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WO2019221227A1 - シールリング - Google Patents

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WO2019221227A1
WO2019221227A1 PCT/JP2019/019499 JP2019019499W WO2019221227A1 WO 2019221227 A1 WO2019221227 A1 WO 2019221227A1 JP 2019019499 W JP2019019499 W JP 2019019499W WO 2019221227 A1 WO2019221227 A1 WO 2019221227A1
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WO
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groove
seal ring
circumferential direction
diameter side
static pressure
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PCT/JP2019/019499
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航 木村
雄一郎 徳永
宜昭 瀧ヶ平
河野　徹
英俊 笠原
純 弘松
崇史 大田
Original Assignee
イーグル工業株式会社
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Priority to US17/047,369 priority patent/US11530749B2/en
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Definitions

  • the present invention relates to a seal ring that is used to seal a gap between a rotating shaft and a housing, and more particularly to a seal ring that is used by being attached to an annular groove so-called stuffing box.
  • the sliding surface of the rotating shaft moves in the circumferential direction with respect to the dynamic pressure groove, and the positive pressure increases as the number of rotations of the rotating shaft increases.
  • the dynamic pressure groove has both a deep groove and both shallow grooves located on the same circumference. Cavitation occurs in the area where large negative pressure is generated, and the dispersion of buoyancy that occurs along the circumferential direction of the sliding surface increases, causing adverse effects on the fluid film, such as nonuniform fluid film, and unstable lubrication. There was a risk of becoming.
  • the seal ring of the present invention is A seal ring that seals a gap between the rotary shaft and the housing,
  • the sliding surface is provided with a plurality of static pressure grooves that are arranged in the circumferential direction, open to the sealed fluid side, close on the outer diameter side, and narrow in the circumferential direction.
  • the high-pressure sealed fluid introduced into the hydrostatic groove mainly flows out following the rotational direction of the rotating shaft, thereby causing a radial direction from the inner diameter side to the outer diameter side between the sliding surfaces. Since the sealed fluid is supplied in a wide range, a fluid film can be formed in a balanced manner in the circumferential direction, and stable lubricating performance can be exhibited in a wide rotation range.
  • FIG. 10 is a CC cross-sectional view of the seal ring of FIG. 9.
  • (A)-(c) is the partial side view of the seal ring of the modification C-E in Example 4.
  • FIG. 10 is a CC cross-sectional view of the seal ring of FIG. 9.
  • the seal ring 1 seals the space between the rotating shaft 2 of the rotating machine and the housing 3 that rotate relatively, thereby sealing the inside of the housing 3 with the sealed fluid side L and the atmosphere side A (see FIG. 2), and the leakage of the sealed fluid from the sealed fluid side L to the atmosphere side A is prevented.
  • the rotating shaft 2 and the housing 3 are made of a metal material such as stainless steel.
  • the sealed fluid is, for example, oil used for cooling and lubrication of gears and bearings (not shown) provided in the machine room of the rotating machine.
  • the static pressure groove 213 allows the fluid to be sealed to slide on the sliding surfaces S1, S2 if the fluid to be sealed is higher than the atmosphere regardless of the rotation / stop of the rotary shaft 2.
  • An introduction groove 213a that is linearly formed in the radial direction, has a substantially rectangular shape in side view, opens to the inner diameter side (sealed fluid side) of the seal ring 201, and closes the outer diameter side.
  • a pair of extending grooves 213b and 213b extending on both sides in the circumferential direction on the same circumference from the outer diameter side of the introduction groove 213a.
  • the communication groove 313b is formed so as to extend from a plurality of locations in the radial direction in the circumferential direction (for example, two lines). May be.
  • the introduction groove 413a of the static pressure groove 413 is formed longer in the radial direction than the dynamic pressure groove 412 (particularly the shallow groove 422), it is adjacent to the shallow groove 422 that generates negative pressure in the circumferential direction.
  • the introduction groove 413a extends to a position on the outer diameter side of the dynamic pressure groove 412, so that the sealed fluid is supplied to the outer diameter side of the sliding surface S1 (the outer diameter side of the dynamic pressure groove 412) to slide. Since a fluid film can be formed between the moving surfaces S1 and S2, the lubricity of the seal ring 401 can be further improved.
  • the communication groove 413b the sealed fluid can flow out to a wide circumferential range on the outer diameter side between the sliding surfaces S1 and S2, and the lubricity of the seal ring 401 can be further improved. .
  • the shape of the bottom surface and the side surface of the static pressure groove is not limited to a rectangular shape, and may be freely configured, and the side surface may be inclined and extend from the bottom surface.
  • the seal ring may be configured in an annular shape in which the joint portion 1a is not provided, and the outer shape of the seal ring is not limited to a circular shape when viewed from the side, and may be formed as a polygonal shape.
  • the seal ring is not limited to a rectangular cross section, and may be, for example, a trapezoidal cross section or a polygonal cross section, and the side surface on which the sliding surface S1 is formed may be inclined.

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Abstract

広い回転域で安定した潤滑性能を発揮できるシールリングを提供する。　回転軸２とハウジング３との間の隙間を軸封するシールリング１であって、摺動面Ｓ１には、周方向に複数配置され被密封流体側に開口し外径側に閉塞し周方向に幅狭に形成される静圧溝１３が設けられている。

Description

シールリング
　本発明は、回転軸とハウジングとの間の隙間を軸封するために用いられるシールリング、特に環状溝いわゆるスタフィングボックスに装着して用いられるシールリングに関する。
　従来、シールリングは、回転軸の外周に装着され、回転軸に形成される摺動面に対してシールリングの摺動面を密接摺動させることにより、回転軸とハウジングとの間の隙間を軸封し、被密封流体（液体）の漏れを防止している。
　シールリングにおいて、密封性を長期間維持させるためには、「密封」と「潤滑」という相反する条件を両立させなければならない。特に近年においては、環境対策等のために、被密封流体の漏れ防止を図りつつ、機械的損失を低減させるべく、低摩擦化の要求が高まっている。低摩擦化は、回転軸の回転により摺動面間に動圧を発生させ、被密封流体による流体膜を介在させた状態で摺動させる手法により達成できる。
　回転軸の回転により摺動面間に動圧を発生させるようにしたシールリングとして、例えば特許文献１に記載されるようなシールリングが知られている。特許文献１のシールリングは、回転軸の外周に設けられる環状溝に装着され、高圧の被密封流体の圧力によってハウジング側かつ環状溝の一方の側壁面側に押し付けられ、環状溝の一方の側壁面の摺動面に対してシールリングの一方の側面の摺動面を密接摺動させている。また、シールリングの一方の側面の摺動面には、内径側に開口する動圧溝が周方向に複数設けられており、動圧溝は、周方向中央の深溝と、深溝の周方向両側に連続し周方向に延び底面が末端へ向けて徐々に浅くなるように傾斜する浅溝と、から構成されている。回転軸とシールリングとが相対回転すると、摺動面の内径側から深溝内に被密封流体が導入されるとともに、回転軸の反回転方向側のシールリングの浅溝では負圧が生じる一方、同回転方向側の浅溝では深溝内に導入された被密封流体が供給されることで正圧が生じ、回転方向側の浅溝の傾斜する底面によるくさび作用によって正圧が大きくなり、動圧溝全体として正圧が発生することにより、摺動面間を僅かに離間させる力、すなわち浮力が得られる。摺動面間が僅かに離間することにより、摺動面の内径側から摺動面間に高圧の被密封流体が流入するととともに、正圧が発生する回転方向側の浅溝からは摺動面間に被密封流体が流出していくため、摺動面間に流体膜が形成され摺動面間の潤滑性が維持されている。
特開平９－２１０２１１号公報（第３頁、第３図）
　特許文献１のシールリングにおいては、動圧溝に対して回転軸の摺動面が周方向に移動しており、回転軸の回転数が上がるにつれて正圧が大きくなり、摺動面間に流体膜が形成されて摺動面の潤滑性が高まるが、動圧溝は深溝を挟んで両浅溝が同一円周上に位置しているため、特に高速回転時には、周方向に大きな正圧とともに大きな負圧が生じる領域ではキャビテーションが発生し、摺動面の周方向にわたって生じる浮力のばらつきが大きくなることにより流体膜が不均一になる等の流体膜への悪影響が生じ、潤滑性が不安定になる虞があった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、広い回転域で安定した潤滑性能を発揮できるシールリング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、本発明のシールリングは、
　回転軸とハウジングとの間の隙間を軸封するシールリングであって、
　摺動面には、周方向に複数配置され被密封流体側に開口し外径側に閉塞し周方向に幅狭に形成される静圧溝が設けられている。
　これによれば、静圧溝内に導入される高圧の被密封流体は主に回転軸の回転方向に追従して流出することにより、摺動面間の内径側から外径側にかけて径方向の広い範囲に被密封流体が供給されるため、周方向にバランスよく流体膜を形成可能として、広い回転域で安定した潤滑性能を発揮できる。
　前記静圧溝は、放射方向に直線状に形成されていてもよい。
　これによれば、シールリングを両方向に回転させて使用することができる。
　前記静圧溝は、周方向に延びる延出溝を有してもよい。
　これによれば、高圧の被密封流体が静圧溝の周方向に延びる延出溝内にまで導入され、静圧溝および延出溝内から被密封流体は回転軸の回転方向に追従して流出するとともに遠心力によって外径側に流出することにより、摺動面間の径方向および周方向の広い範囲に被密封流体が供給されるため、潤滑性をより高めることできる。
　周方向に隣り合う前記静圧溝は、外径側で周方向に延びる連通溝により連通されていてもよい。
　これによれば、静圧溝に導入される高圧の被密封流体が連通溝により摺動面の外径側に供給されるため、潤滑性をより高めることができる。
　前記連通溝は、周方向に連続して形成されていてもよい。
　これによれば、連通溝により摺動面の外径側に周方向に亘って被密封流体を供給することができるため、潤滑性を安定して発揮することができる。
　前記静圧溝により周方向に挟まれる位置に被密封流体側に開口する動圧溝が設けられていてもよい。
　これによれば、動圧溝により浮力を発生させることができるため、潤滑性をより高めることができる。
　前記静圧溝は、内径側の深さが外径側の深さに比べて深く形成されていてもよい。
　これによれば、静圧溝の内径側から外径側に向けて径方向に被密封流体の流れが形成され、被密封流体が供給されやすい。
本発明の実施例１におけるシールリングを一部簡略表記にて示す斜視図である。 実施例１におけるシールリングによる回転軸とハウジングの間の隙間の軸封構造を示す断面図である。 実施例１におけるシールリングの部分側面図である。 図３のシールリングにおけるＡ－Ａ断面図である。 本発明の実施例２におけるシールリングの部分側面図である。 （ａ）は、図５のシールリングにおけるＢ－Ｂ断面図であり、（ｂ）は、静圧溝および延出溝の変形例を示す断面図である。 本発明の実施例３におけるシールリングの部分側面図である。 （ａ）および（ｂ）は、実施例３における変形例Ａ，Ｂのシールリングの部分側面図である。 本発明の実施例４におけるシールリングの部分側面図である。 図９のシールリングにおけるＣ－Ｃ断面図である。 （ａ）～（ｃ）は、実施例４における変形例Ｃ～Ｅのシールリングの部分側面図である。
　本発明に係るシールリング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に係るシールリングにつき、図１から図４を参照して説明する。以下、図２の紙面右側を被密封流体側Ｌ、紙面左側を大気側Ａとして説明する。尚、被密封流体側Ｌにおける被密封流体の流体圧力は、大気圧よりも高いものとして説明する。また、摺動面は、平坦面と該平坦面よりも凹む溝とにより構成されるものとし、説明の便宜上、図面において、摺動面を構成する平坦面を白色表記、摺動面を構成する溝をドット表記により図示している。
　本実施例に係るシールリング１は、相対的に回転する回転機械の回転軸２とハウジング３との間を軸封することにより、ハウジング３の内部を被密封流体側Ｌと大気側Ａ（図２参照）とに仕切り、被密封流体側Ｌから大気側Ａへの被密封流体の漏れを防止している。尚、回転軸２およびハウジング３は、ステンレス鋼等の金属製の素材から形成されている。また、被密封流体は、回転機械の機械室に設けられる図示しない歯車やベアリング等の冷却および潤滑を目的に使用されるもの、例えば油である。
　図１および図２に示されるように、シールリング１は、ＰＴＦＥ等の樹脂成形品であって、周方向の１箇所に合口部１ａが設けられることでＣ字状を成し、回転軸２の外周に沿って設けられた断面矩形状の環状溝２０に対して装着されて使用される。また、シールリング１は、断面矩形状を成し、被密封流体側Ｌの側面に作用する被密封流体の流体圧力によって大気側Ａへ押し付けられることにより、大気側Ａの側面１０（以下、単に側面１０と言うこともある。）側に形成される摺動面Ｓ１を環状溝２０の大気側Ａの側壁面２１（以下、単に側壁面２１と言うこともある。）側の摺動面Ｓ２に対して摺動自在に密接させている。また、シールリング１は、内周面に作用する被密封流体の流体圧力によって拡開方向の応力を受け、外径方向に押し付けられることにより、外周面１１をハウジング３の軸孔３０の内周面３１に対して密接させている。
　尚、摺動面Ｓ１，Ｓ２とは、それぞれシールリング１の側面１０と回転軸２の環状溝２０の側壁面２１との実質的な摺動領域を成すものである。また、側面１０側には、摺動面Ｓ１の外径側に非摺動面Ｓ１’が連なっており、側壁面２１側には、摺動面Ｓ２の内径側に非摺動面Ｓ２’が連なっている（図２参照）。
　図１～図４に示されるように、シールリング１の側面１０側に形成される摺動面Ｓ１は、平坦面１６と、周方向に複数設けられる静圧溝１３と、により構成されている。尚、静圧溝１３は、合口部１ａ付近を除いた摺動面Ｓ１の周方向に等配されている。
　平坦面１６は、外径側に位置し合口部１ａを挟んで略環状に連続して連なるシール部１６ａと、内径側に位置し隣り合う静圧溝１３間に周方向に挟まれシール部１６ａに連なる潤滑部１６ｂとからなっている（図３参照）。
　図３および図４に示されるように、静圧溝１３は、回転軸２の回転／停止にかかわらず被密封流体が大気よりも高圧であれば被密封流体を摺動面Ｓ１，Ｓ２間に供給するものであって、放射方向に直線状に形成され、側面視略矩形状をなし、シールリング１の内径側（被密封流体側）に開口し外径側が閉塞されている。また、静圧溝１３の底面１３ｄは、平坦に形成され平坦面１６と平行となっており、静圧溝１３の深さは、数十μｍ～数百μｍ、好ましくは１００～２００μｍに形成されている。尚、静圧溝１３の深さは、深さ１ｍｍ程度までさらに深く形成されていてもよい。また、静圧溝１３の三つの側面１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、いずれも底面１３ｄから直交して延びている（特に図４参照）。
　次いで、回転軸２が回転したときの摺動面Ｓ１，Ｓ２間における流体膜形成について説明する。尚、ここでは、回転軸２が図３における白矢印で示す時計回りに回転する場合、言い換えるとシールリング１が回転軸２の環状溝２０に対して図３における反時計回りに相対回転する場合を例に説明する。回転軸２とハウジング３との相対的な回転時には、側壁面２１側の摺動面Ｓ２に対して、側面１０側の摺動面Ｓ１が摺動する。このとき、摺動面Ｓ１に設けられた静圧溝１３には内径側から被密封流体が導入される。また、静圧溝１３においては、高圧の被密封流体が導入され、対向する回転軸２の側壁面２１側の摺動面Ｓ２に被密封流体の高圧の静圧力が作用することにより、摺動面Ｓ１，Ｓ２間を僅かに離間させる力、いわゆる浮力が得られる。摺動面Ｓ１，Ｓ２間が僅かに離間することにより、それらの内径側から摺動面Ｓ１，Ｓ２間に高圧の被密封流体が流入するととともに、静圧溝１３からは主に回転軸２の回転方向に追従して摺動面Ｓ１，Ｓ２間に被密封流体が流出していく。
　これによれば、シールリング１は、摺動面Ｓ１の内径側から外径側にかけて径方向に連続して開口する静圧溝１３内に導入される高圧の被密封流体が主に回転軸２の回転方向に追従して流出することにより、摺動面Ｓ１，Ｓ２間の内径側から外径側にかけて径方向の広い範囲に被密封流体が供給されるため、周方向にバランスよく流体膜を形成可能として、広い回転域で安定した潤滑性能を発揮できる。
　また、静圧溝１３内に被密封流体が貯留され、摺動面Ｓ１，Ｓ２間の潤滑が促進されるため、摺動面Ｓ１の摩耗を抑制することができる。
　また、静圧溝１３は、放射方向に直線状に形成されているため、シールリング１を両方向に回転させて使用することができる。
　また、シールリング１は、Ｃ字状であるため、熱膨張収縮によりシールリング１の周長が変化してもシール性能を安定して維持できるようになっている。
　次に、実施例２に係るシールリングにつき、図５および図６を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
　実施例２におけるシールリング２０１について説明する。図５に示されるように、本実施例において、静圧溝２１３は、回転軸２の回転／停止にかかわらず被密封流体が大気よりも高圧であれば被密封流体を摺動面Ｓ１，Ｓ２間に供給するものであって、放射方向に直線状に形成され、側面視略矩形状をなし、シールリング２０１の内径側（被密封流体側）に開口し外径側が閉塞される導入溝２１３ａと、導入溝２１３ａの外径側から同一円周上で周方向両側に延びる一対の延出溝２１３ｂ，２１３ｂと、を有している。
　また、図６（ａ）に示されるように、静圧溝２１３の導入溝２１３ａと延出溝２１３ｂ，２１３ｂとは、深さが略同一に形成されている。
　これによれば、静圧溝２１３の導入溝２１３ａの開口から導入された高圧の被密封流体が外径側で周方向に延びる延出溝２１３ｂ内にまで導入され、導入溝２１３ａおよび延出溝２１３ｂ内から被密封流体が回転軸２の回転方向に追従して流出するとともに遠心力によって外径側に流出することにより、摺動面Ｓ１，Ｓ２間の径方向および周方向の広い範囲に被密封流体が供給されるため、シールリング２０１の潤滑性を高めることできる。また、延出溝２１３ｂ，２１３ｂが形成されることにより、摺動面Ｓ１，Ｓ２間の接触面積（平坦面１６の面積）を小さくできるとともに、導入溝２１３ａおよび延出溝２１３ｂ，２１３ｂ内に被密封流体が貯留され、摺動面Ｓ１，Ｓ２間の潤滑が促進されるため、摺動面Ｓ１の摩耗を抑制することができる。
　尚、延出溝２１３ｂは、導入溝２１３ａの内径側から外径側にかけて径方向のどの位置に形成されていてもよい。また、延出溝２１３ｂは、径方向に複数形成されていてもよい。また、延出溝２１３ｂは、周方向一方側（好ましくは回転軸２の回転方向側）にのみ形成されていてもよい。
　また、図６（ｂ）に示されるように、静圧溝２１３’は、導入溝２１３ａ’の内径側の深さが外径側の深さに比べて深く形成され、延出溝２１３ｂ’は、導入溝２１３ａ’の内径側の深さと略同一に形成されていてもよい。これによれば、導入溝２１３ａ’の内径側から外径側に被密封流体が流れやすくなるため、被密封流体が延出溝２１３ｂ’内にまで導入されやすくなり、シールリング２０１の潤滑性をより高めることができる。
　尚、実施例１のシールリング１における静圧溝１３については、内径側から外径側にかけて深さが同一に形成されてもよいし、内径側の深さが外径側の深さに比べて浅く形成されていてもよい。
　次に、実施例３に係るシールリングにつき、図７を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
　実施例３におけるシールリング３０１について説明する。図７に示されるように、本実施例において、静圧溝３１３は、回転軸２の回転／停止にかかわらず被密封流体が大気よりも高圧であれば被密封流体を摺動面Ｓ１，Ｓ２間に供給するものであって、放射方向に直線状に複数形成され、側面視略矩形状をなし、シールリング３０１の内径側（被密封流体側）に開口し外径側が閉塞される導入溝３１３ａと、全ての導入溝３１３ａを連通するように外径側で周方向に延びる円弧型の連通溝３１３ｂと、を有している。尚、連通溝３１３ｂは、平坦面３１６の外径側、かつ合口部１ａ（図１参照）を挟んで略環状に連続して連なるシール部３１６ａの内径側に形成されている。
　また、説明の便宜上、図示を省略するが、静圧溝３１３の導入溝３１３ａと連通溝３１３ｂとは、深さが略同一に形成されている。
　これによれば、静圧溝３１３に連通溝３１３ｂを設けることで、摺動面Ｓ１，Ｓ２間の外径側における周方向の広い範囲に被密封流体を流出させることができ、シールリング３０１の潤滑性を高めることができる。また、連通溝３１３ｂは、略環状に形成されているため、回転軸２の回転に伴って連通溝３１３ｂ内の被密封流体は円周方向の流れが生じ、連通溝３１３ｂ内に安定的に被密封流体が保持されることにより、確実に被密封流体を摺動面Ｓ１，Ｓ２間に供給できる。
　尚、静圧溝３１３は、導入溝３１３ａの内径側の深さが外径側の深さに比べて深く形成され、連通溝３１３ｂは、導入溝３１３ａの内径側の深さと略同一に形成されていてもよい。これによれば、導入溝３１３ａの内径側から外径側に被密封流体が流れやすくなるため、被密封流体が連通溝３１３ｂ内にまで導入されやすくなり、シールリング３０１の潤滑性をより高めることができる。
　また、実施例３におけるシールリング３０１の変形例Ａとして、図８（ａ）に示されるように、連通溝３１３ｂは、径方向に複数の箇所から周方向に延びるように（例えば２条）形成されていてもよい。
　また、実施例３におけるシールリング３０１の変形例Ｂとして、図８（ｂ）に示されるように、連通溝３１３ｂは、波型に形成されていてもよい。これによれば、連通溝３１３ｂから摺動面Ｓ１の外径側における広い範囲に被密封流体を流出させることができ、かつ連通溝３１３ｂの面積を大きくすることができるため、シールリング３０１の潤滑性をより高めることができる。
　次に、実施例４に係るシールリングにつき、図９および図１０を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
　実施例４におけるシールリング４０１について説明する。図９に示されるように、本実施例において、シールリング４０１の側面４１０に形成される摺動面Ｓ１（図２参照）は、平坦面４１６と、放射方向に直線状に複数形成され、側面視略矩形状をなし、シールリング４０１の内径側（被密封流体側）に開口し外径側が閉塞される導入溝４１３ａと、全ての導入溝４１３ａを連通するように外径側で周方向に延びる円弧型の連通溝４１３ｂと、を有する静圧溝４１３と、周方向に隣り合う導入溝４１３ａ，４１３ａ間にそれぞれ設けられる動圧溝４１２と、により主に構成されている。尚、静圧溝４１３の導入溝４１３ａおよび動圧溝４１２は、合口部１ａ付近を除いた摺動面Ｓ１の周方向に等配され、周方向に亘って交互に設けられている。
　図９および図１０に示されるように、動圧溝４１２は、回転軸２の回転に応じて動圧を発生させる機能を有するものであって、シールリング４０１の内径側（被密封流体側）に開口しており、周方向中央に設けられる深溝４２０と、深溝４２０から周方向両側に連続し周方向に延びる１対の浅溝４２１，４２２と、から構成されている。尚、図９および図１０において、深溝４２０を挟んで紙面右側を浅溝４２１、紙面左側を浅溝４２２として説明する。
　特に図１０に示されるように、深溝４２０は、底面が平坦に形成され、浅溝４２１，４２２は、底面が深溝４２０側からそれぞれの周方向の末端へ向けて徐々に浅くなる傾斜面として形成されている。また、深溝４２０の底面は、浅溝４２１，４２２の最深部よりもさらに深くなるように形成されており、深溝４２０の深さは、数十μｍ～数百μｍ、好ましくは１００～２００μｍに形成されている。
　次いで、回転軸２が回転したときの摺動面Ｓ１，Ｓ２間における流体膜形成について説明する。尚、ここでは、回転軸２が図９における白矢印で示す時計回りに回転する場合、言い換えるとシールリング４０１が回転軸２の環状溝２０に対して図９における反時計回りに相対回転する場合を例に説明する。回転軸２とハウジング３との相対的な回転時には、側壁面２１側の摺動面Ｓ２に対して、側面４１０側の摺動面Ｓ１が摺動する。このとき、摺動面Ｓ１に設けられた静圧溝４１３の導入溝４１３ａと動圧溝４１２の深溝４２０には内径側から被密封流体が導入される。また、回転軸２の回転方向とは反対方向側（図９紙面左側）のシールリング４０１の浅溝４２２（以下、単に浅溝４２２と言う。）では負圧が生じる一方、同回転方向と同方向側（図９紙面右側）のシールリング４０１の浅溝４２１（以下、単に浅溝４２１と言う。）では深溝４２０内に導入された被密封流体が供給され傾斜面によるくさび作用によって正圧が生じる。そして、動圧溝４１２全体として正圧が発生することにより、摺動面Ｓ１，Ｓ２間を僅かに離間させる力、いわゆる浮力が得られる。尚、実施例１において前述した静圧溝４１３において発生する静圧力よりも、動圧溝４１２において発生する正圧の圧力は大きく、浮力は主に動圧溝４１２で発生する正圧により得られる構成になっている。摺動面Ｓ１，Ｓ２間が僅かに離間することにより、それらの内径側から摺動面Ｓ１，Ｓ２間に高圧の被密封流体が流入するととともに、正圧が発生する浅溝４２１からは摺動面Ｓ１，Ｓ２間に被密封流体が流出していく。さらに、動圧溝４１２において負圧が発生する浅溝４２２には、周囲の摺動面Ｓ１，Ｓ２間に存在する被密封流体を吸い込む力が作用するため、浅溝４２２およびその周辺の潤滑部４１６ｂには、周方向に隣接する静圧溝４１３の導入溝４１３ａから被密封流体が供給される。
　これによれば、高圧の被密封流体が導入される静圧溝４１３の導入溝４１３ａから周方向に隣接し負圧を発生させる浅溝４２２に対して被密封流体が供給されることにより、浅溝４２２およびその周辺の潤滑部４１６ｂに被密封流体が保持されるとともに、正圧を発生させる浅溝４２１に対して深溝４２０および浅溝４２２から被密封流体が十分に供給されるため、広い回転域において摺動面Ｓ１，Ｓ２間に流体膜を形成可能として、シールリング４０１の潤滑性を高めることができる。
　また、動圧溝４１２において負圧を発生させる浅溝４２２が内径側（被密封流体側）に開口し、摺動面Ｓ１の内径側からも被密封流体が導入されることにより、浅溝４２２に被密封流体が保持されやすくなっている。
　また、静圧溝４１３の導入溝４１３ａから周方向に隣接し負圧を発生させる浅溝４２２に対して被密封流体が供給されることにより、動圧溝４１２において負圧を発生させる浅溝４２２において、被密封流体が保持され負圧が低減されることにより、摺動面Ｓ１，Ｓ２間において動圧溝４１２が形成される径方向位置に対応する周方向に圧力（正圧と負圧）のばらつきを抑えた状態で動圧を発生させることができるため、キャビテーション等を原因とする振動を防止しながらシールリング４０１の潤滑性を高めることができる。
　また、静圧溝４１３の導入溝４１３ａは、動圧溝４１２（特に浅溝４２２）よりも径方向に長く形成されているため、負圧を発生させる浅溝４２２に対して周方向に隣接する導入溝４１３ａから被密封流体を供給することでキャビテーションの発生を抑制することができる。さらに、導入溝４１３ａが動圧溝４１２よりも外径側の位置まで延びることにより、摺動面Ｓ１の外径側（動圧溝４１２よりも外径側）まで被密封流体を供給して摺動面Ｓ１，Ｓ２間に流体膜を形成することができるため、シールリング４０１の潤滑性をより高めることができる。さらに、連通溝４１３ｂを設けることで、摺動面Ｓ１，Ｓ２間の外径側における周方向の広い範囲に被密封流体を流出させることができ、シールリング４０１のより潤滑性を高めることができる。
　また、動圧溝４１２，４１２により周方向に挟まれる位置に静圧溝４１３の導入溝４１３ａが設けられることにより、シールリング４０１をいずれの方向に回転させても負圧を発生させる浅溝４２２に対して周方向に隣接する導入溝４１３ａから被密封流体を確実に供給することができる。さらに、導入溝４１３ａと動圧溝４１２は、摺動面Ｓ１の周方向に亘って交互に設けられているため、周方向に隣接する導入溝４１３ａから全ての動圧溝４１２に被密封流体が供給されるため、摺動面Ｓ１の周方向に亘ってバランスよく浮力を発生させることができる。また、静圧溝４１３に加えて動圧溝４１２が形成されることにより、摺動面Ｓ１，Ｓ２間の接触面積（平坦面４１６の面積）を小さくできるため、摺動面Ｓ１の摩耗を抑制することができる。
　また、動圧溝４１２は、内径側に開口する周方向中央の深溝４２０と、深溝４２０の周方向両側に連続し周方向に延び底面が周方向末端へ向けて徐々に浅くなるように傾斜する浅溝４２１，４２２と、から構成されているため、シールリング４０１を両方向に回転させて使用することができ、高速回転時においても深溝４２０を通して浅溝４２１，４２２のいずれにも被密封流体を確実に供給することができる。
　また、実施例４におけるシールリング４０１の変形例Ｃ～Ｅとして、図１１（ａ）～図１１（ｃ）に示されるように、動圧溝４１２は、自由に構成されてもよく、例えばＴ字溝、レイリーステップ、スパイラル溝等として形成されていてもよい。
　以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
　例えば、前記実施例４に対して、前記実施例１に示した静圧溝の構成、前記実施例２に示した静圧溝の導入溝および延出溝の構成、前記実施例３の変形例Ａ，Ｂに示した静圧溝の導入溝および連通溝の構成を適用してもよい。
　また、シールリングの摺動面Ｓ１に設けられる静圧溝（導入溝）および動圧溝の数や形状は、所望の動圧効果を得られるように適宜変更されてよい。尚、被密封流体を導入する静圧溝（導入溝）や動圧溝の深溝の設置位置や形状については、摺動面の想定される摩耗の程度に応じて適宜変更されてよい。
　また、静圧溝（導入溝）の底面、側面の形状は、矩形状のものに限らず、自由に構成されてよく、側面は、底面から傾斜して延びていてもよい。
　また、シールリングは、合口部１ａが設けられない環状に構成されていてもよく、その外形は、側面側から見た形状が円形のものに限らず、多角形状として形成されていてもよい。
　また、シールリングは、断面矩形状のものに限らず、例えば断面台形状、断面多角形状であってもよく、摺動面Ｓ１が形成される側面が傾斜するものであってもよい。
　また、回転軸２の環状溝２０の摺動面Ｓ２に対して前記実施例に示した溝が形成されていてもよい。
　また、被密封流体は油を例に説明したが、水、クーラント等の液体であっても、空気、窒素等の気体であってもよい。
１～４０１　　　　　　シールリング
２　　　　　　　　　　回転軸
３　　　　　　　　　　ハウジング
１０　　　　　　　　　側面
１３　　　　　　　　　静圧溝
１６　　　　　　　　　平坦面
１６ａ　　　　　　　　シール部
１６ｂ　　　　　　　　潤滑部
２０　　　　　　　　　環状溝
２１　　　　　　　　　側壁面
２１３，２１３’　　　静圧溝
２１３ａ，２１３ａ’　導入溝
２１３ｂ，２１３ｂ’　延出溝
３１３　　　　　　　　静圧溝
３１３ａ　　　　　　　導入溝
３１３ｂ　　　　　　　連通溝
３１６　　　　　　　　平坦面
３１６ａ　　　　　　　シール部
４１０　　　　　　　　側面
４１２　　　　　　　　動圧溝
４１３　　　　　　　　静圧溝
４１３ａ　　　　　　　導入溝
４１３ｂ　　　　　　　連通溝
４１６　　　　　　　　平坦面
４１６ｂ　　　　　　　潤滑部
４２０　　　　　　　　深溝
４２１，４２２　　　　浅溝
Ｓ１，Ｓ２　　　　　　摺動面
Ｓ１’，Ｓ２’　　　　非摺動面

Claims (7)

  1. 回転軸とハウジングとの間の隙間を軸封するシールリングであって、
    　摺動面には、周方向に複数配置され被密封流体側に開口し外径側に閉塞し周方向に幅狭に形成される静圧溝が設けられているシールリング。
  2. 　前記静圧溝は、放射方向に直線状に形成されている請求項１に記載のシールリング。
  3. 　前記静圧溝は、周方向に延びる延出溝を有する請求項１または２に記載のシールリング。
  4. 　周方向に隣り合う前記静圧溝は、外径側で周方向に延びる連通溝により連通されている請求項１ないし３のいずれかに記載のシールリング。
  5. 　前記連通溝は、周方向に連続して形成されている請求項４に記載のシールリング。
  6. 　前記静圧溝により周方向に挟まれる位置に被密封流体側に開口する動圧溝が設けられている請求項１ないし５のいずれかに記載のシールリング。
  7. 　前記静圧溝は、内径側の深さが外径側の深さに比べて深く形成されている請求項１ないし６のいずれかに記載のシールリング。
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