JP3873780B2

JP3873780B2 - 磁性流体シール装置

Info

Publication number: JP3873780B2
Application number: JP2002057223A
Authority: JP
Inventors: 善美今本
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2002-03-04
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2022-03-04
Also published as: JP2003254445A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば防水性能等の遮蔽性能が求められる環境下で使用される磁性流体を用いた磁性流体シール装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術による一般的な磁性流体シール装置は、図４に示すように、磁性体からなるシャフト１０２と非磁性材からなる回転機械のハウジング１０３との間に配置されている。
【０００３】
磁性流体シール装置１０１は、これらシャフト１０２とハウジング１０３との間に形成される環状隙間を、シール体１０４と磁性流体１０５とによって密封する。
【０００４】
シール体１０４は、ハウジング１０３に固定された環状のマグネット１０６と、このマグネット１０６の両端面に取り付けられた１対の環状のポールピース１０７，１０８と、によって構成されている。
【０００５】
マグネット１０６は、厚み方向、即ち軸方向に着磁されている。また、一対のポールピース１０７，１０８の内周面は、シャフト１０２の外周面と所定の隙間を介して対向配置されている。
【０００６】
このとき、シール体１０４とシャフト１０２との間には磁気回路Ａが形成され、これによって磁性流体１０５がシール体１０４とシャフト１０２との隙間（図４ではポールピース１０７とシャフト１０２との隙間）に保持され、シール機能を発揮している。
【０００７】
以上の構成の磁性流体シール装置１０１は、固体同士の接触がないため、オイルシールやメカニカルシールに比べて低トルクで長寿命であるという利点を有している。
【０００８】
しかし、図４の構成の磁性流体シール装置１０１を屋外で使用する場合には、磁性流体１０５が外部（図４の左側が外部である）へ直接露出しているために、磁性流体１０５と外部から侵入した雨水等の液体との接触によって、磁性流体１０５が外部へ流出したり、希釈されたりして、シール機能が低下、あるいは失われるおそれがある。
【０００９】
このような場合の対策として、図５に示すように、磁性流体１０５と外部の液体との接触を可及的に防止するための遮蔽板１０９をシール体１０４の軸方向外部側（図５の左側が外部である）に配置すると共に、磁性流体１０５の減少に備えて磁性流体１０５の充填量を多くする方法が一般に採られている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５の構成の磁性流体シール装置１０１’でも、
（１）遮蔽板１０９の厚み分だけ装置全体の幅が増加する、
（２）磁性流体１０５のポールピース１０７からの側方へのはみ出し寸法が増加するので、その分だけ装置全体の幅が増加する、
（３）磁性流体１０５を充填するにはシール体１０４と遮蔽板１０９を別体に設けなければならず、装置の回転機械への取り付け及び取り外しが面倒になる、
といった問題点を有している。
【００１１】
本発明は、上記した従来技術の課題を解決するものであり、その目的とするところは、磁性流体と外部から侵入した液体との接触を可及的に防止することが可能で、さらに取り扱いの容易な磁性流体シール装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
２部材のうちの一方に配置された磁性部材と、
２部材のうちの他方に前記磁性部材を挟むように取り付けられた１対の磁極片と、
該磁極片の間に配置される磁力発生手段と、
前記磁性部材と前記磁極片との間に保持される磁性流体と、
を有し、
前記磁性流体を、前記磁性部材と前記１対の磁極片のうち密封対象側の磁極片だけとの間に保持すると共に、
前記磁性部材と前記１対の磁極片のうち反密封対象側の磁極片との領域を、前記磁性流体を保護する遮蔽部として用いたことを特徴とする。
【００１３】
したがって、磁性部材と１対の磁極片のうち他方との領域が遮蔽部として用いることができ、外部からの雨水等の侵入によるシール機能の低下を防止することができる。
【００１４】
また、磁性流体は磁極片から側方へはみ出すことが無いため、装置の外側に遮蔽板を設置する必要が無い。
【００１５】
さらに、磁性流体を保持した状態で装置の運搬及び取り扱いが可能であるため、回転機械等への取り付けが容易となる。
【００１６】
前記磁性部材は、前記１対の磁極片のうち一方に向けて屈曲されており、
前記磁性流体を、屈曲した前記磁性部材の先端と前記１対の磁極片のうち一方との間に保持することが好適である。
【００１７】
これにより、装置の耐圧を高めることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１を用いて第１の実施の形態を説明する。図１は第１の実施の形態に係る磁性流体シール装置を示す半断面図である。
【００２２】
第１の実施の形態に係る磁性流体シール装置は、図１に示すように、シャフト２と非磁性材からなる回転機械のハウジング３との間に配置されている。
【００２３】
磁性流体シール装置１は、これらシャフト２とハウジング３との間に形成される環状隙間を、シール体４と磁性流体５とシャフト２に配置された磁性体からなるディスク６とによって密封する。
【００２４】
シール体４は、ハウジング３に固定された環状のマグネット７と、このマグネット７の両端面に取り付けられたシャフト２に向けて垂直に延びる１対の環状のポールピース８，９と、によって構成されている。
【００２５】
マグネット７は、厚み方向、即ち軸方向に着磁されている。また、一対のポールピース８，９の内周面は、シャフト２の外周面と所定の隙間を介して対向配置されている。
【００２６】
ディスク６は、一対のポールピース８，９に挟まれるようにシャフト２から垂直に取り付けられており、途中で密封対象側（図１では右側）のポールピース９に向けて屈曲され、屈曲後の先端まではシャフト２と同様の軸方向に延びている。
【００２７】
このとき、シール体４とディスク６との間には磁気回路Ａが形成され、これによって磁性流体５がシール体４の密封対象側のポールピース９とディスク６先端との隙間に保持され、シール機能を発揮している。
【００２８】
なお、シャフト２の材質は、磁性流体５を保持する隙間の磁場強度を高めるために、非磁性であることが好ましい。
【００２９】
また、ディスク６と反密封対象側（図１では左側）である外部側のポールピース８には撥水撥油処理が施されている。撥水撥油処理は、少なくともディスク６と外部側のポールピース８との対向面に施されていればその機能を発揮することができる。
【００３０】
以上のように構成された磁性流体シール装置１は、外部側のポールピース８がディスク６よりも軸方向外部側になるように回転機械へ取り付けて使用する。このとき、ディスク６と外部側のポールピース８との領域は、外部から侵入する雨水やオイル等の液体に対する障壁となる。特にディスク６と外部側のポールピース８との隙間は、ラビリンス効果を発揮する。また、ディスク６と外部側のポールピース８は、撥水撥油効果を発揮して、外部の雨水やオイル等の液体に対する侵入防止効果を一段と高めることができる。
【００３１】
これによって、磁性流体５と液体との接触が回避され、シール機能の低下が防止される。
【００３２】
また、保持された磁性流体５はポールピース９から側方へはみ出すことが無いため、従来の磁性流体シール装置のように遮蔽板をシール体４の外部側へ設置する必要が無い。
【００３３】
さらに、磁性流体を保持した状態で磁性流体シール装置１の運搬及び取り扱いが可能であるため、回転機械への取り付けが容易になる。
【００３４】
（第２の実施の形態）
図２は第２の実施の形態に係る磁性流体シール装置１’を示す半断面図である。第２の実施の形態では、ディスク６を屈曲させず、一対のポールピース８，９の先端をそれぞれディスク６に近づける構成である。
【００３５】
その他の構成は第１の実施の形態と同様であるので、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
１対のポールピース８，９は、シャフト２に近づく先端に向かう程、互いに近づくように延び、ディスク６に近づいている。
【００３７】
また、ディスク６は、一対のポールピース８，９に挟まれるようにシャフト２から垂直に取り付けられて延びている。
【００３８】
このとき、シール体４とディスク６との間には磁気回路Ａが形成され、これによって磁性流体５がシール体４の密封対象側のポールピース９先端とディスク６側面との隙間に保持され、シール機能を発揮している。
【００３９】
以上の構成でも、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
（第３の実施の形態）
図３は第３の実施の形態に係る磁性流体シール装置１’’を示す半断面図である。第３の実施の形態では、ディスク６を屈曲させず、一対のポールピース８，９を途中までディスク６に近づけ、その後先端はディスク６から遠ざける構成である。
【００４１】
その他の構成は第１の実施の形態と同様であるので、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４２】
１対のポールピース８，９は、シャフト２に近づく途中まで互いに近づくように延び、ディスク６に近づいている。しかし、１対のポールピース８，９は、途中の屈曲部で屈曲してシャフト２に最も近づく先端までは逆に互いに離れるように延び、ディスク６から遠ざかっている。
【００４３】
また、ディスク６は、一対のポールピース８，９に挟まれるようにシャフト２から垂直に取り付けられて延びている。
【００４４】
このとき、シール体４とディスク６との間には磁気回路Ａが形成され、これによって磁性流体５がシール体４の密封対象側のポールピース９の途中の屈曲部とディスク６側面との隙間に保持され、シール機能を発揮している。
【００４５】
以上の構成でも、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
なお、上記実施の形態はハウジング３にシール体４を固定してシャフト２に設けられたディスク６との間に磁性流体５を保持する場合について説明したが、逆にシャフト２にシール体４を固定してハウジング３にディスク６を設けて磁性流体５を保持する場合にも本発明を適用できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、磁性部材と１対の磁極片のうち他方との領域が遮蔽部として用いることができ、外部からの雨水等の侵入によるシール機能の低下を防止することができる。
【００４８】
また、磁性流体は磁極片から側方へはみ出すことが無いため、装置の外側に遮蔽板を設置する必要が無い。
【００４９】
さらに、磁性流体を保持した状態で装置の運搬及び取り扱いが可能であるため、回転機械等への取り付けが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る磁性流体シール装置を示す半断面図である。
【図２】第２の実施の形態に係る磁性流体シール装置を示す半断面図である。
【図３】第３の実施の形態に係る磁性流体シール装置を示す半断面図である。
【図４】従来技術の磁性流体シール装置を示す半断面図である。
【図５】従来技術の磁性流体シール装置を示す半断面図である。
【符号の説明】
１磁性流体シール装置
２シャフト
３ハウジング
４シール体
５磁性流体
６ディスク
７マグネット
８，９ポールピース

Claims

２部材のうちの一方に配置された磁性部材と、
２部材のうちの他方に前記磁性部材を挟むように取り付けられた１対の磁極片と、
該磁極片の間に配置される磁力発生手段と、
前記磁性部材と前記磁極片との間に保持される磁性流体と、
を有し、
前記磁性流体を、前記磁性部材と前記１対の磁極片のうち密封対象側の磁極片だけとの間に保持すると共に、
前記磁性部材と前記１対の磁極片のうち反密封対象側の磁極片との領域を、前記磁性流体を保護する遮蔽部として用いたことを特徴とする磁性流体シール装置。
前記磁性部材は、前記１対の磁極片のうち一方に向けて屈曲されており、
前記磁性流体を、屈曲した前記磁性部材の先端と前記１対の磁極片のうち一方との間に保持することを特徴とする請求項１に記載の磁性流体シール装置。