DE3332818A1 - Dichtungsvorrichtung mit magnetischer fluessigkeit - Google Patents

Dichtungsvorrichtung mit magnetischer fluessigkeit

Info

Publication number
DE3332818A1
DE3332818A1 DE19833332818 DE3332818A DE3332818A1 DE 3332818 A1 DE3332818 A1 DE 3332818A1 DE 19833332818 DE19833332818 DE 19833332818 DE 3332818 A DE3332818 A DE 3332818A DE 3332818 A1 DE3332818 A1 DE 3332818A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pole piece
magnetic
sealing device
environment
knife edges
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19833332818
Other languages
English (en)
Other versions
DE3332818C2 (de
Inventor
Kimio Akishima Sato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RIGAKU KEISOKU KK
Original Assignee
RIGAKU KEISOKU KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RIGAKU KEISOKU KK filed Critical RIGAKU KEISOKU KK
Publication of DE3332818A1 publication Critical patent/DE3332818A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3332818C2 publication Critical patent/DE3332818C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/40Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
    • F16J15/43Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid kept in sealing position by magnetic force

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
  • Sealing Of Bearings (AREA)

Description

Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Flüssigkeit
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Flüssigkeit für die Abdichtung von relativ zueinander bewegbaren Oberflächen von rotierenden Wellen, Hülsen, Buchsen und dergleichen zur Aufrechterhaltung einer Druckdifferenz über den Dichtungen oder zur Verhinderung des Leckens eines Schmiermittels entlang den Oberflächen.
Bei relativ zueinander sich bewegenden Oberflächen, die geschmiert werden sollen, ist es manchmal erforderlich, Dichtungen einzusetzen, um das Lecken eines Schmiermittels oder eines Gases zu verhindern, oder um eine Druckdifferenz über den Dichtungen aufrechtzuerhalten, wobei eine der Flächen, wie z. B. eine rotierende Welle, von einer Umgebung mit einem ersten Druck in eine zweite Umgebung mit einem anderen Druck führt.
Für solche Dichtungen ist bereits vorgeschlagen worden, daß eine magnetische Flüssigkeit in den Spalt zwischen den relativ zueinander, bewegbaren Flächen verwendet wird. Die magnetische Flüssigkeit enthält eine Trägerflüssigkeit, wie Wasser, einen Kohlenwasserstoff, einen Fluorkohlenstoff oder eine Fettsäure und Magnetteilchen, wie in den Träger eingemischtes Ferrit, und es wird diese Magnetflüssigkeit in dem Spalt durch einen Magnetfluß gehalten, der durch einen oder mehrere Permanentmagneten erzeugt wird. In einer solchen Dichtung mit magnetischer Flüssigkeit sind die relativ zueinander bewegbaren Flächen kaum einer Abnutzung ausgesetzt, weil diese Flächen einander nicht unmittelbar berühren, wodurch die Lebensdauer der Dichtung im Vergleich mit mechanischen Dichtungen beträchtlich erhöht ist. Zusätzlich bewirkt die magnetische Flüssigkeit eine positive Dichtung. Infolgedessen wird die magnetische Flüssigkeit oft
η Q ο ^ ·~> 1 Q 3JJzo Io
für Geräte verwendet, die in der Umgebung eines Hochvakuums verwendet werden, wie z. B. ein Röntgengerät.
Dichtungsvorrichtungen mit magnetischer Flüssigkeit dieser Art sind in der GB-PS 783 881 und in der US-PS 3 620 584 offenbart. In Figur 5 der GB-PS 783 881 ist eine Welle aus magnetischem Material drehbar in ein Gehäuse eingepaßt. Mehrere ringförmige Permanentmagneten sind ander Innenfläche des Gehäuses in Längsrichtung des Gehäuses hintereinander befestigt, wobei ringförmige Polstücke vorgesehen sind, von denen jedes zwischen zwei benachbarten Permanentmagneten gehalten ist. Zwischen jedem der Innenumfänge der Polstücke ' und der Außenfläche der Welle sind Dichtungsspaltei gebildet, in denen die magnetische Flüssigkeit eingefangen oder zurückgehalten wird. Die beiden benachbarten Permanentmagneten auf gegenüberliegenden Seiten jedes der Polstücke sind so angeordnet, daß ihre Polaritäten in bezug auf das Polstück symmetrisch sind, d. h., die Permanentmagneten sind in der Folge "N•S-Polstück-S-.N-Polstück-N-S" angeordnet. Diese Anordnung der Permanentmagneten ist die gleiche wie diejenige nach der später beschriebenen vorliegenden Erfindung. Zusätzlich ist jeder Innenumfang der Polstücke abgeschrägt, so daß sich ein ringförmiger ansteigender Teil in seinem in axialer Richtung der Polstücke liegenden Mittelteil ergibt, wodurch die gewünschte Konzentration des Magnetfeldes erreicht wird. Der von einem der Magneten erzeugte Magnetfluß fließt durch eines der Polstücke, über einen der Spalte und durch die Welle und zurück durch einen anderen Spalt und das Polstück zum Magneten, wodurch der Magnetflußkreis geschlossen wird.
Die beiden magnetischen Flüsse, die von zwei benachbarten Permanentmagneten in jedem Polstück erzeugt werden, fließen über jeden Spalt durch den ansteigenden Teil des Polstückes in gleicher Richtung, und infolgedessen stoßen die beiden Magnetflüsse einander ab und laufen auseinander und bewirken
ein verhältnismäßig breites Magnetfeld zum Halten der magnetischen Flüssigkeit im Spalt. Um ferner eine magnetische Sättigung der Polstücke zu verhindern, ist die Dicke jedes Polstückes begrenzt, und es kann nicht eine sehr dünne Platte als Polstück verwendet werden.
Da somit die magnetische Flußdichte in den Spalten zwischen den Innenumfängen der Polstücke und der Außenfläche der rotierenden Welle nicht sehr hoch ist, ist die Haltekraft für das Halten der magnetischen Flüssigkeit, die durch den jeden Spalt durchsetzenden Magnetfluß erzeugt wird, nicht sehr groß. Um die Haltekraft zu vergrößern, ist es erforderlich, einen oder mehrere Magneten mit starkem Magnetfeld zu verwenden oder eine Spalte von beispielsweise weniger als 20μ zu verwenden. Infolgedessen ist es schwierig, die Dichtungsvorrichtung zusammenzusetzen, um so enge Spalten zwischen den rotierenden Wellen und den Polstücken aufrechtzuerhalten. Wenn außerdem die Anzahl der Permanentmagneten erhöht wird, um die Zahl der Barrieren zum Halten der Magnetflüssigkeit zu erhöhen, wird die Dichtungsvorrichtung groß und sperrig.
In der US-PS 3 620 584 ist eine Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Flüssigkeit zwischen zwei Kugellagern angeordnet, wie es in Figur 5 der zugehörigen Zeichnung gezeigt ist. Die Flüssigkeits-Dichtungseinheit enthält einen ringförmigen Permanentmagneten und zwei Polstücke an gegenüberliegenden Seiten des Magneten. Der Innenumfang jedes PolStückes ist konkav in Form eines Dreieckes in radialem Schnitt des ringförmigen Polstückes ausgebildet, so daß zwei Messerkanten an gegenüberliegenden Enden seines Innenumfanges in axialer Richtung der Dichtungseinheit gebildet werden. Magnetflüssigkeit wird in jedem Spalt zwischen dem konkaven Umfang und einer rotierenden Buchse gehalten. In dieser Dichtungseinheit ist keine spezielle Vorrichtung zum Konzentrieren des den Spalt durchsetzenden Magnetflusses vorgesehen, weshalb die Dichte des magnetischen Flusses im Spalt nicht sehr hoch ist. Diese Art Dichtungseinheit kann nicht eine vollständige Dichtung bewirken, wenn eine große Druckdifferenz zwischen zwei benachbarten Umgebungen aufrecht-
COPY
erhalten werden soll.
Um die wirksame Druckdifferenz zu erhöhen, können mehrere Polstücke, von denen jedes eine Messerkante besitzt, die einen Dichtungsspalt gegenüber der rotierenden Buchse bildet, an gegerüberliegenden Seiten des Permanentmagneten angeordnet werden, wie es in Figur 6 gezeigt ist. In dieser Ausführung sind mehrere Dichtungsbarrieren für magnetische Flüssigkeit in axialer Richtung der Buchse getrennt gebildet. Figur 7 der gleichen Patentschrift offenbart eine rotierende Buchse mit mehreren Messerkanten zur Bildung mehrerer Dichtungsbarrieren für den gleichen Zweck wie die Dichtungsvorrichtung nach Figur 6.
In diesen bekannten Beispielen ist der Magnetfluß an den Messerkanten der Polstücke oder der Buchse mittelmäßig konzentriert. Jedoch ist der Grad der Konzentration nicht hoch genug für Dichtungsvorrichtungen zum Aufrechterhalten einer großen Druckdifferenz bei nur einer kleinen Anzahl von Dichtungsbarrieren.
Ferner ist bei diesen bekannten Beispielen jede durch magnetische Flüssigkeit gebildete Barriere so ausgebildet, daß im wesentlichen die gleiche Druckdifferenz aufrechterhalten wird. Da aber jede Barriere nicht fest genug ist, wenn diese bekannten Beispiele in der Umgebung eines Hochvakuums verwendet werden, ist es wahrscheinlich, ,daß Luft zwischen den aneinanderliegenden Barrieren einer solchen Vorrichtung in die Vakuum-Umgebung hineinleckt. D. h., diese vorbekannten Beispiele können einen gewissen Grad der Druckdifferenz als ganzes aufrechterhalten. Jedoch kann zwischen benachbarten Barrieren gehaltene Luft in die Vakuum-Umgebung lecken. Infolgedessen kann mit den vorbekannten Beispielen eine Hochvakuum-Umgebung nicht geschaffen werden.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Flüssigkeit, in welcher ein örtlich starkes Magnetfeld geschaffen wird durch eine Abstoßungskraft zwischen
COPY
; ■... . ."' . η τ ο ί ο -ι ι ; - _ · OjO^-J id
zwei verschiedenen Flußströmen, die durch das gleiche Polstück fließen, wobei zwischen benachbarten Dichtungsbarrieren gehaltene Luft nicht in eine Vakuum-Umgebung leckt, wobei die Kraft für die Haltung der magnetischen Flüssigkeit und zur Aufrechterhaltung einer hohen Druckdifferenz mit nur einer geringen Anzahl von Dichtungsbarrieren erhöht ist.
Gemäß der Erfindung ist eine Dichtung mit magnetischer Flüssigkeit zur Abdichtung von relativ zueinander bewegbaren Elementen zur Aufrechterhaltung einer Druckdifferenz zwischen einer Umgebung mit niedrigem Druck, wie einer Vakuum-Umgebung, und einer Umgebung mit hohem Druck, wie einer atmosphärischen "Umgebung, vorgesehen mit einem Gehäuse, einer Welle aus magnetischem Material, die in dem Gehäuse untergebracht ist und relativ zum Gehäuse drehbar ist, mit mehreren Permanentmagneten, von denen jeder ein zentrisches Loch aufweist, daß von der Welle durchsetzt ist, und die in dem Gehäuse koaxial zueinander und hintereinander so angeordnet sind, daß die Polarität von zwei gegenüberliegenden Flächen zweier benachbarter Magnete gleich ist, und mit mehreren Polstücken, von denen jedes ein von der Welle durchsetztes zentrisches Loch aufweist, wobei die Polstücke so angeordnet sind, daß jedes Polstück einem Permanentmagneten benachbart ist. Dabei besitzt jedes Polstück an seinem das zentrische Loch bildenden Innenumfang wenigstens eine konkave Nut, so daß in axialer Richtung der Welle mehrere Messerkanten gebildet werden, wobei zwischen jeder Messerkante und der Außenfläche der Welle ein Dichtungsspalt gebildet ist, in welchem die magnetische Flüssigkeit eingefangen oder zurückgehalten wird, um so eine Barriere zur Aufrechterhaltung der Druckdifferenz zu bilden, und wobei die Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Flüssigkeit so ausgebildet ist, daß die Dichte des den Spalt oder
der
eine Gruppe von Spalten, der (die) Umgebung mit niedrigem Druck benachbart ist (sind), durchsetzenden magnetischen Flusses viel höher ist als die Dichte des die anderen Spalten durchsetzenden magnetischen Flusses.
DLc Art, die Anwendbarkeit bzw. Nützlichkeit und' weitere Merkmale
COPV
' "■■*., . · Q O O O ■"> 1 Q ■· ," ..' " ·. J JO/j I O
der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles nach der Erfindung in einem Längsschnitt,
Figur 2A eine vergrößerte Teilansicht der ersten wesentlichen Teile nach Fig. 1 in einem Längsschnitt,
Figur 2B eine schematische Ansicht der Verteilung des Magnetflusses in jedem Teil nach Fig. 2A,
Figur 3 eine vergrößerte Teil-Seitenansicht der zweiten wesentlichen Teile nach Fig. 1, in einem Längsschnitt,
Figur 4 eine vergrößerte Teilansicht einer anderen Ausführung der Erfindung in einem Längsschnitt.
Figur 1 zeigt eine magnetische Dichtungsvorrichtung M nach der Erfindung. Diese Vorrichtung besitzt ein zylindrisches Gehäuse und eine rotierende Welle 2 aus magnetischem Material, die durch den Mittelteil des Gehäuses 1 in dessen axialer Richtung eingesetzt ist. Das linke Ende der Welle 2 ist in einer Vakuum-Umgebung angeordnet, während sich das rechte Ende der Welle in einer normalen atmosphärischen Umgebung befindet, wie es in Figur 1 gezeigt ist. Das Gehäuse 1 ist mit einem zylindrischen Endteil 1a versehen, das von einer Endfläche des Gehäuses 1 koaxial vorspringt. In diesem Endteil 1a sind zwei Kugellager 3 und 4 angeordnet, und zwar in Positionen, die in axialer Richtung voneinander entfernt sind, um die rotierende Welle 2 drehbar zu halten.
In dem Gehäuse 1 sind abwechselnd Jn Reihen in ihrer Achsrichtung mehrere, rinaförrai tci Permanentmagneten 5, (), 7 und H und mehrere
COPY
ringförmige Polstücke 9, 10, 11, 12 und 13 angeordnet. Jeder Magnet und jedes Polstück besitzen ein zentrisches Loch, durch dafe die Welle 2 hindurchläuft. Die Permanentmagneten 5-8 sind im allgemeinen so angeordnet, daß die Polarität zweier Magneten an gegenüberliegenden Seiten jedes Polstückes in bezug auf jedes Polstück symmetrisch ist. D. h., die Polarität der gegenüberliegenden Oberflächen zweier benachbarter Magnete ist einander gleich, d.h. im einzelnen, daß Magnete und Polstücke aufeinanderfolgend.angeordnet sind, und zwar in der Folge "Polstück-N-S-Polstück-S-N-Polstück".
Das Polstück 9 ist so angeordnet, daß seine linke Endfläche in einer. Ebene mit der Endfläche des Planqes 1b des Gehäuses 1 liegt. Das Polstück besitzt ein Loch 9a in seinem Mittelteil, durch das die Welle 2 hindurchläuft. Das Polstück 13, das am rechten Ende des Gehäuses 1 angeordnet ist, besitzt eine Messerkante 13a an seinem Innenumfang.
Ferner sind zwischen dem Polstück 9 und dem Magneten 5 und zwischen dem Polstück 13 bzw. der inneren Endfläche des Gehäuses 1 zwei Dichtungsringe 14 und 14 vorgesehen.
Die Innenumfänge der Polstücke 10, 11 und 12 sind jeweils mit V-förmigen ringförmigen konkaven Nuten 10a, 11a und 12a versehen, welche entsprechende Messerkanten 10b, 10c... 12c an den FlanscheHpder den Enden der Innenumfänge in axialer Richtung des Gehäuses 1 oder der Welle 2 bilden, wie es in den Figuren 1 ,·- 2a und 3 gezeigt ist. Zwischen den Messerkanten 10b, 10c, 11b, 11c, 12b, 12c und 13a und der zylindrischen pberflache der Welle 2 werden Dichtungsspalte g1, g2,... und g7 gebildet, in denen magnetische Flüssigkeit eingefangen wird, um Dichtungsbarrieren zu bilden, welche die Druckdifferenz zwischen den oben genannten Umgebungen auf den beiden Seiten der rotierenden Welle 2 bilden.
Die durch zwei benachbarte Permanentmagneten erzeugte Verteilung
COPY
j ο ο ζ. j I ΰ
des Magnetflusses ist in den Figuren 2D und 3 gezeigt. D. h., der Magnetfluß vom N-PoI des Permanentmagneten 6 auf der linken Seite (Fig. 2B) durchsetzt die Messerkante 11b des Polstückes 11 und den Spalt g3 und fließt in die Oberfläche der Welle 2. Andererseits durchsetzt der Magnetfluß vom N-PoI des Permanentmagneten 7 im Mittelteil (2B) die Messerkante 11c des Polstückes 11 und den Spalt g4 und fließt in die Welle 2 und dann durch den Spalt g5 in die Messerkante 12b des Polstückes 12. Die von den beiden verschiedenen Magneten 6 und 7 im Polstück 11 erzeugten beiden Magnetflüsse haben gleiche positive Polaritäten, und sie stoßen infolgedessen einander ab, so daß sie in Richtung der Messerkanten 11b bzw. 11c getrennt und darauf konzentriert werden. Die Konzentration der beiden Magnetflüsse bewirkt eine Erhöhung der Haltekraft für die Festhaltung der magnetischen Flüssigkeit in den Spalten g3 und g4.
In denvPolstück 12 stoßen der von dem Permanentmagneten 7 erzeugte magnetische Fluß und der von dem Permanentmagneten 8 erzeugte magnetische Fluß einander ab, so daß diese voneinander getrennt werden und auf die entsprechenden Messerkanten 12b und 12c des Polstückes 12 konzentriert werden. Infolgedessen wird die Dichte des jeden Spalt durchsetzenden Magnetflusses sehr hoch, wodurch die Haltekraft für die magnetische Flüssigkeit beträchtlich erhöht wird, wodurch ein Vakuum auf der linken Seite der Welle 2 vollständig aufrechterhalten wird. Auch wenn die Vorrichtung so ausgebildet ist, daß die Spalten verhältnismäßig breit sind, beispielsweise 30-50μ, ist es möglich, eine verhältnismäßig große Druckdifferenz aufrechtzuerhalten, wodurch die Anordnung der Welle 2 und jedes Polstückes erleichert wird. Auch wenn die Anzahl der zu verwendenden Permanentmagneten herabgesetzt wird, ist es zusätzlich möglich, eine verhältnismäßig große Druckdifferenz beizubehalten, so daß nützliche Vorrichtungen mit geringer Größe hergestellt werden können.
Figur 3 zeigt eine Verteilung des Magnetflusses in dem Bereich neben der Vakuum-Umgebung auf dor linken Seite der Vorrichtung.
GOPY
Dor in flor am weitesten links liegenden Position der Magnet- und Polstück-Anordnung angeordnete Magnet 5 besitzt eine größere magnetische Kraft als jeder andere Magnet 6 bis 8. Der magnetische Fluß fließt so, wie es durch die Pfeile angezeigt ist, um sich in der Messerkante 10b zu konzentrieren. D. h., der von dem N-PoI des Magneten 5 erzeugte Magnetfluß durchsetzt den Spalt SQ und tritt in die Außenfläche der Welle 12 ein und durchsetzt dann den Spalt gi, um in das Polstück 10 einzutreten und zurück zum S-PoI des Magneten 5 zu gelangen. Zu dieser Zeit wird die Dichte des durch den Spalt g1 fließenden Magnetflusses sehr hoch, so daß der Magnetfluß eine große Menge an magnetischer Flüssigkeit darin halten kann. Deshalb wird in einem Raum S1 zwischen den benachbarten Spalten g1 und g2 gehaltene Luft wirksam daran gehindert, in einen Vakuum-Raum S10 zu fließen.
Allgemein gilt, daß die Dichtungsvorrichtung eine um so größere Druckdifferenz aufrechterhalten kann, je größer die Anzahl der Barrieren ist. Die Dichtungsvorrichtung nach der vorliegenden
-7 _ Q
Erfindung kann ein Hochvakuum von 10 oder 10 torr erzeugen. In der Dichtungsvorrichtung dieser Art ist es ein wesentliches Problem, daß die zwischen zwei Barrieren (entsprechend den Spalten g1 und g7), die an den extremen Enden einer Barrierenanordnung gebildet sind, gehaltene Luft in den Vakuum-Raum S1Q lecken kann.
Um dieses Problem zu lösen, ist nach der Erfindung die am weitesten links gelegene Barriere an dem Spalt g1, die dem Vakuum-Raum S _ benachbart ist, viel stärker ausgebildet als die anderen Barrieren.
Es kann angenommen werden, daß die Dichtungsvorrichtung M eine Druckdifferenz zwischen einem Hoch-Vakuum und einem Druck von einer Atmosphäre, d.h. also einen Druck von einer Atmosphäre, aufrechterhalten kann. Die Dichtungsvorrichtung ent-
OOO/.J Io
hält sieben Barrieren und sechs Räume S1 -S-. zwischen den
I b
benachbarten Barrieren. Gemäß verschiedenen Experimenten hat sich gezeigt, daß jede Barriere höchstens eine gleiche Druckdifferenz aufrechterhalten kann. D.h. in diesem Falle, daß jede Barriere eine Druckdifferenz von 1/7 atmosphärischem Druck aufrechterhalten kann. Infolgedessen sind die Drücke der Räume S1, S-, S3, S4, S , und S6 jeweils 1/7, 2/7, 3/7, 4/7, 5/7-,und 6/7 atmosphärische Drücke.
Wenn die Welle 2 gedreht wird, kann jede Barriere aufgrund der Rotation der Welle 2 schwingen, wodurch in jedem Spalt enthaltene Luft in den benachbarten Raum lecken kann. In diesem Fall wird, da die am weitesten links liegende Barriere am Spalt g1 stark genug ist, einen Druck 1/7 atmosphärischen Druck aufrechtzuerhalten, das Lecken von Luft in die Vakuum-Umgebung aus jedem Spalt wirksam verhindert. Infolgedessen kann die Vorrichtung ein Hoch-Vakuum erzeugen, ohne daß die Größe der Vorrichtung zunimmt.
Figur 4 zeigt eine andere Ausführung der Erfindung. In dem Gehäuse 1 sind abwechseln} in Reihen in axialer Richtung zwei ringförmige Permanentmagneten 20 und 21 angeordnet zusammen mit 3 Polstücken 22, 23 und 24. Jeder Magnet und jedes Polstück besitzt ein zentrisches Loch, durch das die Welle 2 hindurchgeht. Die Magneten 20 und 21 sind so angeordnet, daß der S-PoI des Magneten 20 dem S-PoI des benachbarten Magneten 21 über das Polstück 22 gegenüberliegt. Die Polstücke 22 und 23 besitzen eine Gruppe von Messerkanten 22a und 23a, wobei jede Gruppe mehr als 2 Messerkanten besitzt. Eine Gruppe von Spalten g10 werden zwischen jeder Messerkante 22a und der Welle 2 gebildet, während eine Gruppe von Spalten g11 zwischen jeder Messerkante 23a und der Welle 2 gebildet wird.
In dieser Ausführung fließt ein Magnetfluß so, wie es durch die Pfeile angezeigt ist. D. h., es fließt nur der Magnetfluß, der von dem Nordpol des Magneten 21 erzeugt wird, durch das Polstück
3332318
2J, das auf der Seite der atmosphärischen Druckumgebung angeordne ist. Jedoch durchsetzen die von beiden Magneten 20 und 21 erzeugten Magnet#flüsse parallel das Polstück 22, das dem Vakuum-Raum S10 zugekehrt ist.
Wenn die beiden Polstücke 22 und 23 von gleicher Größe sind, ist die Dichte des die Spalte g10 durchsetzenden Magnetflusses viel größer als diejenige des die Spalte g11 durchsetzenden Magnetflusses. Infolgedessen wird magnetische Flüssigkeit ständig in jedem Spalt g10 gehalten, um zwischen zwei benachbarten Barrieren, die durch die Spalte g10 gebildet sind, eingeschlossene Luft zu verhindern, in den Vakuum-Raum S " zu lecken. Dies führt zu einem Hoch-Vakuum ohne Zunahme der Größe der Dichtungsvorrichtung.
In Figur 1 besitzt jedes Polstück zwei Messerkanten. Jedoch können anstelle eines Polstückes mit zwei Messerkanten mehrere Polstücke verwendet werden, die jeweils mehr als zwei Messerkanten besitzen, wie es in Figur 4 gezeigt ist.
Ferner besitzt in Figur 4 jedes Polstück mehr als zwei Messerkanten. Jedoch können zwei Polstücke mit zwei Messerkanten, wie sie in Figur 1 gezeigt sind, durch das Polstück ersetzt werden, wie es in Figur 4 gezeigt ist.
Leerseite

Claims (6)

  1. J O .. -J
    PATENTANSPRÜCHE
    Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Flüssigkeit für die Abdichtung von relativ zueinander bewegbaren Elementen zur Aufrechterhaltung einer Druckdifferenz zwischen einer Umgebung mit niedrigem Druck, wie einer Vakuum-Umgebung, und einer Umgebung mit hohem Druck, wie einer atmosphärischen Umgebung, mit einem Gehäuse, einer Welle aus magnetischem Material, die in dem Gehäuse untergebracht und relativ zum Gehäuse drehbar ist, mit mehreren Permanentmagneten, von' denen jeder ein zentrisches Loch aufweist, das von der Welle durchsetzt ist, und die in dem Gehäuse koaxial zueinander hintereinander so angeordnet sind, daß die Polarität von zwei gegenüberliegenden Flächen zweier benachbarter Magnete gleich ist, und mit mehreren Polstücken, von denen jedes ein von der Welle durchsetztes zentrisches Loch aufweist,' wobei die Polstücke so angeordnet sind, daß jedes Polstück einem Permanentmagneten benachbart ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Polstück (10-12, 22, 23) an seinem das zentrische Loch bildenden Innenumfang wenigstens eine konkave Nut (10a-12a, 22a, 23a) besitzt, so daß in axialer Richtung der Welle (2) mehrere Messerkanten (10b, 10c-12b, 12c, 22b, 23b) gebildet werden, wobei zwischen jeder Messerkante und der Außenfläche der Welle ein Dichtungsspalt (g1-g6, g10, g11) gebildet ist, in dem magnetische Flüssigkeit eingefangen oder zurückgehalten wird, um so eine Barriere zur Aufrechterhaltung der Druckdifferenz zu bilden, und wobei die Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Flüssigkeit so ausgebildet ist, daß die Dichte des den Spalt (g1) oder eine Gruppe von Spalten (g10) der (die) der Umgebung mit niedrigem Druck benachbart ist (sind), durchzusetzenden magnetischen Flusses viel höher ist, als die Dichte des die anderen Spalte (g2-g6, q11) durchsetzenden magnetischen Flusses.
    COPY
    * S>: :'··:'.":.*: 3332318
  2. 2. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß jedes Polstück (10-12) zwei Messerkanten (10b, 1Oc-I2b, 12c) besitzt, wobei der in der der Umgebung mit niedrigem Druck zunächst liegenden Position angeordneten Magnet (5) eine Magnetkraft besitzt, die viel größer ist als diejenige anderer Maaneten (6-8), so daß die Dichte des den Spalt (g1), der in der Umgebung mit niedrigem Druck zunächst liegenden Position liegt, durchs setzenden Magnetflusses viel größer ist als die Flußdichte der anderen Spalte (g2-g6).
  3. 3. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Polstück mehr als zwei Messerkanten besitzt, welche eine Gruppe von Messerkanten bilden, und daß der in der der Umgebung mit niedrigem Druck zunächst liegenden Position angeordnete Magnet eine Magnetkraft aufweist, die viel größer ist als diejenige anderer Magneten, so daß die Dichte des magnetischen Flusses, welcher eine Gruppe von Spalten durchsetzt, die zwischen dem die Gruppe von Messerkanten enthaltenden Polstück, welches in der der Umgebung mit niedrigem Druck zunächst gelegenen Position und der Außenfläche der Welle liegt, viel größer ist, als diejenige anderer Gruppen von Spalten.
  4. 4. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Polstücke (22, 23) mit mehreren Messerkanten (22a) und zwei Permanentmagneten (20, 21) vorgesehen sind, zwischen denen eines der beiden Polstücke angeordnet ist, wobei sich das Polstück (22) zwischen den beiden Magneten (20, 2-1) in einer der Umgebung mit niedrigem Druck nähergelegenen Position als das andere Polstück (23) befindet.
  5. 5. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polstück zwei Messerkanten besitzt.
    0 000010
  6. 6. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polstück mehr als zwei Messerkanten (g10, g11) besitzt.
DE19833332818 1982-09-16 1983-09-12 Dichtungsvorrichtung mit magnetischer fluessigkeit Granted DE3332818A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57159662A JPS5950275A (ja) 1982-09-16 1982-09-16 磁性流体軸封装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3332818A1 true DE3332818A1 (de) 1984-03-22
DE3332818C2 DE3332818C2 (de) 1988-04-07

Family

ID=15698595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19833332818 Granted DE3332818A1 (de) 1982-09-16 1983-09-12 Dichtungsvorrichtung mit magnetischer fluessigkeit

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4605233A (de)
JP (1) JPS5950275A (de)
DE (1) DE3332818A1 (de)
GB (1) GB2130662B (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3622306A1 (de) * 1986-07-03 1988-01-07 Hommelwerke Gmbh Laengenmesstaster, insbesondere zur abtastung der oberflaeche eines werkstueckes
DE19502243A1 (de) * 1994-01-31 1995-08-03 Nok Corp Mehrstufige Magnetfluid-Dichtung
WO1999017040A1 (en) * 1997-09-30 1999-04-08 Rigaku/Usa, Inc. Rotary motion feedthrough with rotating magnet system
CN112648381A (zh) * 2020-12-30 2021-04-13 清华大学 磁性液体密封装置

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2236363B (en) * 1986-06-24 1991-07-31 Papst Motoren Gmbh & Co Kg Magnetic fluid seal apparatus
CH676740A5 (de) * 1986-06-24 1991-02-28 Papst Motoren Gmbh & Co Kg
US4844138A (en) * 1986-09-01 1989-07-04 Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho Automobile tire pneumatic pressure controlling apparatus
US5238254A (en) * 1987-07-17 1993-08-24 Koyo Seiko Co., Ltd. Ferrofluid seal apparatus
DE8801298U1 (de) * 1988-02-03 1988-03-17 FAG Kugelfischer Georg Schäfer KGaA, 8720 Schweinfurt In einem Wälzlager eingebaute Dichtung
JPH0713425Y2 (ja) * 1988-07-11 1995-03-29 日本電産株式会社 スピンドルモータ
US4894007A (en) * 1988-12-12 1990-01-16 Thomson Consumer Electronics Apparatus for providing fluid to a rotatable member
US4995622A (en) * 1989-02-07 1991-02-26 Nippon Pillar Packing Co., Ltd. Magnetic fluid seal device
NL8902086A (nl) * 1989-08-17 1991-03-18 Skf Ind Trading & Dev Afdicht- en glijlagersamenstel met een magnetische vloeistof.
GB2244762B (en) * 1990-06-08 1994-06-08 Xerox Corp Bearing assembly for a rotatable member
US5660397A (en) * 1994-09-23 1997-08-26 Holtkamp; William H. Devices employing a liquid-free medium
US6428266B1 (en) 1995-07-10 2002-08-06 Brooks Automation, Inc. Direct driven robot
US5676472A (en) * 1995-07-10 1997-10-14 Smart Machines Rotary labyrinth seal
US5794487A (en) * 1995-07-10 1998-08-18 Smart Machines Drive system for a robotic arm
US5826885A (en) * 1996-10-02 1998-10-27 Rigaku/Usa, Inc. Magnetic fluid sealing device
US5799951A (en) * 1996-11-21 1998-09-01 Varian Associates, Inc. Rotating sealing device
US5954342A (en) * 1997-04-25 1999-09-21 Mfs Technology Ltd Magnetic fluid seal apparatus for a rotary shaft
US6199867B1 (en) 1997-09-30 2001-03-13 Rigaku/Usa, Inc. Rotary motion feedthrough device
US6679501B1 (en) * 1999-01-22 2004-01-20 Seagate Technology Llc Motor with stationary shaft and high speed capillary seal
US6583428B1 (en) 2000-09-26 2003-06-24 Axcelis Technologies, Inc. Apparatus for the backside gas cooling of a wafer in a batch ion implantation system
US6580082B1 (en) * 2000-09-26 2003-06-17 Axcelis Technologies, Inc. System and method for delivering cooling gas from atmospheric pressure to a high vacuum through a rotating seal in a batch ion implanter
US6543782B1 (en) * 2001-04-11 2003-04-08 Ferrotec (Usa) Corporation Non-bursting ferrofluid seal
US6857635B1 (en) * 2001-10-18 2005-02-22 Ferrotec (Usa) Corporation Ultra high vacuum ferrofluidic seals and method of manufacture
DE10205288C1 (de) * 2002-02-05 2002-11-14 Siemens Ag Dichtungsvorrichtung und Verfahren zum Abdichten halbschalenförmiger Gefäßteile
KR100973666B1 (ko) * 2003-06-17 2010-08-03 주성엔지니어링(주) 원자층증착장치의 가스밸브 어셈블리
US7338049B2 (en) * 2004-08-26 2008-03-04 Ferrotec (Usa) Corporation Self-cooling ferrfluid seal
US7291287B2 (en) * 2005-05-25 2007-11-06 Ferrolabs, Inc. Method of making magnetic fluid
JP4885490B2 (ja) * 2005-06-30 2012-02-29 株式会社リガク 磁性流体シール装置
US7129609B1 (en) 2005-08-30 2006-10-31 Ferrolabs, Inc. Magneto-fluidic seal with wide working temperature range
US20070138747A1 (en) * 2005-12-15 2007-06-21 General Electric Company Multi-stage ferrofluidic seal having one or more space-occupying annulus assemblies situated within its interstage spaces for reducing the gas load therein
CN100360839C (zh) * 2006-08-01 2008-01-09 中国兵器工业第五二研究所 一种磁性液体密封装置
US20080116757A1 (en) * 2006-11-17 2008-05-22 Sean Chang Motor having magnetic fluid bearing structure
CN101377985B (zh) * 2007-08-31 2012-08-22 湖南维格磁流体股份有限公司 中高压电力开关设备用动密封装置
ATE505679T1 (de) * 2007-10-18 2011-04-15 Rigaku Innovative Technologies Verfahren zur herstellung einer magnet-fluid- dichtung mit präziser fluidmengensteuerung auf jeder dichtungsstufe
JP5024965B2 (ja) * 2008-09-09 2012-09-12 株式会社リガク 磁性流体シール装置
CN101351076B (zh) * 2008-09-16 2011-08-17 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 等离子体处理设备
US20100128848A1 (en) * 2008-11-21 2010-05-27 General Electric Company X-ray tube having liquid lubricated bearings and liquid cooled target
CN101737497B (zh) * 2010-02-11 2011-08-03 北京交通大学 一种磁性液体与三斜口填料环组合式往复轴密封装置
CN101776150B (zh) * 2010-03-08 2013-05-08 北京交通大学 一种磁性液体与C型滑环及Yx型密封圈组合的往复密封装置
TW201204965A (en) * 2010-07-23 2012-02-01 qi-yun Gong Sealing device
TW201204966A (en) * 2010-07-23 2012-02-01 qi-yun Gong Magnetic fluid sealing device
JP5871374B2 (ja) * 2012-01-12 2016-03-01 株式会社リガク 磁性流体シール装置
CN103115152B (zh) * 2013-01-30 2015-05-06 北京交通大学 一种磁性液体与迷宫交替式组合密封
JP6029241B2 (ja) * 2013-12-24 2016-11-24 株式会社リガク 磁性流体シール装置
RU2558727C2 (ru) * 2013-12-30 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) Магнитожидкостное уплотнение вала пс 41
US10954597B2 (en) * 2015-03-17 2021-03-23 Asm Ip Holding B.V. Atomic layer deposition apparatus
CN105134964B (zh) * 2015-09-09 2017-04-05 北京交通大学 磁性液体密封的多通道旋转输气装置
RU2659305C2 (ru) * 2016-11-07 2018-06-29 Общество с ограниченной ответственностью "ИнТек Техно" (ООО "ИнТек Техно") Магнитожидкостное уплотнение
RU2666685C1 (ru) * 2017-06-01 2018-09-11 Общество с ограниченной ответственностью "ИнТек Техно" (ООО "ИнТек Техно") Магнитожидкостное уплотнение
PL233731B1 (pl) * 2017-12-21 2019-11-29 Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie Przepust walu obrotowego uszczelniony ciecza ferromagnetyczna
RU184858U1 (ru) * 2018-07-24 2018-11-12 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Ивановская Пожарно-Спасательная Академия Государственной Противопожарной Службы Министерства Российской Федерации По Делам Гражданской Обороны, Чрезвычайным Ситуациям И Ликвидации Последствий Стихийных Бедствий" (Ф Торцевое магнитожидкостное уплотнение

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB783881A (en) * 1954-03-05 1957-10-02 Vickers Electrical Co Ltd Improvements relating to shaft and like seals
US3620584A (en) * 1970-05-25 1971-11-16 Ferrofluidics Corp Magnetic fluid seals

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU653470A1 (ru) * 1977-12-02 1979-03-25 Ивановский энергетический институт им.В.И.Ленина Магнитожидкостное уплотнение
SU723281A1 (ru) * 1978-09-22 1980-03-25 Предприятие П/Я А-3780 Уплотнение вала
JPS5797963A (en) * 1980-12-05 1982-06-17 Ferrofluidics Corp Iron fluid rotary shaft seal device and method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB783881A (en) * 1954-03-05 1957-10-02 Vickers Electrical Co Ltd Improvements relating to shaft and like seals
US3620584A (en) * 1970-05-25 1971-11-16 Ferrofluidics Corp Magnetic fluid seals

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3622306A1 (de) * 1986-07-03 1988-01-07 Hommelwerke Gmbh Laengenmesstaster, insbesondere zur abtastung der oberflaeche eines werkstueckes
DE19502243A1 (de) * 1994-01-31 1995-08-03 Nok Corp Mehrstufige Magnetfluid-Dichtung
WO1999017040A1 (en) * 1997-09-30 1999-04-08 Rigaku/Usa, Inc. Rotary motion feedthrough with rotating magnet system
US5975536A (en) * 1997-09-30 1999-11-02 Rigaku/Usa, Inc. Rotary motion feedthrough with rotating magnet system
CN112648381A (zh) * 2020-12-30 2021-04-13 清华大学 磁性液体密封装置
CN112648381B (zh) * 2020-12-30 2021-12-07 清华大学 磁性液体密封装置

Also Published As

Publication number Publication date
GB2130662B (en) 1986-04-30
US4605233A (en) 1986-08-12
GB2130662A (en) 1984-06-06
DE3332818C2 (de) 1988-04-07
GB8324906D0 (en) 1983-10-19
JPS5950275A (ja) 1984-03-23
JPS6237278B2 (de) 1987-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3332818A1 (de) Dichtungsvorrichtung mit magnetischer fluessigkeit
DE69804445T2 (de) Drehbewegungsdurchführung mit rotationsmagnetsystem
DE3501937A1 (de) Mehrstufige ferrofluiddichtung mit einem polstueck
DE2940212C2 (de) Magnetische Aufspannvorrichtung
DE3530582A1 (de) Ferrofluid-dichtungsanordnung, ferrofluid-dichtungssystem und verfahren zur herstellung einer ferrofluid-dichtungsanordnung
DE3447571A1 (de) Kompakte ferrofluiddichtungs- und radiallagervorrichtung
DE2034213C3 (de) Magnetdichtung zur Abdichtung von Dichtungsspalten
DE3145460C2 (de) Ferrofluiddichtung
DE3741451A1 (de) Hydrostatisches lagersystem
DE2727450A1 (de) Synchronmotor
DE2440699A1 (de) Schmieranordnung
DE2643773A1 (de) Rollenlager
DE2909331A1 (de) Dichtungsvorrichtung
DE3222293C2 (de)
DE2319689A1 (de) Wanderfeldroehre
DE2901554C2 (de)
DE1766929B1 (de) Anzeigevorrichtung zur ferneinstellung eines zeichens
DE1763858C2 (de) Elektrische Maschine
DE2608646A1 (de) Durchbiegungseinstellwalze
DE2617939A1 (de) Magnetischer rollgang
DE2548439C2 (de) Dauermagnetanordnung zur Erzeugung eines langgestreckten gleichförmigen Magnetfeldes
DE29606679U1 (de) Ferrofluid-Dichtung
DE2459312C3 (de) Magnetische Schaltung
DE641578C (de) Dichtungsring fuer Kolben und Kolbenstangen
DE687436C (de) Drehventilabdichtung

Legal Events

Date Code Title Description
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: BEHN, K., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 8134 POECKING

8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8328 Change in the person/name/address of the agent

Free format text: MUELLER-BORE & PARTNER, 80331 MUENCHEN