WO2021215224A1 - 一対の摺動部品 - Google Patents

一対の摺動部品 Download PDF

Info

Publication number
WO2021215224A1
WO2021215224A1 PCT/JP2021/014347 JP2021014347W WO2021215224A1 WO 2021215224 A1 WO2021215224 A1 WO 2021215224A1 JP 2021014347 W JP2021014347 W JP 2021014347W WO 2021215224 A1 WO2021215224 A1 WO 2021215224A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
positive pressure
pressure generating
generating groove
sliding
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2021/014347
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雄大 根岸
優貴 前谷
裕貴 井上
涼介 内山
実憲 大沼
凱 山口
創 巻島
松本 修
宜昭 瀧ヶ平
浩二 渡邉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eagle Industry Co Ltd
Original Assignee
Eagle Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eagle Industry Co Ltd filed Critical Eagle Industry Co Ltd
Priority to JP2022516931A priority Critical patent/JP7746257B2/ja
Priority to US17/920,009 priority patent/US20230167905A1/en
Priority to CN202180029043.0A priority patent/CN115427713A/zh
Priority to EP21793420.7A priority patent/EP4141275A4/en
Priority to KR1020227037943A priority patent/KR102826583B1/ko
Publication of WO2021215224A1 publication Critical patent/WO2021215224A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to US19/375,083 priority patent/US20260055815A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/04Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3404Sealings 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
    • F16J15/3408Sealings 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
    • F16J15/3424Sealings 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/04Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
    • F16C17/045Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure, e.g. spiral groove thrust bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • F16C33/1005Construction relative to lubrication with gas, e.g. air, as lubricant
    • F16C33/101Details of the bearing surface, e.g. means to generate pressure such as lobes or wedges
    • F16C33/1015Pressure generating grooves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3404Sealings 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
    • F16J15/3408Sealings 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
    • F16J15/3412Sealings 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/20Application independent of particular apparatuses related to type of movement
    • F16C2300/22High-speed rotation

Definitions

  • the present invention relates to sliding parts that rotate relative to each other, for example, a pair of 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, general. It relates to a pair of sliding parts used for bearings of industrial machines or machines in other bearing fields.
  • 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 an outer space, and a low-pressure fluid exists in an inner space.
  • One of the sliding parts is a plurality of spirals that communicate with the inner space, extend in an arc shape while inclining in the circumferential direction from the inner diameter end toward the outer diameter side, and the end is closed downstream in the relative rotation direction.
  • a groove is provided.
  • a spiral groove is provided in one of the sliding components and extends from the inner diameter end to the outer diameter side to introduce a low-pressure fluid in the inner space.
  • the present invention has been made by paying attention to such a problem, and a pair of sliding surfaces capable of suppressing wear between sliding surfaces from the start of relative rotation to high-speed rotation and suppressing leakage of a sealed fluid.
  • the purpose is to provide parts.
  • the pair of sliding parts of the present invention It is a pair of sliding parts that are arranged at the relative rotating points of the rotating machine and the sliding surfaces slide relative to each other.
  • On the sliding surface of the first sliding component a plurality of first positive pressure generating grooves having a terminal portion that communicates with the space on the leak side and is extended and closed in the relative rotation direction of the second sliding component are provided.
  • the sliding surface of the second sliding component has a second positive pressure generating groove that communicates with the space on the leak side and has a terminal portion extending and closing in the relative rotation direction of the first sliding component.
  • the sliding surface of the first sliding component and the sliding surface of the second sliding component intersect with each other so that at least a part of the first positive pressure generating groove and the second positive pressure generating groove overlap each other. Sliding. According to this, since the portion where the first positive pressure generating groove and the second positive pressure generating groove intersect is communicated with each other, the first positive pressure generating groove and the second positive pressure generating groove leak at the time of relative rotation low speed. In addition to the communication portion to the side space, the fluid can be taken in from the facing first positive pressure generating groove or the second positive pressure generating groove, and a force for separating the sliding surfaces can be immediately generated. can.
  • a plurality of the second positive pressure generating grooves may be arranged to face each of the first positive pressure generating grooves so as to intersect with each other. According to this, when the pair of sliding parts rotate relative to each other, fluid can be taken in from a plurality of second positive pressure generating grooves in each first positive pressure generating groove, so that the positive pressure is generated in the first positive pressure generating groove. Can be generated early.
  • the first positive pressure generating groove and the second positive pressure generating groove may extend from the leak side toward the sealed fluid side so as to be inclined in the circumferential direction. According to this, since many first positive pressure generating grooves or second positive pressure generating grooves can be arranged on each sliding surface of the first sliding component and the second sliding component, the degree of freedom in design is high.
  • the end portion of the first positive pressure generation groove and the end portion of the second positive pressure generation groove may be displaced in the radial direction. According to this, the positive pressure generated at the end of the first positive pressure generating groove and the positive pressure generated at the end of the second positive pressure generating groove do not interfere with each other, so that the sliding surfaces can be stably separated from each other. can.
  • the volume of the first positive pressure generating groove may be smaller than the volume of the second positive pressure generating groove. According to this, since the volume of the first positive pressure generating groove is smaller than the volume of the second positive pressure generating groove, the positive generated by the fluid in the first positive pressure generating groove is generated when the relative rotation speed of the sliding component is low. As the sliding surfaces are separated from each other mainly by the first force due to the pressure and the relative rotation speed of the sliding parts increases, the second force due to the positive pressure generated by the fluid in the second positive pressure generation groove When the relative rotation speed of the sliding parts becomes sufficiently high, the second force becomes larger than the first force, so that the second force becomes the main component and the sliding surfaces are separated from each other.
  • Relative rotation of sliding parts It is possible to suppress wear between sliding surfaces from low speed to high speed. Further, when the relative rotation speed of the sliding component is high, the gap formed between the sliding surfaces becomes large, so that the positive pressure is less likely to be generated in the first positive pressure generating groove, and the positive pressure is generated in the second positive pressure generating groove.
  • the second force due to pressure is the main component, and the sliding surfaces can be stably separated from each other. Therefore, the sliding surfaces can be separated from each other from the start of relative rotation of the pair of sliding parts to the time of high-speed rotation to suppress wear.
  • the first positive pressure generating groove may have a shorter extension distance than the second positive pressure generating groove. According to this, since the end portion of the first positive pressure generation groove is closer to the start end portion communicating with the space on the leakage side than the end portion of the second positive pressure generation groove, the positive pressure is applied to the first positive pressure generation groove at an early stage. Can be generated.
  • the depth of the first positive pressure generating groove may be shallower than the depth of the second positive pressure generating groove. According to this, the positive pressure can be generated at an early stage in the first positive pressure generation groove.
  • the first positive pressure generating groove may be inclined along the circumferential direction with respect to the second positive pressure generating groove. According to this, at the start of relative rotation of the sliding component, it is easier to introduce the fluid into the first positive pressure generating groove than in the second positive pressure generating groove, so that the positive pressure is generated in the first positive pressure generating groove at an early stage. Can be made to.
  • the width dimension of the first positive pressure generating groove may be smaller than the width dimension of the second positive pressure generating groove. According to this, since the width dimension of the first positive pressure generating groove is smaller than the width dimension of the second positive pressure generating groove, the positive pressure can be generated in the first positive pressure generating groove at an early stage.
  • the first sliding component may be a static sealing ring
  • the second sliding component may be a rotary sealing ring. According to this, since the first sliding component is a static sealing ring, the positive pressure generated in the first positive pressure generating groove is stable during low-speed rotation. Further, since the second sliding component is a rotary sealing ring, it is easy to introduce the fluid into the second positive pressure generating groove, and the transition between the sliding surfaces mainly composed of the second force can be performed at an early stage.
  • FIG. 1 It is a vertical cross-sectional view which shows an example of the mechanical seal in Example 1 of this invention. It is the figure which looked at the sliding surface of the rotary sealing ring from the axial direction. It is the figure which looked at the sliding surface of the static sealing ring from the axial direction. It is the schematic explaining the state in which the sliding surface of a static sealing ring and the sliding surface of a rotary sealing ring are arranged facing each other.
  • the first positive pressure generating groove of the statically sealed ring is indicated by a two-dot broken line. It is sectional drawing which shows typically the 1st positive pressure generation groove and the 2nd positive pressure generation groove.
  • (A) is an explanatory view of the movement of the fluid in the second positive pressure generating groove seen from the axial direction
  • (b) is an explanatory view of the movement of the fluid in the first positive pressure generating groove seen from the axial direction.
  • (A) to (c) are cross-sectional views schematically showing states of a pair of sliding parts for each relative rotation speed. It is explanatory drawing which shows the position change of the intersection of the 1st positive pressure generation groove and the 2nd positive pressure generation groove. The intersection of one first positive pressure generating groove and one second positive pressure generating groove is taken up and illustrated. It is explanatory drawing which shows the modification 1 of the 1st positive pressure generation groove of Example 1.
  • the pair of sliding parts according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
  • a form in which the pair of sliding parts 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 the inner diameter side. 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 general industrial machinery shown in FIG. 1 is an inside type that seals the 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 communicate with the atmosphere A.
  • 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 includes a rotary seal ring 20 as an annular second sliding component attached to a sleeve 2 fixed to the rotary shaft 1 and rotatably provided together with the rotary shaft 1, and a housing 4 of the device to be attached. It is mainly composed of an annular static sealing ring 10 as a first sliding component provided on the seal cover 5 fixed to the seal cover 5 in a non-rotating state and in a state of being movable in the axial direction, and is statically sealed by a bellows 7. By urging 10 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.
  • 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 using 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.
  • carbon in which carbon and graphite are mixed.
  • metal materials, resin materials, surface modification materials (coating materials), composite materials and the like can also be applied.
  • a plurality of second positive pressure generating grooves 24, for example, 24 in the first embodiment, are evenly arranged in the circumferential direction on the inner diameter side.
  • the portion of the sliding surface 21 other than the second positive pressure generating groove 24 is a land 22 forming a flat surface.
  • the end on the inner diameter side that is, the relative rotation starting end 24A communicates with the inner space S1
  • the second positive pressure generating groove 24 is inclined from the starting end 24A toward the outer diameter side toward the upstream side in the rotation direction of the rotary sealing ring 20. It extends in an arc shape, and the end portion on the outer diameter side, that is, the relative rotation end 24B is closed so as not to communicate with the outer space S2.
  • the second positive pressure generating groove 24 has an arc shape having a protrusion toward the outer diameter side.
  • the second positive pressure generating groove 24 extends from the start end 24A to the end 24B to the bottom surface 24a which is flat and parallel to the flat surface of the land 22, and from the edge of the end 24B of the bottom surface 24a to the flat surface of the land 22. It is composed of a wall portion 24b extending vertically toward the wall and side wall portions 24c and 24d extending vertically from the side edge of the bottom surface 24a toward the flat surface of the land 22.
  • the angle formed by the wall portion 24b and the side wall portion 24c is an obtuse angle
  • the angle formed by the wall portion 24b and the side wall portion 24d is an acute angle
  • the acute angle portion 24f on the side wall portion 24d side of the wall portion 24b is the wall. It is located on the upstream side in the rotation direction of the rotary sealing ring 20 with respect to the obtuse angle portion 24e on the side wall portion 24c side of the portion 24b.
  • a plurality of second positive pressure generating grooves 24 are arranged so as to overlap in the radial direction when viewed from the axial direction, for example, in the first embodiment.
  • a plurality of second positive pressure generating grooves 24 are arranged on the radius line, for example, in the first embodiment, three second positive pressure generating grooves 24 are arranged.
  • first positive pressure generating grooves 14 are evenly arranged in the circumferential direction.
  • the portion of the sliding surface 11 other than the first positive pressure generating groove 14 is a land 12 forming a flat surface.
  • the first positive pressure generating groove 14 is a circle in which the end on the inner diameter side, that is, the relative rotation start end 14A communicates with the inner space S1, and is inclined downstream from the start end 14A toward the outer diameter side in the rotation direction of the rotary sealing ring 20. It extends in an arc shape, and the end portion on the outer diameter side, that is, the relative rotation end 14B is closed so as not to communicate with the outer space S2.
  • the first positive pressure generating groove 14 has an arc shape having a protrusion toward the outer diameter side.
  • the first positive pressure generating groove 14 is flat from the start end 14A to the end 14B and parallel to the flat surface of the land 12, and from the edge of the end 14B of the bottom surface 14a to the flat surface of the land 12. It is composed of a wall portion 14b extending vertically toward the wall and side wall portions 14c and 14d extending vertically from the side edge of the bottom surface 14a toward the flat surface of the land 12.
  • the angle formed by the wall portion 14b and the side wall portion 14c is an obtuse angle
  • the angle formed by the wall portion 14b and the side wall portion 14d is an acute angle
  • the acute angle portion 14f on the side wall portion 14d side of the wall portion 14b is the wall. It is located downstream of the obtuse angle portion 14e on the side wall portion 14c side of the portion 14b in the rotational direction of the rotary sealing ring 20.
  • a plurality of first positive pressure generating grooves 14 are arranged so as to overlap each other in the radial direction when viewed from the axial direction, for example, in the first embodiment.
  • a plurality of first positive pressure generating grooves 14 are arranged on the radius line, for example, in the first embodiment.
  • the first positive pressure generating groove 14 and the second positive pressure are generated.
  • the generation groove 24 is arranged so as to intersect with each other when viewed from the axial direction.
  • the sliding surface 21 of the rotary sealing ring 20 viewed from the axial direction is shown
  • the second positive pressure generating groove 24 is shown by a solid line
  • the opposing first positive pressure generating groove 14 is shown by a two-dot broken line.
  • a plurality of the first positive pressure generating grooves 14 and five second positive pressure generating grooves 24 in this embodiment are arranged so as to intersect each other and one second positive pressure is generated.
  • a plurality of first positive pressure generating grooves 14 in this embodiment intersect and are arranged to face each other in the generating grooves 24. That is, a plurality of intersections 15 of the first positive pressure generating groove 14 and the second positive pressure generating groove 24 are formed.
  • the length from the start end 14A to the end 14B of the first positive pressure generating groove 14, that is, the extending distance L10 of the first positive pressure generating groove 14 is the second positive pressure.
  • FIG. 5 is a schematic view in which the cross sections of the first positive pressure generating groove 14 of the first row and the second positive pressure generating groove 24 of the first row cut in the longitudinal direction are arranged at the same position in the axial direction. It is a cross-sectional view.
  • the extending distance L10 of the first positive pressure generating groove 14 is about 2/3 of the extending distance L20 of the second positive pressure generating groove 24.
  • the end 24B of the second positive pressure generation groove 24 is arranged on the outer diameter side of the end 14B of the first positive pressure generation groove 14.
  • the width dimensions of the first positive pressure generating groove 14 and the second positive pressure generating groove 24 are almost the same. That is, since the extending distance L10 of the first positive pressure generating groove 14 is shorter than the extending distance L20 of the second positive pressure generating groove 24, the area of the first positive pressure generating groove 14 seen from the axial direction is the second. It is smaller than the area of the positive pressure generating groove 24.
  • the first positive pressure generating groove 14 has a constant depth D1 from the start end 14A to the end end 14B.
  • the second positive pressure generation groove 24 has a constant depth D2 from the start end 24A to the end end 24B.
  • the volumes of the first positive pressure generating groove 14 and the second positive pressure generating groove 24 are obtained by multiplying the areas of the first positive pressure generating groove 14 and the second positive pressure generating groove 24 when viewed from the axial direction by the depths D1 and D2. It is required by that. As described above, the area of the first positive pressure generating groove 14 viewed from the axial direction is smaller than the area of the second positive pressure generating groove 24, and the depths D1 and the second positive pressure of the first positive pressure generating groove 14 Since the depth D2 of the generation groove 24 has the same dimensions, the capacity of the first positive pressure generation groove 14 is smaller than the volume of the second positive pressure generation groove 24.
  • the inclination of the first positive pressure generating groove 14 with respect to the inner peripheral surface of the static sealing ring 10 in the circumferential direction is about the sliding surface 21.
  • the degree of inclination of the rotary sealing ring 20 with respect to the inner peripheral surface of the rotary sealing ring 20 in the circumferential direction is the same as that of the second positive pressure generating groove 24.
  • Atmosphere A that has moved toward the end 24B is increased in pressure at and near the acute-angled portion 24f of the wall portion 24b of the second positive pressure generation groove 24, and is between the sliding surfaces 11 and 21 as shown by the arrow L2. leak. That is, a positive pressure is generated at the acute angle portion 24f and its vicinity.
  • the atmosphere A in the second positive pressure generating groove 24 indicated by the arrow L2 acts to push the sealed fluid F near the end 24B of the second positive pressure generating groove 24 back to the outer space S2 side, so that the sealed fluid F Does not leak into the inner space S1.
  • the atmosphere A in the first positive pressure generation groove 14 receives a shearing force from the sliding surface 21 and rotates. While following the rotation direction of the sealing ring 20, the atmosphere A in the inner space S1 is drawn into the first positive pressure generating groove 14. That is, in the first positive pressure generation groove 14, the atmosphere A moves from the start end 14A toward the end end 14B as shown by the arrow L3.
  • Atmosphere A that has moved toward the end 14B is increased in pressure at and near the acute-angled portion 14f of the wall portion 14b of the first positive pressure generating groove 14, and is between the sliding surfaces 11 and 21 as shown by the arrow L4. leak. That is, a positive pressure is generated at the acute angle portion 14f and its vicinity.
  • the atmosphere A in the first positive pressure generating groove 14 indicated by the arrow L4 acts to push the sealed fluid F near the end 14B of the first positive pressure generating groove 14 back to the outer space S2 side, so that the sealed fluid F Does not leak into the inner space S1.
  • the first positive pressure generating groove 24 has a capacity smaller than that of the second positive pressure generating groove 24, as shown in FIG. 7A. Positive pressure is generated at the end 14B of the positive pressure generation groove 14.
  • the first force F1 due to the positive pressure generated at the end 14B of the first positive pressure generating groove 14 causes the sliding surfaces 11 and 21 to be slightly separated ⁇ a.
  • the sealed fluid F flows into the outer diameter side between the sliding surfaces 11 and 21 from the outer space S2.
  • the lubricity is improved even during low-speed rotation, and wear between the sliding surfaces 11 and 21 can be suppressed. Since the floating distance between the sliding surfaces 11 and 21 is small, the sealed fluid F does not leak into the inner space S1.
  • the atmosphere A since the capacity of the second positive pressure generating groove 24 is larger than the capacity of the first positive pressure generating groove 14, the atmosphere A generates the second positive pressure when the relative rotation speed between the rotary sealing ring 20 and the static sealing ring 10 is low.
  • the groove 24 is not sufficiently dense and a high positive pressure is not generated, and the second force F2 (not shown in FIG. 7A) due to the positive pressure generated by the second positive pressure generating groove 24 is the second. It is relatively smaller than 1 force F1. Therefore, when the rotary sealing ring 20 is rotated at a low speed, the first force F1 is the main force to separate the sliding surfaces 11 and 21 from each other.
  • a second force F2 due to the positive pressure generated at the end 24B of the second positive pressure generation groove 24 is applied, and the sliding surfaces 11 and 21 are further separated by ⁇ b ( ⁇ b> ⁇ a) as compared with FIG. 7A.
  • the atmosphere A in the second positive pressure generating groove 24 flows into the sliding surfaces 11 and 21 mainly as shown by the arrow L2.
  • the first force F1' is smaller than that of FIG. 7A because the sliding surfaces 11 and 21 are further separated from each other by ⁇ b ( ⁇ b> ⁇ a) as compared with FIG. 7A.
  • the second force F2' is mainly used to separate the sliding surfaces 11 and 21 from each other.
  • a plurality of intersections 15 of the first positive pressure generating groove 14 and the second positive pressure generating groove 24 are formed, and the atmosphere A is formed in the first positive pressure generating groove 14 from the starting end 14A side.
  • the atmosphere A is also introduced from the second positive pressure generation groove 24 through the intersection 15, so that the first force F1 (see FIG. 7) that separates the sliding surfaces 11 and 21 is set early. Can be generated in.
  • FIG. 8A shows a state in which the starting end 14A of the first positive pressure generating groove 14 and the starting end 24A of the second positive pressure generating groove 24 intersect when viewed from the axial direction. That is, the intersection 15 with the second positive pressure generating groove 24 is located at the starting end 14A of the first positive pressure generating groove 14.
  • the fluid in the second positive pressure generation groove 24 is collected in the intersection 15 by the side wall portion 14d of the first positive pressure generation groove 14, and the intersection 15 is the first positive pressure generation groove 14 and the second positive.
  • the pressure is higher than that of the portion of the pressure generating groove 24 other than the intersection 15.
  • intersection 15 moves as shown in FIG. 8C and is located at the end 14B of the first positive pressure generating groove 14.
  • a mass of fluid collected in the intersection 15 receives a shearing force at the side wall portion 24d of the second positive pressure generating groove 24 and the acute angle portion 14f of the first positive pressure generating groove 14, and a large positive pressure is generated. It is designed to do.
  • the fluid mass in the intersection 15 is moved from the start end 14A side of the first positive pressure generation groove 14 to the end 14B, and a large positive pressure is generated at the end 14B of the first positive pressure generation groove 14. Therefore, the first force F1 (see FIG. 7) that separates the sliding surfaces 11 and 21 can be generated at an early stage.
  • the sliding surface 11 of the static sealing ring 10 and the sliding surface 21 of the rotary sealing ring 20 slide in a state where the first positive pressure generating groove 14 and the second positive pressure generating groove 24 intersect. Since the intersection 15 of the first positive pressure generating groove 14 and the second positive pressure generating groove 24 communicates with each other, the starting end 14A of the first positive pressure generating groove 14 is reached when the relative rotation speed is low. In addition, the fluid can be taken in from the opposite second positive pressure generation groove 24, and the first force F1 can be immediately generated.
  • the first positive pressure generating groove 14 is used when the relative rotation speed between the static sealing ring 10 and the rotary sealing ring 20 is low.
  • the sliding surfaces 11 and 21 are separated from each other mainly by the first force F1 due to the positive pressure generated by the atmosphere A inside.
  • the gap formed between the sliding surfaces 11 and 21 becomes large, so that positive pressure is less likely to be generated in the first positive pressure generating groove 14.
  • the second force F2 due to the positive pressure generated in the second positive pressure generation groove 24 is the main component, and the sliding surfaces 11 and 21 can be stably separated from each other. Therefore, it is possible to suppress wear between the sliding surfaces 11 and 21 from the relative rotation speed of the static sealing ring 10 and the rotating sealing ring 20 to the high speed.
  • a plurality of second positive pressure generating grooves 24 intersect with one first positive pressure generating groove 14, and when the static sealing ring 10 and the rotary sealing ring 20 are relatively rotated, a plurality of first positive pressures are generated. Since the atmosphere A can be taken into the generation groove 14 from the second positive pressure generation groove 24, the first force F1 can be generated at an early stage.
  • the positive pressure can be continuously generated in the first positive pressure generating groove 14, and the first force F1 can be stably generated. ..
  • first positive pressure generating groove 14 and the second positive pressure generating groove 24 extend in the circumferential direction from the inner space S1 side toward the outer diameter side. According to this, many first positive pressure generating grooves 14 and second positive pressure generating grooves 24 can be arranged on the sliding surfaces 11 and 21 of the static sealing ring 10 and the rotary sealing ring 20, so that the degree of freedom in design is high. ..
  • the end 14B of the first positive pressure generation groove 14 and the end 24B of the second positive pressure generation groove 24 are displaced in the radial direction, and the positive pressure and the second positive generated at the end 14B of the first positive pressure generation groove 14 Since the positive pressure generated at the end 24B of the pressure generating groove 24 does not interfere with each other, the sliding surfaces 11 and 21 can be stably separated from each other.
  • the extending distance L10 of the first positive pressure generating groove 14 is shorter than the extending distance L20 of the second positive pressure generating groove 24. According to this, since the end 14B of the first positive pressure generation groove 14 is closer to the start end 14A communicating with the inner space S1 than the end 24B of the second positive pressure generation groove 24, the first positive pressure generation groove 14 can be reached earlier. Positive pressure can be generated.
  • the sizes of the first positive pressure F1 and the second positive pressure F2 can be adjusted, so that the first positive pressure generating groove can be adjusted.
  • the depth and width of the 14 and the second positive pressure generating groove 24 can be made the same size, and the design is simple.
  • the static sealing ring 10 is provided with the first positive pressure generating groove 14, the positive pressure generated in the first positive pressure generating groove 14 is stable when the rotary sealing ring 20 is rotated at a low speed. Further, since the rotary sealing ring 20 is provided with the second positive pressure generating groove 24, it is easy to introduce the fluid into the second positive pressure generating groove 24, and the sliding surfaces 11 and 21 mainly composed of the second force F2 are connected to each other. The transition to separation can be done at an early stage.
  • the extension distance L10 of the first positive pressure generating groove 14 is about two-thirds of the extending distance L20 of the second positive pressure generating groove 24, but FIG.
  • the length of the second positive pressure generating groove 140 of the static sealing ring 100 may be about 1/3 of the length of the second positive pressure generating groove 24 (see FIG. 2). That is, the lengths of the first positive pressure generating groove and the second positive pressure generating groove may be freely changed.
  • FIG. 10 is a schematic cross section in which the first positive pressure generating groove of Article 1 and the second positive pressure generating groove of Article 1 are cut in the longitudinal direction and arranged at the same position in the axial direction. It is a figure.
  • the second positive pressure generation groove 241 of the rotary sealing ring 201 has a constant depth D20 from the start end 241A to the end end 241B.
  • the first positive pressure generation groove 141 of the static sealing ring 101 has a constant depth D10 from the start end 141A to the end end 141B.
  • the depth D20 of the second positive pressure generating groove 241 is deeper than the depth D10 of the first positive pressure generating groove 141 (D10 ⁇ D20).
  • the width dimension of the first positive pressure generating groove 141 and the width dimension of the second positive pressure generating groove 241 are the same.
  • the first positive pressure generating groove 141 becomes the first positive pressure generating groove 141 when the relative rotation speed between the static sealing ring 101 and the rotating sealing ring 201 is low.
  • the sliding surfaces 111, 211 are separated from each other mainly by the first force (not shown) due to the generated positive pressure.
  • the atmosphere A on the bottom surface 141a side of the first positive pressure generating groove 141 is more susceptible to shearing force than the atmosphere A on the bottom surface 241a side of the second positive pressure generating groove 241. Positive pressure can be generated.
  • the extension distance L11 of the first positive pressure generation groove 141 and the extension distance L21 of the second positive pressure generation groove 241 have the same dimensions, but the present invention is limited to this. It suffices that the volume of the first positive pressure generating groove is smaller than the volume of the second positive pressure generating groove.
  • the static sealing ring has a length dimension different from that of the second positive pressure generating groove. It may have a pressure generating groove. Further, the rotary sealing ring may have a second positive pressure generating groove having a length dimension different from that of the first positive pressure generating groove.
  • the first positive pressure generating groove 142 of the static sealing ring 102 is inclined along the circumferential direction with respect to the second positive pressure generating groove 24 of the rotary sealing ring 20.
  • end 142B of the first positive pressure generation groove 142 and the end 24B of the second positive pressure generation groove 24 are provided at the same positions in the radial direction so as to overlap each other when viewed from the axial direction.
  • the area R1 of the first positive pressure generating groove 142 viewed from the axial direction is smaller than the area R2 of the second positive pressure generating groove 24 (R1 ⁇ R2).
  • the depth of the first positive pressure generating groove 142 and the depth of the second positive pressure generating groove 24 in this embodiment are the same.
  • the volume of the first positive pressure generating groove 142 is smaller than the volume of the second positive pressure generating groove 24.
  • the area R1 of the first positive pressure generating groove 142 and the area R2 of the second positive pressure generating groove 24 may be the same but different in depth.
  • the first positive pressure generating groove 142 of the static sealing ring 102 is inclined along the circumferential direction with respect to the second positive pressure generating groove 24 of the rotary sealing ring 20, so that the static sealing ring 102 and the static sealing ring 102 At the start of relative rotation with the rotary sealing ring 20, the atmosphere A is more likely to be introduced into the first positive pressure generating groove 142 than in the second positive pressure generating groove 24, so that the positive pressure is introduced into the first positive pressure generating groove 142 at an early stage. Can be generated.
  • FIG. 12 the sliding surface of the static sealing ring seen from the axial direction is shown, the first positive pressure generating groove is shown by a solid line, and the facing second positive pressure generating groove is shown by a two-dot broken line.
  • the rotary sealing ring 20 has 24 second positive pressure generating grooves 24 arranged in the circumferential direction of the sliding surface 11 (see FIG. 2), and is shown in FIG. As described above, one second positive pressure generating groove 24 has a width W2 in the circumferential direction.
  • the static sealing ring 103 is equally arranged with 48 first positive pressure generating grooves 143 formed in the circumferential direction of the sliding surface 131 (only a part thereof is shown here). That is, the number of the first positive pressure generating grooves 143 is twice as large as that of the second positive pressure generating grooves 24.
  • the circumferential width W1 of the first positive pressure generating groove 143 is smaller than the circumferential width W2 of the second positive pressure generating groove 24 (W1 ⁇ W2), and the adjacent first positive pressure generating grooves 143 are connected to each other.
  • the separation width W3 is smaller than the separation width W4 between the second positive pressure generating grooves 24.
  • the extending distance between the first positive pressure generating groove 143 and the second positive pressure generating groove 24 is the same. That is, the area of the first positive pressure generating groove 143 as viewed from the axial direction is smaller than the area of the second positive pressure generating groove 24.
  • the depth of the first positive pressure generating groove 143 and the depth of the second positive pressure generating groove 24 in this embodiment are the same. That is, the volume of the first positive pressure generating groove 143 is smaller than the volume of the second positive pressure generating groove 24.
  • the first positive pressure generating groove 103 is uniformly first over the circumferential direction of the sliding surface 131 of the static sealing ring 103.
  • a force F1 (not shown here) can be generated.
  • the volume of the first positive pressure generating groove 143 can be made smaller than the volume of the second positive pressure generating groove 24, the positive pressure can be generated in the first positive pressure generating groove 143 at an early stage.
  • the first positive pressure generating groove 143 is formed on the sliding surface 131 of the static sealing ring 103 in a double number of the second positive pressure generating groove 24.
  • the sliding surface 151 of the static sealing ring 104 may be provided with the same number of first positive pressure generating grooves 143 as the second positive pressure generating grooves 24, for example, 24 pieces. If the volume of the second positive pressure generating groove is smaller than the volume of the first positive pressure generating groove, the second positive pressure generating groove may be provided in a smaller quantity than the first positive pressure generating groove.
  • the mechanical seal for general industrial machines has been described as an example as the sliding component, but other mechanical seals for automobiles, water pumps, etc. 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 present invention is not limited to this, and the static sealing ring is not limited to the first positive pressure generating groove. 2
  • the positive pressure generating groove may be provided, and the first positive pressure generating groove may be provided in the rotary sealing ring.
  • the first positive pressure generating groove and the second positive pressure generating groove extend from the leak side toward the sealed fluid side in a circumferential direction, but the present invention is not limited to this.
  • the first positive pressure generating groove or the second positive pressure generating groove may be formed only by a component extending in the circumferential direction. That is, one of the first positive pressure generating groove and the second positive pressure generating groove has a component extending in the radial direction and a component extending in the circumferential direction, and at least a part of the first positive pressure generating groove and the second positive pressure generating groove is present. It suffices if they face each other so as to intersect at.
  • the embodiment in which the cross-sectional shapes of the first positive pressure generating groove and the second positive pressure generating groove are constant in the longitudinal direction is illustrated, but the capacity of the first positive pressure generating groove is the second positive pressure generating groove.
  • a step or an inclined surface may be formed on the bottom surfaces of the first positive pressure generating groove and the second positive pressure generating groove.
  • 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.
  • the pressure may be the same.
  • the present invention is not limited to this, and sliding is not limited to this. It may be an outside type that seals the sealed fluid F that leaks from the inner diameter side to the outer diameter side of the surface.
  • 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 a mist in which a liquid and a gas are mixed.
  • the fluid on the leak side is atmosphere A, which is a low-pressure gas, but the present invention is not limited to this, and it may be a liquid or a high-pressure gas, or a mist-like mixture of a liquid and a gas. It may be.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Sealing (AREA)

Abstract

相対回転開始時から高速回転時にかけて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一対の摺動部品を提供する。 第2摺動部品20の摺動面21には、漏れ側の空間S1に連通し、第2摺動部品10の相対回転方向に延設されて閉塞された終端部24Bを有する第2正圧発生溝24が複数設けられ、第1摺動部品10の摺動面11には、漏れ側の空間S1に連通し、第2摺動部品20の相対回転方向に延設されて閉塞された終端部14Bを有する第1正圧発生溝14が複数設けられ、摺動面11と摺動面21とは、第1正圧発生溝14及び第2正圧発生溝24の少なくとも一部が重なり合うように交差して摺動する。

Description

一対の摺動部品
 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一対の摺動部品、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一対の摺動部品に関する。
 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、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終端が閉塞されている複数のスパイラル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時には、一方の摺動部品のスパイラル溝には内空間から低圧の流体が導入されることで、終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。
実願昭60-170286号(実開昭62-31775号)のマイクロフィルム(第2,3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、スパイラル溝は一方の摺動部品に設けられ、内径端から外径側に延び内空間の低圧の流体を導入する構成であるので、低摩耗化が可能であるものの、摺動部品がある一定以上の高速回転状態になるまでは、スパイラル溝に十分な動圧が発生せず、摺動面同士を離間させるまでに時間がかかってしまい、摺動面同士が摩耗してしまう虞があった。
 本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、相対回転開始時から高速回転時にかけて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一対の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、本発明の一対の摺動部品は、
 回転機械の相対回転する箇所に配置され、摺動面同士が相対摺動する一対の摺動部品であって、
 第1摺動部品の摺動面には、漏れ側の空間に連通し、第2摺動部品の相対回転方向に延設されて閉塞された終端部を有する第1正圧発生溝が複数設けられ、
 前記第2摺動部品の摺動面には、前記漏れ側の空間に連通し、前記第1摺動部品の相対回転方向に延設されて閉塞された終端部を有する第2正圧発生溝が複数設けられ、
 前記第1摺動部品の摺動面と前記第2摺動部品の摺動面とは、前記第1正圧発生溝及び前記第2正圧発生溝の少なくとも一部が重なり合うように交差して摺動する。
 これによれば、第1正圧発生溝と第2正圧発生溝とが交差した部分は連通しているので、相対回転低速時には、第1正圧発生溝及び第2正圧発生溝の漏れ側の空間への連通部に加えて、対向する第1正圧発生溝または第2正圧発生溝からも流体を取り込むことができ、摺動面同士を離間させる力を即座に発生させることができる。
 各前記第1正圧発生溝に対して複数の前記第2正圧発生溝が交差するように対向して配置されていてもよい。
 これによれば、一対の摺動部品の相対回転時には、各第1正圧発生溝内に複数の第2正圧発生溝から流体を取り込むことができるので、第1正圧発生溝で正圧を早期に発生させることができる。
 前記第1正圧発生溝及び前記第2正圧発生溝は、漏れ側から被密封流体側に向けて周方向に傾斜して延びていてもよい。
 これによれば、第1摺動部品及び第2摺動部品の各摺動面に第1正圧発生溝または第2正圧発生溝を多く配置できるので、設計自由度が高い。
 前記第1正圧発生溝の終端部と前記第2正圧発生溝の終端部とは径方向にずれていてもよい。
 これによれば、第1正圧発生溝の終端部で生じる正圧と第2正圧発生溝の終端部で生じる正圧が互いに干渉しないので、摺動面同士を安定して離間させることができる。
 前記第1正圧発生溝の容積は、前記第2正圧発生溝の容積よりも小さくてもよい。
 これによれば、第1正圧発生溝の容積は第2正圧発生溝の容積よりも小さいため、摺動部品の相対回転低速時には、第1正圧発生溝内で流体により発生される正圧による第1力が主体となって摺動面同士が離間され、さらに摺動部品の相対回転速度が高くなるにつれ、第2正圧発生溝内で流体により発生される正圧による第2力が高まり、摺動部品の相対回転速度が充分に高くなると第2力は第1力よりも大きくなるため、第2力が主体となって摺動面同士が離間されるようになり、一対の摺動部品の相対回転低速時から高速時に亘って摺動面同士の摩耗を抑制することができる。また、摺動部品の相対回転高速時には、摺動面間に形成された隙間が大きくなることによって第1正圧発生溝内で正圧が生じにくくなり、第2正圧発生溝で発生する正圧による第2力が主体となって摺動面同士を安定して離間できる。よって、一対の摺動部品の相対回転開始時から高速回転時にかけて摺動面同士を離間させて摩耗を抑制することができる。
 前記第1正圧発生溝は、前記第2正圧発生溝と比べて延在距離が短くてもよい。
 これによれば、第1正圧発生溝の終端部が第2正圧発生溝の終端部に比べ漏れ側の空間に連通する始端部に近いので、第1正圧発生溝に早期に正圧を発生させることができる。
 前記第1正圧発生溝の深さは、前記第2正圧発生溝の深さと比べて浅くてもよい。
 これによれば、第1正圧発生溝に早期に正圧を発生させることができる。
 前記第1正圧発生溝は、前記第2正圧発生溝よりも周方向に沿うように傾斜していてもよい。
 これによれば、摺動部品の相対回転開始時には、第2正圧発生溝に比べて第1正圧発生溝に流体を導入しやすいので、第1正圧発生溝に早期に正圧を発生させることができる。
 前記第1正圧発生溝の幅寸法は、前記第2正圧発生溝の幅寸法と比べて小さくてもよい。
 これによれば、第1正圧発生溝の幅寸法は第2正圧発生溝の幅寸法と比べて小さいので、第1正圧発生溝に早期に正圧を発生させることができる。
 前記第1摺動部品が静止密封環であり、前記第2摺動部品が回転密封環であってもよい。
 これによれば、第1摺動部品が静止密封環であるため、低速回転時に第1正圧発生溝で生じる正圧が安定する。また、第2摺動部品が回転密封環であるため、第2正圧発生溝に流体を導入しやすく、第2力を主体とする摺動面同士の離間への移行を早期に行える。
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。 回転密封環の摺動面を軸方向から見た図である。 静止密封環の摺動面を軸方向から見た図である。 静止密封環の摺動面と回転密封環の摺動面とを対向して配置した状態を説明する概略図である。なお、静止密封環の第1正圧発生溝を二点破線で示している。 第1正圧発生溝及び第2正圧発生溝を模式的に示す断面図である。 (a)は第2正圧発生溝の流体の動きを軸方向から見た説明図、(b)は第1正圧発生溝の流体の動きを軸方向から見た説明図である。 (a)~(c)は一対の摺動部品の相対回転速度毎の状態を模式的に示す断面図である。 第1正圧発生溝及び第2正圧発生溝の交差部の位置変化を示す説明図である。なお、1個の第1正圧発生溝と1個の第2正圧発生溝の交差部を取り上げて図示している。 実施例1の第1正圧発生溝の変形例1を示す説明図である。 本発明の実施例2におけるメカニカルシールの一例を概略的に示す説明図である。 本発明の実施例3におけるメカニカルシールの一例を概略的に示す説明図である。 本発明の実施例4におけるメカニカルシールの一例を概略的に示す説明図である。 実施例4の第1正圧発生溝の変形例2を示す説明図である。
 本発明に係る一対の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に係る一対の摺動部品につき、図1から図7を参照して説明する。尚、本実施例においては、一対の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に示される一般産業機械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に固定されたスリーブ2に取り付けられ回転軸1と共に回転可能な状態で設けられた円環状の第2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第1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、ベローズ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。
 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に示されるように、回転密封環20の摺動面21には、内径側に複数、例えば実施例1では24個の第2正圧発生溝24が周方向に均等に配設されている。尚、摺動面21の第2正圧発生溝24以外の部分は平坦面を成すランド22となっている。
 第2正圧発生溝24は、内径側の端部、すなわち相対回転始端24Aが内空間S1に連通し、始端24Aから外径側に向けて回転密封環20の回転方向上流側に傾斜しながら円弧状に延びており、外径側の端部、すなわち相対回転終端24Bが外空間S2と非連通状態となるように閉塞されている。この第2正圧発生溝24は、外径側に向けて凸を有する円弧状を成している。
 詳細には、第2正圧発生溝24は、始端24Aから終端24Bに亘って平坦かつランド22の平坦面に平行な底面24aと、底面24aの終端24Bの端縁からランド22の平坦面に向けて垂直に延びる壁部24bと、底面24aの側縁からランド22の平坦面に向けて垂直に延びる側壁部24c,24dとから構成されている。尚、壁部24bと側壁部24cとが成す角は鈍角であり、壁部24bと側壁部24dとが成す角は鋭角であり、壁部24bの側壁部24d側の鋭角部24fの方が壁部24bの側壁部24c側の鈍角部24eよりも回転密封環20の回転方向上流側に位置している。
 第2正圧発生溝24は、軸方向から見て、複数、例えば実施例1では3個が径方向に重畳するように配置されている。言い換えると、半径線上に複数、例えば実施例1では3個の第2正圧発生溝24が配置されている。
 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が矢印で示すように反時計周りに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、例えば実施例1では24個の第1正圧発生溝14が周方向に均等に配設されている。尚、摺動面11の第1正圧発生溝14以外の部分は平坦面を成すランド12となっている。
 第1正圧発生溝14は、内径側の端部、すなわち相対回転始端14Aが内空間S1に連通し、始端14Aから外径側に向けて回転密封環20の回転方向下流に傾斜しながら円弧状に延びており、外径側の端部、すなわち相対回転終端14Bが外空間S2と非連通状態となるように閉塞されている。この第1正圧発生溝14は、外径側に向けて凸を有する円弧状を成している。
 詳細には、第1正圧発生溝14は、始端14Aから終端14B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の終端14Bの端縁からランド12の平坦面に向けて垂直に延びる壁部14bと、底面14aの側縁からランド12の平坦面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。尚、壁部14bと側壁部14cとが成す角は鈍角であり、壁部14bと側壁部14dとが成す角は鋭角であり、壁部14bの側壁部14d側の鋭角部14fの方が壁部14bの側壁部14c側の鈍角部14eよりも回転密封環20の回転方向下流に位置している。
 第1正圧発生溝14は、軸方向から見て、複数、例えば実施例1では2個が径方向に重畳するように配置されている。言い換えると、半径線上に複数、例えば実施例1では2個の第1正圧発生溝14が配置されている。
 図4に示されるように、静止密封環10の摺動面11と回転密封環20の摺動面21とを対向させた状態にあっては、第1正圧発生溝14と第2正圧発生溝24とが軸方向から見て交差するように配置される。尚、図4では、軸方向から見た回転密封環20の摺動面21を図示し、第2正圧発生溝24を実線、対向する第1正圧発生溝14を二点破線で示している。
 具体的には、1つの第1正圧発生溝14に対して複数、本実施例では5個の第2正圧発生溝24が交差して対向配置されているとともに、1つの第2正圧発生溝24に複数、本実施例では5個の第1正圧発生溝14が交差して対向配置されている。すなわち、第1正圧発生溝14と第2正圧発生溝24との交差部15が複数形成されている。
 また、図4及び図5に示されるように、第1正圧発生溝14の始端14Aから終端14Bまでの長さ、すなわち第1正圧発生溝14の延在距離L10は、第2正圧発生溝24の始端24Aから終端24Bまでの長さ、すなわち第2正圧発生溝24の延在距離L20と比べて短い(L10<L20)。
 尚、図5は、説明の便宜上、1条の第1正圧発生溝14及び1条の第2正圧発生溝24をそれぞれ長手方向で切った断面を軸方向における同じ位置に並べた模式的な断面図である。
 具体的には、第1正圧発生溝14の延在距離L10は、第2正圧発生溝24の延在距離L20の2/3程度となっている。
 すなわち、第2正圧発生溝24の終端24Bは、第1正圧発生溝14の終端14Bよりも外径側に配置されている。
 また、第1正圧発生溝14と第2正圧発生溝24との幅寸法はほぼ同じである。つまり、第1正圧発生溝14の延在距離L10が第2正圧発生溝24の延在距離L20よりも短いことにより、軸方向からみた第1正圧発生溝14の面積は、第2正圧発生溝24の面積よりも小さい。
 また、図5に示されるように、第1正圧発生溝14は始端14Aから終端14Bに亘って一定の深さD1を有している。
 また、第2正圧発生溝24は始端24Aから終端24Bに亘って一定の深さD2を有している。尚、第1正圧発生溝14の深さD1と第2正圧発生溝24の深さD2とが同じ寸法となっている(D1=D2)。
 第1正圧発生溝14および第2正圧発生溝24の容積は、軸方向からみたときの第1正圧発生溝14および第2正圧発生溝24の面積に深さD1,D2を乗じることで求められる。上述のように、軸方向からみた第1正圧発生溝14の面積は、第2正圧発生溝24の面積よりも小さく、且つ第1正圧発生溝14の深さD1と第2正圧発生溝24の深さD2とが同じ寸法であるので、第1正圧発生溝14の容量は第2正圧発生溝24の容積よりも小さい。
 また、本実施例1では、摺動面11を軸方向に見たときに静止密封環10の内周面に対する第1正圧発生溝14の周方向への傾きは、摺動面21を軸方向に見たときに回転密封環20の内周面に対する第2正圧発生溝24との周方向への傾きの度合いは同じである。
 次いで、静止密封環10と回転密封環20との相対回転時における大気Aの流れについて図6を用いて概略的に説明する。尚、図6の大気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。
 先ず、第2正圧発生溝24内での大気Aの流れについて説明する。図6(a)に示されるように、回転密封環20が静止密封環10に対して相対回転したときには、第2正圧発生溝24内の大気Aが矢印L1で示すように始端24Aから終端24Bに向かって移動する。
 終端24Bに向かって移動した大気Aは、第2正圧発生溝24の壁部24bの鋭角部24f及びその近傍で圧力が高められ、矢印L2に示されるように摺動面11,21間に流出する。すなわち鋭角部24f及びその近傍で正圧が発生する。
 矢印L2で示す第2正圧発生溝24内の大気Aは、第2正圧発生溝24の終端24B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、被密封流体Fが内空間S1に漏洩することはない。
 次いで、第1正圧発生溝14内での大気Aの流れについて説明する。図6(b)に示されるように、回転密封環20が静止密封環10に対して相対回転したときには、第1正圧発生溝14内の大気Aが摺動面21からせん断力を受け回転密封環20の回転方向に追随移動するとともに、内空間S1の大気Aが第1正圧発生溝14内に引き込まれる。すなわち、第1正圧発生溝14内では、大気Aが矢印L3で示すように始端14Aから終端14Bに向かって移動する。
 終端14Bに向かって移動した大気Aは、第1正圧発生溝14の壁部14bの鋭角部14f及びその近傍で圧力が高められ、矢印L4に示されるように摺動面11,21間に流出する。すなわち鋭角部14f及びその近傍で正圧が発生する。
 矢印L4で示す第1正圧発生溝14内の大気Aは、第1正圧発生溝14の終端14B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、被密封流体Fが内空間S1に漏洩することはない。
 次いで、摺動面11,21を離間させる力の変化について図7を用いて説明する。
 まず、回転密封環20が回転していない一般産業機械の非稼動時には、ベローズ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。
 回転密封環20が静止密封環10に対して相対回転し始めた直後の低速時では、図7(a)に示されるように、第2正圧発生溝24の容量よりも小さい容量の第1正圧発生溝14の終端14Bで正圧が発生する。
 第1正圧発生溝14の終端14Bで発生した正圧による第1力F1により、摺動面11,21間が若干離間Δaする。これにより、摺動面11,21間の外径側には、外空間S2から被密封流体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に漏洩することはない。
 一方、第2正圧発生溝24の容量は第1正圧発生溝14の容量よりも大きいため、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が第2正圧発生溝24で十分に密とならず高い正圧は発生せず、第2正圧発生溝24によって発生される正圧による第2力F2(図7(a)では図示していない。)は第1力F1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、第1力F1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7(b)に示されるように、第2正圧発生溝24の終端24Bで正圧が高まる。
 第2正圧発生溝24の終端24Bで発生した正圧による第2力F2が加わり、図7(a)と比べ摺動面11,21間がさらに離間Δb(Δb>Δa)する。これにより、摺動面11,21間には、主に矢印L2で示すように第2正圧発生溝24内の大気Aが流入する。
 また、図7(a)と比べ摺動面11,21間がさらに離間Δb(Δb>Δa)することにより、第1力F1’は、図7(a)と比べ小さくなる。
 回転密封環20の相対回転速度がさらに上がり高速回転、すなわち定常運転状態に達すると、図7(c)に示されるように、第2正圧発生溝24に引き込まれる大気Aの流入量(図7(c)の矢印L1’参照)がさらに増えて高い正圧が発生し、第2力F2’が大きくなり、図7(b)と比べ摺動面11,21間がより大きく離間Δc(Δc>Δb)する。
 これにより、摺動面11,21間には、図7(b)と比べ矢印L2’で示すように第2正圧発生溝24内の大気Aがさらに流入される。
 矢印L2’で示す第2正圧発生溝24内の大気Aは、第2正圧発生溝24の終端24B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。このようにして、高速回転時には、摺動面11,21間の被密封流体Fは外空間S2に押し出され、摺動面11,21間にはほぼ大気Aのみが存在するようになる。
 本実施例において、回転密封環20の高速回転により浮上距離が大きくなると、第1正圧発生溝14で発生する正圧は無視できるほど小さくなる。よって、回転密封環20の高速回転時では、第2力F2’が主体となって摺動面11,21同士を離間するようになっている。
 図4に戻って、第1正圧発生溝14と第2正圧発生溝24との交差部15が複数形成されており、第1正圧発生溝14には、始端14A側から大気Aが導入されることに加えて、交差部15を通じて第2正圧発生溝24からも大気Aが導入されるので、摺動面11,21間を離間させる第1力F1(図7参照)を早期に発生させることができる。
 次いで、静止密封環10と回転密封環20との相対回転時における第1正圧発生溝14と第2正圧発生溝24との交差位置の変化について図8を用いて説明する。尚、ここでは、説明の便宜上、1個の第1正圧発生溝14と1個の第2正圧発生溝24との交差部15の位置変化について説明し、交差部15を網点で図示する。
 図8(a)では、第1正圧発生溝14との始端14Aと第2正圧発生溝24の始端24Aが軸方向から見て交差した状態を示している。すなわち、第1正圧発生溝14の始端14Aに第2正圧発生溝24との交差部15が位置している。
 回転密封環20が静止密封環10に対して相対回転すると、図8(b)に示されるように交差部15が第1正圧発生溝14の終端14B側へ移動して第1正圧発生溝14の長手方向中央部に位置する。
 このとき、第2正圧発生溝24内の流体が第1正圧発生溝14の側壁部14dにより交差部15内に集められ、交差部15は、第1正圧発生溝14および第2正圧発生溝24における交差部15以外の部位に比べて圧力が高くなっている。
 さらに回転密封環20が静止密封環10に対して相対回転すると、図8(c)に示されるように交差部15が移動して第1正圧発生溝14の終端14Bに位置する。
 このとき、交差部15内に集められた流体の塊が第2正圧発生溝24の側壁部24dと第1正圧発生溝14の鋭角部14fとでせん断力を受けて大きな正圧が発生するようになっている。
 このように、交差部15内の流体の塊を第1正圧発生溝14の始端14A側から終端14Bに移動させ、第1正圧発生溝14の終端14Bで大きな正圧を発生させるようになっているので、摺動面11,21間を離間させる第1力F1(図7参照)を早期に発生させることができる。
 以上説明したように、第1正圧発生溝14と第2正圧発生溝24とが交差した状態で静止密封環10の摺動面11と回転密封環20の摺動面21とが摺動するようになっており、第1正圧発生溝14と第2正圧発生溝24との交差部15は連通しているので、相対回転低速時には、第1正圧発生溝14の始端14Aに加えて、対向する第2正圧発生溝24からも流体を取り込むことができ、第1力F1を即座に発生させることができる。
 また、第1正圧発生溝14の容積は、第2正圧発生溝24の容積よりも小さいため、静止密封環10と回転密封環20との相対回転低速時には、第1正圧発生溝14内で大気Aにより発生される正圧による第1力F1が主体となって摺動面11,21同士が離間される。さらに静止密封環10と回転密封環20との相対回転速度が高くなるにつれ、第2正圧発生溝24内で大気Aにより発生される正圧による第2力F2が高まり、静止密封環10と回転密封環20との相対回転速度が充分に高くなると第2力F2は第1力F1よりも大きくなるため、第2力F2が主体となって摺動面11,21同士が離間されるようになる。これにより静止密封環10と回転密封環20との相対回転低速時から高速時に亘って摺動面11,21同士の摩耗を抑制することができる。
 また、静止密封環10と回転密封環20の相対回転高速時には、摺動面11,21間に形成された隙間が大きくなることによって第1正圧発生溝14内で正圧が生じにくくなり、第2正圧発生溝24で発生する正圧による第2力F2が主体となって摺動面11,21同士を安定して離間できる。したがって、静止密封環10と回転密封環20との相対回転低速時から高速時に亘って摺動面11,21同士の摩耗を抑制することができる。
 また、1個の第1正圧発生溝14に対して複数の第2正圧発生溝24が交差しており、静止密封環10と回転密封環20の相対回転時には、複数の第1正圧発生溝14内に第2正圧発生溝24から大気Aを取り込むことができるので、第1力F1を早期に発生させることができる。
 また、静止密封環10と回転密封環20の相対回転時には、第1正圧発生溝14内で正圧を連続的に発生させることができ、第1力F1を安定して発生させることができる。
 また、第1正圧発生溝14及び第2正圧発生溝24は、内空間S1側から外径側に向けて周方向に傾斜して延びている。これによれば、静止密封環10及び回転密封環20の各摺動面11,21に第1正圧発生溝14と第2正圧発生溝24とを多く配置できるので、設計自由度が高い。
 また、第1正圧発生溝14の終端14Bと第2正圧発生溝24の終端24Bとは径方向にずれており、第1正圧発生溝14の終端14Bで生じる正圧と第2正圧発生溝24の終端24Bで生じる正圧が互いに干渉しないので、摺動面11,21同士を安定して離間させることができる。
 また、第1正圧発生溝14の延在距離L10は、第2正圧発生溝24の延在距離L20と比べて短い。これによれば、第1正圧発生溝14の終端14Bが第2正圧発生溝24の終端24Bに比べ内空間S1に連通する始端14Aに近いので、第1正圧発生溝14に早期に正圧を発生させることができる。
 さらに、第1正圧発生溝14および第2正圧発生溝24の長さを調整することで、第1力F1と第2力F2との大きさを調整できるので、第1正圧発生溝14および第2正圧発生溝24の深さと幅を同じ寸法にでき、設計が簡便である。
 また、静止密封環10に第1正圧発生溝14が設けられているため、回転密封環20の低速回転時には、第1正圧発生溝14で生じる正圧が安定する。また、回転密封環20に第2正圧発生溝24が設けられているため、第2正圧発生溝24に流体を導入しやすく、第2力F2を主体とする摺動面11,21同士の離間への移行を早期に行える。
 尚、本実施例1では、第1正圧発生溝14の延在距離L10が第2正圧発生溝24の延在距離L20の2/3程度となっている形態を例示したが、図9に示されるように、静止密封環100の第2正圧発生溝140の長さが第2正圧発生溝24の長さ(図2参照)の1/3程度となっていてもよい。すなわち、第1正圧発生溝と第2正圧発生溝との長さは自由に変更してもよい。
 次に、実施例2に係る一対の摺動部品につき、図10を参照して説明する。尚、前記実施例1と同一構成で重複する構成の説明を省略する。尚、図10は、説明の便宜上、1条の第1正圧発生溝及び1条の第2正圧発生溝をそれぞれ長手方向で切った断面を軸方向における同じ位置に並べた模式的な断面図である。
 図10に示されるように、回転密封環201の第2正圧発生溝241は、始端241Aから終端241Bに亘って一定の深さD20を有している。
 また、静止密封環101の第1正圧発生溝141は、始端141Aから終端141Bに亘って一定の深さD10を有している。
 この第2正圧発生溝241の深さD20は、第1正圧発生溝141の深さD10よりも深くなっている(D10<D20)。
 また、第1正圧発生溝141の延在距離L11と第2正圧発生溝241の延在距離L21とは同じ寸法となっている(L11=L21)。尚、図示しないが、第1正圧発生溝141の幅寸法と第2正圧発生溝241の幅寸法とは同一である。
 すなわち、第1正圧発生溝141の容積は第2正圧発生溝241の容積よりも小さいので、静止密封環101と回転密封環201との相対回転低速時には、第1正圧発生溝141に発生する正圧による第1力(図示略)が主体となって摺動面111,211同士が離間される。
 また、第1正圧発生溝141の底面141a側の大気Aは、第2正圧発生溝241の底面241a側の大気Aに比べせん断力を受けやすいので、第1正圧発生溝141に早期に正圧を発生させることができる。
 尚、本実施例2では、第1正圧発生溝141の延在距離L11と第2正圧発生溝241の延在距離L21とは同じ寸法となっている形態を例示したが、これに限られず、第1正圧発生溝の容積が第2正圧発生溝の容積よりも小さくなっていればよく、例えば、静止密封環は、第2正圧発生溝と異なる長さ寸法の第1正圧発生溝を有していてもよい。また、回転密封環は、第1正圧発生溝と異なる長さ寸法の第2正圧発生溝を有していてもよい。
 次に、実施例3に係る一対の摺動部品につき、図11を参照して説明する。尚、前記実施例1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、静止密封環102の第1正圧発生溝142は、回転密封環20の第2正圧発生溝24よりも周方向に沿うように傾斜している。
 また、第1正圧発生溝142の終端142Bと第2正圧発生溝24の終端24Bとは径方向に同じ位置に設けられ、軸方向からみて重畳するようになっている。
 また、軸方向からみた第1正圧発生溝142の面積R1は、第2正圧発生溝24の面積R2よりも小さくなっている(R1<R2)。また、図示しないが、本実施例における第1正圧発生溝142の深さと第2正圧発生溝24の深さは同一となっている。
 すなわち、第1正圧発生溝142の容積は第2正圧発生溝24の容積よりも小さくなっている。尚、第1正圧発生溝142の面積R1と第2正圧発生溝24の面積R2とが同一で、深さが異なるようになっていてもよい。
 上述のように、静止密封環102の第1正圧発生溝142は、回転密封環20の第2正圧発生溝24よりも周方向に沿うように傾斜しているので、静止密封環102と回転密封環20との相対回転開始時では、第2正圧発生溝24に比べて第1正圧発生溝142に大気Aを導入しやすいので、第1正圧発生溝142に早期に正圧を発生させることができる。
 次に、実施例4に係る一対の摺動部品につき、図12を参照して説明する。尚、前記実施例1と同一構成で重複する構成の説明を省略する。さらに尚、図12では、軸方向から見た静止密封環の摺動面を図示し、第1正圧発生溝を実線、対向する第2正圧発生溝を二点破線で示している。
 回転密封環20(図2参照。)は、前述のように第2正圧発生溝24が摺動面11の周方向に24個(図2参照)等配されており、図12に示されるように、1個の第2正圧発生溝24は周方向の幅W2を有している。
 静止密封環103は、第1正圧発生溝143が摺動面131の周方向に48個(ここでは一部のみ図示)形成され等配されている。すなわち、第1正圧発生溝143は、第2正圧発生溝24の倍の数量設けられている。
 第1正圧発生溝143の周方向の幅W1は第2正圧発生溝24の周方向の幅W2よりも小さくなっており(W1<W2)、隣接する第1正圧発生溝143同士の離間幅W3は第2正圧発生溝24同士の離間幅W4よりも小さくなっている。これにより、第1正圧発生溝143を第2正圧発生溝24の倍の数量で設けることができるようになっている。
 また第1正圧発生溝143と第2正圧発生溝24との延在距離は同じとなっている。すなわち、軸方向からみた第1正圧発生溝143の面積は、第2正圧発生溝24の面積よりも小さくなっている。
 また、図示しないが、本実施例における第1正圧発生溝143の深さと第2正圧発生溝24の深さは同一となっている。すなわち、第1正圧発生溝143の容積は第2正圧発生溝24の容積よりも小さくなっている。
 これによれば、第1正圧発生溝143が第2正圧発生溝24の倍の数量となっていることから、静止密封環103の摺動面131の周方向に亘って均等に第1力F1(ここでは図示略)を発生させることができる。さらに、第1正圧発生溝143の容積を第2正圧発生溝24の容積に比べて小さくできるので第1正圧発生溝143に早期に正圧を発生させることができる。
 尚、本実施例4では、静止密封環103の摺動面131に第1正圧発生溝143が第2正圧発生溝24の倍の数量で形成されている形態を例示したが、例えば、図13に示されるように、静止密封環104の摺動面151に第1正圧発生溝143が第2正圧発生溝24と同じ数量、例えば24個設けられていてもよい。尚、第2正圧発生溝の容積が第1正圧発生溝の容積よりも小さければ、第2正圧発生溝が第1正圧発生溝よりも少ない数量で設けられていてもよい。
 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、一般産業機械用のメカニカルシールを例に説明したが、自動車やウォータポンプ用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、静止密封環に第1正圧発生溝が設けられ、回転密封環に第2正圧発生溝が設けられる形態を例示したが、これに限られず、静止密封環に第2正圧発生溝が設けられ、回転密封環に第1正圧発生溝が設けられていてもよい。
 また、前記実施例では、第1正圧発生溝及び第2正圧発生溝が漏れ側から被密封流体側に向けて周方向に傾斜して延びている形態を例示したが、これに限られず、例えば、第1正圧発生溝または第2正圧発生溝が周方向に延びる成分のみで形成されていてもよい。すなわち、第1正圧発生溝または第2正圧発生溝の一方が径方向に延びる成分と周方向に延びる成分を有し、第1正圧発生溝及び第2正圧発生溝が少なくとも一部で交差するように対向していればよい。
 また、前記実施例では、第1正圧発生溝及び第2正圧発生溝の断面形状が長手方向に一定である形態を例示したが、第1正圧発生溝の容量が第2正圧発生溝の容量よりも小さければ、例えば、第1正圧発生溝及び第2正圧発生溝の底面に段差や傾斜面が形成されていてもよい。
 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、前記実施例では、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を密封するインサイド形のものである形態を例示したが、これに限られず、摺動面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ものであってもよい。
 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(第1摺動部品)
11       摺動面
12       ランド
14       第1正圧発生溝
15       交差部
20       回転密封環(第2摺動部品)
21       摺動面
22       ランド
24       第2正圧発生溝
A        大気
D1,D2    深さ
F        被密封流体
F1       第1力
F2       第2力
S1       内空間(漏れ側の空間)
S2       外空間

Claims (10)

  1.  回転機械の相対回転する箇所に配置され、摺動面同士が相対摺動する一対の摺動部品であって、
     第1摺動部品の摺動面には、漏れ側の空間に連通し、第2摺動部品の相対回転方向に延設されて閉塞された終端部を有する第1正圧発生溝が複数設けられ、
     前記第2摺動部品の摺動面には、前記漏れ側の空間に連通し、前記第1摺動部品の相対回転方向に延設されて閉塞された終端部を有する第2正圧発生溝が複数設けられ、
     前記第1摺動部品の摺動面と前記第2摺動部品の摺動面とは、前記第1正圧発生溝及び前記第2正圧発生溝の少なくとも一部が重なり合うように交差して摺動する一対の摺動部品。
  2.  各前記第1正圧発生溝に対して複数の前記第2正圧発生溝が交差するように対向して配置されている請求項1に記載の一対の摺動部品。
  3.  前記第1正圧発生溝及び前記第2正圧発生溝は、漏れ側から被密封流体側に向けて周方向に傾斜して延びている請求項1または2に記載の一対の摺動部品。
  4.  前記第1正圧発生溝の終端部と前記第2正圧発生溝の終端部とは径方向にずれている請求項1ないし3のいずれかに記載の一対の摺動部品。
  5.  前記第1正圧発生溝の容積は、前記第2正圧発生溝の容積よりも小さい請求項1ないし4のいずれかに記載の一対の摺動部品。
  6.  前記第1正圧発生溝は、前記第2正圧発生溝と比べて延在距離が短い請求項5に記載の一対の摺動部品。
  7.  前記第1正圧発生溝の深さは、前記第2正圧発生溝の深さと比べて浅い請求項5または6に記載の一対の摺動部品。
  8.  前記第1正圧発生溝は、前記第2正圧発生溝よりも周方向に沿うように傾斜している請求項5ないし7のいずれかに記載の一対の摺動部品。
  9.  前記第1正圧発生溝の幅寸法は、前記第2正圧発生溝の幅寸法と比べて小さい請求項5ないし8のいずれかに記載の一対の摺動部品。
  10.  前記第1摺動部品が静止密封環であり、前記第2摺動部品が回転密封環である請求項2ないし9のいずれかに記載の一対の摺動部品。
PCT/JP2021/014347 2020-04-22 2021-04-02 一対の摺動部品 Ceased WO2021215224A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022516931A JP7746257B2 (ja) 2020-04-22 2021-04-02 一対の摺動部品
US17/920,009 US20230167905A1 (en) 2020-04-22 2021-04-02 Pair of sliding components
CN202180029043.0A CN115427713A (zh) 2020-04-22 2021-04-02 一对滑动部件
EP21793420.7A EP4141275A4 (en) 2020-04-22 2021-04-02 PAIR OF SLIDING COMPONENTS
KR1020227037943A KR102826583B1 (ko) 2020-04-22 2021-04-02 한 쌍의 슬라이딩 부품
US19/375,083 US20260055815A1 (en) 2020-04-22 2025-10-30 Pair of sliding components

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-075820 2020-04-22
JP2020075820 2020-04-22

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/920,009 A-371-Of-International US20230167905A1 (en) 2020-04-22 2021-04-02 Pair of sliding components
US19/375,083 Division US20260055815A1 (en) 2020-04-22 2025-10-30 Pair of sliding components

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021215224A1 true WO2021215224A1 (ja) 2021-10-28

Family

ID=78269138

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/014347 Ceased WO2021215224A1 (ja) 2020-04-22 2021-04-02 一対の摺動部品

Country Status (6)

Country Link
US (2) US20230167905A1 (ja)
EP (1) EP4141275A4 (ja)
JP (1) JP7746257B2 (ja)
KR (1) KR102826583B1 (ja)
CN (1) CN115427713A (ja)
WO (1) WO2021215224A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2026004744A1 (ja) * 2024-06-28 2026-01-02 イーグル工業株式会社 一対の摺動部品
WO2026004745A1 (ja) * 2024-06-28 2026-01-02 イーグル工業株式会社 一対の摺動部品

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12049962B2 (en) 2019-02-04 2024-07-30 Eagle Industry Co., Ltd. Sliding component
CN113412370B (zh) * 2019-02-15 2023-03-10 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60170286A (ja) 1984-02-14 1985-09-03 富士通株式会社 ガラスセラミツク基板の製造方法
JPS6231775A (ja) 1985-07-31 1987-02-10 Ebara Res Co Ltd 軸封装置
WO2013035502A1 (ja) * 2011-09-10 2013-03-14 イーグル工業株式会社 摺動部品
WO2016167262A1 (ja) * 2015-04-15 2016-10-20 イーグル工業株式会社 摺動部品
JP2020173020A (ja) * 2019-04-09 2020-10-22 イーグル工業株式会社 摺動部品

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2247505A (en) * 1939-01-13 1941-07-01 Joseph H Kohler Seal
NL130801C (ja) * 1961-02-10
US3957276A (en) * 1975-04-10 1976-05-18 Borg-Warner Corporation Mechanical seal with pressurized lubrication pockets
JPS59231268A (ja) * 1983-06-14 1984-12-25 Arai Pump Mfg Co Ltd メカニカルシ−ル
JPS59231269A (ja) * 1983-06-14 1984-12-25 Arai Pump Mfg Co Ltd メカニカルシ−ル
DE4409021A1 (de) * 1994-03-16 1995-09-21 Burgmann Dichtungswerk Feodor Berührungsfrei laufende, gasgeschmierte Gleitringdichtung
JP3781463B2 (ja) * 1995-11-10 2006-05-31 株式会社ニクニ メカニカルシール
US6152452A (en) * 1997-10-17 2000-11-28 Wang; Yuming Face seal with spiral grooves
JP4719414B2 (ja) * 2003-12-22 2011-07-06 イーグル工業株式会社 摺動部品
JP6279474B2 (ja) * 2012-09-11 2018-02-14 イーグル工業株式会社 摺動部品
JP2015231268A (ja) * 2014-06-04 2015-12-21 アスモ株式会社 回転電機
CN110168264B (zh) * 2017-01-30 2021-06-15 伊格尔工业股份有限公司 滑动部件
KR102498751B1 (ko) * 2018-08-01 2023-02-13 이구루코교 가부시기가이샤 슬라이딩 부품

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60170286A (ja) 1984-02-14 1985-09-03 富士通株式会社 ガラスセラミツク基板の製造方法
JPS6231775A (ja) 1985-07-31 1987-02-10 Ebara Res Co Ltd 軸封装置
WO2013035502A1 (ja) * 2011-09-10 2013-03-14 イーグル工業株式会社 摺動部品
WO2016167262A1 (ja) * 2015-04-15 2016-10-20 イーグル工業株式会社 摺動部品
JP2020173020A (ja) * 2019-04-09 2020-10-22 イーグル工業株式会社 摺動部品

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4141275A4

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2026004744A1 (ja) * 2024-06-28 2026-01-02 イーグル工業株式会社 一対の摺動部品
WO2026004745A1 (ja) * 2024-06-28 2026-01-02 イーグル工業株式会社 一対の摺動部品

Also Published As

Publication number Publication date
JP7746257B2 (ja) 2025-09-30
JPWO2021215224A1 (ja) 2021-10-28
EP4141275A4 (en) 2024-05-22
US20230167905A1 (en) 2023-06-01
KR20220160673A (ko) 2022-12-06
EP4141275A1 (en) 2023-03-01
US20260055815A1 (en) 2026-02-26
CN115427713A (zh) 2022-12-02
KR102826583B1 (ko) 2025-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7369151B2 (ja) 摺動部品
JP7387239B2 (ja) 摺動部品
WO2021215224A1 (ja) 一対の摺動部品
JP7374573B2 (ja) 摺動部品
WO2020162352A1 (ja) 摺動部品
CN113330224A (zh) 滑动部件
US20260085755A1 (en) Sliding components
WO2023027102A1 (ja) 摺動部品
JP7804762B2 (ja) 摺動部品
JP7520470B2 (ja) 摺動部品
WO2023027003A1 (ja) 摺動部品
CN117980636A (zh) 滑动部件
WO2026004744A1 (ja) 一対の摺動部品
WO2026004745A1 (ja) 一対の摺動部品
WO2025239228A1 (ja) 摺動部品

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21793420

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022516931

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20227037943

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021793420

Country of ref document: EP

Effective date: 20221122

WWR Wipo information: refused in national office

Ref document number: 1020227037943

Country of ref document: KR