WO2021246371A1 - 摺動部品 - Google Patents

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WO2021246371A1
WO2021246371A1 PCT/JP2021/020702 JP2021020702W WO2021246371A1 WO 2021246371 A1 WO2021246371 A1 WO 2021246371A1 JP 2021020702 W JP2021020702 W JP 2021020702W WO 2021246371 A1 WO2021246371 A1 WO 2021246371A1
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inclined groove
groove
sealed fluid
sliding
sealing ring
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PCT/JP2021/020702
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French (fr)
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雄大 根岸
涼介 内山
裕貴 井上
実憲 大沼
宜昭 瀧ヶ平
一光 香取
信雄 中原
猛 細江
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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 field, or an automobile or a general industrial machine. Or other sliding parts used in the 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.
  • a pair of annular sliding parts are configured to be relatively rotatable, a sealed fluid exists in the outer space, and a low-pressure fluid exists in the inner space.
  • One of the sliding parts is provided with a fluid introduction groove that communicates with the outer space where the sealed fluid exists and the inner diameter end is closed, and at the same time, communicates with the inner space where the low pressure fluid exists and communicates from the inner diameter end.
  • An inclined groove is provided that extends in an arc shape while inclining in the circumferential direction toward the outer diameter side, and the outer diameter end is closed downstream in the relative rotation direction.
  • the sealed fluid existing in the outer space is introduced into the fluid introduction groove to lubricate the sliding surfaces of the pair of sliding parts.
  • a low-pressure fluid existing in the inner space is introduced into the inclined groove, so that positive pressure is generated at the outer diameter end and its vicinity, and the pair of sliding parts slide. Low friction is achieved by slightly separating the surfaces from each other.
  • the sealed fluid that flows from the outer space between the sliding surfaces and heads toward the inner diameter side of the sliding surface is sucked by the inclined groove, so that the sealed fluid flows from between the pair of sliding parts into the low-pressure inner space. Can be prevented from leaking to.
  • the inclined groove is arranged on the leak side of one of the sliding components, and the outer diameter is from the inner diameter end so that the fluid on the leak side is introduced during normal rotation. Since it is configured to extend to the side, it is possible to reduce wear and suppress leakage, but during reverse rotation, the sealed fluid flows out from the fluid introduction groove between the sliding surfaces, which is excellent in lubricity.
  • the sealed fluid has a problem that the sealed fluid leaks into the inner space from between the pair of sliding parts.
  • the present invention has been made by paying attention to such a problem, and wear between sliding surfaces during both forward rotation and reverse rotation (hereinafter, may be referred to as both rotations). It is an object of the present invention to provide a sliding component which can suppress the leakage of the sealed fluid and can suppress the leakage of the sealed fluid.
  • the sliding parts of the present invention are Multiple fluid introduction grooves that are placed in the relative rotating part of the rotating machine and slide relative to other sliding parts, communicate with the space on the sealed fluid side on the sliding surface, and introduce the sealed fluid, and from the leak side.
  • An annular sliding component comprising a plurality of inclined grooves extending toward the sealed fluid side to generate dynamic pressure.
  • the sliding surface of the sliding component is provided with a reverse inclined groove provided on the sealed fluid side of the inclined groove and extending in the opposite direction to the inclined groove to generate dynamic pressure. According to this, during reverse rotation, the sealed fluid that has entered the reverse inclined groove on the sealed fluid side of the inclined groove moves following the sliding surface of other sliding parts due to shearing of the reverse inclined groove.
  • Leakage of the sealed fluid to the space on the leak side can be reduced by returning between the sliding surfaces from the end portion on the sealed fluid side toward the sealed fluid side. Further, it is possible to lubricate the sliding surfaces at both rotations to suppress wear, and it is possible to suppress leakage of the sealed fluid from between the pair of sliding parts to the space on the leak side.
  • the inclined groove may communicate with the space on the leak side. According to this, at the time of forward rotation, the fluid on the leak side is easily introduced into the inclined groove, so that the fluid on the leak side is likely to generate a positive pressure in the inclined groove, so that the dynamic pressure effect can be enhanced. ..
  • the inclined groove and the reverse inclined groove may be continuous grooves. According to this, during reverse rotation, the sealed fluid that tends to move toward the leak side through the inclined groove can be returned to the sealed fluid side by the reverse inclined groove, so that the space on the leak side is covered. Leakage of the sealing fluid can be reduced.
  • An annular land portion that is continuous in the circumferential direction and has a width equal to or larger than a predetermined value in the radial direction may be provided between the inclined groove and the reverse inclined groove on the sealed fluid side of the inclined groove. According to this, since the sealed fluid is captured in the reverse inclined groove on the sealed fluid side of the annular land portion at the time of reverse rotation, it is possible to prevent the sealed fluid from entering the inclined groove. In addition, since the inclined groove and the reverse inclined groove are separated by the annular land portion, the inclined groove and the reverse inclined groove do not interfere with each other's dynamic pressure generation at the time of both rotations, so that the dynamic pressure effect is exhibited. It's easy to do.
  • the radial center of the annular land portion may be arranged closer to the sealed fluid side than the radial center of the sliding surface. According to this, since the annular land portion is arranged closer to the radial sealed fluid side on the sliding surface, a long extension distance of the inclined groove can be secured, and the inclined groove is a reverse inclined groove at the time of forward rotation. Since it is the main source of dynamic pressure, it is possible to suppress leakage of the sealed fluid into the space on the leakage side.
  • the reverse inclined groove may have a shorter extension distance than the inclined groove. According to this, it is possible to generate a positive pressure at an early stage in the reverse inclined groove at the time of reverse rotation.
  • the reverse inclined groove may be a groove whose end on the sealed fluid side is tapered. According to this, at the time of reverse rotation, the sealed fluid can be concentrated on the tapered end of the reverse inclined groove to facilitate the generation of positive pressure, so that the dynamic pressure effect can be enhanced.
  • the fluid introduction groove may include a dynamic pressure generating portion.
  • the dynamic pressure generating portion can generate dynamic pressure to slightly separate the sliding surfaces and introduce the sealed fluid between the sliding surfaces, so that the lubricity between the sliding surfaces can be improved. Can be enhanced.
  • the inclined groove may have both a radial component and a circumferential component in the extending direction of the inclined groove.
  • the reverse inclined groove has both a radial component and a circumferential component in the extending direction of the reverse inclined groove, and the circumferential direction extending from the upstream to the downstream at the time of relative rotation is the inclined groove. The opposite is true.
  • 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 sectional view which shows an example of the mechanical seal in Example 1 of this invention. It is a figure which looked at the sliding surface of the static sealing ring in Example 1 from the axial direction. It is an enlarged view which looked at the sliding surface of the static sealing ring in Example 1 from the axial direction. It is explanatory drawing which looked at the movement of the fluid of the inclined groove and the reverse inclined groove at the time of the forward rotation about the sliding surface of the static sealing ring in Example 1 from the axial direction. It is explanatory drawing which looked at the movement of the fluid of the inclined groove and the reverse inclined groove at the time of the reverse forward rotation about the sliding surface of the static sealing ring in Example 1 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 sealed fluid exists in the outer space of the mechanical seal, and the atmosphere exists in the inner space.
  • the outer diameter side of the sliding parts constituting the mechanical seal is the sealed fluid side (high pressure side), and the inner diameter side is This will be described as the leak side (low pressure side).
  • dots may be added to the grooves and the like formed on the sliding surface in the drawings.
  • the mechanical seal for an automobile shown in FIG. 1 is an inside type that seals a sealed fluid F that tends to leak from the outer diameter side to the inner diameter side of the sliding surface and allows the inner space S1 to pass through the atmosphere A. ..
  • 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 sliding component of the annular shape 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 seal cover 5 is mainly composed of an annular static sealing ring 10 as a sliding component provided on the seal cover 5 in a non-rotating state and in a state of being movable 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 by being urged to.
  • 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 containing 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.
  • resin molded carbon, sintered carbon and the like can be used, including carbon in which carbonaceous and graphitic 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 in a counterclockwise direction as indicated by a solid arrow or clockwise as indicated by a dotted arrow.
  • a plurality of dynamic pressure generating grooves 13 are evenly arranged in the circumferential direction on the inner diameter side, and a plurality of fluid introduction grooves 16 are evenly arranged in the circumferential direction on the outer diameter side. It is arranged in.
  • the counterclockwise rotation direction of the rotary sealing ring 20 indicated by the solid arrow will be described as a forward rotation direction
  • the clockwise rotation direction of the rotary sealing ring 20 indicated by the dotted arrow will be described as a reverse rotation direction. ..
  • the portion of the sliding surface 11 other than the dynamic pressure generation groove 13 and the fluid introduction groove 16 is a land 12 forming a flat surface.
  • the dynamic pressure generation is radially separated from the land portion 12a between the dynamic pressure generation grooves 13 adjacent in the circumferential direction and the land portion 12b between the fluid introduction grooves 16 adjacent in the circumferential direction. It has a land portion 12c between the groove 13 and the fluid introduction groove 16, and each of these land portions is arranged in the same plane and constitutes a flat surface of the land 12.
  • the dynamic pressure generating groove 13 extends from the inner diameter side toward the outer diameter side to generate the dynamic pressure
  • the inclined groove 14 is continuously formed on the outer diameter side of the inclined groove 14. It is composed of a reverse inclined groove 15 that extends in the opposite direction to the ground and generates a dynamic pressure, and has an L-shape. It should be noted that extending in the opposite direction with respect to the inclined groove 14 means that the reverse inclined groove 15 extends in the inner diameter side with respect to the inclined groove 14 extending while having a component in the forward rotation direction from the inner diameter side to the outer diameter side. It means that it extends from to the outer diameter side while tilting with a component in the reverse rotation direction.
  • the inner diameter end 13A that is, the inner diameter end of the inclined groove 14 communicates with the inner space S1 and is inclined in the forward rotation direction of the rotary sealing ring 20 from the inner diameter end 13A toward the outer diameter side.
  • a reverse inclined groove 15 extending in the direction opposite to the inclined groove 14 is continuously formed at the end portion of the inclined groove 14 on the outer diameter side.
  • the reverse inclined groove 15 extends linearly from the end on the inner diameter side toward the outer diameter side while being inclined in the reverse rotation direction of the rotary sealing ring 20, and the end on the outer diameter side, that is, the dynamic pressure generating groove 13.
  • the outer diameter end 13B of the above is closed so as not to communicate with the outer space S2.
  • the reverse inclined groove 15 is not limited to the one extending linearly while being inclined, and may be one extending in an arc shape.
  • the inclined groove 14 extends vertically from both side edges of the bottom surface 14a to the flat surface of the land 12 and the bottom surface 14a which is flat and parallel to the flat surface of the land 12 in the extending direction. It is composed of side wall portions 14c and 14d.
  • the reverse inclined groove 15 is a wall that is flat in the extending direction and parallel to the flat surface of the land 12 and a wall that extends vertically from the edge of the bottom surface 15a on the outer diameter end 13B side toward the flat surface of the land 12. It is composed of a portion 15b and side wall portions 15c and 15d extending vertically from both side edges of the bottom surface 15a toward the flat surface of the land 12.
  • the dynamic pressure generating groove 13 has an acute angle portion 13C formed by the side wall portion 14d of the inclined groove 14 and the side wall portion 15d of the reverse inclined groove 15, and an acute angle formed by the wall portion 15b and the side wall portion 15c of the reverse inclined groove 15.
  • the portion 13D and the obtuse angle portion 13E formed by the wall portion 15b and the side wall portion 15d of the reverse inclined groove 15 are formed, and the acute angle portion 13D is on the outer diameter side of the acute angle portion 13C and is the reverse of the rotary sealing ring 20. It is located on the downstream side in the direction of rotation. Further, the acute angle portion 13D has a smaller angle than the acute angle portion 13C.
  • the extending distance of the inverted inclined groove 15 is shorter than the extending distance of the inclined groove 14. That is, the lengths of the side wall portions 15c and 15d of the reverse inclined groove 15 are shorter than the lengths of the side wall portions 14c and 14d of the continuous inclined groove 14, respectively.
  • the depth of the inverted inclined groove 15 is the same as the depth of the inclined groove 14. That is, the bottom surface 15a of the reverse inclined groove 15 is arranged in the same plane as the bottom surface 14a of the continuous inclined groove 14 to form a flat surface.
  • the bottom surface 14a of the inclined groove 14 and the bottom surface 15a of the reverse inclined groove 15 are not limited to those forming a flat surface, and may have an inclination or unevenness.
  • the fluid introduction groove 16 includes a liquid guide groove portion 17 communicating with the outer space S2 and a static sealing ring 10 from the inner diameter side of the liquid guide groove portion 17 toward the forward rotation direction of the rotary seal ring 20. It is composed of a Rayleigh step 18 as a dynamic pressure generating portion that extends concentrically in the circumferential direction.
  • the liquid guide groove portion 17 and the Rayleigh step 18 are formed to have substantially the same depth as the depth dimension of the dynamic pressure generation groove 13. Further, the Rayleigh step 18 is formed so that the length in the circumferential direction is longer than the length in the circumferential direction of the liquid guide groove portion 17 or the length in the circumferential direction of one dynamic pressure generating groove 13.
  • the sealed fluid F in the Rayleigh step 18 is the sliding surface 21.
  • the sealed fluid F in the outer space S2 is drawn into the liquid guide groove portion 17 by following the rotation sealing ring 20 in the forward rotation direction by shearing with. That is, in the fluid introduction groove 16, the sealed fluid F moves from the liquid guide groove portion 17 toward the downstream end portion 18A in the relative rotation direction in the Rayleigh step 18 as shown by the arrow H1.
  • the flow of the sealed fluid F and the atmosphere A in FIG. 4 is shown schematically without specifying the relative rotation speed of the rotary sealing ring 20.
  • the pressure of the sealed fluid F that has moved toward the end 18A of the Rayleigh step 18 is increased at or near the end 18A of the Rayleigh step 18. That is, positive pressure is generated at the end 18A of the Rayleigh step 18 and its vicinity.
  • the sliding surfaces 11 and 21 are slightly separated from each other.
  • the sealed fluid F in the fluid introduction groove 16 indicated by the arrow H2 mainly flows between the sliding surfaces 11 and 21.
  • the lubricity is improved even during low-speed rotation, and wear between the sliding surfaces 11 and 21 can be suppressed.
  • the floating distance between the sliding surfaces 11 and 21 is small, the amount of the sealed fluid F that the sealed fluid F leaks into the inner space S1 is small.
  • the liquid guide groove portion 17 is provided, a large amount of the sealed fluid F can be held, and it is possible to avoid poor lubrication between the sliding surfaces 11 and 21 during low-speed rotation.
  • the dynamic pressure generation groove 13 when the relative rotation speed between the rotary sealing ring 20 and the static sealing ring 10 is low, the atmosphere A is not sufficiently dense in the dynamic pressure generation groove 13 and a high positive pressure is not generated.
  • the force due to the positive pressure generated by the dynamic pressure generation groove 13 is relatively smaller than the force due to the positive pressure generated at the end 18A of the Rayleigh step 18 and its vicinity. Therefore, when the rotary sealing ring 20 is rotated at a low speed, the sliding surfaces 11 and 21 are separated from each other mainly by the force due to the positive pressure generated at the end 18A of the Rayleigh step 18 and its vicinity.
  • the atmosphere A in the dynamic pressure generation groove 13 follows the forward rotation direction of the rotary sealing ring 20 by shearing with the sliding surface 21.
  • the atmosphere A in the inner space S1 is drawn into the dynamic pressure generation groove 13. That is, in the dynamic pressure generation groove 13, a large amount of atmosphere A moves from the inner diameter end 13A toward the outer diameter side end of the inclined groove 14 as shown by the arrow L1.
  • the pressure of the atmosphere A that has moved toward the end on the outer diameter side of the inclined groove 14 is increased in the acute angle portion 13C and its vicinity. That is, positive pressure is generated at the acute angle portion 13C and its vicinity.
  • the atmosphere A in the dynamic pressure generation groove 13 indicated by the arrow L2 acts to push the sealed fluid F in the vicinity of the sharp angle portion 13C of the dynamic pressure generation groove 13 back to the outer space S2 side, so that the inside of the dynamic pressure generation groove 13 or The amount of the sealed fluid F leaking into the inner space S1 is small.
  • the positive pressure generation capacity of the entire inclined groove 14 is larger than the positive pressure generation capacity of the entire reverse inclined groove 15 and the positive pressure generation capacity of the entire Rayleigh step 18 at the time of high-speed rotation of the forward rotation. Since it is designed to be sufficiently large, the final state is that only the atmosphere A exists between the sliding surfaces 11 and 21, that is, gas lubrication.
  • the sealed fluid F existing in the land portion 12b between the adjacent fluid introduction grooves 16 and the land portion 12c between the dynamic pressure generating groove 13 and the fluid introduction groove 16 separated in the radial direction is a Rayleigh step.
  • the negative pressure generated in and near the end 18A of 18 is sucked into the fluid introduction groove 16 as shown by the arrow H2', and the tendency is remarkably shown in the vicinity of the end 18A.
  • the sealed fluid F that has entered the reverse inclined groove 15 formed on the outer diameter side of the dynamic pressure generating groove 13 is with the sliding surface 21. Due to shearing, the rotary sealing ring 20 follows the reverse rotation direction. That is, in the dynamic pressure generation groove 13, the sealed fluid F moves in the reverse inclined groove 15 toward the acute angle portion 13D as shown by the arrow H3'.
  • the pressure of the sealed fluid F that has moved toward the acute angle portion 13D is increased in the acute angle portion 13D and its vicinity. That is, positive pressure is generated at the acute angle portion 13D and its vicinity.
  • the sliding surfaces 11 and 21 are slightly separated by the force due to the positive pressure generated in the acute angle portion 13D and its vicinity.
  • the amount of the sealed fluid F that leaks into the inside or the inner space S1 is small.
  • the sealed fluid F existing around the acute angle portion 13C is sucked into the reverse inclined groove 15 as shown by the arrow H5'due to the negative pressure generated in the acute angle portion 13C and its vicinity.
  • the sealed fluid F sucked into the reverse inclined groove 15 is returned from the acute angle portion 13D between the sliding surfaces 11 and 21.
  • the inner diameter end 13A of the inclined groove 14 is open to the inner space S1, the negative pressure generated in the inclined groove 14 at the time of reverse rotation of the rotary sealing ring 20 is small. Further, since the inclined groove 14 and the reverse inclined groove 15 are continuous grooves, the sealed fluid F that has entered the dynamic pressure generating groove 13 during the reverse rotation of the rotary sealing ring 20 is covered in the reverse inclined groove 15. Since the fluid is returned between the sliding surfaces 11 and 21 from the acute angle portion 13D toward the outer diameter side by the flow of the sealing fluid F, the sealed fluid F leaking to the inner space S1 through the inclined groove 14 can be reduced. ..
  • the sliding surfaces 11 and 21 are lubricated by the sealed fluid F flowing out from the fluid introduction groove 16 between the sliding surfaces 11 and 21.
  • the sliding surfaces 11 and 21 are separated from each other by the positive pressure generated by the atmosphere A in the dynamic pressure generation groove 13, and the sliding surfaces are separated from each other from the start of relative rotation to the time of high-speed rotation. It is possible to suppress wear between 11 and 21.
  • the sealed fluid F flowing from the outer space S2 between the sliding surfaces 11 and 21 is sucked by the positive pressure generated mainly in the inclined groove 14 of the dynamic pressure generating groove 13. Since it is pushed back to the outer space S2 side, leakage of the sealed fluid F from between the sliding surfaces 11 and 21 to the inner space S1 is suppressed.
  • the sealed fluid F that has entered the reverse inclined groove 15 on the outer diameter side of the inclined groove 14 moves following the sliding surface 21 of the rotary sealing ring 20.
  • the leakage of the sealed fluid F to the inner space S1 is reduced by returning the reverse inclined groove 15 between the sliding surfaces 11 and 21 toward the outer diameter side from the end portion on the sealed fluid F side, that is, the acute angle portion 13D. be able to.
  • the dynamic pressure generating groove 13 includes the inclined groove 14 and the reverse inclined groove 15 having different rotation directions for the main dynamic pressure generation, the sliding surfaces 11 and 21 are connected to each other during both rotations. It is possible to suppress wear by separating them, and it is possible to suppress leakage of the sealed fluid F from between the sliding surfaces 11 and 21 to the inner space S1.
  • the dynamic pressure generating groove 13 is L-shaped by the inclined groove 14 and the reverse inclined groove 15, the acute angle portion 13D is formed together with the atmosphere A sucked into the inclined groove 14 from the inner diameter end 13A at the time of forward rotation.
  • the sealed fluid F sucked into the reverse inclined groove 15 can be collected at the acute angle portion 13C to generate a positive pressure.
  • the sealed fluid F can be pushed back to the outer space S2 side by the dynamic pressure generated in the reverse inclined groove 15 at the time of reverse rotation, it is possible to suppress the intrusion of the sealed fluid F into the inclined groove 14. It is possible to suppress the leakage of the sealed fluid F into the inner space S1 through the inclined groove 14.
  • the inclined groove 14 communicates with the inner space S1. According to this, at the time of forward rotation, the atmosphere A of the inner space S1 is easily introduced into the inclined groove 14 from the inner diameter end 13A, and the atmosphere A is likely to generate a positive pressure in the inclined groove 14, so that the dynamic pressure effect is obtained. Can be enhanced.
  • the inverted inclined groove 15 has a shorter extending distance than the inclined groove 14. According to this, it is possible to generate a positive pressure at an early stage in the reverse inclined groove 15 at the time of reverse rotation.
  • the reverse inclined groove 15 is a groove having an acute angle portion 13D whose end portion on the outer diameter side is tapered. According to this, at the time of reverse rotation, the sealed fluid F in the reverse inclined groove 15 is easily concentrated on the acute angle portion 13D to easily generate a positive pressure, so that the dynamic pressure effect can be enhanced.
  • the fluid introduction groove 16 is provided with a Rayleigh step 18 as a dynamic pressure generating portion. According to this, at the time of forward rotation, the hydraulic pressure is generated by the Rayleigh step 18 to slightly separate the sliding surfaces 11 and 21 to introduce the sealed fluid F between the sliding surfaces 11 and 21. Therefore, the lubricity between the sliding surfaces 11 and 21 can be improved. Further, in the fluid introduction groove 16, since the liquid guide groove portion 17 communicates with the outer space S2, it is easy to introduce the sealed fluid F into the liquid guide groove portion 17, and a positive pressure can be generated at an early stage by the Rayleigh step 18. can.
  • the Rayleigh step 18 can suck the sealed fluid F around the end portion 18A by a negative pressure and introduce it into the liquid guide groove portion 17 at the time of reverse rotation, the sealed fluid F can be introduced into the inner space S1. Leakage can be suppressed.
  • the static sealing ring 110 as a sliding component shown in FIG. 6 has a fluid introduction groove 16 in which the outer diameter end 113B is adjacent in the circumferential direction on the sliding surface 111.
  • the dynamic pressure generating groove 113 extending to the land portion 112b between them extends from the inner diameter side toward the outer diameter side to generate the dynamic pressure
  • the inclined groove 114 is continuously formed on the outer diameter side of the inclined groove 114. It is composed of a reverse inclined groove 115 that extends in the opposite direction to the 114 and generates a dynamic pressure.
  • the inclined groove 113'in which the outer diameter end 113B'is arranged on the inner diameter side of the fluid introduction groove 16 extends from the inner diameter side toward the outer diameter side to generate dynamic pressure.
  • the inclined groove 113'arranged on the inner diameter side of the fluid introduction groove 16 in which the leakage of the sealed fluid F is smaller than that of the static sealing ring 10 of the first embodiment does not form a reverse inclined groove.
  • the reverse inclined groove 115 is extended to the land portion 112b between the fluid introduction grooves 16 adjacent in the circumferential direction, so that the inclined groove 114 and the inclined groove 113'in all the dynamic pressure generating grooves 113 are extended. It is possible to form a long extension distance of the water, and it is possible to enhance the dynamic pressure effect by the atmosphere A at the time of normal rotation.
  • the outer diameter end is arranged on the inner diameter side of the fluid introduction groove 16 on the sliding surface 211 as in the static sealing ring 210 as a sliding component shown in FIG.
  • the dynamic pressure generation groove 13 is the same as that of the first embodiment, and the dynamic pressure generation groove 16 is arranged between the fluid introduction grooves 16 whose outer diameter ends are adjacent to each other in the circumferential direction.
  • a pressure generating groove 113 may be combined. According to this, the dynamic pressure effect due to the atmosphere A at the time of forward rotation can be enhanced.
  • a plurality of fluid introduction grooves 316 are provided in the circumferential direction on the inner diameter side of the sliding surface 311 as in the static sealing ring 310 as a sliding component shown in FIG. It is evenly arranged, and a plurality of dynamic pressure generating grooves 313 are evenly arranged in the circumferential direction on the outer diameter side, so that the sliding surface 311 is sealed so as to leak from the inner diameter side toward the outer diameter side. It may be applicable to an outside type mechanical seal that seals the fluid F.
  • the dynamic pressure generation groove 313 and the fluid introduction groove 316 are formed by reversing the dynamic pressure generation groove 13 and the fluid introduction groove 16 in the first embodiment. Further, with respect to the above-mentioned modifications 1 and 2, the dynamic pressure generation groove and the fluid introduction groove may be inverted inside and outside to be applicable to the outside type mechanical seal as in the modification 3.
  • the dynamic pressure generating groove 413 in the static sealing ring 410 of the second embodiment is an inclined groove 414 extending from the inner diameter side toward the outer diameter side to generate dynamic pressure, and the inclined groove 414.
  • On the outer diameter side it is composed of a reverse inclined groove 415 that is separated in the radial direction and extends in the opposite direction to the inclined groove 414 to generate dynamic pressure. That is, the dynamic pressure generating groove 413 has a configuration in which the inclined groove 414 and the reverse inclined groove 415 are separated in the radial direction by the annular land portion 412d described later.
  • the inclined groove 414 has an inner diameter end 414A communicating with the inner space S1 and extends in an arc shape from the inner diameter end 414A toward the outer diameter side while being inclined in the forward rotation direction of the rotary sealing ring 20.
  • the linear outer diameter end 414B of the 414 is closed so as not to communicate with the reverse inclined groove 415.
  • the reverse inclined groove 415 has a substantially parallelogram shape, and extends linearly from the inner diameter end 415A toward the outer diameter side while being inclined in the reverse rotation direction of the rotary sealing ring 20, and the outer diameter end 415B is formed. It is closed so as not to communicate with the outer space S2.
  • annular land portion 412d that is continuous in the circumferential direction and has a width equal to or larger than a predetermined value in the radial direction is formed.
  • the annular land portion 412d is also arranged in the same plane as the other land portions to form a flat surface of the land 412.
  • the inclined groove 414 is formed with an acute-angled portion 414C formed by the wall portion 414b and the side wall portion 414d at the outer diameter end 414B, and an obtuse-angled portion 414D formed by the wall portion 414b and the side wall portion 414c.
  • the reverse inclined groove 415 has an acute angle portion 415C formed by the wall portion 415b and the side wall portion 415d at the inner diameter end 415A, and an acute angle portion 415D formed by the wall portion 415e and the side wall portion 415c at the linear outer diameter end 415B. , Is formed, and the acute-angled portion 415D is located on the outer diameter side of the acute-angled portion 415C and on the downstream side in the reverse rotation direction of the rotary sealing ring 20.
  • the extending distance of the inverted inclined groove 415 is shorter than the extending distance of the inclined groove 414.
  • the depth of the reverse inclined groove 415 is the same as the depth of the inclined groove 414.
  • the reverse inclined groove 415 may be formed at a depth different from that of the inclined groove 414.
  • the outer diameter end 414B and the inner diameter end 415A are arranged at positions that are substantially parallel and have substantially the same length and overlap in the radial direction. From the viewpoint of preventing leakage, it is preferable that the inner diameter end 415A has a length equal to or larger than the outer diameter end 414B and is arranged at a position where the inner diameter end 415A overlaps in the radial direction.
  • the dynamic pressure generation groove 413 when the relative rotation speed of the rotary sealing ring 20 and the static sealing ring 410 in the positive rotation direction is low, the atmosphere A is not sufficiently dense in the inclined groove 414 and a high positive pressure is not generated. Further, since the reverse inclined groove 415 has a short extension distance, a high positive pressure is not generated even if the sealed fluid F invades the reverse inclined groove 415.
  • the pressure of the atmosphere A that has moved toward the outer diameter end 414B of the inclined groove 414 is increased in the acute angle portion 414C and its vicinity. That is, positive pressure is generated at the acute angle portion 414C and its vicinity.
  • the atmosphere A in the inclined groove 414 indicated by the arrow L2 acts to push the sealed fluid F in the vicinity of the acute angle portion 414C back to the outer space S2 side, so that the sealed fluid leaks into the inclined groove 414 or the inner space S1.
  • the fluid F is small.
  • the sealed fluid F that has entered the reverse inclined groove 415 moves following the rotation sealing ring 20 in the forward rotation direction due to shearing with the sliding surface 21, and is covered in the vicinity of the acute angle portion 415D.
  • the sealing fluid F is drawn into the reverse tilt groove 415. That is, in the reverse inclined groove 415, the sealed fluid F moves from the acute angle portion 415D of the reverse inclined groove 415 toward the acute angle portion 415C as shown by the arrow H5, and the pressure is increased in the acute angle portion 415C and its vicinity. That is, positive pressure is generated at the acute angle portion 415C and its vicinity.
  • the sealed fluid F in the reverse inclined groove 415 shown by the arrow H6 is pushed back to the outer space S2 side by the atmosphere A in the inclined groove 414 shown by the arrow L2 together with the sealed fluid F in the vicinity of the acute angle portion 415C.
  • the sealed fluid F that has entered the reverse inclined groove 415 formed on the outer diameter side of the inclined groove 414 follows the reverse rotation direction of the rotary sealing ring 20 by shearing with the sliding surface 21.
  • the sealed fluid F in the vicinity of the acute angle portion 415C is drawn into the reverse inclined groove 415. That is, in the reverse inclined groove 415, the sealed fluid F moves from the acute angle portion 415C of the reverse inclined groove 415 toward the acute angle portion 415D as shown by the arrow H3', and the pressure is increased in the acute angle portion 415D and its vicinity. .. That is, positive pressure is generated at the acute angle portion 415D and its vicinity.
  • the sealed fluid F in the inverted inclined groove 415 indicated by the arrow H4' acts to push the sealed fluid F in the vicinity of the acute angle portion 415D of the inverted inclined groove 415 back to the outer space S2 side, so that it is inside or inside the inclined groove 414.
  • the amount of the sealed fluid F leaking into the space S1 is small.
  • the sealed fluid F existing around the acute angle portion 415C is sucked into the reverse inclined groove 415 as shown by the arrow H5'due to the negative pressure generated in the acute angle portion 415C and its vicinity.
  • the sealed fluid F sucked into the reverse inclined groove 415 is returned from the acute angle portion 415D between the sliding surfaces 411 and 21 toward the outer diameter side.
  • the positive pressure generated in the inclined groove 414 and the reverse inclined groove 415 of the dynamic pressure generating groove 413 respectively causes the space between the outer space S2 and the sliding surfaces 411, 21. Since the inflowed sealed fluid F is sucked in and pushed back to the outer space S2 side, it is suppressed that the sealed fluid F leaks from between the sliding surfaces 411, 21 to the inner space S1.
  • the sealed fluid F that has entered the reverse inclined groove 415 on the outer diameter side of the inclined groove 414 moves following the sliding surface 21 of the rotary sealing ring 20.
  • the leakage of the sealed fluid F to the inner space S1 is reduced by returning the reverse inclined groove 415 between the sliding surfaces 411, 21 toward the outer diameter side from the end portion on the sealed fluid F side, that is, the acute angle portion 415D. be able to.
  • the dynamic pressure generating groove 413 includes the inclined groove 414 and the reverse inclined groove 415 having different rotation directions for the main dynamic pressure generation, the sliding surfaces 411 and 21 are mutually rotated during both rotations. It is possible to suppress wear by separating them, and it is possible to suppress leakage of the sealed fluid F from between the sliding surfaces 411, 21 to the inner space S1.
  • annular land portion 412d which is continuous in the circumferential direction and has a width equal to or larger than a predetermined radial direction is formed, and the annular land portion 412d reverses the inclined groove 414. Since the inclined groove 415 is separated, the sealed fluid F is sucked into the inverted inclined groove 415 from the acute angle portion 415C on the outer diameter side of the annular land portion 412d and captured during the reverse rotation of the rotary sealing ring 20. Therefore, the sealed fluid F is suppressed from entering the inclined groove 414 beyond the annular land portion 412d, and the sealed fluid F leaking to the inner space S1 through the inclined groove 414 can be further reduced. ..
  • the inclined groove 414 and the reverse inclined groove 415 are separated by the annular land portion 412d, the inclined groove 414 and the reverse inclined groove 415 do not interfere with each other's dynamic pressure generation at the time of both rotations. It is easy to exert a dynamic pressure effect.
  • the radial center of the annular land portion 412d that separates the inclined groove 414 and the reverse inclined groove 415 is arranged closer to the sealed fluid F side than the radial center of the sliding surface 411. According to this, the extending distance of the inclined groove 414 can be secured to be long, and the inclined groove 414 becomes the main source of dynamic pressure more than the reverse inclined groove 415 at the time of forward rotation. Leakage can be further suppressed.
  • the fluid introduction groove 516 in the static sealing ring 510 of the third embodiment has a liquid guide groove portion 517 communicating with the outer space S2 and a positive rotation sealing ring 20 from the inner diameter side of the liquid guide groove portion 517. It is composed of Rayleigh steps 518,518'as dynamic pressure generating portions concentrically extending in the circumferential direction concentrically with the static sealing ring 510 in the rotation direction and the reverse rotation direction, respectively.
  • the sealed fluid F in the fluid introduction groove 516 moves following the rotary sealing ring 20 in the forward rotation direction by shearing with the sliding surface 21, so that the liquid is liquid. While moving from the guide groove portion 517 to the Rayleigh step 518 side, the sealed fluid F in the outer space S2 is drawn into the liquid guide groove portion 517. Further, even during reverse rotation, the sealed fluid F in the fluid introduction groove 516 moves following the rotation sealing ring 20 in the reverse rotation direction due to shearing with the sliding surface 21, and thus the Rayleigh step 518 from the liquid guide groove portion 517. As it moves to the'side, the sealed fluid F in the outer space S2 is drawn into the liquid guide groove portion 517.
  • the fluid introduction groove 516 is covered between the sliding surfaces 511,21 by causing dynamic pressure to be slightly separated between the sliding surfaces 511,21 by the Rayleigh steps 518,518'during both rotations.
  • the sealing fluid F By supplying the sealing fluid F, the lubricity between the sliding surfaces 511,21 can be improved.
  • the fluid introduction groove 616 in the static sealing ring 610 of the fourth embodiment has the same configuration as the fluid introduction groove 516 of the third embodiment.
  • the dynamic pressure generation groove 613 has the same configuration as the dynamic pressure generation groove 413 of the second embodiment.
  • the fluid introduction groove 616 is a sliding surface 611 by slightly separating the sliding surfaces 611 and 21 and introducing the sealed fluid F between the sliding surfaces 611 and 21 at the time of both rotations. Wear between 21 and 21 can be further suppressed, and leakage of the sealed fluid F can be suppressed by the inclined groove 614 and the reverse inclined groove 615 separated in the radial direction in the dynamic pressure generation groove 613.
  • the fluid introduction groove 716 in the static sealing ring 710 of the fifth embodiment is composed of a substantially bow-shaped groove in which a part of a circle communicating with the outer space S2 is cut off.
  • the fluid introduction groove 716 is a groove formed of a part of a circle communicating with the outer space S2
  • the sealed fluid F is contained in the fluid introduction groove 716 regardless of the rotation direction of the rotary sealing ring 20. Easy to introduce.
  • the fluid introduction groove 816 in the static sealing ring 810 of the sixth embodiment is composed of a substantially rectangular groove communicating with the outer space S2.
  • the fluid introduction groove 816 is a substantially rectangular groove, the forming process is easy, and a large amount of the sealed fluid F can be held in the fluid introduction groove 816.
  • the fluid introduction groove 916 in the static sealing ring 910 of the seventh embodiment is composed of a substantially trapezoidal groove communicating with the outer space S2.
  • the side wall portion 916a on the downstream side in the forward rotation direction of the rotary sealing ring 20 extends linearly while inclining from the outer diameter side toward the inner diameter side in the reverse rotation direction, and is rotationally sealed.
  • the side wall portion 916b on the upstream side of the ring 20 in the forward rotation direction extends linearly along the diameter line from the outer diameter side to the inner diameter side.
  • the acute angle portion 916A formed by the wall portion 916c and the side wall portion 916b at the inner diameter end is arranged close to the acute angle portion 913C of the dynamic pressure generation groove 913 on the downstream side in the reverse rotation direction. ing.
  • the side wall portion 916a of the fluid introduction groove 916 is inclined along the circumferential direction, the relative rotation between the static sealing ring 910 and the rotary sealing ring 20 at the time of normal rotation of the rotary sealing ring 20 starts. Occasionally, the sealed fluid F is likely to be introduced into the fluid introduction groove 916.
  • the sharp angle portion 916A of the fluid introduction groove 916 is formed during the reverse rotation of the rotary sealing ring 20. Since the sealed fluid F that leaks out in a concentrated manner can be sucked and recovered by the negative pressure generated at the sharp corner portion 913C of the dynamic pressure generation groove 913 and its vicinity, the leakage of the sealed fluid F to the inner space S1 is further suppressed. be able to.
  • the fluid introduction groove 1016 in the static sealing ring 1010 of the eighth embodiment is composed of a rectangular groove communicating with the outer space S2.
  • the side wall portion 1016a on the downstream side in the forward rotation direction and the side wall portion 1016b on the upstream side in the forward rotation direction of the rotary sealing ring 20 are directed in the reverse rotation direction from the outer diameter side to the inner diameter side. It extends linearly while tilting.
  • the acute angle portion 1016A formed by the wall portion 1016c and the side wall portion 1016b at the inner diameter end is arranged close to the acute angle portion 1013C of the dynamic pressure generation groove 1013 on the downstream side in the reverse rotation direction. ing.
  • the fluid introduction groove 1016 has a smaller acute angle portion 1016A than that of the seventh embodiment and is closer to the acute angle portion 1013C of the dynamic pressure generation groove 1013 in the circumferential direction, the fluid sealing ring 20 is rotated in the reverse direction.
  • the sealed fluid F tends to concentrate on the acute-angled portion 1016A, and the sealed fluid F that concentrates and leaks out on the acute-angled portion 1016A of the fluid introduction groove 1016 is generated in the acute-angled portion 1013C of the dynamic pressure generating groove 1013 and its vicinity. Since it can be sucked and recovered by pressure, leakage of the sealed fluid F to the inner space S1 can be further suppressed.
  • the fluid introduction groove 1116 in the static sealing ring 1110 of the present embodiment 9 is a liquid guiding groove portion 1117 communicating with the outer space S2 and a rotary sealing ring 20 from the outer diameter side of the liquid guiding groove portion 1117. It is composed of a stationary sealing ring 1110 in the forward rotation direction and a Rayleigh step 1118 as a dynamic pressure generating portion extending concentrically in the circumferential direction.
  • the liquid guide groove portion 1117 has substantially the same shape as the fluid introduction groove 1016 of the eighth embodiment.
  • the fluid introduction groove 1116 is provided with the Rayleigh step 1118 as the dynamic pressure generating portion, the dynamic pressure is generated by the Rayleigh step 1118 at the time of forward rotation, and the sliding surfaces 1111 and 21 are separated from each other.
  • the sealed fluid F between the sliding surfaces 1111,21 With a slight separation, the lubricity between the sliding surfaces 1111,21 can be improved.
  • the fluid introduction groove 1216 in the static sealing ring 1210 of the present embodiment 10 has a liquid guide groove portion 1217 communicating with the outer space S2 and a positive rotation sealing ring 20 from the inner diameter side of the liquid guide groove portion 1217. It is composed of Rayleigh steps 1218 and 1218'as dynamic pressure generating portions concentrically extending in the circumferential direction concentrically with the static sealing ring 1210 in the rotation direction and the reverse rotation direction, respectively.
  • the liquid guide groove portion 1217 has substantially the same shape as the fluid introduction groove 1016 of the eighth embodiment.
  • the lubricity between the sliding surfaces 1211,21 can be improved.
  • the mechanical seal for automobiles has been described as an example as the sliding component, but other mechanical seals such as general industrial machines 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 dynamic pressure generation groove and the fluid introduction groove are provided in the static sealing ring
  • the dynamic pressure generation groove and the fluid introduction groove may be provided in the rotary sealing ring.
  • 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. It may be the same pressure.
  • the inclined groove in the dynamic pressure generating groove communicates with the inner space S1
  • the present invention is not limited to this, and if the dynamic pressure can be generated, it does not have to communicate.
  • the dynamic pressure generating groove is not limited to the one in which the reverse inclined groove is continuously formed at the end on the outer diameter side of the inclined groove, and the reverse inclined groove branches from the substantially central portion in the extending direction of the inclined groove. May be formed.
  • a plurality of reverse inclined grooves may be arranged for one inclined groove.
  • the inclined groove is not limited to the one extending in an arc shape while inclining in the circumferential direction, and the shape may be simplified by forming the inclined groove in a straight line.
  • the fluid introduction groove may be deeper than the dynamic pressure generation groove.
  • the sealed fluid F has been described as a high-pressure liquid, but the sealed fluid F is not limited to this, and may be a gas or a low-pressure liquid, or may be 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 may be a liquid or a high-pressure gas, or a mist-like mixture of a liquid and a gas. May be.
  • Static sealing ring (sliding parts) 11 Sliding surface 12 Lands 12a to 12c Lands 13 Dynamic pressure generating grooves 13C, 13D Sharp corners 14 Inclined grooves 15 Reversely inclined grooves 16 Fluid introduction grooves 17 Liquid induction grooves 18 Rayleigh steps (dynamic pressure generating parts) 20 Rotating sealed ring (other sliding parts) 21 Sliding surface 410 Static sealing ring (sliding parts) 411 Sliding surface 412d Circular land portion 413 Dynamic pressure generation groove 414 Inclined groove 414C Acute angle portion 415 Reverse inclined groove 415C, 415D Acute angle portion A Atmosphere F Sealed fluid S1 Inner space S2 Outer space

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Abstract

正回転時及び逆回転時のいずれの回転時においても摺動面同士の摩耗を抑制でき、かつ被密封流体の漏れを抑制できる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と相対摺動し、摺動面１１に被密封流体Ｆ側の空間Ｓ２に連通し被密封流体Ｆを導入する複数の流体導入溝１６と、漏れ側から被密封流体Ｆ側に延び動圧を発生させる複数の傾斜溝１４と、を備える環状の摺動部品１０であって、摺動部品１０の摺動面１１には、傾斜溝１４の被密封流体Ｆ側に設けられ傾斜溝１４に対して逆方向に延び動圧を発生させる逆傾斜溝１５が備えられている。

Description

摺動部品
　本発明は、相対回転する摺動部品に関し、例えば自動車、一般産業機械、あるいはその他のシール分野の回転機械の回転軸を軸封する軸封装置に用いられる摺動部品、または自動車、一般産業機械、あるいはその他の軸受分野の機械の軸受に用いられる摺動部品に関する。
　被密封流体の漏れを防止する軸封装置として例えばメカニカルシールは相対回転し摺動面同士が摺動する一対の環状の摺動部品を備えている。このようなメカニカルシールにおいて、近年においては環境対策等のために摺動により失われるエネルギーの低減が望まれている。
　例えば特許文献１に示されるメカニカルシールは一対の環状の摺動部品が相対回転可能に構成され、外空間に被密封流体が存在し、内空間に低圧の流体が存在している。一方の摺動部品には、被密封流体が存在する外空間に連通し、内径端が閉塞されている流体導入溝が設けられるとともに、低圧の流体が存在する内空間に連通し、内径端から外径側に向けて周方向に傾斜しながら円弧状に延び、相対回転方向の下流にて外径端が閉塞されている傾斜溝が設けられている。これによれば、一対の摺動部品の相対回転開始時には、流体導入溝には外空間に存在する被密封流体が導入されることで、一対の摺動部品の摺動面同士を潤滑させ、一対の摺動部品の高速回転時には、傾斜溝には内空間に存在する低圧の流体が導入されることで、外径端及びその近傍に正圧が発生して一対の摺動部品の摺動面同士を僅かに離間させることで低摩擦化を実現している。また、高速回転時には、外空間から摺動面間に流入し摺動面を内径側に向かう被密封流体は傾斜溝により吸い込まれるため、一対の摺動部品間から被密封流体が低圧の内空間に漏れることを防止できる。
特許第６４４４４９２号公報（第９，１０頁、第２図）
　しかしながら、特許文献１のような摺動部品にあっては、傾斜溝は一方の摺動部品の漏れ側に配置され、正回転時において漏れ側の流体が導入されるように内径端から外径側に延びる構成であるので、低摩耗化かつ漏れ抑制が可能であるものの、逆回転時においては、流体導入溝から摺動面間に被密封流体が流出することで潤滑性に優れるものの、この被密封流体は一対の摺動部品間から内空間に被密封流体が漏れ出してしまうという問題があった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、正回転時及び逆回転時のいずれの回転時（以下、両回転時ということもある。）においても摺動面同士の摩耗を抑制でき、かつ被密封流体の漏れを抑制できる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し、摺動面に被密封流体側の空間に連通し被密封流体を導入する複数の流体導入溝と、漏れ側から被密封流体側に延び動圧を発生させる複数の傾斜溝と、を備える環状の摺動部品であって、
　前記摺動部品の摺動面には、前記傾斜溝の被密封流体側に設けられ前記傾斜溝に対して逆方向に延び動圧を発生させる逆傾斜溝が備えられている。
　これによれば、逆回転時において、傾斜溝よりも被密封流体側で逆傾斜溝内に進入した被密封流体が他の摺動部品の摺動面とのせん断により追随移動し逆傾斜溝の被密封流体側の端部から被密封流体側に向けて摺動面間に戻されることにより漏れ側の空間への被密封流体の漏れを減らすことができる。また、両回転時において摺動面同士を潤滑させて摩耗を抑制することができ、かつ一対の摺動部品間から被密封流体が漏れ側の空間に漏れることを抑制できる。
　前記傾斜溝は、漏れ側の空間に連通していてもよい。
　これによれば、正回転時において、漏れ側の流体が傾斜溝に導入されやすくなることにより傾斜溝内で漏れ側の流体により正圧を発生させやすくなるため、動圧効果を高めることができる。
　前記傾斜溝と前記逆傾斜溝は、連続する溝であってもよい。
　これによれば、逆回転時において、傾斜溝を通って漏れ側に向けて移動しようとする被密封流体を逆傾斜溝により被密封流体側に戻すことができるため、漏れ側の空間への被密封流体の漏れを減らすことができる。
　前記傾斜溝と前記逆傾斜溝との間には、前記傾斜溝の被密封流体側で周方向に連続し径方向所定以上の幅を有する環状ランド部が設けられていてもよい。
　これによれば、逆回転時において、環状ランド部の被密封流体側において逆傾斜溝に被密封流体が捕捉されるため、傾斜溝に被密封流体が進入することを抑制できる。また、環状ランド部により傾斜溝と逆傾斜溝が分離されていることにより、両回転時において、傾斜溝と逆傾斜溝が互いの動圧発生に干渉することがないため、動圧効果を発揮しやすい。
　前記環状ランド部の径方向中心は、前記摺動面の径方向中心よりも被密封流体側に寄って配置されていてもよい。
　これによれば、環状ランド部は摺動面において径方向被密封流体側に寄って配置されていることから、傾斜溝の延在距離を長く確保でき、正回転時において傾斜溝が逆傾斜溝よりも主たる動圧発生源となるので、被密封流体の漏れ側の空間への漏れを抑えることができる。
　前記逆傾斜溝は、前記傾斜溝と比べて延在距離が短くてもよい。
　これによれば、逆回転時において、逆傾斜溝で正圧を早期に発生させることができる。
　前記逆傾斜溝は、被密封流体側の端部が先細りする溝であってもよい。
　これによれば、逆回転時において、逆傾斜溝の先細りする端部に被密封流体を集中させて正圧を発生させやすくすることができるため、動圧効果を高めることができる。
　前記流体導入溝は、動圧発生部を備えていてもよい。
　これによれば、動圧発生部により、動圧を生じさせて摺動面間を僅かに離間させ摺動面間に被密封流体を導入することができるため、摺動面同士の潤滑性を高めることができる。
　尚、本発明に係る摺動部品の摺動面において、傾斜溝は、傾斜溝の延在方向が径方向の成分と周方向の成分の両方を有しているものであればよい。同様に、逆傾斜溝は、逆傾斜溝の延在方向が径方向の成分と周方向の成分の両方を有し、相対回転時における上流から下流に向けて延びる周方向の向きが傾斜溝と逆であればよい。
　尚、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。 実施例１における静止密封環の摺動面を軸方向から見た図である。 実施例１における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 実施例１における静止密封環の摺動面について、正回転時における傾斜溝及び逆傾斜溝の流体の動きを軸方向から見た説明図である。 実施例１における静止密封環の摺動面について、逆正回転時における傾斜溝及び逆傾斜溝の流体の動きを軸方向から見た説明図である。 実施例１における変形例１の静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 実施例１における変形例２の静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 実施例１における変形例３の静止密封環の摺動面を軸方向から見た図である。 本発明の実施例２における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 実施例２における静止密封環の摺動面について、正回転時における傾斜溝及び逆傾斜溝の流体の動きを軸方向から見た説明図である。 実施例２における静止密封環の摺動面について、逆正回転時における傾斜溝及び逆傾斜溝の流体の動きを軸方向から見た説明図である。 本発明の実施例３における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 本発明の実施例４における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 本発明の実施例５における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 本発明の実施例６における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 本発明の実施例７における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 本発明の実施例８における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 本発明の実施例９における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。 本発明の実施例１０における静止密封環の摺動面を軸方向から見た拡大図である。
　本発明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、メカニカルシールの外空間に被密封流体が存在し、内空間に大気が存在しており、メカニカルシールを構成する摺動部品の外径側を被密封流体側（高圧側）、内径側を漏れ側（低圧側）として説明する。また、説明の便宜上、図面において、摺動面に形成される溝等にドットを付すこともある。
　図１に示される自動車用のメカニカルシールは、摺動面の外径側から内径側に向かって漏れようとする被密封流体Ｆを密封し内空間Ｓ１が大気Ａに通ずるインサイド形のものである。尚、本実施例では、被密封流体Ｆが高圧の液体であり、大気Ａが被密封流体Ｆよりも低圧の気体である形態を例示する。
　メカニカルシールは、回転軸１にスリーブ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、弾性部材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及び図３に示されるように、静止密封環１０に対して回転密封環２０が実線矢印で示すように反時計周りまたは点線矢印で示すように時計周りにそれぞれ相対摺動するようになっており、静止密封環１０の摺動面１１には、内径側に複数の動圧発生溝１３が周方向に均等に配設され、外径側に複数の流体導入溝１６が周方向に均等に配設されている。
　以下、実施例においては、実線矢印で示される回転密封環２０の反時計周りの回転方向を正回転方向、点線矢印で示される回転密封環２０の時計周りの回転方向を逆回転方向として説明する。
　また、摺動面１１の動圧発生溝１３及び流体導入溝１６以外の部分は平坦面を成すランド１２となっている。詳しくは、ランド１２は、周方向に隣接する動圧発生溝１３の間のランド部１２ａと、周方向に隣接する流体導入溝１６の間のランド部１２ｂと、径方向に離間する動圧発生溝１３と流体導入溝１６との間のランド部１２ｃと、を有し、これら各ランド部は、同一平面状に配置されランド１２の平坦面を構成している。
　図３に示されるように、動圧発生溝１３は、内径側から外径側に向けて延び動圧を発生させる傾斜溝１４と、この傾斜溝１４の外径側に連続形成され傾斜溝１４に対して逆方向に延び動圧を発生させる逆傾斜溝１５と、から構成されており、Ｌ字状を成している。尚、傾斜溝１４に対して逆方向に延びるとは、内径側から外径側に向けて正回転方向の成分を持って傾斜しながら延びる傾斜溝１４に対して、逆傾斜溝１５が内径側から外径側に向けて逆回転方向の成分を持って傾斜しながら延びることを意味している。
　詳しくは、動圧発生溝１３は、内径端１３Ａ、すなわち傾斜溝１４の内径端が内空間Ｓ１に連通し、内径端１３Ａから外径側に向けて回転密封環２０の正回転方向に傾斜しながら円弧状に延びており、傾斜溝１４の外径側の端部には、傾斜溝１４に対して逆方向に延びる逆傾斜溝１５が連続形成されている。逆傾斜溝１５は、内径側の端部から外径側に向けて回転密封環２０の逆回転方向に傾斜しながら直線状に延びており、外径側の端部、すなわち動圧発生溝１３の外径端１３Ｂが外空間Ｓ２と非連通状態となるように閉塞されている。尚、逆傾斜溝１５は、傾斜しながら直線状に延びるものに限らず、円弧状に延びるものであってもよい。
　図３に示されるように、傾斜溝１４は、延在方向に亘って平坦かつランド１２の平坦面に平行な底面１４ａと、底面１４ａの両側縁からランド１２の平坦面に向けて垂直に延びる側壁部１４ｃ，１４ｄと、から構成されている。
　逆傾斜溝１５は、延在方向に亘って平坦かつランド１２の平坦面に平行な底面１５ａと、底面１５ａの外径端１３Ｂ側の端縁からランド１２の平坦面に向けて垂直に延びる壁部１５ｂと、底面１５ａの両側縁からランド１２の平坦面に向けて垂直に延びる側壁部１５ｃ，１５ｄと、から構成されている。
　また、動圧発生溝１３には、傾斜溝１４の側壁部１４ｄと逆傾斜溝１５の側壁部１５ｄとが成す鋭角部１３Ｃと、逆傾斜溝１５の壁部１５ｂと側壁部１５ｃとが成す鋭角部１３Ｄと、逆傾斜溝１５の壁部１５ｂと側壁部１５ｄとが成す鈍角部１３Ｅと、が形成されており、鋭角部１３Ｄは鋭角部１３Ｃよりも外径側、かつ回転密封環２０の逆回転方向の下流側に位置している。さらに、鋭角部１３Ｄは、鋭角部１３Ｃよりも角度が小さくなっている。
　また、逆傾斜溝１５の延在距離は、傾斜溝１４の延在距離と比べて短い。すなわち、逆傾斜溝１５の側壁部１５ｃ，１５ｄの長さは、連続する傾斜溝１４の側壁部１４ｃ，１４ｄの長さよりもそれぞれ短い。
　また、逆傾斜溝１５の深さは、傾斜溝１４の深さと同一である。すなわち、逆傾斜溝１５の底面１５ａは、連続する傾斜溝１４の底面１４ａと同一平面状に配置され平坦面を成している。尚、傾斜溝１４の底面１４ａ及び逆傾斜溝１５の底面１５ａは、平坦面を成すものに限らず、傾斜や凹凸を有していてもよい。
　図３に示されるように、流体導入溝１６は、外空間Ｓ２に連通する液体誘導溝部１７と、液体誘導溝部１７の内径側から回転密封環２０の正回転方向に向けて静止密封環１０と同心状に周方向に延びる動圧発生部としてのレイリーステップ１８と、から構成されている。尚、液体誘導溝部１７及びレイリーステップ１８は、動圧発生溝１３の深さ寸法と略同一の深さに形成されている。また、レイリーステップ１８は周方向の長さが、液体誘導溝部１７の周方向の長さや一つの動圧発生溝１３の周方向の長さよりも長く形成されている。
　次いで、静止密封環１０と回転密封環２０との相対回転時の動作について図４及び図５を用いて説明する。尚、本実施例においては、回転密封環２０の停止時、正回転時、逆回転時の順に説明する。
　まず、回転密封環２０が回転していない停止時には、被密封流体Ｆが流体導入溝１６内に流入している。尚、弾性部材７によって静止密封環１０が回転密封環２０側に付勢されているので摺動面１１，２１同士は接触状態となっており、摺動面１１，２１間の被密封流体Ｆが内空間Ｓ１に漏れ出す量はほぼない。
　図４に示されるように、回転密封環２０が静止密封環１０に対して正回転方向に相対回転し始めた直後の低速時においては、レイリーステップ１８内の被密封流体Ｆが摺動面２１とのせん断により回転密封環２０の正回転方向に追随移動することにより、外空間Ｓ２の被密封流体Ｆが液体誘導溝部１７に引き込まれる。すなわち、流体導入溝１６内では、被密封流体Ｆが矢印Ｈ１に示すように液体誘導溝部１７からレイリーステップ１８における相対回転方向の下流側の端部１８Ａに向かって移動する。尚、図４の被密封流体Ｆや大気Ａの流れについては、回転密封環２０の相対回転速度を特定せずに概略的に示している。
　レイリーステップ１８の端部１８Ａに向かって移動した被密封流体Ｆは、レイリーステップ１８の端部１８Ａ及びその近傍で圧力が高められる。すなわちレイリーステップ１８の端部１８Ａ及びその近傍で正圧が発生する。
　レイリーステップ１８の深さは浅いため、回転密封環２０の回転速度が低速につき被密封流体Ｆの移動量が少なくてもレイリーステップ１８の端部１８Ａ及びその近傍にて正圧が発生する。
　また、レイリーステップ１８の端部１８Ａ及びその近傍で発生した正圧による力により、摺動面１１，２１間が若干離間される。これにより、摺動面１１，２１間には、主に矢印Ｈ２に示す流体導入溝１６内の被密封流体Ｆが流入する。このように摺動面１１，２１間に被密封流体Ｆが介在することにより低速回転時においても潤滑性が向上し、摺動面１１，２１同士の摩耗を抑制することができる。尚、摺動面１１，２１同士の浮上距離が僅かであるため、被密封流体Ｆが内空間Ｓ１に漏れ出す被密封流体Ｆは少ない。また、液体誘導溝部１７が設けられているため、被密封流体Ｆを多量に保持することができ、低速回転時に摺動面１１，２１間が貧潤滑となることを回避できる。
　一方、動圧発生溝１３においては、回転密封環２０と静止密封環１０との相対回転低速時には、大気Ａが動圧発生溝１３内において十分に密とならず高い正圧は発生せず、動圧発生溝１３によって発生される正圧による力は、レイリーステップ１８の端部１８Ａ及びその近傍で発生した正圧による力よりも相対的に小さい。よって、回転密封環２０の低速回転時では、レイリーステップ１８の端部１８Ａ及びその近傍で発生した正圧による力が主体となって摺動面１１，２１同士を離間させるようになっている。
　回転密封環２０の相対回転速度が高まると、図４に示されるように、動圧発生溝１３内の大気Ａが摺動面２１とのせん断により回転密封環２０の正回転方向に追随移動するとともに、内空間Ｓ１の大気Ａが動圧発生溝１３に引き込まれる。すなわち、動圧発生溝１３内では、多量の大気Ａが矢印Ｌ１に示すように内径端１３Ａから傾斜溝１４の外径側の端部に向かって移動する。
　傾斜溝１４の外径側の端部に向かって移動した大気Ａは、鋭角部１３Ｃ及びその近傍で圧力が高められる。すなわち鋭角部１３Ｃ及びその近傍で正圧が発生する。
　このように、レイリーステップ１８の端部１８Ａ及びその近傍で発生した正圧による力に、鋭角部１３Ｃ及びその近傍で発生した正圧による力が加わり、低速時と比べ摺動面１１，２１間がさらに離間する。これにより、摺動面１１，２１間には、主に矢印Ｌ２に示す動圧発生溝１３内の大気Ａが流入する。
　矢印Ｌ２に示す動圧発生溝１３内の大気Ａは、動圧発生溝１３の鋭角部１３Ｃ近傍の被密封流体Ｆを外空間Ｓ２側に押し戻すように作用するので、動圧発生溝１３内や内空間Ｓ１に漏れ出す被密封流体Ｆは少ない。
　本実施例の摺動部品は、正回転の高速回転時において、傾斜溝１４全体による正圧発生能力が、逆傾斜溝１５全体による正圧発生能力及びレイリーステップ１８全体による正圧発生能力よりも十分に大きく設計されているため、最終的には、摺動面１１，２１間には大気Ａのみが存在した状態、すなわち気体潤滑となる。
　次いで、回転密封環２０の逆回転時について図５を用いて説明する。図５に示されるように、回転密封環２０が静止密封環１０に対して逆回転方向に相対回転すると、レイリーステップ１８内の被密封流体Ｆが摺動面２１とのせん断により回転密封環２０の逆回転方向に追随移動し、相対回転方向の下流側の液体誘導溝部１７に進入し、液体誘導溝部１７内の被密封流体Ｆの一部は外空間Ｓ２に流出する。尚、図５の被密封流体Ｆや大気Ａの流れについては、回転密封環２０の相対回転速度を特定せずに概略的に示している。
　またこのとき、隣接する流体導入溝１６の間のランド部１２ｂや径方向に離間する動圧発生溝１３と流体導入溝１６との間のランド部１２ｃに存在する被密封流体Ｆは、レイリーステップ１８の端部１８Ａ及びその近傍に生じる負圧により矢印Ｈ２’に示すように流体導入溝１６内に吸い込まれ、その傾向は端部１８Ａ近傍で顕著に現れる。
　このように、静止密封環１０に対して回転密封環２０が相対的に反時計回りに逆回転する場合には、流体導入溝１６内に吸い込まれた被密封流体Ｆは、液体誘導溝部１７に多量に保持され摺動面１１，２１間が貧潤滑となることを回避できる。
　一方、動圧発生溝１３においては、図５に示されるように、動圧発生溝１３の外径側に形成される逆傾斜溝１５内に進入した被密封流体Ｆが摺動面２１とのせん断により回転密封環２０の逆回転方向に追随移動する。すなわち、動圧発生溝１３内では、被密封流体Ｆが矢印Ｈ３’に示すように逆傾斜溝１５内を鋭角部１３Ｄに向かって移動する。
　鋭角部１３Ｄに向かって移動した被密封流体Ｆは、鋭角部１３Ｄ及びその近傍で圧力が高められる。すなわち鋭角部１３Ｄ及びその近傍で正圧が発生する。
　また、鋭角部１３Ｄ及びその近傍で発生した正圧による力により、摺動面１１，２１間が若干離間される。これにより、摺動面１１，２１間には、主に矢印Ｈ４’に示す逆傾斜溝１５内の被密封流体Ｆが流入する。
　矢印Ｈ４’に示す鋭角部１３Ｄから流出する被密封流体Ｆは、動圧発生溝１３の鋭角部１３Ｄ近傍の被密封流体Ｆを外空間Ｓ２側に押し戻すように作用するので、動圧発生溝１３内や内空間Ｓ１に漏れ出す被密封流体Ｆは少ない。
　またこのとき、鋭角部１３Ｃの周辺に存在する被密封流体Ｆは、鋭角部１３Ｃ及びその近傍に生じる負圧により矢印Ｈ５’に示すように逆傾斜溝１５内に吸い込まれる。逆傾斜溝１５内に吸い込まれた被密封流体Ｆは鋭角部１３Ｄから摺動面１１，２１間に戻されるようになっている。
　尚、傾斜溝１４は、内径端１３Ａが内空間Ｓ１に開放しているため、回転密封環２０の逆回転時において傾斜溝１４において生じる負圧は小さくなっている。さらに、傾斜溝１４と逆傾斜溝１５は、連続する溝であるため、回転密封環２０の逆回転時において、動圧発生溝１３内に進入した被密封流体Ｆは逆傾斜溝１５内における被密封流体Ｆの流れにより鋭角部１３Ｄから外径側に向けて摺動面１１，２１間に戻されることから、傾斜溝１４を通って内空間Ｓ１に漏れ出す被密封流体Ｆを減らすことができる。
　以上説明したように、回転密封環２０の静止密封環１０に対する相対回転開始時には、流体導入溝１６から摺動面１１，２１間に流出する被密封流体Ｆにより摺動面１１，２１同士が潤滑され、高速回転時には、動圧発生溝１３内で大気Ａにより発生される正圧により摺動面１１，２１同士が離間されるようになり、相対回転開始時から高速回転時に亘って摺動面１１，２１同士の摩耗を抑制することができる。
　また、回転密封環２０の正回転時においては、動圧発生溝１３の主に傾斜溝１４で発生する正圧により外空間Ｓ２から摺動面１１，２１間に流入した被密封流体Ｆが吸い込まれ、外空間Ｓ２側に押し戻されるため、摺動面１１，２１間から被密封流体Ｆが内空間Ｓ１に漏れることが抑制される。一方、回転密封環２０の逆回転時においては、傾斜溝１４の外径側で逆傾斜溝１５内に進入した被密封流体Ｆが回転密封環２０の摺動面２１とのせん断により追随移動し逆傾斜溝１５の被密封流体Ｆ側の端部、すなわち鋭角部１３Ｄから外径側に向けて摺動面１１，２１間に戻されることにより内空間Ｓ１への被密封流体Ｆの漏れを減らすことができる。このように、動圧発生溝１３は、主となる動圧発生のための回転方向が異なる傾斜溝１４及び逆傾斜溝１５を備えているため、両回転時において摺動面１１，２１同士を離間させて摩耗を抑制することができ、かつ摺動面１１，２１間から被密封流体Ｆが内空間Ｓ１に漏れることを抑制できる。
　また、動圧発生溝１３は、傾斜溝１４と逆傾斜溝１５によりＬ字状を成しているため、正回転時において、内径端１３Ａから傾斜溝１４に吸い込まれる大気Ａと共に、鋭角部１３Ｄから逆傾斜溝１５に吸い込まれる被密封流体Ｆを鋭角部１３Ｃに集めて正圧を発生させることができる。また、逆回転時において、被密封流体Ｆを逆傾斜溝１５内で発生する動圧により外空間Ｓ２側に押し戻すことができるため、傾斜溝１４への被密封流体Ｆの侵入を抑制することができ、傾斜溝１４を通した内空間Ｓ１への被密封流体Ｆの漏れを抑えることができる。
　また、傾斜溝１４は、内空間Ｓ１に連通している。これによれば、正回転時において、内空間Ｓ１の大気Ａが内径端１３Ａから傾斜溝１４に導入されやすくなり、傾斜溝１４内で大気Ａにより正圧を発生させやすくなるため、動圧効果を高めることができる。
　また、逆傾斜溝１５は、傾斜溝１４と比べて延在距離が短い。これによれば、逆回転時において、逆傾斜溝１５で正圧を早期に発生させることができる。
　また、逆傾斜溝１５は、外径側の端部が先細りする鋭角部１３Ｄを有する溝である。これによれば、逆回転時において、逆傾斜溝１５内の被密封流体Ｆを鋭角部１３Ｄに集中させて正圧を発生させやすくなるため、動圧効果を高めることができる。
　また、流体導入溝１６は、動圧発生部としてのレイリーステップ１８を備えている。これによれば、正回転時において、レイリーステップ１８により、動圧を生じさせて摺動面１１，２１間を僅かに離間させ摺動面１１，２１間に被密封流体Ｆを導入することができるため、摺動面１１，２１同士の潤滑性を高めることができる。また、流体導入溝１６は、液体誘導溝部１７が外空間Ｓ２に連通しているため、液体誘導溝部１７に被密封流体Ｆを導入しやすく、早期にレイリーステップ１８により正圧を発生させることができる。
　また、レイリーステップ１８は、逆回転時において、端部１８Ａの周辺の被密封流体Ｆを負圧により吸い込み、液体誘導溝部１７に導入することができるため、被密封流体Ｆの内空間Ｓ１への漏れを抑制することができる。
　尚、静止密封環１０の変形例１として、図６に示される摺動部品としての静止密封環１１０は、その摺動面１１１において、外径端１１３Ｂが周方向に隣接する流体導入溝１６の間のランド部１１２ｂまで延設される動圧発生溝１１３が内径側から外径側に向けて延び動圧を発生させる傾斜溝１１４と、この傾斜溝１１４の外径側に連続形成され傾斜溝１１４に対して逆方向に延び動圧を発生させる逆傾斜溝１１５と、から構成されている。また、外径端１１３Ｂ’が流体導入溝１６の内径側に配置される傾斜溝１１３’は、内径側から外径側に向けて延び動圧を発生させる。
　これによれば、実施例１の静止密封環１０と比べて、被密封流体Ｆの漏れが少ない流体導入溝１６の内径側に配置される傾斜溝１１３’については逆傾斜溝を形成せず、動圧発生溝１１３については周方向に隣接する流体導入溝１６の間のランド部１１２ｂまで逆傾斜溝１１５を延設させることにより、全ての動圧発生溝１１３における傾斜溝１１４及び傾斜溝１１３’の延在距離を長く形成することができ、正回転時における大気Ａによる動圧効果を高めることができる。
　また、静止密封環１０の変形例２として、図７に示される摺動部品としての静止密封環２１０のように、その摺動面２１１において、外径端が流体導入溝１６の内径側に配置される動圧発生溝として実施例１と同一の動圧発生溝１３、外径端が周方向に隣接する流体導入溝１６の間に配置される動圧発生溝として変形例１と同一の動圧発生溝１１３を組み合わせてもよい。これによれば、正回転時における大気Ａによる動圧効果を高めることができる。
　また、静止密封環１０の変形例３として、図８に示される摺動部品としての静止密封環３１０のように、その摺動面３１１において、内径側に複数の流体導入溝３１６が周方向に均等に配設され、外径側に複数の動圧発生溝３１３が周方向に均等に配設されることにより、摺動面３１１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メカニカルシールに適用できるようにしてもよい。尚、動圧発生溝３１３及び流体導入溝３１６は、実施例１における動圧発生溝１３及び流体導入溝１６を内外反転させて形成されたものである。また、上述した変形例１，２についても、変形例３のように動圧発生溝及び流体導入溝を内外反転させてアウトサイド形のメカニカルシールに適用できるようにしてもよい。
　尚、これら変形例１～３における動圧発生溝や流体導入溝の構成は、以降の各実施例の摺動部品の摺動面にも適用可能である。
　次に、実施例２に係る摺動部品につき、図９～図１１を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
　図９に示されるように、本実施例２の静止密封環４１０における動圧発生溝４１３は、内径側から外径側に向けて延び動圧を発生させる傾斜溝４１４と、この傾斜溝４１４の外径側において径方向に離間して傾斜溝４１４に対して逆方向に延び動圧を発生させる逆傾斜溝４１５と、から構成されている。すなわち、動圧発生溝４１３は、傾斜溝４１４と逆傾斜溝４１５が後述する環状ランド部４１２ｄにより径方向に分離された構成となっている。
　詳しくは、傾斜溝４１４は、内径端４１４Ａが内空間Ｓ１に連通し、内径端４１４Ａから外径側に向けて回転密封環２０の正回転方向に傾斜しながら円弧状に延びており、傾斜溝４１４の直線状の外径端４１４Ｂが逆傾斜溝４１５と非連通状態となるように閉塞されている。
　逆傾斜溝４１５は、略平行四辺形を成しており、内径端４１５Ａから外径側に向けて回転密封環２０の逆回転方向に傾斜しながら直線状に延びており、外径端４１５Ｂが外空間Ｓ２と非連通状態となるように閉塞されている。
　また、傾斜溝４１４と逆傾斜溝４１５との間には、周方向に連続し径方向所定以上の幅を有する環状ランド部４１２ｄが形成されている。尚、環状ランド部４１２ｄも他のランド部と同様に同一平面状に配置されランド４１２の平坦面を構成している。
　また、傾斜溝４１４には、外径端４１４Ｂにおける壁部４１４ｂと側壁部４１４ｄとが成す鋭角部４１４Ｃと、壁部４１４ｂと側壁部４１４ｃとが成す鈍角部４１４Ｄと、が形成されている。
　また、逆傾斜溝４１５には、内径端４１５Ａにおける壁部４１５ｂと側壁部４１５ｄとが成す鋭角部４１５Ｃと、直線状の外径端４１５Ｂにおける壁部４１５ｅと側壁部４１５ｃとが成す鋭角部４１５Ｄと、が形成されており、鋭角部４１５Ｄは鋭角部４１５Ｃよりも外径側、かつ回転密封環２０の逆回転方向の下流側に位置している。
　また、逆傾斜溝４１５の延在距離は、傾斜溝４１４の延在距離と比べて短い。また、逆傾斜溝４１５の深さは、傾斜溝４１４の深さと同一である。尚、逆傾斜溝４１５は、傾斜溝４１４と異なる深さに形成されていてもよい。
　また、外径端４１４Ｂと内径端４１５Ａは、略平行かつ略同一長さで径方向に重畳する位置に配置されている。内径端４１５Ａは、外径端４１４Ｂ以上の長さかつ径方向に重畳する位置に配置されていることが漏れ防止の観点からは好ましい。
　次いで、静止密封環４１０と回転密封環２０との相対回転時の動作について図１０及び図１１を用いて説明する。尚、流体導入溝１６における流体の動きは、実施例１と略同一であるため、本実施例においては動圧発生溝４１３を構成する傾斜溝４１４及び逆傾斜溝４１５における流体の動きを中心に説明する。
　動圧発生溝４１３においては、回転密封環２０と静止密封環４１０との正回転方向への相対回転低速時には、大気Ａが傾斜溝４１４内に十分に密とならず高い正圧は発生しない。また、逆傾斜溝４１５は、延在距離が短いため、逆傾斜溝４１５内に被密封流体Ｆが侵入していても高い正圧は発生しない。
　回転密封環２０の相対回転速度が高まると、図１０に示されるように、傾斜溝４１４内の大気Ａが摺動面２１とのせん断により回転密封環２０の正回転方向に追随移動するとともに、内空間Ｓ１の大気Ａが傾斜溝４１４に引き込まれる。すなわち、傾斜溝４１４内では、多量の大気Ａが矢印Ｌ１に示すように傾斜溝４１４の内径端４１４Ａから外径端４１４Ｂに向かって移動する。
　傾斜溝４１４の外径端４１４Ｂに向かって移動した大気Ａは、鋭角部４１４Ｃ及びその近傍で圧力が高められる。すなわち鋭角部４１４Ｃ及びその近傍で正圧が発生する。
　また、矢印Ｌ２に示す傾斜溝４１４内の大気Ａは、鋭角部４１４Ｃ近傍の被密封流体Ｆを外空間Ｓ２側に押し戻すように作用するので、傾斜溝４１４内や内空間Ｓ１に漏れ出す被密封流体Ｆは少ない。
　一方、逆傾斜溝４１５においては、逆傾斜溝４１５内に進入した被密封流体Ｆが摺動面２１とのせん断により回転密封環２０の正回転方向に追随移動するとともに、鋭角部４１５Ｄ近傍の被密封流体Ｆが逆傾斜溝４１５に引き込まれる。すなわち、逆傾斜溝４１５内では、被密封流体Ｆが矢印Ｈ５に示すように逆傾斜溝４１５の鋭角部４１５Ｄから鋭角部４１５Ｃに向かって移動し、鋭角部４１５Ｃ及びその近傍で圧力が高められる。すなわち鋭角部４１５Ｃ及びその近傍で正圧が発生する。
　また、矢印Ｈ６に示す逆傾斜溝４１５内の被密封流体Ｆは、鋭角部４１５Ｃ近傍の被密封流体Ｆと共に矢印Ｌ２に示す傾斜溝４１４内の大気Ａにより外空間Ｓ２側に押し戻される。
　次いで、回転密封環２０の逆回転時について図１１を用いて説明する。図１１に示されるように、傾斜溝４１４の外径側に形成される逆傾斜溝４１５内に進入した被密封流体Ｆが摺動面２１とのせん断により回転密封環２０の逆回転方向に追随移動するとともに、鋭角部４１５Ｃの近傍の被密封流体Ｆが逆傾斜溝４１５に引き込まれる。すなわち、逆傾斜溝４１５内では、被密封流体Ｆが矢印Ｈ３’に示すように逆傾斜溝４１５の鋭角部４１５Ｃから鋭角部４１５Ｄに向かって移動し、鋭角部４１５Ｄ及びその近傍で圧力が高められる。すなわち鋭角部４１５Ｄ及びその近傍で正圧が発生する。
　矢印Ｈ４’に示す逆傾斜溝４１５内の被密封流体Ｆは、逆傾斜溝４１５の鋭角部４１５Ｄ近傍の被密封流体Ｆを外空間Ｓ２側に押し戻すように作用するので、傾斜溝４１４内や内空間Ｓ１に漏れ出す被密封流体Ｆは少ない。
　またこのとき、鋭角部４１５Ｃの周辺に存在する被密封流体Ｆは、鋭角部４１５Ｃ及びその近傍に生じる負圧により矢印Ｈ５’に示すように逆傾斜溝４１５内に吸い込まれる。逆傾斜溝４１５内に吸い込まれた被密封流体Ｆは鋭角部４１５Ｄから外径側に向けて摺動面４１１，２１間に戻されるようになっている。
　以上説明したように、回転密封環２０の正回転時においては、動圧発生溝４１３の傾斜溝４１４及び逆傾斜溝４１５でそれぞれ発生する正圧により外空間Ｓ２から摺動面４１１，２１間に流入した被密封流体Ｆが吸い込まれ、外空間Ｓ２側に押し戻されるため、摺動面４１１，２１間から被密封流体Ｆが内空間Ｓ１に漏れることが抑制される。一方、回転密封環２０の逆回転時においては、傾斜溝４１４の外径側で逆傾斜溝４１５内に進入した被密封流体Ｆが回転密封環２０の摺動面２１とのせん断により追随移動し逆傾斜溝４１５の被密封流体Ｆ側の端部、すなわち鋭角部４１５Ｄから外径側に向けて摺動面４１１，２１間に戻されることにより内空間Ｓ１への被密封流体Ｆの漏れを減らすことができる。このように、動圧発生溝４１３は、主となる動圧発生のための回転方向が異なる傾斜溝４１４及び逆傾斜溝４１５を備えているため、両回転時において摺動面４１１，２１同士を離間させて摩耗を抑制することができ、かつ摺動面４１１，２１間から被密封流体Ｆが内空間Ｓ１に漏れることを抑制できる。
　また、傾斜溝４１４と逆傾斜溝４１５との間には、周方向に連続し径方向所定以上の幅を有する環状ランド部４１２ｄが形成されており、この環状ランド部４１２ｄにより傾斜溝４１４と逆傾斜溝４１５とが分離されていることにより、回転密封環２０の逆回転時において、被密封流体Ｆが環状ランド部４１２ｄの外径側において鋭角部４１５Ｃから逆傾斜溝４１５に吸い込まれて捕捉されるため、環状ランド部４１２ｄを越えて傾斜溝４１４に被密封流体Ｆが進入することが抑制されており、傾斜溝４１４を通って内空間Ｓ１に漏れ出す被密封流体Ｆをさらに減らすことができる。
　また、環状ランド部４１２ｄにより傾斜溝４１４と逆傾斜溝４１５が分離されていることにより、両回転時において、傾斜溝４１４と逆傾斜溝４１５が互いの動圧発生に干渉することがないため、動圧効果を発揮しやすい。
　また、傾斜溝４１４と逆傾斜溝４１５とを分離する環状ランド部４１２ｄの径方向中心は、摺動面４１１の径方向中心よりも被密封流体Ｆ側に寄って配置されている。これによれば、傾斜溝４１４の延在距離を長く確保でき、正回転時において傾斜溝４１４が逆傾斜溝４１５よりも主たる動圧発生源となるので、被密封流体Ｆの内空間Ｓ１への漏れをさらに抑えることができる。
　次に、実施例３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１，２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、本実施例３の静止密封環５１０における流体導入溝５１６は、外空間Ｓ２に連通する液体誘導溝部５１７と、液体誘導溝部５１７の内径側から回転密封環２０の正回転方向及び逆回転方向に向けてそれぞれ静止密封環５１０と同心状に周方向に延びる動圧発生部としてのレイリーステップ５１８，５１８’と、から構成されている。
　これによれば、回転密封環２０の正回転時において、流体導入溝５１６内の被密封流体Ｆが摺動面２１とのせん断により回転密封環２０の正回転方向に追随移動することにより、液体誘導溝部５１７からレイリーステップ５１８側に移動するとともに、外空間Ｓ２の被密封流体Ｆが液体誘導溝部５１７に引き込まれる。また、逆回転時においても、流体導入溝５１６内の被密封流体Ｆが摺動面２１とのせん断により回転密封環２０の逆回転方向に追随移動することにより、液体誘導溝部５１７からレイリーステップ５１８’側に移動するとともに、外空間Ｓ２の被密封流体Ｆが液体誘導溝部５１７に引き込まれる。
　このように、流体導入溝５１６は、両回転時において、レイリーステップ５１８，５１８’により、動圧を生じさせて摺動面５１１，２１間を僅かに離間させ摺動面５１１，２１間に被密封流体Ｆを供給することで、摺動面５１１，２１同士の潤滑性を高めることができる。
　次に、実施例４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１～３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、本実施例４の静止密封環６１０における流体導入溝６１６は、実施例３の流体導入溝５１６と同一構成である。また、動圧発生溝６１３は実施例２の動圧発生溝４１３と同一構成である。
　これによれば、流体導入溝６１６は、両回転時において、摺動面６１１，２１間を僅かに離間させ摺動面６１１，２１間に被密封流体Ｆを導入することで、摺動面６１１，２１同士の摩耗をより抑制でき、かつ動圧発生溝６１３において径方向に分離された傾斜溝６１４及び逆傾斜溝６１５により、被密封流体Ｆの漏れを抑制できる。
　次に、実施例５に係る摺動部品につき、図１４を参照して説明する。尚、前記実施例１～４と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
　図１４に示されるように、本実施例５の静止密封環７１０における流体導入溝７１６は、外空間Ｓ２に連通する円の一部を切り取った略弓型形状の溝により構成されている。
　これによれば、流体導入溝７１６は外空間Ｓ２に連通する円の一部から成る溝となっているので、回転密封環２０の回転方向に係らず被密封流体Ｆが流体導入溝７１６内に導入されやすい。
　次に、実施例６に係る摺動部品につき、図１５を参照して説明する。尚、前記実施例１～５と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
　図１５に示されるように、本実施例６の静止密封環８１０における流体導入溝８１６は、外空間Ｓ２に連通する略矩形状の溝により構成されている。
　これによれば、流体導入溝８１６は略矩形状の溝となっているので、形成加工が容易であり、流体導入溝８１６内に被密封流体Ｆを多量に保持することができる。
　次に、実施例７に係る摺動部品につき、図１６を参照して説明する。尚、前記実施例１～６と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
　図１６に示されるように、本実施例７の静止密封環９１０における流体導入溝９１６は、外空間Ｓ２に連通する略台形状の溝により構成されている。
　詳しくは、流体導入溝９１６は、回転密封環２０の正回転方向の下流側の側壁部９１６ａが外径側から内径側に向けて逆回転方向に向けて傾斜しながら直線状に延び、回転密封環２０の正回転方向の上流側の側壁部９１６ｂが外径側から内径側に向けて径線に沿って直線状に延びている。また、流体導入溝９１６は、内径端における壁部９１６ｃと側壁部９１６ｂとが成す鋭角部９１６Ａが逆回転方向の下流側の動圧発生溝９１３の鋭角部９１３Ｃと周方向に近接して配置されている。
　これによれば、流体導入溝９１６は、側壁部９１６ａが周方向に沿うように傾斜しているため、回転密封環２０の正回転時における静止密封環９１０と回転密封環２０との相対回転開始時に流体導入溝９１６に被密封流体Ｆが導入されやすい。
　また、流体導入溝９１６は、鋭角部９１６Ａが動圧発生溝９１３の鋭角部９１３Ｃと周方向に近接しているため、回転密封環２０の逆回転時において、流体導入溝９１６の鋭角部９１６Ａに集中して漏れ出す被密封流体Ｆを動圧発生溝９１３の鋭角部９１３Ｃ及びその近傍で発生する負圧により吸い込み回収することができるため、被密封流体Ｆの内空間Ｓ１への漏れをさらに抑えることができる。
　次に、実施例８に係る摺動部品につき、図１７を参照して説明する。尚、前記実施例１～７と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
　図１７に示されるように、本実施例８の静止密封環１０１０における流体導入溝１０１６は、外空間Ｓ２に連通する四角形状の溝により構成されている。
　詳しくは、流体導入溝１０１６は、回転密封環２０の正回転方向の下流側の側壁部１０１６ａ及び正回転方向の上流側の側壁部１０１６ｂが外径側から内径側に向けて逆回転方向に向けて傾斜しながら直線状に延びている。また、流体導入溝１０１６は、内径端における壁部１０１６ｃと側壁部１０１６ｂとが成す鋭角部１０１６Ａが逆回転方向の下流側の動圧発生溝１０１３の鋭角部１０１３Ｃと周方向に近接して配置されている。
　これによれば、流体導入溝１０１６は、側壁部１０１６ａ，１０１６ｂがそれぞれ周方向に沿うように傾斜しているため、回転密封環２０の正回転時における静止密封環１０１０と回転密封環２０との相対回転開始時に流体導入溝１０１６に被密封流体Ｆがより導入されやすい。
　また、流体導入溝１０１６は、実施例７と比べて鋭角部１０１６Ａの角度が小さく、かつ動圧発生溝１０１３の鋭角部１０１３Ｃと周方向により近接しているため、回転密封環２０の逆回転時において、鋭角部１０１６Ａに被密封流体Ｆが集中しやすく、流体導入溝１０１６の鋭角部１０１６Ａに集中して漏れ出す被密封流体Ｆを動圧発生溝１０１３の鋭角部１０１３Ｃ及びその近傍で発生する負圧により吸い込み回収することができるため、被密封流体Ｆの内空間Ｓ１への漏れをさらに抑えることができる。
　次に、実施例９に係る摺動部品につき、図１８を参照して説明する。尚、前記実施例１～８と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
　図１８に示されるように、本実施例９の静止密封環１１１０における流体導入溝１１１６は、外空間Ｓ２に連通する液体誘導溝部１１１７と、液体誘導溝部１１１７の外径側から回転密封環２０の正回転方向に向けて静止密封環１１１０と同心状に周方向に延びる動圧発生部としてのレイリーステップ１１１８と、から構成されている。尚、液体誘導溝部１１１７は、実施例８の流体導入溝１０１６と略同一形状である。
　これによれば、流体導入溝１１１６は、動圧発生部としてのレイリーステップ１１１８を備えているため、正回転時において、レイリーステップ１１１８により、動圧を生じさせて摺動面１１１１，２１間を僅かに離間させ摺動面１１１１，２１間に被密封流体Ｆを供給することで、摺動面１１１１，２１同士の潤滑性を高めることができる。
　次に、実施例１０に係る摺動部品につき、図１９を参照して説明する。尚、前記実施例１～９と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
　図１９に示されるように、本実施例１０の静止密封環１２１０における流体導入溝１２１６は、外空間Ｓ２に連通する液体誘導溝部１２１７と、液体誘導溝部１２１７の内径側から回転密封環２０の正回転方向及び逆回転方向に向けてそれぞれ静止密封環１２１０と同心状に周方向に延びる動圧発生部としてのレイリーステップ１２１８，１２１８’と、から構成されている。尚、液体誘導溝部１２１７は、実施例８の流体導入溝１０１６と略同一形状である。
　これによれば、両回転時において、レイリーステップ１２１８，１２１８’により、動圧を生じさせて摺動面１２１１，２１間を僅かに離間させ摺動面１２１１，２１間に被密封流体Ｆを供給することで、摺動面１２１１，２１同士の潤滑性を高めることができる。
　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、自動車用のメカニカルシールを例に説明したが、一般産業機械等の他のメカニカルシールであってもよい。また、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、動圧発生溝及び流体導入溝を静止密封環に設ける例について説明したが、動圧発生溝及び流体導入溝を回転密封環に設けてもよい。
　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、動圧発生溝における傾斜溝は内空間Ｓ１に連通していると説明したが、これに限らず動圧を発生させることができれば、連通していなくてもよい。
　また、動圧発生溝は、傾斜溝の外径側の端部に逆傾斜溝が連続して形成されるものに限らず、傾斜溝の延在方向の略中央部から逆傾斜溝が分岐して形成されていてもよい。
　また、動圧発生溝は、一つの傾斜溝に対して複数の逆傾斜溝が配置されていてもよい。
　また、傾斜溝は、周方向に傾斜しながら円弧状に延びるものに限らず、直線状に形成することにより形状を簡素化してもよい。
　また、動圧発生溝及び流体導入溝は略同一深さであると説明したが、流体導入溝は動圧発生溝よりも深くてもよい。
　また、本実施例において、被密封流体Ｆは高圧の液体と説明したが、これに限らず気体または低圧の液体であってもよいし、液体と気体が混合したミスト状であってもよい。
　また、本実施例において、漏れ側の流体は低圧の気体である大気Ａであると説明したが、これに限らず液体または高圧の気体であってもよいし、液体と気体が混合したミスト状であってもよい。
１０　　　　　　　　　静止密封環（摺動部品）
１１　　　　　　　　　摺動面
１２　　　　　　　　　ランド
１２ａ～１２ｃ　　　　ランド部
１３　　　　　　　　　動圧発生溝
１３Ｃ，１３Ｄ　　　　鋭角部
１４　　　　　　　　　傾斜溝
１５　　　　　　　　　逆傾斜溝
１６　　　　　　　　　流体導入溝
１７　　　　　　　　　液体誘導溝部
１８　　　　　　　　　レイリーステップ（動圧発生部）
２０　　　　　　　　　回転密封環（他の摺動部品）
２１　　　　　　　　　摺動面
４１０　　　　　　　　静止密封環（摺動部品）
４１１　　　　　　　　摺動面
４１２ｄ　　　　　　　環状ランド部
４１３　　　　　　　　動圧発生溝
４１４　　　　　　　　傾斜溝
４１４Ｃ　　　　　　　鋭角部
４１５　　　　　　　　逆傾斜溝
４１５Ｃ，４１５Ｄ　　鋭角部
Ａ　　　　　　　　　　大気
Ｆ　　　　　　　　　　被密封流体
Ｓ１　　　　　　　　　内空間
Ｓ２　　　　　　　　　外空間

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し、摺動面に被密封流体側の空間に連通し被密封流体を導入する複数の流体導入溝と、漏れ側から被密封流体側に延び動圧を発生させる複数の傾斜溝と、を備える環状の摺動部品であって、
    　前記摺動部品の摺動面には、前記傾斜溝の被密封流体側に設けられ前記傾斜溝に対して逆方向に延び動圧を発生させる逆傾斜溝が備えられている摺動部品。
  2. 　前記傾斜溝は、漏れ側の空間に連通している請求項１に記載の摺動部品。
  3. 　前記傾斜溝と前記逆傾斜溝は、連続する溝である請求項１または２に記載の摺動部品。
  4. 　前記傾斜溝と前記逆傾斜溝との間には、前記傾斜溝の被密封流体側で周方向に連続し径方向所定以上の幅を有する環状ランド部が設けられている請求項１または２に記載の摺動部品。
  5. 　前記環状ランド部の径方向中心は、前記摺動面の径方向中心よりも被密封流体側に寄って配置されている請求項４に記載の摺動部品。
  6. 　前記逆傾斜溝は、前記傾斜溝と比べて延在距離が短い請求項１ないし５のいずれかに記載の摺動部品。
  7. 　前記逆傾斜溝は、被密封流体側の端部が先細りする溝である請求項１ないし６のいずれかに記載の摺動部品。
  8. 　前記流体導入溝は、動圧発生部を備えている請求項１ないし７のいずれかに記載の摺動部品。
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