JPH0472110B2 - - Google Patents
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- JPH0472110B2 JPH0472110B2 JP61019878A JP1987886A JPH0472110B2 JP H0472110 B2 JPH0472110 B2 JP H0472110B2 JP 61019878 A JP61019878 A JP 61019878A JP 1987886 A JP1987886 A JP 1987886A JP H0472110 B2 JPH0472110 B2 JP H0472110B2
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- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 33
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 20
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Landscapes
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、水や油等の液体を磁性流体によりシ
ールする装置に関する。 （従来の技術） 磁性流体を用いた軸シールとしては気体のシー
ル装置として数多くの実用例があるけれども、液
体のシール装置としてはその実用例は皆無であ
る。 これは、磁性流体が液体と混合して劣化しやす
いため、シール機能を長時間安定して維持するこ
とが困難であることによる。 磁性流体を用いて液体をシールする文献として
は、実開昭58−125766号公報に開示されている船
尾管シール組立体がある。 この文献記載の技術の詳細はその文献にゆずる
として概略的には、油と海水をシールする船尾管
シール装置において、油と海水との間に磁性流体
軸シールを配置し、磁性流体軸シール間の中間室
に油圧および海水圧のほぼ中間の圧力を付与する
ものである。 しかし、この技術においては、磁性流体軸シー
ルの耐圧力を向上させること、また、磁性流体と
液体との混合により、シール寿命が短かくなるこ
とに対し、何等の具体的な対策が施こされていな
い。 （発明が解決しようとする問題点） 液体を磁性流体軸シールでシールする場合、解
決しなければならない問題点として次の２点が上
げられる。 磁性液体が液体と少しでも混合しにくくし
て、シール寿命の延長をはかること。 磁性流体が劣化し、シール機能を喪失した場
合に、新しい磁性流体をスムーズに補給するこ
と。 本発明は前述した問題点を解決した液体用磁性
流体軸シール装置の提供を目的とする。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、磁性材料よりなる回転軸１１に軸方
向間隔を有してポールリング１２が套嵌され、前
記回転軸１１の外周面とポールリング１２の内周
面との間に環状ギヤツプ１３が形成されており、
前記ポールリング１２間に磁石組立体１５が配置
されて液体と軸方向に対向する空気室１６が内部
に形成され、前記環状ギヤツプ１３に磁性流体１
４が封入されて、該磁性流体１４により液体をシ
ールする装置であつて、 前記空気室１６の圧力が液体圧により同等又は
少し高く設定されており、前記ポールリング１２
には、前記環状ギヤツプ１３の近傍で該ギヤツプ
１３に封入されている磁性流体１４より径方向外
方でかつ空気室１６に向けて開口された磁性流体
１４の補給孔１７を有する点にある。 （実施例と作用） 磁性流体軸手段において液体をシールする場
合、シールされる液体と対向する側に何を配置す
るか、また、その設定圧をどうするかにより磁性
流体軸シールの寿命が変化することから、この点
につき、第３図に示すシール装置を参照して説明
する。 第３図において、１は回転軸であり、磁性材料
よりなる。２はポールリングであり、回転軸１に
環状ギヤツプ３を有して套嵌されており、該ギヤ
ツプ３には磁性流体４が封入されている。５は永
久磁石、６は高圧側で圧力P1であり、７は低圧
側で圧力P2である。 第３図に示す機構において、高圧側と低圧側に
配置する液体と気体との組合せを変えたときの耐
圧力を調べた結果を表１に示す。なお、耐圧力と
は、差圧（P1−P2）を大きくしていつたとき、
瞬間的にシール機能を失うが、その時の最大差圧
を示す。また、耐圧力よりも低い設定差圧を磁性
流体軸シールにかけて、シール機能維持期間を調
べた結果についても、あわせて表１に示す。な
お、この実験では、液体としては油、気体として
は空気を使つて行なわれている。
ールする装置に関する。 （従来の技術） 磁性流体を用いた軸シールとしては気体のシー
ル装置として数多くの実用例があるけれども、液
体のシール装置としてはその実用例は皆無であ
る。 これは、磁性流体が液体と混合して劣化しやす
いため、シール機能を長時間安定して維持するこ
とが困難であることによる。 磁性流体を用いて液体をシールする文献として
は、実開昭58−125766号公報に開示されている船
尾管シール組立体がある。 この文献記載の技術の詳細はその文献にゆずる
として概略的には、油と海水をシールする船尾管
シール装置において、油と海水との間に磁性流体
軸シールを配置し、磁性流体軸シール間の中間室
に油圧および海水圧のほぼ中間の圧力を付与する
ものである。 しかし、この技術においては、磁性流体軸シー
ルの耐圧力を向上させること、また、磁性流体と
液体との混合により、シール寿命が短かくなるこ
とに対し、何等の具体的な対策が施こされていな
い。 （発明が解決しようとする問題点） 液体を磁性流体軸シールでシールする場合、解
決しなければならない問題点として次の２点が上
げられる。 磁性液体が液体と少しでも混合しにくくし
て、シール寿命の延長をはかること。 磁性流体が劣化し、シール機能を喪失した場
合に、新しい磁性流体をスムーズに補給するこ
と。 本発明は前述した問題点を解決した液体用磁性
流体軸シール装置の提供を目的とする。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、磁性材料よりなる回転軸１１に軸方
向間隔を有してポールリング１２が套嵌され、前
記回転軸１１の外周面とポールリング１２の内周
面との間に環状ギヤツプ１３が形成されており、
前記ポールリング１２間に磁石組立体１５が配置
されて液体と軸方向に対向する空気室１６が内部
に形成され、前記環状ギヤツプ１３に磁性流体１
４が封入されて、該磁性流体１４により液体をシ
ールする装置であつて、 前記空気室１６の圧力が液体圧により同等又は
少し高く設定されており、前記ポールリング１２
には、前記環状ギヤツプ１３の近傍で該ギヤツプ
１３に封入されている磁性流体１４より径方向外
方でかつ空気室１６に向けて開口された磁性流体
１４の補給孔１７を有する点にある。 （実施例と作用） 磁性流体軸手段において液体をシールする場
合、シールされる液体と対向する側に何を配置す
るか、また、その設定圧をどうするかにより磁性
流体軸シールの寿命が変化することから、この点
につき、第３図に示すシール装置を参照して説明
する。 第３図において、１は回転軸であり、磁性材料
よりなる。２はポールリングであり、回転軸１に
環状ギヤツプ３を有して套嵌されており、該ギヤ
ツプ３には磁性流体４が封入されている。５は永
久磁石、６は高圧側で圧力P1であり、７は低圧
側で圧力P2である。 第３図に示す機構において、高圧側と低圧側に
配置する液体と気体との組合せを変えたときの耐
圧力を調べた結果を表１に示す。なお、耐圧力と
は、差圧（P1−P2）を大きくしていつたとき、
瞬間的にシール機能を失うが、その時の最大差圧
を示す。また、耐圧力よりも低い設定差圧を磁性
流体軸シールにかけて、シール機能維持期間を調
べた結果についても、あわせて表１に示す。な
お、この実験では、液体としては油、気体として
は空気を使つて行なわれている。
【表】
但しP0＜PC
ここで、PA＞PB≧PC
tA＞tB≧tC
表１の結果から明らかなように、液体をシール
する際には、液体と対向する側に空気室を設け、
かつ空気圧を液体圧より同等又は少し高く設定す
ることにより、軸性流体軸シールの耐圧力は向上
し、かつシール機能を維持できる期間も長くなる
ことが理解できる。 次に、磁性流体と液体との関係について説明す
る。 磁性流体と液体とを直接接触させてシールする
と、磁性流体は液体中に徐々に失なわれていき、
いずれは、シール機能を失くしてしまう可能性が
大きい。このような場合に、新しい磁性流体を補
給できれば、そのシール機能を永久に維持するこ
とができる。 磁性流体を補給する場合、シール部にスポイド
等で直接補給できない場合には、補給孔を通して
遠隔操作によつて補給せざるを得ない。 実際のシール装置においては、ほとんどの場
合、補給孔を通しての補給となる。このとき、ポ
ールリングに補給孔をあけて補給する方法が簡単
で確実であるが、ポールリングへの補給孔のあけ
方には、次の３通りの方法が考えられる。 第４図１，２，３において、１は回転軸、２は
ポールリング、３は環状ギヤツプ、４は磁性流
体、８は液体側、９は空気側、１０は磁性流体補
給孔である。 第４図２の如く、ポールリング２の先端又はそ
の近傍の磁束密度の集中する部分に孔１０をあけ
ると、孔１０のある部分で耐圧力が著しく低下す
る。このため、補給孔１０は、ポールリング２先
端部より径方向外方の離れた部分にあけざるを得
ない。従つて、第４図１又は第４図３の位置にな
る。 但し、第４図１，３の孔の位置は、耐圧力が低
下しない程度にポールリングの先端から離れてい
るが、補給の困難になる程は、離れていないこと
とする。 ところで、第４図１と第４図３とを比べると、
第４図１の場合には、軸１の回転によつて液体８
が軸１といつしよに回転するため、遠心力やその
他の外力が生じ、補給孔１０から出た磁性流体
が、ポールリング２の先端に集中せず、拡散しや
すい。第４図１と第４図３の場合における補給の
容易さを実験で比較した結果を表２に示す。な
お、この実験での液体には油を用いている。
する際には、液体と対向する側に空気室を設け、
かつ空気圧を液体圧より同等又は少し高く設定す
ることにより、軸性流体軸シールの耐圧力は向上
し、かつシール機能を維持できる期間も長くなる
ことが理解できる。 次に、磁性流体と液体との関係について説明す
る。 磁性流体と液体とを直接接触させてシールする
と、磁性流体は液体中に徐々に失なわれていき、
いずれは、シール機能を失くしてしまう可能性が
大きい。このような場合に、新しい磁性流体を補
給できれば、そのシール機能を永久に維持するこ
とができる。 磁性流体を補給する場合、シール部にスポイド
等で直接補給できない場合には、補給孔を通して
遠隔操作によつて補給せざるを得ない。 実際のシール装置においては、ほとんどの場
合、補給孔を通しての補給となる。このとき、ポ
ールリングに補給孔をあけて補給する方法が簡単
で確実であるが、ポールリングへの補給孔のあけ
方には、次の３通りの方法が考えられる。 第４図１，２，３において、１は回転軸、２は
ポールリング、３は環状ギヤツプ、４は磁性流
体、８は液体側、９は空気側、１０は磁性流体補
給孔である。 第４図２の如く、ポールリング２の先端又はそ
の近傍の磁束密度の集中する部分に孔１０をあけ
ると、孔１０のある部分で耐圧力が著しく低下す
る。このため、補給孔１０は、ポールリング２先
端部より径方向外方の離れた部分にあけざるを得
ない。従つて、第４図１又は第４図３の位置にな
る。 但し、第４図１，３の孔の位置は、耐圧力が低
下しない程度にポールリングの先端から離れてい
るが、補給の困難になる程は、離れていないこと
とする。 ところで、第４図１と第４図３とを比べると、
第４図１の場合には、軸１の回転によつて液体８
が軸１といつしよに回転するため、遠心力やその
他の外力が生じ、補給孔１０から出た磁性流体
が、ポールリング２の先端に集中せず、拡散しや
すい。第４図１と第４図３の場合における補給の
容易さを実験で比較した結果を表２に示す。な
お、この実験での液体には油を用いている。
【表】
○印：補給可能 ×印：補給できず
以上の実験結果より、磁性流体はポールリング
の空気室側にあけた補給孔より補給されると、ス
ムーズにポールリング先端部に集中することが理
解できる。 （具体例） 第１図において、１１は回転軸であり、磁性材
料よりなる。１２はポールリングであり、回転軸
１１上に軸方向間隔を有して套嵌されており、回
転軸１１の外周面とポールリング１２の内周面と
の間に環状ギヤツプ１３が形成され、該ギヤツプ
１３に磁性流体１４が封入されている。 １５は磁石組立体であり、Ｎ極とＳ極を有する
永久磁石であり、磁性材料よりなるポールリング
１２間でその径方向外方側に設けられて空気室１
６を形成している。 なお、ポールリング１２、磁石組立体１５は非
磁性材料よりなる環状ハウジングに内装支持され
ている。 １７は磁性流体補給孔であり、ポールリング１
２に径方向として形成してあり、前記ギヤツプ１
３の近傍で該ギヤツプ１３に封入されている磁性
流体１４より径方向外方側で空気室１６に向つて
開口されており、該補給孔１７には供給パイプ１
７Ａが接続されて遠隔操作で磁性流体を供給可能
である。 １８は空気供給孔であり、空気室１６に開口さ
れており、供給パイプ１８Ａが接続されてポンプ
等により空気を圧力調整自在として供給可能であ
る。 １９は液体であり、圧力P1、P2とされており、
この液体１９と軸方向に対向して空気室１６が内
部に形成され、該空気室１６の圧力はP3である。 ここにおいて、液体１９の圧力と空気室１６の
空気圧は同等か若しくは空気圧が少し高めに設定
されている。 すなわち、P3≧P2、P3≧P1とされている。 第２図に示す構成は、ポールリング１２の４個
を回転軸１１に套嵌して空気室１６，１６Ａ，１
６Ｂを３ヶ所設けたものであり、各空気室１６，
１６Ａ，１６Ｂの圧力はそれぞれP3、P4、P5と
されており、いずれも液体の圧力P1、P2との間
に次の関係を有している。 すなわち、P4≧P3≧P1 P4≧P5≧P2 更に、中間の空気室１６Ａにあつては、非磁性
材よりなるデイスタンスリング２０が設けられ、
これによつて軸方向両側の磁石組立体１５の相互
作用をなくすようにされている。 また、図における最左端側のボールリング１２
および図における最右端側のポールリング１２に
おける補給孔１７はそれぞれ空気室１６，１６Ｂ
側に開口されており、中間２ケのポールリング１
２にあつては仮に空気室１６，１６Ｂに液体が侵
入してきた場合を考慮して、それぞれ空気室１６
Ａ側に補給孔１７が開口されている。 なお、本発明において、ポールリング１２の個
数は図で示す以外でもよく、空気室の数も任意で
ある。また、回転軸に磁性材料よりなるスリーブ
を套嵌したものでもよく、回転軸とはこのスリー
ブを含むものである。 （発明の効果） 本発明によれば、磁性流体軸シールで液体をシ
ールする場合において、 磁性流体軸シールの耐圧力が向上する。 磁性流耐軸シールのシール機能維持期間が長
くなる。 新しい磁性流体の補給がスムーズに行なわ
れ、この補給に際して環状ギヤツプに封入した
磁性流体の乱れもなく、耐圧力を確保しつつシ
ール機能維持期間が長くなる。 等々の利点を有し、実益大である。
以上の実験結果より、磁性流体はポールリング
の空気室側にあけた補給孔より補給されると、ス
ムーズにポールリング先端部に集中することが理
解できる。 （具体例） 第１図において、１１は回転軸であり、磁性材
料よりなる。１２はポールリングであり、回転軸
１１上に軸方向間隔を有して套嵌されており、回
転軸１１の外周面とポールリング１２の内周面と
の間に環状ギヤツプ１３が形成され、該ギヤツプ
１３に磁性流体１４が封入されている。 １５は磁石組立体であり、Ｎ極とＳ極を有する
永久磁石であり、磁性材料よりなるポールリング
１２間でその径方向外方側に設けられて空気室１
６を形成している。 なお、ポールリング１２、磁石組立体１５は非
磁性材料よりなる環状ハウジングに内装支持され
ている。 １７は磁性流体補給孔であり、ポールリング１
２に径方向として形成してあり、前記ギヤツプ１
３の近傍で該ギヤツプ１３に封入されている磁性
流体１４より径方向外方側で空気室１６に向つて
開口されており、該補給孔１７には供給パイプ１
７Ａが接続されて遠隔操作で磁性流体を供給可能
である。 １８は空気供給孔であり、空気室１６に開口さ
れており、供給パイプ１８Ａが接続されてポンプ
等により空気を圧力調整自在として供給可能であ
る。 １９は液体であり、圧力P1、P2とされており、
この液体１９と軸方向に対向して空気室１６が内
部に形成され、該空気室１６の圧力はP3である。 ここにおいて、液体１９の圧力と空気室１６の
空気圧は同等か若しくは空気圧が少し高めに設定
されている。 すなわち、P3≧P2、P3≧P1とされている。 第２図に示す構成は、ポールリング１２の４個
を回転軸１１に套嵌して空気室１６，１６Ａ，１
６Ｂを３ヶ所設けたものであり、各空気室１６，
１６Ａ，１６Ｂの圧力はそれぞれP3、P4、P5と
されており、いずれも液体の圧力P1、P2との間
に次の関係を有している。 すなわち、P4≧P3≧P1 P4≧P5≧P2 更に、中間の空気室１６Ａにあつては、非磁性
材よりなるデイスタンスリング２０が設けられ、
これによつて軸方向両側の磁石組立体１５の相互
作用をなくすようにされている。 また、図における最左端側のボールリング１２
および図における最右端側のポールリング１２に
おける補給孔１７はそれぞれ空気室１６，１６Ｂ
側に開口されており、中間２ケのポールリング１
２にあつては仮に空気室１６，１６Ｂに液体が侵
入してきた場合を考慮して、それぞれ空気室１６
Ａ側に補給孔１７が開口されている。 なお、本発明において、ポールリング１２の個
数は図で示す以外でもよく、空気室の数も任意で
ある。また、回転軸に磁性材料よりなるスリーブ
を套嵌したものでもよく、回転軸とはこのスリー
ブを含むものである。 （発明の効果） 本発明によれば、磁性流体軸シールで液体をシ
ールする場合において、 磁性流体軸シールの耐圧力が向上する。 磁性流耐軸シールのシール機能維持期間が長
くなる。 新しい磁性流体の補給がスムーズに行なわ
れ、この補給に際して環状ギヤツプに封入した
磁性流体の乱れもなく、耐圧力を確保しつつシ
ール機能維持期間が長くなる。 等々の利点を有し、実益大である。
第１図は本発明の第１実施例（具体例）を示す
断面図、第２図は本発明の第２実施例（具体例）
を示す断面図、第３図は実験例１の断面図、第４
図は実験例２の断面図である。 １１……回転軸、１２……ポールリング、１３
……環状ギヤツプ、１４……磁性流体、１５……
磁石組立体、１６……空気室、１７……補給孔。
断面図、第２図は本発明の第２実施例（具体例）
を示す断面図、第３図は実験例１の断面図、第４
図は実験例２の断面図である。 １１……回転軸、１２……ポールリング、１３
……環状ギヤツプ、１４……磁性流体、１５……
磁石組立体、１６……空気室、１７……補給孔。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 磁性材料よりなる回転軸１１に軸方向間隔を
有してポールリング１２が套嵌され、前記回転軸
１１の外周面とポールリング１２の内周面との間
に環状ギヤツプ１３が形成されており、前記ポー
ルリング１２間に磁石組立体１５が配置されて液
体と軸方向に対向する空気室１６が内部に形成さ
れ、前記環状ギヤツプ１３に磁性流体１４が封入
されて、該磁性流体１４により液体をシールする
装置であつて、 前記空気室１６の圧力が液体圧より同等又は少
し高く設定されており、前記ポールリング１２に
は、前記環状ギヤツプ１３の近傍で該ギヤツプ１
３に封入されている磁性流体１４より径方向外方
でかつ空気室１６に向けて開口された磁性流体１
４の補給孔１７を有することを特徴とする液体用
磁性流体軸シール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61019878A JPS62177366A (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | 液体用磁性流体軸シ−ル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61019878A JPS62177366A (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | 液体用磁性流体軸シ−ル装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62177366A JPS62177366A (ja) | 1987-08-04 |
| JPH0472110B2 true JPH0472110B2 (ja) | 1992-11-17 |
Family
ID=12011464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61019878A Granted JPS62177366A (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | 液体用磁性流体軸シ−ル装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62177366A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3922356A1 (de) * | 1989-07-07 | 1991-01-17 | Freudenberg Carl Fa | Ferrofluiddichtung fuer eine welle |
| US5806856A (en) * | 1992-08-27 | 1998-09-15 | Ferrofluidics Corporation | On-site fillable liquid magnetic seal |
| US5474302A (en) * | 1992-08-27 | 1995-12-12 | Ferrofluidics Corporation | On-site fillable ferrofluidic seal |
| CN112728110B (zh) * | 2021-01-13 | 2021-12-28 | 清华大学 | 磁性液体密封装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5592960U (ja) * | 1978-12-21 | 1980-06-27 | ||
| JPS59129699U (ja) * | 1983-02-22 | 1984-08-31 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | 船尾管シ−ル組立体 |
-
1986
- 1986-01-30 JP JP61019878A patent/JPS62177366A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62177366A (ja) | 1987-08-04 |
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