JPH10196799A - Sealing device using magnetic fluid - Google Patents

Sealing device using magnetic fluid

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Publication number
JPH10196799A
JPH10196799A JP8358848A JP35884896A JPH10196799A JP H10196799 A JPH10196799 A JP H10196799A JP 8358848 A JP8358848 A JP 8358848A JP 35884896 A JP35884896 A JP 35884896A JP H10196799 A JPH10196799 A JP H10196799A
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JP
Japan
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magnetic
magnetic pole
stage
magnetic fluid
sealing device
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Application number
JP8358848A
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Japanese (ja)
Inventor
Takumi Kimura
巧 木村
Hitoshi Okabe
均 岡部
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Nok Corp
Original Assignee
Nok Corp
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  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the movement of scattered magnetic fluids so as to prevent a reduction in magnetic fluids in a stage part by providing an annular projecting part in a first magnetic pole part, the annular projecting part being positioned adjacently to the stage part of a second magnetic pole part for suppressing the movement of magnetic fluids in a width direction, in a sealing device using the magnetic fluids. SOLUTION: A sealing device 1 provided in a rotary shaft 2 for transmitting rotational power obtains its sealing capability by a magnetic fluid ML provided in a magnetic circuit MC composed of a magnet 6 provided inside the cylindrical part 3a of a bearing part 3. This magnet 6 has, in both sides of an axial direction, magnetic pole members 7a and 7b as first magnetic pole parts to be contacted with the magnet 6 and become magnetic poles, and in the rotary shaft 2, the outer peripheral surfaces of annular projecting parts 8a, 8b,..., projectingly formed in positions from its peripheral wall surface 2a and facing the magnetic pole members 7a and 7b are made stage parts 9a and 9b. Thus, by preventing the movement of magnetic fluids scattered between the magnetic pole parts opposite the stage parts 9a and 9b and a reduction in the magnetic fluid, reductions in sealing performance and life are suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁性流体を利用し
た密封装置に関し、磁性流体シール部の磁性流体の移動
を防止する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sealing device using a magnetic fluid, and more particularly to a technique for preventing a magnetic fluid from moving in a magnetic fluid sealing portion.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、界面活性剤等の流体中に磁性
体の粒子を懸濁して存在させ、永久磁石や電磁石等の外
部磁場の磁力により、その粒子が磁気吸引されることで
流体の位置を保持し得る磁性流体の特性を利用した種々
の密封装置がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, particles of a magnetic substance are suspended in a fluid such as a surfactant, and the particles are magnetically attracted by a magnetic force of an external magnetic field such as a permanent magnet or an electromagnet, thereby causing the fluid to be absorbed. There are various types of sealing devices that make use of the properties of a magnetic fluid that can maintain position.

【0003】図7(a)は、このような磁性流体を利用
した一従来例としての密封装置100の断面構成を説明
する図であり、図7(b)は、D101部の磁場の強さ
を説明する図、図8は、図7(a)のD101部の拡大
図である。図7及び図8により密封装置100を説明す
る。
FIG. 7A is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of a conventional sealing device 100 using such a magnetic fluid, and FIG. 7B is a diagram illustrating the strength of the magnetic field of a D101 portion. FIG. 8 is an enlarged view of a portion D101 in FIG. 7A. The sealing device 100 will be described with reference to FIGS.

【0004】この密封装置100は、圧力差のある高圧
側H’及び低圧側L’の2領域間にまたがる回転軸10
1及び回転軸101の軸受部103の間に備えられてい
る。軸受部103は、回転軸101の保持及び密封を行
う円筒部103aと、円筒部103aの一方の端部に、
内部空間を真空状態(低圧側L’)とする容器102の
開口端部102aにボルトにより取り付けられるフラン
ジ部103bを備えている。
[0004] The sealing device 100 includes a rotating shaft 10 extending between two regions of a high pressure side H 'and a low pressure side L' having a pressure difference.
1 and the bearing portion 103 of the rotating shaft 101. The bearing portion 103 includes a cylindrical portion 103a that holds and seals the rotary shaft 101, and one end of the cylindrical portion 103a.
The container 102 is provided with a flange portion 103b which is attached to the opening end portion 102a of the container 102 which is in a vacuum state (low pressure side L ') by a bolt.

【0005】また、軸受部103の円筒部103aと回
転軸101とはベアリングB1,B2により相対回転運
動に対する動的な保持が行われている。
The cylindrical portion 103a of the bearing portion 103 and the rotating shaft 101 are dynamically held against relative rotational motion by bearings B1 and B2.

【0006】そして密封性に関しては、軸受部103の
円筒部103a内側に備えられた環状の磁石104によ
り形成される磁気回路MC’に介在させた磁性流体M
L’により行っている。
[0006] With respect to the sealing performance, the magnetic fluid M interposed in a magnetic circuit MC 'formed by an annular magnet 104 provided inside the cylindrical portion 103a of the bearing portion 103.
L '.

【0007】磁石104は軸方向に異極(N及びSと図
示される)が配されており、軸方向両側には磁石104
の磁極となる磁極部材105,106(以降の説明にお
いては、磁極部材105を代表させて行う)が備えられ
ている。そして、回転軸101の磁極部材105に対向
する部位に複数本の周方向に連続する凹溝107a,1
07b,・・・を形成し、磁極部材105の内周面10
5aと各凹溝の間の凸条部108a,108b,・・・
の頂面との間隙に磁束が集中するように発生させて(す
なわち凸条部108a,108b,・・・の頂面で磁束
密度が高まるようにしており、磁性流体ML’が保持さ
れる領域をステージ部とする。)、これらの間隙に磁性
流体ML’が保持されて磁性流体シール部を形成するよ
うにしている。
The magnet 104 is provided with different poles (shown as N and S) in the axial direction, and the magnets 104 are provided on both sides in the axial direction.
(In the following description, the magnetic pole member 105 is used as a representative). A plurality of circumferentially continuous concave grooves 107a, 1 are formed in a portion of the rotating shaft 101 facing the magnetic pole member 105.
, And the inner peripheral surface 10 of the magnetic pole member 105 is formed.
Projecting portions 108a, 108b,...
Are generated in such a manner that the magnetic flux concentrates in the gap with the top surface of the magnetic fluid ML ′ (that is, the magnetic flux density is increased at the top surface of the ridges 108a, 108b,...). The magnetic fluid ML ′ is held in these gaps to form a magnetic fluid seal.

【0008】形成された磁性流体シール部は、低圧側
L’と高圧側H’との間に複数の室109a,109
b,・・・を形成し、各室の圧力が順次磁性流体シール
部の耐圧範囲内で変化することにより、密封領域の両側
で圧力差がある場合においても効果的な密封性を発揮し
得るようになっている。
The formed magnetic fluid seal portion has a plurality of chambers 109a, 109 between the low pressure side L 'and the high pressure side H'.
By forming b,... and sequentially changing the pressure of each chamber within the pressure resistance range of the magnetic fluid seal portion, effective sealing performance can be exhibited even when there is a pressure difference on both sides of the sealed area. It has become.

【0009】尚、110a,110bはベアリングB
1,B2の間での磁石104及び磁極部材105,10
6の軸方向の位置を定めるスペーサリング、111は円
筒部103aの内側に備えられた各構成部材を封止固定
する固定環部材、112,113は円筒部103a内周
面側と磁極部材105,106の外周面側との密封性を
維持するOリングである。
Note that 110a and 110b are bearings B
1 and B2 between the magnet 104 and the magnetic pole members 105 and 10
6, a spacer ring 111 for determining the axial position; 111, a fixed ring member for sealing and fixing each component provided inside the cylindrical portion 103a; 112, 113, an inner peripheral surface of the cylindrical portion 103a and the magnetic pole member 105; An O-ring for maintaining the sealing property with respect to the outer peripheral surface side of 106.

【0010】図7(b)は、密封装置100のD101
部の磁場の強さを説明する図である。この図は、図8に
示す磁極部材105と回転軸101の間の軸方向の隙間
G’の磁束の分布を磁場の強さとして模式的に表わした
ものである。
FIG. 7 (b) shows the D101 of the sealing device 100.
FIG. 4 is a diagram illustrating the strength of a magnetic field of a part. This diagram schematically shows the distribution of the magnetic flux in the axial gap G ′ between the magnetic pole member 105 and the rotating shaft 101 shown in FIG. 8 as the strength of the magnetic field.

【0011】すなわち、磁石104により形成される磁
気回路MC’の磁束は、磁性体である凸条部108a
(複数の凸条部全てが該当するが、代表して記載する)
に磁束が集中するので、磁束密度の大きい領域と小さい
領域とに分かれて存在する。従って、凸条部108aの
頂面の磁場の強さ120aはその両側の凹溝107a,
107bにおける磁場の強さ121a,121bとは差
分Δfが存在することになる。
That is, the magnetic flux of the magnetic circuit MC 'formed by the magnet 104 is generated by the magnetic ridges 108a.
(All of the multiple ridges are applicable, but are listed as representatives.)
Since the magnetic flux is concentrated in the region, the magnetic flux is divided into a region having a large magnetic flux density and a region having a small magnetic flux density. Accordingly, the magnetic field strength 120a on the top surface of the ridge 108a is reduced by the concave grooves 107a on both sides thereof.
There is a difference Δf from the magnetic field strengths 121a and 121b at 107b.

【0012】また、磁性流体ML’が凸条部108aに
保持される保持力の強さは、この磁場の強さの差分Δf
により定められると共に、保持力の強さがそれぞれの磁
性流体シール部による耐圧能力に比例することになる。
The strength of the holding force for holding the magnetic fluid ML 'on the ridge 108a is the difference Δf of the strength of the magnetic field.
And the strength of the holding force is proportional to the pressure resistance capability of each magnetic fluid seal portion.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】ところで、この密封装
置100を真空シールとして機能させる場合において、
低圧側L’と高圧側H’の圧力が、それぞれ約0及び約
1.0kgf /cm2 となる場合においては、各凸条部1
08a・・・の耐圧能力の総和が1.0kgf /cm2
上となるように設計されている。そして、実際の使用状
態では、低圧側L’の圧力を真空ポンプ等で序々に低下
させることで低圧側L’と高圧側H’の圧力差を発生さ
せている。低圧側L’の圧力を真空ポンプ等で低下させ
ると、まず低圧側L’と室109aとの間で圧力差が発
生し始め、その圧力差が凸条部108aに存在する磁性
流体ML’の耐圧能力以上の差圧となるとブレーク(圧
力均衡化現象)が発生し、ブレークにより低圧側L’の
圧力が序々に高圧側H’の室へと伝播されていく。但
し、空気の流れは高圧側H’の室から低圧側L’へと移
動することになる。
By the way, when the sealing device 100 functions as a vacuum seal,
When the pressures on the low pressure side L ′ and the high pressure side H ′ are about 0 and about 1.0 kgf / cm 2 , respectively,
08a... Are designed to be 1.0 kgf / cm 2 or more. Then, in an actual use state, a pressure difference between the low pressure side L 'and the high pressure side H' is generated by gradually lowering the pressure on the low pressure side L 'with a vacuum pump or the like. When the pressure on the low-pressure side L ′ is reduced by a vacuum pump or the like, a pressure difference starts to be generated between the low-pressure side L ′ and the chamber 109a, and the pressure difference is reduced by the magnetic fluid ML ′ existing in the ridge 108a. When the pressure difference exceeds the pressure resistance, a break (pressure equilibrium phenomenon) occurs, and the break causes the pressure on the low pressure side L 'to be gradually propagated to the chamber on the high pressure side H'. However, the air flow moves from the high pressure side H 'chamber to the low pressure side L'.

【0014】すると、図8のように低圧側L’に隣接す
る室109aのブレークに伴い、凸条部108aと内周
面105aの間のステージ部に磁力により保持されてい
た磁性流体ML’が微量ではあるが飛散して、内周面1
05aの低圧側L’に磁性流体ML’1として付着した
り、凹溝107aの低圧側L’の端部に磁性流体ML’
2として付着してしまう。
When the chamber 109a adjacent to the low-pressure side L 'breaks as shown in FIG. 8, the magnetic fluid ML' held by the magnetic force on the stage between the ridge 108a and the inner peripheral surface 105a is removed. Although it is a small amount, it scatters and the inner peripheral surface 1
The magnetic fluid ML'1 adheres to the low-pressure side L 'of the magnetic fluid ML'05 on the low-pressure side L' of the concave groove 107a.
It adheres as 2.

【0015】このブレークは低圧側L’と高圧側H’と
の圧力差が均衡するまで継続的に発生するので低圧側
L’において頻繁に発生し、また、容器102に真空状
態を発生させる度に必ず発生することになり、1回のブ
レークに伴う磁性流体ML’の飛散量は極めて微小であ
ったとしても、装置を何回も稼動させることにより、磁
性流体ML’は序々に減少し密封性能の低下や寿命を縮
めることにつながる。
Since this break occurs continuously until the pressure difference between the low-pressure side L 'and the high-pressure side H' is balanced, it frequently occurs on the low-pressure side L ', and every time a vacuum is generated in the vessel 102. Even if the amount of magnetic fluid ML 'scattered by one break is extremely small, the magnetic fluid ML' is gradually reduced by operating the apparatus many times, and it is sealed. This leads to reduced performance and shorter life.

【0016】これは、一度ステージ部から移動した磁性
流体ML’は、磁力によりその存在位置が保持されなく
なり、もとのステージ部へと戻らず、序々に高圧側H’
から低圧側L’へと磁性流体ML’が移動するからであ
る。
This is because the magnetic fluid ML 'once moved from the stage does not keep its existing position due to the magnetic force, does not return to the original stage, and gradually starts to move to the high pressure side H'.
This is because the magnetic fluid ML ′ moves from to the low pressure side L ′.

【0017】また、回転軸101が高速で回転している
場合等で、振動が与えられたりした場合にはブレークの
発生することがあり、このようなブレークによっても磁
性流体ML’の移動は発生する。
A break may occur when vibration is applied, for example, when the rotating shaft 101 is rotating at a high speed, and the movement of the magnetic fluid ML 'is also caused by such a break. I do.

【0018】本発明は上記従来技術の問題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、ブレー
クにより飛散する磁性流体の移動を防止すること、また
移動した磁性流体を元のステージ部へと戻すことによ
り、ステージ部の磁性流体の減少を防止し得る磁性流体
を利用した密封装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art. It is an object of the present invention to prevent the magnetic fluid scattered by a break from moving, and to use the moved magnetic fluid for the original stage. Another object of the present invention is to provide a sealing device using a magnetic fluid that can prevent a decrease in the magnetic fluid in the stage by returning the magnetic fluid to the stage.

【0019】[0019]

【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、ハウジング部材の軸孔部と、該軸
孔部に挿通される軸との間の環状隙間に配置され、この
環状隙間の一方の周壁面側に配置される第1の磁極部
と、この第1の磁極部に対向する前記環状隙間の他方の
周壁面側に、磁束が集中するステージ部を有する第2の
磁極部と、前記第1及び第2の磁極部の間を通過する磁
界を形成する磁力発生手段と、前記第1の磁極部と対向
する第2の磁極部のステージ部との間に、前記磁界によ
り保持される磁性流体と、を備える磁性流体を利用した
密封装置において、前記第1の磁極部は、前記第2の磁
極部のステージ部に隣接する位置に、磁性流体の軸方向
の移動を抑制する環状凸部を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided an annular gap between a shaft hole of a housing member and a shaft inserted into the shaft hole, A second magnetic pole portion having a first magnetic pole portion disposed on one peripheral wall surface side of the annular gap and a stage portion on the other peripheral wall surface side of the annular gap opposed to the first magnetic pole portion on which magnetic flux is concentrated; A magnetic pole generating means for forming a magnetic field passing between the first and second magnetic poles, and a stage of the second magnetic pole facing the first magnetic pole; And a magnetic fluid held by the magnetic field, wherein the first magnetic pole portion is positioned adjacent to the stage portion of the second magnetic pole portion in the axial direction of the magnetic fluid. It is characterized by having an annular convex portion for suppressing movement.

【0020】これにより、密封領域の両側で差圧発生開
始時等に磁性流体がステージ部と対向する磁極部の間か
ら飛散しても環状凸部により、磁性流体の移動が防止さ
れる。
Accordingly, even when the magnetic fluid scatters from between the magnetic pole portions opposing the stage at the start of generation of a differential pressure on both sides of the sealed area, the movement of the magnetic fluid is prevented by the annular convex portion.

【0021】また、前記第1の磁極部は、前記第2の磁
極部のステージ部に対向する軸方向に平行な周壁面を備
え、前記環状凸部は、この周壁面から突出して設けられ
ることも好適である。
Further, the first magnetic pole portion has a peripheral wall surface parallel to the axial direction facing the stage portion of the second magnetic pole portion, and the annular convex portion is provided to protrude from the peripheral wall surface. Are also suitable.

【0022】これによると、ブレークによって環状凸部
へと移動した磁性流体は、軸方向に平行な周壁面を磁力
により元のステージ部に対向する位置へと移動し戻る。
According to this, the magnetic fluid which has moved to the annular convex portion by the break moves back to the position opposite to the original stage portion by the magnetic force on the peripheral wall parallel to the axial direction.

【0023】また、前記第1の磁極部の環状凸部は、前
記第2の磁極部のステージ部よりも低圧側に位置するこ
とも好適である。
Also, it is preferable that the annular convex portion of the first magnetic pole portion is located on a lower pressure side than the stage portion of the second magnetic pole portion.

【0024】これにより、磁性流体のブレークによる飛
散は主に低圧側へ発生するが、低圧側への磁性流体の移
動が防止される。
As a result, the scattering of the magnetic fluid due to the break occurs mainly on the low pressure side, but the movement of the magnetic fluid to the low pressure side is prevented.

【0025】前記第1の磁極部の環状凸部は、前記第2
の磁極部に複数備えられたステージ部のそれぞれに対し
て備えられることも好ましい。
The annular projection of the first magnetic pole portion is
It is also preferable that the magnetic pole part is provided for each of the plurality of stage parts.

【0026】これによると、各ステージ部に存在する磁
性流体がブレークによって他のステージ部に移動するこ
とが防止され、各ステージ部における磁性流体の量が不
均一となりにくい。
According to this, the magnetic fluid present in each stage is prevented from moving to another stage due to a break, and the amount of the magnetic fluid in each stage is less likely to be non-uniform.

【0027】前記第1の磁極部の環状凸部は、非磁性体
であることも好ましい。
It is also preferable that the annular projection of the first magnetic pole is made of a non-magnetic material.

【0028】非磁性体であることから、移動した磁性流
体が環状凸部に磁気吸引されることがなく、元のステー
ジ部へと磁性流体が戻ることを妨げることがない。
Since it is a non-magnetic material, the magnetic fluid that has moved is not magnetically attracted to the annular projection, and does not prevent the magnetic fluid from returning to the original stage.

【0029】また、前記環状凸部は、傾斜した側端面を
備えることも良い。
Further, the annular convex portion may have an inclined side end surface.

【0030】これによると、側端面が高圧側に向かって
傾斜している場合には、環状凸部の傾斜面に位置する磁
性流体が、ステージ面で回転流動する磁性流体と共に連
れ回り回転流動することで、遠心力により傾斜面を高圧
側へと移動し、反対に側端面が低圧側に向かう場合には
飛散した磁性流体の捕捉領域を大きくすることができ
る。
According to this, when the side end surface is inclined toward the high pressure side, the magnetic fluid located on the inclined surface of the annular convex portion rotates and flows together with the magnetic fluid rotating and flowing on the stage surface. Thus, when the inclined surface moves toward the high pressure side due to centrifugal force, and when the side end surface moves toward the low pressure side, the trapped area of the scattered magnetic fluid can be increased.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施の形態1)以下に本発明を図示の第1の実施の形
態に基づいて説明する。図1は磁性流体を利用した密封
装置1の断面構成説明図である。
(Embodiment 1) The present invention will be described below based on a first embodiment shown in the drawings. FIG. 1 is an explanatory view of a sectional configuration of a sealing device 1 using a magnetic fluid.

【0032】この密封装置1は、ハウジング部材として
例えば内部を真空状態にする真空チャンバVCの外側か
ら内部に回転動力を伝達する回転軸2の回転動導入部に
備えられている。
The sealing device 1 is provided as a housing member, for example, at a rotary motion introducing portion of a rotary shaft 2 for transmitting rotary power from the outside to the inside of a vacuum chamber VC for making the inside a vacuum state.

【0033】真空チャンバVCの運転時には、真空ポン
プ等により内部の真空引きを行うのでその内部が低圧側
Lとなり、大気圧側である高圧側Hとの間に圧力差が発
生する。
During the operation of the vacuum chamber VC, the inside thereof is evacuated by a vacuum pump or the like, so that the inside becomes the low pressure side L, and a pressure difference is generated between the inside and the high pressure side H which is the atmospheric pressure side.

【0034】従ってこの実施の形態では、密封装置1は
その圧力差のある2領域間を隔て、低圧側Lの真空度を
保持しつつ回転軸2により真空チャンバVC内部に回転
動力を導入するために、回転軸2と回転軸2が挿通され
る軸受部3との間の環状隙間4に備えられている。
Therefore, in this embodiment, the sealing device 1 introduces rotational power into the vacuum chamber VC by the rotating shaft 2 while maintaining the degree of vacuum on the low pressure side L, between the two regions having the pressure difference. In addition, an annular gap 4 is provided between the rotating shaft 2 and the bearing 3 through which the rotating shaft 2 is inserted.

【0035】この軸受部3は、回転軸2の保持及び密封
を行う円筒部3aと、円筒部3aの一方の端部に、内部
空間を真空状態(低圧側L)とする真空チャンバVCの
軸孔部VCaに取り付けられるフランジ部3bを備えて
いる。
The bearing portion 3 includes a cylindrical portion 3a for holding and sealing the rotary shaft 2 and a shaft of a vacuum chamber VC having an internal space in a vacuum state (low pressure side L) at one end of the cylindrical portion 3a. It has a flange 3b attached to the hole VCa.

【0036】密封装置1において、軸受部3と回転軸2
とはベアリング5a,5bにより相対回転運動に対する
動的な保持が行われている。そして密封性に関しては、
軸受部3の円筒部3a内側に備えられた磁力発生手段と
しての磁石6により形成される磁気回路MCに介在させ
た磁性流体MLにより行っている。
In the sealing device 1, the bearing 3 and the rotating shaft 2
With the bearings 5a and 5b, dynamic holding against relative rotational movement is performed. And regarding the sealing,
This is performed by a magnetic fluid ML interposed in a magnetic circuit MC formed by magnets 6 as magnetic force generating means provided inside the cylindrical portion 3a of the bearing portion 3.

【0037】磁石6は軸方向に異極が配されており、軸
方向両側には磁石6に当接して磁極となる第1の磁極部
としての磁極部材7a,7bが備えられている。回転軸
2には、周壁面2aから磁極部材7a,7bに対向する
それぞれの部位に、複数本の周方向に連続する環状の凸
条8a,8b・・・が突出して形成され、凸条8a,8
b・・・の外周丁面をステージ部9a,9b,・・・と
している。
The magnet 6 is provided with different poles in the axial direction. Magnetic pole members 7a and 7b are provided on both sides in the axial direction as first magnetic pole portions which contact the magnet 6 and become magnetic poles. A plurality of circumferentially extending annular ridges 8a, 8b,... Protruding from the peripheral wall surface 2a at respective portions facing the magnetic pole members 7a, 7b are formed on the rotation shaft 2. , 8
are set as stage portions 9a, 9b,...

【0038】尚、10a,10bはベアリング5a,5
bの間での磁石6及び磁極部材7a,7bの軸方向の位
置を定めるスペーサリング、11は円筒部3aの内側に
備えられた各構成部材を封止固定する固定環部材、1
2,13は円筒部3aの内周面側と磁極部材7a,7b
の外周面側との密封性を維持するOリングである。
The bearings 10a and 10b are bearings 5a and 5b.
b, a spacer ring for determining the axial positions of the magnet 6 and the magnetic pole members 7a, 7b between the fixed ring member 11 and a fixed ring member 11 for sealing and fixing each constituent member provided inside the cylindrical portion 3a;
Reference numerals 2 and 13 denote inner peripheral surfaces of the cylindrical portion 3a and magnetic pole members 7a and 7b.
O-ring that maintains the sealing performance with the outer peripheral surface side of the O-ring.

【0039】図2は、図1のD1部を拡大し、本実施の
形態の特徴的な構成を説明する図である。この密封装置
1においても、真空チャンバVCの使用開始時におい
て、低圧側Lと高圧側Hとの間に圧力差が発生し、各ス
テージ部9a,9b,・・・(以後ステージ部9aを代
表させる。)の圧力バランスが安定するまでの間や、真
空チャンバVCの真空引きが完了して回転軸が高速で駆
動される状態等において、ブレークによる磁性流体ML
の飛散が発生する。
FIG. 2 is an enlarged view of a portion D1 in FIG. 1 for explaining a characteristic configuration of the present embodiment. In the sealing device 1 as well, at the start of use of the vacuum chamber VC, a pressure difference is generated between the low-pressure side L and the high-pressure side H, and each stage 9a, 9b,. Until the pressure balance becomes stable, or in a state where the evacuation of the vacuum chamber VC is completed and the rotating shaft is driven at a high speed, etc., the magnetic fluid ML by the break
Scattering occurs.

【0040】このような磁性流体MLの飛散は、磁極部
材7aの低圧側Lの内周側端部に環状凸部15を備える
ことにより、環状凸部15の高圧側Hの壁面15aから
低圧側Lへ移動することなく、図2に示されるように磁
性流体ML1として環状凸部15とステージ部9aの間
に留まる。
The scattering of the magnetic fluid ML can be prevented by providing the annular convex portion 15 at the inner peripheral end of the low pressure side L of the magnetic pole member 7a. Without moving to L, as shown in FIG. 2, the magnetic fluid ML1 stays between the annular convex portion 15 and the stage portion 9a.

【0041】また、磁極部材7aの内周壁面7cは各ス
テージ部9a,9b,・・・に平行に対向するよう、軸
方向に平行としているので、磁性流体ML1はステージ
部9aに保持される磁性流体MLと一体化し、序々に磁
束密度の大きいステージ部9a側へと移動する。この場
合に、ステージ部9aのギャップ間隔G1が、環状凸部
15の内周端部15bと回転軸2の外周表面のギャップ
間隔G2よりも小さく設定することにより、磁束密度が
G1部>G2部となるためステージ部9a側へと移動す
る効果が期待できる。
Also, since the inner peripheral wall surface 7c of the magnetic pole member 7a is parallel to the axial direction so as to face the respective stage portions 9a, 9b,... In parallel, the magnetic fluid ML1 is held by the stage portion 9a. It is integrated with the magnetic fluid ML, and gradually moves to the stage 9a side where the magnetic flux density is large. In this case, by setting the gap interval G1 of the stage portion 9a smaller than the gap interval G2 between the inner peripheral end portion 15b of the annular convex portion 15 and the outer peripheral surface of the rotary shaft 2, the magnetic flux density is G1 portion> G2 portion. Therefore, the effect of moving to the stage 9a side can be expected.

【0042】(実施の形態2)図3は、第2の実施の形
態を説明する図である。この実施の形態においては、第
1の実施の形態の環状凸部15を非磁性体の環状部材2
1により構成されている。その他の構成において第1の
実施の形態と同様の構成に関しては、同じ符号を付して
その説明を省略する。
(Embodiment 2) FIG. 3 is a diagram for explaining a second embodiment. In this embodiment, the annular projection 15 of the first embodiment is replaced with a non-magnetic annular member 2.
1. In other configurations, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0043】環状部材の材質は、磁性を帯びない金属や
樹脂材料等を使用することができ、磁極部材7aの内周
面との接合は限定されるものではないが、例えば嵌め合
い(締り嵌合)や、接着、ネジ締結等の方法を採用する
ことができる。
As the material of the annular member, a non-magnetic metal or resin material can be used, and the joining with the inner peripheral surface of the magnetic pole member 7a is not limited. Method), bonding, screw fastening, and the like.

【0044】この実施の形態では、環状部材21が非磁
性体であることから、環状部材21の近傍では磁束密度
が高まることがなく、環状部材21により軸方向の移動
が抑制された磁性流体ML1は、よりスムーズに磁束密
度の大きいステージ部9a側へと移動する。
In this embodiment, since the annular member 21 is a non-magnetic material, the magnetic flux density does not increase in the vicinity of the annular member 21 and the magnetic fluid ML1 whose axial movement is suppressed by the annular member 21 is suppressed. Move more smoothly to the stage 9a side where the magnetic flux density is large.

【0045】(実施の形態3)第3の実施の形態では、
図4に示されるように各ステージ部9a,9b,・・・
のそれぞれに対して環状部材22a,22b・・・を備
えることも好適である。環状部材の位置決めを行う際
に、各環状部材の間にスペーサを備えたり、また磁極部
材7aの内周面に浅い溝を形成しておき、この溝に各環
状部材を嵌め込むことを行っても良い。
(Embodiment 3) In the third embodiment,
As shown in FIG. 4, each stage 9a, 9b,.
Are preferably provided with annular members 22a, 22b,. When positioning the annular members, a spacer is provided between the annular members, or a shallow groove is formed in the inner peripheral surface of the magnetic pole member 7a, and each annular member is fitted into this groove. Is also good.

【0046】真空チャンバVCの使用開始時において、
圧力バランスが安定するまでに各ステージ部で発生する
ブレークによる飛散した磁性流体をトラップし、元のス
テージ部へと移動させることが各ステージ部で行われる
ので、ステージ部に保持される磁性流体の量が不均一と
なりにくい。
At the start of use of the vacuum chamber VC,
Until the pressure balance stabilizes, the magnetic fluid scattered by the break generated at each stage is trapped and moved to the original stage at each stage, so that the magnetic fluid retained at the stage is The amount is not likely to be uneven.

【0047】(実施の形態4)第4の実施の形態では、
図5に示されるように各環状部材31,32a,・・・
の高圧側Hの側端面を傾斜面(環状部材31の傾斜面3
1aのように、ラジアル方向に向かい高圧側H方向に傾
斜している。)としている。
(Embodiment 4) In the fourth embodiment,
As shown in FIG. 5, each of the annular members 31, 32a,.
The side end surface of the high pressure side H is inclined (the inclined surface 3 of the annular member 31).
As shown in 1a, it is inclined in the high-pressure side H direction toward the radial direction. ).

【0048】回転軸2の回転に伴い、各ステージ部9
a,9b,・・・に保持される磁性流体MLが少しずつ
回転流動することを利用し、傾斜面に付着している磁性
流体ML1がステージ部に保持されている磁性流体ML
と一緒に連れ回り、この回転流動により発生する遠心力
(矢印A1)が、磁性流体ML1を高圧側Hへと移動す
ること(矢印A2)を補助している。
With the rotation of the rotating shaft 2, each stage 9
Using the fact that the magnetic fluid ML held at a, 9b,... rotates and flows little by little, the magnetic fluid ML1 attached to the inclined surface is held by the magnetic fluid ML held at the stage.
The centrifugal force (arrow A1) generated by this rotational flow assists in moving the magnetic fluid ML1 to the high pressure side H (arrow A2).

【0049】(実施の形態5)第5の実施の形態では、
図6に示されるように各環状部材41,42a,42b
・・・の高圧側Hの側端面を、第4の実施の形態とは反
対に、低圧側Lに向かう(軸心に向かって高圧側H方向
に傾斜している)傾斜面としている。
(Embodiment 5) In the fifth embodiment,
As shown in FIG. 6, each of the annular members 41, 42a, 42b
The high-pressure side H has an inclined surface facing the low-pressure side L (inclined in the high-pressure side H direction toward the axis), contrary to the fourth embodiment.

【0050】この傾斜面により、低圧側Lの圧力が真空
引きされて高圧側Hと圧力差が発生するときに生じるバ
ーストに対して、低圧側Lへ飛散する磁性流体MLの捕
捉領域を大きくすることができる。バースト後に各環状
部材の傾斜面に捕捉された磁性流体は、地場の強いステ
ージ部に磁気吸引されて引き戻される。
With this inclined surface, the trapping area of the magnetic fluid ML scattered on the low pressure side L is increased with respect to the burst generated when the pressure on the low pressure side L is evacuated to generate a pressure difference with the high pressure side H. be able to. After the burst, the magnetic fluid captured on the inclined surfaces of the annular members is magnetically attracted to the strong local stage and pulled back.

【0051】[0051]

【発明の効果】上記実施の形態により説明された本発明
の磁性流体を利用した密封装置によると、磁性流体がス
テージ部と対向する磁極部の間から飛散しても環状凸部
により、磁性流体の移動が防止され、第1の磁極部の周
壁面を移動して元の位置へと移動し、磁性流体の減少を
防止して密封性能や寿命の低下が抑えられる。
According to the sealing device using the magnetic fluid of the present invention described in the above embodiment, even if the magnetic fluid scatters from between the magnetic pole portions facing the stage portion, the magnetic fluid is formed by the annular convex portion. Of the first magnetic pole portion to move to the original position, thereby preventing a decrease in the magnetic fluid, thereby suppressing a decrease in sealing performance and life.

【0052】第1の磁極部の環状凸部が、第2の磁極部
のステージ部よりも低圧側に位置することで、低圧側へ
の磁性流体の移動が防止される。
Since the annular convex portion of the first magnetic pole portion is located on a lower pressure side than the stage portion of the second magnetic pole portion, the movement of the magnetic fluid to the lower pressure side is prevented.

【0053】複数備えられたステージ部のそれぞれに対
して環状凸部が備えられることで、各ステージ部におけ
る磁性流体の量が不均一となりにくい。
Since the annular projection is provided for each of the plurality of stages, the amount of the magnetic fluid in each stage is less likely to be non-uniform.

【0054】環状凸部が非磁性体であるで、移動した磁
性流体が環状凸部に磁気吸引されることがなく、元のス
テージ部へと磁性流体が戻り易い。
Since the annular convex portion is a non-magnetic material, the magnetic fluid that has moved is not magnetically attracted to the annular convex portion, and the magnetic fluid easily returns to the original stage.

【0055】環状凸部の側端面に傾斜面を備えるもの
は、側端面が高圧側に向かって傾斜している場合には、
環状凸部の傾斜面に位置する磁性流体は、ステージ部で
回転流動する磁性流体と共に連れ回り回転流動すること
で、遠心力により傾斜面を高圧側へと移動するのでステ
ージ部における磁性流体の量を維持し、反対に側端面が
低圧側に向かう場合には飛散した磁性流体の捕捉領域を
大きくすることができ、磁性流体の減少を防止する。
In the case where the side end surface of the annular convex portion has an inclined surface, when the side end surface is inclined toward the high pressure side,
The magnetic fluid located on the inclined surface of the annular convex portion rotates and flows together with the magnetic fluid rotating and flowing on the stage portion, so that the inclined surface moves to the high pressure side due to centrifugal force. In contrast, when the side end face is directed to the low pressure side, the trapped area of the scattered magnetic fluid can be enlarged, and the decrease of the magnetic fluid can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は本発明を適用した密封装置の断面構成説
明図。
FIG. 1 is an explanatory view of a sectional configuration of a sealing device to which the present invention is applied.

【図2】図2は第1の実施の形態のステージ部近傍の断
面構成説明図。
FIG. 2 is an explanatory cross-sectional configuration diagram of the vicinity of a stage according to the first embodiment;

【図3】図3は第2の実施の形態のステージ部近傍の断
面構成説明図。
FIG. 3 is an explanatory cross-sectional configuration diagram near a stage unit according to a second embodiment;

【図4】図4は第3の実施の形態のステージ部近傍の断
面構成説明図。
FIG. 4 is a cross-sectional configuration explanatory view near a stage unit according to a third embodiment.

【図5】図5は第4の実施の形態のステージ部近傍の断
面構成説明図。
FIG. 5 is an explanatory view of a cross-sectional configuration near a stage section according to a fourth embodiment.

【図6】図6は第5の実施の形態のステージ部近傍の断
面構成説明図。
FIG. 6 is a cross-sectional configuration explanatory view near a stage section according to a fifth embodiment.

【図7】図7は従来の密封装置の断面構成説明図と磁場
の強さを説明する図。
FIG. 7 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of a conventional sealing device and a diagram illustrating the strength of a magnetic field.

【図8】図8は図7のD101部の拡大図。FIG. 8 is an enlarged view of a portion D101 in FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 密封装置 2 回転軸 2a 周壁面 3 軸受部 5a,5b ベアリング 6 磁石(磁力発生手段) 7a,7b 磁極部材 8a,8b 凸条 9a,9b ステージ部 10a,10b スペーサリング 11 固定環部材 12,13 Oリング 15,21,22a,31,32a 環状凸部 15a 壁面 G1,G2 ギャップ間隔 H 高圧側 L 低圧側 MC 磁気回路 ML,ML1 磁性流体 VC 真空チャンバ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sealing device 2 Rotation shaft 2a Peripheral wall surface 3 Bearing part 5a, 5b Bearing 6 Magnet (magnetic force generation means) 7a, 7b Magnetic pole member 8a, 8b Protrusion 9a, 9b Stage part 10a, 10b Spacer ring 11 Fixed ring member 12, 13 O-ring 15,21,22a, 31,32a Annular convex part 15a Wall surface G1, G2 Gap interval H High pressure side L Low pressure side MC Magnetic circuit ML, ML1 Magnetic fluid VC Vacuum chamber

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ハウジング部材の軸孔部と、該軸孔部に
挿通される軸との間の環状隙間に配置され、 この環状隙間の一方の周壁面側に配置される第1の磁極
部と、 この第1の磁極部に対向する前記環状隙間の他方の周壁
面側に、磁束が集中するステージ部を有する第2の磁極
部と、 前記第1及び第2の磁極部の間を通過する磁界を形成す
る磁力発生手段と、 前記第1の磁極部と対向する第2の磁極部のステージ部
との間に、前記磁界により保持される磁性流体と、 を備える磁性流体を利用した密封装置において、 前記第1の磁極部は、前記第2の磁極部のステージ部に
隣接する位置に、磁性流体の軸方向の移動を抑制する環
状凸部を備えることを特徴とする磁性流体を利用した密
封装置。
1. A first magnetic pole portion disposed in an annular gap between a shaft hole of a housing member and a shaft inserted into the shaft hole, and disposed on one peripheral wall surface side of the annular gap. A second magnetic pole portion having a stage on which the magnetic flux concentrates on the other peripheral wall surface side of the annular gap opposed to the first magnetic pole portion, and passing between the first and second magnetic pole portions A magnetic force generated by a magnetic fluid generated between the first magnetic pole portion and a stage portion of a second magnetic pole portion facing the first magnetic pole portion. In the apparatus, the first magnetic pole portion includes a ring-shaped convex portion at a position adjacent to the stage portion of the second magnetic pole portion to suppress the axial movement of the magnetic fluid. Sealing device.
【請求項2】 前記第1の磁極部は、前記第2の磁極部
のステージ部に対向する軸方向に平行な周壁面を備え、
前記環状凸部は、この周壁面から突出して設けられるこ
とを特徴とする請求項1に記載の磁性流体を利用した密
封装置。
2. The first magnetic pole part includes a peripheral wall parallel to an axial direction facing a stage part of the second magnetic pole part,
The sealing device according to claim 1, wherein the annular protrusion is provided to protrude from the peripheral wall surface.
【請求項3】 前記第1の磁極部の環状凸部は、前記第
2の磁極部のステージ部よりも低圧側に位置することを
特徴とする請求項1または2に記載の磁性流体を利用し
た密封装置。
3. The magnetic fluid according to claim 1, wherein the annular convex portion of the first magnetic pole portion is located on a lower pressure side than the stage portion of the second magnetic pole portion. Sealing device.
【請求項4】 前記第1の磁極部の環状凸部は、前記第
2の磁極部に複数備えられたステージ部のそれぞれに対
して備えられることを特徴とする請求項3に記載の磁性
流体を利用した密封装置。
4. The magnetic fluid according to claim 3, wherein the annular convex portion of the first magnetic pole portion is provided for each of a plurality of stage portions provided on the second magnetic pole portion. Sealing device using.
【請求項5】 前記第1の磁極部の環状凸部は、非磁性
体であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに
記載の磁性流体を利用した密封装置。
5. The sealing device according to claim 1, wherein the annular projection of the first magnetic pole portion is a non-magnetic material.
【請求項6】 前記環状凸部は、傾斜した側端面を備え
ることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の
磁性流体を利用した密封装置。
6. The sealing device using a magnetic fluid according to claim 1, wherein the annular convex portion has an inclined side end surface.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003104689A1 (en) * 2002-06-11 2003-12-18 独立行政法人物質・材料研究機構 Magnetic fluid-seal rotation shaft mechanism

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