WO2021182168A1 - 摺動部品 - Google Patents

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WO2021182168A1
WO2021182168A1 PCT/JP2021/007813 JP2021007813W WO2021182168A1 WO 2021182168 A1 WO2021182168 A1 WO 2021182168A1 JP 2021007813 W JP2021007813 W JP 2021007813W WO 2021182168 A1 WO2021182168 A1 WO 2021182168A1
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groove
sliding
sliding component
end portion
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忠継 井村
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イーグル工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to sliding parts that rotate relative to each other, for example, sliding parts used in a shaft sealing device for shaft-sealing the rotating shaft of a rotating machine in an automobile, a general industrial machine, or other sealing fields, or an automobile or a general industrial machine. Or other sliding parts used for bearings of machines in the bearing field.
  • a mechanical seal is provided with a pair of annular sliding parts that rotate relative to each other and slide between sliding surfaces.
  • the sliding surface of the sliding component is provided with a positive pressure generating groove that communicates with the outer diameter side, which is the high-pressure sealed fluid side, and closes one end on the sliding surface.
  • the mechanical seal shown in Patent Document 1 is provided with a Rayleigh step and a reverse Rayleigh step communicating with the fluid to be sealed in one of the sliding parts. According to this, when the sliding parts rotate relative to each other, a positive pressure is generated between the sliding surfaces by the Rayleigh step, the sliding surfaces are separated from each other, and the sealed fluid is interposed between the sliding surfaces to provide lubricity. Is improved.
  • the reverse Rayleigh step a relatively negative pressure is generated, and since the reverse Rayleigh step is arranged on the leakage side of the Rayleigh step, the high-pressure sealed fluid flowing out from the Rayleigh step between the sliding surfaces is reverse-Rayleigh. Can be inhaled into the step. Further, a deep groove having a larger volume than that of the reverse Rayleigh step is provided on the relative rotation end side of the reverse Rayleigh step, and the sealed fluid recovered in the reverse Rayleigh step is moved to the sealed fluid side via the deep groove. It is supposed to be returned. In this way, the sealed fluid between the pair of sliding parts is prevented from leaking to the leak side, and the sealing property is improved.
  • the sealed fluid in the reverse rayry step provided on one sliding component reverses the sealed fluid due to the relative rotation of the other sliding component facing each other. It is designed to move from the Rayleigh step toward the deep groove.
  • the flow path cross-sectional area of the reverse Rayleigh step is constant in the circumferential direction, the amount of movement of the sealed fluid from the reverse Rayleigh step to the deep groove depends on the relative rotation speed of the sliding component.
  • the fluid to be sealed on the upper side in the reverse rayy step follows the movement of the sliding component on the other side, but the fluid to be sealed on the bottom side slides on the other. It became difficult to follow the movement of the parts, the amount of movement of the sealed fluid in the reverse Rayleigh step did not increase as the relative rotation speed increased, and there was a risk that sufficient negative pressure would not be generated in the reverse Rayleigh step.
  • the present invention has been made by paying attention to such a problem, and provides a sliding component capable of reliably generating a negative pressure in a shallow groove regardless of the relative rotation speed of the other sliding component.
  • the purpose is to do.
  • the sliding parts of the present invention are An annular sliding component that is placed in a relative rotating part of a rotating machine and slides relative to other sliding components.
  • the sliding surface of the sliding component is provided with a shallow groove for generating negative pressure extending in the circumferential direction and a deep groove deeper than the shallow groove for collecting the fluid to be sealed in the shallow groove.
  • the shallow groove has a terminal portion in which the cross-sectional area of the flow path narrows toward the deep groove. According to this, since the flow path cross-sectional area of the shallow groove is narrowed toward the deep groove, the pressure of the fluid to be sealed in the shallow groove is increased at the end during the relative rotation of the sliding parts.
  • the deep groove is arranged on the downstream side, the sealed fluid at the end portion easily flows into the deep groove. In this way, a negative pressure can be reliably generated in the shallow groove regardless of the rotation speed of the sliding component. Further, since the sealed fluid at the end of the shallow groove flows into the deep groove, it is possible to suppress the generation of positive pressure between the sliding surfaces due to the shallow groove.
  • the shallow groove may have its end portion gradually shallowed toward the deep groove. According to this, since the sealed fluid aggregates in the shallow groove from the end to the deep groove from the bottom surface of the shallow groove toward the sliding surface, it is easily affected by the flow of the sliding surface, so that the sealed fluid is deeply grooved. Can be made to flow in a large amount.
  • the bottom surface of the end portion of the shallow groove may be curved so as to be recessed toward the deep groove side. According to this, the region where the pressure of the sealed fluid increases at the terminal portion can be reduced.
  • the deep groove may communicate with the fluid to be sealed. According to this, the sealed fluid collected in the deep groove can be returned to the sealed fluid side.
  • the shallow groove may have a start end portion extending over the entire circumference of the sliding surface of the sliding component and continuing in the circumferential direction with respect to the deep groove. According to this, a negative pressure can be generated over the entire circumference of the sliding surface of the sliding component.
  • the shallow groove and the deep groove are equally arranged in the circumferential direction of the sliding surface of the sliding component, and the shallow groove has a symmetrical shape with reference to a line extending in the radial direction passing through the deep groove. May be good. According to this, it can be used not limited to the relative rotation direction of the sliding component. Further, since the sealed fluid is less likely to flow into the shallow groove on the relative rotation end side than the deep groove, a negative pressure can be generated in the shallow groove on the relative rotation end side as well.
  • the shallow groove of the sliding component according to the present invention extends in the circumferential direction as long as the shallow groove extends with at least a component in the circumferential direction, preferably a component along the circumferential direction rather than the radial direction. It suffices if it is extended so that Further, the fact that the deep groove extends in the radial direction means that the deep groove may extend with at least a radial component, and preferably the deep groove extends so that the component along the radial direction is larger than that in the circumferential direction. Just do it.
  • the sealed fluid may be a gas or a liquid, or may be a mist in which a liquid and a gas are mixed.
  • FIG. 1 It is a vertical 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 static sealing ring from the axial direction. It is a cross-sectional view of AA. It is explanatory drawing which looked at the vicinity of the liquid guide groove part in a negative pressure generation mechanism from the axial direction. It is the schematic cross-sectional view which cut in the vicinity of the liquid guide groove part by the plane orthogonal to the liquid guide groove part. It is explanatory drawing which shows the modification 1 of the static sealing ring of Example 1. FIG. It is explanatory drawing which shows the modification 2 of the static sealing ring of Example 1. FIG. It is explanatory drawing which shows the modification 3 of the static sealing ring of Example 1. FIG.
  • FIG. It is explanatory drawing which shows the modification 4 of the static sealing ring of Example 1.
  • FIG. It is explanatory drawing which shows the modification 5 of the static sealing ring of Example 1.
  • FIG. It is explanatory drawing which shows the modification 6 of the static sealing ring of Example 1.
  • FIG. It is a figure which looked at the sliding surface of the static sealing ring in Example 2 of this invention from the axial direction.
  • the sliding parts according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
  • a mode in which the sliding component is a mechanical seal will be described as an example.
  • the outer diameter side of the sliding parts constituting the mechanical seal will be described as the sealed fluid side (high pressure side), and the inner diameter side will be described as the atmosphere side (low pressure side) as the leakage 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.
  • a mode in which the sealed fluid F is a high-pressure gas is illustrated.
  • the mechanical seal is a rotary seal ring 20 which is an annular sliding component provided on the rotary shaft 1 so as to be rotatable together with the rotary shaft 1 via a sleeve 2, and a seal fixed to the housing 4 of the attached device.
  • the cover 5 is mainly composed of an annular static sealing ring 10 as a sliding component provided on the cover 5 in a non-rotating state and an axially movable state, and the bellows 7 urges the static sealing ring 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 sliding surface 21 of the rotary sealing ring 20 is a flat surface, and the flat surface is not provided with a recessed portion.
  • 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 negative pressure generating mechanism 14 is provided on the sliding surface 11 of the static sealing ring 10.
  • the negative pressure generating mechanism 14 includes a fluid guide groove portion 15 as a deep groove that communicates with the sealed fluid F side and extends in the inner diameter direction, and a static sealing ring 10 from a circumferential end portion on the downstream side of the fluid guide groove portion 15 on the inner diameter side. It is provided with a shallow groove 9 for generating negative pressure, which extends concentrically in the circumferential direction and is continuously provided at the peripheral end portion on the upstream side of the inner diameter side of the fluid guide groove portion 15.
  • the portion of the sliding surface 11 other than the negative pressure generating mechanism 14 is a land 12 forming a flat end surface. Further, although not shown, a positive pressure generating mechanism such as dimples is formed on the land 12 located on the outer diameter side of the shallow groove 9.
  • the end portion of the shallow groove 9 connected to the left side of the paper surface of the fluid guide groove portion 15 is the starting end portion 9a of the relative rotation of the shallow groove 9, that is, the sealed fluid F flowing in the shallow groove 9.
  • the end portion of the shallow groove 9 connected to the right side of the paper surface of the fluid guide groove portion 15 is described as the upstream side as the end portion 9b of the relative rotation of the shallow groove 9, that is, the downstream side of the sealed fluid F flowing in the shallow groove 9. do.
  • the depth of the shallow groove 9 is shown deeper than it actually is.
  • the fluid guide groove portion 15 of the first embodiment extends in the radial direction of the static sealing ring 10. Further, the fluid guide groove portion 15, the start end portion 9a and the end portion 9b of the shallow groove 9 are connected in series, that is, arranged side by side in the circumferential direction.
  • the shallow groove 9 includes a bottom surface 9c, an outer surface 9d erected from the outer diameter side of the bottom surface 9c, and an inner side surface 9e erected from the inner diameter side of the bottom surface 9c.
  • the outer side surface 9d and the inner side surface 9e are parallel to each other and orthogonal to the flat surface of the land 12.
  • the bottom surface 9k near the start end portion 9a of the shallow groove 9 extends in an arc shape that is convex toward the side opposite to the sliding surface 11, and the shallow groove The depth of 9 gradually becomes shallower toward the starting end side of the shallow groove 9. That is, the cross section (the cross section shown in FIG. 3, that is, the peripheral cross section) cut in the vicinity of the starting end portion 9a of the shallow groove 9 on the plane orthogonal to the fluid guiding groove portion 15 is curved so as to be recessed toward the fluid guiding groove portion 15.
  • a wall portion 9f for partitioning the shallow groove 9 and the fluid guide groove portion 15 is formed at the starting end portion 9a of the shallow groove 9.
  • the top portion 9g of the wall portion 9f has a linear shape extending in the radial direction, and is arranged on the flat end surface of the land 12, that is, a position slightly deeper than the upper surface in FIG. 3, that is, the bottom surface 9c side.
  • the shallow groove 9 and the fluid guide groove portion 15 communicate with each other in the space G1 on the flat end surface side of the land 12 at the top portion 9 g.
  • the flow path cross-sectional area of the start end portion 9a of the shallow groove 9 gradually decreases toward the fluid guide groove portion 15.
  • the bottom surface 9m near the end portion 9b of the shallow groove 9 extends in an arc shape that is convex toward the side opposite to the sliding surface 11, and the depth of the shallow groove 9 is shallow. It gradually becomes shallower toward the end of the groove 9. That is, the cross section obtained by cutting the vicinity of the end portion 9b of the shallow groove 9 on the plane orthogonal to the fluid guide groove portion 15 is curved so as to be recessed toward the fluid guide groove portion 15.
  • a wall portion 9h for partitioning the shallow groove 9 and the fluid guide groove portion 15 is formed at the terminal portion 9b of the shallow groove 9. Further, the top portion 9j of the wall portion 9h is arranged at a position slightly deeper than the flat end surface of the land 12, that is, on the bottom surface 9c side.
  • the shallow groove 9 and the fluid guide groove portion 15 communicate with each other in the space G2 on the flat end surface side of the land 12 at the top portion 9j. As described above, the flow path cross-sectional area of the end portion 9b of the shallow groove 9 gradually decreases toward the fluid guide groove portion 15.
  • the bottom surface 9n between the bottom surface 9k near the start end portion 9a and the bottom surface 9m near the end end portion 9b is a flat surface parallel to the flat end surface of the land 12, and is the deepest portion in the shallow groove 9. It has become.
  • the vicinity of the start end portion 9a of the shallow groove 9 and the vicinity of the end portion 9b of the shallow groove 9 form a symmetrical shape with reference to a line LN (see FIG. 2) extending in the radial direction along the fluid guide groove portion 15. ..
  • the depth dimension L10 of the fluid guide groove portion 15 is deeper than the deepest portion in the shallow groove 9, that is, the depth dimension L20 between the flat end surface of the land 12 and the bottom surface 9n of the shallow groove 9 (). L10> L20).
  • the depth dimension L10 of the fluid guide groove portion 15 in the first embodiment is formed to 100 ⁇ m, and the depth dimension L20 of the shallow groove 9 is formed to 1 ⁇ m. If the depth dimension of the fluid guide groove portion 15 is formed deeper than the depth dimension of the shallow groove 9, the depth dimension of the fluid guide groove portion 15 and the shallow groove 9 can be freely changed, preferably the dimension L10. It is 5 times or more the dimension L20.
  • the sealed fluid F on the outer diameter side of the sliding surfaces 11 and 21 is drawn between the sliding surfaces 11 and 21, and the above-mentioned illustration is omitted. Due to the positive pressure generated by the positive pressure generation mechanism, the sliding surfaces 11 and 21 are slightly separated from each other. Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the sealed fluid F flowing into the shallow groove 9 follows the rotation direction of the rotary sealing ring 20 due to friction with the sliding surface 21 as shown by the arrow L1. ..
  • the fluid guide groove portion 15 Since the flow path cross-sectional area of the end portion 9b of the shallow groove 9 is gradually reduced toward the fluid guide groove portion 15, the fluid is aggregated, whereby the pressure is highest in the vicinity of the end portion 9b and the pressure is increased. As shown by the arrow L2, the sealed fluid F flows into the fluid guide groove portion 15 through the space surrounded by the outer surface 9d, the inner surface 9e, the top portion 9j, and the sliding surface 21 of the rotary sealing ring 20. Since the fluid guide groove portion 15 has a space for dispersing the fluid, the agglomerated fluid is dispersed, and the increased pressure is reduced by the dispersion of the fluid, and the shallow groove 9 on the downstream side, that is, the starting end portion.
  • the high pressure sealed fluid F is prevented from flowing into the 9a side.
  • the volume of the shallow groove 9 on the downstream side of the top 9g suddenly increases, so that a negative pressure is generated due to the dispersion of the fluid, and the negative pressure is the shallow groove 9. It covers the whole area.
  • the sealed fluid F in the fluid guide groove portion 15 is caused by the sealed fluid F flowing in from the terminal portion 9b of the shallow groove 9 to be arrowed L3. It is extruded to the outer diameter side as shown in. Further, during the relative rotation of the static sealing ring 10 and the rotary sealing ring 20, the sealed fluid F flows in between the sliding surfaces 11 and 21 from the outer diameter side thereof and the fluid guide groove portion 15 at any time, and has lubricity. Is excellent.
  • the sealed fluid F around the portion other than the terminal portion 9b of the shallow groove 9 is sucked into the shallow groove 9 by the negative pressure generated in the shallow groove 9 as shown by the arrow H1.
  • the sealed fluid F in the vicinity of the terminal portion 9b of the shallow groove 9 has a high pressure as described above, as shown by the arrow H2, it remains located at the land 12 and almost enters the shallow groove 9. do not.
  • the sealed fluid F in the vicinity of the fluid guide groove portion 15 enters the fluid guide groove portion 15 as shown by the arrow H3, and a part of the sealed fluid F in the fluid guide groove portion 15 is shown by the arrow H4.
  • the fluid flows out between the sliding surfaces 11 and 21 due to friction with the sliding surface 21 and the like.
  • the shallow groove 9 is shallow when the static sealing ring 10 and the rotary sealing ring 20 are relatively rotated. It is difficult to increase the pressure of the sealed fluid F in the groove 9, the shallow groove 9 can be easily maintained at a negative pressure, and the sealed fluid F that tends to leak to the atmosphere can be recovered.
  • the sealed fluid F whose pressure is increased in the vicinity of the end portion 9b is arranged on the relative rotation downstream side of the end portion 9b of the shallow groove 9, the sealed fluid F whose pressure is increased in the vicinity of the end portion 9b is , The sealed fluid F whose pressure has been increased is dispersed in the fluid guide groove portion 15 so as to flow into the fluid guide groove portion 15, and the outflow between the sliding surfaces 11 and 21 is suppressed. It is possible to suppress the generation of positive pressure between the moving surfaces 11 and 21. As a result, it is possible to prevent the shallow groove 9 from decreasing in its ability to generate negative pressure. Further, since the sealed fluid F whose pressure has been increased is dispersed in the fluid guide groove portion 15, negative pressure is suitably generated in the shallow groove 9 on the downstream side without flowing into the shallow groove 9 on the downstream side. Can be done.
  • the end portion 9b of the shallow groove 9 communicates with the fluid guide groove portion 15, the sealed fluid F whose pressure has been increased is suppressed from flowing out between the sliding surfaces 11 and 21, and the sliding surface 11 , 21 The generation of positive pressure is suppressed.
  • the bottom surface 9c near the end portion 9b of the shallow groove 9 gradually becomes shallower toward the fluid guide groove portion 15. According to this, the sealed fluid F aggregates from the end portion 9b of the shallow groove 9 toward the fluid guide groove portion 15 from the bottom surface 9n of the shallow groove 9 toward the sliding surface, so that the sealed fluid F slides. It becomes easily affected by the flow of the surface, and a large amount can flow into the fluid guide groove portion 15 on the downstream side.
  • the bottom surface 9c of the end portion 9b of the shallow groove 9 is curved so as to be recessed toward the fluid guide groove portion 15, and the top portion 9j, which is the end of the end portion 9b, is on the opposite sliding surface 21 side, that is, statically sealed. Since the ring 10 faces the axial direction, the region where the pressure of the sealed fluid F increases at the terminal portion 9b can be reduced in the circumferential direction. That is, a large negative pressure generation region of the shallow groove 9 can be secured. Further, the pressure of the sealed fluid F in the shallow groove 9 is maintained so as not to increase until just before the upstream side of the fluid guide groove portion 15, and the portion where the pressure is increased is arranged near the boundary between the end portion 9b and the fluid guide groove portion 15. Therefore, the sealed fluid F whose pressure has been increased is unlikely to return to the shallow groove 9, and the shallow groove 9 can be easily maintained at a negative pressure.
  • the bottom surface 9c of the end portion 9b of the shallow groove 9 is curved so as to be recessed toward the fluid guide groove portion 15, the flow of the sealed fluid F in the shallow groove 9 is less likely to be disturbed, and the sealed fluid F is less likely to be disturbed. Flow becomes smooth.
  • the sealed fluid F recovered from the shallow groove 9 can be returned to the sealed fluid F side on the outer diameter side. Further, when the static sealing ring 10 and the rotary sealing ring 20 are relatively rotated, the sealed fluid F is easily returned to the sealed fluid F side on the outer diameter side by centrifugal force, and the sealed fluid F is more easily returned than the sliding surfaces 11 and 21. Leakage to the low pressure side on the inner diameter side can be reduced.
  • the shallow groove 9 extends concentrically over the entire circumference of the sliding surface 11 and communicates with one fluid guide groove portion 15 at the start end portion 9a and the end portion 9b in the circumferential direction, the shallow groove 9 slides. A negative pressure of the shallow groove 9 can be generated over the entire circumference of the surface 11.
  • the starting end portion 9a of the shallow groove 9 communicates with the fluid guide groove portion 15 via the space G1, and when the static sealing ring 10 and the rotary sealing ring 20 rotate relative to each other, the fluid guiding groove portion 15 to the shallow groove 9 Since it is difficult for the sealed fluid F to enter the start end portion 9a side, a large negative pressure can be generated in the shallow groove 9.
  • start end portion 9a and the end portion 9b of the shallow groove 9 have a symmetrical shape with reference to the line LN extending in the radial direction along the fluid guide groove portion 15, the static sealing ring 10 and the rotary sealing ring 20 are formed. It can be used regardless of the relative rotation direction with.
  • the mode in which the fluid guide groove portion 15 as the deep groove communicates with the sealed fluid F side on the outer diameter side is illustrated, but the present invention is not limited to this, and for example, the modified example shown in FIG.
  • the fluid induction groove portion 151 as a deep groove may not communicate with the atmosphere A side and the sealed fluid F side of the static sealing ring 10.
  • the fluid guide groove portion 152 as a deep groove may communicate with the atmosphere A side on the inner diameter side of the static sealing ring 101.
  • the deep groove has a size as long as the sealed fluid F flowing out from the end portion 9b of the shallow groove 9 can be recovered to the extent that no positive pressure is generated between the sliding surfaces 11 and 21 or the positive pressure can be suppressed.
  • the shape may be freely changed.
  • the bottom surface 9c of the start end portion 9a and the end portion 9b of the shallow groove 9 is curved so as to be recessed toward the fluid guide groove portion 15
  • the present invention is not limited to this, and for example,
  • the bottom surface 90c of the start end portion 90a of the shallow groove 90 extends so as to linearly incline toward the end surface 90g of the wall portion 90f, and the end portion 90b
  • the bottom surface 90c' may extend so as to incline linearly with respect to the end face 90j at the wall portion 90h. According to this, the flow of the sealed fluid F flowing from the shallow groove 90 toward the fluid guide groove portion 15 can be smoothed.
  • the bottom surface 91c of the start end portion 91a of the shallow groove 91 and the bottom surface 91c'of the end end portion 91b are in the circumferential direction of the fluid guide groove portion 15. It may be curved so as to bulge to the opposite side.
  • the cross-sectional shape may be freely changed.
  • the relative rotation direction of the sliding component is only one direction, at least the end portion of the shallow groove may be gradually shallowed toward the deep groove.
  • the terminal portion 9b of the shallow groove 9 gradually becomes shallower toward the fluid guide groove portion 15, and the radial width of the shallow groove 9 is constant over the circumferential direction.
  • the present invention is not limited to this, and for example, the radial width of the end portion of the shallow groove may be gradually narrowed. That is, the end portion of the shallow groove may be formed so that the cross-sectional area of the flow path narrows toward the deep groove.
  • the embodiment in which the start end portion 9a and the end portion 9b of the shallow groove 9 communicate with the fluid guide groove portion 15 is illustrated, but it is similar to the static sealing ring 104 of the modified example 5 shown in FIG.
  • a land 121 may be formed between the start end portion 92a and the end portion 92b of the shallow groove 92 and the fluid guide groove portion 15. That is, the fluid guide groove portion 15 may be arranged adjacent to the downstream side of the terminal portion 9b.
  • the embodiment in which the top portion 9g of the wall portion 9f and the top portion 9j of the wall portion 9h in the shallow groove 9 are arranged slightly on the bottom surface 9c side of the flat end surface of the land 12 is illustrated.
  • the present invention is not limited to this, and the top 9g'and the top 9j' in the shallow groove 9 are arranged in the same plane as the flat end surface of the land 12, as in the static sealing ring 106 of the modified example 6 shown in FIG. You may. That is, if it is possible to prevent a positive pressure exceeding an allowable value from being generated between the sliding surfaces of the sliding parts, the start end portion and the end portion of the shallow groove do not have to communicate with the deep groove.
  • a plurality of negative pressure generating mechanisms 145 are formed on the sliding surface 115 of the static sealing ring 105 of the second embodiment so as to be separated from each other in the circumferential direction, and three in the present embodiment.
  • the negative pressure generation mechanism 145 has a fluid guide groove portion 153 extending from the outer diameter side to the inner diameter side, and an axially arcuate arc-shaped portion extending from the inner diameter side end portion of the fluid guide groove portion 153 to the relative rotation end side, that is, counterclockwise on the paper surface. It is provided with one shallow groove 95 and a second shallow groove 96 having an axially arcuate shape extending from the inner diameter side end portion of the fluid guide groove portion 153 to the relative rotation start end side, that is, clockwise on the paper surface.
  • the start end portion 95a of the first shallow groove 95 is formed so as to be shallower than the intermediate portion 95c and the end portion 95b of the first shallow groove 95, and the intermediate portion 95c and the end portion 95b are parallel to the flat end surface of the land 122. It extends to and is formed at the same depth.
  • the end portion 96b of the second shallow groove 96 is formed so as to be shallower than the start end portion 96a and the intermediate portion 96c of the second shallow groove 96, and the start end portion 96a and the intermediate portion 96c are flat end surfaces of the land 122. It extends parallel to and is formed at the same depth. That is, the start end portion 95a of the first shallow groove 95 and the end portion 96b of the second shallow groove 96 are formed so as to gradually become shallower toward the fluid guide groove portion 153 side.
  • first shallow groove 95 and the second shallow groove 96 have a symmetrical shape with reference to the line LN extending in the radial direction along the fluid guide groove portion 153, the static sealing ring 105 and the rotary sealing ring 20 are used. Can be used regardless of the relative rotation direction of.
  • the fluid guide groove portion 153 is arranged on the downstream side of the second shallow groove 96, so that the sealed fluid F in the second shallow groove 96 is the starting end portion. It moves from 96a to the intermediate portion 96c and the terminal portion 96b side, and even if the pressure is increased at the terminal portion 96b, it easily flows into the fluid guide groove portion 153. Further, since the starting end portion 95a of the first shallow groove 95 has a small communication port with the fluid guide groove portion 153 side, it is difficult for the sealed fluid F to flow into the first shallow groove 95 from the fluid guide groove portion 153. Negative pressure can also be generated in the first shallow groove 95.
  • the sealed fluid F flowing out from the end portion 95b of the first shallow groove 95 to the sliding surface 115 can be sucked from the start end portion 96a of the second shallow groove 96 of the negative pressure generating mechanism 145 adjacent to the downstream side. , It is possible to suppress the leakage of the sealed fluid F to the atmosphere A side.
  • end portion 95b of the first shallow groove 95 adjacent in the circumferential direction and the start end portion 96a of the second shallow groove 96 may be continuous in the circumferential direction.
  • 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 negative pressure generating mechanism may be provided only on the static sealing ring, but the negative pressure generating mechanism may be provided only on the rotary sealing ring, and the negative pressure generating mechanism may be provided on both the static sealing ring and the rotary sealing ring. You may.
  • 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.

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Abstract

他方の摺動部品の相対回転速度に関わらず、浅溝内に負圧を確実に生じさせることができる摺動部品を提供する。　回転機械の相対回転する箇所に配置され他の摺動部品２０と相対摺動する環状の摺動部品１０であって、摺動部品１０の摺動面１１には、周方向に延びる負圧発生用の浅溝９と、浅溝９内の被密封流体Ｆを回収する浅溝９よりも深い深溝１５と、が備えられており、浅溝９は、深溝１５に向かって流路断面積が狭まる終端部９ｂを有している。

Description

摺動部品
　本発明は、相対回転する摺動部品に関し、例えば自動車、一般産業機械、あるいはその他のシール分野の回転機械の回転軸を軸封する軸封装置に用いられる摺動部品、または自動車、一般産業機械、あるいはその他の軸受分野の機械の軸受に用いられる摺動部品に関する。
　被密封流体の漏れを防止する軸封装置として例えばメカニカルシールは相対回転し摺動面同士が摺動する一対の環状の摺動部品を備えている。このようなメカニカルシールにおいて、近年においては環境対策等のために摺動により失われるエネルギーの低減が望まれている。そこで、例えば、摺動部品の摺動面に高圧の被密封流体側である外径側に連通するとともに摺動面において一端が閉塞する正圧発生溝を設けているものがある。これによれば、摺動部品の相対回転時には、正圧発生溝に正圧が発生して摺動面同士が離間するとともに、正圧発生溝には被密封流体が外径側から導入され被密封流体を保持することで潤滑性が向上し、低摩擦化を実現している。
　さらに、メカニカルシールは、密封性を長期的に維持させるためには、「潤滑」に加えて「密封」という条件が求められている。例えば、特許文献１に示されるメカニカルシールは、一方の摺動部品において、被密封流体側に連通するレイリーステップ及び逆レイリーステップが設けられている。これによれば、摺動部品の相対回転時には、レイリーステップにより摺動面間に正圧が発生して摺動面同士が離間し、摺動面間に被密封流体が介在することで潤滑性が向上する。一方、逆レイリーステップでは相対的に負圧が生じるとともに、逆レイリーステップはレイリーステップよりも漏れ側に配置されているため、レイリーステップから摺動面間に流れ出た高圧の被密封流体を逆レイリーステップに吸い込むことができる。また、逆レイリーステップの相対回転終端側には、該逆レイリーステップよりも容積の大きい深溝が設けられており、逆レイリーステップで回収された被密封流体は、深溝を介して被密封流体側に戻されるようになっている。このようにして、一対の摺動部品間の被密封流体が漏れ側に漏れることを防止して密封性を向上させていた。
国際公開第２０１２／０４６７４９号（第１４－１６頁、第１図）
　特許文献１のような摺動部品にあっては、一方の摺動部品に設けられた逆レイリーステップ内の被密封流体は、対向する他方の摺動部品の相対回転により該被密封流体が逆レイリーステップから深溝に向けて移動するようになっている。しかしながら、逆レイリーステップの流路断面積は周方向に一定であるため、被密封流体の逆レイリーステップから深溝への移動量は、摺動部品の相対回転速度に左右されるようになっており、特に摺動部品がある一定以上の高速回転になると、逆レイリーステップにおける上方側の被密封流体は他方の摺動部品の移動に追従するものの、底面側の被密封流体は該他方の摺動部品の移動に追従しにくくなり、逆レイリーステップ内の被密封流体の移動量は相対回転速度の上昇ほど増えず、逆レイリーステップ内に十分な負圧が発生しない虞があった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、他方の摺動部品の相対回転速度に関わらず、浅溝内に負圧を確実に生じさせることができる摺動部品を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明の摺動部品は、
　回転機械の相対回転する箇所に配置され他の摺動部品と相対摺動する環状の摺動部品であって、
　前記摺動部品の摺動面には、周方向に延びる負圧発生用の浅溝と、前記浅溝内の被密封流体を回収する前記浅溝よりも深い深溝と、が備えられており、
　前記浅溝は、前記深溝に向かって流路断面積が狭まる終端部を有している。
　これによれば、浅溝の終端部は、深溝に向かって流路断面積が狭まっていることから、摺動部品の相対回転時には、浅溝内の被密封流体の圧力が終端部で高められ、該終端部の被密封流体は下流側に深溝が配置されていることにより深溝に流入しやすくなっている。このようにして、摺動部品の回転速度によらずに浅溝内に負圧を確実に発生させることができる。また、浅溝の終端部の被密封流体が深溝に流入するので該浅溝によって摺動面間に正圧が発生することを抑制できる。
　前記浅溝は、前記終端部が前記深溝に向けて漸次浅くなっていてもよい。
　これによれば、浅溝は終端部から深溝にかけて浅溝の底面から摺動面に向かうように被密封流体が凝集するため、摺動面の流れの影響を受け易くなるので被密封流体を深溝に多く流入させることができる。
　前記浅溝の前記終端部の底面が、前記深溝側に凹むように湾曲していてもよい。
　これによれば、終端部において被密封流体の圧力が高まる領域を小さくすることができる。
　前記深溝は、被密封流体側に連通していてもよい。
　これによれば、深溝に回収された被密封流体を被密封流体側に戻すことができる。
　前記浅溝は、前記摺動部品の摺動面の全周に亘って延び、前記深溝に対して周方向に連なる始端部を備えていてもよい。
　これによれば、摺動部品の摺動面の全周に亘って負圧を発生させることができる。
　前記浅溝及び前記深溝は、前記摺動部品の摺動面の周方向に等配されており、前記浅溝は、前記深溝を通る径方向に延びる線を基準として対称形状を成していてもよい。
　これによれば、摺動部品の相対回転方向に限られず使用できる。また、深溝よりも相対回転終端側の浅溝には被密封流体が流入し難くなっているため、相対回転終端側の浅溝にも負圧を発生させることができる。
　尚、本発明に係る摺動部品の浅溝が周方向に延びるというのは、浅溝が少なくとも周方向の成分をもって延設していればよく、好ましくは径方向よりも周方向に沿った成分が大きくなるように延設されていればよい。また深溝が径方向に延びているというのは、深溝が少なくとも径方向の成分をもって延設していればよく、好ましくは周方向よりも径方向に沿った成分が大きくなるように延設されていればよい。
　また、被密封流体は、気体または液体であってもよいし、液体と気体が混合したミスト状であってもよい。
本発明の実施例１におけるメカニカルシールの一例を示す縦断面図である。 静止密封環の摺動面を軸方向から見た図である。 Ａ－Ａ断面図である。 負圧発生機構における液体誘導溝部近傍を軸方向から見た説明図である。 液体誘導溝部近傍を液体誘導溝部に直交する面で切断した概略断面図である。 実施例１の静止密封環の変形例１を示す説明図である。 実施例１の静止密封環の変形例２を示す説明図である。 実施例１の静止密封環の変形例３を示す説明図である。 実施例１の静止密封環の変形例４を示す説明図である。 実施例１の静止密封環の変形例５を示す説明図である。 実施例１の静止密封環の変形例６を示す説明図である。 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。
　本発明に係る摺動部品を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
　実施例１に係る摺動部品につき、図１から図５を参照して説明する。尚、本実施例においては、摺動部品がメカニカルシールである形態を例に挙げ説明する。また、メカニカルシールを構成する摺動部品の外径側を被密封流体側（高圧側）、内径側を漏れ側としての大気側（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を密封す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が高圧の気体である形態を例示する。
　メカニカルシールは、回転軸１にスリーブ２を介して回転軸１と共に回転可能な状態で設けられた円環状の摺動部品である回転密封環２０と、被取付機器のハウジング４に固定されたシールカバー５に非回転状態かつ軸方向移動可能な状態で設けられた摺動部品としての円環状の静止密封環１０と、から主に構成され、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。尚、回転密封環２０の摺動面２１は平坦面となっており、この平坦面には凹み部が設けられていない。
　静止密封環１０及び回転密封環２０は、代表的にはＳｉＣ（硬質材料）同士またはＳｉＣ（硬質材料）とカーボン（軟質材料）の組み合わせで形成されるが、これに限らず、摺動材料はメカニカルシール用摺動材料として使用されているものであれば適用可能である。尚、ＳｉＣとしては、ボロン、アルミニウム、カーボン等を焼結助剤とした焼結体をはじめ、成分、組成の異なる２種類以上の相からなる材料、例えば、黒鉛粒子の分散したＳｉＣ、ＳｉＣとＳｉからなる反応焼結ＳｉＣ、ＳｉＣ－ＴｉＣ、ＳｉＣ－ＴｉＮ等があり、カーボンとしては、炭素質と黒鉛質の混合したカーボンをはじめ、樹脂成形カーボン、焼結カーボン等が利用できる。また、上記摺動材料以外では、金属材料、樹脂材料、表面改質材料（コーティング材料）、複合材料等も適用可能である。
　図２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相対摺動するようになっている。静止密封環１０の摺動面１１には負圧発生機構１４が設けられている。負圧発生機構１４は、被密封流体Ｆ側に連通して内径方向に延びる深溝としての流体誘導溝部１５と、流体誘導溝部１５の内径側の下流側の周方向端部から静止密封環１０と同心状に周方向に延び流体誘導溝部１５の内径側の上流側の周方向端部に連設される負圧発生用の浅溝９と、を備えている。尚、摺動面１１の負圧発生機構１４以外の部分は平端面を成すランド１２となっている。また、図示しないが、浅溝９の外径側に位置するランド１２には、例えば、ディンプル等の正圧発生機構が形成されている。
　次に、負圧発生機構１４の概略について図２及び図３に基づいて説明する。尚、以下、図２において、流体誘導溝部１５の紙面左側に連設される浅溝９の端部を浅溝９の相対回転の始端部９ａ、すなわち浅溝９内を流れる被密封流体Ｆの上流側とし、流体誘導溝部１５の紙面右側に連設される浅溝９の端部を浅溝９の相対回転の終端部９ｂ、すなわち浅溝９内を流れる被密封流体Ｆの下流側として説明する。さらに尚、説明の便宜上、浅溝９の深さを実際よりも深く図示している。
　本実施例１の流体誘導溝部１５は、静止密封環１０の径方向に延びている。また、流体誘導溝部１５と浅溝９の始端部９ａ及び終端部９ｂとは連設、すなわち周方向に並んで配置されている。浅溝９は、底面９ｃと、底面９ｃの外径側から立設する外側面９ｄと、底面９ｃの内径側から立設する内側面９ｅと、を備えている。外側面９ｄと内側面９ｅは互いに平行かつそれぞれランド１２の平坦面と直交している。
　特に図３に示されるように、底面９ｃのうち、浅溝９の始端部９ａ近傍の底面９ｋは、摺動面１１とは反対側に向けて凸となる円弧状に延びており、浅溝９の深さは、浅溝９の始端側に向かうにつれて漸次浅くなっている。すなわち、流体誘導溝部１５に直交する面で浅溝９の始端部９ａ近傍を切断した断面（図３に示す断面、すなわち、周断面）は流体誘導溝部１５側に凹むように湾曲している。
　浅溝９の始端部９ａには、浅溝９と流体誘導溝部１５とを区画する壁部９ｆが形成されている。また、壁部９ｆの頂部９ｇは径方向に延びる線状をなしており、ランド１２の平端面、すなわち図３における上面よりも僅かに深い位置、すなわち底面９ｃ側に配設されている。頂部９ｇにおけるランド１２の平端面側の空間Ｇ１で浅溝９と流体誘導溝部１５とが連通されている。このように、浅溝９の始端部９ａの流路断面積は流体誘導溝部１５に向けて漸次小さくなっている。
　また、底面９ｃのうち、浅溝９の終端部９ｂ近傍の底面９ｍは、摺動面１１とは反対側に向けて凸となる円弧状に延びており、浅溝９の深さは、浅溝９の終端側に向かうにつれて漸次浅くなっている。すなわち、流体誘導溝部１５に直交する面で浅溝９の終端部９ｂ近傍を切断した断面は流体誘導溝部１５側に凹むように湾曲している。
　浅溝９の終端部９ｂには、浅溝９と流体誘導溝部１５とを区画する壁部９ｈが形成されている。また、壁部９ｈの頂部９ｊは、ランド１２の平端面よりも僅かに深い位置、すなわち底面９ｃ側に配設されている。頂部９ｊにおけるランド１２の平端面側の空間Ｇ２で浅溝９と流体誘導溝部１５とが連通されている。このように、浅溝９の終端部９ｂの流路断面積は流体誘導溝部１５に向けて漸次小さくなっている。
　また、底面９ｃのうち、始端部９ａ近傍の底面９ｋと終端部９ｂ近傍の底面９ｍの間の底面９ｎはランド１２の平端面に平行な平坦面となっており、浅溝９における最も深い部位となっている。
　また、浅溝９の始端部９ａ近傍と浅溝９の終端部９ｂ近傍とは、流体誘導溝部１５に沿って径方向に延びる線ＬＮ（図２参照）を基準として対称形状を成している。
　また、流体誘導溝部１５の深さ寸法Ｌ１０は、浅溝９における最も深い部位、すなわち、ランド１２の平端面から浅溝９の底面９ｎまでの間の深さ寸法Ｌ２０よりも深くなっている（Ｌ１０＞Ｌ２０）。
　具体的には、本実施例１における流体誘導溝部１５の深さ寸法Ｌ１０は、１００μｍに形成されており、浅溝９の深さ寸法Ｌ２０は、１μｍに形成されている。尚、流体誘導溝部１５の深さ寸法が浅溝９の深さ寸法よりも深く形成されていれば、流体誘導溝部１５及び浅溝９の深さ寸法は自由に変更でき、好ましくは寸法Ｌ１０は寸法Ｌ２０の５倍以上である。
　次いで、静止密封環１０と回転密封環２０との相対回転時の動作について図４及び図５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、流体誘導溝部１５を介して被密封流体Ｆが浅溝９内に流入している。尚、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間から低圧側に漏れ出す量はほぼない。
　回転密封環２０が静止密封環１０に対して相対回転すると、摺動面１１，２１よりも外径側の被密封流体Ｆが摺動面１１，２１間に引き込まれるとともに、前述した図示略の正圧発生機構により発生する正圧により摺動面１１，２１間が若干離間する。また、図４及び図５に示されるように、浅溝９内に流入した被密封流体Ｆが矢印Ｌ１に示すように摺動面２１との摩擦により回転密封環２０の回転方向に追随移動する。
　浅溝９の終端部９ｂは、流体誘導溝部１５に向けて流路断面積が漸次小さくなっているので、流体が凝集し、それにより終端部９ｂ近傍が最も圧力が高くなり、圧力が高められた被密封流体Ｆは、矢印Ｌ２に示すように外側面９ｄと内側面９ｅと頂部９ｊと回転密封環２０の摺動面２１で囲まれた空間を介して流体誘導溝部１５に流入するが、流体誘導溝部１５は流体が分散するほどの空間を有しているため、凝集された流体を分散し、流体の分散により、高められた圧力を低下させ、下流側の浅溝９、すなわち始端部９ａ側に高い圧力の被密封流体Ｆを流入させなくする。一方、浅溝９の始端部９ａでは、頂部９ｇの下流側の浅溝９の体積が急激に大きくなるため、流体が分散することにより、負圧が発生し、その負圧が浅溝９の全域に及ぶ。
　また、静止密封環１０と回転密封環２０との相対回転速度が一定以上になると、浅溝９の終端部９ｂから流入する被密封流体Ｆにより流体誘導溝部１５内の被密封流体Ｆが矢印Ｌ３に示すように外径側に押し出される。また、静止密封環１０と回転密封環２０との相対回転時には、摺動面１１，２１間にそれらの外径側及び流体誘導溝部１５内から被密封流体Ｆが随時流入しており、潤滑性に優れている。
　このとき、浅溝９の終端部９ｂ以外の部分の周辺の被密封流体Ｆは、浅溝９に生じる負圧により矢印Ｈ１に示すように、浅溝９内に吸い込まれる。一方、浅溝９の終端部９ｂ近傍の被密封流体Ｆは、上述したように高圧となっているため、矢印Ｈ２に示すように、ランド１２に位置したままで、浅溝９にはほぼ進入しない。また、流体誘導溝部１５の近傍の被密封流体Ｆは、矢印Ｈ３に示すように、流体誘導溝部１５に進入するとともに、流体誘導溝部１５内の被密封流体Ｆの一部は、矢印Ｈ４に示すように、摺動面２１との摩擦等により摺動面１１，２１間に流出するようになっている。
　以上説明したように、浅溝９の終端部９ｂは、流体誘導溝部１５に向けて流路断面積が漸次小さくなっているので、静止密封環１０と回転密封環２０との相対回転時には、浅溝９内の被密封流体Ｆの圧力を高め難くし、浅溝９を負圧に維持し易く、大気側に漏れようとする被密封流体Ｆを回収することができる。
　また、浅溝９の終端部９ｂの相対回転下流側には、浅溝９よりも深い流体誘導溝部１５が配設されているので、終端部９ｂ近傍で圧力が高められた被密封流体Ｆは、流体誘導溝部１５内に流入するようになっており、圧力が高められた被密封流体Ｆを流体誘導溝部１５にて分散させ、摺動面１１，２１間に流出することが抑制され、摺動面１１，２１間に正圧が発生することを抑制できる。これにより、浅溝９の負圧発生能力が低下することを防止できる。また、圧力が高められた被密封流体Ｆは流体誘導溝部１５にて分散させられるため、下流側の浅溝９に流入することなく、下流側の浅溝９で好適に負圧を発生させることができる。
　また、浅溝９の終端部９ｂは流体誘導溝部１５に連通しているので、摺動面１１，２１間に圧力が高められた被密封流体Ｆが流出することが抑制され、摺動面１１，２１間に正圧が発生することが抑制される。
　また、浅溝９の終端部９ｂ近傍の底面９ｃは、流体誘導溝部１５に向けて漸次浅くなっている。これによれば、浅溝９の終端部９ｂから流体誘導溝部１５に向けて浅溝９の底面９ｎから摺動面に向かうように被密封流体Ｆが凝集するため、被密封流体Ｆが摺動面の流れの影響を受け易くなり、下流側にある流体誘導溝部１５に多く流入させることができる。
　また、浅溝９の終端部９ｂの底面９ｃが、流体誘導溝部１５側に凹むように湾曲しており、終端部９ｂの末端である頂部９ｊは、対向する摺動面２１側、すなわち静止密封環１０の軸方向を向くので、終端部９ｂにおいて被密封流体Ｆの圧力が高まる領域を周方向に小さくすることができる。すなわち、浅溝９の負圧発生領域を大きく確保することができる。また、浅溝９内の被密封流体Ｆの圧力を流体誘導溝部１５の上流側の直前まで高めないように維持し、圧力を高める箇所は終端部９ｂと流体誘導溝部１５との境界付近に配置させ易く、そのため、圧力が高められた被密封流体Ｆが浅溝９に戻り難く、浅溝９を負圧に維持し易い。
　また、浅溝９の終端部９ｂの底面９ｃが、流体誘導溝部１５側に凹むように湾曲しているので、浅溝９内の被密封流体Ｆの流れに乱れが生じにくく、被密封流体Ｆの流れが円滑になる。
　また、流体誘導溝部１５は、外径側の被密封流体側に連通しているので、浅溝９から回収した被密封流体Ｆを外径側の被密封流体Ｆ側に戻すことができる。また、静止密封環１０及び回転密封環２０の相対回転時には、遠心力により被密封流体Ｆを外径側の被密封流体Ｆ側に戻しやすく、被密封流体Ｆを摺動面１１，２１よりも内径側の低圧側への漏れを低減できる。
　また、浅溝９は摺動面１１の全周に亘って同心円上に延び、１つの流体誘導溝部１５に対して始端部９ａと終端部９ｂとで周方向に連通しているので、摺動面１１の全周に亘って浅溝９の負圧を発生させることができる。
　また、浅溝９の始端部９ａは、空間Ｇ１を介して流体誘導溝部１５と連通しており、静止密封環１０と回転密封環２０との相対回転時には、流体誘導溝部１５から浅溝９の始端部９ａ側に被密封流体Ｆが進入しにくくなっているので、浅溝９内に大きな負圧を発生させることができる。
　また、浅溝９の始端部９ａと終端部９ｂとは、流体誘導溝部１５に沿って径方向に延びる線ＬＮを基準として対称形状を成しているので、静止密封環１０と回転密封環２０との相対回転方向に関わらず使用できる。
　また、前記実施例１では、深溝としての流体誘導溝部１５が外径側の被密封流体Ｆ側に連通している形態を例示したが、これに限られず、例えば、図６に示される変形例１の静止密封環１００のように、深溝としての流体誘導溝部１５１が静止密封環１０の大気Ａ側及び被密封流体Ｆ側に連通しないようになっていてもよい。
　また、浅溝９の終端部９ｂから流出する被密封流体Ｆが少ない場合、すなわち、漏れ側への許容漏れ量以内である場合には、例えば、図７に示される変形例２の静止密封環１０１のように、深溝としての流体誘導溝部１５２が静止密封環１０１の内径側の大気Ａ側に連通していてもよい。
　すなわち、深溝は、摺動面１１，２１間に正圧が発生しない、または正圧を抑制できる程度に浅溝９の終端部９ｂから流出する被密封流体Ｆを回収可能であれば、大きさや形状を自由に変更してもよい。
　また、前記実施例１では、浅溝９の始端部９ａ及び終端部９ｂの底面９ｃが、流体誘導溝部１５側に凹むように湾曲している形態を例示したが、これに限られず、例えば、図８に示される変形例３の静止密封環１０２のように、浅溝９０の始端部９０ａの底面９０ｃが壁部９０ｆにおける端面９０ｇに向けて直線状に傾斜するように延び、終端部９０ｂの底面９０ｃ’が壁部９０ｈにおける端面９０ｊに向けて直線状に傾斜するように延びていてもよい。これによれば、浅溝９０内から流体誘導溝部１５に向けて流れる被密封流体Ｆの流れを円滑にすることができる。
　また、例えば、図９に示される変形例４の静止密封環１０３のように、浅溝９１の始端部９１ａの底面９１ｃと、終端部９１ｂの底面９１ｃ’とが、流体誘導溝部１５の周方向反対側に膨出するように湾曲していてもよい。
　すなわち、浅溝の始端部及び終端部は深溝に向けて漸次浅くなっていれば、その断面形状は自由に変更されていてもよい。尚、摺動部品の相対回転方向が一方方向のみの場合には、少なくとも浅溝の終端部が深溝に向けて漸次浅くなっていればよい。
　尚、本実施例では、浅溝９の終端部９ｂは流体誘導溝部１５に向けて漸次浅くなっており、浅溝９の径方向の幅が周方向に亘って一定である形態を例示し、この形態がより好ましいが、これに限られず、例えば、浅溝の終端部の径方向の幅が漸次狭くなっていてもよい。すなわち、浅溝の終端部は深溝に向けて流路断面積が狭まるように形成されていればよい。
　また、前記実施例１では、浅溝９の始端部９ａ及び終端部９ｂが流体誘導溝部１５に連通している形態を例示したが、図１０に示される変形例５の静止密封環１０４のように、浅溝９２の始端部９２ａ及び終端部９２ｂと流体誘導溝部１５との間にランド１２１が形成されていてもよい。つまり、終端部９ｂの下流側に流体誘導溝部１５が隣接して配置されていればよい。
　また、前記実施例１では、浅溝９における壁部９ｆの頂部９ｇ、及び壁部９ｈの頂部９ｊは、ランド１２の平端面よりも僅かに底面９ｃ側に配設されている形態を例示したが、これに限られず、図１１に示される変形例６の静止密封環１０６のように、浅溝９における頂部９ｇ’及び頂部９ｊ’は、ランド１２の平端面と同一平面状に配置されていてもよい。すなわち、摺動部品の摺動面間に許容値以上の正圧が発生することを防止できれば、浅溝の始端部及び終端部は深溝と連通していなくてもよい。
　次に、実施例２に係る摺動部品につき、図１２を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
　図１２に示されるように、実施例２の静止密封環１０５の摺動面１１５には、負圧発生機構１４５が周方向に離間して複数、本実施例では３つ形成されている。負圧発生機構１４５は、外径側から内径側に延びる流体誘導溝部１５３と、流体誘導溝部１５３の内径側端部から相対回転終端側、すなわち紙面反時計回りに延びる軸方向視円弧状の第１浅溝９５と、流体誘導溝部１５３の内径側端部から相対回転始端側、すなわち紙面時計回りに延びる軸方向視円弧状の第２浅溝９６と、を備えている。
　第１浅溝９５の始端部９５ａは、第１浅溝９５の中間部９５ｃ及び終端部９５ｂよりも浅くなるように形成されており、中間部９５ｃ及び終端部９５ｂはランド１２２の平端面と平行に延び、同一深さに形成されている。また、第２浅溝９６の終端部９６ｂは、第２浅溝９６の始端部９６ａ及び中間部９６ｃよりも浅くなるように形成されており、始端部９６ａ及び中間部９６ｃはランド１２２の平端面と平行に延び、同一深さに形成されている。すなわち、第１浅溝９５の始端部９５ａ及び第２浅溝９６の終端部９６ｂは、流体誘導溝部１５３側に向けて漸次浅くなるように形成されている。
　また、第１浅溝９５及び第２浅溝９６は、流体誘導溝部１５３に沿って径方向に延びる線ＬＮを基準として対称形状を成しているので、静止密封環１０５と回転密封環２０との相対回転方向に関わらず使用できる。
　回転密封環２０が静止密封環１０５に対して相対回転すると、流体誘導溝部１５３が第２浅溝９６の下流側に配置されているため、第２浅溝９６内の被密封流体Ｆが始端部９６ａから中間部９６ｃ、終端部９６ｂ側に移動し、終端部９６ｂで圧力が高められても流体誘導溝部１５３に流入しやすくなっている。また、第１浅溝９５の始端部９５ａは、流体誘導溝部１５３側との連通口が小さくなっているので、流体誘導溝部１５３から第１浅溝９５内に被密封流体Ｆが流入し難く、第１浅溝９５でも負圧を発生させることができる。
　また、第１浅溝９５の終端部９５ｂから摺動面１１５に流出した被密封流体Ｆは下流側に隣接する負圧発生機構１４５の第２浅溝９６の始端部９６ａから吸い込むことができるので、大気Ａ側に被密封流体Ｆが漏れることを抑制できる。
　尚、周方向に隣接する第１浅溝９５の終端部９５ｂと第２浅溝９６の始端部９６ａが周方向に連続していてもよい。
　また、本実施例２の摺動部品にも前述した変形例１～６の形状を適用してもよい。
　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、負圧発生機構を静止密封環にのみ設ける例について説明したが、負圧発生機構を回転密封環にのみ設けてもよく、静止密封環と回転密封環の両方に設けてもよい。
　また、被密封流体側を高圧側、漏れ側を低圧側として説明してきたが、被密封流体側が低圧側、漏れ側が高圧側となっていてもよいし、被密封流体側と漏れ側とは略同じ圧力であってもよい。
　また、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。
９　　　　　　　　浅溝
９ａ　　　　　　　始端部
９ｂ　　　　　　　終端部
９ｃ　　　　　　　底面
１０　　　　　　　静止密封環（摺動部品）
１１　　　　　　　摺動面
１４　　　　　　　負圧発生機構
１５　　　　　　　液体誘導溝部（深溝）
２０　　　　　　　回転密封環（摺動部品）
２１　　　　　　　摺動面
９０　　　　　　　浅溝
９０ａ　　　　　　始端部
９０ｂ　　　　　　終端部
９１　　　　　　　浅溝
９１ａ　　　　　　始端部
９１ｂ　　　　　　終端部
９２　　　　　　　浅溝
９２ａ　　　　　　始端部
９２ｂ　　　　　　終端部
９５　　　　　　　第１浅溝（浅溝）
９５ａ　　　　　　始端部
９５ｂ　　　　　　終端部
９６　　　　　　　第２浅溝（浅溝）
９６ａ　　　　　　始端部
９６ｂ　　　　　　終端部
１００～１０５　　静止密封環
１４５　　　　　　負圧発生機構
１５１，１５２，１５３　　液体誘導溝部（深溝）
Ａ　　　　　　　　大気
Ｆ　　　　　　　　被密封流体

Claims (6)

  1. 　回転機械の相対回転する箇所に配置され他の摺動部品と相対摺動する環状の摺動部品であって、
    　前記摺動部品の摺動面には、周方向に延びる負圧発生用の浅溝と、前記浅溝内の被密封流体を回収する前記浅溝よりも深い深溝と、が備えられており、
    　前記浅溝は、前記深溝に向かって流路断面積が狭まる終端部を有している摺動部品。
  2. 　前記浅溝は、前記終端部が前記深溝に向けて漸次浅くなっている請求項１に記載の摺動部品。
  3. 　前記浅溝の前記終端部の底面が、前記深溝側に凹むように湾曲している請求項２に記載の摺動部品。
  4. 　前記深溝は被密封流体側に連通している請求項１ないし３のいずれかに記載の摺動部品。
  5. 　前記浅溝は前記摺動部品の摺動面の全周に亘って延び、前記深溝に対して周方向に連なる始端部を備えている請求項１ないし４のいずれかに記載の摺動部品。
  6. 　前記浅溝及び前記深溝は前記摺動部品の摺動面の周方向に等配されており、前記浅溝は前記深溝を通る径方向に延びる線を基準として対称形状を成している請求項１ないし４のいずれかに記載の摺動部品。
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