WO2021246372A1 - 摺動部品 - Google Patents

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WO2021246372A1
WO2021246372A1 PCT/JP2021/020703 JP2021020703W WO2021246372A1 WO 2021246372 A1 WO2021246372 A1 WO 2021246372A1 JP 2021020703 W JP2021020703 W JP 2021020703W WO 2021246372 A1 WO2021246372 A1 WO 2021246372A1
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WO
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groove
inclined groove
fluid
sealed fluid
sliding
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Application number
PCT/JP2021/020703
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English (en)
French (fr)
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雄大 根岸
涼介 内山
裕貴 井上
実憲 大沼
宜昭 瀧ヶ平
一光 香取
信雄 中原
猛 細江
Original Assignee
イーグル工業株式会社
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Publication date
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Priority to US17/928,571 priority patent/US20230228292A1/en
Priority to CN202180038568.0A priority patent/CN115698566A/zh
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Priority to JP2022528825A priority patent/JPWO2021246372A1/ja
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    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/028Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with fixed wedges to generate hydrodynamic pressure, e.g. multi-lobe bearings
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16J15/3424Sealings 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 microcavities
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Definitions

  • the present invention relates to sliding parts that rotate relative to each other, for example, sliding parts used in a shaft sealing device for shaft-sealing the rotating shaft of a rotating machine in an automobile, a general industrial machine, or other sealing field, or an automobile or a general industrial machine. Or other sliding parts used in the bearings of machines in the bearing field.
  • a mechanical seal is provided with a pair of annular sliding parts that rotate relative to each other and slide between sliding surfaces.
  • it has been desired to reduce the energy lost due to sliding for environmental measures and the like.
  • a pair of annular sliding parts are configured to be relatively rotatable, a sealed fluid exists in the outer space, and a low-pressure fluid exists in the inner space.
  • One of the sliding parts is provided with a fluid introduction groove that communicates with the outer space where the sealed fluid exists and the inner diameter end is closed, and at the same time, communicates with the inner space where the low pressure fluid exists and communicates from the inner diameter end.
  • An inclined groove is provided that extends in an arc shape while inclining in the circumferential direction toward the outer diameter side, and the outer diameter end is closed downstream in the relative rotation direction.
  • the sealed fluid existing in the outer space is introduced into the fluid introduction groove to lubricate the sliding surfaces of the pair of sliding parts.
  • a low-pressure fluid existing in the inner space is introduced into the inclined groove, so that positive pressure is generated at the outer diameter end and its vicinity, and the pair of sliding parts slide. Low friction is achieved by slightly separating the surfaces from each other.
  • the sealed fluid that flows from the outer space between the sliding surfaces and heads toward the inner diameter side of the sliding surface is sucked by the inclined groove, so that the sealed fluid flows from between the pair of sliding parts into the low-pressure inner space. Can be prevented from leaking to.
  • the inclined groove is arranged on the leak side of one of the sliding components, and the outer diameter is from the inner diameter end so that the fluid on the leak side is introduced during normal rotation. Since it is configured to extend to the side, it is possible to reduce wear and suppress leakage, but during reverse rotation, the sealed fluid flows out from the fluid introduction groove between the sliding surfaces, which is excellent in lubricity. There is a problem that the sealed fluid leaks into the inner space from between the pair of sliding parts.
  • the present invention has been made by paying attention to such a problem, and wear between sliding surfaces during both forward rotation and reverse rotation (hereinafter, may be referred to as both rotations). It is an object of the present invention to provide a sliding component which can suppress the leakage of the sealed fluid and can suppress the leakage of the sealed fluid.
  • the sliding parts of the present invention are Multiple fluid introduction grooves that are placed in the relative rotating part of the rotating machine and slide relative to other sliding parts, communicate with the space on the sealed fluid side on the sliding surface, and introduce the sealed fluid, and from the leak side.
  • An annular sliding component comprising a plurality of inclined grooves extending toward the sealed fluid side to generate dynamic pressure.
  • the sliding surface of the sliding component is provided with a recess arranged at least between the fluid introduction grooves adjacent in the circumferential direction.
  • the recess may be a reverse inclined groove provided on the sealed fluid side of the inclined groove and extending in the opposite direction to the inclined groove to generate dynamic pressure.
  • the sealed fluid flowing out from the fluid introduction groove between the sliding surfaces is captured by the reverse inclined groove on the downstream side of the relative rotation of the fluid introduction groove, and is captured in the reverse inclined groove.
  • the sealing fluid moves following the sliding surface of other sliding parts due to shearing, and is returned between the sliding surfaces from the end of the reverse inclined groove on the sealed fluid side toward the sealed fluid side, so that the leak side Leakage of the sealed fluid into the space can be further reduced.
  • the recess may be provided only between the adjacent fluid introduction grooves. According to this, there is no recess in the position where it overlaps in the radial direction with the inclined groove arranged on the leak side of the fluid introduction groove, and the extending distance of the inclined groove arranged on the leak side of the fluid introduction groove is long. can do. Therefore, at the time of forward rotation, a high positive pressure is likely to be generated by the fluid on the leak side in the inclined groove, and the dynamic pressure effect can be enhanced.
  • the fluid introduction groove may have a Rayleigh step.
  • the Rayleigh step can generate dynamic pressure to slightly separate the sliding surfaces and introduce the sealed fluid between the sliding surfaces, thereby improving the lubricity between the sliding surfaces. Can be done.
  • the fluid introduction groove may have Rayleigh steps extending on both sides in the circumferential direction. According to this, at both rotations, the Rayleigh step can generate dynamic pressure to slightly separate the sliding surfaces and introduce the sealed fluid between the sliding surfaces, so that the sliding surfaces can be introduced to each other. Lubricity can be improved.
  • the reverse inclined groove may have a shorter extension distance than the inclined groove. According to this, it is possible to generate a positive pressure at an early stage in the reverse inclined groove at the time of reverse rotation.
  • the inclined groove and the reverse inclined groove may be continuous grooves. According to this, during reverse rotation, the sealed fluid that tends to move toward the leak side through the inclined groove can be returned to the sealed fluid side by the reverse inclined groove, so that the space on the leak side is covered. Leakage of the sealing fluid can be reduced.
  • An annular land portion that is continuous in the circumferential direction and has a width equal to or larger than a predetermined value in the radial direction may be provided between the inclined groove and the reverse inclined groove on the sealed fluid side of the inclined groove. According to this, since the sealed fluid is captured in the reverse inclined groove on the sealed fluid side of the annular land portion at the time of reverse rotation, it is possible to prevent the sealed fluid from entering the inclined groove. In addition, since the inclined groove and the reverse inclined groove are separated by the annular land portion, the inclined groove and the reverse inclined groove do not interfere with each other's dynamic pressure generation at the time of both rotations, so that the dynamic pressure effect is exhibited. It's easy to do.
  • the inclined groove may have both a radial component and a circumferential component in the extending direction of the inclined groove.
  • the reverse inclined groove has both a radial component and a circumferential component in the extending direction of the reverse inclined groove, and the circumferential direction extending from the upstream to the downstream at the time of relative rotation is the inclined groove. The opposite is true.
  • the sealed fluid may be a gas or a liquid, or may be a mist in which a liquid and a gas are mixed.
  • FIG. 1 It is a vertical sectional view which shows an example of the mechanical seal in Example 1 of this invention. It is a figure which looked at the sliding surface of the static sealing ring in Example 1 from the axial direction. It is an enlarged view which looked at the sliding surface of the static sealing ring in Example 1 from the axial direction. It is explanatory drawing which looked at the movement of the fluid of the inclined groove and the reverse inclined groove at the time of the forward rotation about the sliding surface of the static sealing ring in Example 1 from the axial direction. It is explanatory drawing which looked at the movement of the fluid of the inclined groove and the reverse inclined groove at the time of the reverse forward rotation about the sliding surface of the static sealing ring in Example 1 from the axial direction.
  • the sliding parts according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
  • a mode in which the sliding component is a mechanical seal will be described as an example.
  • the sealed fluid exists in the outer space of the mechanical seal, and the atmosphere exists in the inner space.
  • the outer diameter side of the sliding parts constituting the mechanical seal is the sealed fluid side (high pressure side), and the inner diameter side is This will be described as the leak side (low pressure side).
  • dots may be added to the grooves and the like formed on the sliding surface in the drawings.
  • the mechanical seal for an automobile shown in FIG. 1 is an inside type that seals a sealed fluid F that tends to leak from the outer diameter side to the inner diameter side of the sliding surface and allows the inner space S1 to pass through the atmosphere A. ..
  • a mode in which the sealed fluid F is a high-pressure liquid and the atmosphere A is a gas having a lower pressure than the sealed fluid F is illustrated.
  • the mechanical seal is fixed to the rotary seal ring 20 as another sliding component of the annular shape provided on the rotary shaft 1 so as to be rotatable together with the rotary shaft 1 via the sleeve 2, and to the housing 4 of the attached device.
  • the seal cover 5 is mainly composed of an annular static sealing ring 10 as a sliding component provided on the seal cover 5 in a non-rotating state and in a state of being movable in the axial direction.
  • the sliding surface 11 of the static sealing ring 10 and the sliding surface 21 of the rotary sealing ring 20 slide closely with each other by being urged to.
  • the sliding surface 21 of the rotary sealing ring 20 is a flat surface, and the flat surface is not provided with a recess such as a groove.
  • the static sealing ring 10 and the rotary sealing ring 20 are typically formed of SiC (hard material) or a combination of SiC (hard material) and carbon (soft material), but the sliding material is not limited to this. It can be applied as long as it is used as a sliding material for mechanical seals.
  • the SiC includes a sintered body containing boron, aluminum, carbon and the like as a sintering aid, and materials composed of two or more types of phases having different components and compositions, for example, SiC and SiC in which graphite particles are dispersed.
  • resin molded carbon, sintered carbon and the like can be used, including carbon in which carbonaceous and graphitic are mixed.
  • metal materials, resin materials, surface modification materials (coating materials), composite materials and the like can also be applied.
  • the rotary sealing ring 20 slides relative to the static sealing ring 10 in a counterclockwise direction as indicated by a solid arrow or clockwise as indicated by a dotted arrow.
  • a plurality of dynamic pressure generating grooves 13 and inclined grooves 13' are evenly arranged in the circumferential direction on the inner diameter side, and a plurality of fluid introduction grooves 16 on the outer diameter side. are evenly arranged in the circumferential direction.
  • the counterclockwise rotation direction of the rotary sealing ring 20 indicated by the solid arrow will be described as a forward rotation direction
  • the clockwise rotation direction of the rotary sealing ring 20 indicated by the dotted arrow will be described as a reverse rotation direction. ..
  • the portion of the sliding surface 11 other than the dynamic pressure generating groove 13, the inclined groove 13'and the fluid introduction groove 16 is a land 12 forming a flat surface.
  • the dynamic pressure generating groove 13 extends from the inner diameter side to the outer diameter side, and the outer diameter end 13B extends to the land portion 12b between the fluid introduction grooves 16 adjacent in the circumferential direction. It is composed of an inclined groove 14 for generating dynamic pressure and a reverse inclined groove 15 as a recess which is continuously formed on the outer diameter side of the inclined groove 14 and extends in the opposite direction to the inclined groove 14 to generate dynamic pressure. It has an L-shape.
  • the reverse inclined groove 15 as a recess is arranged between the fluid introduction grooves 16 adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the reverse inclined groove 15 is on the inner diameter side with respect to the inclined groove 14 extending while having a component in the forward rotation direction from the inner diameter side to the outer diameter side. It means that it extends from to the outer diameter side while tilting with a component in the reverse rotation direction.
  • the inner diameter end 13A that is, the inner diameter end of the inclined groove 14 communicates with the inner space S1 and is inclined in the forward rotation direction of the rotary sealing ring 20 from the inner diameter end 13A toward the outer diameter side.
  • a reverse inclined groove 15 extending in the direction opposite to the inclined groove 14 is continuously formed at the end portion of the inclined groove 14 on the outer diameter side.
  • the reverse inclined groove 15 extends linearly from the end on the inner diameter side toward the outer diameter side while being inclined in the reverse rotation direction of the rotary sealing ring 20, and the end on the outer diameter side, that is, the dynamic pressure generating groove 13.
  • the outer diameter end 13B of the above is closed so as not to communicate with the outer space S2.
  • the reverse inclined groove 15 is not limited to the one extending linearly while being inclined, and may be one extending in an arc shape.
  • the inclined groove 14 has a bottom surface 14a that is flat and parallel to the flat surface of the land 12 in the extending direction, and a side wall that extends vertically from both side edges of the bottom surface 14a toward the sliding surface 11. It is composed of parts 14c and 14d.
  • the reverse inclined groove 15 has a bottom surface 15a that is flat and parallel to the flat surface of the land 12 in the extending direction, and a wall portion that extends vertically from the edge of the bottom surface 15a on the outer diameter end 13B side toward the sliding surface 11. It is composed of 15b and side wall portions 15c and 15d extending vertically from both side edges of the bottom surface 15a toward the sliding surface 11.
  • the dynamic pressure generating groove 13 has an acute angle portion 13C formed by the side wall portion 14d of the inclined groove 14 and the side wall portion 15d of the reverse inclined groove 15, and an acute angle formed by the wall portion 15b and the side wall portion 15c of the reverse inclined groove 15.
  • the portion 13D and the obtuse angle portion 13E formed by the wall portion 15b and the side wall portion 15d of the reverse inclined groove 15 are formed, and the acute angle portion 13D is on the outer diameter side of the acute angle portion 13C and is the reverse of the rotary sealing ring 20. It is located on the downstream side in the direction of rotation. Further, the acute angle portion 13D has a smaller angle than the acute angle portion 13C.
  • the acute-angled portion 13C is formed at a radial position substantially the same as the peripheral wall portion 17a on the inner diameter side of the liquid guide groove portion 17 of the fluid introduction groove 16 described later, and the acute-angled portion 13D is a Rayleigh step of the fluid introduction groove 16 described later. It is formed at substantially the same radial position as the peripheral wall portion 18a on the outer diameter side of 18.
  • the extending distance of the inverted inclined groove 15 is shorter than the extending distance of the inclined groove 14. That is, the lengths of the side wall portions 15c and 15d of the reverse inclined groove 15 are shorter than the lengths of the side wall portions 14c and 14d of the continuous inclined groove 14, respectively.
  • the depth of the inverted inclined groove 15 is the same as the depth of the inclined groove 14. That is, the bottom surface 15a of the reverse inclined groove 15 is arranged in the same plane as the bottom surface 14a of the continuous inclined groove 14 to form a flat surface.
  • the bottom surface 14a of the inclined groove 14 and the bottom surface 15a of the reverse inclined groove 15 are not limited to those forming a flat surface, and may have an inclination or unevenness.
  • the outer diameter end 13B' is arranged on the inner diameter side of the fluid introduction groove 16 and extends from the inner diameter side toward the outer diameter side to generate dynamic pressure.
  • the inner diameter end 13A' communicates with the inner space S1 and extends in an arc shape from the inner diameter end 13A' toward the outer diameter side while inclining in the forward rotation direction of the rotary sealing ring 20.
  • the outer diameter end 13B' is closed so as not to communicate with the fluid introduction groove 16.
  • the inclined groove 13' slides from the bottom surface 13a' which is flat in the extending direction and parallel to the flat surface of the land 12 and the edge of the bottom surface 13a' on the outer diameter end 13B' side. It is composed of a wall portion 13b'that extends vertically toward the moving surface 11 and side wall portions 13c'and 13d' that extend vertically from both side edges of the bottom surface 13a' toward the sliding surface 11.
  • the inclined groove 13' is formed with an acute-angled portion 13C'formed by the wall portion 13b'and the side wall portion 13d', and an obtuse-angled portion 13D' formed by the wall portion 13b'and the side wall portion 13c'. ..
  • the fluid introduction groove 16 includes a liquid guide groove portion 17 communicating with the outer space S2 and a static seal ring 10 from the inner diameter side of the liquid guide groove portion 17 toward the forward rotation direction of the rotary seal ring 20. It is composed of a Rayleigh step 18 that extends concentrically in the circumferential direction.
  • the liquid guide groove portion 17 and the Rayleigh step 18 are formed to have substantially the same depth as the depth dimension of the dynamic pressure generation groove 13. Further, the Rayleigh step 18 is formed so that the length in the circumferential direction is longer than the length in the circumferential direction of the liquid guide groove portion 17 or the length in the circumferential direction of one dynamic pressure generating groove 13.
  • the sealed fluid F in the Rayleigh step 18 is the sliding surface 21.
  • the sealed fluid F in the outer space S2 is drawn into the liquid guide groove portion 17 by following the rotation sealing ring 20 in the forward rotation direction by shearing with. That is, in the fluid introduction groove 16, the sealed fluid F moves from the liquid guide groove portion 17 toward the downstream end portion 18A in the relative rotation direction in the Rayleigh step 18 as shown by the arrow H1.
  • the flow of the sealed fluid F and the atmosphere A in FIG. 4 is shown schematically without specifying the relative rotation speed of the rotary sealing ring 20.
  • the pressure of the sealed fluid F that has moved toward the end 18A of the Rayleigh step 18 is increased at or near the end 18A of the Rayleigh step 18. That is, positive pressure is generated at the end 18A of the Rayleigh step 18 and its vicinity.
  • the sliding surfaces 11 and 21 are slightly separated from each other.
  • the sealed fluid F in the fluid introduction groove 16 indicated by the arrow H2 mainly flows between the sliding surfaces 11 and 21.
  • the lubricity is improved even during low-speed rotation, and wear between the sliding surfaces 11 and 21 can be suppressed.
  • the floating distance between the sliding surfaces 11 and 21 is small, the amount of the sealed fluid F that the sealed fluid F leaks into the inner space S1 is small.
  • the liquid guide groove portion 17 is provided, a large amount of the sealed fluid F can be held, and it is possible to avoid poor lubrication between the sliding surfaces 11 and 21 during low-speed rotation.
  • the atmosphere A is sufficiently dense in the dynamic pressure generating groove 13 and the inclined groove 13'at the time of relative rotation low speed between the rotary sealing ring 20 and the static sealing ring 10.
  • No high positive pressure is generated, and the force due to the positive pressure generated by the dynamic pressure generation groove 13 and the inclined groove 13'is relative to the force due to the positive pressure generated at the end 18A of the Rayleigh step 18 and its vicinity.
  • Small. Therefore, when the rotary sealing ring 20 is rotated at a low speed, the sliding surfaces 11 and 21 are separated from each other mainly by the force due to the positive pressure generated at the end 18A of the Rayleigh step 18 and its vicinity.
  • the pressure of the atmosphere A that has moved toward the end on the outer diameter side of the inclined groove 14 is increased in the acute angle portion 13C and its vicinity. That is, positive pressure is generated at the acute angle portion 13C and its vicinity. Further, the pressure of the atmosphere A that has moved toward the outer diameter end 13B'of the inclined groove 13'is increased in the acute angle portion 13C'and its vicinity. That is, positive pressure is generated at the acute angle portion 13C'and its vicinity.
  • the atmosphere A in the dynamic pressure generating groove 13 and the inclined groove 13'indicated by the arrows L2 and L2' excludes the sealed fluid F in the vicinity of the acute angle portion 13C of the dynamic pressure generating groove 13 and the acute angle portion 13C' of the inclined groove 13'. Since it acts to push back to the space S2 side, the amount of the sealed fluid F leaking into the dynamic pressure generating groove 13 and the acute-angled groove 13'or the inner space S1 is small.
  • the atmosphere A in the inclined groove 13'indicated by the arrow L2' introduces the fluid as shown by the arrow H3 by pushing the sealed fluid F near the acute angle portion 13C' of the inclined groove 13' to the outer space S2 side. Since it enters the Rayleigh step 18 of the groove 16, it is possible to prevent the sealed fluid F from leaking into the inner space S1.
  • the positive pressure generation capacity of the entire inclined grooves 14 and 13' is the positive pressure generation capacity of the entire reverse inclined grooves 15 and the positive pressure generation capacity of the entire Rayleigh step 18 during high-speed rotation of the forward rotation. Since it is designed to be sufficiently larger than the capacity, the final state is that only the atmosphere A exists between the sliding surfaces 11 and 21, that is, gas lubrication.
  • the sealed fluid F existing in the land portion 12b between the adjacent fluid introduction grooves 16 and the land portion 12c between the dynamic pressure generating groove 13 and the fluid introduction groove 16 separated in the radial direction is a Rayleigh step.
  • the negative pressure generated in and near the end 18A of 18 is sucked into the fluid introduction groove 16 as shown by the arrow H2', and the tendency is remarkably shown in the vicinity of the end 18A.
  • the sealed fluid F that has entered the reverse inclined groove 15 formed on the outer diameter side of the dynamic pressure generating groove 13 is with the sliding surface 21. Due to shearing, the rotary sealing ring 20 follows the reverse rotation direction. That is, in the dynamic pressure generation groove 13, the sealed fluid F moves in the reverse inclined groove 15 toward the acute angle portion 13D as shown by the arrow H3'.
  • the pressure of the sealed fluid F that has moved toward the acute angle portion 13D is increased in the acute angle portion 13D and its vicinity. That is, positive pressure is generated at the acute angle portion 13D and its vicinity.
  • the sliding surfaces 11 and 21 are slightly separated by the force due to the positive pressure generated in the acute angle portion 13D and its vicinity.
  • the sealed fluid F in the fluid introduction groove 16 indicated by the arrow H4' flows mainly between the sliding surfaces 11 and 21.
  • the amount of the sealed fluid F that leaks into the inside or the inner space S1 is small.
  • the sealed fluid F existing around the acute angle portion 13C is sucked into the reverse inclined groove 15 as shown by the arrow H5'due to the negative pressure generated in the acute angle portion 13C and its vicinity.
  • the sealed fluid F sucked into the reverse inclined groove 15 is returned from the acute angle portion 13D between the sliding surfaces 11 and 21.
  • the sealed fluid F introduced into the fluid introduction groove 16 and flowing out from the vicinity of the liquid guide groove 17 between the sliding surfaces 11 and 21 is located on the downstream side in the relative rotation direction of the liquid guide groove 17 of the fluid introduction groove 16. It is captured by being sucked into the reversely inclined groove 15 of the dynamic pressure generating groove 13. At this time, since a negative pressure is generated in the acute angle portion 13C and its vicinity, the sealed fluid F flowing out between the sliding surfaces 11 and 21 is likely to be sucked into the reversely inclined groove 15 of the dynamic pressure generating groove 13. It has become.
  • the sealed fluid returned between the sliding surfaces 11 and 21 from the acute angle portion 13D of the dynamic pressure generating groove 13 located on the upstream side of the Rayleigh step 18 of the fluid introduction groove 16 toward the outer diameter side.
  • F is sucked into the fluid introduction groove 16 by the negative pressure generated at the end 18A of the Rayleigh step 18 and its vicinity thereof as shown by the arrow H2'.
  • the sealed fluid F becomes the fluid introduction groove 16 by arranging the reversely inclined grooves 15 of the plurality of dynamic pressure generating grooves 13 between the fluid introduction grooves 16 adjacent to each other in the circumferential direction. Since it is passed between the fluid and the plurality of reversely inclined grooves 15 and fastened to the outer diameter side, the amount of the sealed fluid F leaking into the dynamic pressure generating groove 13 or the inner space S1 is small.
  • the inner diameter end 13A of the inclined groove 14 is open to the inner space S1, the negative pressure generated in the inclined groove 14 at the time of reverse rotation of the rotary sealing ring 20 is small. Further, since the inclined groove 14 and the reverse inclined groove 15 are continuous grooves, the sealed fluid F that has entered the dynamic pressure generating groove 13 during the reverse rotation of the rotary sealing ring 20 is covered in the reverse inclined groove 15. Since the fluid is returned between the sliding surfaces 11 and 21 from the acute angle portion 13D toward the outer diameter side by the flow of the sealing fluid F, the sealed fluid F leaking to the inner space S1 through the inclined groove 14 can be reduced. ..
  • the sliding surfaces 11 and 21 are lubricated by the sealed fluid F flowing out from the fluid introduction groove 16 between the sliding surfaces 11 and 21.
  • the sliding surfaces 11 and 21 are separated from each other by the positive pressure generated by the atmosphere A in the dynamic pressure generation groove 13 and the inclined groove 13', and from the start of relative rotation to high-speed rotation. It is possible to suppress wear between the sliding surfaces 11 and 21.
  • the sealed fluid F that has entered the reverse inclined groove 15 on the outer diameter side of the inclined groove 14 in the dynamic pressure generating groove 13 is with the sliding surface 21 of the rotary sealing ring 20.
  • the dynamic pressure generating groove 13 includes the inclined groove 14 and the reverse inclined groove 15 having different rotation directions for the main dynamic pressure generation, the sliding surfaces 11 and 21 are connected to each other during both rotations. It is possible to suppress wear by separating them, and it is possible to suppress leakage of the sealed fluid F from between the sliding surfaces 11 and 21 to the inner space S1.
  • the sealed fluid F introduced into the fluid introduction groove 16 and flowing out from the vicinity of the liquid guide groove 17 between the sliding surfaces 11 and 21 is in the relative rotation direction of the liquid guide groove 17 of the fluid introduction groove 16. It is captured by being sucked into the reverse inclined groove 15 of the dynamic pressure generating groove 13 by the negative pressure generated in the sharp corner portion 13C of the dynamic pressure generating groove 13 located on the downstream side and its vicinity, and is captured in the reverse inclined groove 15.
  • the sealed fluid F moves following the sliding surface 21 of the rotary sealing ring 20 and is returned from the sharp angle portion 13D of the reverse inclined groove 15 to the outer diameter side between the sliding surfaces 11 and 21. Leakage of the sealed fluid F into the space S1 can be further reduced.
  • the dynamic pressure generating groove 13 is L-shaped by the inclined groove 14 and the reverse inclined groove 15, the acute angle portion 13D is formed together with the atmosphere A sucked into the inclined groove 14 from the inner diameter end 13A at the time of forward rotation.
  • the sealed fluid F sucked into the reverse inclined groove 15 can be collected at the acute angle portion 13C to generate a positive pressure.
  • the sealed fluid F can be pushed back to the outer space S2 side by the dynamic pressure generated in the reverse inclined groove 15 at the time of reverse rotation, it is possible to suppress the intrusion of the sealed fluid F into the inclined groove 14. It is possible to suppress the leakage of the sealed fluid F into the inner space S1 through the inclined groove 14.
  • the inverted inclined groove 15 has a shorter extending distance than the inclined groove 14. According to this, it is possible to generate a positive pressure at an early stage in the reverse inclined groove 15 at the time of reverse rotation.
  • the reverse inclined groove 15 is a groove having an acute angle portion 13D whose end portion on the outer diameter side is tapered. According to this, at the time of reverse rotation, the sealed fluid F in the reverse inclined groove 15 is easily concentrated on the acute angle portion 13D to easily generate a positive pressure, so that the dynamic pressure effect can be enhanced.
  • the reverse inclined groove 15 is provided only in the dynamic pressure generating groove 13 formed between the adjacent fluid introduction grooves 16. According to this, the reverse inclined groove 15 does not exist at the position overlapping in the radial direction with the inclined groove 13'arranged on the inner diameter side of the fluid introduction groove 16, and the inclination is arranged on the inner diameter side of the fluid introduction groove 16.
  • the extending distance of the groove 13' can be lengthened. Therefore, at the time of forward rotation, it becomes easy to generate a higher positive pressure by the atmosphere A in the inclined groove 13', and the dynamic pressure effect can be enhanced.
  • the inclined grooves 14, 13' communicate with the inner space S1. According to this, at the time of forward rotation, the atmosphere A of the inner space S1 is easily introduced into the inclined grooves 14, 13'from the inner diameter ends 13A, 13A', and the positive pressure is applied by the atmosphere A in the inclined grooves 14, 13'. Since it is easy to generate, the dynamic pressure effect can be enhanced.
  • the fluid introduction groove 16 is provided with a Rayleigh step 18. According to this, at the time of forward rotation, the hydraulic pressure is generated by the Rayleigh step 18 to slightly separate the sliding surfaces 11 and 21 to introduce the sealed fluid F between the sliding surfaces 11 and 21. Therefore, the lubricity between the sliding surfaces 11 and 21 can be improved. Further, in the fluid introduction groove 16, since the liquid guide groove portion 17 communicates with the outer space S2, it is easy to introduce the sealed fluid F into the liquid guide groove portion 17, and a positive pressure can be generated at an early stage by the Rayleigh step 18. can.
  • the Rayleigh step 18 can suck the sealed fluid F around the end portion 18A by a negative pressure and introduce it into the liquid guide groove portion 17 at the time of reverse rotation, the sealed fluid F can be introduced into the inner space S1. Leakage can be suppressed.
  • a plurality of fluid introduction grooves 116 are uniformly formed in the circumferential direction on the inner diameter side of the sliding surface 111 as in the static sealing ring 110 as a sliding component shown in FIG.
  • a plurality of dynamic pressure generating grooves 113 and inclined grooves 113' are evenly arranged in the circumferential direction on the outer diameter side so that the sliding surface 111 leaks from the inner diameter side toward the outer diameter side. It may be applicable to an outside type mechanical seal that seals the sealed fluid F.
  • the dynamic pressure generation groove 113, the inclined groove 113'and the fluid introduction groove 116 are formed by reversing the dynamic pressure generation groove 13, the inclined groove 13'and the fluid introduction groove 16 in the first embodiment.
  • the arrangement configuration of the dynamic pressure generation groove and the fluid introduction groove in this modification can be applied to the sliding surface of the sliding parts of each subsequent embodiment. That is, it can be applied to the outside type mechanical seal by exchanging the radial arrangement of the dynamic pressure generation groove and the fluid introduction groove in each of the following examples.
  • the dynamic pressure generating groove 213 in which the outer diameter end 213B is arranged between the fluid introduction grooves 16 adjacent in the circumferential direction is It has the same configuration as the dynamic pressure generation groove 13 of the first embodiment.
  • the dynamic pressure generating groove 213'in which the outer diameter end 213B'is arranged on the inner diameter side of the fluid introduction groove 16 extends from the inner diameter side toward the outer diameter side to generate the dynamic pressure, and the inclined groove 214'. It is composed of a reverse inclined groove 215'which is continuously formed on the outer diameter side of the groove 214' and extends in the opposite direction to the inclined groove 214' to generate dynamic pressure, and has an L shape.
  • the extending distance of the inverted inclined groove 215' is shorter than the extending distance of the inclined groove 214'. Further, the extending distances of the inclined groove 214'and the reverse inclined groove 215' are shorter than the extending distances of the inclined groove 214 and the inverted inclined groove 215 constituting the dynamic pressure generating groove 213, respectively.
  • the fluid is sucked into the dynamic pressure generating groove 213'around the inclined groove 214'and the reverse inclined groove 215'on the inner diameter side of the fluid introduction groove 16 as well as the dynamic pressure generating groove 213.
  • the sealed fluid F is returned from the acute angle portion 213C'toward the outer diameter side between the sliding surfaces 211 and 21, and is pushed back to the outer space S2 side.
  • the inclined groove 313'in which the outer diameter end 313B'is arranged on the inner diameter side of the fluid introduction groove 16 is the first embodiment. It has the same configuration as the inclined groove 13'of. Further, the dynamic pressure generating groove 313 extends from the inner diameter side toward the outer diameter side to generate the dynamic pressure, and the inclined groove 314 is separated in the radial direction on the outer diameter side of the inclined groove 314 with respect to the inclined groove 314. It is composed of a reverse inclined groove 315 as a recess extending in the opposite direction and generating dynamic pressure.
  • the dynamic pressure generation groove 313 has a configuration in which the inclined groove 314 and the reverse inclined groove 315 are separated in the radial direction by the annular land portion 312d described later.
  • the reverse inclined groove 315 is arranged in the land portion 312b between the fluid introduction grooves 16 adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the inclined groove 314 has an inner diameter end 314A communicating with the inner space S1 and extends in an arc shape from the inner diameter end 314A toward the outer diameter side while being inclined in the forward rotation direction of the rotary sealing ring 20.
  • the linear outer diameter end 314B of the 314 is closed so as not to communicate with the reverse inclined groove 315.
  • the reverse inclined groove 315 has a substantially parallelogram shape, and extends linearly from the inner diameter end 315A toward the outer diameter side while being inclined in the reverse rotation direction of the rotary sealing ring 20, and the outer diameter end 315B is formed. It is closed so as not to communicate with the outer space S2.
  • annular land portion 312d that is continuous in the circumferential direction and has a width equal to or larger than a predetermined value in the radial direction is formed.
  • the annular land portion 312d is also arranged in the same plane as the other land portions to form a flat surface of the land 312.
  • the inclined groove 314 is formed with an acute-angled portion 314C formed by the wall portion 314b and the side wall portion 314d at the outer diameter end 314B, and an obtuse-angled portion 314D formed by the wall portion 314b and the side wall portion 314c.
  • the reverse inclined groove 315 has an acute angle portion 315C formed by the wall portion 315b and the side wall portion 315d at the inner diameter end 315A, and an acute angle portion 315D formed by the wall portion 315e and the side wall portion 315c at the linear outer diameter end 315B. , Is formed, and the acute-angled portion 315D is located on the outer diameter side of the acute-angled portion 315C and on the downstream side in the reverse rotation direction of the rotary sealing ring 20.
  • the extending distance of the inverted inclined groove 315 is shorter than the extending distance of the inclined groove 314.
  • the depth of the reverse inclined groove 315 is the same as the depth of the inclined groove 314.
  • the reverse inclined groove 315 may be formed at a depth different from that of the inclined groove 314.
  • the outer diameter end 314B and the inner diameter end 315A are arranged at positions that are substantially parallel and have substantially the same length and overlap in the radial direction. From the viewpoint of preventing leakage, it is preferable that the inner diameter end 315A has a length equal to or larger than the outer diameter end 314B and is arranged at a position where the inner diameter end 315A overlaps in the radial direction.
  • the pressure of the atmosphere A that has moved toward the outer diameter end 314B of the inclined groove 314 is increased in the acute angle portion 314C and its vicinity. That is, positive pressure is generated at the acute angle portion 314C and its vicinity.
  • the atmosphere A in the inclined groove 314 indicated by the arrow L2 acts to push the sealed fluid F in the vicinity of the acute angle portion 314C back to the outer space S2 side, so that the sealed fluid leaks into the inclined groove 314 or the inner space S1.
  • the fluid F is small.
  • the sealed fluid F that has entered the reverse inclined groove 315 follows the rotation sealing ring 20 in the forward rotation direction due to shearing with the sliding surface 21, and is covered in the vicinity of the acute angle portion 315D.
  • the sealing fluid F is drawn into the reverse tilt groove 315. That is, in the reverse inclined groove 315, the sealed fluid F moves from the acute angle portion 315D of the reverse inclined groove 315 toward the acute angle portion 315C as shown by the arrow H5, and the pressure is increased in the acute angle portion 315C and its vicinity. That is, positive pressure is generated at the acute angle portion 315C and its vicinity.
  • the sealed fluid F in the reverse inclined groove 315 shown by the arrow H6 is pushed back to the outer space S2 side by the atmosphere A in the inclined groove 314 shown by the arrow L2 together with the sealed fluid F in the vicinity of the acute angle portion 315C.
  • the sealed fluid F that has entered the reverse inclined groove 315 formed on the outer diameter side of the inclined groove 314 follows the reverse rotation direction of the rotary sealing ring 20 by shearing with the sliding surface 21.
  • the sealed fluid F in the vicinity of the acute angle portion 315C is drawn into the reverse inclined groove 315. That is, in the reverse inclined groove 315, the sealed fluid F moves from the acute angle portion 315C of the reverse inclined groove 315 toward the acute angle portion 315D as shown by the arrow H3', and the pressure is increased in the acute angle portion 315D and its vicinity. .. That is, positive pressure is generated at the acute angle portion 315D and its vicinity.
  • the amount of the sealed fluid F leaking into the space S1 is small.
  • the sealed fluid F existing around the acute angle portion 315C is sucked into the reverse inclined groove 315 as shown by the arrow H5'due to the negative pressure generated in the acute angle portion 315C and its vicinity.
  • the sealed fluid F sucked into the reverse inclined groove 315 is returned from the acute angle portion 315D between the sliding surfaces 31 and 21 toward the outer diameter side.
  • the sealed fluid F introduced into the fluid introduction groove 16 and flowing out from the vicinity of the liquid guide groove 17 between the sliding surfaces 31 and 21 is located on the downstream side in the relative rotation direction of the liquid guide groove 17 of the fluid introduction groove 16. It is captured by being sucked into the reversely inclined groove 315 of the dynamic pressure generating groove 313. At this time, since a negative pressure is generated in the acute-angled portion 315C and its vicinity, the sealed fluid F flowing out between the sliding surfaces 311, 21 is likely to be sucked into the reversely inclined groove 315 of the dynamic pressure generating groove 313. It has become.
  • the sealed fluid F is sucked into the fluid introduction groove 16 by the negative pressure generated at the end 18A of the Rayleigh step 18 and its vicinity as shown by the arrow H2'.
  • the fluid introduction grooves 16 are adjacent to each other in the circumferential direction, and the reverse inclination grooves 315 of the plurality of dynamic pressure generation grooves 313 are arranged so that the sealed fluid F becomes the fluid introduction groove 16. Since it is passed between the fluid and the plurality of reversely inclined grooves 315 and fastened to the outer diameter side, the amount of the sealed fluid F leaking into the dynamic pressure generating groove 313 or the inner space S1 is small.
  • the positive pressure generated in the inclined groove 314 and the reverse inclined groove 315 of the dynamic pressure generating groove 313 causes the space between the outer space S2 and the sliding surfaces 311, 21. Since the inflowed sealed fluid F is sucked in and pushed back to the outer space S2 side, it is suppressed that the sealed fluid F leaks from between the sliding surfaces 31 and 21 to the inner space S1.
  • the sealed fluid F that has entered the reverse inclined groove 315 on the outer diameter side of the inclined groove 314 moves following the sliding surface 21 of the rotary sealing ring 20.
  • the leakage of the sealed fluid F to the inner space S1 is reduced by returning the reverse inclined groove 315 between the sliding surfaces 31 and 21 toward the outer diameter side from the end portion on the sealed fluid F side, that is, the acute angle portion 315D. be able to.
  • the dynamic pressure generation groove 313 includes the inclined groove 314 and the reverse inclined groove 315 whose main rotation directions for generating the dynamic pressure are different, the sliding surfaces 311, 21 are brought together during both rotations. It is possible to suppress wear by separating them, and it is possible to suppress leakage of the sealed fluid F from between the sliding surfaces 31 and 21 to the inner space S1.
  • the sealed fluid F introduced into the fluid introduction groove 16 and flowing out from the vicinity of the liquid guide groove 17 between the sliding surfaces 31 and 21 is in the relative rotation direction of the liquid guide groove 17 of the fluid introduction groove 16. It is captured by being sucked into the reversely inclined groove 315 of the dynamic pressure generating groove 313 located on the downstream side.
  • the sealed fluid F flowing out between the sliding surfaces 311, 21 is likely to be sucked into the reversely inclined groove 315 of the dynamic pressure generating groove 313. It has become.
  • the sealed fluid F captured in the reverse inclined groove 315 moves following the sliding surface 21 of the rotary sealing ring 20 due to shearing, and the sliding surface from the acute angle portion 315D of the reverse inclined groove 315 toward the outer diameter side. By being returned between 31 and 21, the leakage of the sealed fluid F into the inner space S1 can be further reduced.
  • annular land portion 312d that is continuous in the circumferential direction and has a width equal to or larger than a predetermined radial direction is formed, and the annular land portion 312d reverses the inclined groove 314. Since the inclined groove 315 is separated, the sealed fluid F is sucked into the inverted inclined groove 315 from the acute angle portion 315C on the outer diameter side of the annular land portion 312d during the reverse rotation of the rotary sealing ring 20. Therefore, the sealed fluid F is suppressed from entering the inclined groove 314 beyond the annular land portion 312d, and the sealed fluid F leaking to the inner space S1 through the inclined groove 314 can be further reduced. ..
  • the inclined groove 314 and the reverse inclined groove 315 are separated by the annular land portion 312d, the inclined groove 314 and the reverse inclined groove 315 do not interfere with each other's dynamic pressure generation at the time of both rotations. It is easy to exert a dynamic pressure effect.
  • the radial center of the annular land portion 312d that separates the inclined groove 314 and the reverse inclined groove 315 is arranged closer to the sealed fluid F side than the radial center of the sliding surface 311. According to this, the extending distance of the inclined groove 314 can be secured for a long time, and the inclined groove 314 becomes the main source of dynamic pressure more than the reverse inclined groove 315 at the time of forward rotation. Leakage can be further suppressed.
  • the inclined groove 313' is not limited to the same configuration as the inclined groove 13'of the first embodiment, and may have the same configuration as the dynamic pressure generating groove 213'of the second embodiment, for example, and the dynamic pressure is generated. Similar to the groove 313, the inclined groove and the reverse inclined groove may be separated in the radial direction. Further, such a change in the configuration of the dynamic pressure generating groove can be applied to the sliding surface of the sliding component of each subsequent embodiment.
  • the dynamic pressure generating groove 413 extends from the inner diameter side toward the outer diameter side and generates a dynamic pressure with the inclined groove 414. It is composed of a recess 415 that is radially separated on the outer diameter side of the inclined groove 414.
  • the recess 415 has a substantially square shape, and is arranged substantially in the center of the outer diameter end 414B of the inclined groove 414 in the land portion 412b between the fluid introduction grooves 16 adjacent in the circumferential direction.
  • the concave portion 415 has corners facing each other in the radial direction, that is, diagonal lines are arranged on the radial line of the static sealing ring 410.
  • the sealed fluid F flowing out from the fluid introduction groove 16 between the sliding surfaces 411 and 21 is captured by the recess 415 on the relative rotation downstream side of the fluid introduction groove 16 so as to be inside. Leakage of the sealed fluid F into the space S1 can be reduced.
  • the recess 415 is not limited to a substantially square shape, for example, unless it has a directionality in the circumferential direction extending from the upstream to the downstream during relative rotation, as in the case of the reverse inclined groove 315 of the third embodiment.
  • the shape and the like may be freely configured such as a circle and a triangle.
  • the fluid introduction groove 516 in the static sealing ring 510 of the fifth embodiment has a liquid guide groove portion 517 communicating with the outer space S2 and a positive rotation sealing ring 20 from the inner diameter side of the liquid guide groove portion 517. It is composed of Rayleigh steps 518 and 518'that extend concentrically in the circumferential direction with the static sealing ring 510 in the rotation direction and the reverse rotation direction, respectively.
  • the sealed fluid F in the fluid introduction groove 516 moves following the rotary sealing ring 20 in the forward rotation direction by shearing with the sliding surface 21, so that the liquid is liquid. While moving from the guide groove portion 517 to the Rayleigh step 518 side, the sealed fluid F in the outer space S2 is drawn into the liquid guide groove portion 517. Further, even during reverse rotation, the sealed fluid F in the fluid introduction groove 516 moves following the rotation sealing ring 20 in the reverse rotation direction due to shearing with the sliding surface 21, and thus the Rayleigh step 518 from the liquid guide groove portion 517. As it moves to the'side, the sealed fluid F in the outer space S2 is drawn into the liquid guide groove portion 517.
  • the fluid introduction groove 516 is covered between the sliding surfaces 511,21 by causing dynamic pressure to be slightly separated between the sliding surfaces 511,21 by the Rayleigh steps 518,518'during both rotations.
  • the sealing fluid F By supplying the sealing fluid F, the lubricity between the sliding surfaces 511,21 can be improved.
  • the fluid introduction groove 616 in the static sealing ring 610 of the sixth embodiment has the same configuration as the fluid introduction groove 516 of the fifth embodiment.
  • the dynamic pressure generation groove 613 has the same configuration as the dynamic pressure generation groove 313 of the third embodiment.
  • the fluid introduction groove 616 is a sliding surface 611 by slightly separating the sliding surfaces 611 and 21 and introducing the sealed fluid F between the sliding surfaces 611 and 21 at the time of both rotations. Wear between 21 and 21 can be further suppressed, and leakage of the sealed fluid F can be suppressed by the inclined groove 614 and the reverse inclined groove 615 separated in the radial direction in the dynamic pressure generation groove 613.
  • the fluid introduction groove 716 in the static sealing ring 710 of the seventh embodiment is composed of a substantially trapezoidal groove communicating with the outer space S2.
  • the side wall portion 716a on the downstream side in the forward rotation direction of the rotary sealing ring 20 extends linearly while inclining from the outer diameter side toward the inner diameter side in the reverse rotation direction, and is rotationally sealed.
  • the side wall portion 716d on the upstream side in the forward rotation direction of the ring 20 extends linearly along the diameter line from the outer diameter side to the inner diameter side.
  • the acute angle portion 716A formed by the wall portion 716c and the side wall portion 716b at the inner diameter end is arranged close to the acute angle portion 713C of the dynamic pressure generation groove 713 on the downstream side in the forward rotation direction in the circumferential direction. ing.
  • the side wall portion 716a of the fluid introduction groove 716 is inclined along the circumferential direction, the relative rotation between the static sealing ring 710 and the rotary sealing ring 20 at the time of normal rotation of the rotary sealing ring 20 starts. Occasionally, the sealed fluid F is likely to be introduced into the fluid introduction groove 716.
  • the sharp angle portion 716A of the fluid introduction groove 716 is formed during the reverse rotation of the rotary sealing ring 20. Since the sealed fluid F that leaks out in a concentrated manner can be sucked and recovered by the negative pressure generated at the sharp corner portion 713C of the dynamic pressure generation groove 713 and its vicinity, the leakage of the sealed fluid F to the inner space S1 is further suppressed. be able to.
  • the fluid introduction groove 816 in the static sealing ring 810 of the present embodiment 8 is composed of a rectangular groove communicating with the outer space S2.
  • the side wall portion 816a on the downstream side in the forward rotation direction and the side wall portion 816b on the upstream side in the forward rotation direction of the rotary sealing ring 20 are directed in the reverse rotation direction from the outer diameter side to the inner diameter side. It extends linearly while tilting.
  • the acute angle portion 816A formed by the wall portion 816c and the side wall portion 816b at the inner diameter end is arranged close to the acute angle portion 813C of the dynamic pressure generating groove 813 on the downstream side in the forward rotation direction in the circumferential direction. ing.
  • the fluid introduction groove 816 has a smaller acute angle portion 816A than that of the seventh embodiment and is closer to the acute angle portion 813C of the dynamic pressure generating groove 813 in the circumferential direction, the fluid sealing ring 20 is rotated in the reverse direction.
  • the sealed fluid F tends to concentrate on the acute-angled portion 816A, and the sealed fluid F that concentrates and leaks out on the acute-angled portion 816A of the fluid introduction groove 816 is generated in the acute-angled portion 813C of the dynamic pressure generating groove 813 and its vicinity. Since it can be sucked and recovered by pressure, leakage of the sealed fluid F to the inner space S1 can be further suppressed.
  • the fluid introduction groove 916 in the static sealing ring 910 of the present embodiment 9 is a liquid guiding groove portion 917 communicating with the outer space S2 and a rotary sealing ring 20 from the outer diameter side of the liquid guiding groove portion 917. It is composed of a stationary sealing ring 910 and a Rayleigh step 918 extending concentrically in the circumferential direction in the forward rotation direction.
  • the liquid guide groove portion 917 has substantially the same shape as the fluid introduction groove 916 of the eighth embodiment.
  • the Rayleigh step 918 causes dynamic pressure to be generated by the Rayleigh step 918 so that the sliding surfaces 911 and 21 are slightly separated from each other and slide.
  • the fluid introduction groove 1016 in the static sealing ring 1010 of the present embodiment 10 has a liquid guide groove portion 1017 communicating with the outer space S2 and a positive rotation sealing ring 20 from the inner diameter side of the liquid guide groove portion 1017. It is composed of Rayleigh steps 1018 and 1018'that extend concentrically in the circumferential direction with the stationary sealing ring 1010 in the rotation direction and the reverse rotation direction, respectively.
  • the liquid guide groove portion 1017 has substantially the same shape as the fluid introduction groove 816 of the eighth embodiment.
  • the mechanical seal for automobiles has been described as an example as the sliding component, but other mechanical seals such as general industrial machines may be used.
  • the present invention is not limited to the mechanical seal, and may be a sliding component other than the mechanical seal such as a slide bearing.
  • the dynamic pressure generation groove and the fluid introduction groove are provided in the static sealing ring
  • the dynamic pressure generation groove and the fluid introduction groove may be provided in the rotary sealing ring.
  • the sealed fluid side has been described as the high pressure side and the leak side as the low pressure side, the sealed fluid side may be the low pressure side and the leak side may be the high pressure side, and the sealed fluid side and the leak side are abbreviated. It may be the same pressure.
  • the inclined groove in the dynamic pressure generating groove communicates with the inner space S1
  • the present invention is not limited to this, and if the dynamic pressure can be generated, it does not have to communicate.
  • the dynamic pressure generating groove is not limited to the one in which the reverse inclined groove is continuously formed at the end on the outer diameter side of the inclined groove, and the reverse inclined groove branches from the substantially central portion in the extending direction of the inclined groove. May be formed.
  • a plurality of reverse inclined grooves may be arranged for one inclined groove.
  • the inclined groove is not limited to the one extending in an arc shape while inclining in the circumferential direction, and the shape may be simplified by forming the inclined groove in a straight line.
  • the fluid introduction groove may be deeper than the dynamic pressure generation groove.
  • the sealed fluid F has been described as a high-pressure liquid, but the sealed fluid F is not limited to this, and may be a gas or a low-pressure liquid, or may be in the form of a mist in which a liquid and a gas are mixed.
  • the fluid on the leak side is the atmosphere A, which is a low-pressure gas, but the present invention is not limited to this, and may be a liquid or a high-pressure gas, or a mist-like mixture of a liquid and a gas. May be.
  • Static sealing ring (sliding parts) 11 Sliding surface 12 Lands 12a to 12c Lands 13 Dynamic pressure generating grooves 13'Inclined grooves 13C, 13C', 13D Sharp corners 14 Inclined grooves 15 Reversely inclined grooves (recesses) 16 Fluid introduction groove 17 Liquid induction groove 18 Rayleigh step 20 Rotating sealing ring (other sliding parts) 21 Sliding surface 310 Static sealing ring (sliding parts) 311 Sliding surface 312d Circular land portion 313 Dynamic pressure generation groove 313'Inclined groove 314 Inclined groove 314C Acute angle portion 315 Reverse inclined groove (recess) 315C, 315D Acute angle part 410 Static sealing ring (sliding part) 411 Sliding surface 413 Dynamic pressure generation groove 414 Inclined groove 415 Recess A Atmosphere F Sealed fluid S1 Inner space S2 Outer space

Landscapes

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Abstract

正回転時及び逆回転時のいずれの回転時においても摺動面同士の摩耗を抑制でき、かつ被密封流体の漏れを抑制できる摺動部品を提供する。 回転機械の相対回転する箇所に配置され他の摺動部品20と相対摺動し、摺動面11に被密封流体F側の空間S2に連通し被密封流体Fを導入する複数の流体導入溝16と、漏れ側から被密封流体F側に延び動圧を発生させる複数の傾斜溝14と、を備える環状の摺動部品10であって、摺動部品10の摺動面11には、少なくとも周方向に隣接する流体導入溝16の間に配置される凹部15が備えられている。

Description

摺動部品
 本発明は、相対回転する摺動部品に関し、例えば自動車、一般産業機械、あるいはその他のシール分野の回転機械の回転軸を軸封する軸封装置に用いられる摺動部品、または自動車、一般産業機械、あるいはその他の軸受分野の機械の軸受に用いられる摺動部品に関する。
 被密封流体の漏れを防止する軸封装置として例えばメカニカルシールは相対回転し摺動面同士が摺動する一対の環状の摺動部品を備えている。このようなメカニカルシールにおいて、近年においては環境対策等のために摺動により失われるエネルギーの低減が望まれている。
 例えば特許文献1に示されるメカニカルシールは一対の環状の摺動部品が相対回転可能に構成され、外空間に被密封流体が存在し、内空間に低圧の流体が存在している。一方の摺動部品には、被密封流体が存在する外空間に連通し、内径端が閉塞されている流体導入溝が設けられるとともに、低圧の流体が存在する内空間に連通し、内径端から外径側に向けて周方向に傾斜しながら円弧状に延び、相対回転方向の下流にて外径端が閉塞されている傾斜溝が設けられている。これによれば、一対の摺動部品の相対回転開始時には、流体導入溝には外空間に存在する被密封流体が導入されることで、一対の摺動部品の摺動面同士を潤滑させ、一対の摺動部品の高速回転時には、傾斜溝には内空間に存在する低圧の流体が導入されることで、外径端及びその近傍に正圧が発生して一対の摺動部品の摺動面同士を僅かに離間させることで低摩擦化を実現している。また、高速回転時には、外空間から摺動面間に流入し摺動面を内径側に向かう被密封流体は傾斜溝により吸い込まれるため、一対の摺動部品間から被密封流体が低圧の内空間に漏れることを防止できる。
特許第6444492号公報(第9,10頁、第2図)
 しかしながら、特許文献1のような摺動部品にあっては、傾斜溝は一方の摺動部品の漏れ側に配置され、正回転時において漏れ側の流体が導入されるように内径端から外径側に延びる構成であるので、低摩耗化かつ漏れ抑制が可能であるものの、逆回転時においては、流体導入溝から摺動面間に被密封流体が流出することで潤滑性に優れるものの、この被密封流体は一対の摺動部品間から内空間に漏れ出してしまうという問題があった。
 本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、正回転時及び逆回転時のいずれの回転時(以下、両回転時ということもある。)においても摺動面同士の摩耗を抑制でき、かつ被密封流体の漏れを抑制できる摺動部品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、本発明の摺動部品は、
 回転機械の相対回転する箇所に配置され他の摺動部品と相対摺動し、摺動面に被密封流体側の空間に連通し被密封流体を導入する複数の流体導入溝と、漏れ側から被密封流体側に延び動圧を発生させる複数の傾斜溝と、を備える環状の摺動部品であって、
 前記摺動部品の摺動面には、少なくとも周方向に隣接する前記流体導入溝の間に配置される凹部が備えられている。
 これによれば、逆回転時において、流体導入溝から摺動面間に流出する被密封流体が流体導入溝の相対回転下流側で凹部により捕捉されることにより、漏れ側の空間への被密封流体の漏れを減らすことができる。そのため、両回転時において摺動面同士を離間させて摩耗を抑制することができ、かつ一対の摺動部品間から被密封流体が漏れ側の空間に漏れることを抑制できる。
 前記凹部は、前記傾斜溝の被密封流体側に設けられ前記傾斜溝に対して逆方向に延び動圧を発生させる逆傾斜溝であってもよい。
 これによれば、逆回転時において、流体導入溝から摺動面間に流出する被密封流体が流体導入溝の相対回転下流側で逆傾斜溝により捕捉され、逆傾斜溝内に捕捉された被密封流体が他の摺動部品の摺動面とのせん断により追随移動し逆傾斜溝の被密封流体側の端部から被密封流体側に向けて摺動面間に戻されることにより漏れ側の空間への被密封流体の漏れをさらに減らすことができる。
 前記凹部は、隣接する前記流体導入溝の間のみに設けられていてもよい。
 これによれば、流体導入溝の漏れ側に配置される傾斜溝と径方向に重なる位置に凹部が存在しておらず、流体導入溝の漏れ側に配置される傾斜溝の延在距離を長くすることができる。そのため、正回転時において、当該傾斜溝内で漏れ側の流体により高い正圧を発生させやすくなり、動圧効果を高めることができる。
 前記流体導入溝は、レイリーステップを有していてもよい。
 これによれば、レイリーステップにより、動圧を生じさせて摺動面間を僅かに離間させ摺動面間に被密封流体を導入することができるため、摺動面同士の潤滑性を高めることができる。
 前記流体導入溝は、周方向両側に延びるレイリーステップを有していてもよい。
 これによれば、両回転時において、レイリーステップにより、動圧を生じさせて摺動面間を僅かに離間させ摺動面間に被密封流体を導入することができるため、摺動面同士の潤滑性を高めることができる。
 前記逆傾斜溝は、前記傾斜溝と比べて延在距離が短くてもよい。
 これによれば、逆回転時において、逆傾斜溝で正圧を早期に発生させることができる。
 前記傾斜溝と前記逆傾斜溝は、連続する溝であってもよい。
 これによれば、逆回転時において、傾斜溝を通って漏れ側に向けて移動しようとする被密封流体を逆傾斜溝により被密封流体側に戻すことができるため、漏れ側の空間への被密封流体の漏れを減らすことができる。
 前記傾斜溝と前記逆傾斜溝との間には、前記傾斜溝の被密封流体側で周方向に連続し径方向所定以上の幅を有する環状ランド部が設けられていてもよい。
 これによれば、逆回転時において、環状ランド部の被密封流体側において逆傾斜溝に被密封流体が捕捉されるため、傾斜溝に被密封流体が進入することを抑制できる。また、環状ランド部により傾斜溝と逆傾斜溝が分離されていることにより、両回転時において、傾斜溝と逆傾斜溝が互いの動圧発生に干渉することがないため、動圧効果を発揮しやすい。
 尚、本発明に係る摺動部品の摺動面において、傾斜溝は、傾斜溝の延在方向が径方向の成分と周方向の成分の両方を有しているものであればよい。同様に、逆傾斜溝は、逆傾斜溝の延在方向が径方向の成分と周方向の成分の両方を有し、相対回転時における上流から下流に向けて延びる周方向の向きが傾斜溝と逆であればよい。
 尚、被密封流体は、気体または液体であってもよいし、液体と気体が混合したミスト状であってもよい。
本発明の実施例1におけるメカニカルシールの一例を示す縦断面図である。 実施例1における静止密封環の摺動面を軸方向から見た図である。 実施例1における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 実施例1における静止密封環の摺動面について、正回転時における傾斜溝及び逆傾斜溝の流体の動きを軸方向から見た説明図である。 実施例1における静止密封環の摺動面について、逆正回転時における傾斜溝及び逆傾斜溝の流体の動きを軸方向から見た説明図である。 実施例1における変形例の静止密封環の摺動面を軸方向から見た図である。 本発明の実施例2における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 本発明の実施例3における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 実施例3における静止密封環の摺動面について、正回転時における傾斜溝及び逆傾斜溝の流体の動きを軸方向から見た説明図である。 実施例3における静止密封環の摺動面について、逆正回転時における傾斜溝及び逆傾斜溝の流体の動きを軸方向から見た説明図である。 本発明の実施例4における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 本発明の実施例5における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 本発明の実施例6における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 本発明の実施例7における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 本発明の実施例8における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 本発明の実施例9における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 本発明の実施例10における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。
 本発明に係る摺動部品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に係る摺動部品につき、図1から図6を参照して説明する。尚、本実施例においては、摺動部品がメカニカルシールである形態を例に挙げ説明する。また、メカニカルシールの外空間に被密封流体が存在し、内空間に大気が存在しており、メカニカルシールを構成する摺動部品の外径側を被密封流体側(高圧側)、内径側を漏れ側(低圧側)として説明する。また、説明の便宜上、図面において、摺動面に形成される溝等にドットを付すこともある。
 図1に示される自動車用のメカニカルシールは、摺動面の外径側から内径側に向かって漏れようとする被密封流体Fを密封し内空間S1が大気Aに通ずるインサイド形のものである。尚、本実施例では、被密封流体Fが高圧の液体であり、大気Aが被密封流体Fよりも低圧の気体である形態を例示する。
 メカニカルシールは、回転軸1にスリーブ2を介して回転軸1と共に回転可能な状態で設けられた円環状の他の摺動部品としての回転密封環20と、被取付機器のハウジング4に固定されたシールカバー5に非回転状態かつ軸方向移動可能な状態で設けられた摺動部品としての円環状の静止密封環10と、から主に構成され、弾性部材7によって静止密封環10が軸方向に付勢されることにより、静止密封環10の摺動面11と回転密封環20の摺動面21とが互いに密接摺動するようになっている。尚、回転密封環20の摺動面21は平坦面となっており、この平坦面には溝等の凹み部が設けられていない。
 静止密封環10及び回転密封環20は、代表的にはSiC(硬質材料)同士またはSiC(硬質材料)とカーボン(軟質材料)の組み合わせで形成されるが、これに限らず、摺動材料はメカニカルシール用摺動材料として使用されているものであれば適用可能である。尚、SiCとしては、ボロン、アルミニウム、カーボン等を焼結助剤とした焼結体をはじめ、成分、組成の異なる2種類以上の相からなる材料、例えば、黒鉛粒子の分散したSiC、SiCとSiからなる反応焼結SiC、SiC-TiC、SiC-TiN等があり、カーボンとしては、炭素質と黒鉛質の混合したカーボンをはじめ、樹脂成形カーボン、焼結カーボン等が利用できる。また、上記摺動材料以外では、金属材料、樹脂材料、表面改質材料(コーティング材料)、複合材料等も適用可能である。
 図2及び図3に示されるように、静止密封環10に対して回転密封環20が実線矢印で示すように反時計周りまたは点線矢印で示すように時計周りにそれぞれ相対摺動するようになっており、静止密封環10の摺動面11には、内径側に複数の動圧発生溝13及び傾斜溝13’が周方向に均等に配設され、外径側に複数の流体導入溝16が周方向に均等に配設されている。
 以下、実施例においては、実線矢印で示される回転密封環20の反時計周りの回転方向を正回転方向、点線矢印で示される回転密封環20の時計周りの回転方向を逆回転方向として説明する。
 また、摺動面11の動圧発生溝13、傾斜溝13’及び流体導入溝16以外の部分は平坦面を成すランド12となっている。詳しくは、ランド12は、周方向に隣接する動圧発生溝13同士、傾斜溝13’同士、動圧発生溝13と傾斜溝13’の間のランド部12aと、周方向に隣接する流体導入溝16の間のランド部12bと、径方向に離間する傾斜溝13’と流体導入溝16との間のランド部12cと、を有し、これら各ランド部は、同一平面状に配置されランド12の平坦面を構成している。
 図3に示されるように、動圧発生溝13は、外径端13Bが周方向に隣接する流体導入溝16の間のランド部12bまで延設され、内径側から外径側に向けて延び動圧を発生させる傾斜溝14と、この傾斜溝14の外径側に連続形成され傾斜溝14に対して逆方向に延び動圧を発生させる凹部としての逆傾斜溝15と、から構成されており、L字状を成している。尚、凹部としての逆傾斜溝15は、周方向に隣接する流体導入溝16間に配置されている。
 また、傾斜溝14に対して逆方向に延びるとは、内径側から外径側に向けて正回転方向の成分を持って傾斜しながら延びる傾斜溝14に対して、逆傾斜溝15が内径側から外径側に向けて逆回転方向の成分を持って傾斜しながら延びることを意味している。
 詳しくは、動圧発生溝13は、内径端13A、すなわち傾斜溝14の内径端が内空間S1に連通し、内径端13Aから外径側に向けて回転密封環20の正回転方向に傾斜しながら円弧状に延びており、傾斜溝14の外径側の端部には、傾斜溝14に対して逆方向に延びる逆傾斜溝15が連続形成されている。逆傾斜溝15は、内径側の端部から外径側に向けて回転密封環20の逆回転方向に傾斜しながら直線状に延びており、外径側の端部、すなわち動圧発生溝13の外径端13Bが外空間S2と非連通状態となるように閉塞されている。尚、逆傾斜溝15は、傾斜しながら直線状に延びるものに限らず、円弧状に延びるものであってもよい。
 図3に示されるように、傾斜溝14は、延在方向に亘って平坦かつランド12の平坦面に平行な底面14aと、底面14aの両側縁から摺動面11に向けて垂直に延びる側壁部14c,14dと、から構成されている。
 逆傾斜溝15は、延在方向に亘って平坦かつランド12の平坦面に平行な底面15aと、底面15aの外径端13B側の端縁から摺動面11に向けて垂直に延びる壁部15bと、底面15aの両側縁から摺動面11に向けて垂直に延びる側壁部15c,15dと、から構成されている。
 また、動圧発生溝13には、傾斜溝14の側壁部14dと逆傾斜溝15の側壁部15dとが成す鋭角部13Cと、逆傾斜溝15の壁部15bと側壁部15cとが成す鋭角部13Dと、逆傾斜溝15の壁部15bと側壁部15dとが成す鈍角部13Eと、が形成されており、鋭角部13Dは鋭角部13Cよりも外径側、かつ回転密封環20の逆回転方向の下流側に位置している。さらに、鋭角部13Dは、鋭角部13Cよりも角度が小さくなっている。尚、鋭角部13Cは、後述する流体導入溝16の液体誘導溝部17の内径側の周壁部17aと略同一の径方向位置に形成され、鋭角部13Dは、後述する流体導入溝16のレイリーステップ18の外径側の周壁部18aと略同一の径方向位置に形成されている。
 また、逆傾斜溝15の延在距離は、傾斜溝14の延在距離と比べて短い。すなわち、逆傾斜溝15の側壁部15c,15dの長さは、連続する傾斜溝14の側壁部14c,14dの長さよりもそれぞれ短い。
 また、逆傾斜溝15の深さは、傾斜溝14の深さと同一である。すなわち、逆傾斜溝15の底面15aは、連続する傾斜溝14の底面14aと同一平面状に配置され平坦面を成している。尚、傾斜溝14の底面14a及び逆傾斜溝15の底面15aは、平坦面を成すものに限らず、傾斜や凹凸を有していてもよい。
 図3に示されるように、傾斜溝13’は、外径端13B’が流体導入溝16の内径側に配置され、内径側から外径側に向けて延び動圧を発生させるものである。
 詳しくは、傾斜溝13’は、内径端13A’が内空間S1に連通し、内径端13A’から外径側に向けて回転密封環20の正回転方向に傾斜しながら円弧状に延びており、外径端13B’が流体導入溝16と非連通状態となるように閉塞されている。
 図3に示されるように、傾斜溝13’は、延在方向に亘って平坦かつランド12の平坦面に平行な底面13a’と、底面13a’の外径端13B’側の端縁から摺動面11に向けて垂直に延びる壁部13b’と、底面13a’の両側縁から摺動面11に向けて垂直に延びる側壁部13c’,13d’と、から構成されている。
 また、傾斜溝13’には、壁部13b’と側壁部13d’とが成す鋭角部13C’と、壁部13b’と側壁部13c’とが成す鈍角部13D’と、が形成されている。
 図3に示されるように、流体導入溝16は、外空間S2に連通する液体誘導溝部17と、液体誘導溝部17の内径側から回転密封環20の正回転方向に向けて静止密封環10と同心状に周方向に延びるレイリーステップ18と、から構成されている。尚、液体誘導溝部17及びレイリーステップ18は、動圧発生溝13の深さ寸法と略同一の深さに形成されている。また、レイリーステップ18は周方向の長さが、液体誘導溝部17の周方向の長さや一つの動圧発生溝13の周方向の長さよりも長く形成されている。
 次いで、静止密封環10と回転密封環20との相対回転時の動作について図4及び図5を用いて説明する。尚、本実施例においては、回転密封環20の停止時、正回転時、逆回転時の順に説明する。
 まず、回転密封環20が回転していない停止時には、被密封流体Fが流体導入溝16内に流入している。尚、弾性部材7によって静止密封環10が回転密封環20側に付勢されているので摺動面11,21同士は接触状態となっており、摺動面11,21間の被密封流体Fが内空間S1に漏れ出す量はほぼない。
 図4に示されるように、回転密封環20が静止密封環10に対して正回転方向に相対回転し始めた直後の低速時においては、レイリーステップ18内の被密封流体Fが摺動面21とのせん断により回転密封環20の正回転方向に追随移動することにより、外空間S2の被密封流体Fが液体誘導溝部17に引き込まれる。すなわち、流体導入溝16内では、被密封流体Fが矢印H1に示すように液体誘導溝部17からレイリーステップ18における相対回転方向の下流側の端部18Aに向かって移動する。尚、図4の被密封流体Fや大気Aの流れについては、回転密封環20の相対回転速度を特定せずに概略的に示している。
 レイリーステップ18の端部18Aに向かって移動した被密封流体Fは、レイリーステップ18の端部18A及びその近傍で圧力が高められる。すなわちレイリーステップ18の端部18A及びその近傍で正圧が発生する。
 レイリーステップ18の深さは浅いため、回転密封環20の回転速度が低速につき被密封流体Fの移動量が少なくてもレイリーステップ18の端部18A及びその近傍にて正圧が発生する。
 また、レイリーステップ18の端部18A及びその近傍で発生した正圧による力により、摺動面11,21間が若干離間される。これにより、摺動面11,21間には、主に矢印H2に示す流体導入溝16内の被密封流体Fが流入する。このように摺動面11,21間に被密封流体Fが介在することにより低速回転時においても潤滑性が向上し、摺動面11,21同士の摩耗を抑制することができる。尚、摺動面11,21同士の浮上距離が僅かであるため、被密封流体Fが内空間S1に漏れ出す被密封流体Fは少ない。また、液体誘導溝部17が設けられているため、被密封流体Fを多量に保持することができ、低速回転時に摺動面11,21間が貧潤滑となることを回避できる。
 一方、動圧発生溝13及び傾斜溝13’においては、回転密封環20と静止密封環10との相対回転低速時には、大気Aが動圧発生溝13及び傾斜溝13’内において十分に密とならず高い正圧は発生せず、動圧発生溝13及び傾斜溝13’によって発生される正圧による力は、レイリーステップ18の端部18A及びその近傍で発生した正圧による力よりも相対的に小さい。よって、回転密封環20の低速回転時では、レイリーステップ18の端部18A及びその近傍で発生した正圧による力が主体となって摺動面11,21同士を離間させるようになっている。
 回転密封環20の相対回転速度が高まると、図4に示されるように、動圧発生溝13及び傾斜溝13’内の大気Aが摺動面21とのせん断により回転密封環20の正回転方向に追随移動するとともに、内空間S1の大気Aが動圧発生溝13及び傾斜溝13’に引き込まれる。すなわち、動圧発生溝13及び傾斜溝13’内では、多量の大気Aが矢印L1,L1’に示すように傾斜溝14の内径端13Aから傾斜溝14の外径側の端部、傾斜溝13’の内径端13A’から外径端13B’に向かって移動する。
 傾斜溝14の外径側の端部に向かって移動した大気Aは、鋭角部13C及びその近傍で圧力が高められる。すなわち鋭角部13C及びその近傍で正圧が発生する。また、傾斜溝13’の外径端13B’に向かって移動した大気Aは、鋭角部13C’及びその近傍で圧力が高められる。すなわち鋭角部13C’及びその近傍で正圧が発生する。
 このように、レイリーステップ18の端部18A及びその近傍で発生した正圧による力に、鋭角部13C,13C’及びその近傍で発生した正圧による力が加わり、低速時と比べ摺動面11,21間がさらに離間する。これにより、摺動面11,21間には、主に矢印L2,L2’に示す動圧発生溝13及び傾斜溝13’内の大気Aが流入する。
 矢印L2,L2’に示す動圧発生溝13及び傾斜溝13’内の大気Aは、動圧発生溝13の鋭角部13C及び傾斜溝13’の鋭角部13C’近傍の被密封流体Fを外空間S2側に押し戻すように作用するので、動圧発生溝13及び傾斜溝13’内や内空間S1に漏れ出す被密封流体Fは少ない。
 また、矢印L2’に示す傾斜溝13’内の大気Aは、傾斜溝13’の鋭角部13C’近傍の被密封流体Fを外空間S2側に押し戻すことにより、矢印H3に示すように流体導入溝16のレイリーステップ18内に進入するため、被密封流体Fが内空間S1に漏れるのを抑制することができる。
 本実施例の摺動部品は、正回転の高速回転時において、傾斜溝14,13’全体による正圧発生能力が、逆傾斜溝15全体による正圧発生能力及びレイリーステップ18全体による正圧発生能力よりも十分に大きく設計されているため、最終的には、摺動面11,21間には大気Aのみが存在した状態、すなわち気体潤滑となる。
 次いで、回転密封環20の逆回転時について図5を用いて説明する。図5に示されるように、回転密封環20が静止密封環10に対して逆回転方向に相対回転すると、レイリーステップ18内の被密封流体Fが摺動面21とのせん断により回転密封環20の逆回転方向に追随移動し、相対回転方向の下流側の液体誘導溝部17に進入し、液体誘導溝部17内の被密封流体Fの一部は外空間S2に流出する。尚、図5の被密封流体Fや大気Aの流れについては、回転密封環20の相対回転速度を特定せずに概略的に示している。
 またこのとき、隣接する流体導入溝16の間のランド部12bや径方向に離間する動圧発生溝13と流体導入溝16との間のランド部12cに存在する被密封流体Fは、レイリーステップ18の端部18A及びその近傍に生じる負圧により矢印H2’に示すように流体導入溝16内に吸い込まれ、その傾向は端部18A近傍で顕著に現れる。
 このように、静止密封環10に対して回転密封環20が相対的に反時計回りに逆回転する場合には、流体導入溝16内に吸い込まれた被密封流体Fは、液体誘導溝部17に多量に保持され摺動面11,21間が貧潤滑となることを回避できる。
 一方、動圧発生溝13においては、図5に示されるように、動圧発生溝13の外径側に形成される逆傾斜溝15内に進入した被密封流体Fが摺動面21とのせん断により回転密封環20の逆回転方向に追随移動する。すなわち、動圧発生溝13内では、被密封流体Fが矢印H3’に示すように逆傾斜溝15内を鋭角部13Dに向かって移動する。
 鋭角部13Dに向かって移動した被密封流体Fは、鋭角部13D及びその近傍で圧力が高められる。すなわち鋭角部13D及びその近傍で正圧が発生する。
 また、鋭角部13D及びその近傍で発生した正圧による力により、摺動面11,21間が若干離間される。これにより、摺動面11,21間には、主に矢印H4’に示す流体導入溝16内の被密封流体Fが流入する。
 矢印H4’に示す鋭角部13Dから流出する被密封流体Fは、動圧発生溝13の鋭角部13D近傍の被密封流体Fを外空間S2側に押し戻すように作用するので、動圧発生溝13内や内空間S1に漏れ出す被密封流体Fは少ない。
 またこのとき、鋭角部13Cの周辺に存在する被密封流体Fは、鋭角部13C及びその近傍に生じる負圧により矢印H5’に示すように逆傾斜溝15内に吸い込まれる。逆傾斜溝15内に吸い込まれた被密封流体Fは鋭角部13Dから摺動面11,21間に戻されるようになっている。
 さらに、流体導入溝16に導入され液体誘導溝部17近傍から摺動面11,21間に流出する被密封流体Fは、流体導入溝16の液体誘導溝部17の相対回転方向の下流側に位置する動圧発生溝13の逆傾斜溝15内に吸い込まれることにより捕捉される。このとき、鋭角部13C及びその近傍に負圧が生じていることから、摺動面11,21間に流出した被密封流体Fは当該動圧発生溝13の逆傾斜溝15内に吸い込まれやすくなっている。
 また、流体導入溝16のレイリーステップ18の相対回転方向の上流側に位置する動圧発生溝13の鋭角部13Dから外径側に向けて摺動面11,21間に戻された被密封流体Fは、上述したように、レイリーステップ18の端部18A及びその近傍に生じる負圧により矢印H2’に示すように流体導入溝16内に吸い込まれる。
 このように、逆回転時においては、周方向に隣接する流体導入溝16の間に複数の動圧発生溝13の逆傾斜溝15が配置されることにより、被密封流体Fが流体導入溝16と複数の逆傾斜溝15との間で受け渡され外径側に留められるため、動圧発生溝13内や内空間S1に漏れ出す被密封流体Fは少ない。
 尚、傾斜溝14は、内径端13Aが内空間S1に開放しているため、回転密封環20の逆回転時において傾斜溝14において生じる負圧は小さくなっている。さらに、傾斜溝14と逆傾斜溝15は、連続する溝であるため、回転密封環20の逆回転時において、動圧発生溝13内に進入した被密封流体Fは逆傾斜溝15内における被密封流体Fの流れにより鋭角部13Dから外径側に向けて摺動面11,21間に戻されることから、傾斜溝14を通って内空間S1に漏れ出す被密封流体Fを減らすことができる。
 以上説明したように、回転密封環20の静止密封環10に対する相対回転開始時には、流体導入溝16から摺動面11,21間に流出する被密封流体Fにより摺動面11,21同士が潤滑され、高速回転時には、動圧発生溝13及び傾斜溝13’内で大気Aにより発生される正圧により摺動面11,21同士が離間されるようになり、相対回転開始時から高速回転時に亘って摺動面11,21同士の摩耗を抑制することができる。
 また、回転密封環20の正回転時においては、主に動圧発生溝13の傾斜溝14及び傾斜溝13’で発生する正圧により外空間S2から摺動面11,21間に流入した被密封流体Fが吸い込まれ、外空間S2側に押し戻されるため、摺動面11,21間から被密封流体Fが内空間S1に漏れることが抑制される。一方、回転密封環20の逆回転時においては、動圧発生溝13における傾斜溝14の外径側で逆傾斜溝15内に進入した被密封流体Fが回転密封環20の摺動面21とのせん断により追随移動し逆傾斜溝15の被密封流体F側の端部、すなわち鋭角部13Dから外径側に向けて摺動面11,21間に戻されることにより内空間S1への被密封流体Fの漏れを減らすことができる。このように、動圧発生溝13は、主となる動圧発生のための回転方向が異なる傾斜溝14及び逆傾斜溝15を備えているため、両回転時において摺動面11,21同士を離間させて摩耗を抑制することができ、かつ摺動面11,21間から被密封流体Fが内空間S1に漏れることを抑制できる。
 さらに、逆回転時において、流体導入溝16に導入され液体誘導溝部17近傍から摺動面11,21間に流出する被密封流体Fは、流体導入溝16の液体誘導溝部17の相対回転方向の下流側に位置する動圧発生溝13の鋭角部13C及びその近傍に生じる負圧により当該動圧発生溝13の逆傾斜溝15内に吸い込まれることにより捕捉され、逆傾斜溝15内に捕捉された被密封流体Fが回転密封環20の摺動面21とのせん断により追随移動し逆傾斜溝15の鋭角部13Dから外径側に向けて摺動面11,21間に戻されることにより内空間S1への被密封流体Fの漏れをさらに減らすことができる。
 また、動圧発生溝13は、傾斜溝14と逆傾斜溝15によりL字状を成しているため、正回転時において、内径端13Aから傾斜溝14に吸い込まれる大気Aと共に、鋭角部13Dから逆傾斜溝15に吸い込まれる被密封流体Fを鋭角部13Cに集めて正圧を発生させることができる。また、逆回転時において、被密封流体Fを逆傾斜溝15内で発生する動圧により外空間S2側に押し戻すことができるため、傾斜溝14への被密封流体Fの侵入を抑制することができ、傾斜溝14を通した内空間S1への被密封流体Fの漏れを抑えることができる。
 また、逆傾斜溝15は、傾斜溝14と比べて延在距離が短い。これによれば、逆回転時において、逆傾斜溝15で正圧を早期に発生させることができる。
 また、逆傾斜溝15は、外径側の端部が先細りする鋭角部13Dを有する溝である。これによれば、逆回転時において、逆傾斜溝15内の被密封流体Fを鋭角部13Dに集中させて正圧を発生させやすくなるため、動圧効果を高めることができる。
 また、逆傾斜溝15は、隣接する流体導入溝16の間に形成される動圧発生溝13のみに設けられている。これによれば、流体導入溝16の内径側に配置される傾斜溝13’と径方向に重なる位置に逆傾斜溝15が存在しておらず、流体導入溝16の内径側に配置される傾斜溝13’の延在距離を長くすることができる。そのため、正回転時において、当該傾斜溝13’内で大気Aにより高い正圧を発生させやすくなり、動圧効果を高めることができる。
 また、傾斜溝14,13’は、内空間S1に連通している。これによれば、正回転時において、内空間S1の大気Aが内径端13A,13A’から傾斜溝14,13’に導入されやすくなり、傾斜溝14,13’内で大気Aにより正圧を発生させやすくなるため、動圧効果を高めることができる。
 また、流体導入溝16は、レイリーステップ18を備えている。これによれば、正回転時において、レイリーステップ18により、動圧を生じさせて摺動面11,21間を僅かに離間させ摺動面11,21間に被密封流体Fを導入することができるため、摺動面11,21同士の潤滑性を高めることができる。また、流体導入溝16は、液体誘導溝部17が外空間S2に連通しているため、液体誘導溝部17に被密封流体Fを導入しやすく、早期にレイリーステップ18により正圧を発生させることができる。
 また、レイリーステップ18は、逆回転時において、端部18Aの周辺の被密封流体Fを負圧により吸い込み、液体誘導溝部17に導入することができるため、被密封流体Fの内空間S1への漏れを抑制することができる。
 尚、静止密封環10の変形例として、図6に示される摺動部品としての静止密封環110のように、その摺動面111において、内径側に複数の流体導入溝116が周方向に均等に配設され、外径側に複数の動圧発生溝113及び傾斜溝113’が周方向に均等に配設されることにより、摺動面111の内径側から外径側に向かって漏れようとする被密封流体Fを密封するアウトサイド形のメカニカルシールに適用できるようにしてもよい。尚、動圧発生溝113、傾斜溝113’及び流体導入溝116は、実施例1における動圧発生溝13、傾斜溝13’及び流体導入溝16を内外反転させて形成されたものである。
 尚、この変形例における動圧発生溝や流体導入溝の配置構成は、以降の各実施例の摺動部品の摺動面にも適用可能である。すなわち、以降の各実施例における動圧発生溝や流体導入溝の径方向の配置を入れ替えて、アウトサイド形のメカニカルシールに適用することができる。
 次に、実施例2に係る摺動部品につき、図7を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
 図7に示されるように、本実施例2の静止密封環210における摺動面211において、外径端213Bが周方向に隣接する流体導入溝16間に配置される動圧発生溝213は、実施例1の動圧発生溝13と同一構成である。また、外径端213B’が流体導入溝16の内径側に配置される動圧発生溝213’は、内径側から外径側に向けて延び動圧を発生させる傾斜溝214’と、この傾斜溝214’の外径側に連続形成され傾斜溝214’に対して逆方向に延び動圧を発生させる逆傾斜溝215’と、から構成されており、L字状を成している。
 尚、逆傾斜溝215’の延在距離は、傾斜溝214’の延在距離と比べて短い。また、傾斜溝214’及び逆傾斜溝215’の延在距離は、それぞれ動圧発生溝213を構成する傾斜溝214及び逆傾斜溝215の延在距離と比べて短い。
 これによれば、正回転時においては、動圧発生溝213と同様に流体導入溝16の内径側においても傾斜溝214’及び逆傾斜溝215’の周辺において動圧発生溝213’内に吸い込まれた被密封流体Fは、鋭角部213C’から外径側に向けて摺動面211,21間に戻され、外空間S2側に押し戻される。また、逆回転時においては、鋭角部213D’から流出する被密封流体Fが鋭角部213D’近傍の被密封流体Fを外空間S2側に押し戻すことにより、流体導入溝16のレイリーステップ18内に進入する。そのため、両回転時において、摺動面211,21同士を離間させて摩耗を抑制することができ、かつ摺動面211,21間から被密封流体Fが内空間S1に漏れることをさらに抑制できる。
 次に、実施例3に係る摺動部品につき、図8~図10を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
 図8に示されるように、本実施例3の静止密封環310における摺動面311において、外径端313B’が流体導入溝16の内径側に配置される傾斜溝313’は、実施例1の傾斜溝13’と同一構成である。また、動圧発生溝313は、内径側から外径側に向けて延び動圧を発生させる傾斜溝314と、この傾斜溝314の外径側において径方向に離間して傾斜溝314に対して逆方向に延び動圧を発生させる凹部としての逆傾斜溝315と、から構成されている。すなわち、動圧発生溝313は、傾斜溝314と逆傾斜溝315が後述する環状ランド部312dにより径方向に分離された構成となっている。尚、逆傾斜溝315は、周方向に隣接する流体導入溝16の間のランド部312bに配置されている。
 詳しくは、傾斜溝314は、内径端314Aが内空間S1に連通し、内径端314Aから外径側に向けて回転密封環20の正回転方向に傾斜しながら円弧状に延びており、傾斜溝314の直線状の外径端314Bが逆傾斜溝315と非連通状態となるように閉塞されている。
 逆傾斜溝315は、略平行四辺形を成しており、内径端315Aから外径側に向けて回転密封環20の逆回転方向に傾斜しながら直線状に延びており、外径端315Bが外空間S2と非連通状態となるように閉塞されている。
 また、傾斜溝314と逆傾斜溝315との間には、周方向に連続し径方向所定以上の幅を有する環状ランド部312dが形成されている。尚、環状ランド部312dも他のランド部と同様に同一平面状に配置されランド312の平坦面を構成している。
 また、傾斜溝314には、外径端314Bにおける壁部314bと側壁部314dとが成す鋭角部314Cと、壁部314bと側壁部314cとが成す鈍角部314Dと、が形成されている。
 また、逆傾斜溝315には、内径端315Aにおける壁部315bと側壁部315dとが成す鋭角部315Cと、直線状の外径端315Bにおける壁部315eと側壁部315cとが成す鋭角部315Dと、が形成されており、鋭角部315Dは鋭角部315Cよりも外径側、かつ回転密封環20の逆回転方向の下流側に位置している。
 また、逆傾斜溝315の延在距離は、傾斜溝314の延在距離と比べて短い。また、逆傾斜溝315の深さは、傾斜溝314の深さと同一である。尚、逆傾斜溝315は、傾斜溝314と異なる深さに形成されていてもよい。
 また、外径端314Bと内径端315Aは、略平行かつ略同一長さで径方向に重畳する位置に配置されている。内径端315Aは、外径端314B以上の長さかつ径方向に重畳する位置に配置されていることが漏れ防止の観点からは好ましい。
 次いで、静止密封環310と回転密封環20との相対回転時の動作について図9及び図10を用いて説明する。尚、流体導入溝16及び傾斜溝313’における流体の動きは、実施例1と略同一であるため、本実施例においては動圧発生溝313を構成する傾斜溝314及び逆傾斜溝315における流体の動きを中心に説明する。
 動圧発生溝313においては、回転密封環20と静止密封環310との正回転方向への相対回転低速時には、大気Aが傾斜溝314内に十分に密とならず高い正圧は発生しない。また、逆傾斜溝315は、延在距離が短いため、逆傾斜溝315内に被密封流体Fが侵入していても高い正圧は発生しない。
 回転密封環20の相対回転速度が高まると、図9に示されるように、傾斜溝314内の大気Aが摺動面21とのせん断により回転密封環20の正回転方向に追随移動するとともに、内空間S1の大気Aが傾斜溝314に引き込まれる。すなわち、傾斜溝314内では、多量の大気Aが矢印L1に示すように傾斜溝314の内径端314Aから外径端314Bに向かって移動する。
 傾斜溝314の外径端314Bに向かって移動した大気Aは、鋭角部314C及びその近傍で圧力が高められる。すなわち鋭角部314C及びその近傍で正圧が発生する。
 また、矢印L2に示す傾斜溝314内の大気Aは、鋭角部314C近傍の被密封流体Fを外空間S2側に押し戻すように作用するので、傾斜溝314内や内空間S1に漏れ出す被密封流体Fは少ない。
 一方、逆傾斜溝315においては、逆傾斜溝315内に進入した被密封流体Fが摺動面21とのせん断により回転密封環20の正回転方向に追随移動するとともに、鋭角部315D近傍の被密封流体Fが逆傾斜溝315に引き込まれる。すなわち、逆傾斜溝315内では、被密封流体Fが矢印H5に示すように逆傾斜溝315の鋭角部315Dから鋭角部315Cに向かって移動し、鋭角部315C及びその近傍で圧力が高められる。すなわち鋭角部315C及びその近傍で正圧が発生する。
 また、矢印H6に示す逆傾斜溝315内の被密封流体Fは、鋭角部315C近傍の被密封流体Fと共に矢印L2に示す傾斜溝314内の大気Aにより外空間S2側に押し戻される。
 次いで、回転密封環20の逆回転時について図10を用いて説明する。図10に示されるように、傾斜溝314の外径側に形成される逆傾斜溝315内に進入した被密封流体Fが摺動面21とのせん断により回転密封環20の逆回転方向に追随移動するとともに、鋭角部315Cの近傍の被密封流体Fが逆傾斜溝315に引き込まれる。すなわち、逆傾斜溝315内では、被密封流体Fが矢印H3’に示すように逆傾斜溝315の鋭角部315Cから鋭角部315Dに向かって移動し、鋭角部315D及びその近傍で圧力が高められる。すなわち鋭角部315D及びその近傍で正圧が発生する。
 矢印H4’に示す逆傾斜溝315内の被密封流体Fは、逆傾斜溝315の鋭角部315D近傍の被密封流体Fを外空間S2側に押し戻すように作用するので、傾斜溝314内や内空間S1に漏れ出す被密封流体Fは少ない。
 またこのとき、鋭角部315Cの周辺に存在する被密封流体Fは、鋭角部315C及びその近傍に生じる負圧により矢印H5’に示すように逆傾斜溝315内に吸い込まれる。逆傾斜溝315内に吸い込まれた被密封流体Fは鋭角部315Dから外径側に向けて摺動面311,21間に戻されるようになっている。
 さらに、流体導入溝16に導入され液体誘導溝部17近傍から摺動面311,21間に流出する被密封流体Fは、流体導入溝16の液体誘導溝部17の相対回転方向の下流側に位置する動圧発生溝313の逆傾斜溝315内に吸い込まれることにより捕捉される。このとき、鋭角部315C及びその近傍に負圧が生じていることから、摺動面311,21間に流出した被密封流体Fは当該動圧発生溝313の逆傾斜溝315内に吸い込まれやすくなっている。
 また、流体導入溝16のレイリーステップ18の相対回転方向の上流側に位置する動圧発生溝313の逆傾斜溝315の鋭角部315Dから外径側に向けて摺動面311,21間に戻された被密封流体Fは、上述したように、レイリーステップ18の端部18A及びその近傍に生じる負圧により矢印H2’に示すように流体導入溝16内に吸い込まれる。
 このように、逆回転時においては、周方向に隣接する流体導入溝16の間に複数の動圧発生溝313の逆傾斜溝315が配置されることにより、被密封流体Fが流体導入溝16と複数の逆傾斜溝315との間で受け渡され外径側に留められるため、動圧発生溝313内や内空間S1に漏れ出す被密封流体Fは少ない。
 以上説明したように、回転密封環20の正回転時においては、動圧発生溝313の傾斜溝314及び逆傾斜溝315でそれぞれ発生する正圧により外空間S2から摺動面311,21間に流入した被密封流体Fが吸い込まれ、外空間S2側に押し戻されるため、摺動面311,21間から被密封流体Fが内空間S1に漏れることが抑制される。一方、回転密封環20の逆回転時においては、傾斜溝314の外径側で逆傾斜溝315内に進入した被密封流体Fが回転密封環20の摺動面21とのせん断により追随移動し逆傾斜溝315の被密封流体F側の端部、すなわち鋭角部315Dから外径側に向けて摺動面311,21間に戻されることにより内空間S1への被密封流体Fの漏れを減らすことができる。このように、動圧発生溝313は、主となる動圧発生のための回転方向が異なる傾斜溝314及び逆傾斜溝315を備えているため、両回転時において摺動面311,21同士を離間させて摩耗を抑制することができ、かつ摺動面311,21間から被密封流体Fが内空間S1に漏れることを抑制できる。
 さらに、逆回転時において、流体導入溝16に導入され液体誘導溝部17近傍から摺動面311,21間に流出する被密封流体Fは、流体導入溝16の液体誘導溝部17の相対回転方向の下流側に位置する動圧発生溝313の逆傾斜溝315内に吸い込まれることにより捕捉される。このとき、鋭角部315C及びその近傍に負圧が生じていることから、摺動面311,21間に流出した被密封流体Fは当該動圧発生溝313の逆傾斜溝315内に吸い込まれやすくなっている。また、逆傾斜溝315内に捕捉された被密封流体Fが回転密封環20の摺動面21とのせん断により追随移動し逆傾斜溝315の鋭角部315Dから外径側に向けて摺動面311,21間に戻されることにより内空間S1への被密封流体Fの漏れをさらに減らすことができる。
 また、傾斜溝314と逆傾斜溝315との間には、周方向に連続し径方向所定以上の幅を有する環状ランド部312dが形成されており、この環状ランド部312dにより傾斜溝314と逆傾斜溝315とが分離されていることにより、回転密封環20の逆回転時において、被密封流体Fが環状ランド部312dの外径側において鋭角部315Cから逆傾斜溝315に吸い込まれて捕捉されるため、環状ランド部312dを越えて傾斜溝314に被密封流体Fが進入することが抑制されており、傾斜溝314を通って内空間S1に漏れ出す被密封流体Fをさらに減らすことができる。
 また、環状ランド部312dにより傾斜溝314と逆傾斜溝315が分離されていることにより、両回転時において、傾斜溝314と逆傾斜溝315が互いの動圧発生に干渉することがないため、動圧効果を発揮しやすい。
 また、傾斜溝314と逆傾斜溝315とを分離する環状ランド部312dの径方向中心は、摺動面311の径方向中心よりも被密封流体F側に寄って配置されている。これによれば、傾斜溝314の延在距離を長く確保でき、正回転時において傾斜溝314が逆傾斜溝315よりも主たる動圧発生源となるので、被密封流体Fの内空間S1への漏れをさらに抑えることができる。
 尚、傾斜溝313’は、実施例1の傾斜溝13’と同一構成であるものに限らず、例えば実施例2の動圧発生溝213’と同一構成であってもよいし、動圧発生溝313と同様に傾斜溝と逆傾斜溝が径方向に分離した構成であってもよい。また、このような動圧発生溝の構成の変更は、以降の各実施例の摺動部品の摺動面にも適用可能である。
 次に、実施例4に係る摺動部品につき、図11を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
 図11に示されるように、本実施例4の静止密封環410の摺動面411において、動圧発生溝413は、内径側から外径側に向けて延び動圧を発生させる傾斜溝414と、この傾斜溝414の外径側において径方向に離間する凹部415と、から構成されている。
 凹部415は、略正方形を成しており、周方向に隣接する流体導入溝16の間のランド部412bにおいて、傾斜溝414の外径端414Bの周方向略中央に配置されている。尚、凹部415は、径方向に対向する角部、すなわち対角線が静止密封環410における径線上に配置されている。
 これによれば、逆回転時において、流体導入溝16から摺動面411,21間に流出する被密封流体Fが流体導入溝16の相対回転下流側で凹部415により捕捉されることにより、内空間S1への被密封流体Fの漏れを減らすことができる。
 尚、凹部415は、実施例3の逆傾斜溝315のように、相対回転時における上流から下流に向けて延びる周方向の向きに方向性があるものでなければ、略正方形に限らず、例えば円形や三角形等のように形状等は自由に構成されてよい。
 次に、実施例5に係る摺動部品につき、図12を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
 図12に示されるように、本実施例5の静止密封環510における流体導入溝516は、外空間S2に連通する液体誘導溝部517と、液体誘導溝部517の内径側から回転密封環20の正回転方向及び逆回転方向に向けてそれぞれ静止密封環510と同心状に周方向に延びるレイリーステップ518,518’と、から構成されている。
 これによれば、回転密封環20の正回転時において、流体導入溝516内の被密封流体Fが摺動面21とのせん断により回転密封環20の正回転方向に追随移動することにより、液体誘導溝部517からレイリーステップ518側に移動するとともに、外空間S2の被密封流体Fが液体誘導溝部517に引き込まれる。また、逆回転時においても、流体導入溝516内の被密封流体Fが摺動面21とのせん断により回転密封環20の逆回転方向に追随移動することにより、液体誘導溝部517からレイリーステップ518’側に移動するとともに、外空間S2の被密封流体Fが液体誘導溝部517に引き込まれる。
 このように、流体導入溝516は、両回転時において、レイリーステップ518,518’により、動圧を生じさせて摺動面511,21間を僅かに離間させ摺動面511,21間に被密封流体Fを供給することで、摺動面511,21同士の潤滑性を高めることができる。
 次に、実施例6に係る摺動部品につき、図13を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
 図13に示されるように、本実施例6の静止密封環610における流体導入溝616は、実施例5の流体導入溝516と同一構成である。また、動圧発生溝613は実施例3の動圧発生溝313と同一構成である。
 これによれば、流体導入溝616は、両回転時において、摺動面611,21間を僅かに離間させ摺動面611,21間に被密封流体Fを導入することで、摺動面611,21同士の摩耗をより抑制でき、かつ動圧発生溝613において径方向に分離された傾斜溝614及び逆傾斜溝615により、被密封流体Fの漏れを抑制できる。
 次に、実施例7に係る摺動部品につき、図14を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
 図14に示されるように、本実施例7の静止密封環710における流体導入溝716は、外空間S2に連通する略台形状の溝により構成されている。
 詳しくは、流体導入溝716は、回転密封環20の正回転方向の下流側の側壁部716aが外径側から内径側に向けて逆回転方向に向けて傾斜しながら直線状に延び、回転密封環20の正回転方向の上流側の側壁部716dが外径側から内径側に向けて径線に沿って直線状に延びている。また、流体導入溝716は、内径端における壁部716cと側壁部716bとが成す鋭角部716Aが正回転方向の下流側の動圧発生溝713の鋭角部713Cと周方向に近接して配置されている。
 これによれば、流体導入溝716は、側壁部716aが周方向に沿うように傾斜しているため、回転密封環20の正回転時における静止密封環710と回転密封環20との相対回転開始時に流体導入溝716に被密封流体Fが導入されやすい。
 また、流体導入溝716は、鋭角部716Aが動圧発生溝713の鋭角部713Cと周方向に近接しているため、回転密封環20の逆回転時において、流体導入溝716の鋭角部716Aに集中して漏れ出す被密封流体Fを動圧発生溝713の鋭角部713C及びその近傍で発生する負圧により吸い込み回収することができるため、被密封流体Fの内空間S1への漏れをさらに抑えることができる。
 次に、実施例8に係る摺動部品につき、図15を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
 図15に示されるように、本実施例8の静止密封環810における流体導入溝816は、外空間S2に連通する四角形状の溝により構成されている。
 詳しくは、流体導入溝816は、回転密封環20の正回転方向の下流側の側壁部816a及び正回転方向の上流側の側壁部816bが外径側から内径側に向けて逆回転方向に向けて傾斜しながら直線状に延びている。また、流体導入溝816は、内径端における壁部816cと側壁部816bとが成す鋭角部816Aが正回転方向の下流側の動圧発生溝813の鋭角部813Cと周方向に近接して配置されている。
 これによれば、流体導入溝816は、側壁部816a,816bがそれぞれ周方向に沿うように傾斜しているため、回転密封環20の正回転時における静止密封環810と回転密封環20との相対回転開始時に流体導入溝816に被密封流体Fがより導入されやすい。
 また、流体導入溝816は、実施例7と比べて鋭角部816Aの角度が小さく、かつ動圧発生溝813の鋭角部813Cと周方向により近接しているため、回転密封環20の逆回転時において、鋭角部816Aに被密封流体Fが集中しやすく、流体導入溝816の鋭角部816Aに集中して漏れ出す被密封流体Fを動圧発生溝813の鋭角部813C及びその近傍で発生する負圧により吸い込み回収することができるため、被密封流体Fの内空間S1への漏れをさらに抑えることができる。
 次に、実施例9に係る摺動部品につき、図16を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
 図16に示されるように、本実施例9の静止密封環910における流体導入溝916は、外空間S2に連通する液体誘導溝部917と、液体誘導溝部917の外径側から回転密封環20の正回転方向に向けて静止密封環910と同心状に周方向に延びるレイリーステップ918と、から構成されている。尚、液体誘導溝部917は、実施例8の流体導入溝916と略同一形状である。
 これによれば、流体導入溝916は、レイリーステップ918を備えているため、正回転時において、レイリーステップ918により、動圧を生じさせて摺動面911,21間を僅かに離間させ摺動面911,21間に被密封流体Fを供給することで、摺動面911,21同士の潤滑性を高めることができる。
 次に、実施例10に係る摺動部品につき、図17を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
 図17に示されるように、本実施例10の静止密封環1010における流体導入溝1016は、外空間S2に連通する液体誘導溝部1017と、液体誘導溝部1017の内径側から回転密封環20の正回転方向及び逆回転方向に向けてそれぞれ静止密封環1010と同心状に周方向に延びるレイリーステップ1018,1018’と、から構成されている。尚、液体誘導溝部1017は、実施例8の流体導入溝816と略同一形状である。
 これによれば、両回転時において、レイリーステップ1018,1018’により、動圧を生じさせて摺動面1011,21間を僅かに離間させ摺動面1011,21間に被密封流体Fを供給することで、摺動面1011,21同士の潤滑性を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、前記実施例では、摺動部品として、自動車用のメカニカルシールを例に説明したが、一般産業機械等の他のメカニカルシールであってもよい。また、メカニカルシールに限られず、すべり軸受などメカニカルシール以外の摺動部品であってもよい。
 また、前記実施例では、動圧発生溝及び流体導入溝を静止密封環に設ける例について説明したが、動圧発生溝及び流体導入溝を回転密封環に設けてもよい。
 また、被密封流体側を高圧側、漏れ側を低圧側として説明してきたが、被密封流体側が低圧側、漏れ側が高圧側となっていてもよいし、被密封流体側と漏れ側とは略同じ圧力であってもよい。
 また、動圧発生溝における傾斜溝は内空間S1に連通していると説明したが、これに限らず動圧を発生させることができれば、連通していなくてもよい。
 また、動圧発生溝は、傾斜溝の外径側の端部に逆傾斜溝が連続して形成されるものに限らず、傾斜溝の延在方向の略中央部から逆傾斜溝が分岐して形成されていてもよい。
 また、動圧発生溝は、一つの傾斜溝に対して複数の逆傾斜溝が配置されていてもよい。
 また、傾斜溝は、周方向に傾斜しながら円弧状に延びるものに限らず、直線状に形成することにより形状を簡素化してもよい。
 また、動圧発生溝及び流体導入溝は略同一深さであると説明したが、流体導入溝は動圧発生溝よりも深くてもよい。
 また、本実施例において、被密封流体Fは高圧の液体と説明したが、これに限らず気体または低圧の液体であってもよいし、液体と気体が混合したミスト状であってもよい。
 また、本実施例において、漏れ側の流体は低圧の気体である大気Aであると説明したが、これに限らず液体または高圧の気体であってもよいし、液体と気体が混合したミスト状であってもよい。
10           静止密封環(摺動部品)
11           摺動面
12           ランド
12a~12c      ランド部
13           動圧発生溝
13’          傾斜溝
13C,13C’,13D 鋭角部
14           傾斜溝
15           逆傾斜溝(凹部)
16           流体導入溝
17           液体誘導溝部
18           レイリーステップ
20           回転密封環(他の摺動部品)
21           摺動面
310          静止密封環(摺動部品)
311          摺動面
312d         環状ランド部
313          動圧発生溝
313’         傾斜溝
314          傾斜溝
314C         鋭角部
315          逆傾斜溝(凹部)
315C,315D    鋭角部
410          静止密封環(摺動部品)
411          摺動面
413          動圧発生溝
414          傾斜溝
415          凹部
A            大気
F            被密封流体
S1           内空間
S2           外空間

Claims (8)

  1.  回転機械の相対回転する箇所に配置され他の摺動部品と相対摺動し、摺動面に被密封流体側の空間に連通し被密封流体を導入する複数の流体導入溝と、漏れ側から被密封流体側に延び動圧を発生させる複数の傾斜溝と、を備える環状の摺動部品であって、
     前記摺動部品の摺動面には、少なくとも周方向に隣接する前記流体導入溝の間に配置される凹部が備えられている摺動部品。
  2.  前記凹部は、前記傾斜溝の被密封流体側に設けられ前記傾斜溝に対して逆方向に延び動圧を発生させる逆傾斜溝である請求項1に記載の摺動部品。
  3.  前記凹部は、隣接する前記流体導入溝の間のみに設けられている請求項1または2に記載の摺動部品。
  4.  前記流体導入溝は、レイリーステップを有している請求項1ないし3のいずれかに記載の摺動部品。
  5.  前記流体導入溝は、周方向両側に延びるレイリーステップを有している請求項1ないし3のいずれかに記載の摺動部品。
  6.  前記逆傾斜溝は、前記傾斜溝と比べて延在距離が短い請求項2ないし5のいずれかに記載の摺動部品。
  7.  前記傾斜溝と前記逆傾斜溝は、連続する溝である請求項2ないし6のいずれかに記載の摺動部品。
  8.  前記傾斜溝と前記逆傾斜溝との間には、前記傾斜溝の被密封流体側で周方向に連続し径方向所定以上の幅を有する環状ランド部が設けられている請求項2ないし6のいずれかに記載の摺動部品。
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