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KR20210145791A - 슬라이딩 부품 - Google Patents

슬라이딩 부품 Download PDF

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KR20210145791A
KR20210145791A KR1020217035587A KR20217035587A KR20210145791A KR 20210145791 A KR20210145791 A KR 20210145791A KR 1020217035587 A KR1020217035587 A KR 1020217035587A KR 20217035587 A KR20217035587 A KR 20217035587A KR 20210145791 A KR20210145791 A KR 20210145791A
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KR
South Korea
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pressure generating
generating groove
positive pressure
sealed
sliding
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KR1020217035587A
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Inventor
타다츠구 이무라
Original Assignee
이구루코교 가부시기가이샤
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Publication date
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Publication of KR20210145791A publication Critical patent/KR20210145791A/ko
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Abstract

슬라이딩면의 전면에 걸쳐 높은 윤활성을 얻을 수 있는 슬라이딩 부품을 제공한다. 회전 기계의 상대 회전하는 개소에 배치되는 환상(環狀)의 슬라이딩 부품(10)으로서, 슬라이딩 부품(10)의 슬라이딩면(11)에는, 슬라이딩 부품(10, 20)의 상대 회전시에 피밀봉 유체측의 피밀봉 유체(F)가 도입되어 정압을 발생시키는 정압 발생홈(15)이 둘레 방향으로 복수 병설되어 있고, 각각의 정압 발생홈(15)은, 상대 회전 방향의 하류측의 최선단에 최선단부(9a)를 갖고, 둘레 방향으로 복수 병설된 최선단부(9a)의 적어도 일부는, 지름 방향으로 각각 상이한 위치에 배치되어 있다.

Description

슬라이딩 부품
본 발명은, 상대 회전하는 슬라이딩 부품에 관한 것으로, 예를 들면 자동차, 일반 산업 기계, 혹은 그 외의 시일 분야의 회전 기계의 회전축을 축봉하는 축봉 장치에 사용되는 슬라이딩 부품, 또는 자동차, 일반 산업 기계, 혹은 그 외의 베어링 분야의 기계의 베어링에 사용되는 슬라이딩 부품에 관한 것이다.
피밀봉 액체의 누설을 방지하는 축봉 장치로서, 예를 들면 메커니컬 시일은 상대 회전하고 슬라이딩면끼리가 슬라이딩하는 한 쌍의 환상(環狀)의 슬라이딩 부품을 구비하고 있다. 이러한 메커니컬 시일에 있어서, 최근에 있어서는 환경 대책 등의 이유 때문에 슬라이딩에 의해 상실되는 에너지의 저감이 요망되고 있어, 슬라이딩 부품의 슬라이딩면에 고압의 피밀봉 액체측과 연통함과 동시에 슬라이딩면에 있어서 일단이 폐색하는 정압 발생홈을 마련하고 있는 것이 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에 나타나는 메커니컬 시일은, 한쪽의 슬라이딩 부품의 슬라이딩면에 있어서, 대기측을 향하면서 회전 방향의 하류측으로 경사져서 연설(延設)되고, 피밀봉 유체측과 연통하는 개구부를 갖는 정압 발생홈이 둘레 방향을 따라 복수 배치되어 있다. 이에 의하면, 슬라이딩 부품의 상대 회전시에는, 정압 발생홈에 피밀봉 액체가 도입되고, 정압 발생홈의 하류측의 최선단에 위치하는 최선단부에 피밀봉 액체가 집중되어 정압이 발생하여, 슬라이딩면 사이에 액막이 생성됨과 동시에 슬라이딩면끼리가 근소하게 이간함으로써, 윤활성이 향상되어 저마찰화를 실현하고 있다.
또한, 특허문헌 2에 나타나는 메커니컬 시일은, 한쪽의 슬라이딩 부품의 슬라이딩면에 있어서, 회전 방향의 하류측에 첨부(尖部)가 향한 V자 형상을 이루는 V자홈이 둘레 방향에 걸쳐 복수 배치되어 있다. 이 V자홈을 구성하는 2변 중 피밀봉 액체측과 연통하는 1변은 정압 발생홈으로서 기능하고, 또한 V자홈의 2변이 교차하는 첨부는 상대 회전 방향의 하류측의 최선단부에 위치하고 있다. 이에 의하면, 특허문헌 1과 마찬가지로, V자홈의 첨부에 피밀봉 액체가 집중함으로써, 피밀봉 액체의 액막이 형성되어 윤활성이 향상된다.
일본공개특허공보 평5-164249호(4페이지, 도 2, 3) 미국특허 제6,152,452호 명세서(14페이지, FIG. 8)
그러나, 특허문헌 1에 있어서는, 슬라이딩면의 둘레 방향을 따라 배치되는 복수의 정압 발생홈의 최선단부는, 지름 방향으로 동일한 위치에 있다. 즉, 복수의 최선단부가, 모두 동일한 원주상에 늘어서 있다. 마찬가지로, 특허문헌 2에 있어서는, 슬라이딩면의 둘레 방향을 따라 배치되는 복수의 V자홈의 첨부는, 모두 동일한 원주상에 늘어서 있다. 따라서, 특허문헌 1, 2에 있어서는, 동일한 원주상에 복수 늘어서는 최선단부나 첨부를 중심으로 정압이 발생함으로써, 슬라이딩면의 지름 방향의 압력 구배가 커져, 슬라이딩면의 넓은 영역에서 균일하게 액막을 형성하기 어려워지기 때문에, 결과적으로 슬라이딩면의 전면(全面)에 높은 윤활성을 얻을 수 없어, 슬라이딩면은 빈(貧)윤활 상태가 될 우려가 있었다. 게다가, 특허문헌 2에 있어서는, 피밀봉 액체의 액막이 동일한 원주상에 복수 늘어서는 첨부를 중심으로 형성됨으로써, 슬라이딩 부품의 상대 회전시에 피밀봉 액체측의 피밀봉 액체와 누설측의 대기의 기액 계면이 지름 방향의 특정의 좁은 범위에 고정되는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 문제점에 착목하여 이루어진 것으로, 슬라이딩면의 전면에 걸쳐 높은 윤활성을 얻을 수 있는 슬라이딩 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 슬라이딩 부품은,
회전 기계의 상대 회전하는 개소에 배치되는 환상의 슬라이딩 부품으로서,
상기 슬라이딩 부품의 슬라이딩면에는, 상기 슬라이딩 부품의 상대 회전시에 피밀봉 유체측의 피밀봉 유체가 도입되어 정압을 발생시키는 정압 발생홈이 둘레 방향으로 복수 병설되어 있고, 각각의 상기 정압 발생홈은, 상대 회전 방향의 하류측의 최선단에 최선단부를 갖고, 둘레 방향으로 복수 병설된 상기 최선단부의 적어도 일부는, 지름 방향으로 각각 상이한 위치에 배치되어 있다.
이에 의하면, 슬라이딩 부품의 상대 회전시에는, 피밀봉 유체가 각 정압 발생홈의 상대 회전 방향의 하류측으로 흘러 최선단부에 집중되어 정압이 발생한다. 각각의 정압 발생홈의 최선단부의 적어도 일부는 지름 방향으로 각각 상이한 위치에 배치되어 있기 때문에, 슬라이딩면에 있어서는, 정압이 둘레 방향을 따라 지름 방향의 상이한 위치에서 발생하여, 슬라이딩면에 있어서의 지름 방향의 압력 구배가 작아지기 때문에, 슬라이딩면의 넓은 영역에서 균일하게 액막이 형성되기 쉽다. 그 때문에, 슬라이딩면의 피밀봉 유체에 의한 윤활성이 양호해진다.
복수 병설된 상기 최선단부는, 둘레 방향을 따라 규칙적으로 배치되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 슬라이딩 부품의 상대 회전시에 피밀봉 유체의 유체막이 규칙적으로 배치된 위치에 형성되기 때문에, 윤활성이 양호해진다.
복수 병설된 상기 최선단부는, 둘레 방향을 따라 지름 방향의 위치가 점차 변화하여, 물결 형상으로 배치되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 슬라이딩 부품의 상대 회전시에 피밀봉 유체의 유체막이 물결 형상으로 형성되기 때문에, 윤활성이 양호해진다.
상기 정압 발생홈은, 피밀봉 유체측과 연통하는 개구부를 갖고 있어도 좋다.
이에 의하면, 슬라이딩 부품의 상대 회전시에는, 정압 발생홈의 개구부에 있어서 피밀봉 유체가 피밀봉 유체측으로부터 도입되기 쉬워지기 때문에, 최선단부에서 피밀봉 유체의 유체막이 형성되기 쉬워져, 슬라이딩면의 윤활성이 양호해진다.
상기 정압 발생홈은, 누설측을 향하면서 상대 회전 방향의 하류측으로 경사져서 연설되어 있고,
상기 슬라이딩면에는, 상기 정압 발생홈의 누설측 단부로부터 연속하여 누설측을 향하면서 상대 회전 방향의 상류측으로 경사져서 연설되는 부압 발생홈이 마련되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 슬라이딩 부품의 상대 회전시에는, 최선단부에서 형성된 피밀봉 유체의 유체막을 상대적으로 부압이 되어 있는 부압 발생홈이 흡입하기 때문에, 피밀봉 유체의 누설측으로의 누설을 방지하여, 슬라이딩 부품의 밀봉성을 향상시킬 수 있다.
상기 슬라이딩면의 상기 부압 발생홈보다도 누설측에는, 둘레 방향에 걸쳐 연장되는 랜드가 마련되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 부압 발생홈의 누설측 단부는 랜드에 의해 폐색되어 있기 때문에, 슬라이딩 부품의 정지(靜止)시에는, 피밀봉 유체의 누설측으로의 누설을 방지할 수 있다.
상기 부압 발생홈보다 누설측의 상기 랜드는, 둘레 방향에 걸쳐 지름 방향의 폭이 일정해도 좋다.
이에 의하면, 부압 발생홈의 누설측 단부의 지름 방향의 위치가 둘레 방향에 걸쳐 일정하기 때문에, 제조하기 쉽다.
복수 병설된 상기 최선단부와, 상기 정압 발생홈과 상기 부압 발생홈이 교차하는 상대 회전 방향의 상류측의 굴곡부는, 둘레 방향을 따라 지름 방향의 위치가 점차 변화하여, 물결 형상으로 배치되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 물결 형상의 가상 곡선상에 최선단부와 굴곡부가 배치되기 때문에, 제조하기 쉽다.
상기 슬라이딩면에는, 상기 정압 발생홈보다도 누설측에 있어서 상기 정압 발생홈과는 독립하고, 상기 회전 기계의 상대 회전시에 상기 정압 발생홈보다도 누설측의 유체가 도입되어 정압을 발생시키는 제2 정압 발생홈이 마련되어 있고, 상기 제2 정압 발생홈은 상대 회전 방향의 하류측의 최선단에 제2 최선단부를 구비하고 있어도 좋다.
이에 의하면, 슬라이딩 부품의 상대 회전시에 누설측의 유체가 제2 정압 발생홈의 상대 회전 방향의 하류측으로 흘러 제2 최선단부에 집중되어 정압이 발생하기 때문에, 피밀봉 유체측으로부터 제2 최선단부 근방으로 접근하는 피밀봉 유체를 튕겨내어, 피밀봉 유체의 누설측으로의 누설을 방지할 수 있다.
상기 제2 정압 발생홈은, 상기 정압 발생홈의 수 및 위치에 대응하여 배치되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 정압 발생홈의 수 및 위치에 맞추어 제2 정압 발생홈을 가공할 수 있어, 제조하기 쉽다.
상기 정압 발생홈과 상기 제2 정압 발생홈의 지름 방향의 사이에 둘레 방향에 걸쳐 연장되는 랜드가 구비되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 정압 발생홈과 제2 정압 발생홈을 이간시킬 수 있어, 상대 회전시에 있어서의 양자의 기능을 명확하게 할 수 있다.
상기 정압 발생홈과 상기 제2 정압 발생홈의 지름 방향의 사이에 구비되어 있는 상기 랜드의 지름 방향의 폭은, 둘레 방향에 걸쳐 일정해도 좋다.
이에 의하면, 제2 최선단부가 최선단부로부터 일정 치수 누설측으로 이간하고 있고, 둘레 방향에 있어서 상이한 지름의 크기의 위치에서 상대 회전시에 정압이 발생한 제2 최선단부가 배치되는 점에서, 상대 회전시에 최선단부에서 발생한 유체막으로부터 흐르는 피밀봉 유체가 누설측으로 진입하는 것을 방지할 수 있다.
복수 병설된 상기 최선단부와, 상기 정압 발생홈의 누설측 단부의 상대 회전 방향의 상류측에 위치하는 모퉁이부는, 둘레 방향을 따라 지름 방향의 위치가 점차 변화하여, 물결 형상으로 배치되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 물결 형상의 가상 곡선상에 최선단부와 모퉁이부가 배치되기 때문에, 제조하기 쉽다.
도 1은, 본 발명의 실시예 1에 있어서의 메커니컬 시일의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 2는, 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 도면이다.
도 3은, 상대 회전 중의 정지 밀봉환의 슬라이딩면에 있어서의 요부(要部) 확대도이다.
도 4는, 본 발명의 실시예 2에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 도면이다.
도 5는, 상대 회전 중의 정지 밀봉환의 슬라이딩면에 있어서의 요부 확대도이다.
도 6은, 본 발명의 변형예 1을 나타내는 설명도이다.
도 7은, 본 발명의 변형예 2를 나타내는 설명도이다.
도 8은, 본 발명의 실시예 3에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 도면이다.
도 9는, 상대 회전 중의 정지 밀봉환의 슬라이딩면에 있어서의 요부 확대도이다.
도 10은, 상대 회전 중의 정지 밀봉환의 슬라이딩면에 있어서 제2 정압 발생홈에 피밀봉 액체가 진입했을 때의 요부 확대도이다.
도 11은, 본 발명의 변형예 3을 나타내는 설명도이다.
본 발명에 따른 슬라이딩 부품을 실시하기 위한 형태를 실시예에 기초하여 이하에 설명한다.
실시예 1
실시예 1에 따른 슬라이딩 부품에 대해, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 슬라이딩 부품이 메커니컬 시일인 형태를 예로 들어 설명한다. 또한, 메커니컬 시일을 구성하는 슬라이딩 부품의 외경측을 피밀봉 액체측(고압측), 내경측을 대기측(누설측, 저압측)으로 하여 설명한다. 또한, 이에 한정하지 않고, 피밀봉 액체측이 저압측이고, 누설측이 고압측이라도 좋고, 또한 피밀봉 유체는, 액체에 한정하지 않고 기체라도 좋고, 예를 들면 대기라도 상관없다. 또한, 설명의 편의상, 도면에 있어서, 슬라이딩면에 형성되는 홈 등에 도트를 부여하는 경우가 있다.
도 1에 나타나는 일반 산업 기계용의 메커니컬 시일은, 슬라이딩면의 피밀봉 액체측으로부터 대기측을 향하여 누설되려고 하는 피밀봉 액체(F)를 밀봉하는 인사이드형의 시일이며, 회전축(1)에 슬리브(2)를 통하여 회전축(1)과 함께 회전 가능한 상태로 마련된 원환상의 슬라이딩 부품인 회전 밀봉환(20)과, 피장착 기기인 하우징(4)에 고정된 시일 커버(5)에 비회전 상태 또한 축방향 이동 가능한 상태로 마련된 슬라이딩 부품으로서의 원환상의 정지 밀봉환(10)으로 주로 구성되고, 벨로우즈(7)에 의해 정지 밀봉환(10)이 축방향으로 부세(付勢)됨으로써, 정지 밀봉환(10)의 슬라이딩면(11)과 회전 밀봉환(20)의 슬라이딩면(21)이 서로 밀접 슬라이딩하도록 되어 있다. 또한, 회전 밀봉환(20)의 슬라이딩면(21)은 평탄면을 이루는 것이라도, 오목부가 마련되어 있는 것이라도 좋다.
정지 밀봉환(10) 및 회전 밀봉환(20)은, 대표적으로는 SiC(경질 재료)끼리 또는 SiC(경질 재료)와 카본(연질 재료)의 조합으로 형성되지만, 이에 한정하지 않고, 슬라이딩 재료는 메커니컬 시일용 슬라이딩 재료로서 사용되고 있는 것이면 적용 가능하다. 또한, SiC로서는, 보론, 알루미늄, 카본 등을 소결 조제로 한 소결체를 비롯하여, 성분, 조성이 상이한 2종류 이상의 상으로 이루어지는 재료, 예를 들면, 흑연 입자가 분산된 SiC, SiC와 Si로 이루어지는 반응 소결 SiC, SiC-TiC, SiC-TiN 등이 있고, 카본으로서는, 탄소질과 흑연질이 혼합된 카본을 비롯하여, 수지 성형 카본, 소결 카본 등을 이용할 수 있다. 또한, 상기 슬라이딩 재료 이외로는, 금속 재료, 수지 재료, 표면 개질 재료(코팅 재료), 복합 재료 등도 적용 가능하다.
도 2에 나타나는 바와 같이, 정지 밀봉환(10)에 대하여 회전 밀봉환(20)이 화살표로 나타내는 바와 같이 상대 슬라이딩하도록 되어 있고, 정지 밀봉환(10)의 슬라이딩면(11)에는 복수의 동압 발생 기구(14)가 정지 밀봉환(10)의 둘레 방향을 따라 균등하게 배설(配設)되어 있다. 슬라이딩면(11)의 동압 발생 기구(14) 이외의 부분은 평탄면을 이루는 랜드(12)로 되어 있다.
다음으로, 동압 발생 기구(14)의 개략에 대해서 도 2, 도 3에 기초하여 설명한다. 또한, 이하, 정지 밀봉환(10) 및 회전 밀봉환(20)이 상대적으로 회전했을 때에, 도 3의 지면(紙面) 좌측을 피밀봉 액체(F)의 하류측으로 하고, 도 3의 지면 우측을 피밀봉 액체(F)의 상류측으로 하여 설명한다.
동압 발생 기구(14)는, 피밀봉 액체측으로 개방하여 연통하는 개구부(15a)를 구비하고, 대기측을 향하면서 하류측으로 경사지고, 누설측 단부로서 폐색된 대기측 단부(9b)까지 직선 형상으로 요설(凹設)된 정압 발생홈(15)을 갖고 있고, 당해 대기측 단부(9b)의 하류측의 최선단에는 최선단부(9a)가 배치되어 있다. 정압 발생홈(15)보다도 대기측에는 랜드(12)가 구비되어 있기 때문에, 회전 밀봉환(20)의 정지시에는, 피밀봉 액체(F)의 대기측으로의 누설을 방지할 수 있다. 또한, 복수 병설된 정압 발생홈(15)의 각 최선단부(9a)는, 둘레 방향을 따라 지름 방향의 위치가 점차 변화하고 있고, 둘레 방향에 걸쳐 정현파 형상의 매끄럽고 또한 연속하는 가상 곡선(C)상에 배치되어 있다. 또한, 본 실시예에 한정되지 않고, 특별히 도시하지 않지만, 최선단부(9a)에 더하여, 정압 발생홈(15)의 대기측 단부(9b)의 상류측에 위치하는 모퉁이부(9c)가, 가상 곡선(C)상에 배치되어 있어도 좋다. 추가로 또한, 가상 곡선(C)은 주기성을 갖고 있지만, 이에 한정하지 않고 주기성을 갖고 있지 않아도 좋다.
또한, 복수의 정압 발생홈(15)은, 각각의 개구부(15a)가 둘레 방향을 따라 균등하게 배치되고, 또한 각각의 정압 발생홈(15)의 경사 각도가 상이하도록 마련되어 있기 때문에, 좁은 영역에서 복수의 정압 발생홈(15)의 병설이 가능하도록 되어 있지만, 이에 한정하지 않고, 각각의 개구부(15a)가 둘레 방향을 따라 불균등하게 배치되고, 또한 각각의 정압 발생홈(15)의 경사 각도가 일정해지도록 마련되어 있어도 좋다.
이어서, 정지 밀봉환(10)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시의 동작에 대해서 설명한다. 우선, 회전 밀봉환(20)이 회전하고 있지 않는 일반 산업 기계의 비가동시에는, 슬라이딩면(11, 21) 사이에는 슬라이딩면(11, 21)보다도 피밀봉 액체측의 피밀봉 액체(F)가 모세관 현상에 의해 근소하게 진입하고 있음과 동시에, 동압 발생 기구(14)는 정압 발생홈(15)의 개구부(15a)로부터 유입된 피밀봉 액체(F)에 의해 채워져 있다. 또한, 피밀봉 액체(F)는 기체와 비교하여 점도가 높기 때문에, 일반 산업 기계의 정지시에 동압 발생 기구(14)로부터 대기측으로 누출되는 양이 매우 적다.
다음으로, 도 3에 나타나는 바와 같이, 회전 밀봉환(20)이 정지 밀봉환(10)에 대하여 회전하면, 피밀봉 액체측의 피밀봉 액체(F)가 화살표(H1)로 나타내는 바와 같이 정압 발생홈(15)의 개구부(15a)로부터 최선단부(9a)를 향하여 도입되는 흐름이 발생하기 때문에, 정압 발생홈(15) 내에 동압이 발생하게 된다. 또한, 정압 발생홈(15)의 내부는 상류측인 개구부(15a)측으로부터 하류측의 최선단부(9a)를 향함에 따라 점차 정압이 높아지도록 되어 있다.
즉, 정압 발생홈(15)의 하류측 최선단에 위치하는 최선단부(9a) 근방이 가장 압력이 높아져, 슬라이딩면(11, 21)끼리가 이간함과 동시에, 피밀봉 액체(F)는 화살표(H2)로 나타내는 바와 같이 최선단부(9a) 근방으로부터 그 주변의 슬라이딩면(11, 21) 사이로 유출됨으로써, 슬라이딩면(11, 21) 사이에 있어서의 피밀봉 액체측에 피밀봉 액체(F)의 액막이 형성된다. 이에 의하면, 복수의 정압 발생홈(15)의 최선단부(9a) 근방에서 피밀봉 액체(F)의 액막이 형성되기 때문에, 슬라이딩면(11, 21) 사이에 있어서 소위 유체 윤활을 이루고, 윤활성이 향상되어, 저마찰화를 실현하고 있다. 또한, 정압 발생홈(15)의 최선단부(9a) 이외의 개소로부터 하류측으로 근소하게 피밀봉 액체(F)가 유출되고 있다.
또한, 복수의 최선단부(9a)는 전술한 바와 같이 정현파 형상의 가상 곡선(C)상에 배치되어 있는 점에서, 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시에 슬라이딩면(11)에 있어서는, 정압이 둘레 방향을 따라 지름 방향이 상이한 위치에서 발생하여, 슬라이딩면(11)에 있어서의 지름 방향의 압력 구배가 작아지기 때문에, 슬라이딩면(11)의 넓은 영역에서 대략 균일하게 액막이 형성되기 쉽다. 그 때문에, 슬라이딩면(11)의 피밀봉 액체(F)에 의한 윤활성이 양호해진다.
또한, 전술한 바와 같이 정압 발생홈(15)으로부터 랜드(12)로 유출된 피밀봉 액체(F)는, 화살표(H3)로 나타내는 바와 같이, 당해 정압 발생홈(15)보다도 하류측에 병설되는 다른 정압 발생홈(15)으로 유입됨으로써, 정압 발생홈(15) 내의 압력을 안정시킬 수 있다.
이상과 같이, 둘레 방향으로 복수 병설된 최선단부(9a)의 적어도 일부는, 지름 방향으로 각각 상이한 위치에 배치되어 있는 점에서, 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시에는, 피밀봉 액체(F)가 각 정압 발생홈(15)의 상대 회전 방향의 하류측으로 흘러 최선단부(9a)에 집중되어 정압이 발생한다. 각각의 정압 발생홈(15)의 최선단부(9a)의 적어도 일부는 지름 방향으로 각각 상이한 위치에 배치되어 있기 때문에, 슬라이딩면(11)에 있어서는, 정압이 둘레 방향을 따라 지름 방향이 상이한 위치에서 발생하여, 슬라이딩면(11)에 있어서의 지름 방향의 압력 구배가 작아지기 때문에, 슬라이딩면(11)의 넓은 영역에서 대략 균일하게 액막을 형성하기 쉽다. 그 때문에, 슬라이딩면(11)의 피밀봉 액체(F)에 의한 윤활성이 양호해진다.
또한, 복수 병설된 최선단부(9a)는, 둘레 방향을 따라 규칙적으로 배치되어 있는 점에서, 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시에 피밀봉 액체(F)의 유체막이 규칙적으로 배치된 위치에 형성되기 때문에, 윤활성이 양호해진다.
또한, 복수 병설된 최선단부(9a)는, 둘레 방향을 따라 지름 방향의 위치가 점차 변화하여, 물결 형상으로 배치되어 있는 점에서, 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시에 피밀봉 액체(F)의 액막이 물결 형상으로 형성되기 때문에, 윤활성이 양호해진다.
또한, 정압 발생홈(15)은, 피밀봉 액체측과 연통하는 개구부(15a)를 갖고 있는 점에서, 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시에는, 정압 발생홈(15)의 최선단부(9a)에 있어서 피밀봉 액체(F)가 피밀봉 액체측으로부터 도입되기 쉬워지기 때문에, 최선단부(9a)에서 피밀봉 액체(F)의 액막이 형성되기 쉬워져, 슬라이딩면(11)의 윤활성이 양호해진다.
실시예 2
다음으로, 실시예 2에 따른 슬라이딩 부품에 대해, 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.
도 4, 도 5에 나타나는 바와 같이, 정지 밀봉환(101)의 슬라이딩면(11)에는, 하류 방향으로 첨부가 향한 V자 형상을 이루는 동압 발생 기구(141)가 정지 밀봉환(101)의 둘레 방향으로 균등하게 복수 배설되어 있다. 동압 발생 기구(141)는, V자 형상을 구성하는 2변 중 피밀봉 액체측으로 개방하여 연통하는 1변은, 대기측을 향하면서 하류측으로 경사져서 직선 형상으로 요설된 정압 발생홈(15)에 상당하고, 이 정압 발생홈(15)에 연속하는 다른 한쪽의 1변은, 대기측을 향하면서 상류측으로 경사지고, 누설측 단부로서 폐색된 대기측 단부(171a)까지 직선 형상으로 요설된 부압 발생홈(171)에 상당하고, 또한 이들 V자 형상의 2변이 교차하는 첨부는 최선단부(9a)에 상당한다. 또한, 복수 병설된 정압 발생홈(15)의 각 최선단부(9a)는, 둘레 방향을 따라 지름 방향의 위치가 점차 변화하고 있고, 둘레 방향에 걸쳐 정현파 형상의 매끄럽고 또한 연속하는 가상 곡선(C)상에 배치되어 있다.
이어서, 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시의 동작에 대해서 설명한다. 우선, 회전 밀봉환(20)이 회전하고 있지 않는 일반 산업 기계의 비가동시에는, 슬라이딩면(11, 21) 사이에는 슬라이딩면(11, 21)보다도 피밀봉 액체측의 피밀봉 액체(F)가 모세관 현상에 의해 근소하게 진입하고 있음과 동시에, 동압 발생 기구(141)는 정압 발생홈(15)의 개구부(15a)로부터 유입된 피밀봉 액체(F)에 의해 채워져 있다. 또한, 피밀봉 액체(F)는 기체와 비교하여 점도가 높기 때문에, 일반 산업 기계의 정지시에 동압 발생 기구(141)로부터 대기측으로 누출되는 양이 매우 적다.
다음으로, 도 5에 나타나는 바와 같이, 회전 밀봉환(20)이 정지 밀봉환(101)에 대하여 회전하면, 피밀봉 액체측의 피밀봉 액체(F)가 화살표(H1)로 나타내는 바와 같이 정압 발생홈(15)의 개구부(15a)로부터 최선단부(9a)를 향하여 도입되는 흐름이 발생하기 때문에, 정압 발생홈(15) 내에 동압이 발생하게 된다. 또한, 정압 발생홈(15)의 내부는 상류측인 개구부(15a)측으로부터 하류측의 최선단부(9a)를 향함에 따라 점차 정압이 높아지도록 되어 있다.
즉, 정압 발생홈(15)의 하류측 최선단에 위치하는 최선단부(9a) 근방이 가장 압력이 높아져, 슬라이딩면(11, 21)끼리가 이간함과 동시에, 피밀봉 액체(F)는 화살표(H2)로 나타내는 바와 같이 최선단부(9a) 근방으로부터 그 주변의 슬라이딩면(11, 21) 사이로 유출됨으로써, 슬라이딩면(11, 21) 사이에 있어서의 피밀봉 액체측에 피밀봉 액체(F)의 액막이 형성된다. 이에 의하면, 복수의 정압 발생홈(15)의 최선단부(9a) 근방에서 피밀봉 액체(F)의 액막이 형성되기 때문에, 슬라이딩면(11, 21) 사이에 있어서 소위 유체 윤활을 이루고, 윤활성이 향상되어, 저마찰화를 실현하고 있다. 또한, 정압 발생홈(15)의 최선단부(9a) 이외의 개소로부터 하류측으로 근소하게 피밀봉 액체(F)가 유출되고 있다.
또한, 복수의 최선단부(9a)는 전술한 바와 같이 정현파 형상의 가상 곡선(C)상에 배치되어 있는 점에서, 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시에 슬라이딩면(11)에 있어서는, 정압이 둘레 방향을 따라 지름 방향이 상이한 위치에서 발생하여, 슬라이딩면(11)에 있어서의 지름 방향의 압력 구배가 작아지기 때문에, 슬라이딩면(11)의 넓은 영역에서 대략 균일하게 액막을 형성하기 쉽다. 그 때문에, 슬라이딩면(11)의 피밀봉 액체(F)에 의한 윤활성이 양호해진다.
또한, 전술한 바와 같이 정압 발생홈(15)으로부터 랜드(12)로 유출된 피밀봉 액체(F)는, 화살표(H3)로 나타내는 바와 같이, 당해 정압 발생홈(15)보다도 하류측에 병설되는 다른 정압 발생홈(15)으로 유입됨으로써, 정압 발생홈(15) 내의 압력을 안정시킬 수 있다.
이어서 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시의 부압 발생홈(171)에 대해서 설명한다. 회전 밀봉환(20)이 정지 밀봉환(10)에 대하여 회전하면, 부압 발생홈(171) 내에 부압의 동압이 발생하여, 부압 발생홈(171)의 대기측 단부(171a)측에 도입된 피밀봉 액체(F)는, 화살표(H4)로 나타내는 바와 같이 부압 발생홈(171)의 대기측 단부(171a)로부터 최선단부(9a)를 향하여 도입되는 흐름이 발생한다. 또한, 부압 발생홈(171)의 내부는 상류측인 대기측 단부(171a)측으로부터 하류측을 향함에 따라 점차 정압이 높아지도록 되어 있어, 대기측 단부(171a)는 상대적으로 부압이 된다.
즉, 최선단부(9a) 근방이 가장 압력이 높아지게 되어, 슬라이딩면(11, 21)끼리가 이간함과 동시에, 피밀봉 액체(F)는 화살표(H5)로 나타내는 바와 같이 최선단부(9a) 근방으로부터 그 주변의 슬라이딩면(11, 21) 사이로 유출됨으로써, 슬라이딩면(11, 21) 사이에 있어서의 피밀봉 액체측에 피밀봉 액체(F)의 액막이 형성된다. 그리고, 당해 액막으로부터 유출되는 피밀봉 액체(F)는 하류측에 인접하는 다른 동압 발생 기구(141)의 부압 발생홈(171)으로 흐른다. 이와 같이, 한번 개구부(15a)로부터 도입된 피밀봉 액체(F)는, 복수의 동압 발생 기구(141) 사이에 있어서 둘레 방향으로 순환되기 때문에, 피밀봉 액체(F)의 대기측으로의 누설을 방지할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 정현파 형상의 가상 곡선(C)상에 배치된 복수의 최선단부(9a)의 상대 회전시에 피밀봉 액체(F)가 복수의 동압 발생 기구(141) 사이에 있어서 둘레 방향으로 순환되는 점에서, 슬라이딩면(11)에 있어서의 피밀봉 액체(F)와 대기(A)의 기액 계면(Y1)은 가상 곡선(C)보다도 대기측에서 대략 정현파 형상으로 형성되고, 액막 형성 영역(Y)(도 4에 있어서 선 형상의 해칭으로 나타냄.)은 정압 발생홈(15)과 부압 발생홈(171)의 일부를 포함하는 피밀봉 액체측에 형성된다(도 4 참조). 또한, 부압 발생홈(171)의 대기측 단부(171a)측에 있어서 상대적인 부압이 발생함으로써 주위의 피밀봉 액체(F)는 흡입되기 때문에, 대기측으로 누출되려고 하는 피밀봉 액체(F)를 외경측인 피밀봉 액체(F)측으로 되돌릴 수 있다. 또한, 기액 계면(Y1)의 위치 및 액막 형성 영역(Y)의 범위는, 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시의 회전 속도, 피밀봉 액체(F)의 압력 등에 따라 도 4에 나타내는 위치로부터 변동하는 것은 말할 필요도 없다.
또한, 전술한 바와 같이 부압 발생홈(171)으로부터 랜드(12)로 유출된 피밀봉 액체(F)는, 화살표(H6)로 나타내는 바와 같이, 당해 부압 발생홈(171)보다도 하류측에 병설되는 다른 부압 발생홈(171)으로 유입됨으로써, 부압 발생홈(171) 내의 압력을 안정시킬 수 있다.
이상과 같이, 정압 발생홈(15)은, 대기측을 향하면서 하류측으로 경사져서 연설되어 있고, 정압 발생홈(15)의 대기측 단부(9b)로부터 연속하여 대기측을 향하면서 상류측으로 경사져서 연설되는 부압 발생홈(171)이 슬라이딩면에 마련되어 있다. 이 점에서, 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시에는, 최선단부(9a)에서 형성된 피밀봉 액체(F)의 액막을 상대적으로 부압이 되어 있는 부압 발생홈(171)이 흡입하기 때문에, 피밀봉 액체(F)의 대기측으로의 누설을 방지하여, 정지 밀봉환(10) 및 회전 밀봉환(20)의 밀봉성을 향상시킬 수 있다.
또한, 슬라이딩면(11)의 부압 발생홈(171)보다도 누설측에는, 둘레 방향에 걸쳐 연속하도록, 즉 환상으로 랜드(12)가 마련되어 있는 점에서, 부압 발생홈(171)의 대기측 단부(171a)는 랜드(12)에 의해 폐색되어 있기 때문에, 회전 밀봉환(20)의 정지시에는, 피밀봉 액체(F)의 대기측으로의 누설을 방지할 수 있다.
또한, 부압 발생홈(171)보다 대기측의 랜드(12)는, 둘레 방향에 걸쳐 지름 방향의 폭이 일정한 점에서, 부압 발생홈(171)의 대기측 단부(171a)의 지름 방향의 위치가 둘레 방향에 걸쳐 일정하기 때문에, 제조하기 쉽다.
이어서, 본 실시예의 변형예를 설명한다. 또한, 상기 실시예와 동일한 구성, 중복하는 설명은 생략한다. 도 6에 나타나는 바와 같이, 변형예 1은 정지 밀봉환(101')의 슬라이딩면(11)에 있어서, 전술한 둘레 방향으로 병설되는 동압 발생 기구(141)에 더하여, 첨부가 동압 발생 기구(141)와는 반대측을 향하는 반대 동압 발생 기구(141')를 복수 구비하고 있다. 반대 동압 발생 기구(141')는 동압 발생 기구(141)를 둘레 방향으로 반전시킨 대략 동일한 구조를 이루고, V자 형상을 구성하는 2변 중 피밀봉 액체측으로 개방하여 연통하는 1변은, 대기측을 향하면서 정압 발생홈(15)과는 반대측으로 경사져서 직선 형상으로 요설된 반대 정압 발생홈(15')에 상당하고, 이 반대 정압 발생홈(15')에 연속하여 요설되는 다른 한쪽의 1변은, 대기측을 향하면서 부압 발생홈(171)과는 반대측으로 경사지고, 누설측으로서 폐색된 대기측 단부(171a')까지 직선상에 요설된 반대 부압 발생홈(171')에 상당하고, 또한 V자 형상의 2변이 교차하는 첨부는 반대 최선단부(9a')에 상당한다.
도 6의 실선 화살표로 나타내는 지면 반시계 방향으로 회전 밀봉환(20)이 회전, 즉 순회전하는 경우에는, 정압 발생홈(15)에서는 개구부(15a)로부터 도입된 피밀봉 액체(F)가 하류측으로 추종 이동함으로써 최선단부(9a)에 정압이 발생하여 액막이 형성되고, 부압 발생홈(171)에서는 도입된 피밀봉 액체(F)가 하류측으로 추종 이동함으로써 대기측 단부(171a)측에 상대적인 부압이 발생한다. 또한, 도 6의 점선 화살표로 나타내는 지면 시계 방향으로 회전 밀봉환(20)이 회전, 즉 역회전하는 경우에는, 반대 정압 발생홈(15')에서는 개구부(15a')로부터 도입된 피밀봉 액체(F)가 역회전시에 있어서의 하류측으로 추종 이동함으로써 반대 최선단부(9a')에 정압이 발생하여 액막이 형성되고, 반대 부압 발생홈(171')에서는 도입된 피밀봉 액체(F)가 역회전시에 있어서의 하류측으로 추종 이동함으로써 대기측 단부(171a')측에 상대적인 부압이 발생한다. 즉, 도 6의 지면 시계 방향으로 회전 밀봉환(20)이 회전하는 경우에는, 반대 정압 발생홈(15')이 정압 발생홈으로서 기능하고, 반대 부압 발생홈(171')이 부압 발생홈으로서 기능한다.
이와 같이, 정지 밀봉환(101')의 슬라이딩면(11)에는, 첨부가 순회전시에 있어서의 상대 회전 방향의 하류측을 향하는 동압 발생 기구(141)와, 첨부가 역회전시에 있어서의 상대 회전 방향의 하류측을 향하는 반대 동압 발생 기구(141')가 구비되어 있기 때문에, 정지 밀봉환(101)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전 방향에 상관없이 사용할 수 있다.
이어서, 변형예 2에 대해서 설명한다. 도 7에 나타나는 바와 같이, 정지 밀봉환(102)의 슬라이딩면(11)에는, 복수 병설된 최선단부(9a)와, 정압 발생홈(152)과 부압 발생홈(172)이 교차하는 상류측의 복수의 굴곡부(92c)는, 둘레 방향을 따라 지름 방향의 위치가 점차 변화하여, 정현파 형상의 가상 곡선(C)상에 배치되기 때문에, 제조하기 쉽다.
실시예 3
다음으로, 실시예 3에 따른 슬라이딩 부품에 대해, 도 8 내지 도 11을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 2와 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.
도 8 내지 도 10에 나타나는 바와 같이, 정지 밀봉환(103)의 슬라이딩면(11)에는, 대기측을 향하면서 하류측으로 경사져서 연설되는 정압 발생홈(15)과, 당해 정압 발생홈(15)으로부터 독립하고 대기측을 향하면서 상류측으로 경사져서 연설되는 제2 정압 발생홈(173)에 의해 구성되는 동압 발생 기구(143)가 둘레 방향으로 균등하게 복수 배설되어 있다. 또한, 제2 정압 발생홈(173)은, 정압 발생홈(15)과 동수(同數)이며, 또한 각각 동일 반경상에 위치하도록 대응하여 배치되어 있지만, 이에 한정하지 않고 수 또는 위치가 대응하고 있지 않아도 좋다.
정압 발생홈(15)은 피밀봉 액체측으로 개방하여 연통하는 개구부(15a)를 구비하고, 폐색된 대기측 단부(9b)까지 직선 형상으로 요설되고, 당해 대기측 단부(9b)의 하류측의 최선단에는 최선단부(9a)가 배치되어 있다. 또한, 복수 병설된 정압 발생홈(15)의 각 최선단부(9a)는, 둘레 방향을 따라 지름 방향의 위치가 점차 변화하고 있고, 둘레 방향에 걸쳐 정현파 형상의 매끄럽고 또한 연속하는 가상 곡선(C)상에 배치되어 있다.
제2 정압 발생홈(173)은 대기측으로 개방하여 연통하는 개구부(173a)를 구비하고, 폐색된 피밀봉 액체측 단부(17b)까지 직선 형상으로 요설되고, 당해 피밀봉 액체측 단부(17b)의 하류측의 최선단에는 최선단부(9a)가 배치되어 있다. 또한, 정압 발생홈(15)과 제2 정압 발생홈(173)의 지름 방향의 사이에 구비되는 랜드(12)의 지름 방향의 폭은, 둘레 방향에 걸쳐 일정폭으로 형성되어 있다.
이어서, 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시의 동작에 대해서 설명한다. 또한, 정압 발생홈(15)에 있어서의 동작은 실시예 1, 2와 동일하기 때문에, 특별히 언급하지 않는 한 중복하는 설명은 생략한다.
우선, 회전 밀봉환(20)이 회전하고 있지 않는 일반 산업 기계의 비가동시에는, 슬라이딩면(11, 21) 사이에는 슬라이딩면(11, 21)보다도 피밀봉 액체측의 피밀봉 액체(F)가 모세관 현상에 의해 근소하게 진입하고 있음과 동시에, 동압 발생 기구(143)는 정압 발생홈(15)의 개구부(15a)로부터 유입된 피밀봉 액체(F)에 의해 채워져 있다. 또한, 피밀봉 액체(F)는 기체와 비교하여 점도가 높기 때문에, 일반 산업 기계의 정지시에 동압 발생 기구(143)로부터 대기측으로 누출되는 양이 매우 적다.
다음으로, 도 9, 도 10에 나타나는 바와 같이, 회전 밀봉환(20)이 정지 밀봉환(103)에 대하여 회전하면, 피밀봉 액체측의 피밀봉 액체(F)가 화살표(H1)로 나타내는 바와 같이 정압 발생홈(15)의 개구부(15a)로부터 최선단부(9a)를 향하여 도입되는 흐름이 발생하기 때문에, 정압 발생홈(15) 내에 동압이 발생하게 된다. 또한, 정압 발생홈(15)의 내부는 상류측인 개구부(15a)측으로부터 하류측의 최선단부(9a)를 향함에 따라 점차 정압이 높아지도록 되어 있다.
즉, 정압 발생홈(15)의 하류측 최선단에 위치하는 최선단부(9a) 근방이 가장 압력이 높아져, 슬라이딩면(11, 21)끼리가 이간함과 동시에, 피밀봉 액체(F)는 화살표(H2)로 나타내는 바와 같이 최선단부(9a) 근방으로부터 그 주변의 슬라이딩면(11, 21) 사이로 유출됨으로써, 슬라이딩면(11, 21) 사이에 있어서의 피밀봉 액체측에 피밀봉 액체(F)의 액막이 형성된다. 이에 의하면, 복수의 정압 발생홈(15)의 최선단부(9a) 근방에서 피밀봉 액체(F)의 액막이 형성되기 때문에, 슬라이딩면(11, 21) 사이에 있어서 소위 유체 윤활을 이루고, 윤활성이 향상되어, 저마찰화를 실현하고 있다. 또한, 정압 발생홈(15)의 최선단부(9a) 이외의 개소로부터 하류측으로 근소하게 피밀봉 액체(F)가 유출되고 있다.
또한, 복수의 최선단부(9a)는 전술한 바와 같이 정현파 형상의 가상 곡선(C)상에 배치되어 있는 점에서, 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시에 슬라이딩면(11)에 있어서는, 정압이 둘레 방향을 따라 지름 방향이 상이한 위치에서 발생하여, 슬라이딩면(11)에 있어서의 지름 방향의 압력 구배가 작아지기 때문에, 슬라이딩면(11)의 넓은 영역에서 대략 균일하게 액막을 형성하기 쉽다. 그 때문에, 슬라이딩면(11)의 피밀봉 액체(F)에 의한 윤활성이 양호해진다.
또한, 전술한 바와 같이 정압 발생홈(15)으로부터 랜드(12)로 유출된 피밀봉 액체(F)는, 화살표(H3)로 나타내는 바와 같이, 당해 정압 발생홈(15)보다도 하류측에 병설되는 다른 정압 발생홈(15)으로 유입됨으로써, 액막 형성 영역(W)(도 8에 있어서 선 형상의 해칭으로 나타냄)에 대략 균일한 막두께의 액막이 형성된다.
이어서 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시의 제2 정압 발생홈(173)에 대해서 설명한다. 도 9에 나타나는 바와 같이, 회전 밀봉환(20)이 정지 밀봉환(103)에 대하여 회전하면, 대기측의 대기(A)가 화살표(L1)로 나타내는 바와 같이 제2 정압 발생홈(173)의 개구부(173a)로부터 제2 최선단부(17a)를 향하여 도입되는 흐름이 발생하기 때문에, 제2 정압 발생홈(173) 내에 동압이 발생하게 된다. 또한, 제2 정압 발생홈(173)의 내부는 상류측인 개구부(173a)측으로부터 하류측의 제2 최선단부(17a)를 향함에 따라 점차 정압이 높아지도록 되어 있다.
즉, 제2 정압 발생홈(173)의 하류측 최선단에 위치하는 제2 최선단부(17a) 근방이 가장 압력이 높아져, 슬라이딩면(11, 21)끼리가 이간함과 동시에, 대기(A)는 화살표(L2)로 나타내는 바와 같이 제2 최선단부(17a) 근방으로부터 그 주변의 슬라이딩면(11, 21) 사이로 유출된다. 이와 같이, 제2 최선단부(17a) 근방에서 정압이 발생함으로써, 피밀봉 액체측으로부터 제2 최선단부 근방으로 접근하는 피밀봉 액체(F)를 튕겨내어, 피밀봉 액체(F)의 대기측으로의 누설을 방지할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 정현파 형상의 가상 곡선(C)상에 배치된 복수의 최선단부(9a)에 있어서 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시에 액막이 형성되는 것에 더하여, 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시에 복수의 제2 최선단부(17a)에 대기(A)가 집중되어 발생한 정압에 의해 당해 액막을 대기측으로 진입시키지 않기 때문에, 슬라이딩면(11)에 있어서의 피밀봉 액체(F)와 대기(A)의 기액 계면(W1)은 복수의 대기측 단부(9b)와 복수의 피밀봉 액체측 단부(17b) 사이에 정현파 형상으로 형성되고, 액막 형성 영역(W)은 정압 발생홈(15)을 포함하는 피밀봉 액체측에 형성된다(도 8 참조). 또한, 기액 계면(W1)의 위치 및 액막 형성 영역(W)의 범위는, 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시의 회전 속도, 피밀봉 액체(F)의 압력 등에 따라 도 8에 나타내는 위치로부터 변동하는 것은 말할 필요도 없다.
우선, 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시에 대기측의 랜드(12)에 피밀봉 액체(F)가 진입하고 있지 않은 경우에 대해서 설명한다. 제2 정압 발생홈(173) 내의 대기(A)의 일부는, 회전 밀봉환(20)의 상대 회전에 추종하고, 하류측의 랜드(12)에 압력이 높아져 유출됨으로써, 기액 계면(W1)은 도 8에 나타나는 정압 발생홈(15)과 제2 정압 발생홈(173)의 사이에 유지되어, 제2 정압 발생홈(173)측으로 진입하려고 하는 피밀봉 액체(F)는 저지된다.
이어서, 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시에 대기측의 랜드(12)에 피밀봉 액체(F)가 진입한 경우에 대해서 설명한다. 도 10에 나타나는 바와 같이, 대기측의 대기(A)가 화살표(L3)로 나타내는 바와 같이 제2 정압 발생홈(173)의 개구부(173a)로부터 제2 최선단부(17a)를 향하여 도입됨과 동시에, 화살표(H9)로 나타내는 바와 같이 피밀봉 액체(F)가 랜드(12)로부터 도입되어, 화살표(L3)로 나타내는 대기(A)의 흐름에 합류하여 화살표(H7)로 나타내는 바와 같은 제2 최선단부(17a)를 향하는 피밀봉 액체(F)의 흐름이 발생하여, 제2 정압 발생홈(173) 내에 동압이 발생하게 된다. 또한, 도 9의 경우와 마찬가지로, 제2 정압 발생홈(173)의 내부는 상류측인 개구부(173a)측으로부터 하류측인 제2 최선단부(17a)를 향함에 따라 점차 정압이 높아지도록 되어 있다.
즉, 제2 정압 발생홈(173)의 하류측 최선단에 위치하는 제2 최선단부(17a) 근방이 가장 압력이 높아져 있어, 피밀봉 액체(F)는 화살표(H8)로 나타내는 바와 같이 제2 최선단부(17a) 근방으로부터 그 주변의 슬라이딩면(11, 21) 사이로 유출된다. 이와 같이, 랜드(12)에 진입한 피밀봉 액체(F)를 외경측인 피밀봉 액체측으로 되돌려, 피밀봉 액체(F)의 대기측으로의 누설을 방지할 수 있다. 또한, 피밀봉 액체(F)는 대기에 비하여 비압축성을 갖고 점도가 높은 점에서, 제2 정압 발생홈(173)에 진입한 피밀봉 액체(F)는 회전 밀봉환(20)의 상대 회전에 수반하여 슬라이딩면(11, 21) 사이로 유출되기 쉽게 되어 있다.
이상과 같이, 정압 발생홈(15)보다도 대기측에 있어서 정압 발생홈(15)과는 독립하고, 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시에 정압 발생홈(15)보다도 대기측의 대기가 도입되어 정압을 발생시키는 제2 정압 발생홈(173)이 마련되어 있고, 제2 정압 발생홈(173)은 상대 회전 방향의 하류측의 최선단에 제2 최선단부(17a)를 구비하고 있다. 이 점에서, 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시에 대기측의 대기가 제2 정압 발생홈(173)의 하류측으로 흘러 제2 최선단부(17a)에 집중되어 정압이 발생하기 때문에, 피밀봉 액체측으로부터 제2 최선단부(17a) 근방으로 접근하는 피밀봉 액체(F)를 튕겨내어, 피밀봉 액체(F)의 대기측으로의 누설을 방지할 수 있다.
또한, 제2 정압 발생홈(173)은, 정압 발생홈(15)의 수 및 위치에 대응하여 배치되어 있는 점에서, 정압 발생홈(15)의 수 및 위치에 맞추어 제2 정압 발생홈(173)을 가공할 수 있어, 제조하기 쉽다.
또한, 정압 발생홈(15)과 제2 정압 발생홈(173)의 지름 방향의 사이에 환상으로 12가 구비되어 있는 점에서, 정압 발생홈(15)과 제2 정압 발생홈(173)을 이간시킬 수 있어, 상대 회전시에 있어서의 양자의 기능을 명확하게 할 수 있다.
또한, 정압 발생홈(15)과 제2 정압 발생홈(173)의 지름 방향의 사이에 구비되어 있는 랜드(12)의 지름 방향의 폭은, 둘레 방향에 걸쳐 일정한 점에서, 제2 최선단부(17a)가 최선단부(9a)로부터 일정 치수 누설측으로 이간하고 있고, 둘레 방향에 있어서 상이한 지름의 크기의 위치에서 상대 회전시에 정압이 발생한 제2 최선단부(17a)가 배치되는 점에서, 상대 회전시에 최선단부(9a)에서 발생한 액막으로부터 흐르는 피밀봉 액체(F)가 대기측으로 진입하는 것을 방지할 수 있다.
이어서, 변형예를 설명한다. 또한, 상기 실시예와 동일한 구성, 중복하는 설명은 생략한다. 도 11에 나타나는 바와 같이, 변형예 3에 있어서, 정지 밀봉환(104)의 슬라이딩면(11)에는, 복수 병설된 최선단부(9a)와, 정압 발생홈(154)의 대기측 단부(9b)의 상류측에 위치하는 모퉁이부(9c)는, 둘레 방향을 따라 지름 방향의 위치가 점차 변화하여, 정현파 형상의 가상 곡선(C)상에 배치되기 때문에, 제조하기 쉽다.
이상, 본 발명의 실시예를 도면에 의해 설명했지만, 구체적인 구성은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서의 변경이나 추가가 있어도 본 발명에 포함된다.
예를 들면, 상기 실시예에서는, 슬라이딩 부품으로서, 일반 산업 기계용의 메커니컬 시일을 예로 들어 설명했지만, 자동차나 워터 펌프용 등의 다른 메커니컬 시일이라도 좋다. 또한, 메커니컬 시일에 한정되지 않고, 미끄럼 베어링 등 메커니컬 시일 이외의 슬라이딩 부품이라도 좋다.
또한, 상기 실시예에서는, 동압 발생 기구를 정지 밀봉환(10)에만 마련하는 예에 대해서 설명했지만, 동압 발생 기구를 회전 밀봉환(20)에만 마련해도 좋고, 정지 밀봉환과 회전 밀봉환의 양쪽에 마련해도 좋다.
또한, 상기 실시예에서는, 최선단부(9a), 및 모퉁이부(9c) 혹은 굴곡부(92c)가 매끄럽고 또한 연속하는 정현파 형상의 가상 곡선(C)상에 배치되어 있다고 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 가상 곡선이 예를 들면 주기가 작은 물결 형상이나 직사각형 물결 형상이라도 좋다.
또한, 상기 실시예에서는, 정압 발생홈(15), 부압 발생홈, 반대 정압 발생홈(15'), 반대 부압 발생홈(171') 및 제2 정압 발생홈(173)은 직선 형상으로 요설되어 있다고 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들면 곡선 형상으로 요설되어 있어도 좋다.
또한, 정압 발생홈은 피밀봉 액체측으로 개방하여 연통하는 개구부(15a)를 구비하고 있다고 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 개구하지 않고 폐색되어 있어도 좋다.
또한, 제2 정압 발생홈(173)은 대기측으로 개방하여 연통하는 개구부(173a)를 구비한다고 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 개구하지 않고 폐색되어 있어도 좋다.
1; 회전축
2; 슬리브
4; 하우징
5; 시일 커버
7; 벨로우즈
9a; 최선단부
9b; 대기측 단부(누설측 단부)
9c; 모퉁이부
10; 정지 밀봉환(슬라이딩 부품)
11; 슬라이딩면
12; 랜드
14; 동압 발생 기구
15; 정압 발생홈
15a; 개구부
17a; 제2 최선단부
20;;회전 밀봉환(슬라이딩 부품)
21; 슬라이딩면
92c; 굴곡부
171; 부압 발생홈
173; 제2 정압 발생홈

Claims (13)

  1. 회전 기계의 상대 회전하는 개소에 배치되는 환상(環狀)의 슬라이딩 부품으로서,
    상기 슬라이딩 부품의 슬라이딩면에는, 상기 슬라이딩 부품의 상대 회전시에 피밀봉 유체측의 피밀봉 유체가 도입되어 정압을 발생시키는 정압 발생홈이 둘레 방향으로 복수 병설되어 있고, 각각의 상기 정압 발생홈은, 상대 회전 방향의 하류측의 최선단에 최선단부를 갖고, 둘레 방향으로 복수 병설된 상기 최선단부의 적어도 일부는, 지름 방향으로 각각 상이한 위치에 배치되어 있는 슬라이딩 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    복수 병설된 상기 최선단부는, 둘레 방향을 따라 규칙적으로 배치되어 있는 슬라이딩 부품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    복수 병설된 상기 최선단부는, 둘레 방향을 따라 지름 방향의 위치가 점차 변화하여, 물결 형상으로 배치되어 있는 슬라이딩 부품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정압 발생홈은, 피밀봉 유체측과 연통하는 개구부를 갖고 있는 슬라이딩 부품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정압 발생홈은, 누설측을 향하면서 상대 회전 방향의 하류측으로 경사져서 연설(延設)되어 있고,
    상기 슬라이딩면에는, 상기 정압 발생홈의 누설측 단부로부터 연속하여 누설측을 향하면서 상대 회전 방향의 상류측으로 경사져서 연설되는 부압 발생홈이 마련되어 있는 슬라이딩 부품.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 슬라이딩면의 상기 부압 발생홈보다도 누설측에는, 둘레 방향에 걸쳐 연장되는 랜드가 마련되어 있는 슬라이딩 부품.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 부압 발생홈보다 누설측의 상기 랜드는, 둘레 방향에 걸쳐 지름 방향의 폭이 일정한 슬라이딩 부품.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수 병설된 상기 최선단부와, 상기 정압 발생홈과 상기 부압 발생홈이 교차하는 상대 회전 방향의 상류측의 굴곡부는, 둘레 방향을 따라 지름 방향의 위치가 점차 변화하여, 물결 형상으로 배치되어 있는 슬라이딩 부품.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬라이딩면에는, 상기 정압 발생홈보다도 누설측에 있어서 상기 정압 발생홈과는 독립하고, 상기 회전 기계의 상대 회전시에 상기 정압 발생홈보다도 누설측의 유체가 도입되어 정압을 발생시키는 제2 정압 발생홈이 마련되어 있고, 상기 제2 정압 발생홈은 상대 회전 방향의 하류측의 최선단에 제2 최선단부를 구비하고 있는 슬라이딩 부품.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 정압 발생홈은, 상기 정압 발생홈의 수 및 위치에 대응하여 배치되어 있는 슬라이딩 부품.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 정압 발생홈과 상기 제2 정압 발생홈의 지름 방향의 사이에 둘레 방향에 걸쳐 연장되는 랜드가 구비되어 있는 슬라이딩 부품.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 정압 발생홈과 상기 제2 정압 발생홈의 지름 방향의 사이에 구비되어 있는 상기 랜드의 지름 방향의 폭은, 둘레 방향에 걸쳐 일정한 슬라이딩 부품.
  13. 제3항, 제9항, 제10항, 제11항 또는 제12항에 있어서,
    복수 병설된 상기 최선단부와, 상기 정압 발생홈의 누설측 단부의 상대 회전 방향의 상류측에 위치하는 모퉁이부는, 둘레 방향을 따라 지름 방향의 위치가 점차 변화하여, 물결 형상으로 배치되어 있는 슬라이딩 부품.
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