DE3713567C1

DE3713567C1 - Mehrstufige Dichtungsvorrichtung mit Ferrofluid

Info

Publication number: DE3713567C1
Application number: DE3713567A
Authority: DE
Inventors: Iris Diesing
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-04-23
Filing date: 1987-04-23
Publication date: 1987-12-03
Also published as: EP0312554A1; WO1988008495A1; KR900700802A; FI885967A

Description

Stand der Technik

Auf dem Markt befinden sich mehrstufige Dichtungsvorrichtungen mit Ferrofluid die gemäß Fig. 0 nach dem Patent DE 20 34 213 C3 hergestellt sind.

Diese bestehen aus mehreren um die Welle aus magnetisierbarem Edelstahl (5) verteilten Stabdauermagneten oder einem axial magnetisierten Dauermagnetring (1) und zwei gegenüber dem Gehäuse (4) mit O-Ringen (3) abgedichteten Polringen aus magnetisierbarem Edelstahl (2). Entweder ist die Welle (5) oder es sind die Polringe (2) mit Dichtstufen (7) zur Führung des Magnetflusses versehen, wobei die Dichtstufenspalte mit Ferrofluid (6) zur Erzielung einer gasdichten Abdichtung der linken gegenüber der rechten Dichtungsseite gefüllt sind.

Der Magnetfluß schließt sich wie in Fig. 0 durch mit Richtungspfeilen versehenen Feldlinien angegeben:
Dauermagnetring (1) - rechter Polring aus magnetisierbarem Edelstahl (2) - Ferrofluid in den rechten Dichtstufenspalten (6) - rechte Dichtstufen (7) - Welle aus magnetisierbarem Edelstahl (5) - linke Dichtstufen (7) - Ferrofluid in den linken Dichtstufenspalten (6) - linker Polring aus magnetisierbarem Edelstahl (2) - Dauermagnetring (1).

Diese Dichtungsvorrichtung hat folgende Nachteile:

1. Für den Dauermagnetring oder die bei größeren Dichtungen verwendeten Stabdauermagnetringe steht nur ein begrenztes Volumen an magnetischer Masse und damit an magnetischer Energie zur Verfügung.
2. Die Polringe müssen mit O-Ringen gegenüber dem Gehäuse abgedichtet werden.
3. Für die Polringe muß teurer magnetisierbarer Edelstahl verwendet werden. (Rostansätze können zur Zersetzung des Ferrofluids führen.)
4. Die Montage der mindestens drei Bauteile Dauermagnetring (oder mehrere Stabdauermagnete) und zwei Polringe muß mit großer Sorgfalt an ihre konstruktionsmäßig mit kleinen Toleranzen vorgesehenen Sitze erfolgen.
5. Die Polringe müssen an ihren Sitzen mit Befestigungsmitteln fixiert werden.
6. Die Welle muß aus teurem nichtrostendem Edelstahl sein, oder es muß zumindest eine Buchse aus nichtrostendem Edelstahl auf der Welle angebracht sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden und die nachstehend angegebenen Vorteile zu erzielen. Die Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteile der Erfindung

1. Die mindestens drei Bauteile Dauermagnetring und zwei Polringe der bisherigen Ausführung werden durch ein einziges Bauteil aus mit magnetischen Partikeln gefülltem Kunststoff ersetzt.
2. Das verwendete Kunststoffmaterial ist gegenüber dem bisher verwendeten Magnetmaterial und dem rostfreien Edelstahl vom Material und der Verarbeitung her wesentlich preisgünstiger.
3. Das verwendete Kunststoffmaterial kann gleichzeitig die bisher durch O-Ringe erfolgte statische Abdichtung gegenüber dem Gehäuse vornehmen.
4. Buchsen aus mit magnetischen Partikeln gefülltem Kunststoff erlauben Wellen aus unmagnetischem und nicht rostfreiem Material.
5. Durch die einfache Handhabung des einfach in das Gehäuse gepreßten Kunststoffblocks kann sich der Anwender im Normalfalle seine abzudichtende Welle (zum Beispiel eine Drehdurchführung) selbst herstellen und nur das Dichtungselement aus einem geschlossenen Block aus mit magnetischen Partikeln gefülltem Kunststoff und gegebenenfalls noch eine Buchse aus mit magnetischen Partikeln gefülltem Kunststoff nebst dem Ferrofluid kaufen. Die Erfindung eignet sich also sehr gut als Katalogartikel.
6. Dadurch, daß das gesamte Dichtelement aus mit magnetischen Partikeln gefülltem Kunststoff besteht, ist auch das Volumen an magnetischer Masse größer gegenüber der bisherigen Ausführung, damit ist auch die unterzubringende magnetische Energie größer. Die Verwendung teurer Magnete, zum Beispiel aus Seltenen Erden, entfällt.

Beschreibung der Abbildungen

Fig. 0 zeigt den im Abschnitt "Stand der Technik" beschriebenen bisherigen Zustand.

Fig. 1 zeigt gemäß Patentanspruch 1 das aus einem geschlossenen Block aus mit magnetischen Partikeln gefülltem Kunststoff bestehende Dichtungselement, eingepreßt in ein Gehäuse (6).

In diesem Ausführungsbeispiel hat das Dichtungselement keine Dichtstufen. Diese sind vielmehr an der Oberfläche der aus magnetisierbarem Material bestehenden Welle angebracht.

Die mit Richtungspfeilen versehenen Feldlinien (1) erklären den durch Dichtungselemente (2), Ferrofluid im Dichtstufenspalt (3), Dichtstufe (4) auf der einen Seite, dann durch die Welle (5), Dichtstufe (4), Ferrofluid im Dichtstufenspalt (3) und zurück zum Dichtungselement (2) auf der anderen Seite geschlossenen Magnetfluß.

Fig. 2 zeigt das gemäß Patentanspruch 1 aus einem geschlossenen Block aus mit magnetischen Partikeln gefüllten Kunststoff bestehende Dichtungselement. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Dichtstufen am Innendurchmesser des Dichtungselementes angebracht.

Fig. 3 zeigt gemäß Patentanspruch 2 die mehrstufige Dichtungsvorrichtung nach Patentanspruch 1 mit einer auf der Welle angebrachten Buchse aus mit magnetischen Partikeln gefülltem Kunststoff. In diesem Falle kann die Welle aus unmagnetischem Material sein. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Dichtstufen auf der Buchsenoberfläche angebracht.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit am Innendurchmesser des Dichtungselementes angebrachten Dichtstufen.

Fig. 5 zeigt eine Dichtungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und 3. Das Dichtungselement aus einem geschlossenen Block aus mit magnetischen Partikeln gefülltem Kunststoff ist auf die Welle aufgepreßt, die Dichtstufen sind am Außendurchmesser des Dichtungselementes angebracht, der Magnetkreis schließt über die in das Gehäuse eingepreßte Buchse aus mit magnetischen Partikeln gefüllten Kunststoff.

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß Patentanspruch 1 und 3, wobei die Dichtstufen sich am Innendurchmesser der in das Gehäuse eingepreßten Welle aus mit magnetischen Partikeln gefülltem Kunststoff befinden.

Fig. 7 erläutert den Patentanspruch 5 und 6. Sowohl in das Dichtungselement nach Patentanspruch 1als auch in die Buchsen nach Patentanspruch 2 (über die Welle) und Patentanspruch 3 (in das Gehäuse) können Federelemente (1), Verstärkungen (2), separate axiale Magnete (3) und separate radiale Magnete (4) eingelegt werden.

Fig. 8 ist ein Ausführungsbeispiel nach Patentanspruch 1 und 2. Die mehrstufige Dichtungsvorrichtung ist in eine Drehdurchführung, die zum Beispiel eine Drehbewegung in einen Vakuumkessel gasdicht abgedichtet überträgt zwischen zwei Kugellager eingebaut.

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel nach Patentanspruch 1. Die mehrstufige Dichtungsvorrichtung ist zum Beispiel in eine Drehdurchführung eingebaut, die beispielsweise Drehbewegungen gasdicht abgedichtet in eine Kristallziehanlage überträgt. Hier ist die mehrstufige Dichtungsvorrichtung vor die Kugellager direkt an den Montageflansch plaziert.

Fig. 10 erläutert den Patentanspruch 4. Das mehrstufige Dichtungselement aus einem geschlossenen Block aus mit magnetischen Partikeln gefülltem Kunststoff besteht aus mehreren magnetischen Bereichen. In diesem Ausführungsbeispiel sind es drei magnetische Bereiche, es können aber beliebig viele sein. Die mit Richtungspfeilen versehenen Feldlinien erläutern den geschlossenen magnetischen Fluß.

Fig. 11 erläutert den Patentanspruch 4 in Verbindung mit Patentanspruch 3. Eine Buchse aus mit magnetischen Partikeln gefülltem Kunststoff ist in das Gehäuse gepreßt und trägt die Dichtstufen am Innendurchmesser.

Claims

1.Mehrstufige Dichtungsvorrichtung in Form eines hohlen magnetisierten Dichtungselementes, das eine drehbare oder stehende Welle aus magnetisierbarem Material ringförmig umschließt, wobei die seitlichen Bereiche als Polschuhe wirken und mehrere Dichtstufenspalte mit der Wellenoberfläche oder der Gehäuseinnenfläche bilden über die sich ein Magnetkreis schließt und von denen mindestens ein oder mehrere Dichtstufenspalten mindestens eines seitlichen Bereichs mit Ferrofluid gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement aus einem geschlossenen Block aus mit magnetischen Partikeln gefülltem Kunststoff besteht.

2. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Buchse aus mit magnetischen Partikeln gefülltem Kunststoff die Welle umschließt.

3. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Buchse aus mit magnetischen Partikeln gefülltem Kunststoff in das Gehäuse eingesetzt ist.

4. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einem geschlossenen Block aus mit magnetischen Partikeln gefülltem Kunststoff bestehende Dichtungselement aus mehreren magnetischen Bereichen besteht.

5. Dichtungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den geschlossenen Block aus mit magnetischen Partikeln gefülltem Kunststoff Federelemente, Verstärkungselemente und oder separate Dauermagnete eingelegt sind.

6. Dichtungsvorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Buchse aus mit magnetischen Partikeln gefülltem Kunststoff Federelemente, Verstärkungselemente und oder separate Dauermagnete eingelegt sind.