WO2023286590A1 - 摺動部品 - Google Patents

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WO2023286590A1
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dynamic pressure
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忠継 井村
岩 王
啓志 鈴木
健太 内田
啓貴 相澤
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Definitions

  • the present invention relates to sliding parts used for shaft seals and bearings.
  • a mechanical seal consisting of a pair of annular sliding rings that rotate relative to each other and whose sliding surfaces slide against each other is known as a sliding part that prevents leakage of the sealed fluid around the rotating shaft in a rotating machine.
  • a sliding part that prevents leakage of the sealed fluid around the rotating shaft in a rotating machine.
  • the sliding surface of one of the sliding rings communicates with the space on the side of the fluid to be sealed, which is the outer diameter side of the sliding surface, and tilts in one direction in the circumferential direction while moving in the radial direction.
  • a plurality of dynamic pressure generating grooves are provided in the circumferential direction.
  • the sealed fluid concentrates from the space on the side of the sealed fluid toward the closed end of the dynamic pressure generating groove, generating a positive pressure.
  • a fluid film of the sealed fluid is formed between the surfaces, thereby improving the lubricity and allowing the sliding surfaces to slide smoothly.
  • the present invention has been made in view of such problems, and provides a sliding component that allows the sliding surfaces to slide smoothly in both forward and reverse relative rotation directions. intended to
  • the sliding component of the present invention is A sliding component comprising a pair of sliding surfaces disposed facing each other at locations that rotate relative to each other when a rotary machine is driven, On one of the sliding surfaces, a first dynamic pressure generating groove extending in one circumferential direction communicating with one side space of the inner diameter side space and the outer diameter side space, and a second dynamic pressure generating groove extending in the other circumferential direction. , and a conductive groove communicating with the space on the one side are provided, The second dynamic pressure generating groove is arranged in a space on one side of the conducting groove and communicates with the conducting groove.
  • the fluid in the space on one side is supplied between the sliding surfaces from the closed ends of the first dynamic pressure generating grooves during relative rotation in one circumferential direction when the rotary machine is driven. Further, during relative rotation in the other circumferential direction when the rotary machine is driven, the fluid in the space on one side is supplied from the closed end of the second dynamic pressure generating groove to between the sliding surfaces through the conducting groove. Therefore, the lubrication between the sliding surfaces is good in any relative rotation direction.
  • a land extending in the circumferential direction may be provided between the first dynamic pressure generating groove and the second dynamic pressure generating groove. According to this, since the positive pressure generated by the first dynamic pressure generating groove and the second dynamic pressure generating groove is generated on the same land, the distance between the sliding surfaces is almost the same regardless of the relative rotation direction. Become.
  • the closed end of the first dynamic pressure generating groove and the closed end of the second dynamic pressure generating groove may face each other in the radial direction. According to this, the fluid supplied between the sliding surfaces from one of the dynamic pressure generating grooves is efficiently collected by the other dynamic pressure generating groove arranged oppositely.
  • the conduction groove may have an annular groove and a communication groove that communicates the annular groove and the space on the one side. According to this, the annular groove can reliably collect the fluid flowing between the sliding surfaces from the space on one side to the space on the other side. Further, since the annular groove can store a large amount of fluid, the fluid is reliably supplied to the second dynamic pressure generating groove.
  • the first dynamic pressure generating groove and the second dynamic pressure generating groove may be spiral grooves. According to this, the first dynamic pressure generating grooves and the second dynamic pressure generating grooves can be densely arranged in the circumferential direction.
  • the communication groove may extend so as not to cross the first dynamic pressure generating groove and the second dynamic pressure generating groove. According to this, the communication groove does not interfere with the generation of dynamic pressure in the first dynamic pressure generating groove and the second dynamic pressure generating groove.
  • a third dynamic pressure generating groove may be provided on the pair of sliding surfaces on the space side other than the conduction groove. According to this, since the third dynamic pressure generating groove is provided in the space on the other side of the conducting groove, the dynamic pressure generated in the third dynamic pressure generating groove improves the lubrication between the sliding surfaces. and improved sealing.
  • the third dynamic pressure generating groove may be a curved groove communicating with the conducting groove. According to this, the state of dynamic pressure in the third dynamic pressure generating groove changes according to the relative rotation direction of the sliding surface.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a mechanical seal in Example 1 of the present invention
  • FIG. FIG. 4 is a view of the sliding surface of the stationary seal ring in Example 1 as seen from the axial direction; 4 is an enlarged view of the sliding surface of the stationary seal ring when the rotary seal ring rotates forward in Embodiment 1, viewed from the axial direction.
  • FIG. FIG. 4 is an enlarged view of the sliding surface of the stationary seal ring when the rotary seal ring rotates in reverse in the first embodiment, as seen from the axial direction; It is the figure which looked at the sliding surface of the stationary seal ring in Example 2 of this invention from the axial direction.
  • FIG. 11 is a view of the sliding surface of the stationary seal ring in Example 3 of the present invention as seen from the axial direction;
  • FIG. 11 is an enlarged view of the sliding surface of the stationary seal ring when the rotary seal ring rotates forward in Embodiment 3, as seen from the axial direction;
  • FIG. 11 is an enlarged view of the sliding surface of the stationary seal ring when the rotating seal ring rotates in reverse in Example 3, as seen from the axial direction;
  • FIG. 11 is a view of the sliding surface of the stationary seal ring in Example 4 of the present invention, viewed from the axial direction;
  • FIG. 11 is a view of the sliding surface of the stationary seal ring in Example 5 of the present invention as seen from the axial direction;
  • FIG. 11 is an enlarged view of the sliding surface of the stationary seal ring when the rotary seal ring rotates forward in Example 5, as seen from the axial direction;
  • FIG. 12 is an enlarged view of the sliding surface of the stationary seal ring when the rotary seal ring rotates reversely in Example 5, as seen from the axial direction;
  • FIG. 12 is an enlarged view of the sliding surface of the stationary seal ring in Example 6 of the present invention, viewed from the axial direction;
  • FIG. 12 is an enlarged view of the sliding surface of the stationary seal ring in Example 7 of the present invention, viewed from the axial direction;
  • FIG. 8 is an enlarged view of the sliding surface of the stationary seal ring of Modification 3 of Embodiment 1, viewed from the axial direction;
  • FIG. 1 A mechanical seal as a sliding component according to Example 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
  • FIG. In this embodiment, the atmosphere A exists in the inner space S1 of the mechanical seal, and the sealed fluid F exists in the outer space S2.
  • the description will be made with the leak side (low pressure side) as a space and the outer diameter side as a sealed fluid side (high pressure side) as one space.
  • dots may be attached to grooves formed on the sliding surface in the drawings.
  • the automotive mechanical seal shown in FIG. 1 is of the inside type that seals the sealed fluid F in the outer space S2 that tends to leak from the outer diameter side toward the inner diameter side of the sliding surface. is open to atmosphere A.
  • the sealed fluid F is a high-pressure liquid
  • the atmosphere A is a gas with a pressure lower than that of the sealed fluid F.
  • the mechanical seal is mainly composed of a rotating seal ring 20 as the other sliding ring and a stationary sealing ring 10 as one sliding ring.
  • the rotary seal ring 20 has an annular shape and is provided on the rotary shaft 1 via the sleeve 2 so as to be rotatable together with the rotary shaft 1 .
  • the stationary seal ring 10 has an annular shape and is provided in a non-rotating and axially movable state on a seal cover 5 fixed to a housing 4 of a device to which it is attached.
  • the stationary seal ring 10 is axially biased by the elastic member 7 .
  • the sliding surface 11 of the stationary seal ring 10 and the sliding surface 21 of the rotary seal ring 20 are designed to slide closely against each other.
  • the sliding surface 21 of the rotary seal ring 20 is a flat surface, and this flat surface is not provided with recesses such as grooves.
  • the stationary seal ring 10 and the rotary seal ring 20 are typically made of a combination of SiC (hard material) or SiC (hard material) and carbon (soft material). Any material that is used as a sliding material for mechanical seals can be applied.
  • SiC include sintered bodies using boron, aluminum, carbon, etc. as sintering aids, and materials composed of two or more phases with different components and compositions, such as SiC and SiC in which graphite particles are dispersed.
  • Metal materials, resin materials, surface modification materials (coating materials), composite materials, etc. are also applicable in addition to the sliding materials described above.
  • the rotary seal ring 20 slides relative to the stationary seal ring 10 either clockwise as indicated by the solid arrow or counterclockwise as indicated by the dashed arrow. It's like In the following description, the direction indicated by the solid line arrow is the forward rotation direction of the rotary seal ring 20, and the direction indicated by the broken line arrow is the reverse rotation direction of the rotary seal ring 20. As shown in FIG.
  • the sliding surface 11 of the stationary seal ring 10 is provided with a plurality of first dynamic pressure generating grooves 13, a plurality of second dynamic pressure generating grooves 16, and one conducting groove 17.
  • the conducting groove 17 is composed of a plurality of communicating grooves 18 and an annular groove 19 .
  • a plurality (33 in this embodiment) of the first dynamic pressure generating grooves 13 are arranged in the circumferential direction on the outer diameter side of the sliding surface 11 .
  • the first dynamic pressure generating groove 13 communicates with the outer space S2 at its outer diameter side end 13A, and extends in the forward rotation direction of the rotary seal ring 20, that is, in one circumferential direction, based on the communication point.
  • the first dynamic pressure generating groove 13 is a spiral groove that extends in an arcuate shape while being inclined with a clockwise component from the outer diameter side to the inner diameter side.
  • the end portion 13B on the inner diameter side of the first dynamic pressure generating groove 13 has a closed shape, that is, a closed end portion.
  • the first dynamic pressure generating groove 13 has a constant depth in the extending direction.
  • a plurality (33 in this embodiment) of the second hydrodynamic grooves 16 are arranged in the circumferential direction on the outer diameter side of the annular groove 19 .
  • the second dynamic pressure generating groove 16 communicates with the annular groove 19 at its inner diameter side end 16A, and extends in the opposite direction of rotation of the rotary seal ring 20, that is, in the other circumferential direction, based on the communication point.
  • the second dynamic pressure generating groove 16 is a spiral groove that extends in an arcuate shape while being inclined with a counterclockwise component from the inner diameter side to the outer diameter side.
  • the end portion 16B on the outer diameter side of the second dynamic pressure generating groove 16 has a closed shape, that is, a closed end portion.
  • the second dynamic pressure generating groove 16 has a constant depth in the extending direction.
  • the depth of the second dynamic pressure generating grooves 16 is the same as the depth of the first dynamic pressure generating grooves 13 .
  • the inner diameter end 13B of the first dynamic pressure generating groove 13 and the outer diameter end 16B of the second dynamic pressure generating groove 16 are arranged to face each other in the radial direction with a land 12A, which will be described later, interposed therebetween. .
  • a plurality (three in this embodiment) of the communication grooves 18 are evenly arranged in the circumferential direction on the outer diameter side of the sliding surface 11 .
  • the communication groove 18 communicates with the outer space S2, and extends in an arc shape from the outer diameter side toward the inner diameter side while being inclined with a clockwise component.
  • the communication groove 18 extends substantially parallel to the first dynamic pressure generating groove 13 and the second dynamic pressure generating groove 16 when viewed from the axial direction. In other words, the communication groove 18 extends so as not to cross the first dynamic pressure generating groove 13 and the second dynamic pressure generating groove 16 .
  • the communication groove 18 is formed to be longer in the extension direction than the first dynamic pressure generating groove 13 .
  • a predetermined number (11 each in this embodiment) of the first dynamic pressure generating grooves 13 and the second dynamic pressure generating grooves 16 are arranged between the communicating grooves 18 adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the communication groove 18 has a constant depth in the extending direction.
  • the communication groove 18 is formed deeper than the first dynamic pressure generating groove 13 and the second dynamic pressure generating groove 16 .
  • the annular groove 19 is formed in an annular shape when viewed in the axial direction, and the inner diameter side end of each communication groove 18 communicates with the annular groove 19 . In other words, the annular groove 19 communicates with the outer space S2 through each communication groove 18 .
  • the annular groove 19 has a constant depth in the circumferential direction. Incidentally, in this embodiment, the depth of the annular groove 19 is the same as the depth of the communication groove 18 .
  • the portions of the sliding surface 11 other than the first dynamic pressure generating groove 13, the second dynamic pressure generating groove 16, the communicating groove 18, and the annular groove 19 form lands 12 having a flat surface arranged on the same plane.
  • the flat surface of the land 12 functions as a sliding surface that substantially slides on the sliding surface 21 of the rotary seal ring 20 .
  • the land 12 includes a land between the first dynamic pressure generating grooves 13 adjacent in the circumferential direction, a land between the first dynamic pressure generating groove 13 and the communication groove 18 adjacent in the circumferential direction, and The first dynamic pressure generating grooves 13 radially separated from the land between the adjacent second dynamic pressure generating grooves 16 and the land between the second dynamic pressure generating groove 16 and the communication groove 18 adjacent in the circumferential direction. and the second hydrodynamic groove 16 extending in the circumferential direction, and an annular land on the inner diameter side of the annular groove 19. These lands are arranged in the same plane. It is arranged and constitutes the flat surface of the land 12 .
  • the sealed fluid F flows into the first dynamic pressure generating groove 13 from the opening of the end portion 13A and also flows from the opening of the communicating groove 18 on the outer diameter side. It flows into the second hydrodynamic groove 16 through the communication groove 18 and the annular groove 19 . Since the stationary seal ring 10 is urged toward the rotary seal ring 20 by the elastic member 7, the sliding surfaces 11 and 21 are in contact with each other, and the fluid F to be sealed between the sliding surfaces 11 and 21 is kept in contact with each other. There is almost no amount of leaking into the inner space S1.
  • the sealed fluid F moves from the opening of the outer diameter side end portion 13A toward the inner diameter side end portion 13B as indicated by the arrow F1. This increases the pressure at and near the end 13B. That is, a positive pressure is generated at the end portion 13B of the first dynamic pressure generating groove 13 and the land 12A in the vicinity thereof.
  • the sliding surfaces 11 and 21 are slightly separated from each other due to the positive pressure generated at the end 13B of the first dynamic pressure generating groove 13 and the land 12A in the vicinity thereof (not shown). Specifically, the absolute value of the positive pressure generated by the first dynamic pressure generating grooves 13 is greater than the absolute value of the negative pressure generated by the second dynamic pressure generating grooves 14, which will be described later.
  • the sealed fluid F in the first dynamic pressure generating groove 13 flows between the sliding surfaces 11 and 21 as shown mainly by the arrow F2.
  • the sealed fluid F between the sliding surfaces 11 and 21 in this manner, 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 amount of the sealed fluid F that leaks into the outer space S2 is small.
  • the sealed fluid F in the communicating groove 18 and the annular groove 19 also flows between the sliding surfaces 11 and 21 . Therefore, the sealed fluid F efficiently flows between the sliding surfaces 11 and 21 .
  • the sealed fluid F moves from the outer diameter side end 16B toward the inner diameter side end 16A as indicated by an arrow F3.
  • the fluid pressure near the end 16B is relatively lower than the surrounding fluid pressure.
  • a relative negative pressure is generated in the vicinity of the end portion 16B, and the sealed fluid F between the sliding surfaces 11 and 21 is sucked into the second dynamic pressure generating groove 16 as indicated by the arrow F4.
  • the sealed fluid F sucked into the second dynamic pressure generating groove 16 is recovered into the annular groove 19 .
  • the annular groove 19 communicates with the outer space S2 through the communication groove 18 so that the sealed fluid F can be taken in and out. Therefore, when more sealed fluid F than the amount that can be stored in the annular groove 19 is recovered, excess sealed fluid F is returned to the outer space S2.
  • the sealed fluid F moves from the radially inner end 13B toward the opening of the radially outer end 13A as indicated by an arrow F1'.
  • the fluid pressure near the end 13B is relatively lower than the surrounding fluid pressure.
  • a relative negative pressure is generated near the end 13B, and the sealed fluid F between the sliding surfaces 11 and 21 is sucked into the first dynamic pressure generating groove 13 as indicated by arrow F2'.
  • the sealed fluid F sucked into the first dynamic pressure generating groove 13 is returned to the outer space S2 through the opening of the end portion 13A on the outer diameter side.
  • the sealed fluid F moves from the inner diameter side end 16A toward the outer diameter side end 16B as indicated by an arrow F3'. This increases the pressure at and near end 16B. That is, a positive pressure is generated at the end portion 16B of the second dynamic pressure generating groove 16 and the land 12A in the vicinity thereof.
  • the sliding surfaces 11 and 21 are slightly separated from each other due to the positive pressure generated at the end 16B of the second dynamic pressure generating groove 16 and the land 12A in the vicinity thereof (not shown). Specifically, the absolute value of the positive pressure generated by the second dynamic pressure generating grooves 14 is greater than the absolute value of the negative pressure generated by the above-described first dynamic pressure generating grooves 13 . As a result, the sealed fluid F in the second dynamic pressure generating groove 16 flows between the sliding surfaces 11 and 21 as indicated by an arrow F4'.
  • the sealed fluid F in the outer space S2 flows from the end 13B of the first dynamic pressure generating groove 13 to the sliding surface. 11 and 21 are supplied.
  • the sealed fluid F in the outer space S2 flows from the end 16B of the second hydrodynamic groove 16 through the communication groove 18 and the annular groove 19. It is supplied between the sliding surfaces 11 and 21 . Therefore, the lubricity between the sliding surfaces 11 and 21 is good in either direction of relative rotation.
  • a land 12 ⁇ /b>A extending in the circumferential direction is provided between the first dynamic pressure generating groove 13 and the second dynamic pressure generating groove 16 . According to this, the positive pressure generated at the end portion 13B of the first dynamic pressure generating groove 13 and the end portion 16B of the second dynamic pressure generating groove 16 is generated at the same land 12A. The separated state between the sliding surfaces 11 and 21 is almost the same.
  • the end portion 13B of the first dynamic pressure generating groove 13 and the end portion 16B of the second dynamic pressure generating groove 16 face each other in the radial direction with the land 12A interposed therebetween. According to this, when the rotary seal ring 20 rotates in the positive direction relative to the stationary seal ring 10, the sealed pressure supplied between the sliding surfaces 11 and 21 from the end portion 13B of the first dynamic pressure generating groove 13 is applied. The fluid F is efficiently recovered at the ends 16B of the second dynamic pressure generating grooves 16 arranged opposite to each other.
  • the sealed fluid F supplied between the sliding surfaces 11 and 21 from the end portion 16B of the second dynamic pressure generating groove 16 is It is efficiently recovered at the ends 13B of the first dynamic pressure generating grooves 13 arranged opposite to each other. This prevents the positive pressure from becoming too high regardless of the speed of the relative rotation.
  • the conduction groove 17 is composed of an annular groove 19 and a communication groove 18 that communicates the annular groove 19 with the outer space S2. According to this, since the annular groove 19 is arranged closer to the inner space S1 than the first dynamic pressure generating groove 13 and the second dynamic pressure generating groove 16, the annular groove 19 slides from the outer space S2 toward the inner space S1. The sealed fluid F flowing between the surfaces 11 and 21 can be recovered reliably. Further, since the annular groove 19 can store a large amount of the sealed fluid F, the sealed fluid F is reliably supplied to the second dynamic pressure generating groove 16 .
  • a plurality of communication grooves 18 are provided in the circumferential direction of the annular groove 19 . Thereby, the sealed fluid F is efficiently introduced or discharged from the plurality of communication grooves 18 .
  • the sealed fluid F since a large amount of the sealed fluid F exists in the communication groove 18, which is a deep groove, the sealed fluid F is easily supplied between the sliding surfaces 11 and 21 slightly spaced apart due to the relative rotation.
  • first dynamic pressure generating groove 13 and the second dynamic pressure generating groove 16 are spiral grooves extending radially while being inclined in the circumferential direction. According to this, the first dynamic pressure generating grooves 13 and the second dynamic pressure generating grooves 16 can be densely arranged in the circumferential direction. In other words, the stationary seal ring 10 has a high degree of freedom in design.
  • the communication groove 18 extends so as not to cross the first dynamic pressure generating groove 13 and the second dynamic pressure generating groove 16 .
  • the communicating groove 18 is not arranged across the land 12A between the end 13B of the first dynamic pressure generating groove 13 and the end 16B of the second dynamic pressure generating groove 16, the first dynamic pressure generating groove 13 and It does not interfere with the generation of dynamic pressure in the second dynamic pressure generating grooves 16 .
  • the communication groove 18 extends parallel to the first dynamic pressure generating groove 13 and the second dynamic pressure generating groove 16
  • the first dynamic pressure generating groove 13 and the second dynamic pressure generating groove 16 extend further in the circumferential direction. can be densely arranged.
  • the stationary seal ring 210 in the mechanical seal of the second embodiment differs from the stationary seal ring 10 of the first embodiment in the configuration of the conducting groove, and the rest of the configuration is the same as that of the stationary seal ring 10 of the first embodiment.
  • the conducting groove 217 of the stationary seal ring 210 is composed of a communicating groove 218 and an arcuate groove 219. As shown in FIG. The arcuate groove 219 extends circumferentially concentrically with the stationary seal ring 210 in the clockwise direction from the inner diameter side end of the communicating groove 218 . A plurality (three in this embodiment) of the conductive grooves 217 are provided in the circumferential direction.
  • each second dynamic pressure generating groove 16 communicates with the arcuate groove 219 .
  • a stationary seal ring 310 in the mechanical seal of the third embodiment differs from the stationary seal ring 10 of the first embodiment in the configuration of the first dynamic pressure generating groove and the second dynamic pressure generating groove. It has the same configuration as the stationary seal ring 10 .
  • the sliding surface 311 of the stationary seal ring 310 includes a plurality of first dynamic pressure generating mechanisms 313, a plurality of communication grooves 18, an annular groove 19, and a plurality of second dynamic pressure generating mechanisms.
  • a mechanism 316 is provided.
  • the first dynamic pressure generating mechanism 313 is composed of a first deep groove 313A and a first Rayleigh step 313B as the first dynamic pressure generating groove.
  • the end of the first deep groove 313A on the outer diameter side communicates with the outer space S2 and extends in the inner diameter direction.
  • the first deep groove 313A is formed slightly shallower than the communication groove 18 and the annular groove 19. As shown in FIG.
  • the first Rayleigh step 313B extends circumferentially concentrically with the stationary seal ring 310 clockwise from the inner diameter side of the first deep groove 313A.
  • the first Rayleigh step 313B is formed shallower than the first deep groove 313A.
  • the second dynamic pressure generating mechanism 316 is composed of a second deep groove 316A and a second Rayleigh step 316B as a second dynamic pressure generating groove.
  • the end of the second deep groove 316A on the inner diameter side communicates with the annular groove 19 and extends in the outer diameter direction.
  • the second deep groove 316 ⁇ /b>A is formed slightly shallower than the communication groove 18 and the annular groove 19 .
  • the second deep groove 316A is formed to the same depth as the first deep groove 313A.
  • the second Rayleigh step 316B extends circumferentially concentrically with the stationary seal ring 310 counterclockwise from the outer diameter side of the second deep groove 316A.
  • the second Rayleigh step 316B is shallower than the second deep groove 316A.
  • the second Rayleigh step 316B is formed to the same depth as the first Rayleigh step 313B.
  • first deep groove 313A and the second deep groove 316A are formed slightly shallower than the communication groove 18 and the annular groove 19 in the third embodiment, they may be formed to the same depth. Also, the first deep groove 313A and the second deep groove 316A may be formed to the same depth as the first Rayleigh step 313B and the second Rayleigh step 316B.
  • first deep groove 313A and the second deep groove 316A are formed to the same depth in the third embodiment, they may be formed to different depths.
  • first Rayleigh step 313B and the second Rayleigh step 316B are formed to the same depth in the third embodiment, they may be formed to different depths.
  • the sealed fluid F in the first deep groove 313A moves from the communicating portion between the first deep groove 313A and the first Rayleigh step 313B as indicated by the arrow F10 to the first Move toward the closed end 313a of the Rayleigh step 313B.
  • a positive pressure is generated at the closed end 313a of the first Rayleigh step 313B and its vicinity, and the sliding surfaces 311 and 21 are separated from each other, and the sealed fluid F is pushed to the sliding surfaces as indicated by an arrow F11. It flows between 311 and 21.
  • the sealed fluid F in the second Rayleigh step 316B moves toward the second deep groove 316A as indicated by the arrow F12.
  • a relative negative pressure is generated in the vicinity of the closed end 316a of the second Rayleigh step 316B, and the sealed fluid F between the sliding surfaces 311 and 21 is pushed into the second Rayleigh step 316B as indicated by an arrow F13. sucked into.
  • the sealed fluid F within the first Rayleigh step 313B moves toward the first deep groove 313A as indicated by the arrow F10'.
  • a relative negative pressure is generated in the closed end portion 313a of the first Rayleigh step 313B and its vicinity, and the sealed fluid F between the sliding surfaces 311 and 21 moves toward the first Rayleigh step 313B as indicated by an arrow F11'. Sucked into 313B.
  • the sealed fluid F in the second deep groove 316A flows from the communication portion between the second deep groove 316A and the second Rayleigh step 316B as indicated by the arrow F12'. 2 Move toward the closed end 316a of the Rayleigh step 316B. As a result, a positive pressure is generated at the closed end 316a of the second Rayleigh step 316B and its vicinity, and the sliding surfaces 311 and 21 are separated from each other, and the sealed fluid F slides as indicated by the arrow F13'. It flows between the surfaces 311 and 21 .
  • both lubricity and sealing between the sliding surfaces 311 and 21 can be achieved regardless of the relative rotation direction of the rotary seal ring 20 .
  • the mechanical seal of the fourth embodiment is an outside type in which the sealed fluid F exists in the inner space S1 and the atmosphere A exists in the outer space S2.
  • the inner space S1 functions as a space on one side
  • the outer space S2 functions as a space on the other side.
  • a stationary seal ring 410 in the mechanical seal of the fourth embodiment is provided with a plurality of first dynamic pressure generating grooves 413, a plurality of communicating grooves 418, an annular groove 419, and a plurality of second dynamic pressure generating grooves 416. It is A plurality of communicating grooves 418 and annular groove 419 constitute one conducting groove 417 .
  • the first dynamic pressure generating groove 413 communicates with the inner space S1 at its inner diameter side end 413B, and extends in the forward rotation direction of the rotary seal ring 20, that is, in one circumferential direction, based on the communication point. More specifically, the first dynamic pressure generating groove 413 is a spiral groove that extends in an arc shape from the inner diameter side to the outer diameter side while being inclined with a clockwise component. Further, the outer diameter side end portion 413A of the first dynamic pressure generating groove 413 has a closed shape, that is, a closed end portion.
  • the communication groove 418 communicates with the inner space S1, and extends in an arc shape from the inner diameter side toward the outer diameter side while being inclined with a clockwise component.
  • each communication groove 418 communicates with the annular groove 419 .
  • the annular groove 419 communicates with the inner space S ⁇ b>1 through each communication groove 418 .
  • the second dynamic pressure generating groove 416 communicates with the annular groove 419 at its outer diameter side end 416B, and extends in the opposite direction of rotation of the rotary seal ring 20, that is, in the other circumferential direction, based on the communication point.
  • the second dynamic pressure generating groove 416 is a spiral groove that extends in an arcuate shape while being inclined with a counterclockwise component from the outer diameter side to the inner diameter side.
  • an end portion 416A on the inner diameter side of the second dynamic pressure generating groove 416 has a closed shape, that is, a closed end portion.
  • Examples 2 and 3 may also be arranged on the inner diameter side to form an outside type. Further, in Examples 4, 5 and 6, and Modifications 1, 2 and 3 of Example 1, which will be described later, grooves may be arranged on the inner diameter side to form an outside type.
  • a stationary seal ring 510 in the mechanical seal of the fifth embodiment differs from the stationary seal ring 10 of the first embodiment in that a third dynamic pressure generating groove 530 is provided. It has the same configuration as the ring 10 .
  • the sliding surface 511 of the stationary seal ring 510 is provided on the inner diameter side of the annular groove 19, that is, at a position where the first dynamic pressure generating groove 13 and the second dynamic pressure generating groove 16 are not provided.
  • a plurality of (36 in this embodiment) third dynamic pressure generating grooves 530 are provided in the circumferential direction.
  • the third dynamic pressure generating groove 530 is a curved groove whose outer diameter side end communicates with the annular groove 19 .
  • the third dynamic pressure generating groove 530 has a first inclined groove portion 531 and a second inclined groove portion 532 .
  • the third hydrodynamic groove 530 has a constant depth in the extending direction.
  • the third dynamic pressure generating grooves 530 have the same depth as the first dynamic pressure generating grooves 13 and the second dynamic pressure generating grooves 16, they may be formed to different depths.
  • the first inclined groove portion 531 extends in the inner diameter direction while being inclined in the reverse rotation direction of the rotary seal ring 20, that is, in the other direction of the circumferential direction, with reference to the communicating portion with the annular groove 19.
  • the second inclined groove portion 532 communicates with the inner diameter side end portion of the first inclined groove portion 531, and extends in the inner diameter direction while being inclined in the forward rotation direction of the rotary seal ring 20, that is, in one direction in the circumferential direction with respect to the communication point.
  • the third dynamic pressure generating groove 530 is composed of a side surface 531a positioned in the reverse rotation direction that defines the first inclined groove portion 531, and a side surface 532a positioned in the reverse rotation direction that defines the second inclined groove portion 532. It has a corner portion 530a.
  • one second inclined groove portion 532 is arranged on the inner diameter side of the corner portion 530a of the third dynamic pressure generating groove 530 adjacent in the forward rotation direction. Further, the second inclined groove portion 532 is longer than the first inclined groove portion 531 in the extending direction. In addition, the closed end of the second inclined groove portion 532 is arranged closer to the forward rotation direction than the corner portion 530a of the third dynamic pressure generating groove 530 adjacent thereto in the forward rotation direction.
  • the sealed fluid F moves in the first dynamic pressure generating groove 13 as indicated by an arrow F1.
  • the sealed fluid F in the first dynamic pressure generating groove 13 flows into between the sliding surfaces 511 and 21 as indicated by an arrow F2.
  • the sealed fluid F moves as indicated by arrow F3
  • the sealed fluid F between the sliding surfaces 511 and 21 moves second as indicated by arrow F4. It is sucked into the pressure generating groove 16 .
  • the sealed fluid F moves toward the annular groove 19 as indicated by the arrow F5
  • the sealed fluid F moves toward the annular groove 19.
  • the sealing fluid F moves toward the inner closed end as indicated by arrow F6.
  • the sealed fluid F in the first inclined groove portion 531 moves toward the annular groove 19, and the sealed fluid F in the second inclined groove portion 532 is discharged between the sliding surfaces 511 and 21. . Therefore, the third dynamic pressure generating groove 530 has a relatively negative pressure, and a cavitation region C is formed in the vicinity of the third dynamic pressure generating groove 530 over the circumferential direction (see the hatched portion in FIG. 11). Incidentally, the hatched portion in FIG. 11 indicates the cavitation region C, which is shown more emphasized than it actually is.
  • the sealed fluid F does not move toward the inner diameter side of the annular groove 19. is suppressed.
  • the sealed fluid F can be prevented from leaking into the inner space S1, and the sealing performance between the sliding surfaces 511 and 21 can be supplementarily improved.
  • the third dynamic pressure generating groove 530 has a component extending in the radial direction, a large radial width of the cavitation region C can be secured, and the sealed fluid F is less likely to leak into the inner space S1.
  • the sealed fluid F flows in the first dynamic pressure generating groove 13 as indicated by an arrow F1'.
  • the sealed fluid F between the sliding surfaces 511 and 21 is sucked into the first dynamic pressure generating groove 13 as indicated by an arrow F2'.
  • the sealed fluid F moves as indicated by arrow F3', and the second fluid flow between the sliding surfaces 11 and 21 mainly indicates by arrow F4'.
  • the sealed fluid F in the dynamic pressure generating groove 16 flows.
  • the sealed fluid F moves from the annular groove 19 toward the corner portion 530a as indicated by the arrow F5' and moves toward the second inclined groove portion 530a.
  • the sealed fluid F moves from the closed end on the inner diameter side toward the corner portion 530a as indicated by an arrow F6'.
  • the sealed fluid F concentrates at and near the corner 530a to generate a positive pressure, and between the sliding surfaces 511 and 21, a third dynamic pressure is generated as shown mainly by an arrow F7.
  • the sealed fluid F in the groove 530 flows.
  • the lubricity between the sliding surfaces 511 and 21 can be supplementarily improved.
  • one second inclined groove portion 532 is arranged on the inner diameter side of the corner portion 530a of the third dynamic pressure generating groove 530 adjacent in the forward rotation direction, the contact between the corner portion 530a and the sliding surfaces 511 and 21 The sealed fluid F that has flowed out is collected in one second inclined groove portion 532 and is less likely to leak into the inner space S1.
  • the corner portion 530a of the third hydrodynamic groove 530 can be arranged closer to the annular groove 19.
  • the corner portion 530a can be arranged away from the inner space S1
  • the sealed fluid F flowing out between the sliding surfaces 511 and 21 from the corner portion 530a reaches the second inclined groove portion 532 and the inner space S1.
  • the sealed fluid F is easily collected in the annular groove 19, and the sealed fluid F is less likely to leak into the inner space S1.
  • a stationary seal ring 610 in the mechanical seal of the sixth embodiment differs from the stationary seal ring 10 of the first embodiment in that a third dynamic pressure generating groove 630 is provided. It has the same configuration as the ring 10 .
  • the sliding surface 611 of the stationary seal ring 610 is provided with a plurality of third dynamic pressure generating grooves 630 in the circumferential direction on the inner diameter side of the annular groove 19 .
  • the third dynamic pressure generating groove 630 communicates with the annular groove 19 and extends in the radial direction while being inclined in the opposite direction of rotation of the rotary seal ring 20, that is, in the other circumferential direction, with reference to the communicating portion.
  • the third dynamic pressure generating groove 630 of the sixth embodiment extends radially inward from the connecting portion of the annular groove 19 while being inclined in the reverse rotation direction of the rotary seal ring 20
  • the annular groove 19 may extend in the inner diameter direction while being inclined in the forward rotation direction of the rotary seal ring 20 from the communicating portion of the rotary seal ring 20 .
  • a stationary seal ring 710 in the mechanical seal of the seventh embodiment differs from the stationary seal ring 10 of the first embodiment in that a third dynamic pressure generating groove 730 is provided. It has the same configuration as the ring 10 .
  • the sliding surface 711 of the stationary seal ring 710 is provided with a plurality of third dynamic pressure generating grooves 730 in the circumferential direction on the inner diameter side of the annular groove 19 .
  • the third dynamic pressure generating groove 730 is a dimple having a circular shape when viewed in the axial direction.
  • the third dynamic pressure generating groove 730 is not limited to a circular shape when viewed in the axial direction, and may be a long hole such as a rectangular or elliptical shape when viewed in the axial direction.
  • Example 1 to 7 an example in which the first dynamic pressure generating groove and the second dynamic pressure generating groove are provided in the stationary seal ring has been described, but the first dynamic pressure generating groove and the second dynamic pressure generating groove are rotated. It may be provided in the seal ring, or the first dynamic pressure generating groove and the second dynamic pressure generating groove may be provided in the stationary seal ring and the rotary seal ring, respectively, or both.
  • Examples 1 to 7 examples in which the communicating groove and the annular groove are provided in the stationary seal ring have been described, but the communicating groove and the annular groove may be provided in the rotary seal ring, or the communicating groove and the annular groove may be provided in the rotary seal ring. may be provided on the stationary seal ring and the rotary seal ring, respectively, or both.
  • the sealed fluid side is assumed to be the high pressure side and the leak side is assumed to be the low pressure side, but the sealed fluid side and the leak side may have substantially the same pressure.
  • the sealed fluid F is described as a high-pressure liquid, but it is not limited to this, and may be a gas or a mist-like mixture of a liquid and a gas.
  • the fluid on the leak side is explained to be the atmosphere A, which is a low-pressure gas. It may be in the form of a mist.
  • the first dynamic pressure generating groove and the second dynamic pressure generating groove are curved and extended, but the first dynamic pressure generating groove and the second dynamic pressure generating groove It may extend linearly.
  • the first dynamic pressure generating groove and the second dynamic pressure generating groove have a constant depth.
  • it may be formed in a stepped shape.
  • the communicating grooves forming the conducting grooves were exemplified as extending in the radial direction while being inclined in the circumferential direction.
  • the communication groove 818 extends linearly in the radial direction, and may communicate the annular groove 19 and the outer space S2.
  • a land extending in the circumferential direction is provided between the first dynamic pressure generating groove and the second dynamic pressure generating groove, and the closed ends face each other in the radial direction.
  • the first dynamic pressure generating grooves 13 and the second dynamic pressure generating grooves 16 may be alternately arranged in the circumferential direction like the stationary seal ring 910 of Modified Example 2 shown in FIG.
  • the closed end of the first dynamic pressure generating groove 13 may be arranged closer to the annular groove 19 than the closed end of the second dynamic pressure generating groove 16 .
  • the communicating groove is formed on the sliding surface. It may extend in the inner diameter direction from the outer peripheral surface of 100 , and the inner diameter end may be configured to extend in the axial direction and communicate with the annular groove 19 .
  • the sealed fluid F does not flow into or out of the sliding surface from the communicating groove 180, and the first dynamic pressure generating grooves 13 and the second dynamic pressure generating grooves 14 are evenly arranged in the circumferential direction. From these, dynamic pressure is generated uniformly in the circumferential direction.
  • the stationary seal ring is provided with a plurality of first dynamic pressure generating grooves and second dynamic pressure generating grooves having the same shape in the circumferential direction.
  • the ring may have, for example, a mixture of spiral grooves as in Example 1 and Rayleigh steps as in Example 3.

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Abstract

正回転、逆回転いずれの相対回転方向であっても摺動面同士を円滑に摺動させることのできる摺動部品を提供する。　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摺動面（１１），（２１）を備える摺動部品（１０），（２０）であって、一方の摺動面（１１）には、内径側空間（Ｓ１）および外径側空間（Ｓ２）の一側の空間（Ｓ１）に連通して周方向一方に延びる第１動圧発生溝（１３）と、周方向他方に延びる第２動圧発生溝（１６）と、一側の空間（Ｓ１）に連通する導通溝（１７）と、が設けられており、導通溝（１７）は、環状溝（１９）と、環状溝（１９）と一側の空間（Ｓ１）を連通する連通溝（１８）と、を有して、第２動圧発生溝（１６）は環状溝（１９）よりも一側の空間（Ｓ１）側に配置されかつ環状溝（１９）に連通している。

Description

摺動部品
　本発明は、軸封や軸受に用いられる摺動部品に関する。
　回転機械において回転軸周辺の被密封流体の漏れを防止する摺動部品として、例えば相対回転し摺動面同士が摺動する一対の環状の摺動環からなるメカニカルシールが知られている。このようなメカニカルシールにおいては、近年、環境対策等のために摺動により失われるエネルギの低減が望まれており、摺動環の摺動面に動圧発生溝が設けられているものがある。
　例えば、特許文献１に示されるメカニカルシールは、一方の摺動環の摺動面に該摺動面の外径側である被密封流体側の空間に連通し周方向一方に傾斜しながら内径方向に延びる動圧発生溝が周方向に複数設けられている。
　摺動環の相対回転時には、被密封流体側の空間から動圧発生溝の閉塞端部に向かって被密封流体が集中し正圧が発生することで摺動面同士が離間するとともに、摺動面間に被密封流体の流体膜が形成されることで潤滑性が向上し、摺動面同士を円滑に摺動させることができるようになっている。
国際公開２０２０／１６２０２５号（第１４頁、第１０図）
　特許文献１のようなメカニカルシールが適用される回転機械の種類によっては、摺動環の回転方向を状況に応じて切り換えるものもあるため、摺動環の両方の相対回転方向に対応できるメカニカルシールが望まれていた。しかしながら、特許文献１のメカニカルシールにあっては、摺動環の相対回転時には動圧発生溝により生じる正圧により潤滑性を向上させることができるようになっているものの、摺動環の逆方向の相対回転が考慮されておらず、摺動環の逆方向への相対回転時には動圧発生溝で正圧を発生させることができず、摺動面間の潤滑性を向上させることができなかった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、正回転、逆回転いずれの相対回転方向であっても摺動面同士を円滑に摺動させることの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摺動面を備える摺動部品であって、
　一方の摺動面には、内径側空間および外径側空間の一側の空間に連通して周方向一方に延びる第１動圧発生溝と、周方向他方に延びる第２動圧発生溝と、前記一側の空間に連通する導通溝と、が設けられており、
　前記第２動圧発生溝は前記導通溝よりも一側の空間に配置されかつ前記導通溝に連通している。
　これによれば、回転機械の駆動時における周方向一方向への相対回転において、一側の空間の流体は、第１動圧発生溝の閉塞端部から摺動面間に供給される。また、回転機械の駆動時における周方向他方向への相対回転において、一側の空間の流体は導通溝を通じて第２動圧発生溝の閉塞端部から摺動面間に供給される。そのため、いずれの相対回転方向であっても、摺動面間の潤滑性が良好である。
　前記第１動圧発生溝と前記第２動圧発生溝との間には、周方向に延びるランドが設けられていてもよい。
　これによれば、第１動圧発生溝及び第２動圧発生溝により生じる正圧は同じランドで発生するため、いずれの相対回転方向であっても摺動面同士の離間状態はほぼ同じとなる。
　前記第１動圧発生溝の閉塞端部および前記第２動圧発生溝の閉塞端部は径方向に対向していてもよい。
　これによれば、一方の動圧発生溝から摺動面間に供給された流体は対向配置された他方の動圧発生溝で効率よく回収される。
　前記導通溝は、環状溝と、該環状溝と前記一側の空間を連通する連通溝と、を有していてもよい。
　これによれば、環状溝は、摺動面間を一側の空間から他側の空間に向けて流れる流体を確実に回収できる。また、環状溝は、多くの流体を貯留可能であることから、第２動圧発生溝に流体が確実に供給される。
　前記第１動圧発生溝および前記第２動圧発生溝はスパイラル溝であってもよい。
　これによれば、第１動圧発生溝および第２動圧発生溝は周方向に密に配置され得る。
　前記連通溝は、前記第１動圧発生溝および前記第２動圧発生溝と交差しないように延びていてもよい。
　これによれば、連通溝が第１動圧発生溝および第２動圧発生溝の動圧の発生に干渉することがない。
　前記一対の摺動面における前記導通溝よりも他側の空間側には、第３動圧発生溝が設けられていてもよい。
　これによれば、前記導通溝よりも他側の空間側のスペースに第３動圧発生溝を設けられていることから、第３動圧発生溝で生じる動圧により摺動面間の潤滑性や密封性は更に高められている。
　前記第３動圧発生溝は前記導通溝に連通された屈曲溝であってもよい。
　これによれば、摺動面の相対回転方向に応じて第３動圧発生溝の動圧の状態は変化する。
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 実施例１における静止密封環の摺動面を軸方向から見た図である。 実施例１において回転密封環の正回転時の静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 実施例１において回転密封環の逆回転時の静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 本発明の実施例２における静止密封環の摺動面を軸方向から見た図である。 本発明の実施例３における静止密封環の摺動面を軸方向から見た図である。 実施例３において回転密封環の正回転時の静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 実施例３において回転密封環の逆回転時の静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 本発明の実施例４における静止密封環の摺動面を軸方向から見た図である。 本発明の実施例５における静止密封環の摺動面を軸方向から見た図である。 実施例５において回転密封環の正回転時の静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 実施例５において回転密封環の逆回転時の静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 本発明の実施例６における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 本発明の実施例７における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 実施例１の変形例１の静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 実施例１の変形例２の静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 実施例１の変形例３の静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。
　本発明に係る摺動部品を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
　実施例１に係る摺動部品としてのメカニカルシールにつき、図１から図４を参照して説明する。尚、本実施例においては、メカニカルシールの内空間Ｓ１に大気Ａが存在し、外空間Ｓ２に被密封流体Ｆが存在しており、メカニカルシールを構成する摺動環の内径側を他側の空間としての漏れ側（低圧側）、外径側を一側の空間としての被密封流体側（高圧側）として説明する。また、説明の便宜上、図面において、摺動面に形成される溝等にドットを付すこともある。
　図１に示される自動車用のメカニカルシールは、摺動面の外径側から内径側に向かって漏れようとする外空間Ｓ２の被密封流体Ｆを密封するインサイド形のものであり、内空間Ｓ１は大気Ａに通じている。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、他方の摺動環としての回転密封環２０と、一方の摺動環としての静止密封環１０と、から主に構成されている。回転密封環２０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１０は、円環状をなし、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に移動可能な状態で設けられている。静止密封環１０は弾性部材７によって軸方向に付勢されている。静止密封環１０の摺動面１１と回転密封環２０の摺動面２１とが互いに密接摺動するようになっている。尚、回転密封環２０の摺動面２１は平坦面となっており、この平坦面には溝等の凹み部が設けられていない。
　静止密封環１０および回転密封環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～図４に示されるように、回転密封環２０は、静止密封環１０に対して実線矢印で示されるように時計回り、または破線矢印で示されるように反時計回りに相対摺動するようになっている。以下、実線矢印の方向を回転密封環２０の正回転方向、破線矢印の方向を回転密封環２０の逆回転方向として説明する。
　静止密封環１０の摺動面１１には、複数の第１動圧発生溝１３と、複数の第２動圧発生溝１６と、１つの導通溝１７と、が設けられている。導通溝１７は複数の連通溝１８と、環状溝１９とから構成されている。
　第１動圧発生溝１３は、摺動面１１の外径側において周方向に複数（本実施例では３３個）配設されている。第１動圧発生溝１３は、その外径側の端部１３Ａが外空間Ｓ２に連通し、その連通箇所を基準に回転密封環２０の正回転方向、すなわち周方向一方向に延びている。詳しくは、第１動圧発生溝１３は、外径側から内径側に向けて時計回りの成分を持って傾斜しながら円弧状に延びるスパイラル溝である。また、第１動圧発生溝１３の内径側の端部１３Ｂは閉塞された形状、すなわち閉塞端部となっている。
　この第１動圧発生溝１３は延伸方向に一定の深さとなっている。
　第２動圧発生溝１６は、環状溝１９の外径側において周方向に複数（本実施例では３３個）配設されている。第２動圧発生溝１６は、その内径側の端部１６Ａが環状溝１９に連通し、その連通箇所を基準に回転密封環２０の逆回転方向、すなわち周方向他方向に延びている。詳しくは、第２動圧発生溝１６は、内径側から外径側に向けて反時計回りの成分を持って傾斜しながら円弧状に延びるスパイラル溝である。また、第２動圧発生溝１６の外径側の端部１６Ｂは閉塞された形状、すなわち閉塞端部となっている。
　この第２動圧発生溝１６は延伸方向に一定の深さとなっている。尚、本実施例では第２動圧発生溝１６の深さは第１動圧発生溝１３の深さと同じ深さである。
　また、第１動圧発生溝１３の内径側の端部１３Ｂと第２動圧発生溝１６の外径側の端部１６Ｂは後述するランド１２Ａを挟んで径方向に対向して配置されている。
　連通溝１８は、摺動面１１の外径側において周方向に均等に複数（本実施例では３個）配設されている。連通溝１８は、外空間Ｓ２に連通し、外径側から内径側に向けて時計回りの成分を持って傾斜しながら円弧状に延びている。
　詳しくは、連通溝１８は、軸方向から見て第１動圧発生溝１３および第２動圧発生溝１６とほぼ平行に延びている。言い換えれば、連通溝１８は、第１動圧発生溝１３および第２動圧発生溝１６と交差しないように延びている。
　また、連通溝１８は、第１動圧発生溝１３よりも延伸方向に長く形成されている。周方向に隣り合う連通溝１８同士の間には、第１動圧発生溝１３および第２動圧発生溝１６が所定の数（本実施例では１１個ずつ）配設されている。
　この連通溝１８は延伸方向に一定の深さとなっている。尚、連通溝１８の深さは第１動圧発生溝１３および第２動圧発生溝１６の深さよりも深く形成されている。
　環状溝１９は、軸方向視円環状に形成されており、各連通溝１８の内径側の端部はそれぞれ環状溝１９に連通している。言い換えれば、環状溝１９は、各連通溝１８により外空間Ｓ２に連通している。
　この環状溝１９は、周方向に一定の深さとなっている。尚、本実施例では環状溝１９の深さは連通溝１８の深さと同じ深さである。
　また、摺動面１１における第１動圧発生溝１３、第２動圧発生溝１６、連通溝１８、環状溝１９以外の部分は同一平面上に配置された平坦面を有するランド１２となっている。このランド１２の平坦面は回転密封環２０の摺動面２１と実質的に摺動する摺動面として機能している。
　詳しくは、ランド１２は、周方向に隣接する第１動圧発生溝１３間のランドと、周方向に隣接する第１動圧発生溝１３と連通溝１８との間のランドと、周方向に隣接する第２動圧発生溝１６の間のランドと、周方向に隣接する第２動圧発生溝１６と連通溝１８との間のランドと、径方向に離間する第１動圧発生溝１３と第２動圧発生溝１６との間に配設される周方向に延びるランド１２Ａと、環状溝１９よりも内径側の環状のランドと、を有し、これら各ランドは、同一平面状に配置されランド１２の平坦面を構成している。
　次いで、静止密封環１０と回転密封環２０との正方向の相対回転時の動作について図３を用いて説明する。
　まず、回転密封環２０が回転していない停止時には、被密封流体Ｆが第１動圧発生溝１３内に端部１３Аの開口から流入するとともに、連通溝１８の外径側の開口から、該連通溝１８、環状溝１９を通じて第２動圧発生溝１６内に流入する。尚、弾性部材７によって静止密封環１０が回転密封環２０側に付勢されているので摺動面１１，２１同士は接触状態となっており、摺動面１１，２１間の被密封流体Ｆが内空間Ｓ１に漏れ出す量はほぼない。
　図３に示されるように、回転密封環２０が静止密封環１０に対して正方向に相対回転すると、第１動圧発生溝１３内および第２動圧発生溝１６内の被密封流体Ｆが摺動面２１とのせん断により回転密封環２０の正回転方向に追随移動する。
　具体的には、第１動圧発生溝１３内では、被密封流体Ｆが矢印Ｆ１に示されるように外径側の端部１３Аの開口から内径側の端部１３Ｂに向かって移動する。これにより端部１３Ｂおよびその近傍で圧力が高められる。すなわち、第１動圧発生溝１３の端部１３Ｂおよびその近傍のランド１２Ａで正圧が発生する。
　また、第１動圧発生溝１３の端部１３Ｂ及びその近傍のランド１２Ａで発生した正圧による力により、摺動面１１，２１間が若干離間する（図示略）。詳細には、第１動圧発生溝１３が発生する正圧の絶対値は、後述する第２動圧発生溝１４が発生する負圧の絶対値よりも大きい。
　これにより、摺動面１１，２１間には、主に矢印Ｆ２に示されるように第１動圧発生溝１３内の被密封流体Ｆが流入する。このように摺動面１１，２１間に被密封流体Ｆが介在することにより低速回転時においても潤滑性が向上し、摺動面１１，２１同士の摩耗を抑制することができる。尚、摺動面１１，２１同士の浮上距離が僅かであるため、外空間Ｓ２に漏れ出す被密封流体Ｆは少ない。
　また、このとき、摺動面１１，２１間が若干離間されていることから、連通溝１８および環状溝１９内の被密封流体Ｆも摺動面１１，２１間に流入する。そのため、摺動面１１，２１間に被密封流体Ｆが効率よく流入される。
　一方、第２動圧発生溝１６内では、被密封流体Ｆが矢印Ｆ３に示されるように外径側の端部１６Ｂから内径側の端部１６Ａに向かって移動する。これにより端部１６Ｂ近傍の流体圧は、周辺の流体圧よりも相対的に低くなる。言い換えれば、端部１６Ｂ近傍には相対的な負圧が生じ、摺動面１１，２１間の被密封流体Ｆが矢印Ｆ４に示されるように第２動圧発生溝１６内に吸い込まれる。
　第２動圧発生溝１６内に吸い込まれた被密封流体Ｆは環状溝１９内に回収される。環状溝１９は連通溝１８を通じて外空間Ｓ２に連通し、被密封流体Ｆを出し入れできるようにうなっている。そのため、環状溝１９に対して貯留可能な量よりも多くの被密封流体Ｆが回収されたときには、余分な被密封流体Ｆは外空間Ｓ２に戻されるようになっている。
　次いで、静止密封環１０と回転密封環２０との逆方向の相対回転時の動作について図４を用いて説明する。
　図４に示されるように、回転密封環２０が静止密封環１０に対して逆方向に相対回転すると、第１動圧発生溝１３内および第２動圧発生溝１６内の被密封流体Ｆが摺動面２１とのせん断により回転密封環２０の逆回転方向に追随移動する。
　具体的には、第１動圧発生溝１３内では、被密封流体Ｆが矢印Ｆ１’に示されるように内径側の端部１３Ｂから外径側の端部１３Аの開口に向かって移動する。これにより端部１３Ｂ近傍の流体圧は、周辺の流体圧よりも相対的に低くなる。言い換えれば、端部１３Ｂ近傍には相対的な負圧が生じ、摺動面１１，２１間の被密封流体Ｆが矢印Ｆ２’に示されるように第１動圧発生溝１３内に吸い込まれる。
　第１動圧発生溝１３内に吸い込まれた被密封流体Ｆは外径側の端部１３Аの開口から外空間Ｓ２に戻されるようになっている。
　一方、第２動圧発生溝１６内では、被密封流体Ｆが矢印Ｆ３’に示されるように内径側の端部１６Ａから外径側の端部１６Ｂに向かって移動する。これにより端部１６Ｂおよびその近傍で圧力が高められる。すなわち、第２動圧発生溝１６の端部１６Ｂおよびその近傍のランド１２Ａで正圧が発生する。
　また、第２動圧発生溝１６の端部１６Ｂ及びその近傍のランド１２Ａで発生した正圧による力により、摺動面１１，２１間が若干離間される（図示略）。詳細には、第２動圧発生溝１４が発生する正圧の絶対値は、上述した第１動圧発生溝１３が発生する負圧の絶対値よりも大きい。これにより、摺動面１１，２１間には、主に矢印Ｆ４’に示されるように第２動圧発生溝１６内の被密封流体Ｆが流入する。
　以上説明したように、回転密封環２０が静止密封環１０に対して正方向に相対回転すると、外空間Ｓ２の被密封流体Ｆは、第１動圧発生溝１３の端部１３Ｂから摺動面１１，２１間に供給される。また、回転密封環２０が静止密封環１０に対して逆方向に相対回転すると、外空間Ｓ２の被密封流体Ｆは連通溝１８および環状溝１９を通じて第２動圧発生溝１６の端部１６Ｂから摺動面１１，２１間に供給される。そのため、いずれの相対回転方向であっても、摺動面１１，２１間の潤滑性が良好である。
　また、回転密封環２０が静止密封環１０に対して正方向に相対回転したときには、第２動圧発生溝１６の端部１６Ｂ近傍で相対的な負圧が生じ、摺動面１１，２１間の被密封流体Ｆが吸い込まれる。また、回転密封環２０が静止密封環１０に対して逆方向に相対回転したときには、第１動圧発生溝１３の端部１３Ｂ近傍で相対的な負圧が生じ、摺動面１１，２１間の被密封流体Ｆが吸い込まれる。そのため、被密封流体Ｆが内空間Ｓ１側に漏れることが抑制される。
　また、第１動圧発生溝１３と第２動圧発生溝１６との間には、周方向に延びるランド１２Ａが設けられている。これによれば、第１動圧発生溝１３の端部１３Ｂ及び第２動圧発生溝１６の端部１６Ｂで生じる正圧は同じランド１２Ａで発生するため、いずれの相対回転方向であっても摺動面１１，２１同士の離間状態はほぼ同じとなる。
　また、第１動圧発生溝１３の端部１３Ｂ及び第２動圧発生溝１６の端部１６Ｂはランド１２Ａを挟んで径方向に対向していている。これによれば、回転密封環２０が静止密封環１０に対して正方向に相対回転したときには、第１動圧発生溝１３の端部１３Ｂから摺動面１１，２１間に供給された被密封流体Ｆは対向配置された第２動圧発生溝１６の端部１６Ｂで効率よく回収される。また、回転密封環２０が静止密封環１０に対して逆方向に相対回転したときには、第２動圧発生溝１６の端部１６Ｂから摺動面１１，２１間に供給された被密封流体Ｆは対向配置された第１動圧発生溝１３の端部１３Ｂで効率よく回収される。これにより、相対回転の速度によらず、正圧が高くなりすぎることが抑制されている。
　また、導通溝１７は、環状溝１９と、該環状溝１９と外空間Ｓ２を連通する連通溝１８と、により構成されている。これによれば、環状溝１９は、第１動圧発生溝１３および第２動圧発生溝１６よりも内空間Ｓ１側に配置されているため、外空間Ｓ２から内空間Ｓ１に向けて摺動面１１，２１間を流れる被密封流体Ｆを確実に回収できる。また、環状溝１９は多くの被密封流体Ｆを貯留可能であることから、第２動圧発生溝１６に被密封流体Ｆが確実に供給される。
　また、連通溝１８は、環状溝１９の周方向に複数設けられている。これにより、被密封流体Ｆは複数の連通溝１８から効率よく導入または導出される。
　また、深溝である連通溝１８には多量の被密封流体Ｆが存在しているため、相対回転により若干離間した摺動面１１，２１間に被密封流体Ｆが供給されやすい。
　また、第１動圧発生溝１３および第２動圧発生溝１６は周方向に傾斜しながら径方向に延びるスパイラル溝である。これによれば、第１動圧発生溝１３および第２動圧発生溝１６は周方向に密に配置され得る。言い換えれば、静止密封環１０の設計自由度は高い。
　また、連通溝１８は、第１動圧発生溝１３および第２動圧発生溝１６と交差しないように延びている。例えば、連通溝１８は第１動圧発生溝１３の端部１３Ｂ及び第２動圧発生溝１６の端部１６Ｂの間のランド１２Ａを横切るように配置されないので、第１動圧発生溝１３および第２動圧発生溝１６の動圧の発生に干渉することがない。
　また、連通溝１８は、第１動圧発生溝１３および第２動圧発生溝１６と平行に延びているので、第１動圧発生溝１３および第２動圧発生溝１６は周方向にさらに密に配置され得る。
　次に、実施例２に係る摺動部品としてのメカニカルシールにつき、図５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。
　本実施例２のメカニカルシールにおける静止密封環２１０は、導通溝の構成が実施例１の静止密封環１０と異なり、それ以外の構成は実施例１の静止密封環１０と同一構成である。
　図５に示されるように、静止密封環２１０の導通溝２１７は、連通溝２１８と、円弧溝２１９と、から構成されている。円弧溝２１９は、連通溝２１８の内径側端部から時計回り方向に静止密封環２１０と同心状に周方向に延びている。この導通溝２１７は、周方向に複数（本実施例では３個）設けられている。
　各第２動圧発生溝１６の内径側の端部１６Ａは円弧溝２１９に連通している。
　次に、実施例３に係る摺動部品としてのメカニカルシールにつき、図６から図８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。
　本実施例３のメカニカルシールにおける静止密封環３１０は、第１動圧発生溝及び第２動圧発生溝の構成が実施例１の静止密封環１０と異なり、それ以外の構成は実施例１の静止密封環１０と同一構成である。
　図６に示されるように、静止密封環３１０の摺動面３１１には、複数の第１動圧発生機構３１３と、複数の連通溝１８と、環状溝１９と、複数の第２動圧発生機構３１６と、が設けられている。
　第１動圧発生機構３１３は、第１深溝３１３Ａと、第１動圧発生溝としての第１レイリーステップ３１３Ｂと、から構成されている。
　第１深溝３１３Ａは、外径側の端部が外空間Ｓ２に連通し内径方向に延びている。第１深溝３１３Ａは連通溝１８および環状溝１９よりも若干浅く形成されている。
　第１レイリーステップ３１３Ｂは第１深溝３１３Ａの内径側から時計回りに静止密封環３１０と同心状に周方向に延びている。第１レイリーステップ３１３Ｂは第１深溝３１３Ａよりも浅く形成されている。
　第２動圧発生機構３１６は、第２深溝３１６Ａと、第２動圧発生溝としての第２レイリーステップ３１６Ｂと、から構成されている。
　第２深溝３１６Ａは、内径側の端部が環状溝１９に連通し外径方向に延びている。第２深溝３１６Ａは連通溝１８および環状溝１９よりも若干浅く形成されている。尚、第２深溝３１６Ａは第１深溝３１３Ａと同じ深さに形成されている。
　第２レイリーステップ３１６Ｂは第２深溝３１６Ａの外径側から反時計回りに静止密封環３１０と同心状に周方向に延びている。第２レイリーステップ３１６Ｂは第２深溝３１６Ａよりも浅く形成されている。尚、第２レイリーステップ３１６Ｂは第１レイリーステップ３１３Ｂと同じ深さに形成されている。
　尚、本実施例３では、第１深溝３１３Ａおよび第２深溝３１６Ａが連通溝１８および環状溝１９よりも若干浅く形成されている形態を例示したが、同じ深さに形成されていてもよい。また、第１深溝３１３Ａおよび第２深溝３１６Ａが、第１レイリーステップ３１３Ｂ、第２レイリーステップ３１６Ｂと同じ深さに形成されていてもよい。
　さらに尚、本実施例３では、第１深溝３１３Ａと第２深溝３１６Ａが同じ深さに形成されている形態を例示したが、異なる深さに形成されていてもよい。また、本実施例３では、第１レイリーステップ３１３Ｂと第２レイリーステップ３１６Ｂが同じ深さに形成されている形態を例示したが、異なる深さに形成されていてもよい。
　次いで、静止密封環３１０と回転密封環２０（図１参照）との正方向の相対回転時の動作について図７を用いて説明する。
　図７に示されるように、回転密封環２０が静止密封環３１０に対して正方向に相対回転すると、第１動圧発生機構３１３および第２動圧発生機構３１６内の被密封流体Ｆが摺動面２１とのせん断により回転密封環２０の正回転方向に追随移動する。
　具体的には、第１動圧発生機構３１３内では、第１深溝３１３Ａ内の被密封流体Ｆが矢印Ｆ１０に示されるように第１深溝３１３Ａと第１レイリーステップ３１３Ｂとの連通部分から第１レイリーステップ３１３Ｂの閉塞端部３１３ａに向かって移動する。これにより第１レイリーステップ３１３Ｂの閉塞端部３１３ａおよびその近傍で正圧が発生し、摺動面３１１，２１間同士が離間するとともに、矢印Ｆ１１に示されるように被密封流体Ｆが摺動面３１１，２１間に流入する。
　また、このとき、第２動圧発生機構３１６内では、第２レイリーステップ３１６Ｂ内の被密封流体Ｆが矢印Ｆ１２に示されるように第２深溝３１６Ａに向かって移動する。これにより、第２レイリーステップ３１６Ｂの閉塞端部３１６ａ近傍には相対的な負圧が生じ、摺動面３１１，２１間の被密封流体Ｆが矢印Ｆ１３に示されるように第２レイリーステップ３１６Ｂ内に吸い込まれる。
　次いで、静止密封環３１０と回転密封環２０（図１参照）との逆方向の相対回転時の動作について図８を用いて説明する。
　図８に示されるように、回転密封環２０が静止密封環３１０に対して逆方向に相対回転すると、第１動圧発生機構３１３および第２動圧発生機構３１６内の被密封流体Ｆが摺動面２１とのせん断により回転密封環２０の逆回転方向に追随移動する。
　具体的には、第１動圧発生機構３１３内では、第１レイリーステップ３１３Ｂ内の被密封流体Ｆが矢印Ｆ１０’に示されるように第１深溝３１３Ａに向かって移動する。これにより第１レイリーステップ３１３Ｂの閉塞端部３１３ａおよびその近傍には相対的な負圧が生じ、摺動面３１１，２１間の被密封流体Ｆが矢印Ｆ１１’に示されるように第１レイリーステップ３１３Ｂ内に吸い込まれる。
　また、このとき、第２動圧発生機構３１６内では、第２深溝３１６Ａ内の被密封流体Ｆが矢印Ｆ１２’に示されるように第２深溝３１６Ａと第２レイリーステップ３１６Ｂとの連通部分から第２レイリーステップ３１６Ｂの閉塞端部３１６ａに向かって移動する。これにより第２レイリーステップ３１６Ｂの閉塞端部３１６ａおよびその近傍で正圧が発生し、摺動面３１１，２１間同士が離間するとともに、矢印Ｆ１３’に示されるように被密封流体Ｆが摺動面３１１，２１間に流入する。
　このように、本実施例３の静止密封環３１０にあっては、回転密封環２０の相対回転方向に関わらず、摺動面３１１，２１間の潤滑性と密封性を両立することができる。
　次に、実施例４に係る摺動部品としてのメカニカルシールにつき、図９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９に示されるように、本実施例４のメカニカルシールは、内空間Ｓ１に被密封流体Ｆが存在し、外空間Ｓ２に大気Ａが存在するアウトサイド形のものである。尚、本実施例４では、内空間Ｓ１が一側の空間、外空間Ｓ２が他側の空間として機能する。
　本実施例４のメカニカルシールにおける静止密封環４１０は、複数の第１動圧発生溝４１３と、複数の連通溝４１８と、環状溝４１９と、複数の第２動圧発生溝４１６と、が設けられている。複数の連通溝４１８と環状溝４１９は１つの導通溝４１７を構成している。
　第１動圧発生溝４１３は、その内径側の端部４１３Ｂが内空間Ｓ１に連通し、その連通箇所を基準に回転密封環２０の正回転方向、すなわち周方向一方向に延びている。詳しくは、第１動圧発生溝４１３は、内径側から外径側に向けて時計回りの成分を持って傾斜しながら円弧状に延びるスパイラル溝である。また、第１動圧発生溝４１３の外径側の端部４１３Ａは閉塞された形状、すなわち閉塞端部となっている。
　連通溝４１８は、内空間Ｓ１に連通し、内径側から外径側に向けて時計回りの成分を持って傾斜しながら円弧状に延びている。
　各連通溝４１８の外径側の端部はそれぞれ環状溝４１９に連通している。言い換えれば、環状溝４１９は、各連通溝４１８により内空間Ｓ１に連通している。
　第２動圧発生溝４１６は、その外径側の端部４１６Ｂが環状溝４１９に連通し、その連通箇所を基準に回転密封環２０の逆回転方向、すなわち周方向他方向に延びている。詳しくは、第２動圧発生溝４１６は、外径側から内径側に向けて反時計回りの成分を持って傾斜しながら円弧状に延びるスパイラル溝である。また、第２動圧発生溝４１６の内径側の端部４１６Ａは閉塞された形状、すなわち閉塞端部となっている。
　実施例２，３のものも溝を内径側に配置しアウトサイド型としてもよい。また、後述する実施例４，５，６、実施例１の変形例１，２，３のものも溝を内径側に配置しアウトサイド型としてもよい。
　次に、実施例５に係る摺動部品としてのメカニカルシールにつき、図１０～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。
　本実施例５のメカニカルシールにおける静止密封環５１０は、第３動圧発生溝５３０が設けられている点で実施例１の静止密封環１０と異なり、それ以外の構成は実施例１の静止密封環１０と同一構成である。
　図１０に示されるように、静止密封環５１０の摺動面５１１には、環状溝１９の内径側、すなわち第１動圧発生溝１３および第２動圧発生溝１６が設けられていない位置に第３動圧発生溝５３０が周方向に複数（本実施例では３６個）設けられている。
　図１１及び図１２に示されるように、第３動圧発生溝５３０は、外径側の端部が環状溝１９に連通する屈曲溝である。詳しくは、第３動圧発生溝５３０は、第１傾斜溝部５３１と第２傾斜溝部５３２とを有している。第３動圧発生溝５３０は、延伸方向に一定の深さとなっている。尚、第３動圧発生溝５３０は第１動圧発生溝１３および第２動圧発生溝１６と同じ深さとなっているが、異なる深さに形成されていてもよい。
　第１傾斜溝部５３１は、環状溝１９との連通箇所を基準に回転密封環２０の逆回転方向、すなわち周方向他方向に傾斜しながら内径方向に延びている。第２傾斜溝部５３２は第１傾斜溝部５３１の内径側の端部に連通し、該連通箇所を基準に回転密封環２０の正回転方向、すなわち周方向一方向に傾斜しながら内径方向に延びている。
　この第３動圧発生溝５３０は、第１傾斜溝部５３１を区画する逆回転方向に位置する側面５３１ａと、第２傾斜溝部５３２を区画する逆回転方向に位置する側面５３２ａと、により構成される角部５３０ａを有している。
　また、一の第２傾斜溝部５３２は、正回転方向に隣接する第３動圧発生溝５３０の角部５３０ａの内径側に配置されている。また、第２傾斜溝部５３２は第１傾斜溝部５３１よりも延伸方向の長さが長くなっている。また、第２傾斜溝部５３２の閉塞端部は正回転方向に隣接する第３動圧発生溝５３０の角部５３０ａよりも正回転方向側に配置されている。
　次いで、静止密封環５１０と回転密封環２０との正方向の相対回転時の動作について図１１を用いて説明する。
　図１１に示されるように、回転密封環２０が静止密封環５１０に対して正方向に相対回転すると、第１動圧発生溝１３内では被密封流体Ｆが矢印Ｆ１に示されるように移動するとともに、摺動面５１１，２１間には、主に矢印Ｆ２に示されるように第１動圧発生溝１３内の被密封流体Ｆが流入する。一方第２動圧発生溝１６内では、被密封流体Ｆが矢印Ｆ３に示されるように移動するとともに、摺動面５１１，２１間の被密封流体Ｆが矢印Ｆ４に示されるように第２動圧発生溝１６内に吸い込まれる。
　またこのとき、第３動圧発生溝５３０の第１傾斜溝部５３１内では、被密封流体Ｆが矢印Ｆ５に示されるように環状溝１９に向かって移動するとともに、第２傾斜溝部５３２内では被密封流体Ｆが矢印Ｆ６に示されるように内径側の閉塞端部に向かって移動する。
　これによれば、第１傾斜溝部５３１内の被密封流体Ｆが環状溝１９に向かって移動し、かつ第２傾斜溝部５３２内の被密封流体Ｆは摺動面５１１，２１間に排出される。そのため、第３動圧発生溝５３０が相対的な負圧となり、第３動圧発生溝５３０近傍に周方向に亘ってキャビテーション領域Ｃが形成される（図１１の網掛け部分参照）。尚、図１１の網掛け部分はキャビテーション領域Ｃを示し、実際よりも強調して図示している。
　このように、静止密封環５１０の摺動面５１１における環状溝１９の内径側には、キャビテーション領域Ｃが形成されるため、被密封流体Ｆが環状溝１９よりも内径側に向かって移動することが抑制される。これにより、被密封流体Ｆが内空間Ｓ１に漏れることを抑制でき、摺動面５１１，２１間の密封性を補助的に向上させることができる。
　また、第３動圧発生溝５３０は、径方向に延びる成分を有しているため、キャビテーション領域Ｃの径方向の幅を大きく確保でき、被密封流体Ｆが内空間Ｓ１に漏れにくい。
　次いで、静止密封環５１０と回転密封環２０との逆方向の相対回転時の動作について図１２を用いて説明する。
　図１２に示されるように、回転密封環２０が静止密封環５１０に対して逆方向に相対回転すると、第１動圧発生溝１３内では、被密封流体Ｆが矢印Ｆ１’に示されるように移動するとともに、摺動面５１１，２１間の被密封流体Ｆが矢印Ｆ２’に示されるように第１動圧発生溝１３内に吸い込まれる。一方第２動圧発生溝１６内では、被密封流体Ｆが矢印Ｆ３’に示されるように移動するとともに、摺動面１１，２１間には、主に矢印Ｆ４’に示されるように第２動圧発生溝１６内の被密封流体Ｆが流入する。
　またこのとき、第３動圧発生溝５３０の第１傾斜溝部５３１内では、被密封流体Ｆが矢印Ｆ５’に示されるように環状溝１９から角部５３０ａに向かって移動するとともに、第２傾斜溝部５３２内では被密封流体Ｆが矢印Ｆ６’に示されるように内径側の閉塞端部から角部５３０ａに向かって移動する。
　これによれば、被密封流体Ｆが角部５３０ａ及びその近傍で集中し正圧が発生するとともに、摺動面５１１，２１間には、主に矢印Ｆ７に示されるように第３動圧発生溝５３０内の被密封流体Ｆが流入する。これにより、摺動面５１１，２１間の潤滑性を補助的に向上させることができる。
　また、一の第２傾斜溝部５３２は、正回転方向に隣接する第３動圧発生溝５３０の角部５３０ａの内径側に配置されているため、該角部５３０ａから摺動面５１１，２１間に流出した被密封流体Ｆは一の第２傾斜溝部５３２に回収され、内空間Ｓ１に漏れにくい。
　また、第１傾斜溝部５３１は第２傾斜溝部５３２より短いため、第３動圧発生溝５３０の角部５３０ａを環状溝１９に寄せて配置できる。言い換えれば、角部５３０ａを内空間Ｓ１から遠ざけて配置できるため、角部５３０ａから摺動面５１１，２１間に流出した被密封流体Ｆは内空間Ｓ１に到達する前に第２傾斜溝部５３２や環状溝１９に回収されやすく、被密封流体Ｆがさらに内空間Ｓ１に漏れにくい。
　次に、実施例６に係る摺動部品としてのメカニカルシールにつき、図１３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。
　本実施例６のメカニカルシールにおける静止密封環６１０は、第３動圧発生溝６３０が設けられている点で実施例１の静止密封環１０と異なり、それ以外の構成は実施例１の静止密封環１０と同一構成である。
　図１３に示されるように、静止密封環６１０の摺動面６１１には、環状溝１９の内径側に第３動圧発生溝６３０が周方向に複数設けられている。第３動圧発生溝６３０は環状溝１９に連通し、その連通箇所を基準に回転密封環２０の逆回転方向、すなわち周方向他方向に傾斜しながら内径方向に延びている。
　回転密封環２０が静止密封環６１０に対して正方向に相対回転すると、第３動圧発生溝６３０はその閉塞端部とその近傍で相対的な負圧が生じる。これにより、摺動面６１１，２１間の密封性を補助的に向上させることができる。
　また、回転密封環２０が静止密封環６１０に対して逆方向に相対回転すると、第３動圧発生溝６３０はその閉塞端部とその近傍で正圧が生じる。これにより、摺動面６１１，２１間の潤滑性を補助的に向上させることができる。
　尚、本実施例６の第３動圧発生溝６３０は、環状溝１９の連通箇所から回転密封環２０の逆回転方向に傾斜しながら内径方向に延びている形態を例示したが、環状溝１９の連通箇所から回転密封環２０の正回転方向に傾斜しながら内径方向に延びていてもよい。この場合、回転密封環２０の正回転時には潤滑性を、回転密封環２０の逆回転時には密封性を補助的に向上させることができる。
　次に、実施例７に係る摺動部品としてのメカニカルシールにつき、図１４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。
　本実施例７のメカニカルシールにおける静止密封環７１０は、第３動圧発生溝７３０が設けられている点で実施例１の静止密封環１０と異なり、それ以外の構成は実施例１の静止密封環１０と同一構成である。
　図１４に示されるように、静止密封環７１０の摺動面７１１には、環状溝１９の内径側に第３動圧発生溝７３０が周方向に複数設けられている。第３動圧発生溝７３０は、軸方向視で円形を成すディンプルである。
　これによれば、回転密封環２０のいずれの回転方向であっても第３動圧発生溝７３０で正圧が生じる。すなわち、回転密封環２０のいずれの回転方向であっても摺動面７１１，２１間の潤滑性を補助的に向上させることができる。
　尚、第３動圧発生溝７３０は軸方向視で円形に限られず、軸方向視矩形や楕円形等の長孔であってもよい。
　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１～７では、摺動部品として、自動車用のメカニカルシールを例に説明したが、一般産業機械等の他のメカニカルシールであってもよい。
　また、前記実施例１～７では、第１動圧発生溝と第２動圧発生溝を静止密封環に設ける例について説明したが、第１動圧発生溝と第２動圧発生溝を回転密封環に設けてもよいし、第１動圧発生溝と第２動圧発生溝を静止密封環と回転密封環にそれぞれ一方ずつ、または両方設けてもよい。
　また、前記実施例１～７では、連通溝と環状溝とを静止密封環に設ける例について説明したが、連通溝と環状溝とを回転密封環に設けてもよいし、連通溝と環状溝とを静止密封環と回転密封環にそれぞれ一方ずつ、または両方設けてもよい。
　また、前記実施例１～７では、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１～７では、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、前記実施例１～７では、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。
　また、前記実施例１～７では、第１動圧発生溝と第２動圧発生溝が湾曲して延びている形態を例示したが、第１動圧発生溝と第２動圧発生溝は直線状に延びていてもよい。
　また、前記実施例１～７では、第１動圧発生溝と第２動圧発生溝の深さが一定である形態を例示したが、閉塞端部に向けて浅くなるように底面が傾斜、または段状に形成されていてもよい。
　また、前記実施例１～７では、導通溝を構成する連通溝が周方向に傾斜しながら径方向に延びる形態を例示したが、図１５で示される実施例１の変形例１の静止密封環８１０のように、連通溝８１８は径方向に直線状に延びており、環状溝１９と外空間Ｓ２とを連通していてもよい。
　また、前記実施例１～７では、第１動圧発生溝と第２動圧発生溝との間に周方向に延びるランドが設けられ、かつ閉塞端部同士が径方向に対向する形態を例示したが、図１６に示される変形例２の静止密封環９１０のように、第１動圧発生溝１３と第２動圧発生溝１６が周方向に互い違いに配置されていてもよい。また、第１動圧発生溝１３の閉塞端部が第２動圧発生溝１６の閉塞端部よりも環状溝１９側に配置されていてもよい。
　また、前記実施例１～７では、連通溝が摺動面に形成される形態を例示したが、図１７に示される変形例３の静止密封環１００のように、連通溝１８０が静止密封環１００の外周面から内径方向に延び、その内径端部が軸方向に延びて環状溝１９に連通するように構成されていてもよい。この場合、連通溝１８０から摺動面に被密封流体Ｆが流出入しない、かつ第１動圧発生溝１３、第２動圧発生溝１４が周方向に均等に配置されている。これらから、動圧が周方向に均等に生じる。
　また、前記実施例１～７では、静止密封環に同じ形状の第１動圧発生溝および第２動圧発生溝が周方向に複数設けられる形態を例示したが、これに限られず、静止密封環には、例えば、実施例１のようなスパイラル溝と、実施例３のようなレイリーステップと、が混在していてもよい。
１　　　　　　　　回転軸
２　　　　　　　　スリーブ
４　　　　　　　　ハウジング
１０　　　　　　　静止密封環
１１　　　　　　　摺動面
１２Ａ　　　　　　ランド
１３　　　　　　　第１動圧発生溝（スパイラル溝）
１３Ａ　　　　　　端部（閉塞端部）
１３Ｂ　　　　　　端部
１６　　　　　　　第２動圧発生溝（スパイラル溝）
１６Ｂ　　　　　　端部（閉塞端部）
１７　　　　　　　導通溝
１８　　　　　　　連通溝
１９　　　　　　　環状溝
２０　　　　　　　回転密封環
２１　　　　　　　摺動面
３１３Ｂ　　　　　第１レイリーステップ（第１動圧発生溝）
３１６Ｂ　　　　　第２レイリーステップ（第２動圧発生溝）
５３０　　　　　　第３動圧発生溝
Ａ　　　　　　　　大気
Ｃ　　　　　　　　キャビテーション領域
Ｆ　　　　　　　　被密封流体
Ｓ１　　　　　　　内空間（他側の空間）
Ｓ２　　　　　　　外空間（一側の空間）

Claims (8)

  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摺動面を備える摺動部品であって、
    　一方の摺動面には、内径側空間および外径側空間の一側の空間に連通して周方向一方に延びる第１動圧発生溝と、周方向他方に延びる第２動圧発生溝と、前記一側の空間に連通する導通溝と、が設けられており、
    　前記第２動圧発生溝は前記導通溝よりも一側の空間に配置されかつ前記導通溝に連通している摺動部品。
  2. 　前記第１動圧発生溝と前記第２動圧発生溝との間には、周方向に延びるランドが設けられている請求項１に記載の摺動部品。
  3. 　前記第１動圧発生溝の閉塞端部および前記第２動圧発生溝の閉塞端部は径方向に対向している請求項２に記載の摺動部品。
  4. 　前記導通溝は、環状溝と、該環状溝と前記一側の空間を連通する連通溝と、を有している請求項１に記載の摺動部品。
  5. 　前記第１動圧発生溝および前記第２動圧発生溝はスパイラル溝である請求項１に記載の摺動部品。
  6. 　前記連通溝は、前記第１動圧発生溝および前記第２動圧発生溝と交差しないように延びている請求項５に記載の摺動部品。
  7. 　前記一対の摺動面における前記導通溝よりも他側の空間側には、第３動圧発生溝が設けられている請求項１ないし６のいずれかに記載の摺動部品。
  8. 　前記第３動圧発生溝は前記導通溝に連通された屈曲溝である請求項７に記載の摺動部品。
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