DE3828081A1 - Abdichtvorrichtung fuer in waelzlagern rotierende bauteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine magnetische Flüssigkeitsdichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Dichtung ist beispielsweise in der DE-GM 87 02 472 beschrieben. Sie bestehen in der Regel aus einer oder zwei ebenen Scheiben und einem dazwischenliegenden axial magneti­ sierten Permanentmagneten. Die Scheibe bzw. Scheiben bestehen aus magnetisch leitendem Material und bilden je einen Polschuh für je einen Luftspalt. Mindestens einer dieser Luftspalte ist mit einer magnetisch leitenden Flüssigkeit (Ferrofluid) befüllt und dichtet damit zwei Räume gegeneinander ab. Die relativ kleinen Luftspaltflächen weisen ein schwaches magnetisches Arbeitsfeld auf. Zudem führen nicht mehr funktionsfähige Dich­ tungen (ausgelaufen oder durch Alterung undicht) dazu, daß Partikel vom Motorlagerraum nach außen, d. h. von einem Raum in einen anderen gelangen können, was z. B. den Ausfall bei Hartplattenspeicherlaufwerken bedeuten würde.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Sicherheit der in Rede stehen­ den Dichtung zu verbessern und die Funktion der Dichtung auch bei ausgelaufener Dichtflüssigkeit aufrechtzuerhalten.

Die Lösung der Aufgsbe ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben.

Eine erfindungsgemäße Stützscheibe fixiert und stützt einer­ seits das Kugellager auf der Welle des Antriebsmotors in axialer Richtung und sorgt andererseits mit seinem scheibenförmigen Abschnitt für einen besseren magnetischen Fluß, wodurch eine Verkleinerung des Permanentmagneten in der Dichtung ermöglicht wird.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Er­ findung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Halbschnitt durch eine erfindungsgemäße Dichtung und

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt der Dichtung gemäß Fig. 1.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen nur wesentliche Teile eines Laufwerks, das beispielsweise in Speicherplattenantrieben eingesetzt wird. Eine Welle 11 eines nicht dargestellten Antriebsmotors läuft in Kugellagern 12, 13. An einem Ende der Welle 11 ist eine Nabe 14 drehfest angebracht, die zur zentrischen Befestigung von Speicherplatten dient. Die Kugellager 12, 13 sind in einer Bohrung eines Motorflansches 15 eingebaut. Zur Sicherung gegen axiale Verschiebung des auf der Welle 11 befestigten Innenringes 16 des Kugellagers 12 ist eine magnetisch leitende Stützscheibe 17 auf die Welle 11 gepreßt, die in axialer Richtung mit vorge­ gebener Kraft gegen den Innenring 16 anliegt. Die Stützscheibe 17 weist zwei Bereiche (in radialer Richtung gesehen) auf, einen inneren Bereich, der die Form einer Buchse 18 hat, und einen äußeren Bereich, der als scheibenförmiger Abschnitt 19 ausgebildet ist, wie es insbesondere in Fig. 2 zu erkennen ist. Vorzugsweise ist die Stützscheibe einteilig ausgebildet. Der scheibenförmige Abschnitt 19 weist zwei im wesentlichen plan­ parallele Flächen 31, 32 auf, die senkrecht zur Welle 11 ver­ laufen (Fig. 2). Die obere Fläche 31 liegt einer Stirnseite eines Permanentmagneten 21 gegenüber, während die untere Fläche 32 der oberen Stirnseite des Kugellagers 12 gegenüber angeord­ net ist.

Das Kugellager 12 dient hier nicht zum Schließen des magneti­ schen Kreises. Dadurch zieht es auch keine Partikel an, die die Laufbahn der Kugeln zerstören können. Kugellagerstahl hat auch keine guten magnetischen Eigenschaften.

In kleinem Abstand ist in axialer Richtung oberhalb der Stütz­ scheibe 17 der scheibenförmige Permanentmagnet 21 angeordnet, der an seiner Außendurchmesserfläche in der Bohrung des Motor­ flansches 15 befestigt ist, während der buchsenartige Bereich 18 der Stützscheibe 17 mit vorgegebenem Spiel in die Innen­ bohrung 22 hineinragt. Die Buchse 18 ragt in axialer Richtung über den scheibenförmigen Abschnitt 19 hinaus.

Durch den beschriebenen Aufbau wird um die Außenkontur der Stützscheibe 17 herum ein labyrinthartiger Spalt 25 gebildet, der im wesentlichen U-förmig ist.

Oberhalb des Permanentmagneten 21 ist eine Polscheibe 26 be­ festigt, deren Außenfläche in gleicher Weise wie der Permanent­ magnet 21 konzentrisch zur Welle 11 in der Bohrung des Motor­ flansches 15 befestigt ist. Die Polscheibe weist eine Innen­ bohrung auf, deren Durchmesser größer ist als der der Welle 11, und bildet somit einen Spalt 27, der mit einer magnetischen Dichtflüssigkeit (Ferrofluid) befüllt ist. Als weitere Schutz­ maßnahme gegen das Austreten von Ferrofluid ist oberhalb der Polscheibe 26 eine Abdeckkappe 28 angebracht.

Der Durchmesser der Innenbohrung 22 des Permanentmagneten 21 kann vergrößert werden, um noch einen ausreichenden Magnetfluß im Spalt 33 zwischen der oberen Fläche 31 des scheibenförmigen Abschnittes 19 der Stützscheibe 17 und dem Permanentmagneten 21 zu gewähr­ leisten. Dadurch wird relativ teures Magnetmaterial gespart. Andererseits kann aber auch der Außendurchmesser des Permanent­ magneten 21 verringert werden, wodurch der Durchmesser der Dichtung und der Lagerung des Motors kleiner wird, d. h. der Motor kann im Außendurchmesser kleiner werden.

Die als scheibenförmige Buchse ausgestaltete Stützscheibe 17 schließlich schützt das Lager 12 zusätzlich vor schädlichen Partikeln oder vor etwa abspritzendem Ferrofluid. Durch die labyrinthförmige Anordnung des rotierenden Teiles 17 zwischen der Ferrofluid-Dichtung (21, 26, 27) und dem Kugellager 12 ist selbst bei nicht mehr funktionierender Ferrofluid-Dichtung ein Schutz des Reinraumes (beispielsweise in Plattenspeicher­ laufwerken) gegen aus dem Motorlager 12 kommende Partikel gegeben.

Claims (8)

1. Abdichtvorrichtung für insbesondere in Wälzlagern rotie­ rende Bauteile von Plattenspeicherantrieben mit einem zu einer magnetisierbaren Welle koaxialen, axial magnetisier­ ten Permanentmagnetring, bei dem im Bereich beider Stirn­ flächen magnetisierbare Polscheiben vorgesehen sind, wel­ che zwei von einem magnetischen Feld durchsetzte Spalte mit begrenzen, welche mit einem Ferrofluid befüllbar sind, daß die zwei Spalten der Polscheiben unterschiedliche Durchmesser aufweisen und daß ein als Stützbuchse aus magnetisierbarem Material ausgebildetes und gegen eine axiale Verschiebung eines Laufringes eines benachbarten Wälzlagers wirkendes Haltemittel vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Flüssigkeitsdichtung in ihrem magnetischen Kreis einen aktiven, mit magnetisch leitender Flüssigkeit befüllten Polspalt (27), den der magnetische Kreis senk­ recht durchsetzt, aufweist, der durch eine kugelgelagerte Welle (11) und den Innendurchmesser einer Polscheibe (26) begrenzt ist, wobei an einer Stirnseite eines Laufrings (16) eines Kugellagers (12) eine Stützscheibe (17) aus magnetisch leitendem Material vorgesehen ist.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheibe (17) axial zwischen der aus der Pol­ scheibe (26) und dem Permanentmagneten (21) bestehenden und mit Ferrofluid befüllten Dichtung und dem Kugellager (12) angeordnet ist.

3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheibe (17) in radialer Richtung aus einer Buchse (18) und aus einem sich radial anschließenden, axial vorzugsweise verengten scheibenförmigen Abschnitt (19) besteht.

4. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheibe (17) einteilig aus­ geführt ist.

5. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheibe und der scheibenartige Permanentmagnet (21) in geringem axialen Abstand (Luft­ spaltweite 33) angeordnet sind.

6. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheibe (17) auf der Welle (11) mittels Preßsitz aufgebracht ist.

7. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der befüllte Polspalt (27) sich radial erstreckt und vorzugsweise den kleineren Durchmesser auf­ weist.

8. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheibe (17) am Laufring (16) fest anliegt und drehfest mit der Welle (11) verbunden ist.