JPS6040871A

JPS6040871A - 磁性流体を用いたシ−ル機構

Info

Publication number: JPS6040871A
Application number: JP58148989A
Authority: JP
Inventors: Sadao Takahashi; 高橋　貞男; Shojiro Miyake; 正二郎三宅
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1983-08-15
Filing date: 1983-08-15
Publication date: 1985-03-04

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】本発明は磁性流体を用いたシール機構に関するものであ
る。

磁性流体を用いたシール機４Ｍ　ＩＪ、１１７　ｐｈｉ
抵抗が少なく、摩耗がないため、回転軸のシールについ
て実用化され、多方面で使用されている。第１図は従来
の磁性流体を用いたシール機構の一例を示し、このシー
ル機構にＪ５いては、磁性流体１は、可動ＩＪＩＩｌ１
２どハウジング３に固定されたヨーク４の間の間隙に、
永久磁石５の磁界によって保持されている。

ところで、このような従来のシール機構は可動軸２が回
転する方式のもので、その場合には有効であるが、可動
軸２が軸方向に矢印（イ）のように移動するような場合
にはシール性を良好に保てないという欠点がある。ずな
わら、可動軸２が軸方向に矢印（イ）のように動いた場
合、図のように可動軸２に接触している磁性流体１が引
きずられ、可動軸２の移動方向に流出してしまうのであ
る。このため、真空槽等の密封容器用にこのシール機構
を用いた場合には、容器内部が汚染したり、また前記の
磁性流体１の流出に伴い、シール部の磁性流体の量が減
少し、シール能力が低下したり、さらに各段の磁性流体
が隣接する段の磁性流体と導通してしまい、段数が減少
したのと同様に耐圧゛が著しく減少し、真空シールとし
て適用できなくなる等の問題がある。

したがって、従来においては、可動軸を軸方向に移動す
る形式のものには、磁性流体式シール機構を適用するこ
とができず、Ｏリングでの弾性シールを用いたり、ベロ
ーズを用いたりして対処している。しかしながら、前者
の弾性シールを用いた場合、摩擦抵抗が大きく、摩耗が
発生Ｊることなどから、高速・高精度用シールとして安
定した特性が得られず、しかも寿命がみじかいという問
題があり、また後者のベローズを用いた場合は、ベロー
ズが高価であること、ベローズの伸縮スペースが必要な
こと、駆動時のバネ力が大ぎいこと、などからその用途
に制限があるといった問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたしので、可動軸が
軸方向に移動する形式のものにし適用可能な磁性流体を
用いたシール機構を提供Ｊ゛ることを目的とする。

本発明は、可動軸とハウジングの間に、可動軸と同軸に
二つの円筒体を配置し、これら可動軸、二つの円筒体、
ハウジングの各間に間隙をもたせて、これらの間隙の少
なくとも一つに磁性流体を保持させ、これによりシール
性を得るようにした点に特徴がある。さらに、もう一つ
の特徴は、それらの間隙に近接させてそのシール部の高
圧側に、らゼん状空間を右する磁性流体保持供給部を設
けた点にある。

以下、本発明を図面を参照して説明する。

第２図は本発明の一実施例を示すもので、３はハウジン
グ、２は可動軸（この場合駆動用に用いられる駆動軸で
ある。）である。可動軸２は、ハウジング３の貫通穴を
挿通し、軸受６，６により支持され、回転および軸方向
移動が可能とされている。

ハウジング３の貫通穴の内周には、環状のヨーク４．４
、およびそれらの間に環状の永久磁石５が取（ｑ４）ら
れでいる。また、ヨーク４，４の内周面と、可動ｌｉｔ
　２の外周面との間の空間に、可動軸２と同軸状に、可
動軸２寄りから内側円筒体７、外側円筒体８が互いに軸
方向に重なるＪ：うに配置されている。

内側円筒体７は軸方向一方側（図中右側）の端部がハウ
ジング３に気密的に固着され、外側円筒体８は軸方向他
方側（図中左仰ｎの端８１１が気密的に可動軸２に固着
されている。これにより、内側円筒体７と外側円筒体８
が非接触状態に支持されるとともに、これら可動軸２、
内ａ（ｑ円１ｎ体７、外側円筒体８、ヨーク４．４の各
間には、所定の間隙が保持されている。

そして、磁性流体１は、永久磁石５、ヨーク４゜４、内
・外側円筒体７，８、可動軸２等によって構成される磁
気回路中の空間、すなわら内・外側円筒体７，８の両側
にできる前記間隙に保持されている。

ここで、いくつかのケースについ−Ｃ述べる。

（Ａ）可動軸２を磁性体とし、両円筒（Ａ７．８を非磁
性体とした場合：この場合は、磁性流体１は、ヨーク４．４と外側内筒体
８の間の間隙、外側円筒体８と内側円筒体７の間の間隙
、内側円筒体７と可動軸２の間の間隙の３か所に保持さ
れ、３段のシールが形成される。しかし、ヨーク４．４
と可動軸２との距離が大きく、各間隙における磁束密度
が小さくなり、磁性流体１を保持するノｊが弱くなる。

（Ｂ）内側円筒体７を磁性体とした場合：この場合は、
外側円筒体８が非磁性体であれば、永久磁石５→ヨ一ク
４→内側円筒体７→ヨーク４→永久磁石５の磁路を生じ
、外側円筒体８が磁性体であれば、永久磁石５→ヨ一ク
４→内側円筒体７→ヨーク４→永久磁石５の磁路と、更
に外側円筒体８のリークによる外側円筒体８→内側円筒
体７→外側円間体８の磁路を生じ、いずれの場合にもヨ
ーク４．４と外側円筒体８の間の間隙、外側円筒体８と
内側円筒体７の間の間隙に磁性流体１が保持される。こ
の場合、可動軸２は非磁性体であってもさしつかえない
が、磁性体であれば、内側円筒体７と可動軸２との間の
間隙にも磁性流体１が保持される。

〈両ケースの比較〉（Ｂ）の場合は、（Ａ＞の場合Ｊ、す、各間隙の磁束密
度が大きくなり、磁性流体′１の保持力を大ぎくするこ
とができる。さらに、使用中、ヨーク１４と外側円筒体
８との間の間隙に保持されている磁性流体１は、真空側
（第２図中右側）に徐々に流出するが、流出した磁性流
体１は外側円筒体８と内側円筒体７の間の間隙に引き？
ＳＩ！られ、２次磁性流体シール９を形成する。したが
って１磁性流体１の流出は著しく減少し、シール効果は
長く維持される。なお、可動軸２を磁性体とした場合は
、さらに可動＠２と内側円９Ｍ　（Ａ　７の間の間隙に
も磁性流体１を保持できるので、３次磁性流体シール１
０を形成することにもなり、Ｊ：り一層のシール効果を
発揮できる。

上記構成のシール機構においては、可動軸２が回転した
場合はもちろん磁性流体１が各間隙に保持された状態に
あるので充分なシール効果が発揮される。また、可動軸
２が軸方向に移動した場合も、両回筒体７，８が相対的
にスライド４るものの、重なりあった部分があるので、
その部分における間隙に磁性流体１が保持され、シール
効果が発揮される。この場合は前記したように磁性流体
１が第１の間隙から流出しても、２次、３次とシールを
構成づ−るようになすこともできるので確実にシール効
果が発揮される。

次に第３図〜第５図に基づいて磁性流体保持供給部を設
【プだ第２の発明のシール機構について説明り”る。第
３図、第４図はそれぞれｌ性流体保持供給部の各側を拡
大して示すもので、第、５図は、そのような磁性流体保
持供給部を組み込んだシール機構の実施例の構成図であ
る。

第３図に示す（磁性流体保持供給部１１は円筒形のヨー
ク１２の内周面にらせん溝１３を形成したものであり、
第５図に示すようにシール部によって遮断される真空側
〈図中右側）とそれより高圧側（左側）の各空間のうら
、高圧側の空間に配置され、しかもシール部に近接して
設けられる。この磁性流体保持供給部１１を設けること
により、シール破壊、すなわち磁性流体１が前記の間隙
から流出してなくなってしまうおそれがあるとき、保持
供給部１１内でのバランスを失って磁気回路側に供給さ
れる。なお、この場合のらＩ！／υ溝１３は、テーパね
じのようにわずかに磁気回路側（第５図中右側）が小径
であれば、磁気勾配によって、より供給効果があがる。

また、第４図に示す磁性流体保持供給部１１′は、円筒
形のヨーク１２′の周囲にらＬ！／υ形状をした金属性
部材（多孔質材料など、ぬれ性に冨んだ吸着材料よりな
る）１３′を装名したものである。これも第５図に示ず
ようにセラ１〜される。この場合は、らせん形状部月１
３′のＪさ間は磁気回路に近い方を狭くすれば、表面張
力作用により供給効果があがる。

この実施例においても前記の実施例同様のシール効果が
得られるのは勿論である。

なお、第５図に示す例では、シール部を軸方向に２段設
（プた場合を示したが、１段または３段以上にしてもよ
い。

ところで、外側円筒体８を可動軸２に機密的に固着する
方法についてであるが、この方法としては、たとえば第
６図、第７図に承りようなものがある。第６図に示すも
のは外側円筒体８に可動軸２を挿入し軸端で溶接したも
の、また第７図に示すものはＯリング１４Ｊ５よびねじ
１５を用いて外側円筒体８を可動軸２に固定したもので
ある。

以上説明したように、本発明によれば、可動軸とハウジ
ングの間に、可動軸と同軸に二つの円筒体を配置し、こ
れら可動軸、二つの円筒体、ハウジングの各間に間隙を
もたせて、これらの間隙の少なくとも一つに磁性流体を
保持させ、これによりシール性を１ぴるようにしたので
、可動軸が回転Ｊ５よび軸方向移動する型式のものであ
っても充分なシール効果が発揮される。

また、前記間隙に近接させてそのシール部の高圧側に、
らｌん状空間を有する磁性流体保持供給部を設ければ、
磁性流体を適宜シール部に供給でさ、シール破壊をｄ３
こすおそれが全くなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の磁性流体を用いたシール機構の一例を示
す部分側断面図、第２図（よ本発明の一実施例の部分断
面図、第３図、第４図は本発明に係る磁性流体保持供給
部の例をそれぞれ示Ｊ断面図および一部断面どした斜視
図、第５図は本発明の他の実施例の部分断面図、第６図
、第７図はそれぞれ外側円筒体ど可動軸の周ｕ　１５　
ｒ、！、を例示する側断面図である。１・・・・・・磁性流体、２・・・・・・可動ｔｌｌｌ
ｌ、３・・・・・・ハウジング、４・・・・・・ヨーク
、５・・・・・・永久磁石、６・・・・・・軸受、７・
・・・・・内側円筒体、８・・・・・・外側円筒体、９
・・・・・・２次磁性流体シール、１０・・・・・・３
次磁性流体シール、１１．１１’　・・・・・・磁性流
体保持供給部、１２．１２’　・・・・・・ヨーク、１
３・・・・・・らｌ゛／υ溝、１３′・・・・・・らせ
ん状部材、１４・・・・・・０リング、１５・・・・・
・ねじ。

Claims

【特許請求の範囲】１、ハウジングと、このハウジングを貫通する可動軸と
の間のシール１幾構において、ハウジングと可動軸との
間に、可動軸と同軸に可動軸寄りから内側円筒体および
外側円筒体を互いに軸方向の位置が重なるように配置し
、かつ内側円筒体の軸方向一方側の端部をハウジングに
、また外側円筒体の軸方向他方側の端部を可動軸にそれ
ぞれ気密的に固着し、これら内側円筒体ど外側円筒体を
非接触状態に支持するとともに、前記可動軸、内側円筒
体、外側円筒体、ハウジングの各間に間隙をもたせ、し
かもこれら各間隙のうち少なくとも一つに、磁石により
生ぜしめた磁束によって磁性流体を保持せしめたことを
特徴とする磁性流体を用いたシール機構。２、ハウジングと、このハウジングを貫通する可動軸と
の間のシール機構において、ハウジングと可動軸との間
に、可動軸と同軸に可動軸寄りから内側円筒体および外
側円筒体をｎいに軸方向の位置が重なるように配置し、
かつ内側円筒体の軸方向一方側の端部をハウジングに、
まＩ〔外側円筒体の軸方向他方側の端部を可動軸にそれ
ぞれ気密的に固着し、これら内側円筒体と外側円筒体を
非接触状態に支持するとともに、前記ＩｉＪ！ＦＩＪ軸
、内側円筒体、外側円筒体、ハウジングの各間に間隙を
もたせ、しかもこれら各間隙のうち少なくとも一つに、
磁石により生じしめた磁束によつＵ　ｉｌｌ性流体を保
持せしめ、これにより通気を遮断された二つの空間のう
ち高圧側に、前記間隙に近接させて軸方向に沿ったらせ
ん状空間を右する磁性流体保持供給部を設けたことを特
徴とする磁１！Ｉ流体を用いたシール機構。