WO2022190944A1 - 摺動部品 - Google Patents

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WO2022190944A1
WO2022190944A1 PCT/JP2022/008486 JP2022008486W WO2022190944A1 WO 2022190944 A1 WO2022190944 A1 WO 2022190944A1 JP 2022008486 W JP2022008486 W JP 2022008486W WO 2022190944 A1 WO2022190944 A1 WO 2022190944A1
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WO
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sliding
annular
groove
supply groove
annular recess
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Application number
PCT/JP2022/008486
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French (fr)
Inventor
優貴 前谷
雄大 根岸
創 巻島
Original Assignee
イーグル工業株式会社
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Publication date
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Priority to US18/281,537 priority patent/US20240151309A1/en
Priority to EP22766903.3A priority patent/EP4306826A1/en
Priority to JP2023505314A priority patent/JPWO2022190944A1/ja
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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
    • F16J15/34—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
    • 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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10—Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
    • F16C33/107—Grooves for generating pressure

Definitions

  • the present invention relates to a sliding part that rotates relative to each other, for example, a sliding part used in a shaft sealing device for sealing a rotating shaft of a rotating machine in the field of automobiles, general industrial machinery, or other sealing fields, or automobiles, general industrial machinery. , or other sliding parts used in bearings of machines in the field of bearings.
  • a lubricant is applied between the sliding surfaces of a pair of annular bodies that constitute sliding parts that rotate relative to each other to reduce friction.
  • the lubricant applied between the sliding surfaces is pushed out from between the sliding surfaces due to the relative rotation of the annular bodies and gradually decreases, resulting in a problem that lubricity cannot be maintained for a long period of time.
  • a sliding part used in a shaft sealing device that seals the rotating shaft of a rotating machine such as a pump or turbine and prevents leakage of the sealed fluid, it rotates relatively and the end faces on the plane are
  • a mechanical seal that includes a stationary seal ring as an annular body configured to slide and a rotating seal ring (see, for example, Patent Document 1).
  • a stationary seal ring is secured to the housing.
  • the rotary seal ring is fixed to and rotates with the rotating shaft.
  • the mechanical seal can use the fluid for lubrication by allowing the liquid to enter between the sliding surfaces.
  • the sealed fluid is gas and the fluid in the space on the leakage side is also gas, the lubricant applied between the sliding surfaces due to the relative rotation of the annular bodies gradually dissipates between the sliding surfaces over time. It will be extruded out from the lubricity, and good lubricity cannot be maintained for a long time. Therefore, when both the sealed fluid and the fluid in the space on the leakage side are gas, it is widely attempted to supply the liquid between the sliding surfaces by dripping little by little as a lubricant to maintain the lubricity. It is done.
  • the liquid supplied by dripping onto either the inner diameter side or the outer diameter side of the sliding surface slides through the extremely small gap between the sliding surfaces during relative rotation of the pair of annular bodies.
  • the relative rotation of the pair of annular bodies makes it easier for the lubricant to be repelled to the inner diameter side or the outer diameter side, and the supplied liquid effectively improves lubricity.
  • high lubricity cannot be maintained over a long period of time.
  • the present invention has been made in view of such problems, and aims to provide a sliding part that can efficiently utilize the liquid supplied between the sliding surfaces and maintain high lubricity over a long period of time. With the goal.
  • the sliding component of the present invention is A sliding component made up of a pair of annular bodies disposed facing each other at locations that rotate relative to each other when a rotary machine is driven, At least one of the pair of sliding surfaces of the sliding part has an inner diameter side or an outer diameter side formed with an annular recess opening radially over the entire circumference.
  • a supply groove communicating with the annular recess and extending in the radial direction of the sliding surface is formed.
  • the annular recess that communicates with the supply groove and opens in the radial direction since the annular recess that communicates with the supply groove and opens in the radial direction is formed, the liquid can be easily taken in the annular recess, and a large amount of liquid can be held in the annular recess and the supply groove, thereby reducing the friction between the sliding surfaces. liquid can be efficiently introduced into the In this way, it is possible to efficiently utilize the liquid supplied between the sliding surfaces and maintain high lubricity over a long period of time.
  • a dynamic pressure generating groove may be formed which communicates with the supply groove and extends in a circumferential direction in which the opposing annular bodies rotate relative to each other. According to this, the liquid is guided from the supply groove to the dynamic pressure generating groove by the relative rotation of the annular body, and dynamic pressure is generated at the end of the dynamic pressure generating groove. The formation of the liquid film improves the lubricity. Furthermore, since the liquid is guided from the supply groove to the dynamic pressure generating groove portion, the liquid is easily drawn from the annular recess toward the supply groove.
  • a single annular groove along the circumferential direction may communicate with the end of the supply groove. According to this, the liquid is collected in the annular groove from the terminal end of the supply groove and circulated in the circumferential direction, thereby suppressing the discharge of the liquid.
  • At least one or more negative pressure generating grooves communicating with the annular groove and extending in a circumferential direction in which the opposing annular bodies rotate relative to each other may be formed. According to this, liquid is returned from the negative pressure generating groove portion to the annular groove by the relative rotation of the annular body, so that the discharge of the liquid can be suppressed.
  • a plurality of the supply grooves may be equally distributed in the circumferential direction of the sliding surface. According to this, the liquid can be evenly guided to the sliding surface at a plurality of locations in the circumferential direction, and the liquid can be effectively retained over the entire circumference of the annular recess.
  • the annular recess and the supply groove may be formed in an annular body fixed to a fixed side of the rotary machine. According to this, since the annular body fixed to the fixed side of the rotary machine is not affected by the centrifugal force, the discharge of the liquid that has entered the annular recess and the supply groove is suppressed, and the lubricity is maintained for a long period of time. be able to.
  • the supply groove is formed deeper than the annular recess, and may open to the inner diameter side or the outer diameter side of at least one of the pair of sliding surfaces of the sliding component. According to this, even when the amount of liquid supplied is relatively large, the liquid is less likely to return from the supply groove to the annular recess, and the liquid can be easily retained on the sliding surface.
  • the supply groove may be formed deeper than the annular recess and may communicate with the opening of the annular recess on the opposite side. According to this, since the supply groove can easily take in the liquid and a large amount of liquid can be held in the supply groove, lubricity can be maintained even with a small amount of liquid supplied.
  • the supply groove may be shallower than the annular recess and deeper than the dynamic pressure generating groove portion communicating with the supply groove and extending in the circumferential direction in which the opposing annular bodies rotate relative to each other. According to this, a relatively large amount of liquid can be held in the deeply formed annular recess, and the liquid can easily move in the radial direction within the shallowly formed supply groove, and can be reliably guided to the dynamic pressure generating groove. .
  • the annular recess and the supply groove may communicate with each other at the same depth. According to this, the liquid is smoothly guided from the annular concave portion to the supply groove.
  • the sliding part may constitute an outside type mechanical seal that seals leakage of the sealed fluid located on the inner diameter side to the outer circumference side. According to this, by forming the annular recessed portion on the outer peripheral side, a large capacity for holding the liquid can be ensured.
  • the supply groove of the sliding component according to the present invention extends in the radial direction, as long as the supply groove extends with at least a component in the radial direction.
  • the negative pressure generating groove extending in the circumferential direction in which the negative pressure generating groove is relatively rotated means that the negative pressure generating groove extends with at least a component in the circumferential direction.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a rotating machine using a mechanical seal having sliding parts according to Example 1 of the present invention; It is the figure which looked at the stationary seal ring of the mechanical seal from the sliding surface side.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2, showing a state of sliding contact between a stationary seal ring and a rotary seal ring;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 2, showing a state in which lubricant is supplied to the annular recess;
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing movement of fluid during relative rotation between a stationary seal ring and a rotary seal ring;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2, showing a state of sliding contact between a stationary seal ring and a rotary seal ring;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 2, showing a state in which lubric
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state of sliding contact between a stationary seal ring and a rotary seal ring in Embodiment 2 of the present invention; It is the figure which looked at the stationary seal ring in the modification 1 from the sliding surface side. It is the figure which looked at the stationary seal ring in the modification 2 from the sliding surface side.
  • FIG. 11 is a view of a stationary seal ring in Modification 3 as viewed from the sliding surface side;
  • FIG. 11 is a view of a stationary seal ring in Modification 4 as viewed from the sliding surface side;
  • FIG. 11 is a view of a stationary seal ring in Modification 5 as viewed from the sliding surface side;
  • FIG. 1 A sliding component according to Example 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
  • FIG. 1 A sliding component according to Example 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
  • the sliding parts in this embodiment are, for example, a rotating seal ring 3 and a stationary seal ring 6 which constitute a mechanical seal, which is a shaft sealing device for sealing the rotating shaft of rotating machines in the field of seals, such as automobiles, general industrial machinery, and other types of seals.
  • the rotary seal ring 3 and the stationary seal ring 6 are annular bodies of the present invention, respectively, and both constitute the sliding parts of the present invention. attached.
  • the mechanical seal is mainly composed of a rotary seal ring 3 and a stationary seal ring 6.
  • the rotary seal ring 3 has an annular shape and is provided on the rotary shaft 1 via a sleeve 2 so as to be rotatable together with the rotary shaft 1 .
  • the stationary seal ring 6 has an annular shape and is provided in a non-rotating and axially movable state on a seal cover 5 fixed to the housing 4 of the rotary machine.
  • the stationary seal ring 6 is axially urged by the urging means 7, so that the sliding surface S6 of the stationary seal ring 6 and the sliding surface 3S of the rotary seal ring 3 come to slide in close contact with each other. ing.
  • the sealed fluid on the inner peripheral side of the sliding surfaces S3 and S6, which is the sealed fluid side leaks. It is an outside type that prevents it from flowing out to the outer peripheral side as a side.
  • the sealed fluid is a high-pressure gas such as dry gas, and the atmosphere and a low-pressure gas such as dry gas are present on the outer peripheral side.
  • lubricant Lu which is a liquid such as lubricating oil, on the outer peripheral side. supplied. Incidentally, the method of supplying the lubricant Lu is dripping, for example.
  • the rotary seal ring 3 and the stationary seal ring 6 are typically made of a combination of SiC (hard material) or SiC (hard material) and carbon (soft material). Those used as dynamic materials are applicable.
  • SiC include sintered bodies using boron, aluminum, carbon, etc. as sintering aids, materials consisting of two or more phases with different components and compositions, for example, SiC in which graphite particles are dispersed, SiC and Si There are reaction-sintered SiC, SiC-TiC, SiC-TiN, etc., and as the carbon, resin-molded carbon, sintered carbon, etc., as well as carbon in which carbonaceous and graphite are mixed, can be used. Metal materials, resin materials, surface modification materials (coating materials), composite materials, and the like can also be applied in addition to the sliding materials described above.
  • the sliding surface S6 of the stationary seal ring 6 is formed with an annular recess 10, a supply groove 11, an annular groove 12, a Rayleigh step 13, and a spiral groove . These can be formed by subjecting the sliding surface S6 to fine processing such as laser processing or sandblasting.
  • the sliding surface S6 of the stationary seal ring 6 is formed with an annular recess 10 extending in the circumferential direction concentrically with the stationary seal ring 6 on the outer diameter edge thereof.
  • the annular recessed portion 10 is open radially outward over the entire periphery, and is formed to have the same width in the inner diameter direction and the same depth in the radial and circumferential directions.
  • the annular concave portion 10 is defined by an inner diameter side wall 10a extending along the circumferential direction of the sliding surface S6 and in a direction orthogonal to the sliding surface S6, and a bottom surface 10e parallel to the sliding surface S6. It is open in the direction of the sliding surface S3 of the opposing rotary seal ring 3 and in the outer peripheral direction.
  • the annular recess 10 is formed so as to intersect an annular chamfered portion 6a (see FIG. 3) formed on the outer diameter edge of the sliding surface S6 of the stationary seal ring 6. As shown in FIG.
  • a plurality of supply grooves 11 arranged separately in the circumferential direction are formed on the sliding surface S6 of the stationary seal ring 6 .
  • the supply groove 11 has a starting end 11a communicating with the outer diameter side of the annular recess 10, and a terminal end 11d communicating with an annular groove 12, which will be described later, on the inner diameter side. Further, the supply grooves 11 are formed side by side in the circumferential direction with the same interval width, and are formed in a curved shape composed of a component extending in the circumferential direction and inclined in the direction of rotation and a component extending in the radial direction.
  • the supply groove 11 has walls 11b and 11c that are curved in a concave direction by tilting in the direction of rotation of the mating surface when viewed from the top and that extend in a direction perpendicular to the sliding surface S6, and a bottom surface 11e that is parallel to the sliding surface S6 ( 4).
  • the supply groove 11 communicates with the annular recess 10 at the same depth.
  • annular groove 12 On the inner peripheral side of the sliding surface S6 of the stationary seal ring 6, one annular groove 12 extending in the circumferential direction is formed concentrically with the stationary seal ring 6 with which the terminal end 11d of the supply groove 11 communicates.
  • the annular groove 12 communicates with the supply groove 11 at the same depth.
  • the annular groove 12 is defined by an outer diameter side wall 12b extending in a direction perpendicular to the sliding surface S6 along the circumferential direction of the sliding surface S6, an inner diameter side wall 12a, and a bottom surface.
  • a wall 10a defining the annular recess 10, a wall 11b and a wall 11c defining the supply groove 11, and a wall 12b defining the annular groove 12 surround the radial and circumferential directions.
  • a plurality of land portions 15 separated in the direction are formed at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • the land portion 15 is formed with a Rayleigh step 13 as a hydrodynamic groove extending in the circumferential direction concentrically with the stationary seal ring 6 .
  • the Rayleigh step 13 has a terminal end 13d in the rotational direction of the rotary seal ring 3, and is closed and defined by walls 13b and 13c extending parallel to the annular recess 10 and the annular groove 12, respectively, and a terminal end 13d. It communicates with the supply groove 11 .
  • the walls 13b and 13c do not have to be parallel to the annular recess 10 and the annular groove 12.
  • the walls 13b and 13c may be tapered toward the terminal end 13d.
  • the stationary seal ring 6 has an annular land portion 16 isolated from the land portion 15 by the inner diameter side of the annular groove 12 .
  • spiral grooves 14 are formed as a plurality of negative pressure generating groove portions arranged along the circumferential direction and separated from each other in the circumferential direction.
  • the upper surfaces of the land portion 15 and the annular land portion 16 are substantially flush with each other.
  • Annular land 16 provides a substantial seal.
  • the spiral grooves 14 are formed side by side in the circumferential direction with the same interval width, and are formed in a curved shape composed of a component extending in the circumferential direction inclined in the direction opposite to the rotation of the rotary seal ring 3 and a component extending in the radial direction.
  • the spiral groove 14 is defined by being closed by walls 14b and 14c, a starting end 14a, and a bottom surface, which are inclined and curved in a direction opposite to the rotational direction when viewed from above and which extend in a direction perpendicular to the sliding surface S6. It communicates with the groove 12 .
  • FIG. 5 indicates the relative rotation direction of the stationary seal ring 6, which is a mating sliding component.
  • the lubricant Lu When a small amount of lubricant Lu is dripped onto the outer edges of the sliding surfaces S3 and S6 of the rotary seal ring 3 and the stationary seal ring 6, the lubricant Lu is applied to the sliding surface of the stationary seal ring 6 as shown in FIG. It is introduced into an annular concave portion 10 that opens on the outer peripheral side of S6. Since the annular recess 10 is formed continuously in the circumferential direction of the sliding surface S6, relative rotation between the rotary seal ring 3 and the stationary seal ring 6 causes the lubricant Lu to move in the annular recess 10, and surface tension causes the lubricant Lu to move.
  • the lubricant adheres to the intersection of the wall 10a and the bottom surface 10e defining the annular recess 10, especially the intersection of the wall 10a and the bottom surface 10e, is held in the annular recess 10, and is difficult to be discharged to the leakage side, ie, the supply side of the lubricant Lu.
  • the lubricant Lu has a convex profile due to its own viscosity and surface tension, and the liquid mass becomes large, so that a large amount of the lubricant Lu can be adhered to and held at the intersection of the wall 10a and the bottom surface 10e.
  • Lubricant Lu held in the annular recess 10 follows the annular recess 10 in the circumferential direction when the rotary seal ring 3 and the stationary seal ring 6 rotate relative to each other. It enters in the inner diameter direction between Most of the others are introduced into the supply groove 11 whose starting end 11 a communicates with the annular recess 10 .
  • the supply groove 11 is formed with a component extending in the direction of rotation of the rotary seal ring 3 and a component extending in the radial direction, and is radially inclined and gently curved. forms a shape. Most of the lubricant Lu in the radially central portion of the supply groove 11 is introduced into the Rayleigh step 13 .
  • Lubricant Lu introduced into the Rayleigh step 13 generates dynamic pressure on the end 13d side in the Rayleigh step 13 due to the relative rotation of the opposing rotary seal rings 3, and this dynamic pressure slightly separates the sliding surfaces S. . This promotes the penetration of the lubricant Lu into the sliding surfaces S3 and S6, and a liquid film is formed between the sliding surfaces S3 and S6. Lubricity with the moving surface S6 is improved.
  • the lubricant Lu introduced in the inner diameter direction inside the supply groove 11 is introduced into the annular groove 12 communicating at the terminal end 11d.
  • the lubricant Lu introduced into the annular groove 12 moves along with the relative rotation between the rotary seal ring 3 and the stationary seal ring 6, and a part of the lubricant Lu moves radially inward and outward. Specifically, it is supplied between the land portion 15 and the portion where the sliding surface S3 of the rotary seal ring 3 faces and between the annular land portion 16 and the portion where the sliding surface S3 of the rotary seal ring 3 faces.
  • the annular land portion 16 is formed with the spiral groove 14 extending in the direction in which negative pressure is generated when the rotary seal ring 3 and the stationary seal ring 6 rotate relative to each other. Therefore, when the rotary seal ring 3 and the stationary seal ring 6 rotate relative to each other, the lubricant Lu supplied to the sliding surface S6 of the land portion 16 reaches the terminal end 14d of the spiral groove 14 formed in the annular land portion 16. It is partially returned to the annular groove 12 by the resulting underpressure. Also, the lubricant Lu that has entered the spiral groove 14 is pushed back into the annular groove 12 by the negative pressure generated on the end 14 d side of the spiral groove 14 .
  • annular recess 10 that opens radially over the entire circumference is formed.
  • a supply groove 11 is formed with a starting end 11a communicating with 10 and extending in the radial direction of the sliding surfaces S3 and S6. Since the annular recessed portion 10 is open all around in the radial direction, it is easy to take in the supplied lubricant Lu.
  • the supply groove 11 extends obliquely in the direction of relative rotation of the rotary seal ring 3 and the stationary seal ring 6, and the lubricant Lu is in contact with two directions at the intersection of the bottom surface 11e and the wall 11c of the supply groove 11. At the same time, the lubricant Lu is pressed against the wall 11c by the relative rotation, and the lubricant Lu is easily held at the intersection of the bottom surface 11e and the wall 11c.
  • the lubricant Lu supplied to the annular concave portion 10 by the supply groove 11 is guided to the radial center of the sliding surface S3 of the rotary seal ring 3 and the sliding surface S6 of the stationary seal ring 6 to efficiently improve lubricity. can be done.
  • a large amount of lubricant Lu can be held in the internal space of the annular recess 10 that is open over the entire circumference, and the supply groove 11 extends obliquely in the direction of relative rotation of the rotary seal ring 3 and the stationary seal ring 6,
  • the lubricant Lu introduced into the supply groove 11 follows the relative rotation direction of the rotary seal ring 3 and the stationary seal ring 6 due to the relative rotation of the rotary seal ring 3 and the stationary seal ring 6. It is easy to guide to the center in the radial direction.
  • the lubricant Lu can be effectively retained over the entire circumference of the annular recess 10.
  • Both the annular recess 10 and the supply groove 11 are formed in the stationary seal ring 6, which is the same annular body. According to this, since the annular recess 10 and the supply groove 11 are integrally continuous, less turbulence occurs near the starting end 11a when the lubricant Lu moves from the annular recess 10 to the supply groove 11, and the flow from the annular recess 10 The lubricant Lu smoothly moves toward the end 11 d of the supply groove 11 .
  • Both the annular recess 10 and the supply groove 11 are formed in the stationary seal ring 6 . According to this, since the stationary seal ring 6 fixed to the fixed side of the rotary machine is not affected by the centrifugal force, the discharge of the lubricant Lu that has entered the annular concave portion 10 and the supply groove 11 is suppressed, and the lubricating agent Lu is prevented from being discharged for a long period of time. lubricity can be maintained.
  • the lubricant Lu can be smoothly guided from the annular recess 10 to the supply groove 11, and the sliding surfaces S3 and S6 can be efficiently fed to the inner diameter direction side of the sliding surfaces S3 and S6. lubricity can be improved by guiding the lubricant Lu toward
  • the sliding surface S6 is formed with a Rayleigh step 13 which communicates with the supply groove 11 and extends in the circumferential direction in which the opposing rotary seal rings 3 rotate relative to each other, the lubricant Lu is supplied by relative rotation. It is guided from the groove 11 to the Rayleigh step 13, and dynamic pressure is generated at the end 13d in the Rayleigh step 13. This dynamic pressure separates the sliding surfaces S3 and S6 to form a liquid film, resulting in non-contact lubrication. This improves lubricity.
  • the lubricant Lu can be held in the annular concave portion 10 by effectively utilizing the induction force due to this dynamic pressure, and the lubricant Lu can be efficiently guided toward the inner diameter direction side of the sliding surface S to improve lubricity. can be improved.
  • the end 11 d of the supply groove 11 is communicated with a single annular groove 12 along the circumferential direction, and the lubricant Lu is recovered from the end 11 d of the supply groove 11 and circulated in the circumferential direction of the annular groove 12 . , the discharge of the lubricant Lu can be suppressed.
  • the sliding part of this embodiment constitutes an outside type mechanical seal that seals leakage of the sealed fluid located on the inner diameter side to the outer circumference side, and the annular recess 10 is on the supply side of the lubricant Lu. is formed so as to open on the outer diameter side of the stationary seal ring 6 . Therefore, a larger internal capacity of the annular recess can be ensured than when the annular recess is formed in the inside type mechanical seal.
  • the annular recess 10 and the supply groove 11 are both formed on the stationary seal ring 6.
  • it may be formed on both the sliding surface S3 of the rotary seal ring 3 and the sliding surface S6 of the stationary seal ring 6.
  • the annular concave portion 10 and the supply groove 11 may be separately formed in separate annular bodies.
  • the rotary seal ring 3 may be formed with an annular recess and the stationary seal ring may be formed with the feed groove 11 .
  • the shape of the supply groove 11 is not limited to the curved shape, and may be, for example, a linear shape that is inclined in the circumferential direction and the radial direction, or a shape in which a straight line is bent.
  • the sliding part is an outside-type mechanical valve that prevents the sealed fluid on the inner peripheral side of the sliding surfaces S3 and S6, which is the sealed fluid side, from flowing out to the outer peripheral side, which is the leakage side.
  • the seal has been described, it is not limited to this, but is an inside type mechanical seal that prevents the sealed fluid on the outer peripheral side of the sliding surfaces S3 and S6, which is the sealed fluid side, from flowing out to the inner peripheral side, which is the leakage side.
  • the lubricant Lu may be supplied from either the inner peripheral side or the outer peripheral side of the sliding surfaces S3 and S6. It is good if it is.
  • the annular recessed portion 20 has a tapered portion 20a formed to gradually approach the sliding surface S3 of the opposing rotary seal ring 3 as it approaches the opening. According to this, since the cross-sectional area of the opening gradually narrows as it approaches the opening, it is easy to suppress the discharge of the lubricant Lu from the inside of the annular recess 20 to the supply side.
  • the plurality of supply grooves 11 are not limited to being arranged at equal intervals in the circumferential direction, but may be formed at different intervals, or may be formed one in the circumferential direction.
  • the plurality of supply grooves 11 formed in the circumferential direction are not limited to the configuration in which all of the ends 11d communicate with the annular groove 12, and some of the supply grooves 11 may have the ends 11d closed.
  • annular recess 10 may be configured with a tapered surface formed so as to gradually separate from the sliding surface S3 of the facing rotary seal ring 3 as it approaches the opening. According to this, the cross-sectional area of the opening gradually expands as it approaches the opening, so that the lubricant Lu is easily taken into the annular recess 10 .
  • the spiral groove 14 may be omitted.
  • the annular groove 12 may be omitted in addition to the spiral groove 14.
  • the space between the adjacent supply grooves 11 in the circumferential direction and the inner diameter side of the closed terminal end 11d of the supply groove 11, that is, the sealed fluid side form a continuous land portion 25, which is substantially responsible for the sealing performance. A large sliding area can be secured.
  • the annular recess 10 and the supply groove 11 may be formed to have different depths.
  • the annular recess 10 and the supply groove 11 may be formed so as to open on the outer diameter side. According to this, since the supply groove 11 can easily take in the lubricant Lu and a large amount of the lubricant Lu can be held in the supply groove 11, lubricity can be maintained even with a small amount of the lubricant Lu supplied. can.
  • the supply groove 11 is formed deeper than the annular recess 10, and is located on the inner diameter side of the annular recess 10, that is, on the side opposite to the opening of the annular recess 10 in the radial direction. They may be in communication. According to this, the capacity of the supply groove 11 can be increased, and the cross-sectional area of the flow passage is rapidly decreased at the communicating portion between the supply groove 11 and the annular recess 10 , so that the lubricant Lu flows from the supply groove 11 into the annular recess 10 . It is difficult to return, and it is easy to hold the lubricant Lu between the sliding surfaces S3 and S6.
  • the supply groove 11 may be shallower than the annular recess 10 and deeper than the Rayleigh step 13 . According to this, the capacity of the annular recess 10 can be increased, and a large amount of lubricant Lu can be held. In addition, even if the supply amount of the lubricant Lu is small, since the supply groove 11 is shallow, the lubricant Lu easily moves in the supply groove 11 in the radial direction and can be reliably guided to the Rayleigh step 13 .
  • the lubricating agent can be supplied by any structure as long as it can supply liquid.
  • the oil used for the mechanism on the leakage side accumulates in droplets on the upper part of the case and drops irregularly. may be

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Abstract

摺動面間に供給される液体を効率よく活用し、長期に亘って高い潤滑性を維持できる摺動部品を提供する。　摺動部品の一対の摺動面Ｓ３，Ｓ６の少なくとも一方の内径側または外径側には、全周に亘り径方向に開口する環状凹部１０が形成され、一対の摺動面Ｓ３，Ｓ６の少なくとも一方には環状凹部１０に連通されて摺動面Ｓ３，Ｓ６の径方向に延びる供給溝１１が形成されている。

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。
　従来、相対回転する摺動部品を構成する一対の環状体の摺動面間には潤滑剤が塗布され、低摩擦化が図られている。しかしながら、摺動面間に塗布された潤滑剤は環状体同士の相対回転によって摺動面間から押し出されて徐々に減少してしまい、長期的に潤滑性を維持できないという問題があった。
　例えば、ポンプやタービン等の回転機械の回転軸を軸封し、被密封流体の漏れを防止する軸封装置に用いられる摺動部品としては、相対的に回転し、かつ平面上の端面同士が摺動するように構成された環状体としての静止密封環と、回転密封環とを備えたメカニカルシール（例えば特許文献１参照）がある。静止密封環は、ハウジングに固定される。回転密封環は、回転軸に固定され回転軸と共に回転する。このようなメカニカルシールは、密封性を保ちながら摺動面の摩耗を防ぐために、潤滑性を長期的に維持することが特に重要である。
　メカニカルシールは、被密封流体や漏れ側の流体が油などの液体であれば、液体を摺動面間に侵入させることにより流体を潤滑に用いることができる。しかし、被密封流体が気体であり、かつ漏れ側の空間の流体も気体である場合には、環状体同士の相対回転によって摺動面間に塗布された潤滑剤は経時に伴い摺動面間から押し出されてしまい、良好な潤滑性を長期的に維持することができない。そこで、被密封流体と漏れ側の空間の流体が共に気体である場合には、潤滑剤として液体を少量ずつ滴下させることで摺動面間に液体を供給し、潤滑性を維持する試みが広く行われている。
特開２０１７－５３４２３号公報（第４頁、第１図）
　しかしながら、摺動面の内径側と外径側のいずれか一方の縁部に滴下されるなどして供給された液体は、一対の環状体の相対回転時には摺動面間の極小の隙間から摺動面の径方向中央側に誘導され難いことに加え、一対の環状体の相対回転により潤滑剤がその内径側または外径側に弾き飛ばされやすく、供給した液体が潤滑性の向上に有効に寄与せず、長期に亘って高い潤滑性を維持することができない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、摺動面間に供給される液体を効率よく活用し、長期に亘って高い潤滑性を維持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、
　回転機械の駆動時に相対回転する箇所に対向して配置される一対の環状体からなる摺動部品であって、
　前記摺動部品の一対の摺動面の少なくとも一方の内径側または外径側には、全周に亘り径方向に開口する環状凹部が形成され、一対の前記摺動面の少なくとも一方には前記環状凹部に連通されて該摺動面の径方向に延びる供給溝が形成されている。
　これによれば、供給溝に連通され径方向に開口する環状凹部が形成されていることから、環状凹部において液体を取り込みやすくかつ環状凹部や供給溝に多量の液体を保持し、摺動面間に効率よく液体を導入できる。このようにして、摺動面間に供給される液体を効率よく活用して長期に亘って高い潤滑性を維持することができる。
　前記供給溝に連通し、対向する前記環状体が相対回転する周方向に延設される動圧発生溝部が形成されていてもよい。
　これによれば、液体は環状体の相対回転により供給溝から動圧発生溝部に誘導され、動圧発生溝部内の終端で動圧が発生し、この動圧により摺動面間が離間して液膜が形成されることで潤滑性が向上する。さらに、液体は供給溝から動圧発生溝部に誘導されることから、環状凹部から供給溝に向けて液体が引き込まれやすくなっている。
　前記供給溝の終端には周方向に沿う１条の環状溝が連通していてもよい。
　これによれば、供給溝の終端から環状溝に液体が回収され、周方向に循環することで、液体の排出を抑えることができる。
　前記環状溝に連通し、対向する前記環状体が相対回転する周方向に延設される少なくとも１つ以上の負圧発生溝部が形成されていてもよい。
　これによれば、環状体の相対回転により負圧発生溝部から環状溝に対して液体が戻されるため、液体の排出を抑えることができる。
　前記供給溝は前記摺動面の周方向に複数等配されていてもよい。
　これによれば、周方向に複数箇所で均等に摺動面に液体を誘導し、環状凹部の全周に亘って効果的に液体を保持することができる。
　前記環状凹部と前記供給溝とは前記回転機械の固定側に固定される環状体に形成されてもよい。
　これによれば、回転機械の固定側に固定される環状体では遠心力の影響がないため、環状凹部と供給溝とに入り込んだ液体の排出を抑えて、長期に亘って潤滑性を維持することができる。
　前記供給溝は前記環状凹部よりも深く形成されており、前記摺動部品の一対の摺動面の少なくとも一方の内径側または外径側に開口していてもよい。
　これによれば、液体の供給量が比較的多い場合であっても、供給溝から環状凹部に液体が戻りにくく、摺動面において液体を保持しやすい。
　前記供給溝は前記環状凹部よりも深く形成されており、前記環状凹部の開口とは反対側に連通していてもよい。
　これによれば、供給溝が液体を取り込みやすく、かつ供給溝内に多くの液体を保持できるため、少ない液体の供給量であってもて潤滑性を維持することができる。
　前記供給溝は前記環状凹部よりも浅く、かつ前記供給溝に連通し、対向する前記環状体が相対回転する周方向に延設される動圧発生溝部よりも深く形成されていてもよい。
　これによれば、比較的多い液体を深く形成された環状凹部に保持できるとともに、液体は浅く形成された供給溝内を径方向に移動しやすく、動圧発生溝部に確実に誘導させることができる。
　前記環状凹部と前記供給溝とは同じ深さで連通していてもよい。
　これによれば、環状凹部から供給溝へスムーズに液体が誘導される。
　前記摺動部品は、内径側に位置する被密封流体の外周側への漏れを密封するアウトサイド型のメカニカルシールを構成していてもよい。
　これによれば、環状凹部が外周側に形成されることで、液体を保持できる容量を大きく確保できる。
　尚、本発明に係る摺動部品の供給溝が径方向に延びるというのは、供給溝が少なくとも径方向の成分をもって延びていればよい。また、負圧発生溝部が相対回転する周方向に延設されるというのは、負圧発生溝部が少なくとも周方向の成分をもって延びていればよい。
本発明の実施例１における摺動部品を備えるメカニカルシールが使用される回転機械の構造を示す断面図である。 メカニカルシールの静止密封環を摺動面側から見た図である。 静止密封環と回転密封環との摺接状態を示す、図２のＡ－Ａ断面図である。 環状凹部に潤滑剤が供給された状態を示す、図２のＢ－Ｂ断面図である。 静止密封環と回転密封環との相対回転時における流体の移動を示す概念図である。 本発明の実施例２における静止密封環と回転密封環との摺接状態を示す断面図である。 変形例１における静止密封環を摺動面側から見た図である。 変形例２における静止密封環を摺動面側から見た図である。 変形例３における静止密封環を摺動面側から見た図である。 変形例４における静止密封環を摺動面側から見た図である。 変形例５における静止密封環を摺動面側から見た図である。
　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５を参照して説明する。
　本実施例における摺動部品は、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であるメカニカルシールを構成する回転密封環３と静止密封環６である。回転密封環３と静止密封環６はそれぞれ本発明の環状体であり、両者により本発明の摺動部品を構成また、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している。
　図１に示されるように、メカニカルシールは、回転密封環３と、静止密封環６と、から主に構成されている。回転密封環３は、円環状をなし、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ている。静止密封環６は円環状をなし、回転機械のハウジング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に移動可能な状態で設けられている。付勢手段７によって、静止密封環６が軸方向に付勢されることにより、静止密封環６の摺動面Ｓ６と回転密封環３の摺動面３Ｓとが互いに密接摺動するようになっている。
　すなわち、このメカニカルシールは、回転密封環３と静止密封環６との互いの摺動面Ｓ３，Ｓ６において、摺動面Ｓ３，Ｓ６の被密封流体側としての内周側の被密封流体が漏れ側としての外周側へ流出するのを防止するアウトサイド形式のものである。尚、本実施例において、被密封流体はドライガス等の気体の高圧流体であり、外周側には大気やドライガス等の気体の低圧流体が存在する。また、外周側には潤滑油などの液体である潤滑剤Ｌｕの供給元があり、潤滑剤Ｌｕが回転密封環３と静止密封環６との互いの摺動面Ｓ３，Ｓ６の外縁に少量ずつ供給される。尚、潤滑剤Ｌｕの供給方法は例えば滴下である。
　回転密封環３及び静止密封環６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、摺動材料に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は適用可能である。ＳｉＣとしては、ボロン、アルミニウム、カーボンなど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などがあり、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、などが利用できる。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）、複合材料なども適用できる。
　図２と図３に示されるように、静止密封環６の摺動面Ｓ６には、環状凹部１０、供給溝１１、環状溝１２、レイリーステップ１３、スパイラル溝１４が形成されている。これらは、摺動面Ｓ６に、レーザ加工やサンドブラスト等による微細加工を施すことにより形成することができる。
　図２に示されるように、静止密封環６の摺動面Ｓ６には、その外径縁部に静止密封環６と同心状に周方向に延びる環状凹部１０が形成されている。環状凹部１０は、全周に亘り外径方向に開口し、内径方向に同幅かつ径方向・周方向に同じ深さに形成されている。
　具体的には、環状凹部１０は、摺動面Ｓ６の円周方向に沿うとともに摺動面Ｓ６に直交する方向に延びる内径側の壁１０ａと、摺動面Ｓ６に平行な底面１０ｅとで画成され、対向する回転密封環３の摺動面Ｓ３方向と外周方向とに開口している。環状凹部１０は、静止密封環６の摺動面Ｓ６の外径縁部に形成された環状の面取り部６ａ（図３参照。）に交差するように形成されている。
　静止密封環６の摺動面Ｓ６には、周方向に分離されて配置された複数の供給溝１１が形成されている。供給溝１１は環状凹部１０の外径側に始端１１ａが連通され、内径側にて後述する環状溝１２に終端１１ｄが連通されている。また、供給溝１１は周方向に同じ離間幅で並んで形成され、回転方向に傾斜して周方向に延びる成分と径方向に延びる成分とからなる湾曲形状に形成されている。また、供給溝１１は、上面視相手面の回転方向に傾斜して凹む方向に湾曲するとともに摺動面Ｓ６に直交する方向に延びる壁１１ｂ，１１ｃと、摺動面Ｓ６に平行な底面１１ｅ（図４参照）によって画成されている。供給溝１１は環状凹部１０と同じ深さで連通している。
　静止密封環６の摺動面Ｓ６の内周側には、供給溝１１の終端１１ｄが連通する静止密封環６と同心状に周方向に延びる環状溝１２が１条形成されている。環状溝１２は、供給溝１１と同じ深さで連通している。環状溝１２は、摺動面Ｓ６の円周方向に沿うとともに摺動面Ｓ６に直交する方向に延びる外径側の壁１２ｂと内径側の壁１２ａ、底面とで画成されている。
　図２に示されるように、環状凹部１０を画成する壁１０ａ、供給溝１１を画成する壁１１ｂ，壁１１ｃ、環状溝１２を画成する壁１２ｂにより四方が囲まれて径方向と周方向とに分離されたランド部１５が周方向に所定間隔で離間して複数構成されている。
　ランド部１５には、静止密封環６と同心状に周方向に延びる動圧発生溝部としてのレイリーステップ１３が形成されている。レイリーステップ１３は、回転密封環３の回転方向に終端１３ｄを備え、環状凹部１０及び環状溝１２と平行にそれぞれ延びる壁１３ｂ，壁１３ｃと終端１３ｄとで閉塞されて画成され、始端１３ａが供給溝１１に連通している。なお、壁１３ｂ，壁１３ｃは環状凹部１０及び環状溝１２と平行でなくともよく、例えば終端１３ｄに向けて漸次近接する先細り形状等であってもよい。
　静止密封環６には、環状溝１２の内径側によってランド部１５と隔絶されて環状のランド部１６が構成されている。環状のランド部１６には、周方向に沿って配置され互いに周方向に分離された複数の負圧発生溝部としてのスパイラル溝１４が形成されている。ランド部１５と環状のランド部１６はその上面が略同一平面となっている。環状のランド部１６は実質的な密封箇所となっている。
　スパイラル溝１４は周方向に同じ離間幅で並んで形成され、回転密封環３の回転反対方向に傾斜して周方向に延びる成分と径方向に延びる成分とからなる湾曲形状に形成されている。スパイラル溝１４は、上面視回転反対方向に傾斜して湾曲するとともに摺動面Ｓ６に直交する方向に延びる壁１４ｂ，１４ｃと始端１４ａと、底面とで閉塞されて画成され、終端１４ｄが環状溝１２に連通している。
　続いて、図４と図５を用いて回転機械の駆動時において供給される潤滑剤の流れを説明する。尚、図５における白矢印は、相手の摺動部品である静止密封環６の相対的な回転方向を指す。
　回転密封環３と静止密封環６の摺動面Ｓ３，Ｓ６の外縁に少量の潤滑剤Ｌｕが滴下されると、潤滑剤Ｌｕは図４に示されるように、静止密封環６の摺動面Ｓ６の外周側に開口する環状凹部１０内に導入される。環状凹部１０は摺動面Ｓ６の周方向に連続して形成されているため、回転密封環３と静止密封環６との相対回転により潤滑剤Ｌｕは環状凹部１０内を移動し、表面張力により環状凹部１０を画成する壁１０ａと底面１０ｅ特にこれら壁１０ａと底面１０ｅの交差する箇所に付着し、環状凹部１０内に保持されて漏れ側つまり潤滑剤Ｌｕの供給側に排出されにくい。また、潤滑剤Ｌｕは自身の粘性、表面張力により輪郭が凸曲形状となって液塊が大きくなり、壁１０ａと底面１０ｅの交差する箇所に多くの潤滑剤Ｌｕを付着させて保持できる。
　環状凹部１０内に保持された潤滑剤Ｌｕは、回転密封環３と静止密封環６との相対回転時に、環状凹部１０内を周方向に追随移動し、その一部は摺動面Ｓ３，Ｓ６の間に内径方向に入り込む。また、その他の多くは、環状凹部１０に始端１１ａが連通する供給溝１１に導入される。
　図２に示されるように、供給溝１１は、回転密封環３の回転方向に延びる成分と、径方向に延びる成分とを備えて、半径方向に傾斜して形成されており、かつ緩やかな湾曲形状を成している。供給溝１１の径方向の中央部の潤滑剤Ｌｕは、大部分がレイリーステップ１３に導入される。
　レイリーステップ１３に導入された潤滑剤Ｌｕは、対向する回転密封環３の相対回転によりレイリーステップ１３内の終端１３ｄ側で動圧が発生し、この動圧により摺動面Ｓ間を若干離間する。これにより潤滑剤Ｌｕの摺動面Ｓ３，Ｓ６への侵入が促され、液膜が摺動面Ｓ３，Ｓ６の間に形成され、回転密封環３の摺動面Ｓ３と静止密封環６の摺動面Ｓ６との潤滑性が向上する。
　また、供給溝１１内を内径方向に導入された潤滑剤Ｌｕは、終端１１ｄにて連通する環状溝１２に導入される。環状溝１２に導入された潤滑剤Ｌｕは、回転密封環３と静止密封環６との相対回転に追随移動しつつ、一部は径方向内外に移動し、摺動面Ｓ３，Ｓ６間に、具体的にはランド部１５と回転密封環３の摺動面Ｓ３の対向箇所の間及び環状のランド部１６と回転密封環３の摺動面Ｓ３の対向箇所の間に供給される。
　上述したように、環状のランド部１６には回転密封環３と静止密封環６との相対回転時に負圧が発生する方向に延びるスパイラル溝１４が形成されている。そのため、ランド部１６の摺動面Ｓ６に供給された潤滑剤Ｌｕは、回転密封環３と静止密封環６との相対回転時に環状のランド部１６に形成されたスパイラル溝１４の終端１４ｄ側に生じる負圧によって環状溝１２に一部返される。また、スパイラル溝１４に入り込んだ潤滑剤Ｌｕについてもスパイラル溝１４の終端１４ｄ側に生じる負圧で環状溝１２に押し戻される。
　上述したように、回転密封環３の摺動面Ｓ３と静止密封環６の摺動面Ｓ６の外径側には、全周に亘り径方向に開口する環状凹部１０が形成され、かつ環状凹部１０に始端１１ａが連通されて摺動面Ｓ３，Ｓ６の径方向に延びる供給溝１１が形成されている。環状凹部１０は径方向に全周に亘り開口しているため、供給される潤滑剤Ｌｕを取り込みやすい。また、環状凹部１０と環状凹部１０に連通する供給溝１１に多量の潤滑剤Ｌｕを保持し、摺動面Ｓ３，Ｓ６間に効率よく潤滑剤Ｌｕを導入できるため、長期に亘って高い潤滑性を維持することができる。
　また、供給溝１１は、回転密封環３と静止密封環６の相対回転方向に傾斜して延びており、供給溝１１の底面１１ｅと壁１１ｃが交差する箇所で２方向に潤滑剤Ｌｕが接するとともに、相対回転により潤滑剤Ｌｕが壁１１ｃに押し付けられ、潤滑剤Ｌｕをこれら底面１１ｅと壁１１ｃとの交差箇所に保持しやすい。
　また、供給溝１１によって環状凹部１０に供給された潤滑剤Ｌｕを回転密封環３の摺動面Ｓ３と静止密封環６の摺動面Ｓ６の径方向中央に導き、効率よく潤滑性を高めることができる。
　また、全周に亘り開口する環状凹部１０の内部空間に多量の潤滑剤Ｌｕを保持でき、供給溝１１は、回転密封環３と静止密封環６の相対回転方向に傾斜して延びており、供給溝１１内に導入された潤滑剤Ｌｕが回転密封環３と静止密封環６との相対回転により相対回転方向に追随し、環状凹部１０に供給された潤滑剤Ｌｕを摺動面Ｓ３，Ｓ６の径方向中央に導きやすい。また、そのため、摺動面Ｓ３，Ｓ６間に供給される潤滑剤を効率よく活用して長期に亘って高い潤滑性を維持することができる。言い換えると、頻繁に潤滑剤Ｌｕを供給する必要がなく、使用環境によって潤滑剤Ｌｕを多量に用いることができない場合に特に有効である。
　また、供給溝１１は摺動面Ｓ６の周方向に複数等配されているため、環状凹部１０の全周に亘って効果的に潤滑剤Ｌｕを保持することができる。
　また、環状凹部１０と供給溝１１とはいずれも同一の環状体である静止密封環６に形成されている。これによれば、環状凹部１０と供給溝１１が一体に連続することで、環状凹部１０から供給溝１１へ潤滑剤Ｌｕが移動する際における始端１１ａ付近に生じる乱流が少なく、環状凹部１０から供給溝１１の終端１１ｄ方向に向かって潤滑剤Ｌｕがスムーズに移動する。
　また、環状凹部１０と供給溝１１とはいずれも静止密封環６に形成されている。これによれば、回転機械の固定側に固定される静止密封環６では遠心力の影響がないため、環状凹部１０と供給溝１１とに入り込んだ潤滑剤Ｌｕの排出を抑えて、長期に亘って潤滑性を維持することができる。
　また、環状凹部１０と供給溝１１とは同じ深さで連通しているため、環状凹部１０から供給溝１１へスムーズに潤滑剤Ｌｕを誘導でき、効率よく摺動面Ｓ３，Ｓ６の内径方向側に向けて潤滑剤Ｌｕを誘導して潤滑性を向上できる。
　また、摺動面Ｓ６には供給溝１１に連通し、対向する回転密封環３が相対回転する周方向に延設されるレイリーステップ１３が形成されているため、潤滑剤Ｌｕは相対回転により供給溝１１からレイリーステップ１３に誘導され、レイリーステップ１３内の終端１３ｄで動圧が発生し、この動圧により摺動面Ｓ３，Ｓ６間が離間して液膜が形成され、非接触潤滑となることで潤滑性が向上する。また、この動圧による誘導力を効果的に利用し環状凹部１０に潤滑剤Ｌｕを保持可能である他、効率よく摺動面Ｓの内径方向側に向けて潤滑剤Ｌｕを誘導して潤滑性を向上できる。
　また、供給溝１１の終端１１ｄには周方向に沿う１条の環状溝１２が連通しており、供給溝１１の終端１１ｄから潤滑剤Ｌｕが回収され、環状溝１２の周方向に循環することで、潤滑剤Ｌｕの排出を抑制することができる。
　また、本実施例の摺動部品は、内径側に位置する被密封流体の外周側への漏れを密封するアウトサイド型のメカニカルシールを構成しており、環状凹部１０は潤滑剤Ｌｕの供給側である静止密封環６の外径側に開口して形成されている。そのため、環状凹部をインサイド型のメカニカルシールに形成する場合に比べて環状凹部の内部容量を大きく確保することができる。
　なお、前記実施例では、環状凹部１０と供給溝１１とはいずれも静止密封環６に形成されるものとして説明したが、これに限らず、回転密封環３の摺動面Ｓ３に形成されてもよく、回転密封環３の摺動面Ｓ３と静止密封環６の摺動面Ｓ６の両方に形成されてもよい。
　なお、環状凹部１０と供給溝１１とを、それぞれ別の環状体にそれぞれ分けて形成してもよい。例えば、回転密封環３に環状凹部を形成し、静止密封環に供給溝１１を形成してもよい。
　なお、供給溝１１は湾曲形状に限らず、例えば周方向と径方向に向けて傾斜する直線形状であってもよいし、直線が屈曲した形状でもよい。
　なお、前記実施例における摺動部品はメカニカルシールを構成する場合を例に説明したが、これに限らず、例えばスラスト軸受に用いることができる。
　なお、前記実施例において摺動部品は、摺動面Ｓ３，Ｓ６の被密封流体側としての内周側の被密封流体が漏れ側としての外周側へ流出するのを防止するアウトサイド形式のメカニカルシールで説明したが、これに限らず、摺動面Ｓ３，Ｓ６の被密封流体側としての外周側の被密封流体が漏れ側としての内周側へ流出するのを防止するインサイド形式のメカニカルシールであってもよい。そして、潤滑剤Ｌｕは、摺動面Ｓ３，Ｓ６の内周側と外周側のいずれから供給される構成であってもよく、その供給側に環状凹部１０が全周に亘り開口するように形成されていればよい。
　次に、実施例２に係る摺動部品につき、図６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。
　図６に示されるように、環状凹部２０は、開口に近づくにつれて対向する回転密封環３の摺動面Ｓ３に漸次近接するように形成されたテーパ部２０ａを有している。これによれば、開口に近づくにつれてその開口断面積が漸次狭まるため、環状凹部２０の内部から供給側への潤滑剤Ｌｕの放出を抑制しやすい。
　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い。
　例えば、供給溝１１は周方向に複数等配される構成に限らず、例えばそれぞれ異なる離間間隔で形成されていてもよいし、周方向に一つ形成される構成でもよい。
　また、周方向に複数形成された供給溝１１は、全てが終端１１ｄで環状溝１２と連通する構成に限らず、一部の供給溝１１は終端１１ｄが閉塞されていてもよい。
　また、環状凹部１０は、開口に近づくにつれて対向する回転密封環３の摺動面Ｓ３から漸次離間するように形成されたテーパ面で構成されていてもよい。これによれば、開口に近づくにつれてその開口断面積が漸次拡大するため、環状凹部１０の内部に潤滑剤Ｌｕを取り込みやすい。
　また、図７の変形例１に示されるように、スパイラル溝１４は省略してもよい。
　さらに、図８の変形例２に示されるように、スパイラル溝１４に加えて環状溝１２も省略してもよい。この場合、隣接する供給溝１１同士の周方向の間と、供給溝１１の閉塞された終端１１ｄの内径側、すなわち被密封流体側と、が連続するランド部２５となり、密閉性能を担う実質的な摺動領域を大きく確保することができる。
　また、環状凹部１０と供給溝１１とは異なる深さに形成されていてもよく、例えば図９の変形例３に示されるように、環状凹部１０よりも深い供給溝１１が静止密封環６の外径側に開口して形成されていてもよい。これによれば、供給溝１１が潤滑剤Ｌｕを取り込みやすく、かつ供給溝１１内に多くの潤滑剤Ｌｕを保持できるため、少ない潤滑剤Ｌｕの供給量であっても潤滑性を維持することができる。
　また、例えば図１０の変形例４に示されるように、供給溝１１は環状凹部１０よりも深く形成されており、環状凹部１０の内径側すなわち、環状凹部１０の開口とは径方向反対側に連通していてもよい。これによれば、供給溝１１の容量を大きくできるとともに、供給溝１１と環状凹部１０との連通箇所で流路断面積が急激に減少するため、供給溝１１から環状凹部１０に潤滑剤Ｌｕが戻りにくく、摺動面Ｓ３，Ｓ６間において潤滑剤Ｌｕを保持しやすい。
　また、例えば図１１の変形例５に示されるように、供給溝１１は環状凹部１０よりも浅く、かつ供給溝１１はレイリーステップ１３よりも深く形成されていてもよい。これによれば、環状凹部１０の容量を大きくでき、多くの潤滑剤Ｌｕを保持できる。加えて、少ない潤滑剤Ｌｕの供給量であっても、供給溝１１が浅いため、潤滑剤Ｌｕが供給溝１１内を径方向に移動しやすく、レイリーステップ１３に確実に誘導させることができる。
　また、潤滑剤の供給元は、液体を供給可能であればその構造は問わず、例えば漏れ側の機構に用いられる油がケース上方に滴状に溜まったから不定期に雫となって落下するものであってもよい。
１　　　　　　　　回転軸
２　　　　　　　　スリーブ
３　　　　　　　　回転密封環（環状体，摺動部品）
４　　　　　　　　ハウジング
５　　　　　　　　シールカバー
６　　　　　　　　静止密封環（環状体，摺動部品）
１０　　　　　　　環状凹部
１０ａ　　　　　　壁
１０ｅ　　　　　　底面
１１　　　　　　　供給溝
１１ａ　　　　　　始端
１１ｂ，１１ｃ　　壁
１１ｄ　　　　　　終端
１２　　　　　　　環状溝
１２ａ，ｂ　　　　壁
１３　　　　　　　レイリーステップ（動圧発生溝部）
１３ａ　　　　　　始端
１３ｂ，ｃ　　　　壁
１３ｄ　　　　　　終端
１４　　　　　　　スパイラル溝（負圧発生溝部）
１４ａ　　　　　　始端
１４ｂ，１４ｃ　　壁
１４ｄ　　　　　　終端
１５　　　　　　　ランド部
１６　　　　　　　環状のランド部
２０　　　　　　　環状凹部
２０ａ　　　　　　テーパ部
２５　　　　　　　ランド部
Ｌｕ　　　　　　　潤滑剤（液体）
Ｓ３，Ｓ６　　　　摺動面

Claims (11)

  1. 　回転機械の駆動時に相対回転する箇所に対向して配置される一対の環状体からなる摺動部品であって、
    　前記摺動部品の一対の摺動面の少なくとも一方の内径側または外径側には、全周に亘り径方向に開口する環状凹部が形成され、一対の前記摺動面の少なくとも一方には前記環状凹部に連通されて該摺動面の径方向に延びる供給溝が形成されている摺動部品。
  2. 　前記供給溝に連通し、対向する前記環状体が相対回転する周方向に延設される動圧発生溝部が形成されている請求項１に記載の摺動部品。
  3. 　前記供給溝の終端には周方向に沿う１条の環状溝が連通している請求項１または２に記載の摺動部品。
  4. 　前記環状溝に連通し、対向する前記環状体が相対回転する周方向に延設される少なくとも１つ以上の負圧発生溝部が形成されている請求項３に記載の摺動部品。
  5. 　前記供給溝は前記摺動面の周方向に複数等配されている請求項１ないし４のいずれかに記載の摺動部品。
  6. 　前記環状凹部と前記供給溝とは前記回転機械の固定側に固定される環状体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摺動部品。
  7. 　前記供給溝は前記環状凹部よりも深く形成されており、前記摺動部品の一対の摺動面の少なくとも一方の内径側または外径側に開口している請求項１ないし６のいずれかに記載の摺動部品。
  8. 　前記供給溝は前記環状凹部よりも深く形成されており、前記環状凹部の開口とは反対側に連通している請求項１ないし６のいずれかに記載の摺動部品。
  9. 　前記供給溝は前記環状凹部よりも浅く、かつ前記供給溝に連通し、対向する前記環状体が相対回転する周方向に延設される動圧発生溝部よりも深く形成されている請求項１，３ないし６のいずれかに記載の摺動部品。
  10. 　前記環状凹部と前記供給溝とは同じ深さで連通している請求項１ないし６のいずれかに記載の摺動部品。
  11. 　前記摺動部品は、内径側に位置する被密封流体の外周側への漏れを密封するアウトサイド型のメカニカルシールを構成する請求項１ないし１０のいずれかに記載の摺動部品。
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