WO2021200938A1 - 摺動部品 - Google Patents

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WO2021200938A1
WO2021200938A1 PCT/JP2021/013524 JP2021013524W WO2021200938A1 WO 2021200938 A1 WO2021200938 A1 WO 2021200938A1 JP 2021013524 W JP2021013524 W JP 2021013524W WO 2021200938 A1 WO2021200938 A1 WO 2021200938A1
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WO
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groove
dynamic pressure
fluid
pressure generating
sliding
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/013524
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English (en)
French (fr)
Inventor
忠継 井村
岩 王
翔悟 福田
健太 内田
Original Assignee
イーグル工業株式会社
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Publication date
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Priority to KR1020227033234A priority patent/KR20220146576A/ko
Priority to JP2022512533A priority patent/JP7480278B2/ja
Priority to CN202180021279.XA priority patent/CN115298462A/zh
Priority to EP21779618.4A priority patent/EP4130523A4/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3404—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal
    • F16J15/3408—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface
    • F16J15/3412—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface with cavities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/74—Sealings of sliding-contact bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3404—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal
    • F16J15/3408—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface
    • F16J15/3424—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface with microcavities

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.
  • it has been desired to reduce the energy lost due to sliding for environmental measures and the like.
  • the mechanical seal shown in Patent Document 1 is provided with a dynamic pressure generating mechanism on the sliding surface of one of the sliding parts.
  • This dynamic pressure generation mechanism has a conduction groove that communicates with the outer space in which the sealed fluid exists and extends in the radial direction, and a dynamic pressure generation groove that extends from the conduction groove in the circumferential direction and has a closed end. Is formed deeper than the dynamic pressure generating groove.
  • a sliding component such as Patent Document 1
  • the conductive groove is filled with the fluid, the fluid is surely supplied from the conductive groove to the dynamic pressure generating groove during the relative rotation of the sliding component.
  • the conduction groove is deeper than the dynamic pressure generation groove and is filled with a large amount of fluid, and contamination may accumulate in the conduction groove, causing contamination to get caught between the sliding surfaces and cause abstract wear. there were.
  • the present invention has been made by paying attention to such a problem, and an object of the present invention is to provide a sliding component capable of suppressing the accumulation of contamination in a conduction groove.
  • the sliding parts of the present invention are An annular sliding component that is placed at a location where the rotating machine rotates relative to another and slides relative to other sliding components.
  • the sliding surface of the sliding component is provided with a conduction groove communicating with the external space and a dynamic pressure generating groove communicating with the conduction groove and extending in the circumferential direction and having a closed end portion.
  • the bottom of the conduction groove has at least a part of an inclined surface inclined in the radial direction.
  • the fluid on the upper surface side of the conduction groove mainly receives a shearing force, and a vortex-like flow centered on the radial direction is generated in the conduction groove, and this vortex-like flow is an inclined surface. Due to the influence of the above, the fluid is inclined along the inclined surface, and a component flowing in the radial direction is generated in the fluid in the conduction groove. In this way, it is possible to induce the flow of fluid flowing in the radial direction in the conduction groove and discharge the contamination flowing into the conduction groove to the outside of the conduction groove to prevent the contamination from accumulating in the conduction groove.
  • the inclined surface may be formed at the bottom of the conduction groove over the entire area in the radial direction. According to this, the fluid flows smoothly in the radial direction in the conduction groove.
  • the radial end of the conduction groove on the external space side may be wider in the circumferential direction than the end on the radial opposite side of the external space.
  • the peripheral surface on the radial outer space side of the sliding component and the side wall surface of the conduction groove are likely to be formed at an blunt angle in other words, in other words, due to the viscosity of the sliding component. Since it is easy to move along the peripheral surface on the radial outer space side and the side wall surface of the conduction groove, it is easy to take in the fluid in the external space into the conduction groove, and it is easy to discharge the fluid in the conduction groove to the external space.
  • the dynamic pressure generating groove may communicate with each other at a portion shallower than the inclined surface as a whole. According to this, a large communication region between the dynamic pressure generation groove and the conduction groove can be secured, and a step is formed between the conduction groove and the dynamic pressure generation groove, so that the contamination existing in the conduction groove generates the dynamic pressure. It is difficult to enter the groove.
  • the inclined surface may be continuous with the sliding surface. According to this, the fluid is easily discharged between the conduction groove and the sliding surface.
  • the side wall portion of the conduction groove may have an arc shape when viewed from the axial direction. According to this, the fluid in the conduction groove flows smoothly in the radial direction along the side wall portion.
  • the dynamic pressure generation groove may communicate with the external space. According to this, even if contamination flows into the dynamic pressure generation groove, the contamination is likely to be discharged to the external space.
  • the dynamic pressure generation groove and the external space may be separated by a land portion. According to this, since it is possible to suppress the fluid in the dynamic pressure generation groove from leaking to the external space, it is possible to generate positive pressure and negative pressure as high dynamic pressure in the dynamic pressure generation groove.
  • the external space according to the present invention may be an outer space existing on the outer diameter side of the sliding component or an inner space existing on the inner diameter side of the sliding component.
  • 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 a BB cross-sectional view. It is the schematic which shows the flow of the fluid in the conduction groove and the dynamic pressure generation groove at the time of relative rotation. It is the schematic which shows the flow of the fluid in the conduction groove at the time of relative rotation. 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.
  • the sliding parts according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
  • a mode in which the sliding component is a mechanical seal will be described as an example.
  • a mode in which the sealed fluid F exists in the inner space S1 as the outer space on the inner diameter side of the mechanical seal and the atmosphere A exists in the outer space S2 as the outer space on the outer diameter side will be described as an example. ..
  • 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 outside type that seals the sealed fluid F that tends to leak from the inner diameter side to the outer diameter side of the sliding surface.
  • a mode in which the sealed fluid F is a high-pressure liquid and the atmosphere A is a gas having a lower pressure than the sealed fluid F is illustrated.
  • the mechanical seal is fixed to the rotary seal ring 20 as another annular sliding component provided on the rotary shaft 1 so as to be rotatable together with the rotary shaft 1 via the sleeve 2, and to the housing 4 of the attached device.
  • the 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 recess such as a groove.
  • the static sealing ring 10 and the rotary sealing ring 20 are typically formed of SiC (hard material) or a combination of SiC (hard material) and carbon (soft material), but the sliding material is not limited to this. It can be applied as long as it is used as a sliding material for mechanical seals.
  • the SiC includes a sintered body 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.
  • the rotary sealing ring 20 slides relative to the static sealing ring 10 counterclockwise as shown by an arrow.
  • a plurality of (8 in the first embodiment) dynamic pressure generating mechanisms 14 are evenly arranged in the circumferential direction on the inner diameter side.
  • the portion of the sliding surface 11 other than the dynamic pressure generating mechanism 14 is a land 12 whose upper portion forms a flat end surface.
  • a positive pressure generating mechanism such as dimples may be formed on the outer diameter side of the sliding surface 11.
  • the dynamic pressure generation mechanism 14 includes a fluid guide groove 15 as a conduction groove communicating with the inner space S1, a first dynamic pressure generation groove 16 for generating positive pressure extending counterclockwise from the fluid guide groove 15 in the circumferential direction.
  • a second dynamic pressure generating groove 17 for generating a negative pressure extending clockwise from the fluid guiding groove 15 is provided.
  • the fluid guide groove 15 is directed toward the flat surface of the land 12 along the bottom surface 15a as a semicircular bottom portion having a convex shape on the outer diameter side when viewed from the axial direction and the arcuate side edge of the bottom surface 15a. It is composed of a vertically extending side wall portion 15b.
  • the communication portion 15c (that is, the radial end portion on the outer space side) communicating with the inner space S1 in the fluid guide groove 15 is a portion on the top side of the outer diameter side of the fluid guide groove 15, that is, the outermost diameter portion. It is formed wider in the circumferential direction than 15d.
  • the bottom surface 15a is an inclined surface 15a formed of a plane that gradually becomes shallower in the radial direction from the inner diameter side to the outer diameter side, and the outermost diameter portion 15d of the bottom surface 15a (that is, the end portion on the side opposite to the external space in the radial direction). ) Extends to the flat surface of the land 12. That is, a surface that is inclined over the entire radial direction of the bottom surface 15a is formed. Further, the fluid guide groove 15 has a maximum width W1 in the radial direction in the outermost diameter portion 15d.
  • the innermost diameter portion of the fluid guide groove 15, that is, the communication portion 15c has the deepest depth D1.
  • the depth D1 of this example is 100 ⁇ m.
  • the deepest depth D1 of the fluid guide groove 15 can be freely changed.
  • the fluid guide groove 15 has a symmetrical shape in the circumferential direction with reference to the virtual line LN (see FIG. 5) extending in the radial direction.
  • the start end portion 16A of the relative rotation communicates with the fluid guide groove 15, and the end portion 16B of the relative rotation is closed.
  • the first dynamic pressure generating groove 16 has a bottom surface 16a that is flat from the start end portion 16A to the end portion 16B and parallel to the flat surface of the land 12, and the land 12 from the end edge of the end portion 16B of the bottom surface 16a. It is composed of a wall portion 16b extending vertically toward the flat surface of the bottom surface 16a and a side wall portion 16c extending vertically from the side edge on the outer diameter side of the bottom surface 16a toward the flat surface of the land 12, and is composed of the inner diameter side of the bottom surface 16a. The side edge of the is connected to the inner space S1.
  • the width W2 in the radial direction of the first dynamic pressure generating groove 16 is constant over the circumferential direction, and the width W2 is smaller than the width W1 (W1> W2).
  • the first dynamic pressure generation groove 16 has a constant depth D2 from the start end portion 16A to the end end portion 16B.
  • the depth D2 of this example is 10 ⁇ m.
  • the depth D2 of the first dynamic pressure generating groove 16 can be freely changed, but the depth D2 is preferably 1/10 times or less of the depth D1.
  • the second dynamic pressure generation groove 17 has a bottom surface 17a that is flat from the start end portion 17A to the end portion 17B and parallel to the flat surface of the land 12, and the land 12 from the edge of the end portion 17B of the bottom surface 17a. It is composed of a wall portion 17b extending vertically toward the flat surface of the bottom surface 17a and a side wall portion 17c extending vertically from the side edge on the outer diameter side of the bottom surface 17a toward the flat surface of the land 12, and is composed of the inner diameter side of the bottom surface 17a. The side edge of the is connected to the inner space S1.
  • the second dynamic pressure generation groove 17 has a constant depth D3 from the start end portion 17A to the end end portion 17B.
  • the depth D2 of the first dynamic pressure generating groove 16 and the depth D3 of the second dynamic pressure generating groove 17 may have different dimensions.
  • the depth D3 of the second dynamic pressure generating groove 17 can be freely changed, but the depth D3 is preferably 1/10 times or less of the depth D1.
  • the first dynamic pressure generating groove 16 and the second dynamic pressure generating groove 17 have a symmetrical shape in the circumferential direction with reference to the virtual line LN extending in the radial direction.
  • first dynamic pressure generating groove 16 and the second dynamic pressure generating groove 17 communicate with each other in a region shallower than the bottom surface 15a of the fluid induction groove 15. That is, a step is formed by the side wall portion 15b interposed between the bottom surface 15a of the fluid guide groove 15, the first dynamic pressure generating groove 16, and the second dynamic pressure generating groove 17.
  • the sealed fluid F in the first dynamic pressure generating groove 16 moves from the start end portion 16A toward the end end portion 16B, and is shown by the arrow L3 accordingly. As described above, the sealed fluid F in the fluid guide groove 15 flows into the first dynamic pressure generation groove 16.
  • the pressure of the sealed fluid F in the first dynamic pressure generating groove 16 that has moved toward the end portion 16B is increased in the wall portion 16b and its vicinity. That is, a positive pressure is generated in and near the wall portion 16b.
  • the sealed fluid F in the inner space S1 is one in the first dynamic pressure generating groove 16.
  • the sealed fluid F in the first dynamic pressure generation groove 16 partially flows out into the inner space S1 as shown by the arrow L1''.
  • the sealed fluid F in the second dynamic pressure generating groove 17 moves from the starting end portion 17A toward the ending portion 17B and flows out into the fluid guiding groove 15.
  • Negative pressure is generated in the second dynamic pressure generation groove 17 in which the sealed fluid F moves toward the end portion 17B.
  • the pressure at the start end portion 17A is lower than the pressure at the end portion 17B.
  • the sealed fluid F in the inner space S1 is one in the second dynamic pressure generating groove 17.
  • the sealed fluid F in the second dynamic pressure generation groove 17 partially flows out into the inner space S1.
  • the sealed fluid F in the fluid guide groove 15, particularly the sealed fluid F in the upper part of the fluid guide groove 15, is from the second dynamic pressure generation groove 17 side to the first dynamic pressure generation groove 16. Move in the circumferential direction toward the side.
  • the sealed fluid F in the inner space S1 partially flows into the fluid guide groove 15, and is indicated by the arrow L5.
  • the sealed fluid F in the fluid guide groove 15 partially flows out into the inner space S1.
  • the positive pressure increases in the wall portion 16b of the first dynamic pressure generating groove 16 and its vicinity, as shown by the arrow L6.
  • the sealed fluid F of the first dynamic pressure generating groove 16 flows out from the terminal portion 16B between the sliding surfaces 11 and 21.
  • the sealed fluid F of the first dynamic pressure generating groove 16 flows out between the sliding surfaces 11 and 21 in the outer diameter direction from the corner portion composed of the wall portion 16b and the side wall portion 16c.
  • the negative pressure generated at the starting end portion 17A becomes large, and the sealed fluid F between the sliding surfaces 11 and 21 existing in the vicinity of the starting end portion 17A is transferred to the second dynamic pressure generating groove. Since it can be pulled into the 17 and returned to the fluid guide groove 15, it is possible to prevent the sealed fluid F between the sliding surfaces 11 and 21 from leaking into the outer space S2.
  • the pressure of the sealed fluid F in the fluid guide groove 15 is increased by the shearing force to generate a positive pressure, which causes an arrow.
  • the sealed fluid F in the fluid guide groove 15 slightly flows out between the sliding surfaces 11 and 21.
  • the bottom surface 15a of the fluid guide groove 15 is inclined in the radial direction so as to gradually become shallower toward the outer diameter side, the volume of fluid that can flow depending on the radial position of the fluid guide groove 15 is increased. Different, thereby causing a difference in velocity depending on the radial position, and the vortex flow F1 has a component flowing in the radial direction. Further, since the bottom surface 15a is inclined, the fluid flows smoothly in the radial direction.
  • the sealed fluid in the fluid guiding groove 15 Since the pressure of F is higher on the outermost diameter portion 15d side than on the communication portion 15c side, the sealed fluid F in the inner space S1 shown by the arrow L4 does not easily flow to the outermost diameter portion 15d of the fluid guide groove 15. For example, most of the sealed fluid F of the arrow L4 flows to the radial center portion of the fluid guide groove 15 and then flows back toward the inner space S1 (that is, the flow of the arrow L5).
  • the sealed fluid F in the fluid guide groove 15 is affected by the inclined bottom surface 15a, and the spiral flow is inclined in the radial direction. F1 is generated. Therefore, since a component that flows in the radial direction is generated in the sealed fluid F in the fluid guide groove 15, the contamination that has flowed into the fluid guide groove 15 can be discharged to the outside of the fluid guide groove 15, and the contamination accumulates in the fluid guide groove 15. Can be suppressed. Further, a part of the sealed fluid F in the fluid guide groove 15 is increased in pressure at the portion of the side wall portion 15b on the side of the first dynamic pressure generating groove 16 and flows out between the sliding surfaces 11 and 21, so that the fluid is guided. The radial flow of the sealed fluid F in the groove 15 is promoted (see arrow L7 in FIGS. 5 and 6).
  • the contamination flowing into the fluid guide groove 15 is discharged to the inner space S1 mainly together with the flow of the sealed fluid F flowing out from the fluid guide groove 15 to the inner space S1 (FIGS. 5 and 6). See arrow L5). Further, a part of the contamination is discharged between the sliding surfaces 11 and 21 together with the flow of the sealed fluid F flowing out from the fluid guide groove 15 between the sliding surfaces 11 and 21 (arrows L7 in FIGS. 5 and 6). reference). The amount of contamination discharged between the sliding surfaces 11 and 21 is smaller than the amount of contamination discharged into the inner space S1.
  • the vortex flow F1 generated in the fluid guide groove 15 can wind up the contamination accumulated on the bottom surface 15a of the fluid guide groove 15 and move it in the radial direction together with the sealed fluid F, so that the contamination can be moved to the outside of the fluid guide groove 15. Easy to discharge.
  • the bottom surface 15a of the fluid guide groove 15 is a flat surface inclined and extending from the communication portion 15c to the outermost diameter portion 15d of the bottom surface 15a. That is, the sealed fluid F of the fluid guide groove 15 flows smoothly in the radial direction.
  • the flat surface may be formed as long as the sealed fluid F flows in the radial direction, and may have a step portion that does not obstruct the radial flow or an uneven surface that is unavoidable in manufacturing.
  • the communicating portion 15c communicating with the inner space S1 in the fluid guiding groove 15 is formed wider in the circumferential direction than the portion on the top side on the outer diameter side of the fluid guiding groove 15, it is inside the static sealing ring 10.
  • the peripheral surface and the side wall portion 15b of the fluid guide groove 15 are formed at an angle (blunt angle) along the circumferential direction, and the fluid is viscous to the inner peripheral surface of the static sealing ring 10 and the side wall portion 15b of the fluid guide groove 15. Since it is easy to move along the above, the sealed fluid F in the inner space S1 is easily taken into the fluid guide groove 15, and the sealed fluid F in the fluid guide groove 15 is easily discharged into the inner space S1.
  • first dynamic pressure generating groove 16 and the second dynamic pressure generating groove 17 communicate with each other in a region shallower than the bottom surface 15a of the fluid induction groove 15. According to this, a large communication region between the first dynamic pressure generating groove 16 and the second dynamic pressure generating groove 17 and the fluid guiding groove 15 can be secured, and the bottom surface 15a of the fluid guiding groove 15 and the first dynamic pressure generating groove 16 can be secured. Since a step is formed by the side wall portion 15b between the and the second dynamic pressure generating groove 17, the contamination existing in the fluid induction groove 15 is formed in the first dynamic pressure generating groove 16 and the second dynamic pressure generating groove 17. Difficult to enter. Further, since the height of the side wall portion 15b can be secured, the spiral flow F1 can be easily formed in the radial direction.
  • the fluid guide groove 15 since the outermost diameter portion 15d of the bottom surface 15a of the fluid guide groove 15 extends to the flat surface of the land 12 and is continuous, the fluid is discharged between the fluid guide groove 15 and the sliding surfaces 11 and 21. This can be done and the radial flow of the sealed fluid F in the fluid guide groove 15 can be promoted.
  • the side wall portion 15b of the fluid guide groove 15 has an arc shape when viewed from the axial direction. According to this, since the corner portion is not formed in the side wall portion 15b, the sealed fluid F in the fluid guide groove 15 does not stay and flows smoothly in the radial direction along the side wall portion 15b.
  • the sealed fluid F in the fluid guide groove 15 is formed on the side wall portion 15b. It flows in a well-balanced manner along.
  • first dynamic pressure generating groove 16 and the second dynamic pressure generating groove 17 communicate with the inner space S1, even if the contamination flows into the first dynamic pressure generating groove 16 and the second dynamic pressure generating groove 17. It can be discharged to the inner space S1 together with the arrow L1'' and the arrow L2'', and it is possible to suppress the accumulation of contamination in the first dynamic pressure generation groove 16 and the second dynamic pressure generation groove 17.
  • the present invention is not limited to this, and for example, as shown in FIG. 7, the fluid guide groove 151 Is substantially rectangular when viewed from the axial direction, specifically, the inner space S1 side is an arc, the outer space S2 side is a straight line, and both sides in the radial direction are surrounded by straight lines orthogonal to the straight line on the outer space S2 side. You may.
  • the fluid guide groove 152 has a substantially trapezoidal shape in which the inner space S1 side is wide when viewed from the axial direction.
  • the inner space S1 side is an arc
  • the outer space S2 side is a straight line and both sides in the radial direction. May form a shape surrounded by a straight line connected to a straight line on the outer space S2 side at an blunt angle.
  • the fluid guide groove 15 has a symmetrical shape in the circumferential direction with respect to the virtual line LN extending in the radial direction.
  • the fluid guide is formed.
  • the groove 153 may have an elliptical shape that is asymmetrical in the circumferential direction with respect to the virtual line LN extending in the radial direction.
  • the fluid guide groove 153 may have a rectangular shape or other polygonal shape that is asymmetrical in the circumferential direction with respect to the virtual line LN.
  • the ends of the first dynamic pressure generating groove 16 and the second dynamic pressure generating groove 17 on the inner space S1 side are provided at positions separated from the circumferential end of the fluid guide groove 15 in the circumferential direction.
  • the end portion 161a and the end portion 171a on the inner space S1 side of the first dynamic pressure generation groove 161 and the second dynamic pressure generation groove 171 are the circumferences of the fluid induction groove 15. It may be provided at the same position in the circumferential direction as the directional end.
  • first dynamic pressure generating groove 16 and the second dynamic pressure generating groove 17 are extended on both sides of the fluid guide groove 15 in the circumferential direction, but as shown in FIG. Only the first dynamic pressure generating groove 162 (that is, the positive pressure generating groove) may extend in the circumferential direction with respect to the fluid guide groove 15.
  • only the second dynamic pressure generating groove 172 (that is, the negative pressure generating groove) may extend in the circumferential direction with respect to the fluid guide groove 15.
  • a fluid guide groove 15, a first dynamic pressure generating groove 163, and a second dynamic pressure generating groove 173 are formed on the sliding surface 110 of the static sealing ring 100.
  • the first dynamic pressure generating groove 163, the second dynamic pressure generating groove 173, and the inner space S1 are partitioned by the land 120.
  • the sealed fluid F of the first dynamic pressure generation groove 163 and the second dynamic pressure generation groove 173 from leaking to the inner space S1, so that the first dynamic pressure generation groove 163 and the second dynamic pressure generation are generated.
  • the dynamic pressure can be reliably generated in the groove 173, and the inflow of contamination from the inner space S1 into the first dynamic pressure generation groove 163 and the second dynamic pressure generation groove 173 can be suppressed.
  • the bottom portion of the conduction groove is inclined in the radial direction and extends to the sliding surface is illustrated, but the present invention is not limited to this, and the bottom portion of the conduction groove is not limited to this. It suffices to have an inclined surface inclined in the radial direction at least a part of the above.
  • the bottom portion 154e of the fluid guide groove 154 has a flat surface 154f extending parallel to the flat surface of the land 12 from the end on the inner diameter side toward the outer diameter side, and the outside of the flat surface 154f. It may be composed of an inclined surface of 154 g that is inclined from the radial end portion toward the flat surface of the land 12.
  • Example 1 and 2 and Modified Examples 1 to 6 the embodiment in which the bottom portion of the conduction groove is a flat inclined surface is illustrated, but for example, the bottom portion has an inclined surface having a curved surface shape in a cross-sectional view. You may.
  • the bottom of the conduction groove is made shallower from the inner diameter side, that is, the side communicating with the external space to the outer space side, that is, the radial closing side of the conduction groove.
  • the form in which the space is inclined is illustrated, but the present invention is not limited to this, and for example, the surface may be inclined so as to become shallower from the radial closed side toward the side communicating with the external space.
  • the sealed fluid has been described as a high-pressure liquid, but the sealed fluid is not limited to this, and may be a gas or a low-pressure liquid, or may be in the form of a mist in which a liquid and a gas are mixed.
  • the fluid on the leak side is the atmosphere A which is a low-pressure gas, but the present invention is not limited to this, and it may be a liquid or a high-pressure gas, or a mist-like mixture of a liquid and a gas. It may be.
  • 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. It may be an inside type that seals the sealed fluid F that leaks from the outer diameter side to the inner diameter side of the moving surface.
  • 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. Further, 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 conduction groove and the dynamic pressure generating groove are provided in the static sealing ring
  • the conduction groove and the dynamic pressure generating groove may be provided in the rotary sealing ring.
  • восем ⁇ dynamic pressure generating mechanisms having a conduction groove and a dynamic pressure generating groove are provided on the sliding surface, but the number thereof may be freely changed. Further, the shapes of the conduction groove and the dynamic pressure generation groove may be freely changed.
  • the inclined surface of the conduction groove is exemplified in a form in which the inclined surface is inclined in the radial direction, but the present invention is not limited to this, and the inclined surface has a component inclining in the circumferential direction in addition to the component inclining in the radial direction. You may be doing it.
  • Static sealing ring (sliding parts) 11 Sliding surface 12 Land (land part) 14 Dynamic pressure generation mechanism 15 Fluid induction groove (conduction groove) 15a Bottom (bottom) 15b Side wall 15c Communication part (radial end on the external space side) 15d Outermost diameter (radial end on the opposite side of the exterior space) 16 1st dynamic pressure generation groove (dynamic pressure generation groove) 17 Second dynamic pressure generation groove (dynamic pressure generation groove) 20 Rotating sealed ring (other sliding parts) 21 Sliding surface 100 Static sealing ring (sliding parts) 110 Sliding surface 120 Lands 151-153 Fluid guide groove (conduction groove) 161 to 163 1st dynamic pressure generation groove (dynamic pressure generation groove) 171 to 173 2nd dynamic pressure generation groove (dynamic pressure generation groove) A Atmosphere F Sealed fluid F1 Vortex flow S1 Interior space (external space) S2 exterior space (external space)

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Abstract

導通溝内にコンタミが溜まることを抑制できる摺動部品を提供する。　回転機械の相対回転する箇所に配置され他の摺動部品２０と相対摺動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、外部空間Ｓ１に連通する導通溝１５と、導通溝１５に連通し周方向に延び、閉塞された終端部１６Ｂを有する動圧発生溝１６と、が備えられており、導通溝１５の底部１５ａは少なくとも一部に径方向に傾斜する傾斜面１５ａ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。
　例えば、特許文献１に示されるメカニカルシールは、一方の摺動部品の摺動面に動圧発生機構が設けられている。この動圧発生機構は、被密封流体が存在する外空間に連通し径方向に延びる導通溝と、導通溝から周方向に延び終端が閉塞された動圧発生溝と、を有し、導通溝は動圧発生溝に比べて深く形成されている。これによれば、摺動部品の相対回転時には、外空間から導通溝を介して動圧発生溝に被密封流体が導入され、該被密封流体が動圧発生溝の終端に向かって移動するようになっており、動圧発生溝の終端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ようになっている。
国際公開第２０１２／０４６７４９号（第１７頁、第１図）
　特許文献１のような摺動部品にあっては、導通溝に流体が満たされていることから、摺動部品の相対回転時には、導通溝から動圧発生溝に確実に流体が供給されるようになっているものの、導通溝は動圧発生溝に比べ深く多くの流体によって満たされており導通溝内にコンタミが溜ってしまい、コンタミを摺動面間に噛み込んでアブレッシブ摩耗を引き起こす虞があった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、導通溝内にコンタミが溜まることを抑制できる摺動部品を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明の摺動部品は、
　回転機械の相対回転する箇所に配置され他の摺動部品と相対摺動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、外部空間に連通する導通溝と、前記導通溝に連通し周方向に延び、閉塞された終端部を有する動圧発生溝と、が備えられており、
　前記導通溝の底部は少なくとも一部に径方向に傾斜する傾斜面を有している。
　これによれば、摺動部品の相対回転時には、主に導通溝上面側の流体がせん断力を受け、導通溝内で径方向を中心とする渦状の流れが生じ、この渦状の流れは傾斜面の影響を受けて傾斜面に沿うように傾斜し、導通溝内の流体に径方向に流れる成分が生じる。このようにして導通溝内において径方向に往来する流体の流れを誘起して導通溝内に流入したコンタミを導通溝外に排出させて、導通溝内にコンタミが溜まることを抑制できる。
　前記傾斜面は、前記導通溝の底部に径方向の全域に亘って形成されていてもよい。
　これによれば、導通溝内において流体が径方向に円滑に流れる。
　前記導通溝は、前記外部空間側の径方向端部が前記外部空間とは径方向反対側の端部よりも周方向に幅広となっていてもよい。
　これによれば、摺動部品の径方向外部空間側の周面と、導通溝の側壁面と、が周方向に沿う角度に言い換えると鈍角に形成され易く、流体がその粘性により摺動部品の径方向外部空間側の周面と導通溝の側壁面に沿って移動し易いため、外部空間の流体を導通溝内に取り込みやすく、且つ導通溝内の流体を外部空間に排出しやすい。
　前記動圧発生溝は全体が前記傾斜面よりも浅い部分で連通していてもよい。
　これによれば、動圧発生溝と導通溝との連通領域を大きく確保できるとともに、導通溝と動圧発生溝との間に段差が形成されるので、導通溝に存在するコンタミが動圧発生溝内に進入し難い。
　前記傾斜面は、前記摺動面に連続していてもよい。
　これによれば、導通溝と摺動面間との間で流体が排出されやすい。
　前記導通溝の側壁部は、軸方向から見て円弧状をなしていてもよい。
　これによれば、側壁部に沿って導通溝内の流体が径方向に円滑に流れる。
　前記動圧発生溝は、前記外部空間に連通していてもよい。
　これによれば、動圧発生溝にコンタミが流入しても該コンタミを外部空間に排出しやすい。
　前記動圧発生溝と前記外部空間とは、ランド部により区画されていてもよい。
　これによれば、動圧発生溝内の流体が外部空間に漏れることを抑制できるので、動圧発生溝で高い動圧として正圧、負圧を発生させることができる。
　尚、本発明に係る外部空間というのは、摺動部品の外径側に存在する外空間であってもよいし、摺動部品の内径側に存在する内空間であってもよい。
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。 Ｂ－Ｂ断面図である。 相対回転時における導通溝及び動圧発生溝内の流体の流れを示す概略図である。 相対回転時における導通溝内の流体の流れを示す概略図である。 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における動圧発生溝及び導通溝を示す説明図である。 実施例１及び実施例２の静止密封環の変形例７を示す説明図である。
　本発明に係る摺動部品を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
　実施例１に係る摺動部品につき、図１から図６を参照して説明する。尚、本実施例においては、摺動部品がメカニカルシールである形態を例に挙げ説明する。また、メカニカルシールの内径側の外部空間としての内空間Ｓ１に被密封流体Ｆが存在し、外径側の外部空間としての外空間Ｓ２に大気Ａが存在している形態を例示して説明する。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る。尚、本実施例では、被密封流体Ｆが高圧の液体であり、大気Ａが被密封流体Ｆよりも低圧の気体である形態を例示する。
　メカニカルシールは、回転軸１にスリーブ２を介して回転軸１と共に回転可能な状態で設けられた円環状の他の摺動部品としての回転密封環２０と、被取付機器のハウジング４に固定されたケース５と、ケース５に対して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、ケース５と静止密封環１０との間を径方向に密封する二次シール９と、ケース５と静止密封環１０との間に配置される付勢手段７と、から主に構成され、付勢手段７によって静止密封環１０が軸方向に付勢されることにより、静止密封環１０の摺動面１１と回転密封環２０の摺動面２１とが互いに密接摺動するようになっている。尚、回転密封環２０の摺動面２１は平坦面となっており、この平坦面には溝等の凹み部が設けられていない。
　静止密封環１０及び回転密封環２０は、代表的にはＳｉＣ（硬質材料）同士またはＳｉＣ（硬質材料）とカーボン（軟質材料）の組み合わせで形成されるが、これに限らず、摺動材料はメカニカルシール用摺動材料として使用されているものであれば適用可能である。尚、ＳｉＣとしては、ボロン、アルミニウム、カーボン等を焼結助剤とした焼結体をはじめ、成分、組成の異なる２種類以上の相からなる材料、例えば、黒鉛粒子の分散したＳｉＣ、ＳｉＣとＳｉからなる反応焼結ＳｉＣ、ＳｉＣ－ＴｉＣ、ＳｉＣ－ＴｉＮ等があり、カーボンとしては、炭素質と黒鉛質の混合したカーボンをはじめ、樹脂成形カーボン、焼結カーボン等が利用できる。また、上記摺動材料以外では、金属材料、樹脂材料、表面改質材料（コーティング材料）、複合材料等も適用可能である。
　図２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半時計周り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、内径側に複数（実施例１では８個）の動圧発生機構１４が周方向に均等に配設されている。尚、摺動面１１の動圧発生機構１４以外の部分は上部が平端面を成すランド１２となっている。また、摺動面１１の外径側には、例えば、ディンプル等の正圧発生機構が形成されていてもよい。
　次に、動圧発生機構１４の概略について図２～図４に基づいて説明する。尚、以下、説明の便宜上、流体誘導溝１５を実際よりも浅く図示している。
　動圧発生機構１４は、内空間Ｓ１に連通する導通溝としての流体誘導溝１５と、流体誘導溝１５から反時計回りに周方向に延びる正圧発生用の第１動圧発生溝１６と、流体誘導溝１５から時計回りに周方向に延びる負圧発生用の第２動圧発生溝１７と、を備えている。
　流体誘導溝１５は、軸方向から見て外径側に凸を有する半円状を成す底部としての底面１５ａと、底面１５ａの円弧状を成す側縁に沿ってランド１２の平坦面に向けて垂直に延びる側壁部１５ｂと、から構成されている。このように、流体誘導溝１５における内空間Ｓ１に連通する連通部１５ｃ（すなわち外部空間側の径方向端部）は、流体誘導溝１５の外径側の頂部側の部位、すなわち最外径部１５ｄよりも周方向に幅広に形成されている。
　また、底面１５ａは内径側から外径側に向けて径方向に漸次浅くなる平面からなる傾斜面１５ａであり、底面１５ａの最外径部１５ｄ（すなわち外部空間とは径方向反対側の端部）はランド１２の平坦面まで延びている。つまり、底面１５ａの径方向の全域に亘って傾斜する面が形成されている。また、流体誘導溝１５は、最外径部１５ｄに径方向の最大の幅Ｗ１を有している。
　また、流体誘導溝１５の最内径部、すなわち連通部１５ｃが最も深い深さＤ１を有している。本実施例の深さＤ１は、１００μｍである。尚、流体誘導溝１５の最も深い深さＤ１は自由に変更できる。
　また、流体誘導溝１５は、径方向に延びる仮想線ＬＮ（図５参照）を基準として周方向に対称形状を成している。
　第１動圧発生溝１６は、相対回転の始端部１６Ａが流体誘導溝１５に連通しており、相対回転の終端部１６Ｂが閉塞されている。具体的には、第１動圧発生溝１６は、始端部１６Ａから終端部１６Ｂに亘って平坦かつランド１２の平坦面に平行な底面１６ａと、底面１６ａの終端部１６Ｂの端縁からランド１２の平坦面に向けて垂直に延びる壁部１６ｂと、底面１６ａの外径側の側縁からランド１２の平坦面に向けて垂直に延びる側壁部１６ｃとから構成されており、底面１６ａの内径側の側縁は内空間Ｓ１に連通している。
　この第１動圧発生溝１６は、径方向の幅Ｗ２が周方向に亘って一定であり、幅Ｗ２は、幅Ｗ１よりも小さい（Ｗ１＞Ｗ２）。
　また、第１動圧発生溝１６は始端部１６Ａから終端部１６Ｂに亘って一定の深さＤ２を有している。本実施例の深さＤ２は、１０μｍである。尚、第１動圧発生溝１６の深さＤ２は自由に変更できるが、好ましくは深さＤ２は深さＤ１の１／１０倍以下であるのがよい。
　第２動圧発生溝１７は、相対回転の始端部１７Ａが閉塞されており、相対回転の終端部１７Ｂが流体誘導溝１５に連通している。具体的には、第２動圧発生溝１７は、始端部１７Ａから終端部１７Ｂに亘って平坦かつランド１２の平坦面に平行な底面１７ａと、底面１７ａの終端部１７Ｂの端縁からランド１２の平坦面に向けて垂直に延びる壁部１７ｂと、底面１７ａの外径側の側縁からランド１２の平坦面に向けて垂直に延びる側壁部１７ｃとから構成されており、底面１７ａの内径側の側縁は内空間Ｓ１に連通している。
　この第２動圧発生溝１７は、径方向の幅Ｗ３が周方向に亘って一定であり、幅Ｗ３は、幅Ｗ１よりも小さい（Ｗ３＞Ｗ１）。また、幅Ｗ３は、幅Ｗ２と同一寸法である（Ｗ２＝Ｗ３）。尚、幅Ｗ２と幅Ｗ３は異なる寸法であってもよい。
　また、第２動圧発生溝１７は始端部１７Ａから終端部１７Ｂに亘って一定の深さＤ３を有している。本実施例の深さＤ３は、１０μｍである（Ｄ１＝Ｄ２）。尚、第１動圧発生溝１６の深さＤ２と第２動圧発生溝１７の深さＤ３とが異なる寸法であってもよい。また、第２動圧発生溝１７の深さＤ３は自由に変更できるが、好ましくは深さＤ３は深さＤ１の１／１０倍以下であるのがよい。
　これら第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７は、径方向に延びる仮想線ＬＮを基準として周方向に対称形状を成している。
　また、第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７は、流体誘導溝１５の底面１５ａよりも浅い領域で連通している。すなわち、流体誘導溝１５の底面１５ａと第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７との間に介在する側壁部１５ｂにより段差が形成されている。
　次いで、静止密封環１０と回転密封環２０との相対回転時における被密封流体Ｆの流れについて図５を用いて概略的に説明する。尚、図５の被密封流体Ｆの流れについては、回転密封環２０の相対回転速度を特定せずに概略的に示している。
　まず、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、付勢手段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、第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７内の被密封流体Ｆが摺動面１１，２１間から外空間Ｓ２に漏れ出す量はほぼない。
　図５に示されるように、回転密封環２０が静止密封環１０に対して相対回転すると、流体誘導溝１５、第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７内の被密封流体Ｆが摺動面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。
　具体的には、矢印Ｌ１に示されるように、第１動圧発生溝１６内の被密封流体Ｆが始端部１６Ａから終端部１６Ｂに向かって移動するとともに、これに伴って矢印Ｌ３に示されるように、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆが第１動圧発生溝１６内に流入する。
　終端部１６Ｂに向かって移動した第１動圧発生溝１６内の被密封流体Ｆは、壁部１６ｂ及びその近傍で圧力が高められる。すなわち壁部１６ｂ及びその近傍で正圧が発生する。
　また、第１動圧発生溝１６は、内空間Ｓ１に連通しているので、矢印Ｌ１’に示されるように、内空間Ｓ１内の被密封流体Ｆが第１動圧発生溝１６内に一部流入するとともに、矢印Ｌ１’’に示されるように、第１動圧発生溝１６内の被密封流体Ｆが内空間Ｓ１に一部流出する。
　また、矢印Ｌ２に示されるように、第２動圧発生溝１７内の被密封流体Ｆが始端部１７Ａから終端部１７Ｂに向かって移動し、流体誘導溝１５内に流出する。
　終端部１７Ｂに向かって被密封流体Ｆが移動した第２動圧発生溝１７内では負圧が発生する。第２動圧発生溝１７内では終端部１７Ｂの圧力よりも始端部１７Ａの圧力が低くなっている。
　また、第２動圧発生溝１７は、内空間Ｓ１に連通しているので、矢印Ｌ２’に示されるように、内空間Ｓ１内の被密封流体Ｆが第２動圧発生溝１７内に一部流入するとともに、矢印Ｌ２’’に示されるように、第２動圧発生溝１７内の被密封流体Ｆが内空間Ｓ１に一部流出する。
　また、矢印Ｌ３に示されるように、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆ、特に流体誘導溝１５内上方の被密封流体Ｆが第２動圧発生溝１７側から第１動圧発生溝１６側に向けて周方向に移動する。
　流体誘導溝１５は、内空間Ｓ１に連通しているので、矢印Ｌ４に示されるように、内空間Ｓ１内の被密封流体Ｆが流体誘導溝１５内に一部流入するとともに、矢印Ｌ５に示されるように、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆが内空間Ｓ１に一部流出する。
　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、第１動圧発生溝１６の壁部１６ｂ及びその近傍で正圧が大きくなり、矢印Ｌ６に示されるように、第１動圧発生溝１６の被密封流体Ｆが終端部１６Ｂから摺動面１１，２１間に流出する。これにより摺動面１１，２１間が離間される。第１動圧発生溝１６の被密封流体Ｆは、壁部１６ｂと側壁部１６ｃとで構成される角部から外径方向に向けて摺動面１１，２１間に流出する。
　一方、第２動圧発生溝１７では、始端部１７Ａで発生する負圧が大きくなり、始端部１７Ａの近傍に存在する摺動面１１，２１間の被密封流体Ｆを第２動圧発生溝１７内に引き込むことができ、流体誘導溝１５内に戻すことができるので、摺動面１１，２１間の被密封流体Ｆが外空間Ｓ２に漏れることを抑制できる。
　また、流体誘導溝１５の側壁部１５ｂにおける第１動圧発生溝１６側の部位では、せん断力により流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆの圧力が高められ正圧が発生し、これにより矢印Ｌ７に示されるように、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆが僅かに摺動面１１，２１間に流出する。
　次いで、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆの流れについて図６を用いて説明する。
　図６に示されるように、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１５内の被密封流体Ｆ、特に流体誘導溝１５内上方の被密封流体Ｆが回転密封環２０の摺動面２１からせん断力を受ける。流体誘導溝１５の底面１５ａは内径側から外径側に傾斜していることから、流体誘導溝１５内では、径方向かつ底面１５ａの傾斜に沿った方向を略旋回中心とする渦状の流れ渦状流Ｆ１（すなわち、径方向に流れる成分と、周方向に旋回する成分と、を有する渦状流Ｆ１）が生じる。図６においては、説明の便宜上、径方向に複数の渦状流を例示的に示している。
　この渦状流Ｆ１は、流体誘導溝１５を内空間Ｓ１側から径方向に見て、回転密封環２０の摺動面２１、側壁部１５ｂにおける第１動圧発生溝１６側の部位、底面１５ａ、側壁部１５ｂにおける第２動圧発生溝１７側の部位の順で旋回している。
　また、流体誘導溝１５の底面１５ａは、外径側に向けて漸次浅くなるように径方向に傾斜していることから、流体誘導溝１５の径方向位置により流れることが可能な流体の体積が異なり、それにより、径方向位置により速度の違いが生じ、渦状流Ｆ１は径方向に流れる成分を有する。また、底面１５ａが傾斜していることから流体が径方向に円滑に流れる。
　このように、静止密封環１０と回転密封環２０との相対回転時には、径方向に流れる成分を有する渦状流Ｆ１が生じることから、矢印Ｌ４に示されるように内空間Ｓ１の被密封流体Ｆの一部が流体誘導溝１５内に流入するとともに、矢印Ｌ５に示されるように流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆの一部が内空間Ｓ１に流出する。
　特に、流体誘導溝１５は最外径部１５ｄ側が浅くなっているため、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ったときには、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆの圧力が連通部１５ｃ側に比べて最外径部１５ｄ側が高くなるので、矢印Ｌ４に示される内空間Ｓ１の被密封流体Ｆは、流体誘導溝１５の最外径部１５ｄまで流れ難く、例えば、矢印Ｌ４の被密封流体Ｆの大部分は、流体誘導溝１５の径方向中央部まで流れ、そこから内空間Ｓ１に向けて折り返すように流れる（すなわち、矢印Ｌ５の流れ）。
　以上説明したように、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１５内の被密封流体Ｆが傾斜する底面１５ａの影響を受けて径方向に傾斜するように渦状流Ｆ１が発生する。したがって、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆに径方向に流れる成分が生じるので、流体誘導溝１５内に流入したコンタミを流体誘導溝１５外に排出でき、流体誘導溝１５内にコンタミが溜まることを抑制できる。さらに、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆの一部は、側壁部１５ｂにおける第１動圧発生溝１６側の部位で圧力が高められ摺動面１１，２１間に流出するため、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆの径方向への流れが促進される（図５及び図６の矢印Ｌ７参照）。
　具体的には、流体誘導溝１５内に流入したコンタミは、主に流体誘導溝１５から内空間Ｓ１に流出する被密封流体Ｆの流れとともに内空間Ｓ１に排出される（図５及び図６の矢印Ｌ５参照）。また、コンタミの一部は、流体誘導溝１５から摺動面１１，２１間に流出する被密封流体Ｆの流れとともに摺動面１１，２１間に排出される（図５及び図６の矢印Ｌ７参照）。尚、摺動面１１，２１間に排出されるコンタミの量は、内空間Ｓ１に排出されるコンタミの量に比べて僅かである。
　また、流体誘導溝１５内に生じる渦状流Ｆ１により、流体誘導溝１５の底面１５ａに溜まるコンタミを巻き上げて被密封流体Ｆとともに径方向に移動させることができるので、コンタミを流体誘導溝１５外に排出しやすい。
　また、流体誘導溝１５の底面１５ａは、連通部１５ｃから底面１５ａの最外径部１５ｄまで傾斜して延びる平坦面である。すなわち、流体誘導溝１５の被密封流体Ｆが径方向に円滑に流れる。なお、平坦面とは、被密封流体Ｆが径方向に流れればよく、径方向の流れを阻害しない段部や製造上不可避の凹凸が形成されていてもよい。
　また、流体誘導溝１５における内空間Ｓ１に連通する連通部１５ｃは、流体誘導溝１５の外径側の頂部側の部位よりも周方向に幅広に形成されているので、静止密封環１０の内周面と、流体誘導溝１５の側壁部１５ｂと、が周方向に沿う角度（鈍角）に形成され、流体がその粘性により静止密封環１０の内周面と、流体誘導溝１５の側壁部１５ｂと、に沿って移動し易いため、内空間Ｓ１の被密封流体Ｆを流体誘導溝１５内に取り込みやすく、且つ流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆを内空間Ｓ１に排出しやすい。
　また、第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７は、流体誘導溝１５の底面１５ａよりも浅い領域で連通している。これによれば、第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７と流体誘導溝１５との連通領域を大きく確保できるとともに、流体誘導溝１５の底面１５ａと第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７との間に側壁部１５ｂにより段差が形成されているので、流体誘導溝１５に存在するコンタミが第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７内に進入し難い。さらに、側壁部１５ｂの高さを確保できるため、渦状流Ｆ１を径方向に亘って形成しやすい。
　また、流体誘導溝１５の底面１５ａの最外径部１５ｄはランド１２の平坦面まで延びて連続しているので、流体誘導溝１５と摺動面１１，２１間との間で流体の排出を行うことができ、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆの径方向の流れを促進できる。
　また、流体誘導溝１５の側壁部１５ｂは、軸方向から見て円弧状をなしている。これによれば、側壁部１５ｂに角部が形成されないので、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆを滞留させることなく、側壁部１５ｂに沿って径方向に円滑に流れる。
　また、流体誘導溝１５は、径方向に延びる仮想線ＬＮ（図５参照）を基準として周方向に対称形状を成しているので、流体誘導溝１５内の被密封流体Ｆが側壁部１５ｂに沿ってバランスよく流れる。
　また、第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７は内空間Ｓ１に連通しているので、コンタミが第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７に流入しても矢印Ｌ１’’及び矢印Ｌ２’’とともに内空間Ｓ１に排出することができ、第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７にコンタミが溜まることを抑制できる。
　また、前記実施例では、流体誘導溝１５の側壁部１５ｂが軸方向から見て円弧状を成す形態を例示したが、これに限られず、例えば、図７に示されるように、流体誘導溝１５１は、軸方向から見て略長方形、詳しくは内空間Ｓ１側は円弧、外空間Ｓ２側は直線および径方向両側はそれぞれ外空間Ｓ２側の直線に直交する直線によって囲まれた形を成していてもよい。
　また、図８に示されるように、流体誘導溝１５２は、軸方向から見て内空間Ｓ１側が幅広となる略台形、詳しくは内空間Ｓ１側は円弧、外空間Ｓ２側は直線および径方向両側はそれぞれ外空間Ｓ２側の直線に鈍角に連なる直線によって囲まれた形を成していてもよい。
　また、前記実施例では、流体誘導溝１５が径方向に延びる仮想線ＬＮを基準として周方向に対称形状を成している形態を例示したが、例えば、図９に示されるように、流体誘導溝１５３は、径方向に延びる仮想線ＬＮを基準として周方向に非対称形状を成す楕円形状を成していてもよい。尚、流体誘導溝１５３は、仮想線ＬＮを基準として周方向に非対称形状を成す矩形状やその他の多角形状を成していてもよい。
　また、前記実施例では、第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７の内空間Ｓ１側の端部が流体誘導溝１５の周方向端部よりも周方向に離れた位置に設けられる形態を例示したが、図１０に示されるように、第１動圧発生溝１６１及び第２動圧発生溝１７１の内空間Ｓ１側の端部１６１ａ及び端部１７１ａが流体誘導溝１５の周方向端部と周方向の同じ位置に設けられていてもよい。
　また、前記実施例では、流体誘導溝１５の周方向両側に第１動圧発生溝１６及び第２動圧発生溝１７が延設される形態を例示したが、図１１に示されるように、流体誘導溝１５に対して第１動圧発生溝１６２（すなわち、正圧発生溝）のみが周方向に延設されていてもよい。
　また、図１２に示されるように、流体誘導溝１５に対して第２動圧発生溝１７２（すなわち、負圧発生溝）のみが周方向に延設されていてもよい。
　次に、実施例２に係る摺動部品につき、図１３を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
　図１３に示されるように、静止密封環１００の摺動面１１０には、流体誘導溝１５と、第１動圧発生溝１６３と、第２動圧発生溝１７３と、が形成されている。第１動圧発生溝１６３及び第２動圧発生溝１７３と内空間Ｓ１とは、ランド１２０により区画されている。
　これによれば、第１動圧発生溝１６３及び第２動圧発生溝１７３の被密封流体Ｆが内空間Ｓ１に漏れることを抑制できるので、第１動圧発生溝１６３及び第２動圧発生溝１７３内で確実に動圧を発生させることができるとともに、内空間Ｓ１から第１動圧発生溝１６３及び第２動圧発生溝１７３内にコンタミが流入することを抑制できる。
　尚、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１，２及び変形例１～６では、導通溝の底部が径方向に亘って傾斜し摺動面まで延びている形態を例示したが、これに限られず、導通溝の底部の少なくとも一部に径方向に傾斜する傾斜面を有していればよい。例えば、図１４に示されるように、流体誘導溝１５４の底部１５４ｅは、内径側の端部から外径側に向けてランド１２の平坦面と平行に延びる平坦面１５４ｆと、平坦面１５４ｆの外径側端部からランド１２の平坦面に向けて傾斜する傾斜面１５４ｇと、から構成されていてもよい。
　また、前記実施例１，２及び変形例１～６では、導通溝の底部が平坦な傾斜面である形態を例示したが、例えば、底部は断面視で曲面状を成す傾斜面を有していてもよい。
　また、前記実施例１，２及び変形例１～６では、導通溝の底部が内径側、すなわち外部空間に連通する側から外空間側、すなわち導通溝の径方向閉塞側に向けて浅くなるように傾斜している形態を例示したが、これに限られず、例えば、径方向閉塞側から外部空間に連通する側に向けて浅くなるような傾斜面であってもよい。
　また、前記実施例１，２及び変形例１～６では、動圧発生溝の全部が導通溝の底面よりも浅い領域のみで連通している形態を例示したが、これに限られず、例えば、動圧発生溝の一部が導通溝と同じ深さの領域で導通溝と連通していてもよい。
　また、前記実施例において、被密封流体は高圧の液体と説明したが、これに限らず気体または低圧の液体であってもよいし、液体と気体が混合したミスト状であってもよい。
　また、前記実施例において、漏れ側の流体は低圧の気体である大気Ａであると説明したが、これに限らず液体または高圧の気体であってもよいし、液体と気体が混合したミスト状であってもよい。
　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る形態を例示したが、これに限られず、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ってもよい。
　また、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、導通溝及び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、導通溝及び動圧発生溝を回転密封環に設けてもよい。
　また、前記実施例では、導通溝及び動圧発生溝を有する動圧発生機構は、摺動面に８つ設けられる形態を例示したが、その数量は自由に変更してもよい。また、導通溝及び動圧発生溝の形状も自由に変更してもよい。
　また、前記実施例では、導通溝の傾斜面は径方向に傾斜する形態を例示したが、これに限られず、傾斜面は、径方向に傾斜する成分に加え、周方向に傾斜する成分を有していてもよい。
１０　　　　　　　静止密封環（摺動部品）
１１　　　　　　　摺動面
１２　　　　　　　ランド（ランド部）
１４　　　　　　　動圧発生機構
１５　　　　　　　流体誘導溝（導通溝）
１５ａ　　　　　　底面（底部）
１５ｂ　　　　　　側壁部
１５ｃ　　　　　　連通部（外部空間側の径方向端部）
１５ｄ　　　　　　最外径部（外部空間とは反対側の径方向端部）
１６　　　　　　　第１動圧発生溝（動圧発生溝）
１７　　　　　　　第２動圧発生溝（動圧発生溝）
２０　　　　　　　回転密封環（他の摺動部品）
２１　　　　　　　摺動面
１００　　　　　　静止密封環（摺動部品）
１１０　　　　　　摺動面
１２０　　　　　　ランド
１５１～１５３　　流体誘導溝（導通溝）
１６１～１６３　　第１動圧発生溝（動圧発生溝）
１７１～１７３　　第２動圧発生溝（動圧発生溝）
Ａ　　　　　　　　大気
Ｆ　　　　　　　　被密封流体
Ｆ１　　　　　　　渦状流
Ｓ１　　　　　　　内空間（外部空間）
Ｓ２　　　　　　　外空間（外部空間）

Claims (8)

  1. 　回転機械の相対回転する箇所に配置され他の摺動部品と相対摺動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、外部空間に連通する導通溝と、前記導通溝に連通し周方向に延び、閉塞された終端部を有する動圧発生溝と、が備えられており、
    　前記導通溝の底部は少なくとも一部に径方向に傾斜する傾斜面を有している摺動部品。
  2. 　前記傾斜面は、前記導通溝の底部に径方向の全域に亘って形成されている請求項１に記載の摺動部品。
  3. 　前記導通溝は、前記外部空間側の径方向端部が前記外部空間とは径方向反対側の端部よりも周方向に幅広となっている請求項１または２に記載の摺動部品。
  4. 　前記動圧発生溝は全体が前記傾斜面よりも浅い部分で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. 　前記傾斜面は、前記摺動面に連続している請求項１ないし４のいずれかに記載の摺動部品。
  6. 　前記導通溝の側壁部は、軸方向から見て円弧状をなしている請求項１ないし５のいずれかに記載の摺動部品。
  7. 　前記動圧発生溝は、前記外部空間に連通していている請求項１ないし６のいずれかに記載の摺動部品。
  8. 　前記動圧発生溝と前記外部空間とは、ランド部により区画されている請求項１ないし６のいずれかに記載の摺動部品。
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