JPS599369A - 磁性流体シ−ル機構 - Google Patents
磁性流体シ−ル機構Info
- Publication number
- JPS599369A JPS599369A JP57117774A JP11777482A JPS599369A JP S599369 A JPS599369 A JP S599369A JP 57117774 A JP57117774 A JP 57117774A JP 11777482 A JP11777482 A JP 11777482A JP S599369 A JPS599369 A JP S599369A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- yoke
- magnetic fluid
- fluid
- magnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
- F16J15/43—Sealings 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)
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。
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、ハウジングとこのハウジングに運動可能に支
持された軸との間に保持される磁性流体によってこれら
の間をシールするシール機構に関し、特に軸の運動に基
づく磁性流体の流出及び剥離を未然に防止するように企
図したものである。
持された軸との間に保持される磁性流体によってこれら
の間をシールするシール機構に関し、特に軸の運動に基
づく磁性流体の流出及び剥離を未然に防止するように企
図したものである。
密封室の内部と外部と全回転軸や１ピストンロツド等の
回転運動や直線運動する軸を介して連通ずる場合、密封
室と軸とのシールについてまず第一に考慮しなければな
らない。特に、大規模集積回路の製造に必要な各種薄膜
形成装置や −露光装置或いは宇宙空間をシュミレー
トしたス２−スチャンパ等のように密封室が真空槽の場
合には、シール機４看が装置全体の信頼性を大きく左右
するため、従来からの０リングや、Ｊツキング材等のゴ
ム状弾性体全シール材としたものでは気密性や耐久性の
点で問題が多く、とて型可動部分のシールには使用でき
なかったのである。
回転運動や直線運動する軸を介して連通ずる場合、密封
室と軸とのシールについてまず第一に考慮しなければな
らない。特に、大規模集積回路の製造に必要な各種薄膜
形成装置や −露光装置或いは宇宙空間をシュミレー
トしたス２−スチャンパ等のように密封室が真空槽の場
合には、シール機４看が装置全体の信頼性を大きく左右
するため、従来からの０リングや、Ｊツキング材等のゴ
ム状弾性体全シール材としたものでは気密性や耐久性の
点で問題が多く、とて型可動部分のシールには使用でき
なかったのである。
近年、ｄ？リフェニルエーテルやアルキルナフタリン等
の流体を分散媒として磁ｌｅｔ体の微粉末を混和した磁
性流体を磁力によりシール材としてシール部分に保持す
るようにしたものが開発され、極めて優秀々密封性が摩
擦抵抗の低い状態で得られることから、前述した真空槽
とこれに対して運動可能な軸との間のシール材として用
いられている。この磁性流体を使用した従来ので一ル機
構の一例を破断して表す第１図に示すように、ハウジン
グ１に対して運動可能に支持された軸２の周囲には、永
久磁石３とこの永久磁石３を挾んで対向する一対のヨー
ク４とがハウジング１に取シイ」けられており、軸２の
外周面とこの軸ｌの外周面に近接状態で対向するヨーク
４の内周面との間に磁性流体５が前記永久磁石の磁力に
よシ保持されている。
の流体を分散媒として磁ｌｅｔ体の微粉末を混和した磁
性流体を磁力によりシール材としてシール部分に保持す
るようにしたものが開発され、極めて優秀々密封性が摩
擦抵抗の低い状態で得られることから、前述した真空槽
とこれに対して運動可能な軸との間のシール材として用
いられている。この磁性流体を使用した従来ので一ル機
構の一例を破断して表す第１図に示すように、ハウジン
グ１に対して運動可能に支持された軸２の周囲には、永
久磁石３とこの永久磁石３を挾んで対向する一対のヨー
ク４とがハウジング１に取シイ」けられており、軸２の
外周面とこの軸ｌの外周面に近接状態で対向するヨーク
４の内周面との間に磁性流体５が前記永久磁石の磁力に
よシ保持されている。
ところで、軸２とヨーク４との間の磁性流体５は、軸２
が回転運動や低速の直線運動の場合には、この時の状態
を表す第２図（ａ）に示すように軸２とヨーク４との間
に正しく介在しているが、軸２が高速で直線運動する場
合には、この時の状態を表す第２図（ｂ）に示すように
磁性流体５が軸２の移動方向に引っ張られてしまい、一
部が軸２から剥離すると共に軸２とヨーク４との間から
流出してしまう欠点があった。この現象は粘度の高い分
散媒を用いた磁性流体５に顕著であるため、粘度の低い
分散媒を用いた磁性流体５の場合にはある程度改善でき
る。しかし、前述した真空槽等に適用する場合には粘度
が篩く低蒸気圧の分散媒を用いた磁性流体５でないと、
真空槽内部が汚染されてしまう虞がある。
が回転運動や低速の直線運動の場合には、この時の状態
を表す第２図（ａ）に示すように軸２とヨーク４との間
に正しく介在しているが、軸２が高速で直線運動する場
合には、この時の状態を表す第２図（ｂ）に示すように
磁性流体５が軸２の移動方向に引っ張られてしまい、一
部が軸２から剥離すると共に軸２とヨーク４との間から
流出してしまう欠点があった。この現象は粘度の高い分
散媒を用いた磁性流体５に顕著であるため、粘度の低い
分散媒を用いた磁性流体５の場合にはある程度改善でき
る。しかし、前述した真空槽等に適用する場合には粘度
が篩く低蒸気圧の分散媒を用いた磁性流体５でないと、
真空槽内部が汚染されてしまう虞がある。
このように、真空槽と高速直線運動する軸との間に磁性
流体をシール材として保持させた従来のシール機構では
、磁性流体の剥ｐ＋ＩＭ流出現象があるために真空槽内
が汚染され易く、しかも磁性流体の流出に伴うシール能
力の低下があシ、余シ信頼性に優れたものではなかった
。
流体をシール材として保持させた従来のシール機構では
、磁性流体の剥ｐ＋ＩＭ流出現象があるために真空槽内
が汚染され易く、しかも磁性流体の流出に伴うシール能
力の低下があシ、余シ信頼性に優れたものではなかった
。
本発明は摩擦抵抗が低い磁性流体の特性を生かし、真空
槽と高速直線運動する軸との間に使用しても剥離流出現
象のない信頼性の高い磁性流体シール機構全提供するこ
とを目的とする。
槽と高速直線運動する軸との間に使用しても剥離流出現
象のない信頼性の高い磁性流体シール機構全提供するこ
とを目的とする。
一般に、磁性流体でその両側に位置する空気や液体等の
非磁性流体全シールする場合、保持し得る圧力差Ｐは、
磁場による空隙に位置する磁性流体の磁荷をＭｌこの空
隙の磁界の強さをＨとすると、 と９ Ｆ）、圧力差Ｐつする密封力を高めるためには最
終的に空隙における磁場全増加すれば良いことが判明す
る。しかし、永久磁石だけでは形成し１０る磁場に限界
があシ、又、磁界の強さＨは空隙が大きくなるに反比例
して減少するため、加工精度との関連でむやみに空隙全
率さくすることができないのである。又、磁場に勾配を
持たせるに−４、磁性流体に作用する磁力の向きを運ｔ
ａｂ可能な軸の運動方向と逆向きにすることが可能なた
め、磁性流体を流動させにくくできる。
非磁性流体全シールする場合、保持し得る圧力差Ｐは、
磁場による空隙に位置する磁性流体の磁荷をＭｌこの空
隙の磁界の強さをＨとすると、 と９ Ｆ）、圧力差Ｐつする密封力を高めるためには最
終的に空隙における磁場全増加すれば良いことが判明す
る。しかし、永久磁石だけでは形成し１０る磁場に限界
があシ、又、磁界の強さＨは空隙が大きくなるに反比例
して減少するため、加工精度との関連でむやみに空隙全
率さくすることができないのである。又、磁場に勾配を
持たせるに−４、磁性流体に作用する磁力の向きを運ｔ
ａｂ可能な軸の運動方向と逆向きにすることが可能なた
め、磁性流体を流動させにくくできる。
本発明はかかる知見に基づき、釉が運動可能に支持され
た筒状のハウジングにそれぞれ環状をなす永久磁石及び
電磁石を設置し、これら永久磁石及び電磁石を挾んで対
向し且つこの対向側の端部の内径↓りもこれと反対側の
端部の内径が漸増するテーパ内周面をそれぞれ具えた一
対の環状をなす傾斜ヨークを前記ハウジングに取ル付け
、これら一対の傾斜ヨークの対向側の端部と前記軸の外
周面との間に磁性流体を介在させるか或いは前記傾斜ヨ
ークの間に位置する環状の第二のヨークを前記ハウジン
グに取シ付けると共にこの第二のヨークの内周面と前記
軸の外周面との間に前記磁性流体を介在させるようにし
たことを特徴とする構成によって前述の目的を達成した
ものである。
た筒状のハウジングにそれぞれ環状をなす永久磁石及び
電磁石を設置し、これら永久磁石及び電磁石を挾んで対
向し且つこの対向側の端部の内径↓りもこれと反対側の
端部の内径が漸増するテーパ内周面をそれぞれ具えた一
対の環状をなす傾斜ヨークを前記ハウジングに取ル付け
、これら一対の傾斜ヨークの対向側の端部と前記軸の外
周面との間に磁性流体を介在させるか或いは前記傾斜ヨ
ークの間に位置する環状の第二のヨークを前記ハウジン
グに取シ付けると共にこの第二のヨークの内周面と前記
軸の外周面との間に前記磁性流体を介在させるようにし
たことを特徴とする構成によって前述の目的を達成した
ものである。
つまシ、本発明による磁性流体シール機構の一実施例の
断面構造を表す第３図に示すように、ハウジング１１及
びこれと一体で大気側に位置する端板１２に軸受１３を
介して運動可能な軸１４が支持されておシ、ハウジング
１１にハ環状をなす電磁石１５及びこの電磁石１５１ｉ
−挾んで対向する一対の環状をなすヨーク１６及びこれ
らヨーク１６を間にして対向する一対の傾斜ヨーク１７
がそれぞれ取シ付けられている。又これら傾斜ヨーク１
７とヨーク１６との間には永久磁石１８がそれぞれハウ
・ゾング１１に介装されておシ、前記傾斜ヨーク１７の
内周面は対向側の端部の内径に対してこれと反対側の端
部の内径が漸次大きくなったテーノ卆状をなしている。
断面構造を表す第３図に示すように、ハウジング１１及
びこれと一体で大気側に位置する端板１２に軸受１３を
介して運動可能な軸１４が支持されておシ、ハウジング
１１にハ環状をなす電磁石１５及びこの電磁石１５１ｉ
−挾んで対向する一対の環状をなすヨーク１６及びこれ
らヨーク１６を間にして対向する一対の傾斜ヨーク１７
がそれぞれ取シ付けられている。又これら傾斜ヨーク１
７とヨーク１６との間には永久磁石１８がそれぞれハウ
・ゾング１１に介装されておシ、前記傾斜ヨーク１７の
内周面は対向側の端部の内径に対してこれと反対側の端
部の内径が漸次大きくなったテーノ卆状をなしている。
１磁性流体１９はヨーク１６の内周面と軸１４の外周面
との間に介装されるが、本実施例ではこの磁性流体１９
の蒸発による図示しない真空槽内部の汚染全防止するた
め、ラビリンスシール２０がハウジング１１及び端板１
２と軸１４との間に設けられている。
との間に介装されるが、本実施例ではこの磁性流体１９
の蒸発による図示しない真空槽内部の汚染全防止するた
め、ラビリンスシール２０がハウジング１１及び端板１
２と軸１４との間に設けられている。
従って、磁性流体１９は電磁石１５及び永久磁石１８か
らの磁場によって軸１４とヨーク１６との間に保持され
、傾斜ヨークエフによって形成される磁場の勾配のため
に万が一軸受１３側に磁性流体１９が流出しても傾斜ヨ
ーク１７の対向側の端部へと引き寄せられ、再び軸１４
とヨーク１６との間に戻される。又、永久磁石１８の他
に電磁石１５を使用しているため、磁界の強さを著しく
高めることが可能であシ、例え軸１４が高速直線運動し
ても軸１４とヨーク１６との間から磁性流体１９が剥離
して流出するような虞はない。このため、低蒸気圧で低
粘度の分散媒による磁性流体１９を使用することもでき
る。この場合、軸１４の運動量（運動方向や運動速度）
を電気的或いは光学的な検出器音用いて検出し、この検
出器からの信号によシ軸１４の運動量に対応して誘導電
圧調整器等の電流制御機器で電磁石１５の磁力を変化さ
せるようにすると、シール性能の信頼性を一層高めるこ
とが可能である。なお、停電等の事故によシミ磁石１５
が使用不能となっても永久磁石１８による磁場で磁性流
体１９に対する最低限の保持がなされるため、磁性流体
１９が完全に流出してし甘うような處汀ない。又、本実
施例ではヨーり１６の間に電磁石１５を配置したが、永
久磁石１ Ｂ’ｋ”ｌ−り１６の間に配置すると共にヨ
ーク１６と傾斜ヨーク１７との間に電磁石１５をそれぞ
れ配置するようにしてもよい。
らの磁場によって軸１４とヨーク１６との間に保持され
、傾斜ヨークエフによって形成される磁場の勾配のため
に万が一軸受１３側に磁性流体１９が流出しても傾斜ヨ
ーク１７の対向側の端部へと引き寄せられ、再び軸１４
とヨーク１６との間に戻される。又、永久磁石１８の他
に電磁石１５を使用しているため、磁界の強さを著しく
高めることが可能であシ、例え軸１４が高速直線運動し
ても軸１４とヨーク１６との間から磁性流体１９が剥離
して流出するような虞はない。このため、低蒸気圧で低
粘度の分散媒による磁性流体１９を使用することもでき
る。この場合、軸１４の運動量（運動方向や運動速度）
を電気的或いは光学的な検出器音用いて検出し、この検
出器からの信号によシ軸１４の運動量に対応して誘導電
圧調整器等の電流制御機器で電磁石１５の磁力を変化さ
せるようにすると、シール性能の信頼性を一層高めるこ
とが可能である。なお、停電等の事故によシミ磁石１５
が使用不能となっても永久磁石１８による磁場で磁性流
体１９に対する最低限の保持がなされるため、磁性流体
１９が完全に流出してし甘うような處汀ない。又、本実
施例ではヨーり１６の間に電磁石１５を配置したが、永
久磁石１ Ｂ’ｋ”ｌ−り１６の間に配置すると共にヨ
ーク１６と傾斜ヨーク１７との間に電磁石１５をそれぞ
れ配置するようにしてもよい。
更に、本発明の他の一実施例の断面構造を表す第４図に
示すように、第３図に示したヨーク１６ｆ：、省略する
と共に電磁石１５と永久磁石１８とを同軸一体に嵌合し
、軸１４と傾斜ヨーク１７０対向側の端部との間に磁性
流体１９を保持することも可能であり、この場合にｌ−
ｉ第３図に示し牟ものよシもシール部の全長を相描短く
することができる。
示すように、第３図に示したヨーク１６ｆ：、省略する
と共に電磁石１５と永久磁石１８とを同軸一体に嵌合し
、軸１４と傾斜ヨーク１７０対向側の端部との間に磁性
流体１９を保持することも可能であり、この場合にｌ−
ｉ第３図に示し牟ものよシもシール部の全長を相描短く
することができる。
又、本発明の別な他の一実施例の断面構造を表す第５図
に示すように、第３図で示した電磁石１５及び永久磁石
１８を第４図で示した同−一体形のものにすることによ
シ、磁性流体１９の保持力を非常に大きくすることがで
きる。又、軸受２１ ′ｆｃ一対のヨーク１６の間に位
置する電磁石１５を軸１４との間に設けることによシ、
軸受２１を真空中で用いる場合に対して潤滑が容易でそ
の寿命を延ばすことが可能で心、シ、潤滑油が磁性流体
１９によって密封されているために真空槽内部がこの潤
滑油で汚染される虞もない。
に示すように、第３図で示した電磁石１５及び永久磁石
１８を第４図で示した同−一体形のものにすることによ
シ、磁性流体１９の保持力を非常に大きくすることがで
きる。又、軸受２１ ′ｆｃ一対のヨーク１６の間に位
置する電磁石１５を軸１４との間に設けることによシ、
軸受２１を真空中で用いる場合に対して潤滑が容易でそ
の寿命を延ばすことが可能で心、シ、潤滑油が磁性流体
１９によって密封されているために真空槽内部がこの潤
滑油で汚染される虞もない。
なお、第４図及び第５図に示した実施例で第３図に示し
た実施例と同一機能の部側には、これと同一のね号を記
しである。又、傾斜ヨーク１７による磁性流体１９の回
収効果を高めるため、軸１４の外周面及びヨーク１６の
内周面や傾斜ヨーク１７の対局側の端部に磁性流体１９
が粘着しにくい弗素樹脂等の無極性高分子重合体をコー
ティングするようにしてもよい。
た実施例と同一機能の部側には、これと同一のね号を記
しである。又、傾斜ヨーク１７による磁性流体１９の回
収効果を高めるため、軸１４の外周面及びヨーク１６の
内周面や傾斜ヨーク１７の対局側の端部に磁性流体１９
が粘着しにくい弗素樹脂等の無極性高分子重合体をコー
ティングするようにしてもよい。
このように本発明の磁性流体シール機構によると、永久
磁石と電磁石とを併用して磁性流体の保持力を高めると
共に一対の傾斜ヨークを使用して磁場に勾配を形成し、
磁性流体の回収効果を高めるようにしたので、軸が高速
直線運動するものに対しても磁性流体の剥離や流出のな
い高信頼性のシール機構が得られる。
磁石と電磁石とを併用して磁性流体の保持力を高めると
共に一対の傾斜ヨークを使用して磁場に勾配を形成し、
磁性流体の回収効果を高めるようにしたので、軸が高速
直線運動するものに対しても磁性流体の剥離や流出のな
い高信頼性のシール機構が得られる。
第１図は従来の磁１ヒに流体シール機構の破断構造を表
す斜伏図、第２図（ａ） 、 （ｂ）は軸全低速及び高
速で直線運動させた場合の磁１７１．流体の状態を表す
従来の磁性流体シール機構の主要部のシール概念図、第
３図〜第５図はそれぞれ本発明による磁性流体シール機
構の一寅施例におけるー・部の構造全表す断面図であυ
、図中の符号で１１ｉ−１：ハウジング、 １４は軸、 １５は電磁石、 １６１ユヨーク、 １７は傾斜ヨーク、 １８は永久磁石、 １９は磁性流体、 ２１＃−ｉ軸受である。 特許出願人 日本電信ＴＩ話公社 氾１図 ハ と 女 鷺２図 ？ □１ ）・ ＼２ ５
す斜伏図、第２図（ａ） 、 （ｂ）は軸全低速及び高
速で直線運動させた場合の磁１７１．流体の状態を表す
従来の磁性流体シール機構の主要部のシール概念図、第
３図〜第５図はそれぞれ本発明による磁性流体シール機
構の一寅施例におけるー・部の構造全表す断面図であυ
、図中の符号で１１ｉ−１：ハウジング、 １４は軸、 １５は電磁石、 １６１ユヨーク、 １７は傾斜ヨーク、 １８は永久磁石、 １９は磁性流体、 ２１＃−ｉ軸受である。 特許出願人 日本電信ＴＩ話公社 氾１図 ハ と 女 鷺２図 ？ □１ ）・ ＼２ ５
Claims (2)
- （１）軸が運動可能に支持された筒状のノ・ウジングに
それぞれ環状をなす永久磁石及び電磁石全設置し、これ
ら永久磁石及び電磁石を挾んで対向し且つこの対向側の
端部の内径よシもこれと反対側の端部の内径が漸増する
チー１４内周面をそれぞれ具えた一対の環状をガす傾斜
ヨークを前記ノ・ウジングに取シ＋Ｊけ、これら一対の
傾斜ヨークの対向側の端部と前記軸の外周面との間に磁
性流体を介在させるか陵いは前記傾斜ヨークの間に位置
する環状の第二の、ヨークを前記ハウジングに取シ付け
ると共にこの第二のヨークの内周面と前記軸の外周面と
の間に前記磁性流体を介在させるようにした仁と′！ｉ
：％徴とする磁性流体シール機構。 - （２）軸の運動量を検出する検出器を設けると共にこの
検出器からの信号により前記運動量と対応して電磁石の
磁力を変化させる電流制御機器を設けたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記瞳した磁性流体シール機構
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57117774A JPS599369A (ja) | 1982-07-08 | 1982-07-08 | 磁性流体シ−ル機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57117774A JPS599369A (ja) | 1982-07-08 | 1982-07-08 | 磁性流体シ−ル機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS599369A true JPS599369A (ja) | 1984-01-18 |
Family
ID=14719988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57117774A Pending JPS599369A (ja) | 1982-07-08 | 1982-07-08 | 磁性流体シ−ル機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS599369A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60155065A (ja) * | 1984-01-23 | 1985-08-14 | Nippon Fueroo Furuideikusu Kk | 磁性流体を利用した回転シヤフトのシ−ル装置 |
| CN100392294C (zh) * | 2006-04-18 | 2008-06-04 | 北京交通大学 | 高温磁性液体密封防滴液装置 |
| CN106090239A (zh) * | 2016-08-23 | 2016-11-09 | 北京交通大学 | 磁源为电磁铁的磁性液体密封装置 |
| CN112112974A (zh) * | 2020-10-30 | 2020-12-22 | 清华大学 | 磁性液体密封装置 |
| KR20220075159A (ko) * | 2020-11-28 | 2022-06-07 | 김청균 | 다단계 단열 멀티립 시일 내장형 로터리 피드스루 실링 유니트 |
-
1982
- 1982-07-08 JP JP57117774A patent/JPS599369A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60155065A (ja) * | 1984-01-23 | 1985-08-14 | Nippon Fueroo Furuideikusu Kk | 磁性流体を利用した回転シヤフトのシ−ル装置 |
| CN100392294C (zh) * | 2006-04-18 | 2008-06-04 | 北京交通大学 | 高温磁性液体密封防滴液装置 |
| CN106090239A (zh) * | 2016-08-23 | 2016-11-09 | 北京交通大学 | 磁源为电磁铁的磁性液体密封装置 |
| CN112112974A (zh) * | 2020-10-30 | 2020-12-22 | 清华大学 | 磁性液体密封装置 |
| KR20220075159A (ko) * | 2020-11-28 | 2022-06-07 | 김청균 | 다단계 단열 멀티립 시일 내장형 로터리 피드스루 실링 유니트 |
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