JPS62177369A - 液体用磁性流体軸シ−ル装置 - Google Patents

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液体用磁性流体
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く
の実用例がある。けれども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。

液体をシールするための機構に関する技術として、実開
昭５９−１２９６９９号公報に開示の船尾管シール組立
体があるが、これは浦と海水をシールする１１１１尾管
シール装置において、浦と海水との間に磁性流体軸シー
ルを配置し、磁性流体と液体との直接接触をさけるため
、磁性流体と液体との間にゴム、プラスチック等弾性材
料からなる薄膜隔壁を配した構造のものである。

しかし、この技術によって磁性流体と液体との混合を防
止して磁性流体軸シールの寿命を延長させることは困難
である。

すなわち、第７図を参照して前述従来技術を概　　　゛
説する。

第７図において、ｌは磁性材料よりなる回転軸であり、
この回転軸１上には軸方向間詰を有して永久磁石２を有
するポールリング３が套嵌されて内部に空気室４を構成
している。

ポールリング３の内周面と回転軸ｌの外周面との間の環
状ギヤツブには磁性流体５が封入されてシール部６が構
成され、磁性流体５と液体７との混合による磁性流体５
の劣化とを防止するために、磁性流体５と液体７との間
にゴム製の膜壁８を配置し、該膜壁８を非磁性材よりな
る押え９で取付けている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者等は、第８図に示す装置で、膜壁８の有無によ
り、シール機能保持期間がどのように変化するかを調べ
た。その結果、膜壁８の存在はシール機能の保持期間延
長に効果のないことが確認された。その理由として ｌ）膜壁８にはシール機能がなく、液体７は磁性流体軸
シールでシールされている。このため、液体７と磁性流
体５はどうしても一部で直接接触せざるを得ず、磁性流
体５が液体中に徐々に拡ｉｎｋ　Ｌ／でいく。

２）　股９！８が磁性流体５と直接接触すると、ポール
リング３の内周部において膜壁８が磁性流体５のあるべ
き部分にまではいりこみやすくなり、耐圧力が低下する
と共に、シール機能保持期間が短くなる。

このことから、液体を磁性流体軸シールでシールする場
合、磁性流体が液体と少しでも混合しにり＜シて、シー
ル寿命の延長をはかることが肝要となる。

本発明はこの点を解決することを目的とするものである
。

（問題を解決するための手段） 本発明は磁性流体軸シールのシール部と液体との間に、
ある容積のスペースをあけて隔壁を設ける。この容積の
大きさは磁性流体軸シールに供給されている磁性流体の
量の１〜５倍とする。また隔壁はその両側の液体が移動
しにくくなるような構造のものとすることにより、前述
目的を達成するのである。

すなわち、本発明の技術的手段の特徴とするところは、
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が套嵌され、前記回転軸１０の外周面とポ
ールリング１１の内周面との間の環状ギャップ１４に磁
性流体１５が封入されてシール部１６が構成されており
、該シール部１６と液体１７側との間の回転軸１外周に
中間室２０を構成するための環状隔壁１９がポールリン
グ１１と軸方向間隔を有して回転軸１０に套嵌されてお
り、前記中間室２０の容積は前記磁性流体１５の容積の
１〜５倍とされているとともに、前記環状隔壁１９の内
周面と回転軸１０の外周面との間には中間室２０と液体
１７側との相互間での液体流動防止部２１が形成されて
いる点にある。

（実施例と作用） 第１図を参照して本発明の第１実施例を詳述する。

第１図において、磁性材料よりなる回転軸１０には軸方
向間隔を有してポールリング１１が套嵌されており、ポ
ールリング１１間の外周径側にはＮ極とＳ極とを有する
永久磁石１２が設けられて内部に空気室１３が構成され
ている。

回転軸ｌＯの外周面と各ポールリング１１の内周面との
間の環状ギャップ１４には磁性流体１５が封入されてシ
ール部１６が構成されている。

なお、磁性流体１５は図外のポンプ、制御バルブ等を有
する送液手段を介してポールリング１１に形成の補給孔
を介して供給される。

シール部１６における液体１７側には非磁性材料よりな
る環状ディスタンスカラー１８を介して環状隔壁１９が
回転軸ＩＯ上に套嵌されてここに、中間室２０が内部に
構成されている。

この中間室２０の容積■２はその隣の磁性流体軸シール
の磁性流体量■１の１〜５倍の範囲とされている。また
、中間室２０には通常液体が満たされており、更にその
隣の液体１７とは、液体のスムーズな移動を妨げる隔壁
１９によって区切られている。

この隔壁１９の構造は第１図に示した内周部にラビリン
スを有するものでも第２図に示されるリップシールリン
グの内周部を回転軸１０の外周に弾性変形を介して接触
させたものでもよく、要するに中間室２０の液体がその
外側に容易に出にくいような構造とされた液体流動防止
部２１を有するものであればよい。なお、第２図の第２
実施例では隔壁１９は非磁性材料よりなる押え２２で装
着されている。

次に第１図、第２図の機構の性能について示す。

磁性流体１５が液体と接触すると徐々に磁性流体１５は
液体１７中に流出する。この時、磁性流体１５の粘度、
特に液体用シールに通した磁性流体１５の粘度はかなり
高いため、液体１７と混合した磁性流体１５は液体１７
よりもかなり粘度が高いものとなり、中間室２０に溜ま
る。中間室２０に溜まった磁性流体の粘度は高いため、
隔壁１９によって隣の液体１７とは簡単に入れかわりに
くい。

一方、この中間室２０の液体中にはかなりの磁性流体が
含まれているため、シール部１６の磁性流体１５と直接
接触しても磁性流体の液体中への流出量は少なくなる。

このため磁性流体軸シールのシール機能維持間開は播く
なる。

ここにおいて、中間室２０の容積■２を磁性流体Ｉ５の
Ｑ　Ｖ　１の１〜５倍としたのは次の理由による。

１）Ｖ２＜Ｖｌの場合には、第７図に示す従来例の機構
に近い形となり、効果がなくなる。

１ｉ）Ｖ２＞５■、の場合には、中間室２０に溜まる混
合液の粘度があまり高くならず、隣の液体中に容易に拡
散してしまう。

この点をより詳しく説明すると、シール部１６における
磁性流体の量は、第４図に示す如くその量を増加させて
も耐圧力が一定値以上となると飽和することから、その
ときの最小量を■１とする。

中間室容積■２を１〜５ｖｌとした根拠は、第５図に示
す、空気室１３に圧力をかける前から耐圧力をうるため
第６図に示す如く空気室１３に圧力をかけるとシール部
１６の磁性流体１５は中間室２０に移動する。

このため、ｖ２＞ｖｌの条件を満足しない場合には、中
間室ｖ２の実質上の容積は著しく小さくなり、その効果
がなくなってしまう。

第３図は磁性流体と油を混合攪拌すると混合液の粘度は
上昇しグリース状となることを示しており、この図にお
いて、Ｖａを磁性流体の量、ｖｂを油の量とする。

図からも明らかな如く混合液の粘度が高くなるＶａ　　
＋Ｖｂ Ｖａ＋Ｖｂ Ｖｂ＝４Ｖａとなる。

そこで、金板りにシール部１６に最初に供給した磁性流
体の量■１をＶａとすると、Ｖｂ＝４Ｖ１となる。

中間室は混合液と考えることができることから中間室■
２の容積はｖ２＝４ｖ１となる。

ここで、第５・６図にて説明した磁性流体の移動■を考
慮するとｖ２＝５ｖ１までは許容できることになる。

従って、■２−１〜５Ｖｌとされているのである。

（発明の効果） 本発明によれば、シール部１６の液体側に中間室２０を
設け、該中間室２０の容積をシール部１６における磁性
流体■の１〜５倍とされ、しかも、中間室２０の液体側
に隔壁１９を設けて液体流動を制御していることから、
磁性流体軸シールで液体をシールする場合において、磁
性流体と液体との混合による劣化を防止し、シール機能
維持期間が長くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例による要部の断面図、第２図
は同第２実施例による要部の断面図、第３図は磁性流体
量と中間室容積との関係を示すグラフ、第４図は磁性流
体と耐圧力との関係を示すグラフ、第５図と第６図は空
気室に圧力をかける前後の磁性流体の挙動を示す説明図
、第７図は従来例の断面図である。 ｌＯ・・・回転軸、１１・・・ポールリング、１５・・
・磁性流体、１６・・・シール部、Ｉ９・・・隔壁、２
０・・・中間室、２１・・・液体流動防止部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）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が套嵌され、前記回転軸１０の外周
   面とポールリング１１の内周面との間の環状ギャップ１
   ４に磁性流体１５が封入されてシール部１６が構成され
   ており、該シール部１６と液体１７側との間の回転軸１
   ０外周に中間室２０を構成するための環状隔壁１９がポ
   ールリング１１と軸方向間隔を有して回転軸１０に套嵌
   されており、前記中間室２０の容積は前記磁性流体１５
   の容積の１〜５倍とされているとともに、前記環状隔壁
   １９の内周面と回転軸１０の外周面との間には中間室２
   ０と液体１７側との相互間での液体流動防止部２１が形
   成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。