JPS58137669A - シ−ル機構 - Google Patents

シ−ル機構

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JPS58137669A
JPS58137669A JP57019806A JP1980682A JPS58137669A JP S58137669 A JPS58137669 A JP S58137669A JP 57019806 A JP57019806 A JP 57019806A JP 1980682 A JP1980682 A JP 1980682A JP S58137669 A JPS58137669 A JP S58137669A
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JP
Japan
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movable shaft
magnetic
yoke
sealing mechanism
tapered
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JP57019806A
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JPS6239311B2 (ja
Inventor
Shojiro Miyake
正二郎 三宅
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (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】 本発明は可動軸に対するシール機構KIIL、真空親電
などの密閉された空間に対して外部から軸方向の直線運
動や輪まわ)の回転運動を導入する場合に用いて有用な
ものである。
第111#i従来O畿性流体シール機構(磁気シール機
構)を示す、岡11KThいて、ハウジング1内に#i
ミリングの永久磁石2及びこれ0両極にそれヤれ接しぇ
リンダ状0璽−り3.sが固定されて−る。これら永久
磁石2と曹−り3内に可動軸4t−買過し、可動軸4と
舎璽−り3とO闘■に永久磁石!!による磁界で磁性流
体5を保持すること虻よ)シーkt−形成している。こ
のような磁気シールは摩擦m杭が小さく且つ摩耗が無い
という利点があ)、真空装置やコンビエータディスクド
ライブ勢における密閉容器の1転シール部に実用されて
いる。
一方、上述の如自磁気シールを直線運動をする軸のシー
ルに適用することが考えられるが、種々の問題があって
実用化されていない。即ち、Ill@I#ICおいて可
動軸4が直線運動し九とすると、可動軸4に11M触し
てい為磁性流体5が引きづられ、510如く曹−り1と
のギャップ部から移動方向へ流出してしまう、そのため
、真空権勢の密閉容器内を汚染させるという問題や、流
出によ)磁性流体5が不足してシール能力が低下する等
の問題がある。
嬉!IIK直線運動への対策を図っ良磁気シール01i
lを示す。これは縦形であシ、磁気励路−〇下儒璽−り
6の内周面に軸方向に対する傾斜を持たせ、且つ、磁気
回路部の上方に磁性流体50117を設けたものである
。っtM、M−り60領斜によってこの画一り6と可動
軸4関0磁束1度に勾配を生じさせ、この磁気勾配を利
用して可動軸4の移動に伴って流出した磁性流体s1上
方の流体117に戻そうとするものである。菖2図のシ
ール機構によれば、一旦流出し良磁性流体5”Kは磁気
勾配によ)これを磁気−終部Kj!す方向の力が作用す
るのであるが、一旦流出した磁性流体は磁束密度が大き
一磁気回終部O挟隘部分に補足され、ζこで形成される
シールによって流体117 KFi戻〉難いという欠点
がある。また、狭隘部分をすぎて隙間が広い領域に存在
する磁性流体51はそこでは磁束密度が−くその拘束力
も小さいため、高速移動において飛散するという事故が
生じ易10更に、可動軸40半径方向への動きに伴って
ヨークとの隙間が変動し易く、シールの安定性に問題が
ある。
本発明は上記従来技術O欠JLK鑑み、直線運動に対す
るシールが確実なシール機構を提供することを目的とす
る。この目的は、軸方向に対して内周面が傾斜しえテー
バ冒−りを端部に備える磁性流体シールと、可動軸に対
して内周面が一定一閏でなるべく近接する筒体とを併用
するととによ)達成できる。以下、第3図〜第7図を参
照して本発W14Yt説明する。
第3図は本発明の第10実施例を示し、1はへウジング
、2は永久磁石、8FiM−り、4は可動軸、Sは磁性
流体であ)、更に、$は軸方向に対して内周面に傾斜を
持たせ良テーパヨーク、9はすべ)軸受を兼ねる筒体、
10は軸受押えである。第3図において1を真空側、l
を大気側とすると、テーバ菖−り6は磁気回路部の真空
側Iで永久磁石2Kmm配置してノ・ウジングIK固定
してあプ、且つその大径部は真空側夏に肉いている。仁
のようにテーパヨーク8を設けておくと、通常紘永久磁
石2からの磁場によって可動軸4と叢−り3関に保持さ
れている磁性流体5が可動軸4の直線運動にっれて移動
しても、テーパヨーク8によって形成される磁束密度の
勾配によって可動軸4との隙間が小さい先端方崗即ち小
径部に引き寄せられる。こO場合、テーパ璽−り8の先
端部の最小−関暑はなるべく小さい方が良いが、本実施
例では他C)N−り3の隙間すよ如も大きく取ってあり
、磁性流体5が磁気回路部の中心部へ戻シ易いようにし
である。一方、へウジングIKは可動軸4に内周面が極
〈近接する筒体9を固定してあり、これKよ)可動軸4
0牛径方向への変位を小さく抑えると共Kll性流体S
の蒸気の流出管抑えている。本実施例では筒体9はすベ
シ軸受【兼ねており、真空中での潤滑性に優れているふ
っ素樹脂や二硫化モリブデン等の同体潤滑剤を構成成分
とした複合材料など【用いえ1のである。ここては1対
の筒体9.9によル磁気回路部を挾む位置で可動軸4を
支持している。従って可動軸40半径方向変位が極めて
小さくなるから、磁気回路部における瞭聞a、bt十分
小さく取れ、よって七〇部分の磁束密度が大きくなシ耐
圧の大きい確実なシール機構となる。
筒体9は上述の如き可動軸4の変位抑制の他、可動軸4
と011間が筒体の前後よシ相当に小さいため、磁性流
体5が蒸発して真空槽等の密閉客器内に入ろうとしても
、これtil止するシールの8′目を果す、この役目を
果すため、真空槽の場合には真空のコンダクタンスを考
慮して可動軸4と筒体9関o*aet設定しておシ、特
に本実施例では筒体9を/1ウジング10軸受押え10
に圧入等で固定後、旋削や研削等によって内mYt高精
度に仕上げ、偏心等による誤差を除去しである。
なお、第3図の実施例では筒体9にすべ夛軸受を兼用さ
せたが、可動軸4はころが)軸受等の専用の軸受で支持
し、同時に可動軸4に内周面が近接する筒体を別途挿入
する構成であっても本発明のシール機構であシ@3図と
同様の効果を発揮する。
第4図は本発明の第2の実施例を示し、テーバヨーク8
0大径@端部に流出した磁性流体5″を掻き落すための
掻落部材11を形成しである。
との掻落部材11は高分子化合物や非磁性金属で作られ
、テーパヨーク8から可動軸4に向かつて突出して込る
。なお、掻落部材11は突起片、s!状体いずれでも良
く、また先端は可動軸4に接触しても良い。このような
掻落部材11を形成しておくと、可動軸4に引きづられ
て移動し良磁性流体5”は掻落部材11の先端で可動軸
4表面から掻き取られ、テーパヨーク8による磁気勾配
によって磁気回路部の中央に戻る。
なお、掻落部材11社八へジングl自体に形成した)、
筒体9とテーパヨーク8間に挟み付けて配置しても良い
第5図は本発明の第3の実施例を示し、テーパヨーク8
の先端がiII接のヨーク3に極〈接近して伸びている
。これは、流出した磁性流体を磁気回路部中央に戻し島
くする九め、狭いスペースでテーバ環−り8の傾斜を長
くし且つ所望の磁束密度関係を保とうとした形状である
。例えば曹−り3と可動軸4間の磁束密度fA、 iw
−り3とテーパ1−り8先端間の磁束密度t−B。
テーバ環−り8先端と可動軸4開の磁束密度をCとする
と、 A≧B及びA≧C・・・式(1) %式%) という式(1)あるい鉱式h>を満足する範囲でテーパ
ヨーク8の先端が隣接の曹−り3に近接し、且つテーバ
環−り8の傾斜が長いと磁性流体が戻り易い。つま)、
テーバ環−り8の傾斜が長いと流出した磁性流体を戻さ
せる磁気勾配の領域が長くなる。また、テーバ環−り8
の磁気勾配によjII間の小さい万両に引き寄せられた
磁性流体は、更に、CよIj4大きな磁束密度A又はB
の磁界に引っ張られることになシ、ヨーク3と可動軸4
関に補足される。
第6図は本発明の第4の実施例を示し、チーAg−り8
t−複数段構成している。各テーバ環−り3の作る磁束
密度はシール外側例えば真空槽からシール内部に至るほ
ど大きくなるようにしている。これによシ、流出した磁
性流体は外側のテーパヨークから内側のテーパヨークへ
願に引き寄せられて磁気回路部中央に戻る。
第7図は本発明の第5の実施例を示し、シール機構の両
側例えば真空側Iと大気側層にそれぞれテーパヨーク8
.8・を配置しである。各側1、Iのテーパヨーク8.
81の傾斜の長さ及び傾き社、永久磁石2.ヨー739
両テーバ環−り8,81及び可動軸4で構成される磁気
回路部で生じる磁場の大きさ並びに可動軸4の直線運動
のスト目−りに応じて定められる。この例では、シール
機構の全長を短かくし且つ磁性流体の真空側1への流出
を確実に防ぐため、真空側Iのテーパ長を長くシ、大気
側層のテーパ長【短くしである。
以上、嬉1〜tIMSの実施例を説明したが、いずれの
場合もテーパヨーク8.8′の少くとも内周面にふっ素
糸樹脂のような無極性ポリマーからなる低エネルギ表面
処理を施しである。このような表面処理を行うと、可動
軸4によって引きづられた磁性流体はテーパ■−り8.
8’に:は粘着しなくな)、磁気勾配によって磁気回路
部中央に容JIK戻される。なお、中央部のヨーク3で
は上述の低エネルギ表iirm理をせず、補足した磁性
流体がヨーク3と可動軸4間に磁気力及び粘着力によ)
強固に固定されるよう圧して信頼性を上げている。を九
、各実施例でのヨーク3には内周面KVIIを切ってあ
シ、磁束を集中させて密度を上げることによシ磁性′流
体の固定を確実にしている。
以上説明したように、本発明のシール機構はテーパヨー
クと可動軸に内周面が十分近接する筒体とを備えるので
、汚染が少ない確実なシール性能t−発揮する。し友が
って、真空等の密閉された空間に外部から軸方向の直線
運動及び軸まわ如の回転運動を導入することが可能とな
り、LSI (大規模集積回路)の製造装置など応用分
野が極めて広い。
【図面の簡単な説明】
菖1図は従来の磁性流体シール機構の断面図、第2図は
従来の直線運動用磁性流体シール機構の断面図、第3図
〜第7図社それぞれ本発明の一実論例を示す断面図であ
る。 図  面  中、 1はハウジング、 2は永久磁石、 3はヨーク、 4は可動軸、 5は磁性流体、 Slは流出した磁性流体、 8と8@はテーパヨーク、 9は筒体、 10は軸受押え、 11は掻落部材、 Iは真空側、 1紘大気側である。 特許出願人 日本電信電話公社 代   理   人 弁理士光石士部 (他1名)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (リ 可動軸の磁気シール機構KsPIAて、永久磁石
    と曹−りとを組合せてなる磁気回路部の端lIK軸線に
    対して内周面が傾斜し良テーバヨークを備えると共に、
    このテーパヨークの軸方内外方に可動軸に対して内mが
    極(近接する筒体を備えたこと10黴とするシール機構
    。 ←) 上記テーパ曹−りは可動−に付着した磁性流体を
    可動軸からテーパ曹−り内面に掻き落す非磁性体製の掻
    落部材を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のシール機構。 (1)  上記筒体が可動軸管軸承するすベク軸受であ
    ること10黴とする特許請求の範S第1項または嬉2項
    記載のシール機構。 (4)上記テーパl−りaS接l−り側の先端が、!1
    M先ml隣II!m−り及び可動軸との間のいずれの磁
    束密度よ)も隣IIM−りと可動軸との間の磁束密度が
    大となる範囲内で、148M−りに近接していることt
    −特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項また社
    第3項記載のシール機構。 (5)  上記テーパヨークは内周面に無極性ポリマー
    からなる低エネルギ表面処理層を形成しであること′t
    q!illきする特許請求の範囲第1項または第2項ま
    たは第3項または第4項記載のシール機構。 (6)  上記テーパヨークが磁気回路IPめ両端部に
    それぞれ備えられている仁とを特徴とする特許請求の範
    囲第1項または第2項または第3項ま良紘第4項またヰ
    第5項記載のシール機構。
JP57019806A 1982-02-12 1982-02-12 シ−ル機構 Granted JPS58137669A (ja)

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US4575103A (en) * 1984-04-09 1986-03-11 Pedu Alexander A Magnetic seal for magnetic particle clutches and brakes
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