시계 방향으로 회전하는 경우에는, 경사부(15D′)가 경사져 있기 때문에, 경사부(15D′)를 구성하는 2개의 측벽부(152c)를 따라 대기(A)가 이동하여, 제2 홈부(1430D′)에 대하여 원활하게 대기(A)를 도입할 수 있다. 또한, 제2 홈부(1430D′)에 있어서의 연설부(15E′)는 제1 홈부(1430C)보다 유로 단면이 작기 때문에 연설부(15E′)의 단부(151a′)에 높은 정압을 발생시킬 수 있다. 한편, 연설부(15E)의 단부(151a)에서는 부압이 발생한다.

또한, 정지 밀봉환(1410)의 외경측에는, 특정 동압 발생 기구(30)가 형성되어 있다. 특정 동압 발생 기구(30)는, 복수의 유체 유도홈부(31)와, 환상의 연통홈부(32)와, 레일리 스텝(33)과, 역레일리 스텝(34)으로 구성되어 있다.

각 유체 유도홈부(31)의 바닥면의 외경측 단부는, 외경측을 향함에 따라 깊이가 깊어지는 경사면(31a)이 형성되어 있다. 이들 유체 유도홈부(31)는 바깥 공간(S2)측에 연통하고 있고, 둘레 방향으로 균등하게 배치되어 있다. 또한, 정지 밀봉환(1410)의 외경측의 가장자리부(1410e′)에는, 경사면(31a)과 평행한 확개면(1418)이 형성되어 있다.

연통홈부(32)는, 각 유체 유도홈부(31)의 내경측 단부를 연통하도록 환상으로 연장되어 있다.

레일리 스텝(33)은, 유체 유도홈부(31)에 있어서의 연통홈부(32)보다 외경측의 위치로부터 하류측을 향하여 정지 밀봉환(1410)과 동심 형상으로 둘레 방향으로 연장되어 있다.

역레일리 스텝(34)은, 유체 유도홈부(31)에 있어서의 연통홈부(32)보다 외경측의 위치로부터 상류측을 향하여 정지 밀봉환(1410)과 동심 형상으로 둘레 방향으로 연장되어 있다.

이 유체 유도홈부(31) 및 연통홈부(32)는, 홈(1430)의 깊이 치수보다 깊게 형성되어 있고, 레일리 스텝(33) 및 역레일리 스텝(34)은 홈(1430)과 동일한 깊이로 형성되어 있다.

회전 밀봉환(20)이 회전하고 있지 않을 때에는, 특정 동압 발생 기구(30) 내에 피밀봉 유체(F)가 진입해 있다. 또한, 도 32에 있어서 실선 화살표로 나타내는 바와 같이, 정지 밀봉환(1410)에 대하여 회전 밀봉환(20)이 상대적으로 지면 반시계 방향으로 회전하면, 피밀봉 유체(F)가 유체 유도홈부(31)로부터 레일리 스텝(33)측으로 이동하여 레일리 스텝(33) 내에 동압이 발생한다. 특히 저속 회전시에는, 레일리 스텝(33)의 단부(33A)로부터 슬라이딩면 사이로 유출되는 피밀봉 유체(F)에 의해 액막을 형성하여 윤활성을 향상시킬 수 있다.

또한, 유체 유도홈부(31) 및 연통홈부(32)는 심구(深溝)로 되어 있기 때문에, 피밀봉 유체(F)를 다량으로 보지할 수 있어, 저속 회전시에 슬라이딩면 사이가 빈윤활이 되는 것을 회피할 수 있다. 또한, 유체 유도홈부(31)의 외경측 단부에는 경사면(31a)이 형성되어 있기 때문에, 바깥 공간(S2)으로부터 피밀봉 유체(F)가 원활하게 도입된다.

또한, 도 32에 있어서 점선 화살표로 나타내는 바와 같이, 정지 밀봉환(1410)에 대하여 회전 밀봉환(20)이 상대적으로 지면 시계 방향으로 회전하면, 피밀봉 유체(F)가 유체 유도홈부(31)로부터 역레일리 스텝(34)측으로 이동하여 역레일리 스텝(34) 내에 동압이 발생한다. 특히 저속 회전시에는, 역레일리 스텝(34)의 단부(34A)로부터 슬라이딩면 사이로 유출되는 피밀봉 유체(F)에 의해 액막을 형성하여 윤활성을 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 본 실시예의 정지 밀봉환(1410)은, 정지 밀봉환(1410)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전 방향과 관계없이, 레일리 스텝(33) 및 역레일리 스텝(34)에 의해 동압을 발생시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 제2 홈부(1430D)가 제1 홈부(1430C)의 둘레 방향 단부로부터 외경측을 향하여 경사져서 연장되는 형태를 예시했지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 제2 홈부가 제1 홈부의 둘레 방향 단부로부터 외경측을 향하여 연장되어, 제1 홈부와 제2 홈부가 축방향으로부터 보아 대략 직각을 이루는 대략L자 형상으로 형성되어 있어도 좋다.

또한, 본 실시예에서는, 제2 홈부(1430D)는, 경사부(15D)와 연설부(15E)로 구성되는 형태를 예시했지만, 연설부의 구성을 생략해도 좋다.

또한, 본 실시예에서는, 레일리 스텝 및 역레일리 스텝이 동일한 깊이 치수인 경우를 예시했지만, 상이한 깊이 치수로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 양자는 둘레 방향 길이, 지름 방향 길이에 대해서도 동일해도 상이해도 좋다.

또한, 본 실시예에서는, 슬라이딩면의 외경측으로부터 내경측을 향하여 누설되려고 하는 피밀봉 유체(F)를 밀봉하는 인사이드형의 것인 형태를 예시했지만, 슬라이딩면의 내경측으로부터 외경측을 향하여 누설되려고 하는 피밀봉 유체(F)를 밀봉하는 아웃사이드형의 것이라도 좋다.

실시예 25

다음으로, 실시예 25에 따른 슬라이딩 부품에 대해, 도 33을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 24와 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

도 33에 나타나는 바와 같이, 정지 밀봉환(1510)에 마련되는 홈(1530)은, 제1 홈부(1530C)와 하류측의 제2 홈부(1530D)로 구성되어 있고, 상기 실시예 24의 상류측의 제2 홈부(1430D′)가 마련되어 있지 않다. 이와 같이, 도 33의 실선 화살표로 나타내는 바와 같이, 정지 밀봉환(1510)에 대하여 회전 밀봉환(20)이 상대적으로 지면 반시계 방향으로 회전하는 경우에만 대응하도록 되어 있어도 좋다.

실시예 26

다음으로, 실시예 26에 따른 슬라이딩 부품에 대해, 도 34를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 24와 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.

도 34에 나타나는 바와 같이, 정지 밀봉환(1610)에 마련되는 홈(1630)은, 제1 홈부(1630C)와 하류측의 제2 홈부(1630D)와 상류측의 제2 홈부(1630D′)로 구성되어 있다.

제2 홈부(1630D)의 경사부(1615)는, 제1 홈부(1630C)의 하류측 단부로부터 회전 방향 상류측으로 경사져서 지름 방향으로 연설되어 있다. 또한, 제2 홈부(1630D′)의 경사부(1615′)는, 제1 홈부(1630C)의 상류측 단부로부터 회전 방향 하류측으로 경사져서 지름 방향으로 연설되어 있다.

즉, 경사부(1615)와 경사부(1615′)는, 축방향으로부터 보아 내경측으로부터 외경측을 향하여 서로 근접하는 방향으로 경사져서 연설되어 있고, 그 외경측으로부터 연설부(15E, 15E′)가 서로 떨어지는 방향으로 둘레 방향으로 연설되어 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, 메커니컬 시일을 예로 설명했지만, 슬라이딩 부품은 메커니컬 시일 이외의 축봉 부품이라도 좋다. 또한, 슬라이딩 부품은 축봉 부품 이외, 예를 들면 베어링 부품이라도 좋다.

또한, 상기 실시예 1~26에서는, 홈을 정지 밀봉환에 마련하는 예에 대해서 설명했지만, 홈을 회전 밀봉환에 마련해도 좋다. 바꿔 말하면, 본 발명의 한쪽의 슬라이딩환은 정지 밀봉환이라도 회전 밀봉환이라도 좋다. 또한, 정지 밀봉환과 회전 밀봉환의 양쪽에 마련해도 좋다.

또한, 상기 실시예 1~26에서는, 피밀봉 유체측을 고압측, 누설측을 저압측으로 하여 설명했지만, 피밀봉 유체측과 누설측이 대략 동일한 압력이라도 좋다. 피밀봉 유체측과 누설측이 대략 동일한 압력인 경우, 누설측의 스파이럴홈을 피밀봉 유체측의 동압 발생홈보다 깊게 형성하여, 저속 회전시에 동압 발생홈에서 정압을 발생시키고, 고속 회전시에 스파이럴홈에서 정압을 발생시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실시예 1~26에서는, 피밀봉 유체(F)는 고압의 액체라고 설명했지만, 이에 한정되지 않고 기체 또는 저압의 액체라도 좋고, 액체와 기체가 혼합된 미스트 상태라도 좋다.

또한, 상기 실시예 1~26에서는, 누설측의 유체는 저압의 기체인 대기(A)라고 설명했지만, 이에 한정되지 않고 액체 또는 고압의 기체라도 좋고, 액체와 기체가 혼합된 미스트 상태라도 좋다.

또한, 상기 실시예 1~26에서는, 유체 도출입홈의 바닥면이 랜드의 평탄면과 평행하게 연장되어 있는 형태를 예시했지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 유체 도출입홈의 바닥면이 누설측을 향하여 얕아지도록 경사져 있어도 좋다. 즉, 경사면은, 유체 도출입홈의 바닥면과 상이한 각도로 피밀봉 유체측으로 깊게 형성되어 있으면 된다.

또한, 실시예 1~19와 같이, 유체 도출입홈의 깊이는, 동압 발생홈의 깊이보다 깊어도 좋고, 실시예 20, 21에 적용되어도 좋다. 또한, 실시예 20, 21과 같이, 유체 도출입홈의 깊이는, 동압 발생홈의 깊이와 동일해도 좋고, 실시예 1~19 적용되어도 좋다.

1; 회전축
2; 슬리브
4; 하우징
6; 경사면
8; 경사면(다른 경사면)
10; 정지 밀봉환(한쪽의 슬라이딩환)
10e; 가장자리부
11; 슬라이딩면
12; 랜드
13; 동압 발생 기구
14; 유체 도출입홈
14A, 14B; 개구
14a; 바닥면
15; 레일리 스텝(동압 발생홈)
16; 동압 발생홈(스파이럴홈)
16A; 개구
16a; 바닥면
17, 18; 확개면
20; 회전 밀봉환(다른 한쪽의 슬라이딩환)
21; 슬라이딩면
A; 대기
F; 피밀봉 유체
S1; 안쪽 공간 (피밀봉 유체측 공간)
S2; 바깥 공간(누설측 공간)
S10, S10′; 제1 유체 도출입 공간(유체 도출입 공간)
S12; 제2 유체 도출입 공간(다른 유체 도출입 공간)

Claims (16)

1. 한 쌍의 슬라이딩환이 서로 상대 회전하고, 피밀봉 유체측 공간 및 누설측 공간을 구획하는 슬라이딩 부품으로서,
   한쪽의 슬라이딩환의 슬라이딩면에는, 상기 피밀봉 유체측 및 상기 누설측의 적어도 한쪽의 공간으로 개구하는 홈이 마련되어 있고,
   상기 한 쌍의 슬라이딩환의 적어도 한쪽에 있어서의 상기 홈이 마련되어 있는 측의 공간측의 가장자리부에는, 상기 한쪽의 슬라이딩환의 상기 홈과 상기 다른 한쪽의 슬라이딩환 사이에 형성되는 유체 공간에 연통하고, 상기 홈이 마련되어 있는 측의 공간을 향하여 확개(擴開)된 경사면이 마련되어 있는 슬라이딩 부품.
2. 제1항에 있어서,
   상기 홈은, 상기 홈이 마련되어 있는 측의 공간으로 개구하는 유체 도출입홈과, 상기 유체 도출입홈에 연통하여 둘레 방향으로 연설(延設)되는 동압 발생홈을 구비하고,
   상기 유체 도출입홈은 상기 동압 발생홈보다 깊게 형성되어 있는 슬라이딩 부품.
3. 제1항에 있어서,
   상기 홈은, 상기 홈이 마련되어 있는 측의 공간으로 개구하는 유체 도출입홈과, 상기 유체 도출입홈에 연통하여 둘레 방향으로 연설되는 동압 발생홈을 구비하고,
   상기 유체 도출입홈과 상기 동압 발생홈은 동일한 깊이로 형성되어 있는 슬라이딩 부품.
4. 제1항에 있어서,
   상기 경사면은, 상기 한쪽의 슬라이딩환에 마련되어 있는 슬라이딩 부품.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 유체 도출입홈의 바닥면과 상기 경사면이 둔각을 이루고 있는 슬라이딩 부품.
6. 제1항에 있어서,
   상기 한쪽의 슬라이딩환에는, 상기 경사면과, 상기 경사면의 둘레 방향 양(兩)단연으로부터 기립하는 측면에 의해 경사홈이 형성되어 있고,
   상기 한쪽 또는 다른 한쪽의 슬라이딩환에 있어서의 상기 홈이 마련되어 있는 측의 공간측의 가장자리부에는, 상기 홈이 마련되어 있는 측의 공간을 향하여 확개된 확개면이 형성되어 있고,
   상기 확개면에 의해 구획되고 둘레 방향으로 연장되어 형성되는 연통 공간은 상기 경사홈에 연통하고 있는 슬라이딩 부품.
7. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 유체 도출입홈은 내경측의 공간에 연통하고 있고,
   상기 동압 발생홈의 최외경의 위치는 상기 유체 도출입홈의 최외경의 위치보다 외경측에 위치하고 있는 슬라이딩 부품.
8. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 유체 도출입홈은 외경측의 공간에 연통하고 있고,
   상기 동압 발생홈의 최내경의 위치는 상기 유체 도출입홈의 최내경의 위치보다 내경측에 위치하고 있는 슬라이딩 부품.
9. 제7항에 있어서,
   상기 동압 발생홈은 상기 유체 도출입홈의 둘레 방향 양측에 마련되어 있고, 당해 동압 발생홈끼리는 연통하고 있는 슬라이딩 부품.
10. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 유체 도출입홈은 상기 피밀봉 유체측의 공간에 연통하고 있고, 상기 한쪽 또는 다른 한쪽의 슬라이딩환의 슬라이딩면에는, 상기 누설측의 공간에 연통하고, 상기 피밀봉 유체측의 공간에는 연통하지 않는 스파이럴홈이 마련되어 있는 슬라이딩 부품.
11. 제10항에 있어서,
    상기 한쪽의 슬라이딩환에 있어서의 상기 누설측의 가장자리부에는, 상기 스파이럴홈과 다른 한쪽의 슬라이딩환 사이에 형성되는 다른 유체 공간에 연통하고, 상기 누설측의 공간을 향하여 확개된 다른 경사면이 마련되어 있는 슬라이딩 부품.
12. 제1항에 있어서,
    상기 피밀봉 유체는 액체이며, 상기 누설측의 유체는 기체인 슬라이딩 부품.
13. 제1항에 있어서,
    상기 홈은, 지름 방향 길이보다 둘레 방향 길이가 긴 띠 형상의 개구홈이며, 당해 개구홈의 적어도 일부에, 둘레 방향을 따라 상기 홈이 마련되어 있는 측의 공간측으로 개방하는 개구부가 형성되어 있는 슬라이딩 부품.
14. 제13항에 있어서,
    상기 개구홈은, 상기 개구부가 형성되고 둘레 방향으로 연장되는 제1 홈부와, 상기 제1 홈부의 하류측 단부로부터 지름 방향 성분을 가지고 연설되고 그 단부가 폐색된 제2 홈부를 갖고 있는 슬라이딩 부품.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 홈부는, 지름 방향 성분을 가지고 연설된 경사부와, 상기 경사부로부터 둘레 방향으로 연장되는 연설부로 구성되어 있는 슬라이딩 부품.
16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개구홈은, 지름 방향으로 연장되는 선을 기준으로 하여 선대칭으로 형성되어 있는 슬라이딩 부품.

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