DE3842477C2 - Magnetische Fluiddichtungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine magnetische Fluiddichtungsanord­ nung zwischen einer zentralen Achse und einem um diese drehba­ ren Rotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige magnetische Fluiddichtungsanordnung ist bereits aus dem DE-GM 88 05 661 bekannt. Bei dieser vorbekannten magnetischen Fluiddichtungsanordnung bildet ein Polstück eines Permanentmagneten einen Dichtzwischenraum um eine zentrale Achse zur Aufnahme eines ferromagnetischen Fluids, und ein zweiter ringförmiger Zwischenraum wird von einer ringförmigen Abdeckung geschaffen, die in axialer Richtung von dem Polstück nach außen gerichtet angeordnet ist. Die Abdeckung ist nicht permanent magnetisiert und dient nur zur Bildung einer Tasche zur Aufnahme von ferromagnetischem Fluid, das bereits ausge­ treten ist. Da der zweite Zwischenraum, der von der Abdeckung gebildet wird, nicht in axialer Richtung mit dem Dichtzwi­ schenraum fluchtet, könnte die Abdeckung selbst dann keinen wirksamen Schutz gegen Austreten liefern, wenn sie permanent magnetisiert wäre.

Aus der US-PS 4,407,508 ist eine magnetische Fluiddichtungs­ anordnung zwischen einer zentralen Welle und einem um diese angeordneten Gehäuse bekannt, bei der vier axial nebeneinander angeordnete Zwischenräume ferromagnetisches Fluid enthalten, das unter dem Einfluß eines einzelnen einstückigen Magneten steht. Maßnahmen zur Vermeidung eines unerwünschten Austre­ tens, wie beispielsweise eine Abdeckung, fehlen.

Aus der EP 0.267.632 A1 ist es bekannt, einen Permanentmagne­ ten vorzusehen, der in ein Kugellager zum Zwecke der Bildung einer magnetischen Dichtung integriert ist. Eine Kombination von magnetischer Dichtung mit dazugehörigen Nuten offenbart die DE-PS 8 51 880.

Aus der DE 33 32 818 C2 ist eine Dichtungsvorrichtung mit magnetischer Flüssigkeit bekannt, bei der jedoch ebenfalls kein Hinweis auf ein Verhindern des Austritts von magnetischer Flüssigkeit zu entnehmen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine magnetische Fluiddichtungsanordnung der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß ein Austreten von ferromagnetischem Fluid zuverlässig vermieden wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Bevorzugte Merkmale, die die Erfindung vorteilhaft weiterbilden, sind den nachgeordne­ ten Patentansprüchen zu entnehmen.

In vorteilhafter Weise wird durch die erfindungsgemäße Ausge­ staltung der magnetischen Fluiddichtungsanordnung das Austre­ ten des ferromagnetischen Fluids zuverlässig verhindert. Bei der erfindungsgemäßen magnetischen Fluiddichtungsanordnung liegen die stärksten magnetischen Flüsse in dem Dichtzwischen­ raum und dem zweiten Zwischenraum vor. Aufgrund der vorgesehe­ nen Anordnung der magnetischen Polarität wirkt jedoch der magnetische Fluß in dem zweiten Zwischenraum gegen den magne­ tischen Fluß in dem Dichtzwischenraum, und bei der Erfindung werden diese gegeneinander wirkenden magnetischen Flüsse da­ durch ausgenutzt, daß die beiden Zwischenräume so axial ausge­ richtet werden, daß der magnetische Fluß im zweiten Zwischen­ raum den magnetischen Fluß in dem Dichtzwischenraum weitest­ möglich beeinflußt. Hierdurch kann die ringförmige Abdeckung außerordentlich wirksam das Austreten von ferromagnetischem Fluid vermeiden, wobei sie gleichzeitig eine magnetische Lek­ kage aus der Magnetisiereinrichtung verhindert. Die Abdeckung sorgt vorteilhaft für ein Zurücktreiben von ferromagnetischem Leckfluid in dem Dichtzwischenraum und dient trotz ihrer magnetischen Eigenschaft nicht zum Magnetisieren oder zum Zu­ rückhalten von magnetischem Fluid. Aufgrund der permanenten Magnetisierung der Abdeckung ergibt sich unter Berücksichti­ gung der gewählten Polarität vorteilhaft eine axiale Ausrich­ tung zwischen den beiden Zwischenräumen, die außerordentlich wirkungsvoll ist und günstigerweise den magnetischen Effekt aufgrund der magnetisierten Abdeckung zu maximieren vermag.

Des weiteren ermöglicht es die axiale Ausrichtung zwischen den beiden Zwischenräumen, bei der Herstellung das magnetische Fluid in den Dichtzwischenraum durch den zweiten Zwischenraum einzuführen, nachdem die Magnetisiereinrichtung und die Abdek­ kung relativ zu der zentralen Achse fertig montiert sind.

Nachfolgend wird die Erfindung näher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht, die einen Magnetfluid-Dichtungs- Aufbau gemäß einer fünften Ausbildungsform der Erfindung in einen Spindelmotor eingebaut darstellt;

Fig. 2 eine Schnittansicht, die einen Magnetfluid-Dichtungs- Aufbau gemäß einer sechsten Ausbildungsform der Erfindung in einen Spindelmotor eingebaut darstellt;

Fig. 3 eine Schnittansicht, die einen Magnetfluid-Dichtungs- Aufbau gemäß einer siebten Ausbildungsform der Erfindung, eingebaut in einen Spindelmotor, darstellt;

Fig. 4 eine Schnittansicht, die einen Magnetfluid-Dichtungs- Aufbau gemäß einer achten Ausbildungsform der Erfin­ dung, eingebaut in einen Spindelmotor, darstellt; und

Fig. 5 eine Schnittansicht, die einen Magentfluid-Dichtungs- Aufbau gemäß einer neunten Ausbildungsform, eingebaut in einen Spindelmotor, darstellt.

Fig. 1 zeigt einen Magnetfluid-Dichtungs-Aufbau, der zwischen einer stationären zentralen Achse 3 und einem Rotor 18 eines Spindelmotors für den drehenden Antriebs eines oder mehrerer (nicht dargestellter) Datenträgerplatten angeordnet ist.

Genauer gesagt, ist ein ringförmiger Permanentmagnet 8, der in axialer Richtung zwischen einem Paar von ringförmigen Pol- Platten 16, 17 umgeben ist, in dem Rotor 18 radial nach innen erstreckend befestigt, so daß ein sich in axialer Richtung erstreckender ringförmiger Dichtspielraum 9 zwischen der Achse 3 und dem Magneten 8 (einschl. der Polplatten 16, 17) gebildet wird. Gemäß dem dargestellten Beispiel sieht die obere Polplatte 16 einen N-Pol vor, während die untere Polplatte 17 einen S-Pol liefert. Eine Menge ferromagnetischen Fluids A ist nur zwischen der Achse 3 und der oberen Polplatte 16 eingebracht, obgleich eine weitere Menge des ferromagnetischen Fluids A auch zwischen der Achse 3 und der unteren Polplatte 16 zugeführt werden könnte.

Auf der oberen Polplatte 16 ist eine ringförmige Abdeckung 15 schichtartig angeordnet, die aus einem permanent magnetisierten Material besteht. Die Abdeckung besitzt einen radialen äußeren Abschnitt 15a, der an der unteren Polplatte 16 beispielsweise mittels eines Klebstoffs angebracht ist und einen radialen inneren Abschnitt 15b, der geringfügig von dem äußeren Abschnitt 15a über einen geneigten Zwischenabschnitt 15c angehoben ist, um einen sich in radialer Richtung erstreckenden Zwischenraum 14 zu bilden. Dieser ringförmige Zwischenraum dient als Tasche zur Aufnahme von etwaigem unter Wirkung der Zentrifugalkraft herausbewegtem magnetischen Fluid A, wenn der Rotor 18 um die zentrale Achse 3 gedreht wird.

Der radiale innere Abschnitt 15b der Abdeckung 15 liefert einen N-Pol, der dichter zu der N-Polplatte 16 angeordnet ist, um eine magnetische Leckage zu verhindern, wie oben beschrieben. Die Abdeckung 15 dient auch dazu, eine Kontaktierung des magnetischen Fluids A mit dem bzw. den Fingern einer Bedienungsperson als auch mit einem Einwickelpapier 19 zu verhindern, das vorgesehen sein kann, um den Spindelmotor vor dessen Einbau in eine (nicht dargestellte) Antriebseinheit zu schützen.

Fig. 2 zeigt einen zweiten Magnetfluid-Dichtungs-Aufbau, der sehr ähnlich dem Dichtungs­ aufbau von Fig. 1 ist, sich von diesem jedoch in den folgenden Punkten unterscheidet. Wie dargestellt, besitzt die ringförmige Abdeckung 15 einen aufrechtstehenden Zwischenabschnitt 15c zwischen dem radialen äußeren Abschnitt 15a und dem radialen inneren Abschnitt 15b. Der radiale äußere Abschnitt 15a ist mit einem ringförmigen axialen Vorsprung 15d gebildet, der mit Preßsitz auf der Nabe 18 des Spindelmotors zu befestigen ist. Weiterhin sieht der radiale innere Abschnitt 15b einen S-Pol vor, der dichter zu der oberen Polplatte 16 angeordnet ist, die ebenfalls als ein S-Pol des Magneten 8 dient.

Die dritte Ausbildungsform, die in Fig. 3 dargestellt ist, verwendet eine ringförmige Abdeckung 15, die geringfügig in ihrer Gesamtheit von der oberen Polplatte 16 beabstandet ist, um einen sich in radialer Richtung erstreckenden ringförmigen Zwischenraum 14 zu bilden, der als Tasche dient. Ersichtlicherweise arbeitet die Abdeckung 15 im wesentlichen in derselben Weise wie die Abdeckungen, die in den Fig. 1 und 2 dargestellt worden sind.

Die vierte und fünfte Ausbildungsform, die in den Fig. 4 und 5 dargestellt sind, entsprechen jeweils der ersten und zweiten Ausbildungsform mit der Ausnahme, daß die magnetischen Polplatten 16, 17 fehlen und daß das ferromagnetische Fluid A an beiden magnetischen Polen des Permanentmagneten 8 eingesetzt ist.

Bei jeder der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausbildungsformen kann die zentrale Achse 3 drehbar statt stationär sein. In diesem Fall trägt die Welle einen (nicht dargestellten) Rotor, auf dem eine oder mehrere Datenträgerplatten befestigt sind, während ein mit dem Bezugszeichen 18 bezeichneter Abschnitt ein stationäres Gestell zur drehbaren Lagerung der Welle mittels (nicht dargestellter) Lager bildet.

Claims (9)

1. Magnetische Fluiddichtungsanordnung zwischen einer zentra­ len Achse (3) und einem um diese drehbaren Rotor (18), bestehend aus:
einem ringförmigen Dichtzwischenraum (9), der um die zen­ trale Achse (3) gebildet ist;
einer ringförmigen Magnetisiereinrichtung (8, 16, 17)′ die an dem Rotor (18) montiert ist und den Dichtzwischenraum (9) zur Bildung eines magnetischen Feldes in diesem umgibt;
einem ferromagnetischen Fluid (A), das von dem magnetischen Feld in dem Dichtzwischenraum (9) gehalten ist; und aus einer ringförmigen Abdeckung (15), die von der Magnetisier­ einrichtung (8, 16, 17) getrennt und axial außerhalb der­ selben angeordnet ist, wobei die Abdeckung (15) einen zwei­ ten ringförmigen Zwischenraum bildet, der die zentrale Achse (3) an einer Stelle axial außerhalb des Dicht­ zwischenraums (9) umgibt, wobei die Abdeckung (15) eine ringförmige Tasche (14) bildet, die sich in Richtung auf die zentrale Achse (3) öffnend zwischen dem Dichtzwischen­ raum und dem zweiten Zwischenraum angeordnet ist;
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdeckung (15) permanent magnetisiert ist, wobei die Abdeckung (15) und die Magnetisiereinrichtung (8, 16, 17) benachbarte gegenüberliegende Flächen mit identischer magnetischer Polarität aufweisen;
daß der zweite Zwischenraum in axialer Ausrich­ tung mit dem Dichtzwischenraum (9) angeordnet ist; und
daß der zweite Zwischenraum frei von ferroma­ gnetischem Fluid (A) ist.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Dichtzwischenraum (9) und der zweite Zwischen­ raum unmittelbar an die zentrale Achse (3) anschließen.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Magnetisiereinrichtung (8, 16, 17) einen um die zentrale Achse (3) angeordneten ringförmigen Perma­ nentmagneten (8) aufweist.

4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (8) in axialer Richtung zwischen zwei ringförmigen Polstücken (16, 17) geschichtet ist.

5. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die ringförmige Abdeckung (15) einen an der Magnetisiereinrichtung (8, 16, 17) befestigten radialen äußeren Abschnitt (15a) und einen geringfügig von der Magnetisiereinrichtung zur Bildung der ringförmigen Tasche (14) zwischen dem inneren Abschnitt und der Magneti­ siereinrichtung in radialer Richtung erhabenen inneren Abschnitt (15b) aufweist.

6. Dichtungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Abschnitt (15a) und der äußere Abschnitt (15b) der ringförmigen Abdeckung (15) durch einen geneigten Zwischenabschnitt (15c) verbunden sind.

7. Dichtungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Abschnitt (15a) und der äußere Abschnitt (15b) der ringförmigen Abdeckung (15) durch einen aufrech­ ten Zwischenabschnitt (15c) verbunden sind.

8. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die ringförmige Abdeckung (15) unmittelbar auf dem Rotor (18) und vollständig von der Magnetisiereinrichtung (8, 16, 17) parallel beabstandet montiert ist.

9. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Abdeckung (15) einen unmittelbar an dem permanenten Magneten (8) befestigten radialen äußeren Ab­ schnitt (15a) und einen geringfügig von dem Permanentmagne­ ten zur Bildung der ringförmigen Tasche (14) erhabenen inneren Abschnitt (15b) aufweist.