WO2019221226A1 - シールリング - Google Patents

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WO2019221226A1
WO2019221226A1 PCT/JP2019/019498 JP2019019498W WO2019221226A1 WO 2019221226 A1 WO2019221226 A1 WO 2019221226A1 JP 2019019498 W JP2019019498 W JP 2019019498W WO 2019221226 A1 WO2019221226 A1 WO 2019221226A1
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WO
WIPO (PCT)
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groove
seal ring
static pressure
circumferential direction
diameter side
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/019498
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English (en)
French (fr)
Inventor
航 木村
雄一郎 徳永
宜昭 瀧ヶ平
河野　徹
英俊 笠原
純 弘松
崇史 大田
Original Assignee
イーグル工業株式会社
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Publication date
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Priority to JP2020519914A priority patent/JP7242658B2/ja
Priority to US17/046,261 priority patent/US11293553B2/en
Priority to EP19803635.2A priority patent/EP3816488B1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3404—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal
    • F16J15/3408—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface
    • F16J15/3412—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface with cavities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3268—Mounting of sealing rings
    • F16J15/3272—Mounting of sealing rings the rings having a break or opening, e.g. to enable mounting on a shaft otherwise than from a shaft end

Definitions

  • the present invention relates to a seal ring that is used to seal a gap between a rotating shaft and a housing, and more particularly to a seal ring that is used by being attached to an annular groove so-called stuffing box.
  • the seal ring is mounted in an annular groove on the outer periphery of the rotating shaft, and the sliding surface of the seal ring is slid in close contact with the sliding surface formed on the rotating shaft.
  • the gap is shaft sealed to prevent leakage of the sealed fluid.
  • a seal ring as described in Patent Document 1 As a seal ring in which dynamic pressure is generated between sliding surfaces by rotation of a rotary shaft, for example, a seal ring as described in Patent Document 1 is known.
  • the seal ring of Patent Document 1 is attached to an annular groove provided on the outer periphery of the rotary shaft, and is pressed against the housing side and one side wall surface side of the annular groove by the pressure of a high-pressure sealed fluid, The sliding surface on one side surface of the seal ring is slid closely against the sliding surface on the wall surface side.
  • the sliding surface on one side of the seal ring is provided with a plurality of dynamic pressure grooves that open to the inner diameter side in the circumferential direction.
  • the dynamic pressure grooves include a deep groove at the center in the circumferential direction and a circumferential direction of the deep groove. It is composed of shallow grooves that extend in the circumferential direction on both sides and incline so that the bottom surface gradually becomes shallower toward the circumferential end.
  • a positive pressure is increased by the wedge action of the inclined bottom surface of the shallow groove, and a positive pressure is generated as a whole of the dynamic pressure groove, so that a force for slightly separating the sliding surfaces, that is, a so-called buoyancy is obtained.
  • a high-pressure sealed fluid flows from the inner diameter side to the sliding surfaces, and from the shallow groove on the rotational direction side where positive pressure is generated, between the sliding surfaces. Since the sealed fluid flows out, a fluid film is formed between the sliding surfaces, and the lubricity between the sliding surfaces is maintained.
  • the sliding surface of the rotating shaft moves in the circumferential direction with respect to the dynamic pressure groove, and when the rotating shaft rotates, the fluid to be sealed from the deep groove to the shallow groove on the rotating direction side. Is sufficiently supplied, and a fluid film is formed between the sliding surfaces, but when used for a rotating shaft that rotates at high speed, a shallow groove that generates a negative pressure by generating a large negative pressure along with a large positive pressure in the circumferential direction. It is difficult to hold the sealed fluid in and around it, and the supply amount of the sealed fluid that moves in the circumferential direction from the shallow groove to the deep groove is reduced. As a result, the fluid to be sealed is not sufficiently supplied, and the positive pressure does not increase as the rotational speed of the entire dynamic pressure groove increases, and a sufficient fluid film may not be formed.
  • the present invention has been made paying attention to such problems, and an object of the present invention is to provide a seal ring having a high lubricity so that a fluid film can be formed between sliding surfaces in a wide rotation range.
  • the seal ring of the present invention is A seal ring that seals a gap between the rotary shaft and the housing, On the sliding surface of the seal ring, a dynamic pressure groove having a positive pressure generating part and a negative pressure generating part, a static pressure supply path extending from the inner diameter side toward the outer diameter side and opening to the sealed fluid side, Is provided, In the circumferential direction, the positive pressure generator, the negative pressure generator, and the static pressure supply path are arranged in this order. According to this, since the sealed fluid is supplied from the static pressure supply path into which the high-pressure sealed fluid is introduced to the negative pressure generating section adjacent in the circumferential direction, the negative pressure generating section and its surroundings are covered. Since the sealed fluid is held and the sealed fluid is sufficiently supplied from the negative pressure generating unit to the positive pressure generating unit, a fluid film can be formed between the sliding surfaces in a wide rotation range, and the seal ring Lubricity can be improved.
  • the static pressure supply path may be provided at a position sandwiched in the circumferential direction by the dynamic pressure groove. According to this, even if the seal ring is rotated in any direction, the sealed fluid can be supplied from the static pressure supply path adjacent in the circumferential direction to the negative pressure generating portion of the dynamic pressure groove.
  • the dynamic pressure groove and the static pressure supply path may be provided alternately over the circumferential direction of the sliding surface. According to this, since the sealed fluid is supplied to all the dynamic pressure grooves from the static pressure supply passages adjacent to each other in the circumferential direction, buoyancy can be generated in a balanced manner in the circumferential direction between the sliding surfaces.
  • the static pressure supply path is a groove formed from the inner diameter side to the outer diameter side. According to this, since the static pressure supply path is a groove that opens continuously in the radial direction from the inner diameter side of the sliding surface, fluid can be supplied to a wide range of the sliding surface.
  • the static pressure supply path may be formed such that the depth on the inner diameter side is deeper than the depth on the outer diameter side. According to this, the flow of the sealed fluid is formed in the radial direction from the inner diameter side to the outer diameter side of the static pressure supply path, and the sealed fluid is easily supplied.
  • the outer diameter end of the static pressure supply path may be formed on the outer diameter side of the outer diameter end of the dynamic pressure groove. According to this, the sealed fluid can be reliably supplied from the static pressure supply path adjacent in the circumferential direction to the negative pressure generating portion in the dynamic pressure groove.
  • the plurality of static pressure supply paths may be communicated by a communication groove extending in the circumferential direction on the outer diameter side. According to this, since the sealed fluid introduced from the inner diameter side into the static pressure supply path is supplied to the outer diameter side of the sliding surface by the communication groove, the lubricity can be further improved.
  • the communication groove may be an arc shape. According to this, since the sealed fluid follows the rotation direction of the rotary shaft in the communication groove, the sealed fluid is easily supplied over the circumferential direction of the communication groove.
  • the communication groove may be corrugated. According to this, since the sealed fluid can flow out from the communication groove to a wide range on the outer diameter side of the sliding surface, and the area of the communication groove can be increased, the lubricity can be further improved. .
  • All the static pressure supply paths may be communicated by the communication groove. According to this, since the fluid to be sealed is supplied to the outer diameter side of the sliding surface in a balanced manner over the circumferential direction, the lubricity can be further improved.
  • the dynamic pressure groove may be composed of a deep groove that opens to the sealed fluid side, and a shallow groove that continues to the deep groove and extends in the circumferential direction. According to this, the sealed fluid can be reliably supplied to the shallow groove through the deep groove even during high-speed rotation.
  • the dynamic pressure groove is opened to the sealed fluid side, and is inclined so that the deep groove at the center in the circumferential direction and the bottom face of the deep groove extend in the circumferential direction and gradually extend toward the circumferential end. And a shallow groove. According to this, the seal ring can be used by rotating in both directions.
  • the deep groove may be communicated with the communication groove. According to this, since the sealed fluid is supplied from the communication groove to the deep groove, the sealed fluid is sufficiently supplied to the shallow groove as the positive pressure generating portion, and the buoyancy caused by the positive pressure in the entire dynamic pressure groove. Becomes easier to obtain.
  • FIG. 2 is a partial side view of a seal ring in Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA in the seal ring of FIG. 3.
  • 6 is a partial side view of a seal ring of Modification A in Embodiment 1.
  • FIG. (A) And (b) is a partial side view of the seal ring of the modifications B and C in Example 1.
  • FIG. 6 is a partial side view of a seal ring of Modification D in Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a partial side view of a seal ring of a modification example E in Example 1.
  • FIG. (A) to (c) are partial side views of seal rings of modified examples F to H in Example 1.
  • FIG. It is a partial side view of the seal ring in Example 2 of the present invention. It is a partial side view of the seal ring in Example 3 of the present invention.
  • (A) is a BB cross-sectional view of the seal ring of FIG. 11, and (b) is a cross-sectional view showing a modification of the static pressure groove.
  • (A) And (b) is a partial side view of the seal ring of the modification I and J in Example 3.
  • the seal ring according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the right side of FIG. 2 will be described as the sealed fluid side L and the left side of FIG.
  • the fluid pressure of the sealed fluid on the sealed fluid side L is assumed to be higher than the atmospheric pressure.
  • the sliding surface is constituted by a flat surface and a groove recessed from the flat surface.
  • the flat surface constituting the sliding surface is indicated in white, and the sliding surface is constituted.
  • the grooves are illustrated by dot notation.
  • the seal ring 1 seals the space between the rotating shaft 2 of the rotating machine and the housing 3 that rotate relatively, thereby sealing the inside of the housing 3 with the sealed fluid side L and the atmosphere side A (see FIG. 2), and the leakage of the sealed fluid from the sealed fluid side L to the atmosphere side A is prevented.
  • the rotating shaft 2 and the housing 3 are made of a metal material such as stainless steel.
  • the sealed fluid is, for example, oil used for cooling and lubrication of gears and bearings (not shown) provided in the machine room of the rotating machine.
  • the seal ring 1 is a resin molded product such as PTFE, and is formed in a C shape by providing an abutment portion 1 a at one place in the circumferential direction. It is used by being mounted on an annular groove 20 having a rectangular cross section provided along the outer periphery. Further, the seal ring 1 has a rectangular cross section, and is pressed against the atmosphere side A by the fluid pressure of the sealed fluid acting on the side surface of the sealed fluid side L.
  • the sliding surface S1 formed on the side of the annular groove 20 may be referred to as the side surface 10.
  • the sliding surface S2 on the side wall surface 21 on the atmosphere side A of the annular groove 20 (hereinafter also referred to simply as the side wall surface 21).
  • the seal ring 1 receives stress in the expanding direction due to the fluid pressure of the sealed fluid acting on the inner peripheral surface, and is pressed in the outer diameter direction, thereby causing the outer peripheral surface 11 to move toward the inner periphery of the shaft hole 30 of the housing 3. It is in close contact with the surface 31.
  • the sliding surfaces S1 and S2 form substantial sliding regions between the side surface 10 of the seal ring 1 and the side wall surface 21 of the annular groove 20 of the rotating shaft 2, respectively. Further, on the side surface 10 side, a non-sliding surface S1 ′ is connected to the outer diameter side of the sliding surface S1, and on the side wall surface 21 side, a non-sliding surface S2 ′ is provided on the inner diameter side of the sliding surface S2. They are connected (see FIG. 2).
  • the sliding surface S1 formed on the side surface 10 side of the seal ring 1 is adjacent to the flat surface 16 and a plurality of dynamic pressure grooves 12 provided in the circumferential direction in the circumferential direction. It is comprised by the static pressure groove
  • the dynamic pressure grooves 12 and the static pressure grooves 13 are equally distributed in the circumferential direction of the sliding surface S1 excluding the vicinity of the joint portion 1a, and are alternately provided in the circumferential direction.
  • the flat surface 16 is sandwiched in the circumferential direction between the seal portion 16a that is located on the outer diameter side and that is continuous in a substantially annular shape with the joint portion 1a interposed therebetween, and the dynamic pressure groove 12 and the static pressure groove 13 that are located on the inner diameter side. It consists of a lubrication part 16b connected to the seal part 16a (see FIG. 3).
  • the dynamic pressure groove 12 has a function of generating dynamic pressure according to the rotation of the rotating shaft 2, and has an inner diameter side (sealed fluid side) of the seal ring 1.
  • a deep groove 120 provided at the center in the circumferential direction, and a pair of shallow grooves 121 and 122 (positive pressure generating portion, negative pressure generating portion) extending from the deep groove 120 to the circumferential direction and extending in the circumferential direction, It is composed of 3 and 4, the right side of the drawing with the deep groove 120 interposed therebetween will be described as a shallow groove 121 (positive pressure generating portion), and the left side of the drawing will be described as a shallow groove 122 (negative pressure generating portion).
  • the deep groove 120 is formed with a flat bottom surface, and the shallow grooves 121 and 122 are formed as inclined surfaces in which the bottom surface gradually shallows from the deep groove 120 side toward the respective circumferential ends.
  • the bottom surface of the deep groove 120 is formed so as to be deeper than the deepest part of the shallow grooves 121 and 122, and the depth of the deep groove 120 is several tens ⁇ m to several hundreds ⁇ m, preferably 100 to 200 ⁇ m. Has been.
  • the static pressure groove 13 allows the sealed fluid to flow between the sliding surfaces S ⁇ b> 1 and S ⁇ b> 2 if the sealed fluid is higher than the atmosphere regardless of rotation / stop of the rotating shaft 2. It is substantially rectangular when viewed from the side, opens to the inner diameter side (sealed fluid side) of the seal ring 1 and closes the outer diameter side, and the dynamic pressure grooves 12 (the deep grooves 120 and the shallow grooves 121, 122) longer in the radial direction than 122).
  • the bottom surface 13 d of the static pressure groove 13 is flat and parallel to the flat surface 16, and the depth of the static pressure groove 13 is substantially the same as the depth of the deep groove 120.
  • the depth of the static pressure groove 13 may be deeper than the depth of the deep groove 120 (up to a depth of about 1 mm). Further, all of the three side surfaces 13a, 13b, 13c of the static pressure groove 13 extend orthogonally from the bottom surface 13d (see particularly FIG. 4).
  • a negative pressure is generated in the shallow groove 122 (hereinafter simply referred to as the shallow groove 122) of the seal ring 1 on the side opposite to the rotation direction of the rotating shaft 2 (left side in FIG. 3).
  • the shallow groove 121 hereinafter simply referred to as the shallow groove 121 of the seal ring 1 on the direction side (right side of FIG. 3)
  • the sealed fluid introduced into the deep groove 120 is supplied, and the positive pressure is generated by the wedge action of the inclined surface.
  • a positive pressure is generated as a whole in the dynamic pressure groove 12 to obtain a force that slightly separates the sliding surfaces S1 and S2, that is, a so-called buoyancy.
  • a high-pressure sealed fluid flows into the sliding surfaces S1 and S2 from the inner diameter side of the sliding surfaces S1 and S2, and sliding from the shallow groove 121 where positive pressure is generated.
  • the sealed fluid flows out between the surfaces S1 and S2.
  • the shallow groove 122 where the negative pressure is generated in the dynamic pressure groove 12 is subjected to a force for sucking the sealed fluid existing between the surrounding sliding surfaces S1 and S2.
  • a sealed fluid is supplied to 16b from the static pressure groove 13 adjacent in the circumferential direction.
  • the sealed fluid is supplied from the static pressure groove 13 into which the high-pressure sealed fluid is introduced to the shallow groove 122 serving as the negative pressure generating portion adjacent in the circumferential direction, the shallow groove 122 and The sealed fluid is held in the surrounding lubricating portion 16b, and the sealed fluid is sufficiently supplied from the deep groove 120 and the shallow groove 122 to the shallow groove 121 as the positive pressure generating portion.
  • a fluid film can be formed between the sliding surfaces S1 and S2, and the lubricity of the seal ring 1 can be improved.
  • the shallow groove 122 as a negative pressure generating portion in the dynamic pressure groove 12 opens to the inner diameter side (sealed fluid side), and the sealed fluid is introduced also from the inner diameter side of the sliding surface S1, so that the shallow groove is formed.
  • the sealed fluid is easily held in 122.
  • the sealed fluid is held and the negative pressure is reduced, whereby the dynamic pressure groove 12 is formed between the sliding surfaces S1 and S2. Since the dynamic pressure can be generated in a state where variations in pressure (positive pressure and negative pressure) are suppressed in the circumferential direction corresponding to the direction position, the lubricity of the seal ring 1 is prevented while preventing vibration caused by cavitation or the like. Can be increased.
  • the static pressure groove 13 is formed longer in the radial direction than the dynamic pressure groove 12 (particularly the shallow groove 122), the static pressure groove adjacent to the shallow groove 122 as the negative pressure generating portion in the circumferential direction.
  • the sealed fluid can be reliably supplied from 13.
  • the static pressure groove 13 extends to a position closer to the outer diameter side than the dynamic pressure groove 12, so that the sealed fluid is supplied to the outer diameter side of the sliding surface S1 (outer diameter side than the dynamic pressure groove 12). Since a fluid film can be formed between the sliding surfaces S1, S2, the lubricity of the seal ring 1 can be further improved.
  • the static pressure groove 13 is provided at a position sandwiched between the dynamic pressure grooves 12 and 12 in the circumferential direction, the shallow ring 122 serving as the negative pressure generating portion is not affected by rotation of the seal ring 1 in any direction.
  • the sealed fluid can be reliably supplied from the static pressure groove 13 adjacent in the circumferential direction.
  • the dynamic pressure grooves 12 and the static pressure grooves 13 are alternately provided over the circumferential direction of the sliding surface S1, all the dynamic pressure grooves 12 are sealed from the static pressure grooves 13 adjacent in the circumferential direction. Since the fluid is supplied, buoyancy can be generated with a good balance over the circumferential direction of the sliding surface S1.
  • the static pressure groove 13 is formed in addition to the dynamic pressure groove 12, the contact area between the sliding surfaces S1 and S2 (the area of the flat surface 16) can be reduced, and the static pressure groove 13 is sealed. Since fluid is stored and lubrication between the sliding surfaces S1 and S2 is promoted, wear of the sliding surface S1 can be suppressed.
  • the static pressure groove 13 is a groove that opens continuously in the radial direction from the inner diameter side to the outer diameter side of the sliding surface S1, the sealed fluid flows from the static pressure groove 13 in the rotation direction of the rotary shaft 2. By following and flowing out, the sealed fluid can be supplied to a wide range between the sliding surfaces S1 and S2. Further, since the outer diameter end of the static pressure groove 13 is formed on the outer diameter side with respect to the outer diameter end of the dynamic pressure groove 12, negative pressure is generated in the dynamic pressure groove 12 from the static pressure groove 13 adjacent in the circumferential direction.
  • the sealed fluid can be reliably supplied to the shallow groove 122 as a portion, and to the seal portion 16a located on the outer diameter side (outer diameter side than the dynamic pressure groove 12) between the sliding surfaces S1 and S2. Since the fluid to be sealed can be supplied to form a fluid film on the seal portion 16a, the lubricity of the seal ring 1 can be further improved.
  • the dynamic pressure groove 12 is inclined so that the deep groove 120 at the center in the circumferential direction opened to the inner diameter side and the bottom surface of the deep groove 120 continues in the circumferential direction and extends in the circumferential direction and gradually becomes shallower toward the circumferential end. Since the seal ring is composed of the shallow grooves 121 and 122, the seal ring 1 can be used by rotating in both directions, and the sealed fluid can be supplied to both the shallow grooves 121 and 122 through the deep groove 120 even during high-speed rotation. Can be reliably supplied.
  • the seal ring 1 is C-shaped, the sealing performance can be stably maintained even if the circumference of the seal ring 1 changes due to thermal expansion and contraction.
  • the static pressure groove 13 may be formed to have substantially the same length in the radial direction as the dynamic pressure groove 12.
  • the circumferential width of the static pressure groove 13 is the circumferential length.
  • the width may be narrower than 1/3 of the radial length, or may be formed wider than the radial length by one time or more.
  • a plurality of static pressure grooves 13 are formed in the circumferential direction between the dynamic pressure grooves 12 and 12 adjacent in the circumferential direction. Also good.
  • the static pressure supply path 113 is not a groove but is formed as a communication hole extending in a substantially L shape in the seal ring 1. It may be.
  • the static pressure supply path 113 includes an opening 113a that opens in the axial direction between the dynamic pressure grooves 12 and 12 adjacent in the circumferential direction on the outer diameter side of the sliding surface S1, and an inner peripheral surface of the seal ring 1. It has the opening part 113b opened to an internal diameter direction in the axial direction (thickness direction) substantially center.
  • the dynamic pressure groove 12 may be freely configured, for example, T It may be formed as a character groove, a Rayleigh step, a spiral groove, or the like.
  • the sliding surface S1 (see FIG. 2) formed on the side surface 210 of the seal ring 201 includes a flat surface 216 and a plurality of dynamic pressure grooves 212 provided in the circumferential direction.
  • static pressure grooves 213 static pressure supply paths provided between the dynamic pressure grooves 212 adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the dynamic pressure groove 212 is open on the inner diameter side (sealed fluid side) of the seal ring 201, and a pair of deep grooves 220 provided in the circumferential center and a pair of circumferentially extending from the deep grooves 220 on both sides in the circumferential direction.
  • Shallow grooves 221 and 222 positive pressure generating part, negative pressure generating part.
  • the deep groove 220 is formed to be longer in the radial direction than the shallow grooves 221 and 222, and the length in the radial direction is substantially the same as that of the static pressure groove 213.
  • the deep groove 220 of the dynamic pressure groove 212 is formed to have substantially the same length in the radial direction as the static pressure groove 213, so that the fluid to be sealed is the deep groove 220 of the static pressure groove 213 and the dynamic pressure groove 212. Therefore, the fluid to be sealed can be sufficiently supplied in a wide range from the outer diameter side to the outer diameter side between the sliding surfaces S1 and S2.
  • the sealed fluid that has flowed out in the static pressure groove 213 into which the high-pressure sealed fluid is introduced is supplied to the outer diameter side of the deep groove 220, Since the sealed fluid is sufficiently supplied from the deep groove 220 and the shallow groove 222 to the shallow groove 221 as the generating portion, a fluid film can be formed between the sliding surfaces S1 and S2 in a wide rotation range, and the seal ring 201 is formed. Can improve the lubricity.
  • the sliding surface S1 (see FIG. 2) formed on the side surface 310 of the seal ring 301 includes a flat surface 316 and a plurality of dynamic pressure grooves 312 provided in the circumferential direction.
  • static pressure grooves 313 static pressure supply passages
  • the dynamic pressure groove 312 opens on the inner diameter side (sealed fluid side) of the seal ring 301, and a deep groove 320 provided in the center in the circumferential direction, and a pair of shallow grooves extending continuously from the deep groove 320 to both sides in the circumferential direction. Grooves 321 and 322 (positive pressure generating part, negative pressure generating part). Further, the deep groove 320 is formed to be longer in the radial direction than the shallow grooves 321 and 322, and the length in the radial direction is substantially the same as that of the static pressure groove 313.
  • the deep grooves 320 and the static pressure grooves 313 of all the dynamic pressure grooves 312 provided in the circumferential direction are communicated with each other by an arc-shaped communication groove 314 extending in the circumferential direction on the outer diameter side.
  • the communication groove 314 is formed on the outer diameter side of the flat surface 316 and on the inner diameter side of the seal portion 316a continuously connected in a substantially annular shape with the joint portion 1a (see FIG. 1) interposed therebetween.
  • the static pressure groove 313 and the communication groove 314 are formed to have substantially the same depth.
  • the deep groove 320 of the dynamic pressure groove 312 is also formed to have substantially the same depth as the communication groove 314.
  • the sealed fluid can flow out to a wide range on the outer diameter side between the sliding surfaces S1 and S2, and the lubricity of the seal ring 301 can be improved. Furthermore, since all the deep grooves 320 are communicated with the communication grooves 314, the sealed fluid supplied along the circumferential direction of the communication grooves 314 is supplied to the deep grooves 320. The fluid to be sealed is sufficiently supplied to the shallow groove 321 and buoyancy due to the positive pressure is more easily obtained in the entire dynamic pressure groove 312.
  • the static pressure groove 313 is formed such that the inner diameter side is deeper than the outer diameter side, and the communication groove 314 is the inner diameter side of the static pressure groove 313. It may be formed substantially the same as the depth of. According to this, since the sealed fluid easily flows from the inner diameter side to the outer diameter side of the static pressure groove 313, the sealed fluid is easily introduced into the communication groove 314, and the lubricity of the seal ring 301 is further improved. be able to.
  • the depth may be formed from the inner diameter side to the outer diameter side, and the inner diameter side depth may be larger than the outer diameter side depth. It may be formed shallowly.
  • the communication groove 314 is formed so as to extend in the circumferential direction from a plurality of locations in the radial direction (for example, two strips). May be.
  • the communication groove 314 may be formed in a corrugated shape. According to this, since the sealed fluid can flow out from the communication groove 314 to a wide range on the outer diameter side of the sliding surface S1, and the area of the communication groove 314 can be increased, lubrication of the seal ring 301 is achieved. The sex can be increased.
  • the configuration of the static pressure groove shown in the modifications A to E of the first embodiment may be applied to the second embodiment, or the modification of the first embodiment may be applied to the third embodiment.
  • the configurations of the static pressure grooves shown in Examples B to E may be applied.
  • the numbers and shapes of the dynamic pressure grooves and the static pressure grooves provided on the sliding surface S1 of the seal ring may be appropriately changed so as to obtain a desired dynamic pressure effect.
  • the shape of the bottom surface and the side surface of the static pressure groove is not limited to a rectangular shape, and may be freely configured, and the side surface may extend inclined from the bottom surface.
  • the seal ring may be configured in an annular shape in which the joint portion 1a is not provided, and the outer shape of the seal ring is not limited to a circular shape when viewed from the side, and may be formed as a polygonal shape.
  • the seal ring is not limited to a rectangular cross section, and may be, for example, a trapezoidal cross section or a polygonal cross section, and the side surface on which the sliding surface S1 is formed may be inclined.
  • groove shown in the above embodiment may be formed on the sliding surface S2 of the annular groove 20 of the rotating shaft 2.
  • fluid to be sealed has been described by taking oil as an example, it may be a liquid such as water or coolant, or may be a gas such as air or nitrogen.

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Abstract

広い回転域において摺動面間に流体膜を形成可能として、潤滑性が高いシールリングを提供する。　回転軸２とハウジング３との間の隙間を軸封するシールリング１であって、シールリング１の摺動面Ｓ１には、正圧発生部１２１と負圧発生部１２２を有する動圧溝１２と、内径側から外径側に向けて延びかつ被密封流体側に開口する静圧供給路１３と、が設けられており、周方向に正圧発生部１２１、負圧発生部１２２、静圧供給路１３の順に配置されている。

Description

シールリング
　本発明は、回転軸とハウジングとの間の隙間を軸封するために用いられるシールリング、特に環状溝いわゆるスタフィングボックスに装着して用いられるシールリングに関する。
　従来、シールリングは、回転軸の外周の環状溝に装着され、回転軸に形成される摺動面に対してシールリングの摺動面を密接摺動させることにより、回転軸とハウジングとの間の隙間を軸封し、被密封流体の漏れを防止している。
　シールリングにおいて、密封性を長期間維持させるためには、「密封」と「潤滑」という相反する条件を両立させなければならない。特に近年においては、環境対策等のために、被密封流体の漏れ防止を図りつつ、機械的損失を低減させるべく、低摩擦化の要求が高まっている。低摩擦化は、回転軸の回転により摺動面間に動圧を発生させ、摺動面間に被密封流体による流体膜を介在させる手法により達成できる。
　回転軸の回転により摺動面間に動圧を発生させるようにしたシールリングとして、例えば特許文献１に記載されるようなシールリングが知られている。特許文献１のシールリングは、回転軸の外周に設けられる環状溝に装着され、高圧の被密封流体の圧力によってハウジング側かつ環状溝の一方の側壁面側に押し付けられ、環状溝の一方の側壁面側の摺動面に対してシールリングの一方の側面側の摺動面を密接摺動させている。また、シールリングの一方の側面側の摺動面には、内径側に開口する動圧溝が周方向に複数設けられており、動圧溝は、周方向中央の深溝と、深溝の周方向両側に連続し周方向に延び底面が周方向末端へ向けて徐々に浅くなるように傾斜する浅溝と、から構成されている。回転軸とシールリングとが相対回転すると、その内径側から深溝内に被密封流体が導入されるとともに、回転軸の回転方向とは反対方向側のシールリングの浅溝では負圧が生じる一方、同回転方向と同方向側の浅溝では深溝内に導入された被密封流体が供給されることで正圧が生じる。そして、該浅溝の傾斜する底面によるくさび作用によって正圧が大きくなり、動圧溝全体として正圧が発生することにより、摺動面間を僅かに離間させる力、いわゆる浮力が得られる。摺動面間が僅かに離間することにより、それらの内径側から摺動面間に高圧の被密封流体が流入するととともに、正圧が発生する回転方向側の浅溝からは摺動面間に被密封流体が流出していくため、摺動面間に流体膜が形成され、摺動面間の潤滑性が維持されている。
特開平９－２１０２１１号公報（第３頁、第３図）
　特許文献１のシールリングにおいては、動圧溝に対して回転軸の摺動面が周方向に移動しており、回転軸の回転時には、回転方向側の浅溝に対して深溝から被密封流体が十分に供給され摺動面間に流体膜が形成されるが、特に高速回転する回転軸に用いると、周方向に大きな正圧とともに大きな負圧が生じることにより、負圧を発生させる浅溝およびその周辺に被密封流体が保持され難くなるとともに、該浅溝から深溝に周方向に移動する被密封流体の供給量が減少し、正圧を発生させる回転方向側の浅溝に対して深溝から被密封流体が十分に供給されなくなり、動圧溝全体として回転数の増加ほどは正圧が高まらず、十分な流体膜が形成されない虞があった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、広い回転域において摺動面間に流体膜を形成可能として、潤滑性が高いシールリングを提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明のシールリングは、
　回転軸とハウジングとの間の隙間を軸封するシールリングであって、
　前記シールリングの摺動面には、正圧発生部と負圧発生部を有する動圧溝と、内径側から外径側に向けて延びかつ被密封流体側に開口する静圧供給路と、が設けられており、
　周方向に前記正圧発生部、前記負圧発生部、前記静圧供給路の順に配置されている。
　これによれば、高圧の被密封流体が導入される静圧供給路から周方向に隣接する負圧発生部に対して被密封流体が供給されることにより、負圧発生部およびその周辺に被密封流体が保持されるとともに、正圧発生部に対して負圧発生部から被密封流体が十分に供給されるため、広い回転域において摺動面間に流体膜を形成可能として、シールリングの潤滑性を高めることができる。
　前記動圧溝により周方向に挟まれる位置に前記静圧供給路が設けられていてもよい。
　これによれば、シールリングをいずれの方向に回転させても周方向に隣接する静圧供給路から動圧溝の負圧発生部に被密封流体を供給できる。
　前記動圧溝と前記静圧供給路は、前記摺動面の周方向に亘って交互に設けられていてもよい。
　これによれば、周方向に隣接する静圧供給路から全ての動圧溝に被密封流体が供給されるため、摺動面間の周方向に亘ってバランスよく浮力を発生させることができる。
　前記静圧供給路は、内径側から外径側にかけて形成された溝である。
　これによれば、静圧供給路が摺動面の内径側から径方向に連続して開口する溝であるため、摺動面の広い範囲に流体を供給できる。
　前記静圧供給路は、内径側の深さが外径側の深さに比べて深く形成されていてもよい。
　これによれば、静圧供給路の内径側から外径側に向けて径方向に被密封流体の流れが形成され、被密封流体が供給されやすい。
　前記静圧供給路の外径端は、前記動圧溝の外径端よりも外径側に形成されていてもよい。
　これによれば、周方向に隣接する静圧供給路から動圧溝における負圧発生部に対して被密封流体を確実に供給できる。
　複数の前記静圧供給路は、外径側で周方向に延びる連通溝により連通されてもよい。
　これによれば、静圧供給路に内径側から導入される被密封流体が連通溝により摺動面の外径側に供給されるため、潤滑性をより高めることができる。
　前記連通溝は、円弧型であってもよい。
　これによれば、連通溝内において被密封流体が回転軸の回転方向に追従することにより、連通溝の周方向に亘って被密封流体が供給されやすい。
　前記連通溝は、波型であってもよい。
　これによれば、連通溝から摺動面の外径側における広い範囲に被密封流体を流出させることができ、かつ連通溝の面積を大きくすることができるため、潤滑性をより高めることができる。
　全ての前記静圧供給路は、前記連通溝により連通されていてもよい。
　これによれば、被密封流体が摺動面の外径側に周方向に亘ってバランスよく供給されるため、潤滑性をより高めることができる。
　前記動圧溝は、被密封流体側に開口する深溝と、前記深溝に連続し周方向に延びる浅溝と、から構成されていてもよい。
　これによれば、高速回転時にも深溝を通して浅溝に被密封流体を確実に供給することができる。
　前記動圧溝は、被密封流体側に開口し、周方向中央の深溝と、前記深溝の周方向両側に連続し周方向に延び底面が周方向末端へ向けて徐々に浅くなるように傾斜する浅溝と、から構成されていてもよい。
　これによれば、シールリングを両方向に回転させて使用することができる。
　前記深溝は、前記連通溝と連通されていてもよい。
　これによれば、連通溝から深溝に対して被密封流体が供給されるため、正圧発生部としての浅溝に対して被密封流体が十分に供給され、動圧溝全体において正圧による浮力がより得られやすくなる。
本発明の実施例１におけるシールリングを一部簡略表記にて示す斜視図である。 実施例１におけるシールリングによる回転軸とハウジングの間の隙間の軸封構造を示す断面図である。 実施例１におけるシールリングの部分側面図である。 図３のシールリングにおけるＡ－Ａ断面図である。 実施例１における変形例Ａのシールリングの部分側面図である。 （ａ）および（ｂ）は、実施例１における変形例Ｂ，Ｃのシールリングの部分側面図である。 実施例１における変形例Ｄのシールリングの部分側面図である。 実施例１における変形例Ｅのシールリングの部分側面図である。 （ａ）～（ｃ）は、実施例１における変形例Ｆ～Ｈのシールリングの部分側面図である。 本発明の実施例２におけるシールリングの部分側面図である。 本発明の実施例３におけるシールリングの部分側面図である。 （ａ）は、図１１のシールリングにおけるＢ－Ｂ断面図であり、（ｂ）は、静圧溝の変形例を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、実施例３における変形例Ｉ，Ｊのシールリングの部分側面図である。
　本発明に係るシールリングを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
　実施例１に係るシールリングにつき、図１から図４を参照して説明する。以下、図２の紙面右側を被密封流体側Ｌ、紙面左側を大気側Ａとして説明する。尚、被密封流体側Ｌにおける被密封流体の流体圧力は、大気圧よりも高いものとして説明する。また、摺動面は、平坦面と該平坦面よりも凹む溝とにより構成されるものとし、説明の便宜上、図面において、摺動面を構成する平坦面を白色表記、摺動面を構成する溝をドット表記により図示している。
　本実施例に係るシールリング１は、相対的に回転する回転機械の回転軸２とハウジング３との間を軸封することにより、ハウジング３の内部を被密封流体側Ｌと大気側Ａ（図２参照）とに仕切り、被密封流体側Ｌから大気側Ａへの被密封流体の漏れを防止している。尚、回転軸２およびハウジング３は、ステンレス鋼等の金属製の素材から形成されている。また、被密封流体は、回転機械の機械室に設けられる図示しない歯車やベアリング等の冷却および潤滑を目的に使用されるもの、例えば油である。
　図１および図２に示されるように、シールリング１は、ＰＴＦＥ等の樹脂成形品であって、周方向の１箇所に合口部１ａが設けられることでＣ字状を成し、回転軸２の外周に沿って設けられた断面矩形状の環状溝２０に対して装着されて使用される。また、シールリング１は、断面矩形状を成し、被密封流体側Ｌの側面に作用する被密封流体の流体圧力によって大気側Ａへ押し付けられることにより、大気側Ａの側面１０（以下、単に側面１０と言うこともある。）側に形成される摺動面Ｓ１を環状溝２０の大気側Ａの側壁面２１（以下、単に側壁面２１と言うこともある。）側の摺動面Ｓ２に対して摺動自在に密接させている。また、シールリング１は、内周面に作用する被密封流体の流体圧力によって拡開方向の応力を受け、外径方向に押し付けられることにより、外周面１１をハウジング３の軸孔３０の内周面３１に対して密接させている。
　尚、摺動面Ｓ１，Ｓ２とは、それぞれシールリング１の側面１０と回転軸２の環状溝２０の側壁面２１との実質的な摺動領域を成すものである。また、側面１０側には、摺動面Ｓ１の外径側に非摺動面Ｓ１’が連なっており、側壁面２１側には、摺動面Ｓ２の内径側に非摺動面Ｓ２’が連なっている（図２参照）。
　図１～図４に示されるように、シールリング１の側面１０側に形成される摺動面Ｓ１は、平坦面１６と、周方向に複数設けられる動圧溝１２と、周方向に隣り合う動圧溝１２，１２間にそれぞれ設けられる静圧溝１３（静圧供給路）と、により構成されている。尚、動圧溝１２および静圧溝１３は、合口部１ａ付近を除いた摺動面Ｓ１の周方向に等配され、周方向に亘って交互に設けられている。
　平坦面１６は、外径側に位置し合口部１ａを挟んで略環状に連続して連なるシール部１６ａと、内径側に位置し動圧溝１２と静圧溝１３とに周方向に挟まれシール部１６ａに連なる潤滑部１６ｂとからなっている（図３参照）。
　図３および図４に示されるように、動圧溝１２は、回転軸２の回転に応じて動圧を発生させる機能を有するものであって、シールリング１の内径側（被密封流体側）に開口しており、周方向中央に設けられる深溝１２０と、深溝１２０から周方向両側に連続し周方向に延びる１対の浅溝１２１，１２２（正圧発生部，負圧発生部）と、から構成されている。尚、図３および図４において、深溝１２０を挟んで紙面右側を浅溝１２１（正圧発生部）、紙面左側を浅溝１２２（負圧発生部）として説明する。
　特に図４に示されるように、深溝１２０は、底面が平坦に形成され、浅溝１２１，１２２は、底面が深溝１２０側からそれぞれの周方向の末端へ向けて徐々に浅くなる傾斜面として形成されている。また、深溝１２０の底面は、浅溝１２１，１２２の最深部よりもさらに深くなるように形成されており、深溝１２０の深さは、数十μｍ～数百μｍ、好ましくは１００～２００μｍに形成されている。
　図３および図４に示されるように、静圧溝１３は、回転軸２の回転／停止にかかわらず被密封流体が大気よりも高圧であれば被密封流体を摺動面Ｓ１，Ｓ２間に供給するものであって、側面視略矩形状をなし、シールリング１の内径側（被密封流体側）に開口し外径側が閉塞されており、動圧溝１２（深溝１２０および浅溝１２１，１２２）よりも径方向に長く形成されている。また、静圧溝１３の底面１３ｄは、平坦に形成され平坦面１６と平行となっており、静圧溝１３の深さは、深溝１２０と深さと略同一となるように形成されている。尚、静圧溝１３の深さは、深溝１２０の深さよりもさらに深く（深さ１ｍｍ程度まで）形成されていてもよい。また、静圧溝１３の三つの側面１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、いずれも底面１３ｄから直交して延びている（特に図４参照）。
　次いで、回転軸２が回転したときの摺動面Ｓ１，Ｓ２間における流体膜形成について説明する。尚、ここでは、回転軸２が図３における白矢印で示す時計回りに回転する場合、言い換えるとシールリング１が回転軸２の環状溝２０に対して図３における反時計回りに相対回転する場合を例に説明する。回転軸２とハウジング３との相対的な回転時には、側壁面２１側の摺動面Ｓ２に対して、側面１０側の摺動面Ｓ１が摺動する。このとき、摺動面Ｓ１に設けられた動圧溝１２の深溝１２０と静圧溝１３には内径側から被密封流体が導入される。また、回転軸２の回転方向とは反対方向側（図３紙面左側）のシールリング１の浅溝１２２（以下、単に浅溝１２２と言う。）では負圧が生じる一方、同回転方向と同方向側（図３紙面右側）のシールリング１の浅溝１２１（以下、単に浅溝１２１と言う。）では深溝１２０内に導入された被密封流体が供給され傾斜面によるくさび作用によって正圧が生じる。そして、動圧溝１２全体として正圧が発生することにより、摺動面Ｓ１，Ｓ２間を僅かに離間させる力、いわゆる浮力が得られる。摺動面Ｓ１，Ｓ２間が僅かに離間することにより、それらの内径側から摺動面Ｓ１，Ｓ２間に高圧の被密封流体が流入するととともに、正圧が発生する浅溝１２１からは摺動面Ｓ１，Ｓ２間に被密封流体が流出していく。さらに、動圧溝１２において負圧が発生する浅溝１２２には、周囲の摺動面Ｓ１，Ｓ２間に存在する被密封流体を吸い込む力が作用するため、浅溝１２２およびその周辺の潤滑部１６ｂには、周方向に隣接する静圧溝１３から被密封流体が供給される。
　これによれば、高圧の被密封流体が導入される静圧溝１３から周方向に隣接する負圧発生部としての浅溝１２２に対して被密封流体が供給されることにより、浅溝１２２およびその周辺の潤滑部１６ｂに被密封流体が保持されるとともに、正圧発生部としての浅溝１２１に対して深溝１２０および浅溝１２２から被密封流体が十分に供給されるため、広い回転域において摺動面Ｓ１，Ｓ２間に流体膜を形成可能として、シールリング１の潤滑性を高めることができる。
　また、動圧溝１２における負圧発生部としての浅溝１２２が内径側（被密封流体側）に開口し、摺動面Ｓ１の内径側からも被密封流体が導入されることにより、浅溝１２２に被密封流体が保持されやすくなっている。
　また、動圧溝１２における負圧発生部としての浅溝１２２において、被密封流体が保持され負圧が低減されることにより、摺動面Ｓ１，Ｓ２間において動圧溝１２が形成される径方向位置に対応する周方向に圧力（正圧と負圧）のばらつきを抑えた状態で動圧を発生させることができるため、キャビテーション等を原因とする振動を防止しながらシールリング１の潤滑性を高めることができる。
　また、静圧溝１３は、動圧溝１２（特に浅溝１２２）よりも径方向に長く形成されているため、負圧発生部としての浅溝１２２に対して周方向に隣接する静圧溝１３から被密封流体を確実に供給することができる。さらに、静圧溝１３が動圧溝１２よりも外径側の位置まで延びることにより、摺動面Ｓ１の外径側（動圧溝１２よりも外径側）まで被密封流体を供給して摺動面Ｓ１，Ｓ２間に流体膜を形成することができるため、シールリング１の潤滑性をより高めることができる。
　また、動圧溝１２，１２により周方向に挟まれる位置に静圧溝１３が設けられることにより、シールリング１をいずれの方向に回転させても負圧発生部としての浅溝１２２に対して周方向に隣接する静圧溝１３から被密封流体を確実に供給することができる。さらに、動圧溝１２と静圧溝１３は、摺動面Ｓ１の周方向に亘って交互に設けられているため、周方向に隣接する静圧溝１３から全ての動圧溝１２に被密封流体が供給されるため、摺動面Ｓ１の周方向に亘ってバランスよく浮力を発生させることができる。また、動圧溝１２に加えて静圧溝１３が形成されることにより、摺動面Ｓ１，Ｓ２間の接触面積（平坦面１６の面積）を小さくできるとともに、静圧溝１３内に被密封流体が貯留され、摺動面Ｓ１，Ｓ２間の潤滑が促進されるため、摺動面Ｓ１の摩耗を抑制することができる。
　また、静圧溝１３は、摺動面Ｓ１の内径側から外径側にかけて径方向に連続して開口する溝であるため、被密封流体が静圧溝１３内から回転軸２の回転方向に追従して流出することにより、摺動面Ｓ１，Ｓ２間の広い範囲に被密封流体を供給することができる。また、静圧溝１３の外径端は、動圧溝１２の外径端よりも外径側に形成されているため、周方向に隣接する静圧溝１３から動圧溝１２における負圧発生部としての浅溝１２２に対して被密封流体を確実に供給できるとともに、摺動面Ｓ１，Ｓ２間の外径側（動圧溝１２よりも外径側）に位置するシール部１６ａに対して被密封流体を供給して該シール部１６ａに流体膜を形成することができるため、シールリング１の潤滑性をより高めることができる。
　また、動圧溝１２は、内径側に開口する周方向中央の深溝１２０と、深溝１２０の周方向両側に連続し周方向に延び底面が周方向末端へ向けて徐々に浅くなるように傾斜する浅溝１２１，１２２と、から構成されているため、シールリング１を両方向に回転させて使用することができ、高速回転時においても深溝１２０を通して浅溝１２１，１２２のいずれにも被密封流体を確実に供給することができる。
　また、シールリング１は、Ｃ字状であるため、熱膨張収縮によりシールリング１の周長が変化してもシール性能を安定して維持できるようになっている。
　次いで、実施例１におけるシールリング１の変形例について説明する。実施例１におけるシールリング１の変形例Ａとして、図５に示されるように、静圧溝１３は、動圧溝１２と径方向の長さが略同一に形成されてもよい。
　また、実施例１におけるシールリング１の変形例Ｂ，Ｃとして、図６（ａ）または図６（ｂ）に示されるように、静圧溝１３の周方向の幅は、周方向長さが径方向長さの１／３未満の幅狭、または周方向長さが径方向長さの１倍以上の幅広に形成されていてもよい。
　また、実施例１におけるシールリング１の変形例Ｄとして、図７に示されるように、静圧溝１３は、周方向に隣り合う動圧溝１２，１２間において周方向に複数形成されていてもよい。
　また、実施例１におけるシールリング１の変形例Ｅとして、図８に示されるように、静圧供給路１１３は、溝ではなく、シールリング１内を略Ｌ字状に延びる連通孔として形成されていてもよい。詳しくは、静圧供給路１１３は、摺動面Ｓ１の外径側において周方向に隣り合う動圧溝１２，１２間で軸方向に開口する開口部１１３ａと、シールリング１の内周面の軸方向（厚み方向）略中央において内径方向に開口する開口部１１３ｂとを有している。
　また、実施例１におけるシールリング１の変形例Ｆ～Ｈとして、図９（ａ）～図９（ｃ）に示されるように、動圧溝１２は、自由に構成されてもよく、例えばＴ字溝、レイリーステップ、スパイラル溝等として形成されていてもよい。
　次に、実施例２に係るシールリングにつき、図１０を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
　実施例２におけるシールリング２０１について説明する。図１０に示されるように、本実施例において、シールリング２０１の側面２１０に形成される摺動面Ｓ１（図２参照）は、平坦面２１６と、周方向に複数設けられる動圧溝２１２と、周方向に隣り合う動圧溝２１２，２１２間にそれぞれ設けられる静圧溝２１３（静圧供給路）と、により構成されている。
　動圧溝２１２は、シールリング２０１の内径側（被密封流体側）に開口しており、周方向中央に設けられる深溝２２０と、深溝２２０から周方向両側に連続し周方向に延びる１対の浅溝２２１，２２２（正圧発生部，負圧発生部）と、から構成されている。また、深溝２２０は、浅溝２２１，２２２よりも径方向に長く形成され、静圧溝２１３と径方向の長さが略同一となっている。
　これによれば、動圧溝２１２の深溝２２０は、静圧溝２１３と径方向の長さが略同一に形成されることにより、被密封流体が静圧溝２１３および動圧溝２１２の深溝２２０の外径側から回転軸２の回転方向に追従して流出するため、摺動面Ｓ１，Ｓ２間の外径側までの広い範囲に被密封流体を十分に供給することができる。さらに、高圧の被密封流体が導入される静圧溝２１３内、特に外径側から回転軸２の回転方向に追従して流出した被密封流体が深溝２２０の外径側に供給され、正圧発生部としての浅溝２２１に対して深溝２２０および浅溝２２２から被密封流体が十分に供給されるため、広い回転域において摺動面Ｓ１，Ｓ２間に流体膜を形成可能として、シールリング２０１の潤滑性を高めることができる。
　次に、実施例３に係るシールリングにつき、図１１および図１２を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
　実施例３におけるシールリング３０１について説明する。図１１に示されるように、本実施例において、シールリング３０１の側面３１０に形成される摺動面Ｓ１（図２参照）は、平坦面３１６と、周方向に複数設けられる動圧溝３１２と、周方向に隣り合う動圧溝３１２，３１２間にそれぞれ設けられる静圧溝３１３（静圧供給路）と、により構成されている。
　動圧溝３１２は、シールリング３０１の内径側（被密封流体側）に開口しており、周方向中央に設けられる深溝３２０と、深溝３２０から周方向両側に連続し周方向延びる１対の浅溝３２１，３２２（正圧発生部，負圧発生部）と、から構成されている。また、深溝３２０は、浅溝３２１，３２２よりも径方向に長く形成され、静圧溝３１３と径方向の長さが略同一となっている。さらに、周方向に複数設けられる全ての動圧溝３１２の深溝３２０と静圧溝３１３は、外径側で周方向に延びる円弧型の連通溝３１４により連通されている。尚、連通溝３１４は、平坦面３１６の外径側、かつ合口部１ａ（図１参照）を挟んで略環状に連続して連なるシール部３１６ａの内径側に形成されている。
　また、図１２（ａ）に示されるように、静圧溝３１３と連通溝３１４とは、深さが略同一に形成されている。尚、説明の便宜上、図示を省略するが、動圧溝３１２の深溝３２０についても連通溝３１４と深さが略同一に形成されている。
　また、連通溝３１４を設けることで、摺動面Ｓ１，Ｓ２間の外径側における広い範囲に被密封流体を流出させることができ、シールリング３０１の潤滑性を高めることができる。さらに、全ての深溝３２０は、連通溝３１４と連通されているため、連通溝３１４の周方向に亘って供給される被密封流体が、深溝３２０に対して供給されるため、正圧発生部としての浅溝３２１に対して被密封流体が十分に供給され、動圧溝３１２全体において正圧による浮力がより得られやすくなる。
　尚、図１２（ｂ）に示されるように、静圧溝３１３は、内径側の深さが外径側の深さに比べて深く形成され、連通溝３１４は、静圧溝３１３の内径側の深さと略同一に形成されていてもよい。これによれば、静圧溝３１３の内径側から外径側に被密封流体が流れやすくなるため、被密封流体が連通溝３１４内にまで導入されやすくなり、シールリング３０１の潤滑性をより高めることができる。
　また、実施例１のシールリング１における静圧溝１３については、内径側から外径側にかけて深さが同一に形成されてもよいし、内径側の深さが外径側の深さに比べて浅く形成されていてもよい。
　また、実施例３におけるシールリング３０１の変形例Ｉとして、図１３（ａ）に示されるように、連通溝３１４は、径方向に複数の箇所から周方向に延びるように（例えば２条）形成されていてもよい。
　また、実施例３におけるシールリング３０１の変形例Ｊとして、図１３（ｂ）に示されるように、連通溝３１４は、波型に形成されていてもよい。これによれば、連通溝３１４から摺動面Ｓ１の外径側における広い範囲に被密封流体を流出させることができ、かつ連通溝３１４の面積を大きくすることができるため、シールリング３０１の潤滑性をより高めることができる。
　以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
　例えば、前記実施例２に対して、前記実施例１の変形例Ａ～Ｅに示した静圧溝の構成を適用してもよいし、前記実施例３に対して、前記実施例１の変形例Ｂ～Ｅに示した静圧溝の構成を適用してもよい。
　また、シールリングの摺動面Ｓ１に設けられる動圧溝および静圧溝の数や形状は、所望の動圧効果を得られるように適宜変更されてよい。尚、被密封流体を導入する動圧溝の深溝や静圧溝の設置位置や形状については、摺動面の想定される摩耗の程度に応じて適宜変更されてよい。
　また、静圧溝の底面、側面の形状は、矩形状のものに限らず、自由に構成されてよく、側面は、底面から傾斜して延びていてもよい。
　また、シールリングは、合口部１ａが設けられない環状に構成されていてもよく、その外形は、側面側から見た形状が円形のものに限らず、多角形状として形成されていてもよい。
　また、シールリングは、断面矩形状のものに限らず、例えば断面台形状、断面多角形状であってもよく、摺動面Ｓ１が形成される側面が傾斜するものであってもよい。
　また、回転軸２の環状溝２０の摺動面Ｓ２に対して前記実施例に示した溝が形成されていてもよい。
　また、被密封流体は油を例に説明したが、水、クーラント等の液体であっても、空気、窒素等の気体であってもよい。
１～３０１　　　　シールリング
２　　　　　　　　回転軸
３　　　　　　　　ハウジング
１０　　　　　　　側面
１２　　　　　　　動圧溝
１３　　　　　　　静圧溝（静圧供給路）
１６　　　　　　　平坦面
１６ａ　　　　　　シール部
１６ｂ　　　　　　潤滑部
２０　　　　　　　環状溝
２１　　　　　　　側壁面
１１３　　　　　　静圧供給路
１２０　　　　　　深溝
１２１　　　　　　浅溝（正圧発生部）
１２２　　　　　　浅溝（負圧発生部）
２１０　　　　　　側面
２１２　　　　　　動圧溝
２１３　　　　　　静圧溝（静圧供給路）
２１６　　　　　　平坦面
２２０　　　　　　深溝
２２１　　　　　　浅溝（正圧発生部）
２２２　　　　　　浅溝（負圧発生部）
３１０　　　　　　側面
３１２　　　　　　動圧溝
３１３　　　　　　静圧溝（静圧供給路）
３１４　　　　　　連通溝
３１６　　　　　　平坦面
３１６ａ　　　　　シール部
３２０　　　　　　深溝
３２１　　　　　　浅溝（正圧発生部）
３２２　　　　　　浅溝（負圧発生部）
Ｓ１，Ｓ２　　　　摺動面
Ｓ１’，Ｓ２’　　非摺動面

Claims (13)

  1. 　回転軸とハウジングとの間の隙間を軸封するシールリングであって、
    　前記シールリングの摺動面には、正圧発生部と負圧発生部を有する動圧溝と、内径側から外径側に向けて延びかつ被密封流体側に開口する静圧供給路と、が設けられており、
    　周方向に前記正圧発生部、前記負圧発生部、前記静圧供給路の順に配置されているシールリング。
  2. 　前記動圧溝により周方向に挟まれる位置に前記静圧供給路が設けられている請求項１に記載のシールリング。
  3. 　前記動圧溝と前記静圧供給路は、前記摺動面の周方向に亘って交互に設けられている請求項１または２に記載のシールリング。
  4. 　前記静圧供給路は、内径側から外径側にかけて形成された溝である請求項１ないし３のいずれかに記載のシールリング。
  5. 　前記静圧供給路は、内径側の深さが外径側の深さに比べて深く形成されている請求項４に記載のシールリング。
  6. 　前記静圧供給路の外径端は、前記動圧溝の外径端よりも外径側に形成されている請求項１ないし５のいずれかに記載のシールリング。
  7. 　複数の前記静圧供給路は、外径側で周方向に延びる連通溝により連通されている請求項１ないし６のいずれかに記載のシールリング。
  8. 　前記連通溝は、円弧型である請求項７に記載のシールリング。
  9. 　前記連通溝は、波型である請求項７に記載のシールリング。
  10. 　全ての前記静圧供給路は、前記連通溝により連通されている請求項７ないし９のいずれかに記載のシールリング。
  11. 　前記動圧溝は、被密封流体側に開口する深溝と、前記深溝に連続し周方向に延びる浅溝と、から構成されている請求項１ないし１０のいずれかに記載のシールリング。
  12. 　前記動圧溝は、被密封流体側に開口し、周方向中央の深溝と、前記深溝の周方向両側に連続し周方向に延び底面が周方向末端へ向けて徐々に浅くなるように傾斜する浅溝と、から構成されている請求項１ないし１０のいずれかに記載のシールリング。
  13. 　前記深溝は、前記連通溝と連通されている請求項１１または１２に記載のシールリング。
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