KR102148863B1

KR102148863B1 - 자성 유체 시일

Info

Publication number: KR102148863B1
Application number: KR1020187012817A
Authority: KR
Inventors: 카즈히코 사토
Original assignee: 이글버그만 재팬 가부시키가이샤
Priority date: 2015-11-11
Filing date: 2016-11-09
Publication date: 2020-08-27
Also published as: JP6791872B2; TWI635228B; JPWO2017082284A1; TW201716710A; CN108351031A; US20180306246A1; WO2017082284A1; KR20180063275A; US10378587B2

Abstract

축방향에 형성되는 시일막을, 간이하게 온도 환경을 결정할 수 있는 구조로 하여, 시일막의 수명을 길게 하는 자성 유체 시일을 제공한다.
유체 기계의 하우징으로부터 연장되는 회전축(2)을 내부에 수용하고, 하우징에 장착되는 장착부(3a)를 갖는 외통 부재(3)와, 외통 부재(3)에 수용되는 회전축(2)의 둘레에 배치되고, 자기 회로를 형성하는 자극 부재(6A, 6B)와, 자성 유체(10A, 10B)로 이루어지고 자극 부재(6A, 6B)와 회전축(2)의 사이에, 자기 회로 상에 자기적으로 접속되고, 축방향에 형성되는 시일막(M)을 갖는 자성 유체 시일(1)이다. 외통 부재(3)는, 그 축방향으로 전달되는 열을 차열하는 차열 수단(3c)과, 외통 부재(3)를 냉각시키는 냉각 수단(3d)을 갖고, 외통 부재(3)에는, 그 축방향에, 장착부(3a), 차열 수단(3c), 시일막(M), 냉각 수단(3d)이 이와 같은 순서로 배열 설치되어 있다

Description

자성 유체 시일

본 발명은, 예를 들면 고온 환경하에서 사용되는 자성 유체 시일에 관한 것이다.

종래, 수명이 길고 또한 클린한 고성능 시일로서 자성 유체 시일이 알려져 있다. 이 자성 유체 시일은, 빈번한 메인터넌스가 필요하지 않고 청정한 분위기가 필요한 반도체나 액정의 제조 공정, 특히 그 각종 코팅·에칭 공정에 있어서 널리 사용되고 있다.

자성 유체 시일은, 유체 기계의 하우징에 고정되는 외통 부재의 내부에 유지된 자극(磁極) 부재와, 회전축과의 사이에 형성되는 자성 유체로 이루어지는 시일막에 의해, 유체 기계의 하우징과 회전축 사이의 간극을 시일하는 장치이다.

이들 자성 유체 시일에는 시일막이 형성되어 있다. 유체 기계에 밀봉되는 유체가 예를 들어 고온 가스인 경우에는, 고온 가스로부터 외통 부재에 열이 전달되어, 외통 부재 내부의 자극 부재의 온도가 점차 상승함으로써, 자성 유체의 시일막의 온도가 상승하고, 이 온도 상승이 과도해지면 자성 유체의 베이스액이 증발하여, 시일막의 시일성을 유지할 수 없게 되는 경우가 있다. 이와 같은 열의 영향을 고려하여, 축방향으로 나란히 배치되는 2개의 자극 부재의 축방향의 대략 중앙에서, 자극 부재를 유지하는 외통 부재의 외주면에 냉각 유로를 형성하는 구조가 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).

이 냉각 유로에 냉각수를 유입시킴으로써, 냉각 유로의 좌우에 위치하는 자극 부재가 냉각된다. 이 자극 부재의 냉각에 의해 고온 가스로부터 외통 부재에 전달된 열은, 자극 부재를 통하여 시일막에 전달되기 전에 빼앗기기 때문에, 시일막의 온도 상승을 억제할 수 있어, 자성 유체의 베이스액의 증발을 억제하여 시일막의 장수명화를 도모할 수 있다.

또, 축방향으로 나란히 배치되는 2개의 자극 부재의 축방향의 대략 중앙에서, 자극 부재를 유지하는 외통 부재의 외주면에, 복수의 오목한 형상의 홈에 의해 구성되는 방열판을 형성하는 구조가 제안되어 있다(특허문헌 2 참조).

이로써, 표면적이 큰 방열판에 의해, 외통 부재의 내부에 배치된 자극 부재나 시일막의 열을, 외통 부재를 통하여 방열함으로써 시일막의 온도 상승을 억제할 수 있다.

일본공개특허공보 제1998-169789호(7페이지, 도 1) 일본공개특허공보 제2003-314706호(5페이지, 도 1)

하지만, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이 축방향으로 나란히 배치되는 자극 부재의 축방향의 중앙에 냉각 유로를 설치하면, 고온 가스와 냉각 유로 사이에 위치하여 배치된 축방향 기내측의 자극 부재의 온도 환경과, 냉각 유로와 대기 사이에 위치하여 배치된 축방향 대기측의 자극 부재의 온도 환경이 상이하게 된다. 이 때문에, 냉각 유로에 흘리는 냉각액의 유량을 일방의 고온 가스측의 자극 부재에 맞춰 온도 설정을 하면, 대기측의 자극 부재의 시일막의 온도가 지나치게 낮아져, 고온 가스가 냉각되어 시일막의 주변에 부생성물이 생성되고, 이 부생성물이 시일막에 비집고 들어감으로써 시일막의 시일성이 나빠질 우려가 있다. 또, 타방의 대기측의 자극 부재에 맞춰 온도 설정을 하면, 고온 가스측의 자극 부재의 시일막의 온도가 지나치게 높아져, 시일막을 형성하는 자성 유체의 베이스액이 증발하여 시일막의 시일성이 나빠질 우려가 있다. 또, 이와 같은 시일성의 악화로 인하여 시일막의 수명이 짧아지는 경우가 있었다. 또, 특허문헌 2에 기재된 방열판을 사용한 자성 유체 시일에 대해서도 동일한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 축방향에 형성되는 시일막을, 간이하게 온도 환경을 결정할 수 있는 구조로 하여, 시일막의 수명을 길게 하는 자성 유체 시일을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 자성 유체 시일은,

유체 기계의 하우징으로부터 연장되는 회전축을 내부에 수용하고, 상기 하우징에 장착되는 장착부를 갖는 외통 부재와,

상기 외통 부재에 수용되는 상기 회전축의 둘레에 배치되고, 자기 회로를 형성하는 자극 부재와,

상기 자기 회로 상에 자기적으로 접속되고, 상기 자극 부재와 상기 회전축 사이에 배치되며, 자성 유체로 이루어지고 축방향에 형성되는 시일막을 갖는 자성 유체 시일로서,

상기 외통 부재는, 그 축방향으로 전달되는 열을 차열(遮熱)하는 차열 수단과, 그 외통 부재를 냉각시키는 냉각 수단을 갖고,

상기 외통 부재에는, 그 축방향에, 상기 장착부, 상기 차열 수단, 상기 시일막, 상기 냉각 수단이 이와 같은 순서로 배열 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 특징에 의하면, 차열 수단에 의해 유체 기계의 하우징으로부터 자극 부재, 시일막에 전달되는 열이 억제되어, 시일막을 열적으로 영향이 적은 영역에 배치할 수 있기 때문에, 축방향에 형성되는 시일막의 온도 환경을 간이하게 결정할 수 있어, 이 시일막의 수명을 길게 할 수 있다.

상기 회전축에는, 상기 회전축과 상기 외통 부재를 상대 회전할 수 있게 유지하는 베어링 부재가 배치되어 있고, 상기 장착부, 상기 차열 수단, 상기 시일막, 상기 냉각 수단, 상기 베어링 부재의 순서로 배열 설치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이 특징에 의하면, 냉각 수단의 냉각 작용을 베어링 부재에도 미칠 수 있어, 자성 유체 시일 전체의 열의 영향에 의한 문제를 억제할 수 있다. 구체적으로는, 베어링에 열이 가해짐으로써 중량이나 회전에 의한 힘에 의해 변형이 일어날 가능성을 줄일 수 있어, 회전 정밀도가 요구되는 유체 기기에 사용할 수 있는 구조로 할 수 있다.

상기 차열 수단은, 전열(傳熱) 억제 수단인 것을 특징으로 하고 있다.

이 특징에 의하면, 전열 억제 수단에 의해 열적인 영향을 억제하고, 간이한 구성으로 차열 수단을 구성할 수 있다.

상기 차열 수단은, 상기 외통 부재의 외주면에 설치되어 있는 방열핀인 것을 특징으로 하고 있다.

이 특징에 의하면, 방열핀을 설치함으로써, 넓은 표면적에 의해 대기와의 열 교환이 이루어지기 때문에, 냉각 효과를 발휘함과 함께, 외통 부재가 냉각 수단에 의한 과냉각이 되는 경우나 하우징으로부터의 열에 의해 과가열이 되는 경우에도, 방열핀에 의해 외통 부재는 대략 일정한 온도로 유지되어, 시일막의 온도 환경을 대략 일정하게 유지할 수 있다.

상기 차열 수단은, 상기 외통 부재보다 열전도율이 낮은 상이한 별도의 부재로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이 특징에 의하면, 단열재와 같은 열전도성이 낮은 별도의 부재를 차열 수단으로 함으로써, 차열 효과를 보다 현저하게 발휘시킬 수 있다.

도 1은 실시예 1에 있어서의 본 발명에 따른 자성 유체 시일의 정면 단면도이고,
도 2는, 실시예 2에 있어서의 본 발명에 따른 자성 유체 시일의 정면 단면도이고,
도 3은, 실시예 3에 있어서의 본 발명에 따른 자성 유체 시일의 정면 단면도이다.

본 발명에 따른 자성 유체 시일을 실시하기 위한 형태를 실시예에 기초하여 이하에 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 도 1에 있어서의 좌우 방향을 자성 유체 시일의 축방향, 상하 방향을 자성 유체 시일의 경방향(徑方向))이라고 정의하고, 또한 축방향의 좌측을 축방향 기내측, 축방향의 우측을 축방향 대기측이라고 정의한다.

실시 예 1

먼저, 실시 예 1에 따른 자성 유체 시일의 구조에 대하여 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 따른 자성 유체 시일(1)에는, 주요 기능을 발휘하기 위한 부재로서, 유체 기계의 회전축(2)에 장착되는 자극 부재(6A, 6B), 이 자극 부재(6A, 6B) 사이에 설치되고, 자극 부재(6A, 6B)에 자극을 형성시키는 자력 발생 수단(7), 및 자극 부재(6A, 6B)와 회전축(2) 사이에 형성되는 자기 회로를 따라 시일막(M, M)을 형성하는 자성 유체(10A, 10B)에 의해 시일부(13)가 구성되어 있다. 이와 같이, 회전축(2)을 따라 형성되는 시일막(M, M)에 의해, 유체 기기의 하우징(도시 생략)에 장착되고, 자성 유체 시일(1)의 외통 부재(3)와 회전축(2) 사이의 간극을 시일함으로써, 유체 기기 내에 밀봉된 가스 등(진공을 포함한다)을 밀봉할 수 있는 구조로 되어 있다.

또한, 시일부(13)의 구조로는, 외통 부재(3)(상세한 내용은 후술한다)의 외통부(3b) 내부의 축방향 단면에 닿는 맞닿음면(3ds)에 자극 부재(6A)가 맞닿고, 자극 부재(6A, 6B)가, 그 외주에 O링(11B)이 개재 삽입된 상태에서, 외통부(3b)의 내부에 끼워 넣어져 있고, 시일부(13)의 축방향 대기측에 위치하는 자극 부재(6B)와 맞닿아 스페이서(8)가 끼워 넣어져 있으며, 또한 스페이서(8)의 축방향 대기측에 한 세트의 베어링(5)이 끼워 넣어져 있다. 또, 베어링(5)의 내륜은 회전축(2)의 확경부인 베어링 플랜지(2a)와도 축방향으로 맞닿아 있어, 외통 부재(3)와 회전축(2)의 경방향으로 외륜, 전동체와 함께 개재하여, 회전축(2)이 외통 부재(3)에 대해 원활하게 상대 회전할 수 있게 되도록 시일부(13)를 유지하고 있다.

또한, 베어링(5)의 축방향 대기측에는, 로크 너트(14)가 회전축(2)의 단말에 나사 결합에 의해 고정되고, 이로써 베어링(5)의 내륜을 축방향 기내측으로 가압한 상태에서 시일부(13)를 외통 부재(3)의 외통부(3b)의 내부에 고정시키고 있다. 또, 베어링(5)의 외륜의 축방향 대기측에는, 엔드 캡(4)이 끼워지고, 육각 볼트(12B)에 의해 외통부(3b)에 고정되어 있다. 또한, 회전축(2)의 단면에는, 회전축(2)의 회전 상태를 검출하는 인코더 부재(15)가 육각 볼트(12C)에 의해 고정되고, 엔드 캡(4)에 설치된 전기 기기(20)(포토 센서 등)에 의해, 회전의 위치나 회전 중심 등의 위치 검출을 행하고 있다. 또한, 이 전기 기기(20)는, 일반적으로 열에 약한 부품으로 이루어진다.

다음으로, 외통 부재(3)는 금속제이고, 유체 기기의 하우징에 장착되는 장착부로서의 플랜지부(3a)와, 시일부(13), 스페이서(8) 및 베어링(5)이 내부에 설치되는 외통부(3b)와, 플랜지부(3a)와 외통부(3b) 사이에 형성되는 경방향으로 소경인 소경부(3c)에 의해 구성되어 있다. 플랜지부(3a)는, 경방향으로 대경인 원반 형상이고, 유체 기기의 하우징에 고정되는 장착면(3as)측에 O링(11C)이 설치되고, 복수의 장착공(3e)이 둘레 방향에 설치되어 있다. 또, 외통부(3b)의 외주에는, 단면(斷面)이 오목한 형상의 냉각홈(3d)이 자극 부재(6B)와 베어링(5)의 축방향 대략 중앙의 위치에 둘레 방향을 따라 형성되고, 냉각홈(3d)은 O링(11A)이 개재 삽입된 상태에서 외통 커버(9)에 의해 액밀하게 유지되어 있다.

여기에서, 외통 커버(9)의 둘레 방향의 소정의 위치에는, 유입구(9b)를 구비한 고정 부재(9a)가 설치되어 있다. 이 고정 부재(9a)에 삽입되는 육각 볼트(12A)에 의해, 플랜지부(3a)에 고정 부재(9a)가 고정됨으로써, 외통부(3b)의 외주부에 외통 커버(9)가 고정되게 된다.

또, 고정 부재(9a)의 유입구(9b)로부터 냉각홈(3d)에 냉각액을 유입시킴으로써, 후술하는 냉각 작용을 발휘할 수 있는 구조로 되어 있다.

다음으로, 자성 유체 시일(1)의 온도 상태에 대하여 설명한다.

유체 기계는 내부에 고온 가스를 밀봉하여 사용되고 있는 경우가 있으며, 이와 같은 고온 가스는, 기내의 온도가 소정의 온도 이하가 되면 기체에서 고체가 되어, 부생성물이 생성된다. 이 부생성물의 생성에 의해, 시일막(M, M)의 주변에 부생성물이 부착됨으로써, 시일막(M, M)에 비집고 들어가는 경우가 있어, 시일막(M, M)의 시일성이 나빠짐과 함께, 유체 기계가 제조 설비인 경우에는, 제조 설비에 의해 제조된 제조물의 품질의 열화로 이어지기 때문에, 소정의 온도(Tg)보다 높게 기내의 온도를 유지할 필요가 있다. 이 소정의 온도(Tg)는, 유체 기계가 밀봉하는 가스의 종류에 따라 상이하지만, 본 설명에서는 Tg＞150℃로 설정한다.

여기에서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 자성 유체 시일(1)의 축방향 기내측에 설치되는 플랜지부(3a)는, 유체 기계의 하우징과 맞닿아 고정되어 있다. 또, 회전축(2)은 유체 기계의 내부로부터 연속해서 연장 설치되어 있다. 또한, 유체 기계의 내부와 자성 유체 시일(1)의 시일막(M, M) 사이에는, 밀봉 유체가 충만되어 있다. 자성 유체 시일(1)에 유체 기계의 내부의 열이 전달되고, 이 열에 의해 자성 유체 시일(1)에 악영향을 주는 경우가 있다.

여기에서, 자성 유체 시일(1)에 있어서 시일막(M, M)을 형성하는 자성 유체(10A, 10B)는, 자성을 갖는 강자성 미립자와, 그 표면을 덮는 계면 활성제, 및 물이나 오일로 이루어지는 베이스액의 세 가지 구성 요소로 구성되는 용액이다.

그리고, 자성 유체(10A, 10B)는, 고온 환경하에서는 베이스액인 물이나 오일이 증발하여, 액체로서의 상태를 유지하지 못하고 유동성을 잃어 버림으로써, 회전축(2)의 외주면과의 마찰에 의해 시일막(M, M)이 분단되어, 자성 유체(10)의 시일막(M, M)의 시일성을 유지할 수 없는 상태가 된다. 이것을 방지하기 위해서는, 자성 유체(10)를 항상 내열 온도(Ts)보다 낮게 유지할 필요가 있다. 이 내열 온도(Ts)는, 자성 유체의 종류에 따라서도 상이하지만, 본 설명에서는 Ts＜150℃로 설정한다.

또한, 회전축(2)과 외통부(3b)를 경방향으로 유지하는 베어링(5)도, 열에 의해 내구성이 나빠지는 악영향이나, 열에 의해 변형되어, 회전 정밀도가 부족해지는 악영향을 받는 경우가 있다. 이것을 방지하기 위해서는, 베어링(5)을 항상 내열 온도(Tb)보다 낮게 유지할 필요가 있다. 이 내열 온도(Tb)는, 베어링에 사용되는 구성 부품의 재질에 따라 상이하지만, 본 설명에서는 Tb＜100℃로 설정한다. 또, 회전 검출의 정밀도 면에서는, 회전 위치나 회전 중심 등의 위치 검출을 행하는 전기 기기 부품도 베어링과 마찬가지로, 전기 기기(20)의 내열 온도 이상의 열을 받으면 회전 검출의 정밀도가 부족하여, 유체 기기로서 사용할 수 없게 될 우려가 있다.

다음으로, 유체 기계에서 자성 유체 시일(1)로의 열의 전달 작용에 대하여 상세히 서술하면, 열 전달의 주된 루트로는, 첫 번째 루트로서, 플랜지부(3a)에서 외통부(3b)로 열이 전달되고, 외통부(3b)에서 자극 부재(6)로 열이 전달되고, 자극 부재(6)에서 자성 유체(10)로 열이 전달된다고 하는 외통 부재(3)를 경유하는 고체 열전도가 있다. 다음으로, 두 번째 루트로서, 회전축(2)에서 자성 유체(10)로 열이 전달된다고 하는 회전축(2)을 경유하는 고체 열전도가 있다. 또한, 세 번째 루트로서, 회전축(2)과 외통 부재(3) 사이의 간극으로부터 고온 가스(V)를 통하여 자성 유체(10)에 열이 전달된다고 하는 밀봉 유체를 경유하는 기체 열전도가 있다. 또, 이들은 동시에 일어나는 현상으로 되어 있다. 또한, 엄밀하게는 열 복사에 의한 열 전달의 루트도 존재하고 있지만, 영향이 적기 때문에 설명을 생략한다.

여기에서, 비교적 영향이 큰 열 전달의 루트로서, 첫 번째 루트인 외통 부재(3)를 경유하는 고체 열전도를 들 수 있다. 그 이유로는, 외통 부재(3)의 플랜지부(3a)가 확경된 형상으로, 전열 면적이 회전축(2)보다 커, 고체 쪽이 기체보다 열전도율이 높기 때문이다.

이 점에 있어서, 본 발명의 자성 유체 시일(1)에 있어서는, 외통 부재(3)의 플랜지부(3a)와, 시일부(13)가 내부에 설치되어 있는 외통부(3b)의 시일 수용부(3bs) 사이에 소경부(3c)가 설치되어 있다. 이로써, 플랜지부(3a)로부터, 시일부(13)가 끼워 넣어지는 외통부(3b)의 시일 수용부(3bs)에 전달되는 열이, 전열 면적이 좁은 영역인 소경부(3c)에 의해 차열된다.

그 결과, 소경부(3c)보다 축방향 대기측의 외통부(3b)에 전도하는 열량을 줄일 수 있다. 이 때문에, 소경부(3c)보다 축방향 대기측에 위치하는 시일부(13)가 유체 기계로부터 받는 열의 영향을 억제할 수 있기 때문에, 소경부(3c)보다 축방향 기내측에 위치하는 유체 기계 및 플랜지부(3a)에 비해, 열적으로 영향이 적은 영역으로 할 수 있다. 즉, 소경부(3c)가 본 발명의 차열 수단으로서, 추가로 전열 억제 수단으로서 작용한다.

이 때문에, 시일부(13)를 구성하는 자극 부재(6A, 6B)를 유체 기계로부터의 열의 영향을 작게 할 수 있어, 좌우의 자극 부재(6A, 6B)의 온도 상태를 유사한 것으로 할 수 있다. 그 결과, 좌우의 자극 부재(6A, 6B)의 자성 유체(10A, 10B)의 온도 환경에 극단적인 차이가 일어나지 않기 때문에, 각각의 시일막(M, M)이 소정의 시일성을 유지할 수 있어, 장시간의 사용에 있어서도 자성 유체 시일(1)의 시일성을 확보할 수 있다.

또한, 두 번째 및 세 번째 열 전달의 루트에 있어서는, 시일막(M, M)에 직접적으로 열이 작용하기 때문에, 소경부(3c)를 설치함으로써 완전히 열의 전달을 차열할 수 있는 것은 아니지만, 영향이 큰 루트의 열 전달을 억제함으로써, 현저한 효과를 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 자성 유체 시일(1)은, 외통 부재(3)의 외통부(3b)에 있고, 축방향에 있어서의 자극 부재(6B)와 베어링(5) 사이에, 냉각 수단으로서의 냉각홈(3d)이 설치되어 있다. 이 때문에, 고온측으로부터의 열이 소경부(3c)에 의해 차열된 시일부(13) 및 베어링(5)을 냉각홈(3d)에 의해 냉각시킬 수 있게 되고, 고온측의 영향이 적어, 좌우의 자성 유체(10A, 10B)의 온도 환경을 유사한 상태로 유지하고, 적당히 냉각하는 것이 용이해진다. 즉, 냉각홈(3d)에 의해 과도한 냉각을 행하지 않아도, 충분히 냉각 효과를 얻는 것이 가능하게 되어 있다.

또, 시일부(13)의 축방향 기내측에 차열 수단인 소경부(3c)가 위치하고, 축방향 대기측에 냉각홈(3d)이 위치하게 되어, 냉각에 의한 좌우의 자성 유체(10A, 10B)의 축방향의 큰 온도 구배를 억제할 수 있기 때문에, 국소적인 온도 상태의 차이에 의한 열 변형 등의 문제를 억제할 수 있다.

또, 그 내열 온도(Tb)가 자성 유체(10)의 내열 온도(Ts)보다 낮은 베어링(5)이 냉각홈(3d)의 축방향 대기측에 위치함으로써, 베어링(5)의 온도 상승을 방지하기 쉬운 구성으로 되어 있다.

다음으로, 소경부(3c)에 있어서는, 전술한 차열 수단으로서의 작용 효과 외에, 오목한 형상의 홈으로서 형성되어 있기 때문에, 표면적이 크게 되어 있고, 이로써 플랜지부(3a)로부터 전달된 열을 외부로 방열하기 쉬운 구성으로 되어 있다. 즉, 소경부(3c)는 열의 전달을 억제하는 차열 작용과 함께, 그 표면으로부터 방열하는 냉각 작용도 구비하고 있다.

여기에서, 밀봉 유체에 냉각 수단이 미치는 영향에 대해서 생각한다. 부생성물이 생성되는 것을 방지하기 위해서는, 냉각 수단에 의한 냉각 효과에 의해, 자성 유체(10A)보다 축방향 기내측에 충만되어 있는 밀봉 유체인 고온 가스의 온도를 150℃보다 낮출 필요가 있다. 이와 같은 점을 고려하여, 냉각홈(3d)의 축방향의 위치나 냉각수의 유량을 결정하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, Tg가 150℃ 이상이 되도록 고온 가스의 온도가 결정되고, Ts＜150℃, Tb＜100℃가 되도록, 냉각홈(3d)의 축방향의 위치나 냉각수의 유량을 설정할 필요가 있다.

실시 예 2

다음으로, 실시 예 2에 따른 자성 유체 시일의 구조에 대하여 설명한다. 또한, 실시예 1 과 동일한 구성에 대해서는, 그 설명을 생략한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 실시예 2에 따른 자성 유체 시일(1')은, 플랜지부(3a)와 외통부(3b) 사이에 소경부(3c₁, 3c₂, 3c₃, 3c₄)와, 그 사이에 외경 방향으로 연장되는 원평판(3f₁, 3f₂, 3f₃)이 이른바 핀으로써 설치되어 있다. 이와 같이 복수의 소경부(3c₁, 3c₂, 3c₃, 3c₄)와 복수의 원평판(3f₁, 3f₂, 3f₃)인 핀이 설치되어 있음으로써, 플랜지부(3a)와 외통부(3b) 사이의 표면적을 넓게 할 수 있어, 보다 현저하게 방열 효과를 나타낼 수 있다. 즉, 소경부(3c₁, 3c₂, 3c₃, 3c₄)가 본 발명의 차열 수단으로서 작용하고, 원평판(3f₁, 3f₂, 3f₃)은 차열 수단으로서의 방열핀으로서 작용하게 된다. 이와 같이 방열핀을 설치함으로써, 고온 가스로부터의 열을 방열할 뿐만 아니라, 만일 냉각홈(3d)의 냉각 작용이 과잉으로 작용한 경우에는, 방열핀에 의한 대기와의 열 교환에 의해, 하우징이 지나치게 냉각되지 않게 할 수 있어, 기내의 고온 가스의 온도의 저하를 방지할 수 있다.

실시 예 3

다음으로, 실시 예 3에 따른 자성 유체 시일의 구조에 대하여 설명한다. 또한, 실시예 1과 동일한 구성에 대해서는, 그 설명을 생략한다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 실시 예 3에 따른 자성 유체 시일(1")은, 외통 부재(23)가 별도의 부재인 플랜지 부재(23A) 및 외통 부재(23B)라는 별도의 부재에 의해 구성되어 있다. 이들 플랜지 부재(23A) 및 외통 부재(23B)는, 그 사이에 경방향으로 외통 부재(23B)보다 소경인 소경 부재(16)가 개재 삽입된 상태에서, 플랜지 부재(23A)의 장착면(3as)으로부터 삽입된 육각 볼트(12D)에 의해 고정되어 있다.

여기에서, 소경 부재(16)는 외통 부재(23B)보다 경방향으로 소경인 링상 부재이고, 재질로는, 예를 들어 폴리에테르에테르케톤재와 같은 내열성과 기계적 강도가 우수한 수지의 성형품을 채용할 수 있다. 이와 같이, 금속보다 열 전달율이 낮은 부재를 플랜지 부재(23A)와 외통 부재(23B) 사이에 배치함으로써, 열의 전달을 현저히 억제할 수 있다. 즉, 소경 부재(16)가 본 발명의 차열 수단으로서 작용하게 된다.

또한, 소경 부재(16)의 재질로는, 상기 서술한 것 이외의 수지 재료여도 되고, 열 전달율이 외통 부재(23)보다 낮으면 금속이나 그 밖의 재질이어도 되며, 소경 부재(16)의 형상에 대해서는, 외통 부재(23B)와 동일한 직경 또는 외통 부재(23B)보다 대경이어도 된다.

이상, 본 발명의 실시예를 도면에 의해 설명하였지만, 구체적인 구성은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서의 변경이나 추가가 있어도 본 발명에 포함된다.

예를 들어, 상기 실시예에 있어서는 차열 수단으로서의 소경부(3c)는, 오목한 형상의 홈을 예로 설명하였지만, 그 형상은 문제되지 않아, U자 홈이나 V자 홈이어도 된다. 또, 축방향에 추가로 복수 형성해도 된다.

또, 상기 실시예에 있어서는, 냉각 수단으로서의 냉각홈(3d)은, 액체가 유입되는 것에 대하여 설명하였지만, 기체가 냉각홈(3d)에 유입되는 공랭의 구성이어도 된다. 또, 그 형상은 둘레 방향 홈에 한정되는 것은 아니며, 임의로 냉각홈(3d)의 형상을 선택할 수 있다.

또, 상기 실시예에 있어서는, 2개의 자극 부재(6A, 6B)에 의해 시일부(13)를 구성하고 있었지만, 1개의 자극 부재 또는 3개 이상의 자극 부재에 의해 시일부(13)를 구성해도 된다.

1; 자성 유체 시일
2; 회전축
3; 외통 부재
3a; 플랜지부(장착부)
3b; 외통부
3c; 소경부(차열 수단)(전열 억제 수단)
3d; 냉각홈(냉각 수단)
3f; 원평판(차열 수단)(방열핀)
5; 베어링(베어링 부재)
6; 자극 부재
7; 자력 발생 수단
10; 자성 유체
16; 소경 부재(차열 수단)
23; 외통부
23A; 플랜지 부재
23b; 외통 부재
M; 시일막

Claims

유체 기계의 하우징으로부터 연장되는 회전축을 내부에 수용하고, 상기 하우징에 장착되는 장착부를 갖는 외통 부재와,
상기 외통 부재에 수용되는 상기 회전축의 둘레에 배치되고, 자기 회로를 형성하는 자극 부재와,
상기 자기 회로 상에 자기적으로 접속되고, 상기 자극 부재와 상기 회전축 사이에 배치되며, 자성 유체로 이루어지고 축방향에 형성되는 시일막을 갖는 자성 유체 시일로서,
상기 외통 부재는, 그 외통 부재를 경유해서 고체 열전도에 의해 축방향으로 전달되는 열을 차열하는 차열 수단과, 그 외통 부재를 냉각시키는 냉각 수단을 갖고,
상기 외통 부재에는, 그 축방향에, 상기 장착부, 상기 차열 수단, 상기 시일막, 상기 냉각 수단이 이와 같은 순서로 배열 설치되고,
상기 차열 수단은, 상기 외통 부재보다 열전도율이 낮은 상이한 별도의 부재로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자성 유체 시일.
제1항에 있어서,
상기 회전축에는, 상기 회전축과 상기 외통 부재를 상대 회전할 수 있게 유지하는 베어링 부재가 배치되어 있고, 상기 장착부, 상기 차열 수단, 상기 시일막, 상기 냉각 수단, 상기 베어링 부재의 순서로 배열 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 자성 유체 시일.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 차열 수단은, 전열 억제 수단인 것을 특징으로 하는 자성 유체 시일.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 차열 수단은, 상기 외통 부재의 외주면에 설치되어 있는 방열핀인 것을 특징으로 하는 자성 유체 시일.
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