JP2590196B2 - 磁性流体シール装置 - Google Patents

磁性流体シール装置

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JP2590196B2
JP2590196B2 JP63085084A JP8508488A JP2590196B2 JP 2590196 B2 JP2590196 B2 JP 2590196B2 JP 63085084 A JP63085084 A JP 63085084A JP 8508488 A JP8508488 A JP 8508488A JP 2590196 B2 JP2590196 B2 JP 2590196B2
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magnetic
ring
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housing
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弘夫 広山
義夫 古川
勝敏 新居
和彦 川池
修 杉本
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Kansai Denryoku KK
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  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁性流体シール装置に関するものである。
〔従来の技術〕
水車や水車発電機などの案内軸受装置から発生するオ
イルミストを封止する手段として、一般にラビリンスシ
ールが使用されている。しかし、ラビリンスシールは回
転部との間に隙間が構成されているため、オイルミスト
を十分に封止できない。このため、ラビリンス部に圧縮
空気を供給してオイルミストの漏れを少なくするような
構成も採用されているが、オイルミストを密封できずオ
イルミストが軸受油槽の外部に漏れて、周辺を汚染する
問題があつた。
このようなオイルミストを密封できる構造として磁性
流体があり、特開昭61−189368号公報に開示された第7
図に示す磁性流体シールを軸受油槽に使用すると、油槽
と回転軸とで構成される隙間からのオイルミストがシー
ルできる。同図で回転軸1は案内軸受2で支持されてい
る。案内軸受2の上部には上,下部磁性体リング3,4が
永久磁石5をはさみ込んで非磁性ハウジング6の内周側
に嵌合され、その上部のフランジ7で押えられている。
回転軸1の外周には磁性材でつくられたスリーブ8が挿
入され、このスリーブ8は上,下部磁性体リング3,4を
貫通して延び、かつ上,下部磁性体リング3,4に対向す
るスリーブ8には突起8a,8bが形成されている。従つて
この突起8a,8bと上,下部磁性体リング3,4との間に隙間
が形成されていて、この部分に磁性流体を封入すると、
上,下部磁性体リング3,4とスリーブ8の突起8a,8bとの
隙間に磁性流体が集中し、磁性により油槽と回転軸1と
の間の隙間が閉ざされ、密封できる利点がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術で水車や水車発電機のような大径の磁性
流体シールでは構造上、その構成部品が分割形状になる
ことおよび長期メンテナンスフリーで使用されること、
オイルミストを磁性流体でシールすることなどに対する
配慮が必要である。
すなわち非磁性ハウジングに複数個に分割された下部
磁性体リングを回転軸に対し同心状に設置し、下部磁性
体リングに複数個の永久磁石を円周上に配置、固定す
る。この場合、下部磁性体リングから組立,分解時に外
れないように確実に固定しておく必要がある。また、永
久磁石上に上部磁性体リングを設置する場合、大径シー
ルの場合磁気吸引力が大きいため回転軸に同心状に配置
することが困難で、同心状に容易に組立配置する構造に
する必要がある。
一方、長期使用に対しては磁性流体の補充や交換が厄
介なためダストが磁性流体に入らないようにする工夫が
必要である。また、外気温度差と湿気とによる結露に対
して磁性体リングの防錆にも配慮する必要がある。更に
油滴が磁性流体に溶け込むと磁性流体が希釈され、シー
ル機能が低下することがあるなど水車や水車発電機特有
の問題があることがモデルの試作によりわかつた。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、組立て
が容易で長寿命化を可能とした磁性流体シール装置を提
供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、複数個に分割した非磁性ハウジング、
上,下部磁性体リングおよび永久磁石の上部磁性体リン
グを非磁性ハウジングに回転軸と同心状に配置される取
付手段をもつて取り付け、永久磁石を非磁性ハウジング
に固定した下部磁性体リングの上面に接着剤で接着固定
すると共に、上部磁性体リングの上側に上部磁性体リン
グを覆い、かつ吸気管を有するカバーを設け、下部磁性
体リングの下側の油槽カバーに、回転軸との間にギヤツ
プシールを形成するシールリングを設けることにより、
達成される。
〔作用〕
非磁性ハウジングに上部磁性体リングが回転軸外に移
動しないように回転軸と同心状に案内固定されるので、
上部磁性体リングを回転軸に対して容易に組立て配置す
ることができる。永久磁石が接着剤で下部磁性体リング
に強固に固定されるので、組立て、分解によつて永久磁
石が下部磁性体リングから外れたり、割れたりすること
がなくなる。また、上部磁性体リング上に設置されたカ
バーにより、ダストが磁性流体にほとんど入らなくなる
ので、長期使用に対して磁性流体の補充や交換の必要が
なくなる。更に、下部磁性体リングの下側に設けたシー
ルリングにより磁性流体シール部への油滴進入が防止で
きるので、磁性流体シールの長寿命化が図れる。従つて
組立てが容易で長寿命化を可能とした磁性流体シール装
置が得られる。
〔実施例〕
以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。
第1図から第3図には本発明の一実施例が示されてい
る。なお従来と同じ部品には同じ符号を付したので説明
を省略する。本実施例で複数個に分割した非磁性ハウジ
ング6、上,下部磁性体リング3,4および永久磁石5の
上部磁性体リング3を非磁性ハウジング6に回転軸1と
同心状に配置される取付手段をもつて取り付け、永久磁
石5を非磁性ハウジング6に固定した下部磁性体リング
4の上面に接着剤9で接着固定すると共に、上部磁性体
リング3の上側に上部磁性体リング3を覆い、かつ吸気
管10を有するカバー11を設け、下部磁性体リング4の下
側の油槽カバー12に、回転軸1との間にギヤツプシール
を形成するシールリング13を設けた。このようにするこ
とにより磁性流体シールの組立てが容易で長寿命化が可
能となつて、組立てが容易で長寿命化を可能とした磁性
流体シール装置を得ることができる。
すなわち回転軸1はその上部に穴14aを有する油槽14
内に貯えられる潤滑油15中の案内軸受2によつて支承さ
れ、油槽14の上部に設けた油槽カバー12上には複数個に
分割された非磁性ハウジング6が固定されている。ま
た、複数個に分割された上部磁性体リング3は回転軸1
に対し同心状に配置できるように非磁性ハウジング6の
外周面を案内面として固定され、回転軸1と上部磁性体
リング3とで構成される隙間に磁性流体16が封入されて
おり、下部磁性体リング4は非磁性ハウジング6の内周
面を案内面として配置されている。上,下部磁性体リン
グ3,4にはさみ込まれた永久磁石5は第3図に示されて
いるように、下部磁性体リング4上に複数個配置し、そ
の下端は下部磁性体リング4の上面に接着剤9で固定さ
れている。このようにすることにより上部磁性体リング
3,下部磁性体リング4および永久磁石5の間には磁路17
が形成され(第2図参照)、回転軸1と上部磁性体リン
グ3との間の隙間に磁性流体16が封入され磁性流体シー
ルが得られる。上部磁性体リング3および下部磁性体リ
ング4の材料は表面にめつき等の防錆処理をしている。
また、上部磁性体リング3および下部磁性体リング4と
非磁性ハウジング6との間の案内面を封止するためにO
リング18を配置している。更に、下部磁性体リング4の
下部には油槽カバー12の内周側に固定されたシールリン
グ13により回転軸1との間に隙間が形成され、ギヤツプ
シールが構成されている。一方、上部磁性体リング3の
上部にはリング19を介してカバー11が固定され、リング
19には吸気管10が取り付けられ圧縮空気を吸気できるよ
うにした。
このようにすることにより、上部磁性体リング3は非
磁性ハウジング6に確実に固定されるため、分解および
組立時に上部磁性体リング3が磁力により回転軸1に吸
着される力が作用するが、非磁性ハウジング6の外周面
に案内されるので回転軸1に同心状に組立てられ、回転
軸1に上部磁性体リング3が吸着され傷付くことはな
く、シール性能が安定化し、組立,分解も容易に実施で
きる。従つて本構造は大径磁性流体シールのように上,
下部磁性体リング3,4を分割構造として採用される磁性
流体シール装置に好適である。また、永久磁石5は下部
磁性体リング4上に接着剤9で固定されているので、従
来のように同一磁極で複数個配置される永久磁石5同士
が分割時に吸引し、その衝撃力で永久磁石5が割れ、そ
の破片が回転軸1および上,下部磁性体リング3,4に吸
着され、磁石粉の除去や磁石を交換する必要がなくな
る。すなわち永久磁石5が下部磁性体リング4から外れ
ることはなく、上部磁性体リング3の分解および組立時
においても永久磁石5の割れる問題がなく、取扱い性が
よい等の利点がある。
ところで第1図で回転軸1が回転することによつて案
内軸受2に軸受損失が発生し、軸受温度が高くなると共
に、潤滑油15の温度が上昇する。また、潤滑油15の油滴
20の飛散が多くなるばかりでなく、オイルミスト21が多
量に発生する。油槽14内の内圧は温度上昇により油槽14
外の大気圧よりも高くなるが、油槽14の内周側は開放さ
れているため、内圧が大幅に上昇するとこの部分より油
槽14外に潤滑油15が流出してしまう。このため、油槽14
の上部には減圧管22が設置され、減圧管22より内圧を逃
がす構造を採用しているが、磁性流体16に油滴20が多量
にかかると磁性流体16が油滴20により希釈され、シール
機能が低下することもある。本実施例では下部磁性体リ
ング4の下にシールリング13によりギヤツプシール構成
し、この隙間は上,下部磁性体リング3,4と回転軸1と
の隙間より狭く形成されているので、このギヤツプシー
ルにより油滴20が封止され、磁性流体16中に進入するこ
とはほとんどなくなり、長寿命の磁性流体シールが得ら
れる。また、このようにギヤツプシールを構成しても隙
間が存在するためにオイルミスト21は磁性流体16と接触
する。このため潤滑油15よりも比重の大きいベース液で
作られた磁性流体16を使用することが望ましい。このよ
うにすることにより、磁性流体16にオイルミスト21が付
着しても比重の違いによりオイルミスト21がはじかれ
る。また、回転軸1の回転によりオイルミスト21が磁性
流体16にエマルジヨン化されても、回転軸1が静止する
ことにより潤滑油15は磁性流体16の上部に浮き、上部磁
性体リング3の内周側が傾斜しているために磁性流体16
より外周側へ流出し、磁性流体のシールの機能はほとん
ど阻害されることはない。
一方、大気に浮遊しているダストに対しては上部磁性
体リング3の上部にリング19を介してカバー11を設けた
ので、回転軸1の回転による風が回転軸1とカバー11と
の間の隙間を通り、上部の機外に流れる。このため風に
よる磁性流体16へのダストの進入を減らすことができ、
長寿命、かつ安定した性能の磁性流体シールが得られ
る。また、上部磁性体リング3とカバー11との間のリン
グ19に吸気管10を設けたので、万一磁性流体16が飛散し
てシール機能がなくなつても、吸気管10に圧縮空気を供
給することにより、上部磁性体リング3から下側に圧縮
空気が送られ、オイルミスト21が機外に漏れる量を少な
くすることができる。
このように本実施例によれば、次に述べるような効果
を奏することができる。
(1)大径で分割された上部磁性体リングを回転軸に対
して容易に組立て配置できる。
(2)永久磁石を下部磁性体リングに確実に固定でき、
永久磁石の割れが発生せず、信頼性が向上する。
(3)磁性流体シール部への油滴進入が防止でき、磁性
流体シールの長寿命化が図れる。
(4)磁性流体中にダストが進入しないため、長期使用
に対しても磁性流体の補充や交換の必要がないメンテナ
ンスフリーの磁性流体シール装置が得られる。
第4図には本発明の他の実施例が示されている。本実
施例は上部磁性体リング3を非磁性ハウジング6に回転
軸1と同心状に配置する取付手段を、上部磁性体リング
3と非磁性ハウジング6との間に設けたピン23で形成し
た。このように非磁性ハウジング6と上部磁性体リング
3とをピン23で位置決めすることにより、上部磁性体リ
ング3の分解および組立てにより回転軸1への上部磁性
体リング3の吸着を防止し、組立および分解が簡単とな
つて、前述の場合と同様な作用効果を奏することができ
る。
第5図および第6図には本発明の更に夫々異なる他の
実施例が示されている。本実施例は上部磁性体リング3
を非磁性ハウジング6に回転軸1と同心状に配置する取
付手段を、上部磁性体リング3と非磁性ハウジング6と
の間に設けた凹凸嵌合部で形成した場合である。第5図
は上部磁性体リング3の下面に円筒状突起24を設け、非
磁性ハウジング6に設けた溝25に案内固定するようにし
たものであり、第6図は非磁性ハウジング6側に円筒状
突起24を設け、上部磁性体リング3の下面に設けた溝25
に案内固定するようにしたものである。これらの場合も
上部磁性体リング3が確実に分解および組立てができる
ようになつて、前述の場合と同様な作用効果を奏するこ
とができる。
〔発明の効果〕
上述のように本発明は磁性流体シールの組立てが容易
で長寿命化が可能となつて、組立てが容易で長寿命化を
可能とした磁性流体シール装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の磁性流体シール装置の一実施例による
立形案内軸受装置の縦断側面図、第2図は第1図の磁性
流体シール装置を示す拡大縦断側面図、第3図は第1図
の永久磁石の固定を示す永久磁石周りの拡大縦断側面
図、第4図から第6図は本発明の磁性流体シール装置の
夫々異なる他の実施例を示す縦断側面図、第7図は従来
の磁性流体シール装置による水力機械要部の縦断側面図
である。 1……回転軸、3……上部磁性体リング、4……下部磁
性体リング、5……永久磁石、6……非磁性ハウジン
グ、9……接着剤、10……吸気管、11……カバー、12…
…油槽カバー、13……シールリング、14……油槽、15…
…潤滑油、16……磁性流体、23……ピン、24……円筒状
突起、25……溝。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新居 勝敏 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 川池 和彦 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 杉本 修 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 岸田 卓也 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内 (56)参考文献 実開 昭51−15549(JP,U) 実開 昭61−137167(JP,U)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】潤滑油を貯える油槽を覆う油槽カバー上に
    設けられ、かつ回転軸が貫挿される非磁性ハウジング
    と、このハウジングに取り付けられた上、下部磁性体リ
    ングと、これら上,下部磁性体リング間に設けられた永
    久磁石とを備え、前記磁性体リングと前記回転軸とで構
    成される隙間には磁性流体が封入される磁性流体シール
    装置において、前記複数個に分割した非磁性ハウジン
    グ、上,下部磁性体リングおよび永久磁石の上部磁性体
    リングを前記非磁性ハウジングに前記回転軸と同心状に
    配置される取付手段をもつて取り付け、前記永久磁石を
    前記非磁性ハウジングに固定した下部磁性体リングの上
    面に接着剤で接着固定すると共に、前記上部磁性体リン
    グの上側に上部磁性体リングを覆い、かつ吸気管を有す
    るカバーを設け、前記下部磁性体リングの下側の前記油
    槽カバーに、前記回転軸との間にギヤツプシールを形成
    するシールリングを設けたことを特徴とする磁性流体シ
    ール装置。
  2. 【請求項2】前記磁性流体が、前記潤滑油より比重の大
    きいものである特許請求の範囲第1項記載の磁性流体シ
    ール装置。
  3. 【請求項3】前記取付手段が、前記上部磁性体リングと
    前記非磁性ハウジングとの間に設けられた凹凸嵌合部で
    形成されたものである磁性流体シール装置。
  4. 【請求項4】前記取付手段が、前記上部磁性体リングと
    前記非磁性ハウジングとの間に設けられたピンで形成さ
    れたものである特許請求の範囲第1項記載の磁性流体シ
    ール装置。
  5. 【請求項5】前記上部磁性体リングが、前記回転軸側の
    下部が反回転軸側に傾斜して形成されたものである特許
    請求の範囲第1項記載の磁性流体シール装置。
JP63085084A 1988-04-08 1988-04-08 磁性流体シール装置 Expired - Lifetime JP2590196B2 (ja)

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JP2001099330A (ja) * 1999-09-27 2001-04-10 Koyo Sealing Techno Co Ltd 密封装置
JP5330325B2 (ja) * 2010-07-16 2013-10-30 グローブライド株式会社 魚釣用リール
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