KR20240042051A - 슬라이딩 부품 - Google Patents
슬라이딩 부품 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240042051A KR20240042051A KR1020247007681A KR20247007681A KR20240042051A KR 20240042051 A KR20240042051 A KR 20240042051A KR 1020247007681 A KR1020247007681 A KR 1020247007681A KR 20247007681 A KR20247007681 A KR 20247007681A KR 20240042051 A KR20240042051 A KR 20240042051A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fluid
- sliding
- curved
- groove
- sealed
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 105
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract description 19
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 40
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 28
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/10—Construction relative to lubrication
- F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
- F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
- F16C33/107—Grooves for generating pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/04—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
- F16C17/045—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure, e.g. spiral groove thrust bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
- F16J15/3404—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal
- F16J15/3408—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface
- F16J15/3412—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface with cavities
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Mechanical Sealing (AREA)
Abstract
콘타미네이션을 슬라이딩면 사이로 배출할 수 있는 슬라이딩 부품을 제공한다. 회전 기계의 상대 회전하는 개소에 배치되고 다른 슬라이딩 부품(20)과 상대 슬라이딩하고, 그 슬라이딩면(11)에는, 피밀봉 유체측 또는 누설측의 적어도 한쪽의 공간에 연통하는 유체 도입홈(14)과, 유체 도입홈(14)에 연통하여 둘레 방향으로 연설(延設)되는 동압 발생홈(15)이 마련된 슬라이딩 부품(10)으로서, 동압 발생홈(15)의 양 측연(側緣)(15e, 15f)과 종단연(終端緣)(15g)은, 평면에서 본 경우 만곡하여 연속하고 있다.
Description
본 발명은, 회전 기계의 회전축과 케이스 사이를 축봉하는 축봉 장치에 사용되는 슬라이딩 부품에 관한 것이다.
회전 기계에 있어서 회전축 주변의 피밀봉 유체의 누설을 방지하는 축봉 장치로서, 예를 들면 상대 회전하고 슬라이딩면끼리가 슬라이딩하는 한 쌍의 환상(環狀)의 슬라이딩 부품으로 이루어지는 메커니컬 시일이 알려져 있다. 이러한 메커니컬 시일에 있어서, 최근, 환경 대책 등의 이유 때문에 슬라이딩에 의해 상실되는 에너지의 저감이 요망되고 있어, 슬라이딩 부품의 슬라이딩면에 피밀봉 유체측과 연통함과 동시에 슬라이딩면에 있어서 일단이 폐색하는 정압 발생홈을 마련하고 있는 것이 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에 나타나는 메커니컬 시일은, 한쪽의 슬라이딩 부품의 슬라이딩면에 있어서, 지름 방향으로 연장되고 피밀봉 유체측에 연통하며 누설측에는 연통하지 않는 유체 도입홈과, 당해 유체 도입홈에 연통하여 상대 회전 방향으로 연설(延設)되는 정압 발생홈으로 구성되는 정압 발생 기구가, 랜드부를 개재하여 둘레 방향으로 복수 마련되어 있다. 이에 의하면, 슬라이딩 부품의 상대 회전시에는, 피밀봉 유체가 유체 도입홈을 거쳐 정압 발생홈에 도입되고, 정압 발생홈의 상대 회전 방향의 단부의 벽부에 피밀봉 유체가 집중하여 정압이 발생하여 슬라이딩면끼리가 이간함과 동시에, 슬라이딩면에 피밀봉 유체의 유체막이 형성됨으로써 윤활성이 향상되어, 저마찰화를 실현하고 있다.
특허문헌 1의 슬라이딩 부품에 있어서는, 피밀봉 유체는 정압 발생홈의 한 쌍의 측면을 따라 흐른 후, 종단면(終端面) 및 그 근방으로부터 슬라이딩 부품 사이로 공급됨으로써, 슬라이딩 부품 사이를 저마찰화할 수 있도록 되어 있다. 그러나, 특허문헌 1과 같은 슬라이딩 부품에 있어서는, 정압 발생홈을 구성하는 측면과 종단면의 경계 부분에는 대략 직각을 이루는 모서리부가 형성되어 있어, 피밀봉 유체가 유체 도입홈으로부터 정압 발생홈의 종단부를 향하여 이동할 때에 이 모서리부 근방에서 소용돌이가 발생하는 것 등에 의해, 당해 모서리부에 있어서 피밀봉 유체의 흐름이 발생하기 어려운 부분이 발생하여, 당해 부분에 피밀봉 유체에 포함되는 콘타미네이션이 정체·축적될 우려가 있었다. 이 정압 발생홈의 모서리부에 축적된 콘타미네이션은, 정압 발생홈의 성능에 영향을 미치거나, 또는 어브레시브 마모를 발생시키기 쉬워, 슬라이딩면의 파손을 일으키는 등의 우려가 있다. 또한, 본원에 있어서, 「콘타미네이션(contamination)」이란, 다(多)세립자 형상의 도전성 이물질 등의 「입자상 이물질」을 의미한다.
본 발명은, 이러한 문제점에 착목하여 이루어진 것으로, 콘타미네이션을 슬라이딩면 사이로 배출할 수 있는 슬라이딩 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 슬라이딩 부품은,
회전 기계의 상대 회전하는 개소에 배치되고 다른 슬라이딩 부품과 상대 슬라이딩하고, 그 슬라이딩면에는, 피밀봉 유체측 또는 누설측의 적어도 한쪽의 공간에 연통하는 유체 도입홈과, 상기 유체 도입홈에 연통하여 둘레 방향으로 연설되는 동압 발생홈이 마련된 슬라이딩 부품으로서,
상기 동압 발생홈의 양 측연(側緣)과 폐색연(閉塞緣)은, 평면에서 본 경우 만곡하여 연속하고 있다.
이에 의하면, 동압 발생홈에 정압이 발생하면, 동압 발생홈의 폐색부에 있어서, 유체가 양 측연과 폐색연이 연속하는 만곡 부분을 따라 원활하게 이동하여, 폐색연과 그 근방으로부터 슬라이딩면 사이로 유출되기 때문에, 유체에 포함되는 콘타미네이션을 동압 발생홈의 폐색부에서 축적시키는 일 없이, 슬라이딩면 사이로 배출할 수 있다.
상기 측연으로부터 깊이 방향으로 연장되는 측면과 상기 폐색연으로부터 깊이 방향으로 연장되는 폐색면이 만곡하여 연속하고 있어도 좋다.
이에 의하면, 측연으로부터 깊이 방향으로 연장되는 측면과 폐색연으로부터 깊이 방향으로 연장되는 폐색면이 만곡하여 연속하고 있기 때문에, 동압 발생홈의 폐색부의 깊이 방향에 걸쳐 유체를 원활하게 이동시킬 수 있다.
상기 양 측면과 상기 폐색면이 평면에서 본 경우 곡률 반경을 갖는 곡면에 의해 연속하고 있어도 좋다.
이에 의하면, 콘타미네이션을 1개의 곡률의 곡면을 따라 원활하게 이동시킬 수 있다.
상기 폐색면은, 곡률 반경을 갖는 곡면이라도 좋다.
이에 의하면, 콘타미네이션을 1개의 곡률의 폐색면을 따라 원활하게 이동시킬 수 있다.
상기 동압 발생홈을 구성하는 바닥면과 상기 폐색면은 단면에서 본 경우 만곡하여 연속하고 있다.
이에 의하면, 폐색면의 근방에서는, 바닥면에 의해 슬라이딩면측을 향하여 유체의 이동이 안내되기 때문에, 콘타미네이션을 슬라이딩면 사이로 배출하기 쉽다.
상기 유체 도입홈은 상기 피밀봉 유체측의 공간과 연통하며, 상기 슬라이딩면에는, 상기 누설측의 공간에 연통하고, 상기 피밀봉 유체측의 공간에는 연통하지 않는 스파이럴홈이 마련되어 있어도 좋다.
이에 의하면, 스파이럴홈에 의해 누설측의 유체가 슬라이딩면 사이로 공급되기 때문에, 슬라이딩면 사이로 배출된 콘타미네이션이 누설측의 공간으로 이동하는 것이 억제된다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 메커니컬 시일의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 실시예 1에 있어서의 정지(靜止) 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 도면이다.
도 3은 실시예 1에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 확대도이다.
도 4는 실시예 1에 있어서의 동압 발생홈의 폐색부의 형상을 나타내는 평면도이다.
도 5는 실시예 1에 있어서의 동압 발생홈의 폐색부의 형상을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 동압 발생홈의 폐색부의 형상을 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 있어서의 동압 발생홈의 폐색부의 형상을 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 4에 있어서의 동압 발생홈의 폐색부의 형상을 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 5에 있어서의 동압 발생홈의 폐색부의 형상을 나타내는 평면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예 6에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 확대도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 7에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 확대도이다.
도 12는 본 발명의 실시예 8에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 확대도이다.
도 2는 실시예 1에 있어서의 정지(靜止) 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 도면이다.
도 3은 실시예 1에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 확대도이다.
도 4는 실시예 1에 있어서의 동압 발생홈의 폐색부의 형상을 나타내는 평면도이다.
도 5는 실시예 1에 있어서의 동압 발생홈의 폐색부의 형상을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 동압 발생홈의 폐색부의 형상을 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 있어서의 동압 발생홈의 폐색부의 형상을 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 4에 있어서의 동압 발생홈의 폐색부의 형상을 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 5에 있어서의 동압 발생홈의 폐색부의 형상을 나타내는 평면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예 6에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 확대도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 7에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 확대도이다.
도 12는 본 발명의 실시예 8에 있어서의 정지 밀봉환의 슬라이딩면을 축방향으로부터 본 확대도이다.
본 발명에 따른 슬라이딩 부품을 실시하기 위한 형태를 실시예에 기초하여 이하에 설명한다.
실시예 1
실시예 1에 따른 슬라이딩 부품에 대해, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 메커니컬 시일의 안쪽 공간(S1)에 피밀봉 유체(F)가 존재하고, 바깥 공간(S2)에 대기(A)가 존재하고 있고, 메커니컬 시일을 구성하는 슬라이딩 부품의 내경측을 피밀봉 유체측(고압측), 외경측을 누설측(저압측)으로 하여 설명한다. 또한 설명의 편의상, 도면에 있어서, 슬라이딩면에 형성되는 홈 등에 도트를 부여하는 경우도 있다.
도 1에 나타나는 자동차용의 메커니컬 시일은, 슬라이딩면의 내경측으로부터 외경측을 향하여 누설되려고 하는 안쪽 공간(S1) 내의 피밀봉 유체(F)를 밀봉하고 바깥 공간(S2)이 대기(A)에 통하는 아웃사이드형의 메커니컬 시일이다. 또한, 본 실시예에서는, 피밀봉 유체(F)가 고압의 액체이며, 대기(A)가 피밀봉 유체(F)보다 저압의 기체인 형태를 예시한다.
메커니컬 시일은, 다른 한쪽의 슬라이딩 부품으로서의 회전 밀봉환(20)과, 한쪽의 슬라이딩 부품으로서의 정지 밀봉환(10)으로 주로 구성되어 있다. 회전 밀봉환(20)은 원환상을 이루고, 회전축(1)에 슬리브(2)를 통하여 회전축(1)과 함께 회전 가능한 상태로 마련되어 있다. 정지 밀봉환(10)은 원환상을 이루고, 피장착 기기인 하우징(4)에 고정된 시일 커버(5)에 비회전 상태 또한 축방향으로 이동 가능한 상태로 마련되어 있다. 탄성 부재(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 평탄면으로 형성되어 있고, 이 평탄면에는 홈 등의 오목부가 마련되어 있지 않다.
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 한정되지 않고, 슬라이딩 재료는 메커니컬 시일용 슬라이딩 재료로서 사용되고 있는 것이라면 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 2 및 도 3에 나타나는 바와 같이, 정지 밀봉환(10)에 대하여 상대측 밀봉환인 회전 밀봉환(20)이 실선 화살표로 나타내는 바와 같이 시계 방향으로 상대 슬라이딩하도록 되어 있다.
정지 밀봉환(10)의 슬라이딩면(11)에는, 내경측에 있어서 복수의 동압 발생 기구(13)가 둘레 방향으로 균등하게 배설(配設)(본 실시예에서는 8개)되어 있다.
또한, 슬라이딩면(11)에 있어서의 동압 발생 기구(13) 이외의 부분은 평탄면을 이루는 랜드(12)로 형성되어 있다. 랜드(12)의 평탄면이 회전 밀봉환(20)의 슬라이딩면(21)과 실질적으로 슬라이딩하는 슬라이딩면으로서 기능하고 있다.
도 3에 나타나는 바와 같이, 동압 발생 기구(13)는, 유체 도입홈(14)과, 동압 발생홈으로서의 레일리 스텝(15)으로 구성되어 있다. 유체 도입홈(14)은 안쪽 공간(S1)과 연통하고 바깥 공간(S2)과는 연통하지 않도록 지름 방향으로 연장되어 있다. 레일리 스텝(15)은 유체 도입홈(14)의 외경측으로부터 시계 방향으로 정지 밀봉환(10)과 동심 형상으로 둘레 방향으로 연장되어 있다. 유체 도입홈(14)의 깊이는, 레일리 스텝(15)의 깊이보다 깊게 형성되어 있다.
유체 도입홈(14)은, 바닥면(14a)과, 측면(14b, 14c)과, 외경측의 단면(14d)으로 구성되어 있다. 바닥면(14a)은 랜드(12)의 평탄면과 평행하게 지름 방향으로 연장되어 있다. 측면(14b, 14c)은 바닥면(14a)의 둘레 방향 양 단연(端緣)으로부터 기립하고 있다. 외경측의 단면(14d)은 바닥면(14a)의 외경단으로부터 기립하여 측면(14b, 14c)을 연결하고 있다. 측면(14b)에는 레일리 스텝(15)에 연통하는 개구(14A)가 형성되어 있다. 또한, 유체 도입홈(14)의 내경측에는, 안쪽 공간(S1)에 연통하는 개구(14B)가 형성되어 있다. 또한, 바닥면(14a)은, 외경측을 향하여 랜드(12)에 근접하도록, 즉, 얕아지도록 경사져 있어도 좋다.
도 4 및 도 5를 참조하여, 레일리 스텝(15)은, 바닥면(15a)과, 측면(15b, 15c)과, 상대 회전 하류측의 폐색면으로서의 종단면(15d)으로 주로 구성되어 있다. 바닥면(15a)은 랜드(12)의 평탄면과 평행하게 지름 방향으로 연장되어 있다. 측면(15b, 15c)은 바닥면(15a)의 둘레 방향 양 단연으로부터 랜드(12)의 평탄면을 향하여 기립하고 있다. 상대 회전 하류측의 종단면(15d)은 바닥면(15a)의 둘레 방향 단연으로부터 측면(15b, 15c)으로 연속하고 있다. 이하, 레일리 스텝(15)에 있어서의 종단면(15d) 근방의 부위를 종단부(15A)라고 하고, 종단부(15A)는 폐색 형상을 이루고 있다. 즉, 종단부(15A)는 폐색부로서 기능하고 있다.
도 4에 나타나는 바와 같이, 측면(15b, 15c)은, 서로 평행하게 주로 상대 회전 방향으로 연장되는 원호면이며, 종단면(15d)은 주로 상대 회전 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 평면이다. 측면(15b, 15c)의 이간폭, 즉, 레일리 스텝(15)의 지름 방향의 폭치수(W)는 둘레 방향으로 일정하게 되어 있다.
또한, 도 5에 나타나는 바와 같이, 바닥면(15a)과 랜드(12)의 평탄면의 이간폭, 즉, 레일리 스텝(15)의 깊이 치수(D)는 둘레 방향으로 일정하게 되어 있다.
또한, 도 4 및 도 5에 나타나는 바와 같이, 레일리 스텝(15)의 깊이 치수(D)는 레일리 스텝(15)의 폭치수(W)보다 작다(D<W). 바람직하게는, 레일리 스텝(15)의 깊이 치수(D)는 레일리 스텝(15)의 폭치수(W)의 1/10 이하의 크기로 되어 있다.
측면(15b, 15c)은, 그 상단, 상세하게는 랜드(12)의 평탄면으로 연속되는 개소에 측연(15e, 15f)을 가지고, 종단면(15d)은, 그 상단, 상세하게는 랜드(12)의 평탄면으로 연속되는 개소에 폐색연으로서의 종단연(終端緣)(15g)을 가지고 있다. 바꿔 말하면, 측면(15b, 15c)은 측연(15e, 15f)으로부터 깊이 방향으로 연장되어 있고, 종단면(15d)은 종단연(15g)으로부터 깊이 방향으로 연장되어 있다.
특히 도 4에 나타나는 바와 같이, 이들 측연(15e, 15f) 및 종단연(15g)은 평면에서 본 경우 만곡하여 연속하고 있다. 상세하게는, 측연(15e, 15f)을 갖는 측면(15b, 15c)은, 종단연(15g)을 갖는 종단면(15d)의 지름 방향 양단에 대하여 평면에서 본 경우 동일한 곡률 반경(R1)을 갖는 곡면(15h, 15j)의 상연(上緣)(15m, 15n)에 의해 연속하고 있다. 또한, 곡면(15h, 15j)에 인접하여 도시되어 있는 일점 쇄선의 원은, 곡률 반경(R1)을 설명하기 위한 가상선이다. 추가로 또한, 이하, 곡률 반경을 설명하기 위해 상기와 같은 가상원을 도시하는 경우도 있다.
외경측의 곡면(15h)은, 평면에서 본 경우 상대 회전 하류 외경측, 즉, 시계 방향의 외경측으로 볼록하다. 내경측의 곡면(15j)은 평면에서 본 경우 상대 회전 하류 내경측, 즉, 시계 방향 내경측으로 볼록하다. 바꿔 말하면, 곡면(15h, 15j)의 곡률 중심은 레일리 스텝(15)의 내측에 배치되어 있다.
또한, 특히 도 5에 나타나는 바와 같이, 바닥면(15a)과 종단면(15d)은 단면에서 본 경우 만곡하여 연속하고 있다. 상세하게는, 바닥면(15a)과 종단면(15d)은 단면에서 본 경우 곡률 반경(R2)을 갖는 곡면(15k)에 의해 연속하고 있다. 곡면(15k)은, 단면에서 본 경우 상대 회전 하류측 깊이 방향, 즉, 시계 방향 또한 회전 밀봉환(20)의 슬라이딩면(21)으로부터 떨어지는 방향을 향하여 볼록하다. 바꿔 말하면, 곡면(15k)의 곡률 중심은 레일리 스텝(15)의 내측에 배치되어 있다.
또한, 곡면(15h, 15j)의 곡률 반경(R1)은, 곡면(15k)의 곡률 반경(R2)보다 크다(R1>R2). 즉, 곡면(15h, 15j)은 곡면(15k)보다 완만하게 만곡하고 있다.
또한, 곡률 반경(R1)은, 레일리 스텝(15)의 깊이 치수(D)의 1/3~3배의 범위의 치수로 되어 있다.
또한, 곡률 반경(R1)은, 10㎛ 이상이다(R1≥10㎛).
이어서, 정지 밀봉환(10)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시의 동작에 대해서 도 3~도 5를 사용하여 설명한다. 또한, 도 3의 피밀봉 유체(F)나 대기(A)의 흐름에 대해서는, 회전 밀봉환(20)의 상대 회전 속도를 특정하지 않고 개략적으로 나타내고 있다.
우선, 회전 밀봉환(20)이 회전하고 있지 않는 정지시에는, 피밀봉 유체(F)가 유체 도입홈(14) 내로 유입되어 있다. 또한, 탄성 부재(7)에 의해 정지 밀봉환(10)이 회전 밀봉환(20)측으로 부세되어 있기 때문에 슬라이딩면(11, 21)끼리가 접촉 상태로 되어 있어, 슬라이딩면(11, 21) 사이의 피밀봉 유체(F)에 있어서 바깥 공간(S2)으로 누출되는 양은 거의 없다.
도 3에 나타나는 바와 같이, 회전 밀봉환(20)이 정지 밀봉환(10)에 대하여 상대 회전한 상태에 있어서는, 레일리 스텝(15) 내의 피밀봉 유체(F)가 슬라이딩면(21)과의 전단에 의해 회전 밀봉환(20)의 회전 방향으로 추종 이동함으로써, 안쪽 공간(S1)의 피밀봉 유체(F)가 유체 도입홈(14)으로 인입된다. 즉, 유체 도입홈(14) 내에서는, 피밀봉 유체(F)가 화살표(H1)로 나타내는 바와 같이 유체 도입홈(14)으로부터 레일리 스텝(15)에 있어서의 상대 회전 방향의 하류측의 종단부(15A)를 향하여 이동한다.
레일리 스텝(15)의 종단부(15A)를 향하여 이동한 피밀봉 유체(F)는, 레일리 스텝(15)의 종단부(15A) 및 그 근방에서 압력이 높아진다. 즉, 레일리 스텝(15)의 종단부(15A) 및 그 근방에서 정압이 발생한다.
회전 밀봉환(20)의 회전 속도가 저속임에 따라 피밀봉 유체(F)의 이동량이 적어도, 레일리 스텝(15)의 깊이가 얕기 때문에 레일리 스텝(15)의 종단부(15A) 및 그 근방에서 정압이 발생한다.
또한, 레일리 스텝(15)의 종단부(15A) 및 그 근방에서 발생한 정압에 의한 힘에 의해, 슬라이딩면(11, 21) 사이가 약간 이간된다(도 5 참조). 이에 따라, 슬라이딩면(11, 21) 사이로는, 주로 화살표(H2)로 나타내는 동압 발생 기구(13) 내의 피밀봉 유체(F)가 유입된다. 이와 같이 슬라이딩면(11, 21) 사이에 피밀봉 유체(F)가 개재함으로써 저속 회전시에 있어서도 윤활성이 향상되어, 슬라이딩면(11, 21)의 마모를 억제할 수 있다. 또한, 슬라이딩면(11, 21)끼리의 부상(浮上) 거리가 근소하기 때문에, 바깥 공간(S2)으로 누출되는 피밀봉 유체(F)는 적다. 또한, 유체 도입홈(14)이 마련되어 있기 때문에, 피밀봉 유체(F)를 다량으로 보지(保持)할 수 있다.
도 4에 나타나는 바와 같이, 레일리 스텝(15)의 종단부(15A)에 있어서 측면(15b, 15c)을 따라 이동하는 피밀봉 유체(F)가, 평면에서 본 경우 만곡하는 곡면(15h, 15j)을 따라 이동하여, 일부가 곡면(15h, 15j)을 넘어 슬라이딩면(11, 21) 사이로 유입됨과 동시에, 그 외의 일부가 레일리 스텝(15)의 폭방향 중앙부로 모아져, 종단면(15d)을 넘어 슬라이딩면(11, 21) 사이로 유입된다.
또한, 미시적으로는 평면에서 본 경우 종단부(15A)에 있어서 피밀봉 유체(F)가 가장 높은 압력이 되는 점이 시간과 함께 폭방향으로 변화한다. 피밀봉 유체(F)는 곡면(15h, 15j), 종단면(15d)을 따라 이동하고, 곡면(15h, 15j), 종단면(15d)은 매끄럽게 연속되어 있기 때문에, 콘타미네이션이 정체하는 일 없이, 슬라이딩면(11, 21) 사이로 배출되기 쉽도록 되어 있다.
또한, 도 5에 나타나는 바와 같이, 바닥면(15a)과 종단면(15d)은 곡면(15k)에 의해 연속하고 있기 때문에, 피밀봉 유체(F)는, 슬라이딩면(11, 21) 사이를 향하여 원활하게 이동할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 레일리 스텝(15)의 측연(15e, 15f)과 종단연(15g)은, 평면에서 본 경우 만곡하는 곡면(15h, 15j)에 의해 연속하고 있다. 이에 의하면, 레일리 스텝(15)의 종단부(15A)에 있어서, 측연(15e, 15f)과 종단연(15g)으로 연속하는 곡면(15h, 15j)을 따라 피밀봉 유체(F)가 원활하게 이동하기 때문에, 피밀봉 유체(F)에 포함되는 콘타미네이션이 레일리 스텝(15)의 종단부(15A)에서 축적되는 일 없이, 레일리 스텝(15) 내로부터 슬라이딩면(11, 21) 사이로 배출될 수 있다.
바꿔 말하면, 측연(15e, 15f)과 종단연(15g) 사이에서 평면에서 본 경우에 있어서 모서리부가 형성되지 않기 때문에, 레일리 스텝(15)의 종단부(15A)에 있어서의 측연(15e, 15f)과 종단연(15g) 사이에서 소용돌이가 발생하기 어려워, 레일리 스텝(15)의 종단부(15A)에 있어서 콘타미네이션이 축적되기 쉬운 영역이 형성되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 측연(15e, 15f)으로부터 바닥면(15a)을 향하여 깊이 방향으로 연장되는 측면(15b, 15c)과, 종단연(15g)으로부터 바닥면(15a)을 향하여 깊이 방향으로 연장되는 종단면(15d)이 만곡하여 연속하고 있기 때문에, 레일리 스텝(15)의 종단부(15A)의 깊이 방향에 걸쳐 피밀봉 유체(F)를 원활하게 이동시킬 수 있다.
또한, 양 측면(15b, 15c)과 종단면(15d)이 평면에서 본 경우 1개의 곡률 반경(R1)을 갖는 곡면(15h, 15j)에 의해 연속하고 있다. 이에 의하면, 콘타미네이션을 1개의 곡률의 곡면(15h, 15j)을 따라 원활하게 이동시켜, 일부를 측면(15b, 15c)으로부터 슬라이딩면(11, 21) 사이로 배출시키면서 레일리 스텝(15)의 폭방향 중앙부로 모아, 나머지 일부를 종단면(15d)으로부터 슬라이딩면(11, 21) 사이로 배출시킬 수 있다.
또한, 레일리 스텝(15)을 구성하는 바닥면(15a)과 종단면(15d)은 단면에서 본 경우 만곡하여 연속하고 있다. 이에 의하면, 종단면(15d)의 근방에서는, 바닥면(15a)과 종단면(15d) 사이의 곡면(15k)에 의해 슬라이딩면(11, 21) 사이를 향하여 피밀봉 유체(F)의 이동이 안내되기 때문에, 콘타미네이션을 슬라이딩면(11, 21) 사이로 배출하기 쉽다. 바꿔 말하면, 바닥면(15a)과 종단면(15d)의 경계 부분에 콘타미네이션이 축적되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 레일리 스텝(15)은, 안쪽 공간(S1)에 연통하고 바깥 공간(S2)에는 연통하지 않는 유체 도입홈(14)으로부터 둘레 방향으로 연장되어 있다. 이에 의하면, 레일리 스텝(15)보다 깊은 홈인 유체 도입홈(14)으로부터 피밀봉 유체(F)를 레일리 스텝(15)으로 안정적으로 흘릴 수 있도록 되어 있다.
또한, 본 실시예 1에서는, 곡면(15h, 15j)이 평면에서 본 경우 1개의 곡률 반경(R1)을 갖는 원호 형상으로 형성되어 있는 형태를 예시했지만, 평면에서 본 경우 포물선의 일부, 타원의 일부, 정현파의 일부 등의 형상을 이루고 있어도 좋다.
또한, 본 실시예 1에서는, 곡면(15k)이 단면에서 본 경우 1개의 곡률 반경(R2)을 갖는 원호 형상으로 형성되어 있는 형태를 예시했지만, 단면에서 본 경우 포물선의 일부, 타원의 일부, 정현파의 일부 등의 형상을 이루고 있어도 좋다.
실시예 2
다음으로, 실시예 2에 따른 슬라이딩 부품에 대해, 도 6을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.
본 실시예 2의 레일리 스텝(215)의 종단면(215d)은, 평면에서 본 경우 대략 반원 형상으로 되어 있다. 상세하게는, 종단면(215d)은, 1개의 곡률 반경(R3)을 가지며, 측면(215b, 215c)과 연속하고 있다.
이에 의하면, 레일리 스텝(215)의 측면(215b, 215c)을 따라 이동하는 피밀봉 유체(F)는, 종단면(215d)에 의해 레일리 스텝(215)의 폭방향 중앙부를 향하여 원활하게 이동하면서 종단면(215d)을 넘어 슬라이딩면(11, 21) 사이(도 5 참조)로 배출된다.
실시예 3
다음으로, 실시예 3에 따른 슬라이딩 부품에 대해, 도 7을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.
본 실시예 3의 레일리 스텝(315)의 종단면(315d)은, 평면에서 본 경우 대략 반타원 형상으로 되어 있고, 측면(315b, 315c)과 연속하고 있다. 이에 의하면, 레일리 스텝(315)의 측면(315b, 315c)을 따라 이동하는 피밀봉 유체(F)는, 종단면(315d)에 의해 레일리 스텝(315)의 폭방향 중앙부를 향하여 원활하게 이동하면서 종단면(315d)을 넘어 슬라이딩면(11, 21) 사이(도 5 참조)로 배출된다. 또한, 실시예 2의 레일리 스텝(215)에 비하여 가장 상대 회전 하류측에 배치되는 최종단 부위의 곡률 반경이 작기 때문에, 당해 최종단 부위에서 정압을 발생시키기 쉬운 형상으로 되어 있다.
실시예 4
다음으로, 실시예 4에 따른 슬라이딩 부품에 대해, 도 8을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.
본 실시예 4의 레일리 스텝(415)은, 외경측의 측면(415b)이 내경측의 측면(415c)보다 상대 회전 방향 하류측으로 연장되어 있다. 종단면(415d)은, 경사면부(415e)와, 곡면부(415h)와, 곡면부(415j)로 구성되어 있다. 경사면부(415e)는 측면(415b, 415c)을 연결하도록 둘레 방향으로 경사져서 지름 방향으로 직선 형상으로 연장되어 있다. 곡면부(415h)는 측면(415b)과 경사면부(415e)를 연결하고 있다. 곡면부(415j)는 측면(415c)과 경사면부(415e)를 연결하고 있다.
외경측의 곡면부(415h)는, 1개의 곡률 반경(R4)을 가지고, 내경측의 곡면부(415j)는, 곡률 반경(R4)보다 큰 1개의 곡률 반경(R5)을 가지고 있다(R4<R5).
레일리 스텝(415) 내의 피밀봉 유체(F)는, 상대 회전시에 있어서 종단면(415d)의 경사면부(415e)에 의해 외경측으로 유도되어, 주로 곡면부(415h) 근방으로부터 슬라이딩면(11, 21) 사이(도 5 참조)로 배출된다.
곡면부(415h)의 곡률 반경(R4)은 곡면부(415j)의 곡률 반경(R5)보다 작기 때문에, 곡면부(415j)에 비하여 곡면부(415h) 근방에서 정압을 발생시키기 쉽다. 또한, 곡면부(415j)는, 곡면부(415h)보다 완만하게 만곡하고 있기 때문에, 곡면부(415j)에서 정압이 발생하는 것을 억제하면서, 경사면부(415e)를 향하여 원활하게 피밀봉 유체(F)를 이동시킬 수 있다.
실시예 5
다음으로, 실시예 5에 따른 슬라이딩 부품에 대해, 도 9를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.
본 실시예 5의 레일리 스텝(515)의 종단면(515d)은, 제1 경사면부(515e)와, 제2 경사면부(515f)와, 곡면부(515h)로 구성되어 있다. 제1 경사면부(515e)는 측면(515b)으로부터 상대 회전 하류 내경측으로 경사져서 직선 형상으로 연장되어 있다. 제2 경사면부(515f)는 측면(515c)으로부터 상대 회전 하류 외경측으로 경사져서 직선 형상으로 연장되어 있다. 곡면부(515h)는 제1 경사면부(515e) 및 제2 경사면부(515f)의 둘레 방향 하류측의 단부와 연속하고 있다.
레일리 스텝(515) 내의 피밀봉 유체(F)는, 상대 회전시에 있어서 측면(515b) 및 제2 경사면부(515f)에 의해, 종단면(515d)에 있어서의 제1 경사면부(515e)와 곡면부(515h)를 향하여 유도되어, 주로 제1 경사면부(515e) 및 곡면부(515h)를 넘어 슬라이딩면(11, 21) 사이(도 5 참조)로 배출된다.
또한, 측면(515b)과 제1 경사면부(515e)의 경계 부분, 측면(515c)과 제2 경사면부(515f)의 경계 부분은 만곡하고 있고, 피밀봉 유체(F)는 당해 경계 부분을 원활하게 이동하기 때문에, 콘타미네이션이 축적되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 측면(515b)과 제1 경사면부(515e)의 경계 부분, 측면(515c)과 제2 경사면부(515f)의 경계 부분은 둔각으로 연속하고 있어도 좋다.
실시예 6
다음으로, 실시예 6에 따른 슬라이딩 부품에 대해, 도 10을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.
본 실시예 6의 정지 밀봉환(10′)의 슬라이딩면(11)에는, 복수의 동압 발생 기구(13)와, 복수의 스파이럴홈(16)이 마련되어 있다. 동압 발생 기구(13)는 실시예 1의 메커니컬 시일과 동일한 구성이다.
스파이럴홈(16)은 슬라이딩면(11)의 외경측에 있어서 둘레 방향으로 균등하게 배설되어 있다. 슬라이딩면(11)에 있어서의 동압 발생 기구(13) 및 스파이럴홈(16) 이외의 부분은 평탄면을 이루는 랜드(12)로 형성되어 있다. 상세하게는, 랜드(12)는, 둘레 방향으로 인접하는 동압 발생 기구(13) 사이의 랜드부와, 둘레 방향으로 인접하는 스파이럴홈(16) 사이의 랜드부와, 지름 방향으로 이간하는 동압 발생 기구(13)와 스파이럴홈(16) 사이의 랜드부를 가지며, 이들 각 랜드부는, 동일 평면상에 배치되어 랜드(12)의 평탄면을 구성하고 있다.
스파이럴홈(16)은, 외경측으로부터 내경측을 향하여 시계 방향의 성분을 가지고 경사지면서 원호 형상으로 연장되어 있다. 이 스파이럴홈(16)은, 바깥 공간(S2)에 연통하고 안쪽 공간(S1)에는 연통하지 않도록 되어 있다.
스파이럴홈(16)은, 둘레 방향으로 일정한 깊이로 형성되어 있다. 또한, 스파이럴홈(16)은, 경사지면서 원호 형상으로 연장되는 것에 한정하지 않고, 직선 형상으로 연장되는 것이라도 좋다.
스파이럴홈(16)은, 바닥면(16a)과, 측면(16b, 16c)과, 단면(16d)으로 구성되어 있다. 바닥면(16a)은 랜드(12)의 평탄면과 평행하게 지름 방향으로 연장되어 있다. 측면(16b, 16c)은 바닥면(16a)의 둘레 방향 양 단연으로부터 기립하고 있다. 단면(16d)은 바닥면(16a)과 측면(16b, 16c)의 내경단끼리를 연결하고 있다. 스파이럴홈(16)의 외경측에는, 바깥 공간(S2)에 연통하는 개구(16A)가 형성되어 있다.
이어서, 정지 밀봉환(10′)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시의 동작에 대해서 설명한다.
회전 밀봉환(20)이 정지 밀봉환(10′)에 대하여 상대 회전하기 시작한 직후의 저속시에 있어서는, 상기한 바와 같이 레일리 스텝(15)의 단부(15A) 및 그 근방에서 정압이 발생한다.
한편, 스파이럴홈(16)에 있어서는, 회전 밀봉환(20)과 정지 밀봉환(10′)의 상대 회전 저속시에는, 대기(A)가 스파이럴홈(16) 내에 있어서 충분히 조밀해지지 않아 높은 정압이 발생하지 않아, 스파이럴홈(16)에 의해 발생되는 정압에 의한 힘은, 레일리 스텝(15)의 종단부(15A) 및 그 근방에서 발생한 정압에 의한 힘보다 상대적으로 작다. 따라서, 회전 밀봉환(20)의 저속 회전시에는 레일리 스텝(15)의 종단부(15A) 및 그 근방에서 발생한 정압에 의한 힘이 주체가 되어 슬라이딩면(11, 21)끼리를 이간시키도록 되어 있다.
회전 밀봉환(20)의 상대 회전 속도가 높아지면, 도 10에 나타나는 바와 같이, 스파이럴홈(16) 내의 대기(A)가 슬라이딩면(21)과의 전단에 의해 회전 밀봉환(20)의 회전 방향으로 추종 이동함과 동시에, 바깥 공간(S2)의 대기(A)가 스파이럴홈(16)으로 인입된다. 즉, 스파이럴홈(16) 내에서는, 다량의 대기(A)가 화살표(L1)로 나타내는 바와 같이 외경측의 개구(16A)로부터 내경측의 단부(16B)를 향하여 이동한다.
스파이럴홈(16)의 내경측의 단부(16B)를 향하여 이동한 대기(A)는, 스파이럴홈(16)의 내경측의 단부(16B) 및 그 근방에서 압력이 높아진다. 즉, 스파이럴홈(16)의 내경측의 단부(16B) 및 그 근방에서 정압이 발생한다.
이와 같이, 레일리 스텝(15)의 종단부(15A) 및 그 근방에서 발생한 정압에 의한 힘에, 스파이럴홈(16)의 내경측의 단부(16B) 및 그 근방에서 발생한 정압에 의한 힘이 가해져, 저속시와 비교하여 슬라이딩면(11, 21) 사이가 더욱 이간된다. 이에 따라, 슬라이딩면(11, 21) 사이에는, 주로 화살표(L2)로 나타내는 스파이럴홈(16) 내의 대기(A)가 유입된다.
화살표(L2)로 나타내는 스파이럴홈(16) 내의 대기(A)는, 스파이럴홈(16)의 내경측의 단부(16B) 근방의 피밀봉 유체(F)를 안쪽 공간(S1)측으로 되돌리도록 작용하기 때문에, 스파이럴홈(16) 내나 바깥 공간(S2)으로 누출되는 피밀봉 유체(F)는 적다.
본 실시예의 메커니컬 시일은, 고속 회전시에 있어서, 스파이럴홈(16) 전체에 의한 정압 발생 능력이, 동압 발생 기구(13) 전체에 의한 정압 발생 능력보다 충분히 크게 설계되어 있기 때문에, 최종적으로는, 슬라이딩면(11, 21) 사이에는 대기(A)만이 존재하는 상태, 즉, 기체 윤활이 된다.
또한, 안쪽 공간(S1)의 피밀봉 유체(F)는 액체이며, 누설측인 바깥 공간(S2)의 유체는 대기(A), 즉, 기체이며, 저속 회전시에는, 액체에 의해 슬라이딩면(11, 21) 사이의 윤활을 행하고, 고속 회전시에는 기체에 의해 슬라이딩면(11, 21) 사이의 윤활을 행할 수 있다. 바꿔 말하면, 정지 밀봉환(10′)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전 속도에 따라 슬라이딩면(11, 21) 사이의 윤활을 적절하게 행할 수 있도록 되어 있다.
실시예 7
다음으로, 실시예 7에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 11을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 1과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.
본 실시예 7의 메커니컬 시일은, 정지 밀봉환의 슬라이딩면의 외경측에 유체 도입홈(140) 및 동압 발생홈(150)을 가지는 동압 발생 기구(130)가 형성되어 있다. 정지 밀봉환(10)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시의 동작은, 실시예 1과 내외 지름이 바뀐 것 외에는 대략 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.
실시예 8
다음으로, 실시예 8에 따른 메커니컬 시일에 대해, 도 12를 참조하여 설명한다. 또한, 상기 실시예 6과 동일한 구성, 중복하는 구성의 설명은 생략한다.
본 실시예 8의 메커니컬 시일은, 정지 밀봉환의 슬라이딩면의 외경측에 유체 도입홈(140) 및 동압 발생홈(150)을 가지는 동압 발생 기구(130)가 형성되고, 내경측에 스파이럴홈(160)이 형성되어 있다. 정지 밀봉환(10)과 회전 밀봉환(20)의 상대 회전시의 동작은, 실시예 6과 내외 지름이 바뀐 것 외에는 대략 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.
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, 자동차용의 메커니컬 시일을 예로 설명했지만, 일반 산업 기계 등의 다른 메커니컬 시일이라도 좋다.
또한, 상기 실시예 1~8에서는, 동압 발생홈 및 유체 도입홈을 정지 밀봉환에 마련하는 예에 대해서 설명했지만, 동압 발생홈 및 유체 도입홈을 회전 밀봉환에 마련해도 좋다. 바꿔 말하면, 본 발명의 슬라이딩 부품은 정지 밀봉환이라도 회전 밀봉환이라도 좋다.
또한, 상기 실시예 1~8에서는, 피밀봉 유체측을 고압측, 누설측을 저압측으로 하여 설명했지만, 피밀봉 유체측과 누설측이 대략 동일한 압력이라도 좋다. 피밀봉 유체측과 누설측이 대략 동일한 압력인 경우, 누설측의 동압 발생홈을 피밀봉 유체측의 유체 도입홈보다 깊게 형성하여, 저속 회전시에 유체 도입홈에서 정압을 발생시키고, 고속 회전시에 동압 발생홈에서 정압을 발생시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시예 1~8에서는, 피밀봉 유체(F)는 고압의 액체라고 설명했지만, 이에 한정하지 않고 기체 또는 저압의 액체라도 좋고, 액체와 기체가 혼합된 미스트 상태라도 좋다.
또한, 상기 실시예 1~8에서는, 누설측의 유체는 저압의 기체인 대기(A)라고 설명했지만, 이에 한정하지 않고 액체 또는 고압의 기체라도 좋고, 액체와 기체가 혼합된 미스트 상태라도 좋다.
또한, 상기 실시예 1~8에서는, 유체 도입홈 및 동압 발생홈이 피밀봉 유체(F)측의 공간(S1)과 연통되도록 마련되는 형태를 설명했지만, 이에 한정하지 않고 누설측의 공간(S2)과 연통되도록 마련되어도 좋다.
또한, 상기 실시예 1~8에서는, 레일리 스텝이 원호 형상으로 연장되는 형태를 예시했지만, 직선 형상으로 연장되는 것이라도 좋다. 또한 레일리 스텝은, 정지 밀봉환과 동심 형상으로 마련되는 것에 한정되지 않고, 둘레 방향으로 경사져 있어도 좋다. 즉, 측면은 주로 상대 회전 방향으로 연장되고, 폐색면은 주로 상대 회전 방향과 교차하는 방향으로 연장되어 있으면 된다.
또한, 상기 실시예 1~8에서는, 레일리 스텝의 양 측면이 양 측연으로부터 수직으로 깊이 방향으로 연장되는 형태를 예시했지만, 예를 들면, 양 측면의 폭이 양 측연으로부터 깊이 방향으로 좁아지도록 경사져도 좋다.
또한, 상기 실시예 1~8에서는, 레일리 스텝의 폐색면이 폐색연으로부터 바닥면측의 곡면까지 수직으로 연장되는 형태를 예시했지만, 예를 들면, 폐색연으로부터 상대 회전 상류측을 향하여 얕아지도록 경사져서 바닥면측의 곡면까지 연장되어 있어도 좋다.
또한, 상기 실시예 1~8에서는, 레일리 스텝의 바닥면이 랜드의 평탄면과 평행하게 연장되어 있는 형태를 예시했지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 폐색면을 향하여 얕아지도록 경사져 있어도 좋다.
또한, 상기 실시예 1~8에 있어서, 회전 밀봉환(20)이 반시계 방향으로 회전하여 상대적으로 부압이 발생하는 경우라도, 랜드로부터 레일리 스텝(15)의 폐색부로 유입되는 피밀봉 유체(F)는, 곡면을 따라 이동하는 폐색부에 콘타미네이션이 축적되기 어렵게 되어 있다. 또한, 미시적으로는 평면에서 본 경우 폐색부에 있어서 피밀봉 유체(F)가 가장 높은 압력이 되는 점이 시간과 함께 폭방향으로 변화하고, 또한, 폐색부는 매끄럽게 연속되어 있기 때문에, 콘타미네이션이 정체되기 어렵게 되어 있다.
1; 회전축
2; 슬리브
4; 하우징
10; 정지 밀봉환(슬라이딩 부품)
11; 슬라이딩면
12; 랜드
13; 동압 발생 기구
14; 유체 도입홈
15; 레일리 스텝(동압 발생홈)
15A; 종단부(폐색부)
15a; 바닥면
15b, 15c; 측면
15d; 종단면(폐색면)
15e, 15f; 측연
15g; 종단연(폐색연)
15h~15k; 곡면
16; 동압 발생홈(스파이럴홈)
20; 회전 밀봉환(다른 슬라이딩 부품)
21; 슬라이딩면
130; 동압 발생 기구
140; 유체 도입홈
150; 동압 발생홈
160; 동압 발생홈(스파이럴홈)
215; 레일리 스텝(동압 발생홈)
215b, 215c; 측면
215d; 종단면(폐색면)
315; 레일리 스텝(동압 발생홈)
315b, 315c; 측면
315d; 종단면(폐색면)
415; 레일리 스텝(동압 발생홈)
415b, 415c; 측면
415d; 종단면(폐색면)
515; 레일리 스텝(동압 발생홈)
515b, 515c; 측면
515d; 종단면(폐색면)
A; 대기
F; 피밀봉 유체
R1~R5; 곡률 반경
S1; 안쪽 공간(피밀봉 유체측 공간)
S2; 바깥 공간(누설측 공간)
2; 슬리브
4; 하우징
10; 정지 밀봉환(슬라이딩 부품)
11; 슬라이딩면
12; 랜드
13; 동압 발생 기구
14; 유체 도입홈
15; 레일리 스텝(동압 발생홈)
15A; 종단부(폐색부)
15a; 바닥면
15b, 15c; 측면
15d; 종단면(폐색면)
15e, 15f; 측연
15g; 종단연(폐색연)
15h~15k; 곡면
16; 동압 발생홈(스파이럴홈)
20; 회전 밀봉환(다른 슬라이딩 부품)
21; 슬라이딩면
130; 동압 발생 기구
140; 유체 도입홈
150; 동압 발생홈
160; 동압 발생홈(스파이럴홈)
215; 레일리 스텝(동압 발생홈)
215b, 215c; 측면
215d; 종단면(폐색면)
315; 레일리 스텝(동압 발생홈)
315b, 315c; 측면
315d; 종단면(폐색면)
415; 레일리 스텝(동압 발생홈)
415b, 415c; 측면
415d; 종단면(폐색면)
515; 레일리 스텝(동압 발생홈)
515b, 515c; 측면
515d; 종단면(폐색면)
A; 대기
F; 피밀봉 유체
R1~R5; 곡률 반경
S1; 안쪽 공간(피밀봉 유체측 공간)
S2; 바깥 공간(누설측 공간)
Claims (6)
- 회전 기계의 상대 회전하는 개소에 배치되고 다른 슬라이딩 부품과 상대 슬라이딩하고, 그 슬라이딩면에는, 피밀봉 유체측 또는 누설측의 적어도 한쪽의 공간에 연통하는 유체 도입홈과, 상기 유체 도입홈에 연통하여 둘레 방향으로 연설(延設)되는 동압 발생홈이 마련된 슬라이딩 부품으로서,
상기 동압 발생홈의 양 측연(側緣)과 폐색연(閉塞緣)은, 평면에서 본 경우 만곡하여 연속하고 있는 슬라이딩 부품. - 제1항에 있어서,
상기 측연으로부터 깊이 방향으로 연장되는 측면과 상기 폐색연으로부터 깊이 방향으로 연장되는 폐색면이 만곡하여 연속하고 있는 슬라이딩 부품. - 제2항에 있어서,
상기 양 측면과 상기 폐색면이 평면에서 본 경우 곡률 반경을 갖는 곡면에 의해 연속하고 있는 슬라이딩 부품. - 제2항에 있어서,
상기 폐색면은, 곡률 반경을 갖는 곡면인 슬라이딩 부품. - 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 동압 발생홈을 구성하는 바닥면과 상기 폐색면은 단면에서 본 경우 만곡하여 연속하고 있는 슬라이딩 부품. - 제1항에 있어서,
상기 유체 도입홈은 상기 피밀봉 유체측의 공간에 연통하고 있고, 상기 슬라이딩면에는, 상기 누설측의 공간에 연통하고, 상기 피밀봉 유체측의 공간에는 연통하지 않는 스파이럴홈이 마련되어 있는 슬라이딩 부품.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JPJP-P-2021-137306 | 2021-08-25 | ||
JP2021137306 | 2021-08-25 | ||
PCT/JP2022/031495 WO2023027003A1 (ja) | 2021-08-25 | 2022-08-22 | 摺動部品 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20240042051A true KR20240042051A (ko) | 2024-04-01 |
Family
ID=85322159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020247007681A KR20240042051A (ko) | 2021-08-25 | 2022-08-22 | 슬라이딩 부품 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240344561A1 (ko) |
EP (1) | EP4394216A1 (ko) |
JP (1) | JPWO2023027003A1 (ko) |
KR (1) | KR20240042051A (ko) |
CN (1) | CN117859018A (ko) |
WO (1) | WO2023027003A1 (ko) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6444492U (ko) | 1987-09-11 | 1989-03-16 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102049256B1 (ko) | 2015-04-15 | 2019-11-28 | 이구루코교 가부시기가이샤 | 슬라이딩 부품 |
JP7345998B2 (ja) * | 2018-12-21 | 2023-09-19 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
EP3901477B1 (en) * | 2018-12-21 | 2023-03-29 | Tpr Co., Ltd. | Thrust washer |
WO2020166588A1 (ja) * | 2019-02-15 | 2020-08-20 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
-
2022
- 2022-08-22 WO PCT/JP2022/031495 patent/WO2023027003A1/ja active Application Filing
- 2022-08-22 KR KR1020247007681A patent/KR20240042051A/ko unknown
- 2022-08-22 JP JP2023543887A patent/JPWO2023027003A1/ja active Pending
- 2022-08-22 CN CN202280056910.4A patent/CN117859018A/zh active Pending
- 2022-08-22 EP EP22861291.7A patent/EP4394216A1/en active Pending
- 2022-08-22 US US18/685,177 patent/US20240344561A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6444492U (ko) | 1987-09-11 | 1989-03-16 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN117859018A (zh) | 2024-04-09 |
JPWO2023027003A1 (ko) | 2023-03-02 |
WO2023027003A1 (ja) | 2023-03-02 |
US20240344561A1 (en) | 2024-10-17 |
EP4394216A1 (en) | 2024-07-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11821461B2 (en) | Sliding components | |
KR102682943B1 (ko) | 슬라이딩 부품 | |
KR20200092400A (ko) | 슬라이딩 부품 | |
JPWO2020162351A1 (ja) | 摺動部品 | |
WO2021020074A1 (ja) | 摺動部品 | |
JP7374573B2 (ja) | 摺動部品 | |
EP3922873B1 (en) | Sliding component | |
JP7307102B2 (ja) | 摺動部品 | |
EP4160058A1 (en) | Sliding component | |
KR20240042051A (ko) | 슬라이딩 부품 | |
US20240209891A1 (en) | Sliding component | |
EP4130523A1 (en) | Sliding component | |
US20230184288A1 (en) | Sliding component | |
EP4443027A1 (en) | Sliding element | |
US20230375036A1 (en) | Sliding components | |
WO2023027002A1 (ja) | 摺動部品 | |
EP4394217A1 (en) | Sliding component | |
US20240353007A1 (en) | Sliding components | |
KR20240052031A (ko) | 슬라이딩 부품 |