JPS62177367A

JPS62177367A - 液体用磁性流体軸シ−ル装置

Info

Publication number: JPS62177367A
Application number: JP61019879A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yamatake; 政治山丈; Kazunori Usui; 碓井　和法; Akihiko Kuroiwa; 黒岩　顕彦
Original assignee: TECH RES ASSOC HIGHLY RELIAB MARINE PROPUL PLANT
Current assignee: TECH RES ASSOC HIGHLY RELIAB MARINE PROPUL PLANT
Priority date: 1986-01-30
Filing date: 1986-01-30
Publication date: 1987-08-04
Also published as: JPH0474589B2

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】（産業上の利用分野）本発明は、水や油等の液体をシールする磁性流体軸シー
ル装置に関する。

（従来の技術）磁性流体軸シールは、気体のシール装置としては数多（
の実用例がある。しかし、液体のシール装置としては磁
性流体が液体と混合して劣化しやすいため、シール機能
を長期間安定して維持することが困難であり、その実用
例はない。

液体を磁性流体を用いてシールする文献としては実開昭
５８−１２５７６６号公報、実開昭５９−１２９６９９
号公報にそれぞれ開示の船尾管シール組立体および実開
昭５６−１０５５００号公報に開示の船舶推進軸におけ
る封水装置等があり、これらはいづれも船尾管シール装
置における構造について海水と油のシールに関するもの
であり、液体と混合し劣化した磁性流体にかわり、新し
い磁性流体を補給することについては全く考慮されてい
ない。

（発明が解決しようとする問題点）液体を磁性流体軸シールでシールする場合、解決しなけ
ればならない点として、次の２点があげられる。

■　磁性流体が液体と少しでも混合しにりくシて、シー
ル寿命の延長をはかること。

■　磁性流体が劣化し、シール機能を喪失した場合にこ
れを検知し、新しい磁性流体を自動的に補給すること。

本発明は前述問題点を解決することを主目的とする液体
用磁性流体軸シール装面を提供するものである。

（問題点を解決するための手段）本発明が前述目的を達成するために講じた技術的手段の
特徴とするところは磁性流体により液体をシールする装
置であって、磁性材料よりなる回転軸ｌＯに軸方向間隔を有してポー
ルリング１１．　ＩＩＡが套嵌され、前記回転軸ＩＯの
外周面とポールリング１１．　ＩＩＡの内周面との間に
環状ギャップ１３が形成されており、前記ポールリング
１１．　ＩＩＡ間に磁石組立体１５が配置されて液体と
軸方向に対向する空気室１７が内部に形成され、前記環
状ギャップ１３に磁性流体１４が封入されて成り、更に
、前記ポールリングＩＬ　ＩＩＡには磁性流体１４の補
給孔１２．１２Ａを有し、該補給孔１２゜１２Ａに磁性
流体補給器２２が接続され、前記空気室１７には空気補
給孔１８を有し、該空気補給孔１８に圧力検知″１５２
４を有する空気補給器２５が接続されて空気室１７が液
体圧よりも高くなるように設定可能とされており、該設
定圧以下になると前記磁性流体補給器２２が駆動されて
磁性流体１４が供給されてシール機能が復元されてから
空気室１７を設定圧にすべく前記磁性流体補給器２２、
圧力検知器２４および空気補給器２５が連動連結されて
いる点にある。

（実施例と作用）〈実施例〉磁性流体軸シールにおいて液体をシールする場合、シー
ルされる液体と対向する側に何を配置するか、また、そ
の設定圧をどうするかにより磁性流体軸シールの寿命が
変化するかについて、第４図に示す機構ご実験した。

第４図において、■は回転軸で磁性材料よりなり、これ
にポールリング２が環状ギャップ３を有して套嵌され、
このギャップ３に磁性流体４が封入されている。

５は永久磁石、６は圧力Ｐ１の高圧側、７は圧力Ｐ２の
低圧側である。

第３図の機構において、高圧側方６と低圧側７に配置す
る液体と気体との組合せを変えたときの耐圧力を調べた
結果を表１に示す。なお、耐圧力とは差圧（Ｐｉ　−Ｐ
２　）を大きくしていったとき、瞬間的にシール機能を
失うが、その時の最大差圧を示す。また、耐圧力よりも
低い設定差圧を磁性流体軸シールにかけて、シール機能
維持期間を調べた結果についてもあわせて表１に示す。

なお、この実験は、液体としては油、気体としては空気
を使って行われている。

（次　葉）表１の結果から明らかなように、液体をシールする際に
は液体と対向する側に空気室を設け、かつ空気圧を液体
圧より少し高く設定することにより、磁性流体軸シール
の耐圧力は向上し、かつシール機能を維持できる期間も
長くなることが理解できる。

次に、磁性流体と液体との関係について考察する。

磁性流体と液体とを直接接触させてシールすると、磁性
流体は液体中に徐々に失われていき、いずれはシール機
能を失くしてしまう可能性が大きい。

従って磁性流体軸シールがその機能を完全に失う前にこ
れを検知し、新しい磁性流体を自動的に補給できれば、
そのシール機能を永久に維持することができることにな
る。

そこで、本発明にあっては、液体のシールにおいて磁性
流体軸シールをはさんで液体と対向する側に空気室を設
け、かつ空気圧を液体圧より少し高（設定する。このよ
うな状況下において、磁性流体が液体と混合して劣化す
ると磁性流体軸シール機能が落ち、耐圧力が低下する。

この時高圧に設定された空気室の空気が洩れて空気圧が
低下する。これを圧力センサー又は圧力計によって検知
する。圧力の低下を検知した後、ポンプ等を駆動させて
一定量の磁性流体をシール部に補給する。

磁性流体が補給されて磁性）体軸シールのシール機能が
復元した後、空気室の空気圧を上げて元の設定圧にもど
すようにしたのである。

く具体例〉第１図を参照して本発明の第１具体例（実施例を詳述す
る。

第１図において、１０は回転軸であり、磁性材料よりな
る。

１１、　ＩＩＡは対のボールリングであり、前記回転軸
ｌＯに軸方向間隔を有して套嵌されており、それぞれ磁
性材料からなり、径方向の磁性流体補給孔１２、１２Ａ
が形成されている。

１３は環状ギャップであり、回転軸１０の外周面とボー
ルリング１１の内周面との間に形成されており、このギ
ャップ１３に磁性流体１４が封入されている。

１５は磁石組立体であり、Ｎ極とＳ極を有する永久磁石
であり、ボールリンク用間におけ乞径方向外方側に配置
されており、ここに、圧力Ｐ１の液体１６側と軸方向に
対応して圧力Ｐ２の空気室１７が内部に形成されており
、更に、該空気室１７に対する空気補給孔１８が径方向
に形成しである。

なお、磁性流体補給孔１２．１２へのそれぞれは環状ギ
ャップ１３より径方向外方でかつ空気室１７に向って開
口されている。

１９はハウジングであり、非磁性材よりなる環状体であ
り、この中に前述のボールリング１１、磁石１５等が内
装され、更に、前述補給孔１２．１２Ａ、　１Ｂに連通
される通路１２Ｂ、１８Ａがそれぞれ形成されている。

２０は磁性流体及び空気補給システムであり、通路１２
Ｂにパイプ２Ｉを介して連通接続された磁性流体補給器
２２と、通路１８Ａにパイプ２３を介して連通接続され
ている圧力検知器２４を有する空気補給器２５等からな
る。

この補給システム２０は次のように作動される。

ｉ）空気室１７の圧力Ｐ２が差圧ｐ−Ｓになると圧力検
知器２４が感知する。（Ｐｌ＜Ｐ−’＜Ｐ２　）ｉｉ　
）圧力検知器２４が補給器２２に信号■を送り、これに
より磁性流体補給器２２が作動し、パイプ２１を介して
シール部に新しい磁性流体を補給する。

ｉｉｉ　）磁性流体を一定量補給すると、磁性流体補給
器２２が空気補給器２５に信号■を送る。

ｉｖ）■の信号を受けて空気補給器２５が作動し、空気
室１７の空気がＰ２になるまでパイプ２３等を介して空
気を送る。

■）空気室１７の空気圧がＰ２になると圧力検知器２４
でこれを感知し、空気補給器２５に信号■を送って空気
補給器２５より空気を送る作動を停止させる。

ここにおいて、磁性流体補給器２２、圧力検知器２４お
よび空気補給器２５は第２図に示す如（構成されている
。

すなわち、磁性流体補給器２２は、モータ２２＾でクラ
ンク機構２２Ｂを介してダイヤフラム２２Ｃを弾性変形
させてチェソクハルブ２２Ｄを介して補給されているチ
ャンバ２２Ｅを拡縮させてチェソクハルプ２２Ｆを押開
いて磁性流体を供給するようにされている。

圧力検知器２４はダイヤルゲージ形その他のセンサーで
構成される。

空気補給器２５はモータ２５＾にて駆動されるコンプレ
ッサ２５Ｂを有するタンク２５Ｃで構成されている。

第３図を参照すると本発明の第２具体例（第２実施例）
が示されている。

この例は、対のボールリング１１．１１八を２組設けて
、各組におけるボールリング１１．１１八間には非磁性
材料よりなるディスクンスカラー２６が配置されて空気
室１７Ａが形成されている。

すなわち、圧力Ｐ３の空気室１７、圧力ｐ−８の空気室
１７Ａおよび圧力Ｐ−“の空気室１７Ｂの３ケが形成さ
れたもので、カラー２６には空気補給孔２６Ａを有する
。

そして、軸方向に対向する各組のボールリング１１＾、
１１における磁性流体補給孔１２Ａ、１２は空気室１７
Ａに向かって開口されている。

更に、補給システム２０．２ＯＡ、　２０Ｂは各空気室
１７゜１７Ａ、　１８Ｂに対応して３個それぞれ独立し
て具備されており、補給システム２ｏは対応する空気室
１７に、補給システム２０Ａは対応する空気室１７Ａに
、補給システム２０Ｂは対応する空気室１７Ｂに、それ
ぞれ空気と新しい磁性流体を補給するようにパイプ２１
゜２１八、　２１Ｂおよびパイプ２３．２３Ａ、　２３
Ｂが接続されている。

従って、第１具体例と同様に、空気及び磁性流体が各空
気室およびシール部へそれぞれ独立して遠隔操作により
補給されることになる。

（発明の効果）本発明は以上の通りであり、磁性流体軸シールで液体を
シールする場合において ■　磁性流体軸シールの耐圧力が向上する。

■　磁性流体軸シールのシール機能維持期間が長くなる
。

■　磁性流体と液体との混合劣化による磁性流体軸シー
ルの耐圧力の低下を感知し、新しい磁性流体を必要に応
じて自動的に補給することが可能となり、シール機能維
持期間が長くなる。

等々の利点があり、実益大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１具体例の断面図、第２図は補給シ
ステムの詳細図、第３図は第２具体例の断面図、第４図
は実験例用の機構を示す断面図である。１０・・・回転軸、１１．　ＩＩＡ・・・ボールリング
、１２．１２Ａ・・・磁性流体補給孔、１３・・・環状
ギャップ、１４・・・磁性流体、１５・・・磁石、１７
・・・空気室、１８・・・空気補給孔、２０・・・補給
システム、２２・・・磁性流体補給器、２４・・・圧力
検知器、２５・・・空気補給器。手続補正書（自発）昭和６１年１０月２１日特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 ′−１１、事件の表示昭和６１年特　許　願第１９８７９号２、発明の名称液体用磁性流体軸シール装置３、補正をする者事件との関係　特許出願人高信頼度舶用推進プラント技術研究組合４、代　理　人
８５７７住所　大阪府東大阪市御厨１０１３番地電話　０６　（
７Ｂ２）　６９１７　・６９１８番６、補正の対象・明細書の発明の詳細な説明の欄７、補正の内容（１１明細書第７頁の表１は下記の通り訂正する。「表１但し　ｐｏ＜ｐｃここで、ＰＡ＞ｐＨ≧ＰｃｔＡ＞ｔｌｌ≧ｔｃ」（２）　　明細書第１１頁第２行目の［差圧Ｐ−’Ｊは
、［差圧Ｐａｌと訂正し、同頁第３行目の［ＣＰｒ　＜
Ｐ−５＜Ｐ２）Ｊは、ｒ　（Ｐ＋　＜Ｐ６＜Ｐｇ）Ｊと
訂正する。（３）　　明細書第１２頁第１６行目の［圧力Ｐ−’Ｊ
は、「圧力Ｐ、Ｊと訂正し、同頁第３行目の「圧力Ｐ−
１」は、「圧力ＰｓＪと訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）磁性流体により液体をシールする装置であって、磁性材料よりなる回転軸１０に軸方向間隔を有してポー
ルリング１１、１１Ａが套嵌され、前記回転軸１０の外
周面とポールリング１１、１１Ａの内周面との間に環状
ギャップ１３が形成されており、前記ポールリング１１
、１１Ａ間に磁石組立体１５が配置されて液体と軸方向
に対向する空気室１７が内部に形成され、前記環状ギャ
ップ１３に磁性流体１４が封入されて成り、更に、前記
ポールリング１１、１１Ａには磁性流体１４の補給孔１
２、１２Ａを有し、該補給孔１２、１２Ａに磁性流体補
給器２２が接続され、前記空気室１７には空気補給孔１
８を有し、該空気補給孔１８に圧力検知器２４を有する
空気補給器２５が接続されて空気室１７が液体圧よりも
高くなるように設定可能とされており、該設定圧以下に
なると前記磁性流体補給器２２が駆動されて磁性流体１
４が供給されてシール機能が復元されてから空気室１７
を設定圧にすべく前記磁性流体補給器２２、圧力検知器
２４および空気補給器２５が連動連結されていることを
特徴とする液体用磁性流体軸シール装置。