JPS58137667A - 磁性流体シ−ル - Google Patents

磁性流体シ−ル

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JPS58137667A
JPS58137667A JP57018841A JP1884182A JPS58137667A JP S58137667 A JPS58137667 A JP S58137667A JP 57018841 A JP57018841 A JP 57018841A JP 1884182 A JP1884182 A JP 1884182A JP S58137667 A JPS58137667 A JP S58137667A
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seal
dynamic pressure
seal ring
magnetic fluid
ring
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JP57018841A
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Kyosaburo Furumura
恭三郎 古村
Yasuo Murakami
保夫 村上
Hiromi Sugi
杉 博美
Hiromitsu Asai
拡光 浅井
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NSK Ltd
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NSK Ltd
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B19/00Driving, starting, stopping record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor; Control thereof; Control of operating function ; Driving both disc and head
    • G11B19/20Driving; Starting; Stopping; Control thereof
    • G11B19/2009Turntables, hubs and motors for disk drives; Mounting of motors in the drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/40Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
    • F16J15/43Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid kept in sealing position by magnetic force
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Sealing (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
  • Sealing Of Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は磁性流体シール、特に従来のメカニカルシー
ルと同様の用途に供し得る磁性流体シールに関する。
従来のメカニカルシールとしては、例えば第1図に示す
ようなものが知られている。図において1はメカニカル
シールであり、ポンプ等の回転機器の回転軸2に押通し
てハウジング3内に収納されている。4は固定子である
グラファイト族のインサート、5はこのインサートに押
し付けて囲転僧動させるシールリング、6は#配回転軸
2に止めねじ7で固定されたカラー、8はこのカラー6
の挿通孔9に通した結合ピン10の先端にねじ止めした
コンブリング、11はこのコンブリング8を矢符号方向
に付勢する弾性材であるスプリング、12はコンブリン
グ8に&ffしたドライブピンで剃記シールリング5に
係合しており、これによってシールリング5は常にイン
サート4に押し付けられつつ回転軸2と一体に同転でき
るようにしである。13はシャフトパツキン、14はイ
ンサートパッキンである。
上記のように構成された従来のメカニカルシールでは、
同転部の運動シールは自己潤滑性をもっグラファイトの
インサート4と鏡面仕上されたシールリング5の接面1
Sによって行なうことにより、高IM回転するぎンプ内
の高圧流体が外部にリークしないようになっている。
しかしながら上記のようにシール面の高速回転指動によ
る接触シール卿最のため、シール面、特に比較的軟質の
ダラファイト部分の摩耗が大きく寿命に限りがある拳ま
た高度の精密加工技術が必要でありかつ全体の機構がき
わめて複雑となって高価である。さらに流体中に1形分
散物等を含む場合は摺動シール面の損傷が甚だしくなり
洩れを生じ易いから用途が限定される、という間験点が
あった。
この発明はこのような従来の問題点に着目してなされた
もので、−転軸に挿通して軸封する(口)転シールにお
いて、平面に動圧発生用溝を有する動圧シールリングと
、と・動圧シールリングに対面した他のシールリングと
、前記対面した両手面間に保持される磁性流体と、前記
シールリングのいずれか一方を、他方のシールリングに
対して常時弾性付勢するための弾性材とを備え、かつ前
記両シールリングの一方が磁石からなる磁性流体シール
を提供することにより、上記問題点を解決することを目
的としている。
以下、この発明を図面に基づいて説明する。
なお、同一または均等の部分は同一符号を附し説明を省
略する。
第2図はこの発明の第−寮施例を示す図である。
まず構成を説明すると、磁性流体シール2oはベアリン
グ21を介して図示しないポンプ等の回転機のハウジン
グ22に支承された回転軸2に挿通して前記ハウジング
22内に収納するようにしである・23は0リング24
を介してハウジング22内に固定したそれ自身は磁石で
ある動圧シールリング、25はこの動圧シールリングに
対面した同転部のシールリング、26は対面した両手面
間に保持される磁性流体、21は同転軸2に止めねじ2
8で固定されたカラーである。このカラー27の段部2
Sにはシールリングドライブ用の切欠き溝30が設けて
あり、この切欠き溝にはシールリング25が回転軸2沿
いに自在に摺動可能に係合しである。31はシールリン
グ25を常時矢符号方向に付勢するため圧縮状Iで取り
付けた弾性材である0リングで、この図では異径のもの
が2個、シールリング25とカラー21の間に装着しで
ある。32はシャフトパツキンである。
この場合、動圧シールリング23を構成する磁石はプラ
スチック磁石であってもよく、例えばバリウム7エライ
F粉末を80Wt参含有せしめたプリアミド樹脂コンパ
ウンドを射出成形して量産することができる。この酸形
時に、第2図−)に示すようなヘリングボーンのパター
ンで深さ20〜30JIlの動圧発生用溝231と、さ
らにシールリングの内外崗近辺にそれぞれ設けた磁性流
体のリザーバーi*23b、23・も同時成形される。
シールリング25に用いる材料としては磁性体、非磁性
体のいづれであってもよい。例えば軟−板のような磁性
体を用いると、動圧シールリング23の磁石との間に良
好な缶気回路が形成されるから、介在する磁性流体26
の保持力が強く、シたがって高いシール性能を要求され
る場合に適している・゛非磁性体を用いると軸回転始動
時の始動トルクが小さいから、低始動トルクを要求され
る場合に適し、また例えばシールすべき流体が腐食性の
ものの場合などには非磁性のステンレスを用いて耐食性
を向上させることができる。
なお1上記の実施例における動圧シールリング23とシ
ールリング25の位置関係は相互に入れ替えても差支え
ない。すなわち軸と一体u転する髄を動圧発生溝を有す
る動圧シールリングとし、軸と隔離して固定する偽を他
方のシールリングとしても機能上の差はない・また、動
圧シールリングの方を非磁石、シールリングの方ヲ磁石
としてもよい。
また1シールリング25を弾性的に付勢している0リン
グ31はこれに限らず、例えば断面形吠の興なるXリン
グやDリングとすることも考えちれる。或いはこれらの
弾性材に代えて圧縮はねとしてもよいがその場合はシー
ルリング25と回転軸表面間に別にシール部材を装瑞す
る必要がある。
次に作用を説明する。
回転軸2が静止中は、弾性材31の弾性により両シール
リング23.25のシール面同志は押し付けられるから
磁性流体の薄膜が介在するのみでそのギャップは敞μm
以下となり、しかも動圧溝23mのエッチ部に磁束が集
中して強く磁性流体に拘束力が作用する効果と相まって
、シール耐圧も経験的に5気圧程度まで可能である。な
お静止中の磁性流体は大部分がリザーバー溝23b、2
3C内に貯えられて外部へは流出しない。軸が回転を始
めると磁性流体は動圧溝23&のボンピング作用によっ
てシール面の中央部に向って集中する。
このため起動とほとんど同時に、きわめて低速(fll
 0〜20 r:u)ですでに磁性流体による十分な#
溝膜が形成されて、シールリング同志は流体調滑による
非接触−転となるからシールリング面の拳耗は極めて小
さい静通常運転中のシール耐圧力は動圧溝231Lの作
用で発生するシール面中火部の内圧に応じて5〜200
気圧に達するから真空シールから高圧シールに至る広範
囲の圧力に対し完全な回転シールが容易に行えることに
なる。
第3図は上記の実施例における磁性流体シール20を背
中合わせに組み合わせて二重シールとした場合の第2の
央m例を示すもので、シールの耐圧力はその分高く向上
することになる。この場合、磁性流体26はシールとハ
ウジング22とで形成される空間33内に充満させて密
封しかつ、動圧発生溝231Lは第3図(ロ)のような
スパイラルのパターンとすることにより磁性流体26を
空間33内に向って押し込むポンプ作用をもたせるよう
にすることもできる。
第4図は磁石からなる動圧シールリングに樹脂コーティ
ングした場合の第3の実施例を示すもので、動圧シール
リング(金属、プラスチック、磁石、非磁石の場合があ
り得る)23の上に耐摩耗性に富むプラスチック又は複
合プラスチック材をインサート成形によってコーティン
グすると同時に動圧発生*231Lを同時成形したもの
である。
例えは、バリウムフェライト粉末gowt嗟を含有せし
めたぎリアミド慎脂極の集方性プラスチック磁石をイン
サート部材とし、そのシール面側に80μm厚さのカー
ボン繊維20囁入すのポリ7エ二レンサル7アイド樹脂
(PP8樹脂)を射出成形すると同時に動圧発生溝も成
形したところ、はぼ同一のS*張係数を有する両材料が
完全に一体化したものを得た。このコーティングした動
圧発生溝部の厚さは数lθμ鳳ときわめて薄くてよいか
ら磁性流体の保持力を償うことはなく、動圧シールリン
グの耐摩耗性、耐食性を向上させることができるO 第5−は第4の実施例を示すもので、第4図のコーティ
ングに於て、動圧シールリングの動圧発生溝部表内34
、或いはその他の部分の表ii[iをも1凸のm向に形
成しである。この凹凸がアンカーとして作用するからコ
ーティングがよりga固に一体化して#I嘔しない。
第6図は第5の実施例を示すもので、従来のメカニカル
シール、例えば第1図に示したもの、のインサート1と
シールリング5の接面15による接触回転シール構造を
磁性流体を用いた非接触シール構造に改良した場合であ
る。すなわちインサート4のシール面には動圧発生溝を
設け、かつその動圧発生溝はプラスチック磁石である動
圧シールリング35上にインサート成形によって形成し
た4ふつ化エチレン樹脂薄膜に形成しである。非接触の
磁性流体シールとしたので寿命が従来に比べ長くなる。
このシールは比較的大形のコンプレッサーやポンプの回
転軸シールとして好適である0第7図はシールの耐圧を
十分にするための工夫で、第6の実施例を示すものであ
る〇 この実施例では、1転軸停止時の耐圧性を高めるために
、動圧シールリング23のへリングボーンパターンを設
けた面に平滑面シール部2dを同心の円環状に1つ以上
(この図では外周、内鞠。
中央の3ケ所)設けである。又、着磁は厚み方向でもよ
いが、この−では、平面上に多極の円環状のmmを行っ
ている。このようにしておくと、停正時は平面の押圧に
よるシールと、さらにその微細なすきまをシールする磁
性流体と二重の強力なシーリング作用が得られるので、
優れた耐圧性會得ることができる。
第8図は、同じくシールの耐圧を十分にするための工夫
で、第7の実施例を示すものである。これは、動圧発生
用溝23&とは別に、シールされる液体を、動圧発生用
溝231L部に巻き込まないように、押し戻して排除す
るための流入防止用溝23・を、動圧シールリング23
のへリングボーンパターンを設けた面の外周と内−の少
くとも一方に設けたものである。
この場合、動圧発生用溝23&と流入防止用溝23・と
のみぞの向きを逆にしておく。
又、流入防止用溝23・とリザーバ溝23b。
230との間は少し間隔を設け、平滑*23fを設ける
方が効果的である一部 以上説明してきたように、この発明によれば動圧発生溝
を有する動圧シールリングと、これと対面したシールリ
ングとの間に磁性流体を磁力で拘束保持し一方のシール
リングを押圧しつつ軸と一体回転させる非接触回転シー
ル構造としたため、寿命が長くかつ構造が簡単で量産に
好適な低コストの回転軸シールを提供できるという効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のメカニカルシールの断面図、第2図(イ
)はこの・発明に係る一実施例の一部を省略して示す要
部断面図、第2図(ロ)は(イ)図の(ロ)−(01@
矢視図、第3図(イ)はこの究明の第2夾施例の要部断
面図、第3図(ロ)は第2図(ロ)相当の部分図、第4
図はこの発明の第3実施例の要部断面図、第5図はこの
発明の第4実施例の要部IIT面図、第6図はこの発明
の第5実施例の断面図、第7図(イ1はこの発明の第6
実施例の要部平mt図、同じく(ロ)は同(イ)図の(
ロ)−(ロ)Illi面図、第8図(イ)はこの発明の
第7実施例の要部平面図、同じく(ロ)は向(イ)図の
(ロ)−(口111断面図である。 2・・・−・・・・・・・−・・・・・回転軸5 、2
5−−−−−・・シールリング11.31−一弾性材 23−−−−一動圧シールリング 231L−−−1動圧発生用溝 26−−−−−−碌性流体 231−−−一平滑面シール部 23・−一一一流入防止用溝 第2図 第4図 1j 第5図 第6図 第7図 (イ)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ill  回転軸に押通して軸封する回転軸シールにお
    いて、平面に動圧発生用溝を有する動圧シールリングと
    、この動圧シールリングに対面した他のシールリングと
    、制記対面した内子面間に保持される磁性流体と、前記
    シールリングのいずれか一方を、他方のシールリングに
    対して常時弾性付勢するための弾性材とを備え、かつ前
    記両シールリングの一方が磁石からなることを特徴とす
    る磁性流体シール。 (2)  動圧シールリングに少なくとも1個の平滑面
    シール51i−同心の円墳状に設けたことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の磁性流体シール。 に3;  動圧シールリングの外鞠と内−の少くとも一
    方に、流入防止用溝を設けたことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項又は第2項記載の磁性流体シール。
JP57018841A 1982-02-10 1982-02-10 磁性流体シ−ル Granted JPS58137667A (ja)

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JP57018841A JPS58137667A (ja) 1982-02-10 1982-02-10 磁性流体シ−ル
US06/463,572 US4486026A (en) 1982-02-10 1983-02-03 Sealing and bearing means by use of ferrofluid
DE19833304623 DE3304623A1 (de) 1982-02-10 1983-02-10 Dichtungs- und lageranordnung unter verwendung von ferrofluid
US06/625,046 US4598914A (en) 1982-02-10 1984-06-27 Sealing and bearing means by use of ferrofluid

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JPH025952B2 JPH025952B2 (ja) 1990-02-06

Family

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