KR200301820Y1 - 내외부 1극착자 자석을 이용한 자성유체 실링장치 및베어링 실링 장치. - Google Patents

Abstract

본 고안은 산업과 식품, 특수분야 등에서 사용되고 있는 베어링에 관한 것으로 기존의 베어링은 원활한 회전과 회전하는 축의 중심점으로부터 지지되도록 하는 역할을 하여왔다. 그러나 기존 베어링의 단점은 윤활제의 감소 또는 누출로 인한 베어링의 마모로 인한 마찰저항 증가로 인한 회전력의 감소, 마찰음, 베어링의 마모로 인한 축의 편심, 부품의 수명단축 을 발생시키고 최종적으로 회전축의 파괴를 일으키며 윤활제의 누출로 인한 사용장소의 오염의 원인이 되며 주기적인 윤활제공급을 해주어야만 한다.

특히 액체 중에서의 사용이나 특수환경에서 사용하려면 따로 실행 장치를 사용해야만 한다. 실링 장치의 사용으로 인한 회전력의 감소와 실링 장치가 마모되었을 때 실링 장치의 교체로 인한 정기점검이 필요하게 되어 산업생산성이 감소하게 된다.

본 고안은 기존 베어링의 이 같은 문제점을 보완하기 위하여 자성유체를 사용하여 베어링의 내부 회전체와 외부 회전체를 실링 하여 윤활제의 누출방지와 압력이 걸리는 곳에서 실링장치의 역할을 하도록 구성되어 있다.

본 고안은 자성유체(4)를 사용함으로 회전력의 감소가 기존의 실링 장치와 비교할 때 회전력의 감소가 거의 없을 정도로 미약하며 윤활제의 누출이 발생하지 않아서 액체 중에서의 사용이 자유롭게 된다.

본 고안을 구성하기 위해서는 링 형태의 자석이 내, 외부가 단일 극으로 형성된 레디알자석(1)이 필요하며 베어링의 외측 하우징(5)의 내부와 내측 하우징(6)애 양쪽으로 설치되며 외측 자석(2)과 내측 자석(3)사이에 자성유체(4)가 주입됨으로 베어링이 고속으로 회전하더라도 자성유체(4)가 외부로 누출되지 않으며 베어링에 주입된 윤활제 누출도 막을 수 있으며 내, 외측에 설치된 레디알자석(1)의 자력에 의해 자성유체(4)가 강한 힘으로 흡착되어 있음으로 압력이 걸러더라도 누출이 없다.

단, 레디알자석(1)과 자성유체(4)사이에 서로 작용하고 있는 자기력에 의해서 발생되는 흡착력의 한계를 벗어나지 않는 범위 내에서 실링 장치의 안정된 작동을 보장할 수 있다.

Description

내외부 1극착자 자석을 이용한 자성유체 실링장치 및 베어링 실링 장치.{A sealing method of motor shafts with magnetic fluids between the motor shaft and the radial magnet with a single pole, and a sealing method of a bearing housing with magnetic fluids between the bearing center and the radial magnet with a single pole.}

본 고안을 구성하기 위해서는 링 형태의 자석이 내, 외부가 단일 극으로 형성된 레디알자석(1)(도 2)이 필요하며 베어링의 외측 하우징(5)의 내부와 내측 하우징(6)에 양쪽으로 설치되며 외측 자석(2)과 내측 자석(3)사이에 자성유체(4)가 주입됨으로 베어링이 고속으로 회전하더라도 자성유체(4)가 외부로 누출되지 않으며 베어링에 주입된 윤활제 누출도 막을 수 있으며 내, 외측에 설치된 레디알자석(1)의 자력에 의해 자성유체(4)가 강한 힘으로 흡착되어 있음으로 상당한 압력이 걸리더라도 실링 효과를 발휘할 수 있다.

본 고안의 효과를 높이기 위해서 내, 외부가 단일 극으로 형성된레디알자석(1)(도 2)이 필요하며 레디알자석(1)의 자극 배치는 (도 4 )에서 보는 바와 같이 서로 다른 극이 마주보는 형태로 배치되어 두 자극 사이에 주입되는 자성유체(4)에 서로 끌어당기는 힘이 강하게 발생되어 외측 자석(2)과 내측 자석(3) 사이의 간격을 최대한 줄일 경우 두 자석사이에 주입된 자성유체(4)의 실링 효과는 극대화된다.

본 고안은 현재까지 개발된 자성유체 실링 장치의 단점인 낮은 허용압력을 높일 수 있다.

자극사이에 주입된 일반 자석을 이용한 다른 방법보다 더 우수한 효과를 가져온다.

단, 레디알자석(1)과 자성유체(4)사이에 서로 작용하고 있는 자기력의 한계를 벗어나지 않는 범위 내에서 안정된 작동을 보장할 수 있다.

본 고안은 자성유체(4)를 (도 3, 4)와 같이 서로 마주보게 배치되어 있는 레디알자석(1)의 사이에 주입시켜 두 자석 사이에 발생되는 자기력에 의해 자성유체(4)가 자화되어 두 자석사이에 흡착되며 실링 하고자 하는 축이 회전하여 원심력이 발생하더라도 강한 자기력 때문에 자석으로부터 분리되지 않으며 실링 하고자 하는 곳에 내외부에 압력이 걸리더라도 실링역할을 수행할 수 있는 실링 장치를 구성하는 것이다.

본 고안은 (도 2)와 같이 특수 착자법의 한가지일 내외경 1극착자법에 의해서 착자되어 내경과 외경이 각각 단일 극으로 구성되어진 레디알자석(1)을 이용하여 회전 운동하는 곳의 실행 장치나 윤활 작용을 하는 것으로 내외경이 각각 단일 극으로 착자된 레디알자석(1)을 사용하는 것이 본 고안의 핵심 요소이며 레디알자석(1)을 이용하여 기존의 자성유체 실링장치들 보다 휠씬 더 실링 효과가 뛰어난 자성유체 실링 장치를 구성하고자하며 베어링의 윤활제의 누출을 막기 위하여 베어링을 실링 하여 윤활제의 누출이 없고 축의 실링 효과도 이룰 수 있으며 (도 16)과 같이 회전축에 적용하여 무부하의 회전축 실링 장치를 구성하고자하는 것이다.

본 고안은 (도 3), (도 4)에서 보는 바와 같이 링 형태의 자석이 내경이 전부 같은 자극으로 구성되며 외경은 내경에 반대가 되는 자극을 형성하게 된다.

본 고안에 사용되는 레디알자석(1)은 비록 얼마 전까지만 해도 불가능하다고 여겨왔으나 자석 제조의 기술이 발전함에 따라 특수한 방법의 착자법들이 개발되었는데 그 중에서 내외경 1극 착자법이 개발됨에 따라 레디알자석(1)이 만들어 지게되었다.

본 고안에 주요 부위인 레디알자석(1)의 자극배치 특성상 ND자석 등의 높은 자계 강도를 가지는 레디알자석(1)을 만들기가 쉽지 않으나 일본에서는 일부 주문 생산하고 있으며 페라이트나 본드자석의 형태는 국내에서도 일부 주문 생산하여 시판되고 있으며 현재 자계강도를 높이는 방법이 연구중임으로 높은 자계 강도의 레디알자석(1)을 사용하면 본 고안의 실링 효과를 더욱더 높일 수 있다.

[도 1] : 개요도

[도 2] : 레디알자석

[도 3] : 자석 조립도 3D

[도 4] : 자석 조립도

[도 5] : 단면도

[도 6] : 측면도

[도 7] : "A" - "A"로 자른 단면

[도 8] : 외부하우징 단면도

[도 9] : 외부하우징 측면도

[도 10] : 내부하우징 단면도

[도 11] : 내부하우징 측면도

[도 12] : 내부하우징의 부분 상세도

[도 13] : 부품의 전개도 단면

[도 14] : 자극 배치도

[도 15] : 내, 외측 링

[도 16] : 예제) : 실링 장치로의 응용 (실링 장치 단면)

1 : 레디알 자석, 2 : 외측 자석, 3 : 내측 자석, 4 : 자성유체,

5 : 외측 하우징, 6 : 내측 하우징, 7 : 외측 링, 8 : 외측 실링,

9 : 내측 링, 10 : 내측 실링, 11 : 베어링 볼, 12 : 실린 장치 외측 하우징,

13 : 회전축, 14 : 회전축 실링, 15 : 실링 장치 내측 하우징.

본 고안은 내외부 1극착자 자석을 이용한 자성유체 실링 장치 및 베어링 실링 장치로 특수착자법의 한가지인 내외경 1극착자법에 의해서 착자되어 내경과 외경이 각각 단일 극으로 구성되어진 레디알자석(1)을 이용하여 회전 운동하는 곳의 실링 장치나 윤활 작용을 하는 것으로 내외경이 각각 단일 극으로 착자된 레디알자석(1)을 사용하는 것이 본 고안의 핵심요소 중의 하나이다.

본 고안은 (도 3), (도 4)에서 보는 바와 같이 링 형태의 자석인 레디알자석은 내경이 전부 같은 자극으로 구성되며 외경은 내경에 반대가 되는 자극을 형성하게 된다.

본 고안은 (도 2)에서 보는 것과 같이 내측과 외측이 각각 1극으로 착자된 레디알자석을 이용하여 (도 1)와 같이 내측 자석(3)이 외측 자석(2)의 중앙에 삽입되고 두 레디알자석(1)사이에 자성유체(4)를 주입시켜 두 자석사이에서 발생하는 강한 자기력에 의해 자성유체(4)도 자기유도가 되어 두 자석사이의 공간을 실링 하게된다.

본 고안은 레디알자석(1)과 자성유체(4)를 이용하여 실링 장치를 구성함에 있어서 실용적인 한 예로 베어링의 윤활제의 누출을 방지할 수 있는 베어링용 실링 장치를 구성하며 또한 (도 13)과 같이 회전하는 축에 마찰력이나 회전 운동시 부하가 걸리지 않는 베어링 실링 장치를 구성할 수 있다.

본 고안의 실링 장치는 심한 외부적인 충격이 가해지지 않는 한 실링 장치를 반영구적으로 사용가능 하다.

본 고안의 (도 6)은 내측 자석(3)이 외측 자석(2) 중앙으로 삽입되는 형태를 하고 있으며 두 자석 사이에 자성유체(4)가 삽입된다.

(도 6)의 구성은 베어링을 구성하고 있는 외측 하우징(5)과 내측 하우징(6)에 베어링용 볼(11)이 삽입되고 볼의 양쪽으로 내측과 외측이 각각 1극으로 착자된 레디알자석(1)이 (도 6)에서 보는 것과 같이 취부되며 레디알자석(1)이 취부되는 내측 하우징(6)과, 외측 하우징(5)에 실링용 링 즉 내측 실링(10)과 외측 실링(8)이 삽입되어 자석과 하우징을 실링 하게 되며 자석의 이탈을 방지하고 자석의 파손시 쉬운 교체작업을 위하여 결속용 링 즉 내측 링(9)과 외측 링(7)이 내측 하우징(6)과 외측 하우징(5)에 가공되어 있는 홈에 삽입되어 자석을 하우징에 결속시키며 (도 15)과 같이 내측 링과 외측 링이 일부분이 절단되어 있으며 약간의 탄성을 가지므로 절단면의 양끝에 홀이 있으며 약간의 탄성을 가지므로 홀에 전용공구를 끼워서 양쪽으로 벌리거나 오므리면 쉽게 장착 및 제거가 된다.

위와 같이 내, 외측 하우징의 조립이 끝나면 양쪽 중에 어느 한쪽의 자석사이에 자성유체(4)를 주입한 뒤 반대쪽의 자석의 공간으로 윤활제를 베어링 볼(11)에 주입한 후 두 자석 사이에 자성유체(4)를 주입하게되면 윤활제의 누출이 없는 베어링을 구성할 수 있다.

(도 16)은 실링 장치로서의 응용으로 본 고안의 베어링 실링 장치의 원리는 도 1과 같은 방식으로 되어 있으며 회전축을 실링 하고자 하는 목적으로 사용가능하며 구성은 다음과 같다.

(도 16)의 회전축(13)에 실링 장치 내측 하우징(15)과 회전축 실링(14)을 결합하여 끼우면 회전축(13)과 실링 장치 내측 하우징(15) 사이가 견고하게 실링이 되며 여기에 실링 장치 외측 하우징(12)을 실링 장치 내측 하우징(15)이 중앙에 오도록 조립한 후 자성유체(4)를 주입하면 회전축의 자성유체 실링 장치가 된다.

본 고안은 내외부 1극착자 자석을 이용한 자성유체 실링장치 및 베어링 실링 장치로 (도 6)과 같이 내측과 외측이 각각 1극으로 착자된 레디알자석(1)을 이용하여 서로 마주보고 있는 자극과의 자기력을 극대화할 수 있는 자성유체 실링 베어링으로서 기존의 자성유체를 이용한 실링 장치나 베어링 보다 실링 능력이 매우 뛰어난 실링 장치를 구성하여 본 고안의 장점인 회전력의 감소 및 마찰력이 없으며 윤활제의 누출이 없는 베어링 실링 장치를 구성하여 수중이나 식품산업, 수리 및 윤활제의 재급유가 곤란한 곳에 사용하면 기존의 실링 장치보다 더욱더 효과적인 베어링 실링 장치가 된다.

본 고안은 베어링의 내, 외부를 자성유체(4)로 실링 하여 윤활제의 유출 및 내부로의 이물질의 침입을 막아서 베어링의 회전력의 증가와 볼과 하우징사이에 마찰력의 감소에 사용되는 윤활제의 누출로 인한 주변장치의 오염 및 윤활제 부족 때문에 마찰계수의 증가로 볼과 하우징의 마모를 방지하여 깨끗한 사용환경과 윤활제의 재주입 횟수를 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

특히 식품산업이나 수중설비에 사용하면 윤활제의 오염을 방지하며 고가의 복잡한 실링 장치를 구성할 필요가 없어서 경제적, 위생적 효과를 얻을 수 있다.

그리고 원자력이나 선박, 수중설치 장비, 자동차 등과 같이 윤활제의 재주입이 힘들거나 장치 특성상 한번 장치하면 수리를 거의 하지 않는 곳에 사용하면 효과적이다.

본 고안의 실링 장치로서의 응용은 (도 16)처럼 구성될 수 있으며 (도 16)의경우 회전하는 축에 무부하로 실링이 가능하며 자석의 형태가 레디알자석(1)임으로 다른 자성유체 실링장치보다 사용가능 압력이 훨신 더 높다.

이로서 기존의 자성유체 실링 장치의 단점인 낮은 허용압력의 문제점을 개선시킬 수 있어서 적용 범위를 확대할 수 있다.

본 고안에 사용되는 레디알자석(1)은 비록 얼마 전까지만 해도 불가능하다고 여겨왔으나 자석의 기술이 발전함에 따라 특수한 방법의 착자법들이 개발되었는데 그 중에서 내외경1극 착자법이 개발됨에 따라 레디알자석(1)이 만들어 지게되었다.

본 고안에 주요 부위인 레디알자석(1)의 자극배치 특성상 ND자석 등의 높은 자계강도를 가지는 레디알자석(1)을 만들기가 쉽지 않으나 일본에서는 일부 주문 생산하고 있으며 페라이트나 본드자석의 형태는 국내에서도 일부 주문 생산하여 시판되고 있으며 현재 자계강도를 높이는 방법이 연구중임으로 높은 자계강도의 레디알자석(1)을 사용하면 본 고안의 실링 효과를 더욱더 높일 수 있다.

그러므로 본 고안은 레디알자석(1)을 이용하여 무부하의 실링 장치를 구성하고 레디알자석의 활용도를 높이고 또한 자성유체의 활용 방안을 확대시켜 외국보다 낙후되어 있는 자성재료분야에 활력을 주는 기술적 효과도 있다.

Claims (2)

1. 회전하는 장비의 회전축에 장착되어 사용되는 자성유체 실링 장치를 구성함에 있어서 가운데가 원통형으로 되어있는 원통형의 자석 즉, 내측과 외측면이 각각 1극으로 착자되어 있는 레디알자석을 사용하여 외측 하우징의 내부에 장착된 레디알자석의 중앙으로 내측 하우징의 외부에 장착된 레디알자석이 삽입되어져서 두 자극 사이에 자성유체를 주입하여 자성유체 실링 장치를 구성하는 자성유체 실링 장치.
2. 청구항 1의 자성유체 실링 장치를 베어링의 좌우에 적용한 무누출 베어링 실링 장치.