JPH0474589B2

JPH0474589B2 -

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Publication number: JPH0474589B2
Application number: JP61019879A
Authority: JP
Priority date: 1986-01-30
Filing date: 1986-01-30
Publication date: 1992-11-26
Also published as: JPS62177367A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、水や油等の液体をシールとする磁性
流体軸シール装置に関する。（従来の技術）磁性流体軸シールは、気体のシール装置として
は数多くの実用例がある。しかし、液体のシール
装置としては磁性流体が液体と混合して劣化しや
すいため、シール機能を長期間安定して維持する
ことが困難であり、その実用例はない。液体を磁性流体を用いてシールする文献として
は実開昭58−125766号公報、実開昭59−129699号
公報にそれぞれ開示の船尾管シール組立体および
実開昭56−105500号公報に開示の船舶推進軸にお
ける封水装置等があり、これらはいづれも船尾管
シール装置における構造について海水と油のシー
ルに関するものであり、液体と混合し劣化した磁
性流体にかわり、新しい磁性流体を供給すること
については全く考慮されていない。（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点として、次の２点があげ
られる。磁性流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
合にこれを検知し、新しい磁性流体を自動的に
補給すること。本発明は前述問題点を解決することを主目的と
する液体用磁性流体軸シール装置を提供するもの
である。（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１０に軸方
向間隔を有してポールリング１１，１１Ａが套嵌
され、前記回転軸１０の外周面とポールリング１
１，１１Ａ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１１，１１Ａ
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１７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
性流体により液体をシールする装置であつて、前記空気室１７に開口した空気補給孔１８に接
続したパイプ２３を介して圧力検知器２４を有す
る空気補給器２５が接続されて該空気室１７が液
体圧よりも高い圧力に設定可能とされており、前記ポールリング１１，１１Ａ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
１７に向けて開口された磁性流体１４の補給孔１
２，１２Ａを有し、該補給孔１２，１２Ａに接続
したパイプ２１を介して、前記圧力検知器２４の
信号で作動する磁性流体補給器２２が接続されて
いることを特徴とするものである。（実施例と作用）＜実施例＞磁性流体軸シール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かについて、第４
図に示す機構で実験した。第４図において、１は回転軸で磁性材料よりな
り、これにポールリング２が環状ギヤツプ３を有
して套嵌され、このギヤツプ３に磁性流体４が封
入されている。５は永久磁石、６は圧力P₁の高圧側、７は圧
力P₂の低圧側である。第４図の機構において、高圧側６と低圧側７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
の実験は、液体としては油、気体としては空気を
使つて行われている。

【表】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少し高く設定することによ
り、磁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考察す
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われていき、い
ずれはシール機能を失くしてしまう機能性が大き
い。従つて磁性流体軸シールがその機能を完全に失
う前にこれを検知し、新しい磁性流体を自動的に
補給できれば、そのシール機能を永久に維持する
ことができることになる。そこで、本発明にあつては、液体のシールにお
いて磁性流体軸シールをはさんで液体と対向する
側に空気室を設け、かつ空気圧を液体圧より少し
高く設定する。このような状況下において、磁性
流体が液体と混合して劣化すると磁性流体軸シー
ル機能が落ち、耐圧力が低下する。この時高圧に
設定された空気室の空気が洩れて空気圧が低下す
る。これを圧力センサー又は圧力計によつて検知
する。圧力の低下を検知した後、ポンプ等を駆動
させて一定量の磁性流体をシール部に補給する。
磁性流体が補給されて磁性流体軸シールのシール
機能が復元した後、空気室の空気圧を上げて元の
設定圧にもどすようにしたのである。＜具体例＞第１図を参照して本発明の第１具体例（実施
例）を詳述する。第１図において、１０は回転軸であり、磁性材
料よりなる。１１，１１Ａは対のポールリングであり、前記
回転軸１０は軸方向間隔を有して套嵌されてお
り、それぞれ磁性材料からなり、径方向の磁性流
体補給孔１２，１２Ａが形成されている。１３は環状ギヤツプであり、回転軸１０の外周
面とポールリング１１の内周面との間に形成され
ており、このギヤツプ１３に磁性流体１４が封入
されている。１５は磁性組立体であり、Ｎ極とＳ極を有する
永久磁石であり、ポールリング１１間における径
方向外方側に配置されており、ここに、圧力P₁
の液体１６側と軸方向に対応して圧力P₂の空気
室１７が内部に形成されており、更に、該空気室
１７に対する空気補給孔１８が径方向に形成して
ある。前記磁性流体１４の補給孔１２，１２Ａのそれ
ぞれは環状ギヤツプ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１７に向けて開口されており、これに
よつて新しい磁性流体１４を補給してシール機能
を復元する場合でも、既に封入した磁性流体１４
の乱れを防止し、耐圧力を確保するようにされて
いる。１９はハウジングであり、非磁性材よりなる環
状体であり、この中に前述のポールリング１１、
磁石１５等が内装され、更に、前述補給孔１２，
１２Ａ，１８に連通される通路１２Ｂ，１２Ａが
それぞれ形成されている。２０は磁性流体及び空気補給システムであり、
通路１２Ｂにパイプ２１を介して連通接続された
磁性流体補給器２２と、通路１８Ａにパイプ２３
を介して連通接続されている圧力検知器２４を有
する空気補給器２５等からなる。この補給システム２０は次のように作動され
る。）空気室１７の圧力P₂が差圧P₀になると圧
力検知器２４が感知する。（P₁＜P₀＜P₂））圧力検知器２４が補給器２２に信号を送
り、これにより磁性流体補給器２２が作動し、
パイプ２１を介してシール部に新しい磁性流体
を補給する。）磁性流体を一定量補給すると、磁性流体補
給器２２が空気補給器２５に信号を送る。）の信号を受けて空気補給器２５が作動
し、空気室１７の空気がP₂になるまでパイプ
２３等を介して空気を送る。）空気室１７の空気圧がP₂になると圧力検
知器２４でこれを感知し、空気補給器２５に信
号を送つて空気補給器２５より空気を送る作
動を停止させる。ここにおいて、磁性流体補給器２２、圧力検知
器２４および空気補給器２５は第２図に示す如く
構成されている。すなわち、磁性流体補給器２２は、モータ２２
Ａでクランク機構２２Ｂを介してダイヤフラム２
２Ｃを弾性変形させてチエツクバルブ２２Ｄを介
して補給されているチヤンバ２２Ｅを拡縮させて
チエツクバルブ２２Ｆを押開いて磁性流体を供給
するようにされている。圧力検知器２４はダイヤルゲージ形その他のセ
ンサーで構成される。空気補給器２５はモータ２５Ａにて駆動される
コンプレツサ２５Ｂを有するタンク２５Ｃで構成
されている。第３図を参照すると本発明の第２具体例（第２
実施例）が示されている。この例は、対のポールリング１１，１１Ａを２
組設けて、各組におけるポールリング１１，１１
Ａ間には非磁性材料よりなるデイスタンスカラー
２６が配置されて空気室１７Ａが形成されてい
る。すなわち、圧力P₃の空気室１７、圧力P₄の空
気室１７Ａおよび圧力P₅の空気室１７Ｂの３ケ
が形成されたもので、カラー２６には空気補給孔
２６Ａを有する。そして、軸方向に対向する各組のポールリング
１１Ａ，１１における磁性流体補給孔１２Ａ，１
２は空気室１７Ａに向かつて開口されている。更に、補給システム２０，２０Ａ，２０Ｂは各
空気室１７，１７Ａ，１８Ｂに対応して３個それ
ぞれ独立して具備されており、補給システム２０
は対応する空気室１７に、補給システム２０Ａは
対応する空気室７Ａに、補給システム２０Ｂは対
応する空気室１７Ｂに、それぞれ空気と新しい磁
性流体を補給するようにパイプ２１，２１Ａ，２
１Ｂおよびパイプ２３，２３Ａ，２３Ｂが接続さ
れている。従つて、第１具体例と同様に、空気及び磁性流
体が各空気室およびシール部へそれぞれ独立して
遠隔操作により補給されることになる。（発明の効果）本発明は以上の通りであり、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。磁性流体軸シールのシール機能維持期間が長
くなる。磁性流体と液体との混合劣化による磁性流体
軸シールの耐圧力の低下を感知し、新しい磁性
流体を必要に応じて自動的に補給することが可
能となり、シール機能維持期間が長くなる。等々の利点があり、実益大である。磁性流体の補給孔は、環状ギヤツプの近傍で
該ギヤツプに封入されている磁性流体より径方
向外方でかつ空気室に向けて開口されているの
で、新しい磁性流体を自動的に補給する場合で
も既に封入した磁性流体の乱れを防止し、耐圧
力を確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１具体例の断面図、第２図
は補給システムの詳細図、第３図は第２具体例の
断面図、第４図は実験例用の機構を示す断面図で
ある。１０…回転軸、１１，１１Ａ…ポールリング、
１２，１２Ａ…磁性流体補給孔、１３…環状ギヤ
ツプ、１４…磁性流体、１５…磁石、１７…空気
室、１８…空気補給孔、２０…補給システム、２
２…磁性流体補給器、２４…圧力検知器、２５…
空気補給器。

Claims

【特許請求の範囲】１磁性材料よりなる回転軸１０に軸方向間隔を
有してポールリング１１，１１Ａが套嵌され、前
記回転軸１０の外周面とポールリング１１，１１
Ａ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１１，１１Ａ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１７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、該磁性流体に
より液体をシールする装置であつて、前記空気室１７に開口した空気補給孔１８に接
続したパイプ２３を介して圧力検知器２４を有す
る空気補給器２５が接続されて該空気室１７が液
体圧よりも高い圧力に設定可能とされており、前記ポールリング１１，１１Ａ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
１７に向けて開口された磁性流体１４の補給孔１
２，１２Ａを有し、該補給孔１２，１２Ａに接続
したパイプ２１を介して、前記圧力検知器２４の
信号で作動する磁性流体補給器２２が接続されて
いることを特徴とする液体用磁性流体軸シール装
置。