NL8902086A - Afdicht- en glijlagersamenstel met een magnetische vloeistof. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Afdicht- en glijlagersamenstel met een magnetische vloeistof.

De uitvinding betreft een inrichting voor het, door middel van een magnetisch veld binnen een rondom een tot rotatie te brengen as gelegen spieetvormige ruimte, vasthouden van een hoeveelheid magnetische vloeistof, omvattende een samenstel van een ringvormig poolstuk waarvan het binnenomtreksvlak op een betrekkelijk korte afstand van de as ligt en tenminste één ringvormige permanente magneet voor het vormen van het magnetische veld, waardoor de magnetische vloeistof binnen de tussen dit samenstel en de as gevormde spieetvormige ruimte wordt gehouden.

Een dergelijke inrichting in de vorm van een afdichtsamenstel is bekend uit de Europese octrooiaanvrage 0182656.

De bekende inrichting omvat één ringvormige, om de as gelegen permanente magneet en twee, aan weerskanten daarvan gelegen poolstukken die elk, samen met de as, een ringvormige afdichtspleet vormen waarin een hoeveelheid magnetische vloeistof wordt vastgehouden door het magnetische veld van de magneet, zodat dit bekende samenstel, door de aanwezigheid van twee afdichtspleten, betrekkelijk ingewikkeld is.

Weliswaar wordt in de genoemde publikatie gezegd dat tenminste één poolstuk aanwezig moet zijn, doch zo'n samenstel met slechts één poolstuk voldoet niet in de praktijk, aangezien door de asymmetrische opbouw van het samenstel het magnetische veld binnen de afdichtspleet niet in staat is, onder alle omstandigheden, de magnetische vloeistof binnen deze spleet te houden.

Het doel van de uitvinding is een verbeterde inrichting van het genoemde type te verschaffen die aanzienlijk eenvoudiger is.

Dit doel wordt bereikt doordat bij de inrichting volgens de uitvinding het poolstuk tussen twee ringvormige permanente magneten ligt, waarbij de gelijknamige polen van deze magneten naar elkaar toe zijn gericht en de binnenomtreksvlakken van de twee magneten in wezen op gelijke afstanden van de as zijn gelegen voor het, samen met de as, vormen van twee ringvormige ruimten die aan weerskanten van een ringvormige tussenspleet zijn gelegen.

Bij een op deze wijze uitgevoerde inrichting is dus slechts één poolstuk aanwezig en derhalve slechts één magnetische vloeistof bevattende spleet, waardoor het samenstel betrekkelijk eenvoudig van opbouw is. De door de twee permanente magneten opgewekte magnetische velden worden naar de as toe geconcentreerd, zodat de gradiënt van de magnetische flux naar de hartlijn van het poolstuk is gericht, waardoor de hoeveelheid magnetische vloeistof in de genoemde spleet zeer goed wordt vastgehouden. De magnetische flux in de spleet kan daarbij zo groot zijn dat bij een stilstaande as de in de magnetische vloeistof gesuspendeerde magnetische deeltjes zich concentreren in een gebied tussen het poolstuk en de as en aldus binnen de magnetische vloeistof als het ware een membraan vormen met een grote concentratie van de magnetische deeltjes waardoor plaatselijk het magnetisch geleidingsvermogen wordt vergroot met als gevolg een betere afdichtwerking, aangezien zo'n membraan een groot drukverschil kan opnemen. Wanneer de as gaat roteren, zullen de magnetische deeltjes weer gelijkelijk binnen de magnetische vloeistof worden verdeeld.

Bij voorkeur zijn de naar het poolstuk gerichte binnenhoeken bij de binnenomtreksvlakken van de permanente magneten afgeschuind.

Teneinde externe radiale verliezen bij het buitenomtreksvlak van het poolstuk te voorkomen, is het buitenomtreksvlak van het poolstuk omsloten door de permanente magneten.

De inrichting volgens de uitvinding kan ook in de vorm van een glijlager voor de as zijn uitgevoerd, waartoe het, uit de twee magneten en het poolstuk bestaande samenstel om de buitenomtrek van een busvormig orgaan is aangebracht, dat met een betrekkelijk geringe, de genoemde tussenspleet vormende ringvormige tussenruimte om de as is gelegen.

De uitvinding wordt nader uiteengezet onder verwijzing naar de tekening waarin:

Figuur 1 een uitvoering van de inrichting volgens de uitvinding in de vorm van een afdichtsamenstel weergeeft,

Figuur 2 het verloop van de magnetische krachtlijnen bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 1 weergeeft,

Figuur 3 grafisch het verloop van de magnetische flux binnen de afdichtspleet weergeeft,

Figuur 4 een opeenvolging van afdichtsamenstellen volgens de uitvinding toont,

Figuur 5 een uitvoering van de inrichting volgens de uitvinding in de vormen van een glijlager weergeeft, en

Figuur 6 het verloop van de magnetische krachtlijnen bij de uitvoering volgens figuur 5 toont.

Zoals getoond in figuur 1 omvat het afdichtsamenstel twee ringvormige permanente magneten 1 en 2 waarvan de gelijknamige polen naar elkaar toe zijn gericht zoals in figuur 1 aangegeven. Tussen deze permanente magneten 1 en 2 ligt een poolstuk 3, waarvan het binnenomtreksvlak samen met de as 4 een ringvormige afdichtspleet 5 vormt, die is gevuld met een hoeveelheid magnetische vloeistof 6 die binnen de afdichtspleet 5 wordt gehouden door de door de magneten 1 en 2 opgewekte magnetische velden.

Zoals getoond in figuur 1 is het buitenomtreksvlak 3' van het poolstuk 3 geheel omsloten door de magneten 1 en 2. Dit is echter niet noodzakelijk, dit buitenomtreksvlak 3' kan ook samenvallen met de buitenomtreksvlakken 1' en 2' van de permanente magneten 1 en 2.

Verder is in figuur 1 getoond dat het gehele samenstel wordt omsloten door een huis 7. Dit huis 7 is echter ook niet noodzakelijk. Ook kan slechts een deel van het samenstel door een huis zijn omsloten.

Tenslotte blijkt nog uit figuur 1 dat de binnenhoeken van de permanente magneten 1 en 2 zijn afgeschuind zoals getoond bij l'1 en 2".

In figuur 2 is het verloop van de magnetische krachtlijnen bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 1 getoond. Uit deze figuur blijkt duidelijk dat deze krachtlijnen naar de as 4 toe worden geconcentreerd.

Figuur 3 toont dat de magnetische flux sterk toeneemt naar het midden van de afdichtspleet 5 toe.

Het gehele samenstel, zoals getoond in figuur 1, kan een dikte hebben van slechts 1 mm, waarbij het poolstuk een dikte heeft van 0,1 - 0,2 mm. Dan kan nog steeds een sterke magnetische flux van 0,5 Tesla worden opgewekt in de afdichtspleet.

De permanente magneten 1 en 2 kunnen uit elk geschikt materiaal bestaan, bijvoorbeeld ferriet, een kunststof of rubber gevuld met ferriet, zeldzame aardmetalen enzovoorts.

In figuur 4 tenslotte is getoond hoe een aantal afdichtsamenstellen volgens de uitvinding aaneen geschakeld kunnen worden, voor het vormen van een afdichtsamenstel voor een as 10, dat uit een aantal n ringvormige poolstukken 8 en een aantal (n + 1) permanente magneten 9 bestaat.

Zoals getoond in figuur 5 omvat de inrichting in de vorm van een glijlager voor de as 11 twee ringvormige permanente magneten 12 en 13, waarvan de gelijknamige polen naar elkaar toe zijn gericht zoals in deze figuur is aangegeven. Tussen deze permanente magneten 12 en 13 ligt een poolstuk 14 dat samen met de magneten 12 en 13 om de buitenomtrek van een glijlagerbus 15 is aangebracht, waarbij deze bus 15 tussen de uitstekende schouders 12' en 13' van de magneten respectievelijk 12 en 13 is gevat. De glijlagerbus 15 omringt met een geringe speling 16 de as 11, waarbij deze speling 16 geheel is gevuld met een hoeveelheid magnetische vloeistof 17 die ook aan weerskanten van de speling 16 aanwezig is in de ringvormige ruimten aan weerskanten van de speling 16. Deze hoeveelheid magnetische vloeistof 17 wordt vastgehouden door de, door de magneten 12 en 13 opgewekte magnetische velden waarvan de magnetische krachtlijnen in figuur 6 zijn getoond.

Ook bij deze uitvoeringsvorm neemt de magnetische flux sterk toe naar het midden van de ringvormige spleet of speling 16, ongeveer zoals getoond in figuur 3 voor de uitvoeringsvorm volgens figuur 1.

Zoals getoond in figuur 5 is het buitenomtreksvlak van het poolstuk 14 geheel omsloten door de magneten 12 en 13. Ook bij deze uitvoeringsvorm is dit echter niet noodzakelijk. Dit buitenomtreksvlak kan ook samenvallen met de buitenomtreksvlakken van de permanente magneten 12 en 13.

Het gehele samenstel is omsloten door een huis 18, dat echter niet noodzakelijk is. Ook bij deze uitvoeringsvorm kan ook slechts een deel van het samenstel door een huis zijn omsloten.

Het gehele samenstel, zoals getoond in figuur 5, kan een dikte hebben van 10 mm, waarbij het poolstuk een dikte heeft van 0,5 - 1,0 mm en de as een diameter heeft van 10 mm. Zo'n constructie zal een sterke magnetische flux van 0,5 _+ 0,1 Tesla opwekken bij de binnendiameter van het poolstuk.

Een glijlager met magnetische vloeistof zoals getoond in figuur 5 kan worden toegepast bij bijvoorbeeld spindels, electrische machines enzovoorts, waar gering lawaai, hoge snelheid en lage produktiekosten belangrijke eisen zijn.

Claims (5)

1. Inrichting voor het, door middel van een magnetisch veld binnen een rondom een tot rotatie te brengen as, gelegen spieetvormige ruimte, vasthouden van een hoeveelheid magnetische vloeistof, omvattende een samenstel van een ringvormig poolstuk waarvan het binnenomtreksvlak op een betrekkelijk korte afstand van de as ligt en tenminste één ringvormige permanente magneet voor het vormen van het magnetische veld, waardoor de magnetische vloeistof binnen de tussen dit samenstel en de as gevormde spieetvormige ruimte wordt gehouden, met het kenmerk, dat het poolstuk (3, 14) tussen twee ringvormige permanente magneten (1, 2; 12, 13) ligt, waarbij de gelijknamige polen van deze magneten naar elkaar toe zijn gericht en de binnenomtreksvlakken van de twee magneten in wezen op gelijke afstanden van de as (4, 11) zijn gelegen voor het, samen met de as, vormen van twee ringvormige ruimten die aan weerskanten van een ringvormige tussenspleet zijn gelegen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het, uit de twee magneten (12, 13) en het poolstuk (14) bestaande samenstel om de buitenomtrek van een busvormig orgaan (15) is aangebracht, dat met een betrekkelijk geringe, de genoemde tussenspleet vormende ringvormige tussenruimte (16) om de as (11) is gelegen.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de naar het poolstuk gerichte binnenhoeken (1' ’ , 2'') bij de binnenomtreksvlakken van de permanente magneten (1, 2) zijn afgeschuind.

4. Inrichting volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat het buitenomtreksvlak van het poolstuk (3; 14) wordt omsloten door de permanente magneten (1, 2; 12, 13).

5. Inrichting volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de inrichting is opgebouwd uit een aantal aaneen geschakelde ringvormige permanente magneten (9), waarvan de gelijknamige polen naar elkaar toe zijn gericht, met telkens tussen twee van deze magneten een poolstuk (8).