JPH01279171A - 強磁性流体パッキン - 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、相対回転可能なパツキンリングが軸体の回転
軸を同心に取囲むギャップを画定し、ギャップに強磁性
流体が配設され、環状磁石の磁界により保持されて成る
強磁性流体パツキンに関する。

〔従来の技術］ 上記の種製の強磁性流体パツキンは西ドイツ特許第２０
３４２１３号により公知である。その場合強磁性流体を
収容するギャップは軸平行に伸張するが、それはパツキ
ンの大きな軸方向全長をもたらすだけでなく、運転によ
り軸体の半径方向変位が生じることに関連してパツキン
を敏感にする。このことは周囲の１カ所にギャップの半
径方向拡張が生じることと平行して、この場所の磁界の
密度の希薄化を招（。このため強磁性流体に働く磁界の
保持力が弱められ、パツキンの漏洩をひき起こす恐れが
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、本発明の目的とするところは、軸方向の全長を
短縮すると共に、運転に原因する軸体の半径方向変位の
発生に関連して大きな不感性が得られるように、冒頭に
挙げた種製の強磁性流体パツキンを改良することである
。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は、冒頭に挙げた種製の強磁性流体パツキンに
おいて本発明に基づき特許請求の範囲第１項の特徴によ
って達成される。従属特許請求の範囲は有利な実施態様
に関するものである。

本発明に基づく強磁性流体パツキンにおいては、強磁性
流体を収容したギャップが軸方向延長の少なくとも１カ
所で半径方向外側へ開放し、かつ軸方向に相互間隔（＾
）を有するパツキンリングの面によって画定され、ギャ
ップにある強磁性流体に働く磁界の保持力が用途のため
の使用中に生じる遠心力の少なくとも２０倍であるよう
に、間隔（Ａ）が極めて小さく定められている。

ギャップにある強磁性流体の液体リングはこうして遠心
力による損失から効果的に守られるので、長期間利用可
能であり、異物がギャップを通過することを阻止する。

本発明に基づくパツキンのギャップを画定する２個のパ
ツキンリングの面は密封される軸体の回転軸ともはや平
行でなく、多かれ少なかれ傾斜して、好ましくは垂直に
配列される。このためパ・ンキンの軸方向延長が著しく
縮小され、軸方向に極めて僅かな場所しかない使用分野
での使用を可能にする。

ギャップを画定する２個のパツキンリングの面が軸体の
軸線に対して直角で配列されていれば、軸体が半径方向
に変位した時にこれらの面の垂直間隔は全く変化しない
。従ってパツキンのこのような構造は、運転の関係上被
密封軸の大きな相対変位を考慮に置かなければならない
用途にとって特に好適である０本発明の範囲内で上述の
ギャップの構造が好ましい。

前述のギャップでは、収容された強磁性流体の脱出が磁
界の力で阻止される。これによりパツキンのギャップが
最大の直径に達する部位を決定する。従ってそれより内
側の流体骨の意図せぬ損失が効果的に防止される。そこ
でこの流体骨を予備量とみなすことが望ましい。予期し
ない出来事により収容量の内の若干量の損失が生じたと
きに、磁界の力と場合によっては遠心力の作用によりこ
の予備量が前述のギャップに補充されるのである。従っ
てこのような構造のパツキンは優秀な非常動作挙動を特
徴とする。

このことは危険の多い応用分野、例えば電子設備又は医
療技術設備でのこのパツキンの使用を可能にする。

磁界の磁力線密度は周知のように２つの磁極の相互の距
離が増すにつれて急激に減少する。

そこでギャップを軸方向に画定する面が、最大０’、５
ｍｍの相互間隔を有するパツキン構造が本発明の範囲内
で好ましい。従ってギャップに収容された強磁性流体に
働く磁界の保持力は高く、慣用の用途で強磁性流体の一
部の意図せぬ損失を確実に防止する。慣用の用途で十分
な信頬性を得るために市販の永久磁石を使用すれば十分
である。

高級な用途に対しては、間隔が最大０　、２ｍｍ、好ま
しくは僅か０．１ｎｎ＋の最大幅を有するならば有利で
あることが判明した。この場合不変磁石を使用すれば、
前述の実施態様の１０ないし５０倍の保持力が適用され
ることになる。

パツキンリングの軸方向相互関係を少なくとも１個のス
ペーサによって決定することができる。パツキンを用途
のために使用する前に、スペーサを機能しなくすること
ができる。この場合パツキンリングを軸方向に互いに支
えるロッキング片、例えば止ねじ又は止ビンが使用され
、パツキンの使用の前にこれを除去する。

またロッキング片が環状に形成され、例えばクランプリ
ングから成ることもできる。バッキングの使用の前にク
ランプリングが２個のパツキンリングの、半径方向に互
いに取囲む面の間に配設され、軸方向切下げ部を介して
２つの面を互いに支える。パツキンリングを使用する前
にクランプリングを除去しなければならない。

例えば破壊することにより除去可能である。

一方のパツキンリングが半径方向環状突起を具備し、こ
の環状突起の区域が他方のリングのＵ形輪郭によって取
囲まれ、一方のパツキンリングが密封ギャップにパツキ
ンを圧入するための少なくとも１個の端面側支持面を具
備し、相対回転不能な機械部材の半径方向に相対する対
向面上にゴム製の中間層を介して支えられ、かつ圧入の
終了後反撥する中間層が２個のパツキンリングの間の軸
方向を整定するように、中間層の半径方向厚さが定めら
れていれば、適正な軸方向ギャップ幅の自動調整が得ら
れる。従来は組立に続いて特別の調整を行い又は二次部
材を除去又は破壊することが必要であったが、上記の自
動調整によりこれが行われない。また弾性ゴム材料から
成る中間層の区域では相対的に静止する隣接の機械部材
に関して密封問題が簡単になる。特に中間層が上記機械
部材に臨む側に軸方向に順次続く複数個のリブを有する
場合は、この機械部材は特別の寸法精度も特に高い表面
性状も必要としない。

〔実施例〕

次に本発明の主題を添付の図面に基づいて詳述する。

第１図の強磁性流体パツキンは、互いに半径方向に取囲
む外側リングｌと内側リング２から成る。内側リング２
はフランジ状突出部６を具備する。フランジ状突出部６
の軸方向両側は外側リング１のＵ形に内側へ開放した輪
郭によって取囲まれる。フランジ状突出部６はパッキン
が使用状態のときに、外側リング１の内側に開いた溝の
それぞれ相対する境界面に対して軸方向両側に均一な間
隔を有する。また外側リング１の溝の底面はフランジ状
突出部６の外径から半径方向間隔を有する。

内側リング２と外側リングｌはいずれも磁化可能な材料
、例えば網から成る。これらのリングは相対する面を存
し、これが共同でギャップを画成する。ギャップに強磁
性流体が収容される。内側リング２が磁化可能な材料、
外側リングｌが非磁性材料から成る場合は、磁界の散乱
が回避され、強磁性流体をギャップの所定の部位に具合
よく配属することができる利点が生まれる。

ギャップの中で外側リング１に環状磁石４が相対回転不
能に支承される。フランジ状突出部６に臨み、半径方向
に伸張する環状磁石４の境界面はフランジ状突出部６と
の間に間隔Ａを有する。こうして半径方向に伸張するギ
ャップ３の軸方向両側が画定される。パツキンの図示の
使用可能な状態で、ギャップは僅か０．１５ｍｍのごく
僅かな幅しかない。

環状磁石４と、同じ半径方向面にあって内側に向いた外
側リングのフランジ状突出部との間に、円環状に形成さ
れた磁極片１０が配設され、環状磁石４の半径方向内向
きの境界面を半径方向内側に越えて張り出し、内側リン
グ２の外側にかなり密接に近接する。こうしてギャップ
３の半径方向内側に比較的拡大された横断面の環状室１
１が生まれる。環状室１１は磁極片１０と内側リング２
の間の区域及びギャップ３と同様に強磁性流体で満たさ
れている。この強磁性流体はギャップ３の区域のための
予備量を成す。この区域で本来の密封が行われるのであ
る。それ故、磁極片１０の内径を内側リング２の極々片
寄りの側に特に厳密に配属する必要はない。この区域で
は強磁性流体の脱出を防止しさえすればよい。

密封される室をＤで表わす。

内側リング２と密封される軸体９の表面との間に、内側
にリブを設けたゴム製中間層８が配設される。中間層は
半径方向厚さＢを有する。

外側リング１の外側と隣接の機械部材１２の間には同様
の層が設けられていない。従ってこの区域では液密の相
互結合を保証するために、外側リング１と隣接の機械部
材１２の間に液密のプレスばめを設けなければならない
。

以上細部を説明したパツキンの組立は次のようにして行
う。即ち密封される軸体９の上にパツキンを差し込み、
密封される機械部材１２の開口部の開口区域までずらせ
る。引続き働く圧入力を、矢印で示す部位で支持面７に
加えることが必要である。圧入力は中間層８の内側の逆
向きの弾性変形を生じると共に、外側リングｌに関して
内側リング２の軸方向相対変位をもたらす。フランジ状
突出部６と、外側リング１の環状溝の、フランジ状突出
部６に臨む右向きの内面との間に軸方向相互接触が生じ
ることにより、上述の軸方向相対変位が制限される。こ
れによって外側リング１が強制的に駆動され、密封され
る機械部材１２の空欠部に挿入される。同時に被密封軸
体９の表面上で内側リング２の相応の変位が生じる。

外側リング１とこれを受ける機械部材１２の相対する半
径方向端面が互いに接触するまで、圧入操作が継続され
る。その後は、初めに支持面７に加えられた圧入力が取
除かれ、その結果、中間層８にある応力が解消され、図
示の矢印１の方向と逆の内側リング２の右向き相対変位
を生じる。これによってギャップ３は０．１５ｎ＋ｍの
運転上必要な軸方向幅Ａを得る。こうして取付けられた
パツキンを直すに使用することが可能である。

通常の運転条件のもとで、即ち軸体９が回転するとき、
内側リング２の環状に形成された突出部６はスリンガ−
リングのｆｆｉきをする。突出部６は被密封室りとギャ
ップ３の間に配設されているから、ギャップ３を被密封
室りの圧力変動から守る。従って圧力変動の場合も、得
られる密封効果が不利に変化する恐れがない。

第２図に示す実施態様は半径方向に相互に取囲み、いず
れも磁化可能な材料から成る外側リング１及び内側リン
グ２から成る。これらのリングはパツキンの輸送及び組
立の際に、周囲に均一に分布する３本のグラブねじ５に
よって相互の軸方向及び半径方向相対変位を阻止される
。

外側リング１も内側リング２も０リングシール１３によ
って隣接の機械部材１２又は９に対して静的に密封され
る。従ってパツキンを密封される機械部材の間には、こ
の区域に必要な静的密封効果を得るために、高度の相互
圧接は不要である。そこでかなりの圧入力を差控えて、
機械部材９．１２の間のギャップに軸方向に挿入するこ
とによりパツキンの取付けを行うことができる。続いて
グラブねじ５を除去する。取付けられたパツキンはそれ
によって作動可能になる。

上述のパツキンの外側リング１は更に強磁性流体の補助
予備１６を収容する。

この補助予備は軸方向に伸張する通路によりギャップ３
の外側に隣接するパツキン区域と連通し、周囲に対して
止ねじ１４により閉鎖される。

こうしてギャップ３が強磁性流体で再び完全に満たされ
るまで止ねじ１４を回すことにより、運転に原因する強
磁性流体の損失を補償することができる。

第３図に示すパツキンの構造は、前述のものと同様であ
る。しかしこの実施態様では内側リング２がプラスチッ
クから成り、環状磁石４及び環状磁極片１０と相対する
面の区域の表面が網製の磁化可能な被覆、例えば鉄板リ
ングを具備する。

また適正な相互間隔Ａを保証するために、周囲に均一に
分布するシャービン１５が内側リング２に設けられてい
る。これは直接に突設されており、パツキンの取付けの
ために必要な圧入力を白い矢印で示す面の一方から加え
るときに、外側リング１を内側リング２の上に軸方向に
支える。パツキンを始動するとき、即ち内側リング２を
外側リング１に対して相対回転する時に、シャービン１
５が破壊される。その後シャーピンは相対回転をもはや
妨げることができず、破片は遠心力で被密封ギャップか
ら退出する。外側リングの内向き環状突出部１１は前置
パツキンを成し、これによって周囲から環状ギャップに
粗大な汚物が侵入することが阻止される。

本発明に基づくパツキンは狭い意味でカセット形パツキ
ンであって、多額の費用を掛けずに組立て、かつ使用す
ることができる。その軸方向全長は比較的小さく、回転
する軸の相対変位は別に差しつかえない。

〔発明の効果〕

以上の説明より明らかなように、本発明に基づく強磁性
流体パツキンによれば、パツキンのギャップを画定する
２個のパツキンリングの面は密封される軸体の回転軸と
平行でなく、多かれ少なかれ傾斜して、好ましくは垂直
に配列されるため、パツキンの軸方向延長が著しく縮小
され、軸方向に極めて僅かな場所しかない使用分野での
使用を可能にする。

さらに本発明に基づく強磁性流体パツキンのように、ギ
ャップを画定する２個のパツキンリングの面が軸体の軸
線に対して直角方向に配列されていれば、軸体が半径方
向に変位した場合であっても、これらの面の垂直間隔に
は影響がないため、運転の関係上被密封軸の大きな相対
変位を考慮に置かなければならない用途にとって特に好
適な構造が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一方のパツキンリングが弾性ゴム層により被密
封軸体上に支えられた実施Ｂ様の図であり； 第２図はパツキンの使用前に両方のパツキンリングが周
囲に均一に分布するグラブねしにより軸方向相対変位を
阻止される実施態様の図で　、あり；さらに、 第３図はパツキンの使用前に両方のパツキンリングが突
設されたプラスチンク製シャーピンにより軸方向に互い
に支えられる実施態様の図を示す。 １・・・外側パツキンリング ２・・・内側パッキンリング ３・・・ギャップ Ａ・・・リングの相互の軸方向間隔

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）相対回転可能なパッキンリングが、軸体の回転軸
   を同心に取囲むギャップを画定し、ギャップに強磁性流
   体が配設され、環状磁石の磁界により保持されて成る強
   磁性流体パッキンにおいて： ギャップ（３）が、その軸方向延長の少なくとも１カ所
   で半径方向外側へ開放し、かつ軸方向に相互間隔（Ａ）
   を有するパッキンリング（１、２）の面によって画定さ
   れ； 前記ギャップ（３）にある強磁性流体に働く磁界の保持
   力が、用途のために使用中に生じる遠心力の少なくとも
   ２０倍であるように、前記間隔（Ａ）が極めて小さく定
   められていることを特徴とする、強磁性流体パッキン。
2. （２）前記ギャップ（３）と回転軸が約９０°の角を挟
   むことを特徴とする、請求項１に記載の強磁性流体パッ
   キン。
3. （３）前記ギャップ（３）が最大外径に達する場所に開
   放部が設けられていることを特徴とする、請求項１又は
   ２に記載の強磁性流体パッキン。
4. （４）前記間隔（Ａ）が最大０．５ｍｍの幅を有するこ
   とを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の
   強磁性流体パッキン。
5. （５）前記間隔（Ａ）が最大０．２ｍｍの幅を有するこ
   とを特徴とする、請求項４に記載の強磁性流体パッキン
   。
6. （６）前記パッキンリング（１、２）の軸方向相互関係
   が少なくとも１個のスペーサ（１５）によって決定され
   、パッキンの使用開始前にスペーサ（１５）を機能しな
   くすることができることを特徴とする、請求項１ないし
   ５のいずれかに記載の強磁性流体パッキン。
7. （７）前記スペーサ（１５）が、前記パッキンリング（
   １、２）を軸方向に相互に支えるロッキング片から成る
   ことを特徴とする、請求項４に記載の強磁性流体パッキ
   ン。
8. （８）前記ロッキング片が環状に形成されていることを
   特徴とする、請求項７に記載の強磁性流体パッキン。
9. （９）前記ロッキング片が除去可能であることを特徴と
   する、請求項７又は８に記載の強磁性流体パッキン。
10. （１０）前記パッキンリング（１、２）の相対回転によ
    りロッキング片を破壊することができることを特徴とす
    る、請求項７ないし９のいずれかに記載の強磁性流体パ
    ッキン。
11. （１１）一方のパッキンリング（２）が半径方向環状突
    起（６）を具備し、この環状突起（６）の区域が他方の
    パッキンリング（１）のＵ形輪郭によって取囲まれ、一
    方のパッキンリング（２）が被密封機械部材の間の密封
    ギャップにパッキンを圧入するための少なくとも１個の
    端面側支持面（７）を具備し、相対回転不能な機械部材
    （９）の半径方向に相対する対向面上にゴム製の中間層
    （８）を介して支えられ、かつ圧入の終了後反撥する中
    間層（８）がパッキンリング（１、２）の間の間隔（Ａ
    ）を整定するように、中間層（８）の厚さ（Ｂ）が定め
    られていることを特徴とする、請求項１ないし５のいず
    れかに記載の強磁性流体パッキン。
12. （１２）前記環状突起（６）が周囲の少なくとも１カ所
    で軸方向に穿孔されていることを特徴とする、請求項１
    １に記載の強磁性流体パッキン。