JPH06257675A - 差別的に排気された強磁性流体シール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 大気圧又は高圧環境(16)と高真空環境(14)の
間を通る高速回転シャフト(15)をシールする強磁性流体
シール構成であり、ＣＡＴスキャン装置その他でＸ線を
発生させる高速回転アノード装置(58)に特に有用なもの
が提供される。多段階強磁性流体シールと一段階シール
との間の差別的排気領域(50)が、高真空領域内へのバー
ストが生じないことを確実にする。シャフトを支持する
軸受け(17,18)は機械的に安定な構成で、高真空環境か
ら分離されて配置される。この装置はアノード上の電荷
を真空系から外方へと高速回転シャフトを通じて、また
在来手段での接地が実行可能な低速で回転するシャフト
(40)へと、導電性の可撓性駆動ベルト(37)を介して伝達
することにより電気的に接地される。 【効果】 高真空環境及び差別的排気領域の何れも連続
的に機械的排気される必要がなく、比較的軽量の装置が
得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に強磁性流体シール
に関し、より詳しくは、高真空にある環境から大気圧の
環境へと通される高速回転シャフトをシールするため
の、機械的に安定な多段階強磁性流体シール装置、及び
高速回転シャフトを接地するための方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ助成トモグラフィ（ＣＡＴ
スキャン）は、高真空の領域にあるアノードに向けて電
子ビームを発射することにより生成されるＸ線を用いる
医療的診断方法である。この用途においては、低密度の
Ｘ線を長い時間発生するのではなく、高密度のＸ線を比
較的短時間発生することが必要である。なぜならば後者
の方が人体により耐性があるからである。この目的のた
めには、アノードに衝撃を与えてＸ線を発生させるため
に、高電力の電子ビームを用いるのが有利であるが、こ
の方法は金属製のアノードに熱を生じ、また放射線によ
り誘起される劣化を生ずる。従って、アノードは通常、
非常に迅速に（１分当たり６０００から１２０００回
転）回転するシャフト上に設けられ、それにより電子ビ
ームに対して新しいアノード表面が連続的に呈示される
ようにされる。アノード表面がビームの外側へと回転す
ると、再度ビーム内へと導入される前に冷却することが
可能となり、かくしてアノードの劣化が回避される。ま
た、Ｘ線を発生するアノード及びその支持装置は、人体
に関する所要の種々の角度からの分析を比較的短時間で
実行することができるように、一般にはＣＡＴスキャン
装置の上部を横切って前後に激しく加速される。従って
軽重量であることが望ましく、また高真空を維持するた
めの連続的な排気の必要性を排除することが有利であ
る。この用途においては、１分当たり６０００から１２
０００回転（ＲＰＭ）のアノード支持シャフト速度が長
期にわたって達成されることが理想であり、従ってシャ
フト構成の機械的安定性は極めて重要である。

【０００３】電子銃がアノードに向けて発射されるにつ
れて、アノード及びシャフトには電荷が蓄積されるか
ら、シャフトは効率的に電気的に接地されねばならな
い。さもないと、シャフト支持軸受けとの間でアークが
生じ、それらが長期にわたって損なわれることになる。
例えば水銀のスリップリング、カーボンブラシ、或いは
金箔ブラシなどを介して、従来から真空環境内部におい
て行われてきた接地は、粒状物質を生成する結果となっ
て真空を汚染する。また非常に高速のシャフト回転速度
（６０００−１２０００ＲＰＭ）においては、シャフト
における直接的な有効な接地は、どの領域においても不
可能となる。加えて、軸受けの近傍においての従来の接
地は、軸受けを損傷する粒状物質を生じ得る。

【０００４】強磁性流体シールは、上述したのと同様の
用途において、気体及びその他の汚染物質に対する気密
シールを提供するために用いられている。強磁性流体シ
ールは、コンピュータの磁気ディスク記憶ユニットにお
いて汚染物質がディスク領域に到達するのを防止するた
めに、また半導体ウェーハの超高真空製造に用いるよう
設計されたロボットアクチュエータについて、さらには
精油所及び化学プラントのポンプ用にも用いられてい
る。

【０００５】強磁性流体シールは通常、回転シャフトの
周囲では静止状態に留まるように設置されるが、シャフ
トの周囲でハブが回転する固定シャフトをシールするよ
うにも設置することができる。これらのシールは一般
に、回転シャフトと固定のシール表面との間のギャップ
に強磁性流体を用いることによって作動するものであっ
て、強磁性流体をギャップ内にシール密封液体Ｏリング
状態で保持し集中させるための所望の磁束経路をもたら
す環状磁石を含んでいる。強磁性流体シールは典型的に
は、軸方向に分極した環状の永久磁石と、この磁石を挟
み込んでいる一対の磁気透過性の環状極片とを含み、極
片の内側周縁は回転シャフトの外側表面に向かって延在
し、それとの間に密接な非接触ギャップを形成するよう
になっている。

【０００６】一段階強磁性流体シールは、単一の環状極
片をシャフトを取り囲む密な近傍に配置し、そして単一
の磁石と磁気的に連通させることによって生成される。
強磁性流体は、磁石によって作り出される磁界によっ
て、この極片とシャフトとの間のギャップに保持され、
磁石、極片、ギャップ及びシャフトを含む磁気回路を辿
る。一段階シールにおいては、好適には、やはりシャフ
トと密接した近傍にあり磁石の他方の極と磁気的に連通
している別の環状極片を用いることができる。この別の
極片とシャフトとの間のギャップは一般には強磁性流体
を含まないが、この一段階シールにおいて強磁性流体を
保持しているギャップを横断する磁束を強め、それによ
りシールの圧力性能を向上させる。

【０００７】強磁性流体シールは一段階より多くからな
ることができる。即ちこのシールは一連の別々の極片か
らなることができ、或いは極片（単数又は複数）が複数
のリッジ及び溝を含み、各々のリッジがシャフトの密接
近傍にあって極片とシャフトとの間に環状のギャップを
画定するようにできる。強磁性流体はこれらのギャップ
の幾つか又は全部に保持されて、多段階強磁性流体シー
ルが形成される。

【０００８】別の実施形態では、一つ又は複数の極片に
ではなく、シャフトに一連のリッジ及び溝が形成され、
このシャフトを取り囲み密接近傍にある環状の極片及び
磁石構造と、密接近傍にある多段階強磁性流体シールを
画定する。

【０００９】単一の極片、一連の極片、極片（単数又は
複数）の複数のリッジ、或いはシャフトのリッジ（単数
又は複数）の各々は、同じ同心半径を有する必要はな
い。即ち、得られる環状ギャップの大きさは、極片相互
間又はリッジ相互間で同一である必要はない。加えて、
極片及び／又はリッジが同じ幅である必要もなく、また
同じ幾何学的設計である必要もない。極片又はリッジの
幾つかはテーパを付けられて、シャフトの軸心に向かっ
て半径方向に延伸する傾斜壁を有するくさび形の環状ギ
ャップを形成することができる。

【００１０】極片の幅及び／又はテーパの多様さは、結
果として一つ又はより多くの環状ギャップにおける強磁
性流体の選択的な保持をもたらし、一つ又はより多くの
強磁性流体シールを選択的に生じさせ、そこにおいては
各々の環状ギャップが本来的にシールを画定する。加え
て、テーパ付きの極片により形成されたギャップは通常
は強磁性流体をより長期にわたって保持し、またテーパ
付きの極片又はシャフトはシャフト又はハブの高速回転
時に強磁性流体が飛散するのを防止する。本出願人に対
して譲渡された、１９８２年１１月２日に発行された米
国特許第４３５７０２１号及び１９９２年１月２日に発
行された米国特許第４８９０８５０号は、以上のような
ギャップ選択的な強磁性流体の保持を記載している。

【００１１】静的又は動的の何れかの条件の下で、高真
空系をシールするために用いられている在来の強磁性流
体シールは、典型的には、空気の周期的なバーストがシ
ールを通過して真空系内へと導入されることを許容す
る。空気のバーストの周期性は、シールの構成と作動条
件とに依存している。さらにまた、静的状態にあった後
に強磁性流体シールが最初に用いられる場合には典型的
に、空気のバーストが真空系内へと導入される。このよ
うなバーストが生ずるシール構成においては、高真空環
境は連続的排気手段により対処されねばならないが、こ
れは装置全体に重量を付加するものである。

【００１２】この問題を取り除くように設計された、非
バーストの多段階強磁性流体シールが、１９８３年１０
月４日に発行された米国特許第４４０７５１８号に記載
されている。そこに記載の発明においては、第一の多段
階環状シールが、第二の一段階環状シールとシャフトに
沿って直列に配置されており、この第二のシールは第一
のシールの高真空側にある。第一の多段階環状シール
は、大気圧（又は高圧）と高真空との間の全圧力降下に
耐えるように設計構成されている。第一と第二のシール
の間の環状領域は、大気圧（又は高圧）と高真空の間の
圧力、普通は低圧力又は高真空よりも僅かに劣る真空に
維持される。従って、大気圧又は高圧領域とこの中間領
域との間の圧力差から生ずる、第一の多段階シールにお
ける何らかのバーストは、中間領域だけに影響するが、
この領域は低真空に指定されているため、比較的妨害を
受けない。第二の一段階シールの両側の真空は実質的に
同一であり、又は第二のシールを横切る圧力差は第二の
シールでバーストを生ずるのに必要な圧力よりは小さい
ものに過ぎない。従って第二のシールにおいてバースト
は生じない。結果として高真空領域は、改良された、よ
り長きにわたる真空となる。

【００１３】しかしながら、上記の発明においてシャフ
トを支持している軸受けは、機械的な安定性のために、
第一及び第二のシール並びに中間真空領域と直列に、且
つそれらを取り囲んで配置されている。従って上記の発
明において、少なくとも一つの軸受けは高真空領域に露
出される。この構成は結果として、軸受けが高真空領域
内へと気体を放出することになり、高真空領域をより早
く汚染すると共に損ない、連続的な排気を必要とするも
のである。

【００１４】高真空領域を軸受けの気体放出から分離す
るための一つの手法は、「片持ち梁」構成であり、そこ
においては多段階シールがシャフトの周囲に配列され、
全てのシャフト支持用軸受けはこのシールと直列である
が、その大気圧又は高圧側にあるようにされる。（米国
ニューハンプシャー州ナシュアのフェロフルイディクス
社から市販されている。）しかしながらこの構成のため
には、軸受けはシャフトの比較的端部においてではな
く、比較的一緒に近接して隔置されるものであり、その
結果シャフトは高回転速度では機械的に不安定となる。

【００１５】さらに、上述した強磁性流体シール構成
は、アノードその他の電荷を生成するデバイスが設けら
れるシャフトをシールするために用いられた場合、シャ
フトが効果的に電気的に接地されていない場合には、シ
ール間でのアークを生じてしまう。このようなアークは
強磁性流体を「ゲル」化してシールを損傷してしまう
が、前述したように、高速の回転シャフトを接地するこ
とは難しい。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の一般的
な課題は、ほぼ大気圧又は高圧である第一の圧力にある
環境と、第一の圧力未満か又はそれに等しく、一般には
高真空である第二の圧力にある環境との間を通過する回
転シャフトをシールするための、差別的に排気された、
多段階の機械的に安定な、非バースト強磁性流体シール
装置を提供することである。この装置は非常に高速のシ
ャフト回転速度においても機械的に安定なように構成さ
れ、なおかつ高真空領域内への軸受けの気体放出及び強
磁性流体シールのバーストが排除されるように構成され
る。この装置はさらに、連続的な機械的真空排気が必要
でないように構成され、またシャフトは高速回転とは余
り関係なく、また真空及び軸受けとも余り関係なく電気
的に接地される。上記の課題はシール装置を、高速回転
アノードを支持する目的に適合させるものであり、この
アノードはＣＡＴスキャン装置その他においてＸ線を発
生するために電子ビームに暴露される。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の以上の及びその
他の課題、並びに利点は、第一の多段階シールが高速回
転可能なシャフトを取り囲み、第一の高圧環境と第二の
高真空環境との間の全圧力降下に耐えるよう設計構成さ
れた、多段階非バースト強磁性流体シール装置を提供す
ることによって達成される。シャフトを支持する軸受け
は第一の多段階シールの両側に、またシャフトの比較的
端部において機械的な安定な構成で設けられ、そして第
二の一段階シールがシャフト上に、第一のシールと直列
に配列される。この第二のシールは高真空環境を軸受け
から分離して、軸受けが高真空環境内へと気体を放出す
ることを防止し、また第一及び第二のシールの間に密閉
された中間容積を画定する。この中間容積は第一の圧力
と高真空の間で高真空よりも僅かに劣る圧力（通常は低
圧又は真空）に維持され、第二のシールを横断する高真
空環境へのバーストが生じないようになっている。

【００１８】直接的な在来の接地が実行可能なよりも高
速で通常回転することが可能なシャフトは、可撓性の導
電性駆動ベルトを用いて都合良く接地される。このベル
トはシャフトと係合し、またこの第一のシャフトが回転
するよりも遅い速度で、且つ在来手段による接地が実行
可能な速度で回転する第二のシャフトと係合する。第二
のシャフトの電気的な接地は好都合には、高真空環境か
ら離れた、また第一のシャフトを支持する軸受けから離
れた環境において行われる。

【００１９】本発明の他の利点、新規な特徴及び課題
は、添付図面に関連して本発明の以下の詳細な説明を考
慮した場合に明らかとなろう。

【００２０】図１を参照すると、従来技術による強磁性
流体シール装置１０が示されており、これはアルミニウ
ム、ステンレス鋼その他からなる非磁気透過性のハウジ
ング１１を含み、このハウジングは該ハウジングを真空
チャンバ１４の壁１３に固定できるようにする延伸フラ
ンジ要素１２を有する。磁気透過性の中空又は中実のシ
ャフト１５が、大気圧又は高圧環境１６と真空チャンバ
１４の間で、ハウジング１１を通って延びている。ハウ
ジング１１の内側且つ両端には、シャフト１５を支持す
る軸受け要素１７及び１８が配置されている。

【００２１】このシール装置は、一連のリッジ及び溝を
含む磁気透過性の極片１９を含み、リッジはシャフト１
５の密接近傍にあり、シャフトと極片のリッジとの間に
環状のギャップ２０を画定している。極片１９は静的シ
ール２１により、ハウジングの内部壁面に固定される。
このシール装置は、極片１９に直接隣接し且つ磁束接触
する、軸方向に分極した永久磁石２２を含み、これによ
り永久磁石２２、極片１９、シャフト１５及び環状ギャ
ップ２０を含む磁気回路（磁束線２３により示す）が形
成されている。磁束はギャップ２０に集中され、そこに
は強磁性流体が保持されて、複数のギャップがシャフト
の表面の周囲で複数の強磁性流体Ｏリングシールを画定
するようになっている。各々の強磁性流体シールは、所
定の圧力性能を有する。従って、高圧領域１６と真空チ
ャンバ１４即ち高真空領域との間には、一連の圧力段階
が形成される。

【００２２】従来技術のこの実施形態において、真空チ
ャンバ１４は、ギャップ２０におけるシールのバース
ト、および軸受け１８による気体放出を受ける。従っ
て、真空チャンバ１４に十分な真空を維持するために
は、機械的又は拡散ポンプ２４による連続的な排気が必
要となる。図１はまた、シャフト１５を駆動するための
ベルトを受容するよう構成された機械加工された領域即
ちプーリ３６と、シャフト１５を通して水その他の冷却
剤を循環させるための回転ウォーターユニオン４２を示
している。

【００２３】図２は、強磁性流体シールについての上述
のバーストを示している。図２（ａ）は、シール段の両
側の圧力が同一又はほぼ同一の場合の、一段階極片又は
多段階極片の一つの段の下側にある強磁性流体シールの
流体形状を示す。図２（ｂ）は、シールの片側に高圧環
境が存在し、他の側には低圧環境が存在している、シー
ルの最大圧力性能時点における一段階強磁性流体シール
を示す。図２（ｃ）は、最大圧力性能を越えて「バース
ト」が生じた時点、即ち少量の空気その他の気体がシー
ルの高圧側から低圧側へと移動した時点における一段階
シールを示す。このようなバーストは、強磁性流体シー
ルの有効性を減ずる。

【００２４】図３は、上述のバーストの問題を補正する
よう設計された、従来技術の強磁性流体シール装置を示
す。この従来技術の実施形態においては、磁束線２３に
よって示されている磁気回路は、永久磁石２２と、極片
２５及び２６と、シャフト１５と、複数の環状ギャップ
２０と、及び単一の環状ギャップ２７とを含む。第一の
多段階シールは、極片２５上のリッジがシャフト１５に
近接することにより形成された複数の環状ギャップ２０
により画定され、このギャップは磁束によりそこに保持
される強磁性流体を含んでいる。この多段階シールは、
大気圧又は高圧領域１６と真空チャンバ１４内の高真空
との間の全圧力降下に耐えるに十分な圧力性能を有する
よう設計構成されている。第二の、一段階強磁性流体シ
ールが、一段階極片２６がシャフト１５に近接すること
により形成された環状ギャップ２７により画定されてお
り、このギャップは磁束によりそこに保持された強磁性
流体を含んでいる。この第二の一段階シールが有する圧
力耐性は低い。この実施形態においては、極片２５と２
６の間にある密閉された環状の中間容積２８が、大気圧
又は高圧領域１６と真空チャンバ１４内の高真空との間
の圧力へと、しかし実質的には高真空に近い圧力へと、
通常は機械的な真空ポンプであるポンプ装置２９により
抜気されている。中間容積２８内の適切な圧力は、ポン
プ装置２９を制御するよう構成可能なゲージ９０によっ
て維持されている。かくして第二の、ギャップ２７にあ
る一段階シールを横切る圧力差は小さく、またこの第二
の一段階シールでバーストを生ずる可能性は観念的には
排除され、真空チャンバ１４内の高真空はより効果的に
維持される。バーストは第一の、環状ギャップ２０によ
り画定された多段階シールにおいては生ずるが、しかし
ポンプ装置２９により抜気されている中間容積２８には
有害な影響はない。この構成においては、軸受け１７及
び１８はシャフト１５を比較的その端部において、機械
的に安定な構成で支持しているが、しかし軸受け１８は
高真空環境即ち真空チャンバ１４に露出されており、そ
こへ気体を放出する。従って高真空領域たる真空チャン
バ１４はこの軸受けの気体放出により僅かに汚染され、
ポンプ２４における連続的な排気により対処されねばな
らない。

【００２５】図４は、従来技術による多段階強磁性流体
シール装置であって、高真空領域内への軸受けによる気
体放出の問題を排除するものを示している。この従来技
術の実施形態においては、極片１９、シャフト１５及び
永久磁石２２を含む在来の多段階強磁性流体シールが、
シャフト１５上で軸受け１７及び１８よりも高真空側に
配置されている。軸受け１７及び１８は高真空環境即ち
真空チャンバ１４からは効果的にシールされており、従
って真空チャンバ１４内への軸受けによる気体放出は生
じない。しかしながら、在来の多段階シールにおけるバ
ーストは生ずるため、高真空の真空チャンバ１４はポン
プ２４により連続的に抜気されねばならない。加えて、
この「片持ち梁」式の構成の故に、即ち比較的長いシャ
フトが軸受け１８から張り出して、高真空環境の真空チ
ャンバ１４にあるシャフト端部にまで至ることにより、
シャフトは機械的に比較的不安定であり、高速のシャフ
ト回転においては過剰の振動が生ずる結果となる。

【００２６】図５は、従来技術によるテーパ付きの一段
階強磁性流体シールの断面図を示す。これは磁石９１
と、この磁石の両側にある極片３１及び３２とからな
り、シャフト１５の周りに配置されて、磁束線３３によ
り示される磁気回路を形成している。最初の設置に際し
ては、強磁性流体はギャップ３４及び３５の両方に存在
しているが、シャフトが高速回転すると、ギャップ３４
にある強磁性流体は蒸発に十分なくらい加熱されるが、
これは極片３１が極片３２よりもかなり細く、シールか
らの熱を効率的という程には散逸しないからである。従
って、僅かな初期設置動作期間の後にはギャップ３４の
強磁性流体は蒸発し、一方ではギャップ３５にある強磁
性流体は残存するため、結果的には一段階シールとな
る。極片３２のテーパは、テーパのない極片において存
在するよりも多くの容積の強磁性流体をギャップ３５が
保持することを可能にし、同時に極片３２と最も近い個
所においてはシャフト１５の密接近傍にあるという利点
をももたらす。その結果、リザーバとして作用する過剰
の強磁性流体がもたらされ、蒸発に抵抗し、シール寿命
は長くされる。

【００２７】

【実施例】図６は本発明による、高速回転シャフトに用
いるための、そしてまた最小限の重量の、非バースト、
非気体放出の、機械的に安定な多段階強磁性流体シール
構成の一実施例を示している。図６においては、ＣＡＴ
スキャン装置その他において高密度Ｘ線を発生させるた
めの実施例が示されており、Ｘ線６６を発生させるため
にアノード５８に向けて発射される電子銃６５が含まれ
ている。

【００２８】この実施例においては、永久磁石２２、極
片１９、磁気透過性のシャフト１５、及び極片１９上の
リッジ４９とシャフト１５との間の環状のギャップ４８
からなる第一の多段階強磁性流体ロータリシールが、シ
ャフト１５を取り囲んでいる。この多段階シールは、大
気圧又は高圧領域１６の如き第一の圧力にある環境と、
真空チャンバ１４内の高真空の如き第二の圧力にある環
境との間の全圧力降下に耐えるのに十分な圧力性能を有
するよう、設計構成されている。リッジ４９は極片１９
から、好ましくは約０．２５から約１．０ミリ（約０．
０１０から０．０４０インチ）、好ましい実施例では約
０．４６から約０．５６ミリ（約０．０１８から約０．
０２２インチ）延びている。リッジ４９は好ましくは幅
が約０．１５から約０．３８ミリ（約０．００６から約
０．０１５インチ）であり、また好ましい実施例では約
０．２０から約０．２５ミリ（約０．００８から約０．
０１０インチ）の幅である。極片１９の各々は、好まし
くは約１０から約３０のリッジを有して、各々に１０か
ら３０の強磁性流体段を画定し、また好ましい実施例で
は各々約１７から約２３の段を有する。環状のギャップ
４８を画定するリッジ４９とシャフト１５との間の間隙
は、好ましくは約０．０２５から約０．２０ミリ（約
０．００１から約０．００８インチ）であり、より好ま
しくは約０．０５１から約０．１０ミリ（約０．００２
から約０．００４インチ）である。リッジ及び溝が極片
１９にではなく、シャフト１５に設けられている実施例
であっても、多段階シールに環状ギャップ４８を形成す
るものであることが理解されよう。

【００２９】第二の、一段階強磁性流体シールが磁石４
３と、極片４４及び４５と、磁気透過性のシャフト１５
と、環状ギャップ４６及び４７とを含み、第一の多段階
シールの高真空側においてシャフト１５を取り囲んでい
る。好ましい実施例においては、極片４４は極片４５よ
りも幅広いものであり、またシャフト１５に対してより
密接近傍にある。従って強磁性流体は環状ギャップ４６
に選択的に保持され、図５に関して議論したシールの如
く一段階シールを生ずる。極片４４とシャフト１５との
間の環状ギャップ４６は、約０．０２５から約０．２５
ミリ（約０．００１から０．０１インチ）の幅、好まし
くは約０．０５１から約０．１５ミリ（約０．００２か
ら約０．００６インチ）の幅である。極片４５とシャフ
ト１５との間の環状ギャップ４７は、約０．０７６から
約０．５１ミリ（約０．００３から約０．２０インチ）
の幅、好ましくは約０．１０から約０．２０ミリ（約
０．００４から約０．００８インチ）の幅である。極片
４４は平坦又はテーパ付きであることができ、好ましい
実施例ではテーパ付きとされて、シャフトの軸心に向か
って半径方向に延びる傾斜した壁を有する環状のくさび
形のギャップを形成し、その結果より長いシール寿命を
もたらす。環状ギャップ４６に関して上述した寸法は、
極片４４がテーパ付きとされている実施例においては、
シャフト１５に最も近い極片４４の部分に関するもので
ある。代替的な実施例においては、極片４４及び４５は
反対にされ、従って一段階シールは磁石４３の何れの側
の極片においても形成することができる。また別の実施
例においては、極片４４それ自体ではなく、極片４４の
最も近傍にあるシャフト１５の部分をテーパ付きとする
ことができる。一段階シールは磁石と、シャフトと、そ
して二つの極片ではなく単一の極片とからなることがで
きることをも理解すべきである。

【００３０】第一の多段階シールと第二の一段階シール
との間は、環状の密閉された中間領域５０となってお
り、大気圧又は高圧領域１６と真空チャンバ１４の高真
空との間の圧力へと抜気されている。中間領域５０は好
都合には、大気圧（又は高圧）と高真空の間にある圧力
に維持されるが、これは通常は低圧、即ち高真空よりも
僅かに劣る真空である。かくして中間領域５０は理想的
に、第二の一段階シールを横断する圧力差がその圧力性
能を越えないような圧力（真空）に維持され、その結
果、一段階シールのバーストは生じない。この圧力差は
好ましくは２５０ｔｏｒｒよりも小さく、より好ましく
は１００ｔｏｒｒよりも小さい。中間領域５０にはポー
ト９４が接続されていてそこに所望の圧力（真空）を維
持するようになっており、ポート９４に接続された排気
機構５１がかかる真空を生成し及び／又は維持する。排
気機構５１は機械的な真空ポンプその他からなることが
でき、好ましい実施例においては、機械的手段により周
期的に抜気されることのできる軽量の真空バラストタン
クからなる。ポート９４と排気機構５１との間にはゲー
ジ９２を配置することができ、排気機構５１を制御する
ように構成可能である。好ましい実施例では、軽量のバ
ラストである排気機構５１における圧力を測定し、表示
するよう構成できる。代替的な実施例においては、ゲー
ジ９２はバラストである排気機構５１上に配置すること
ができる。

【００３１】シャフト１５は、軸受け１７及び１８を含
む機械的に安定な軸受け配列により、その比較的端部に
おいて支持されている。軸受け１８はこの実施例では、
第二の一段階シールによって高真空領域即ち真空チャン
バ１４から分離されており、従って軸受け１８からの気
体放出は全て中間領域５０のみに影響し、真空チャンバ
１４の高真空領域には影響しない。中間領域５０は作動
中、第一の多段階シールからのバースト及び軸受け１８
の気体放出のみを受け、軽量のバラストタンクである排
気機構による周期的な排気により、所望の真空に維持す
ることが可能である。軸受け１７及び１８は、磁気透過
性の軸受け又は磁気非透過性の軸受けからなることがで
きる。磁気透過性の軸受けが用いられる場合には、磁気
絶縁手段（図示せず）が軸受けと極片との間に配置され
るのが好都合であり、それによりこれらを磁気回路から
絶縁する。

【００３２】従って本発明の一つの利点は、真空チャン
バ１４内の高真空領域が何らシールのバースト又は軸受
けの気体放出を受けず、ただ真空チャンバを形成してい
るガラスやスチール等の固体材料からの気体放出を受け
るだけであるということにある。従って、真空チャンバ
１４は機械的な又は拡散ポンプによる連続的な排気によ
り対処される必要はなく、高真空領域の真空チャンバ１
４のポート６１を指定したイオンポンプ６０の如き軽量
の手段を用いて、高真空を容易に維持することができ
る。イオンポンプは周知であり、米国カリフォルニア州
パロアルトのバリアン社、米国カリフォルニア州サンタ
クララのサーミオニクス社などから市販されている。好
ましい実施例では、真空チャンバ１４内の高真空領域は
イオンポンプ６０によって１×１０^-6ｔｏｒｒまたそれ
以下に維持され、その一方において大気圧又は高圧領域
１６は１から５気圧の圧力を示す。初期設置に際して真
空チャンバ１４は、ポート６１を介しての機械的排気又
は拡散排気などの在来の手段により、高真空へと抜気さ
れる。

【００３３】シャフト１５は中実又は中空であることが
でき、好ましい実施例では中空であって、水、エチレン
グリコールその他の如き冷却剤を回転ウォーターユニオ
ン４２によりシャフトを通して循環させることができ
る。シャフト１５はマルテンサイトステンレス鋼又はそ
の他の磁性合金から製造することができ、好ましい実施
例では４１６ステンレス鋼合金から製造される。シャフ
ト１５は高真空領域である真空チャンバ１４内におい
て、取付プレート５７でもって終端し、その上には回転
可能なアノード５８その他を設けることができる。他方
の、大気圧又は高圧領域にある端部においては、シャフ
ト１５は機械加工された領域又はプーリ３６を含み、駆
動ベルトを受容する。

【００３４】ハウジング５４は取付フランジ５５を含
み、オーステナイトステンレス鋼、アルミニウム、その
他の非磁性材料から製造することができる。好ましい実
施例においては、ハウジング５４はステンレス鋼から製
造される。ハウジング５４は冷却剤チャネル７５を含
み、そこを通して水、エチレングリコールその他の冷却
剤が循環されて、高速回転時に環状ギャップ４８並びに
軸受け１７及び１８において発生された熱を受け取り、
またアノード５８において発生された熱を取付プレート
５７、シャフト１５及び環状ギャップ４８を介して受け
取る。第二の一段階シールの近傍において、同様のチャ
ネルをハウジング５４に含めることができる。しかしな
がら好ましい実施例においては、一段階シール及びそれ
を取り囲むハウジング５４は全体として、環状ギャップ
４６における熱をシールから効率的に受け取り、散逸す
るのに十分なほど嵩高である。ハウジング５４にはま
た、着脱可能領域９３が含まれており、必要な場合には
一段階シール、軸受け１８、及び中間領域５０を容易に
保守できるようになっている。

【００３５】本発明の如き種類の強磁性流体シールに用
いられる強磁性流体は、技術的に公知のものであり、１
９７５年１１月４日に発行された米国特許第３９１７５
３８号、及び１９８２年１０月２６日に発行された米国
特許第４３５６０９８号に記載がある。米国ニューハン
プシャー州ナシュアのフェロフルイディクス社から市販
されている幾つかの強磁性流体の何れのものも、本発明
の好ましい実施例に用いることができる。本明細書に示
した実施例において最も好ましい強磁性流体は、フェロ
フルイディクス社から商品番号第ＶＳＧ−８０３として
市販されている。

【００３６】図７は、高速回転シャフト１５のプレート
５７上に設けられたアノード５８の如き回転可能な導体
と接地との間に電気的な接触を確立させるための、本発
明の一実施例によるシステムを示している。この実施例
において、シャフト１５は中間の導電手段として機能す
るものであり、高真空領域である真空チャンバ１４の外
側に、大気圧又は高圧領域１６へと延びている。シャフ
ト１５は、導電性のベルト３７を受容するよう機械加工
された領域３６を含む。代替的な実施例においては、プ
ーリ３６が導電性ベルト３７を受容する。動作時には、
ベルト３７はプーリ３６即ち機械加工領域の周りに通さ
れ、従ってベルト３７の一部は常にこの機械加工領域即
ちプーリ３６と静的接触状態にある。在来のブラシによ
る接地の場合に生ずるような、相互に相対的な導体の摺
動は生じないから、電気的な接触を効果的に行うことが
できる。ベルト３７はモータ３９及び第二の導電性シャ
フト４０により駆動された導電性プーリ３８により係合
されており、このプーリ３８とも連続的且つ静的な電気
的接触状態にある。シャフト４０は、水銀スリップリン
グ、グラファイトブラシ、或いは金箔ブラシなどの在来
の接地手段４１により接地されている。好ましい実施例
においては、プーリ３８は機械加工領域即ちプーリ３６
よりも大きな半径を有し、従ってシャフト１５はモータ
の回転につれてシャフト４０よりも高速に回転する。本
発明によるシャフト１５の所望の回転速度（約６０００
から約１２０００ＲＰＭ）においては、在来手段による
接地は実行可能ではないが、この構成は約１０００から
約４０００ＲＰＭで、好ましい実施例においては約２０
００から３０００ＲＰＭで回転しているシャフト４０に
電荷を伝達するものであり、そこにおいては在来手段に
よる接地が実行可能である。

【００３７】接地はまた、軸受けの直近又は高真空領域
である真空チャンバ１４内で行うのは望ましくない。こ
れは在来のブラシが動作時に粒状物質を放出し、それが
軸受けを損傷し、真空環境を汚染するからである。従っ
て本発明は、シャフト１５を支持している軸受けから離
れた、また高真空の真空チャンバ１４から離れた位置に
おいて接地を好適に実行するものである。

【００３８】上述したように、接地手段４１はいかなる
在来の接地用ブラシその他からなることもできる。好ま
しい実施例においては水銀スリップリングアセンブリが
用いられるが、これは３０００ＲＰＭまでの速度で回転
するシャフトを効率的に接地することができる。かかる
スリップリングは技術的に公知のものであり、米国コネ
チカット州スタンフォードのウェンドン社から市販され
ている。導電性のベルトもまた技術的に公知であり、米
国コネチカット州ミドルタウンのアドバンスト・ベルト
・テクノロジー社から市販されている。モータ３９は在
来のどのようなモータからなることもできる。かかるモ
ータは、例えばゼネラル・エレクトリック社から容易に
入手可能である。

【００３９】図７にはまた、中空のシャフト１５を通し
て冷却剤を循環し、アノードにおいて、またシャフトの
高速回転により生成された熱を取り除くための回転ウォ
ーターユニオン４２が示されている。回転ウォーターユ
ニオンは技術的に公知であり、米国ノースカロライナ州
シャーロットのダフ−ノートン社から市販されている。

【００４０】かくして図７は、従来技術に従って高速シ
ャフト１５が冷却される構成と、本発明の実施例により
このシャフトが接地される構成を示している。

【００４１】本技術分野における当業者は、本明細書に
記載された全てのパラメータが例示を意図したものであ
ること、及び実際のパラメータはシール及び接地構成が
使用される特定の用途に依存するものであることを容易
に認識するであろう。従って、上述の実施例は例示とし
てのみ呈示されたものであって、本明細書の特許請求の
範囲、及びその均等の範囲内において、本発明を以上に
特定的に記載したのとは異なる仕方で実施することが可
能であることが理解されよう。

【００４２】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、ほぼ大気圧
又は高圧である第一の圧力にある環境と、第一の圧力未
満か又はそれに等しく、一般には高真空である第二の圧
力にある環境との間を通過する回転シャフトをシールす
るための、差別的に排気された、多段階の機械的に安定
な、バーストの生じない強磁性流体シール装置が提供さ
れる。この装置は非常に高速のシャフト回転速度におい
ても機械的に安定であり、高真空領域内への軸受けの気
体放出及び強磁性流体シールのバーストは排除される。
連続的な機械的排気は必要でなく、高速回転にも関わら
ずシャフトを好適に接地することができる。このシール
装置は高速回転アノードを支持する等の目的に適してお
り、ＣＡＴスキャン装置その他において良好に用いられ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】回転シャフトの周りで作動する従来技術の強磁
性流体シールの断面図である。図示の便宜のため、この
従来技術のシールは回転Ｘ線アノードの用途に用いられ
たものとして示されている。

【図２】各種の圧力差に対して一段階強磁性流体シール
を暴露した場合の既知の効果を示す説明図である。

【図３】第一の多段階シールと第二の一段階シールとの
間にある中間の差別的に排気された領域を示す、回転シ
ャフトの周囲で動作する従来技術の強磁性流体シールの
断面図である。図示の便宜のために、この従来技術のシ
ールは回転Ｘ線アノードの用途に用いられたものとして
示されている。

【図４】軸受けが高真空領域内へと気体を放出すること
を排除するために、軸受けと高真空領域の間において多
段階シールがシャフト上に配置されており、片持ち梁式
のシャフト／軸受け構成を必要としている、回転シャフ
トの周りで作動状態にある従来技術の強磁性流体シール
の断面図である。図示の便宜のために、この従来技術の
シールは回転Ｘ線アノードの用途に用いられたものとし
て示されている。

【図５】回転シャフトの周りで作動状態にある、従来技
術のテーパ付き一段階強磁性流体シールの断面図であ
る。

【図６】本発明の一実施例に従う、回転シャフトの周り
で作動する差別的に排気された非バースト強磁性流体シ
ールの断面図である。

【図７】本発明による、高速シャフトの電気的接地構成
の一実施例を示す説明図である。

【符号の説明】

１４ 真空チャンバ １６ 大気圧又は高圧領域 １５ シャフト １７，１８ 軸受け １９，４４，４５ 極片 ２２，４３ 永久磁石 ３６ プーリ ３７ ベルト ４６，４７，４８ 環状ギャップ ４９ リッジ ５０ 中間領域 ５１ 排気機構 ５４ ハウジング ５８ アノード ６５ 電子銃 ６６ Ｘ線 ９２ ゲージ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年８月９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図５】

【図２】

【図３】

【図４】

【図７】

【図６】

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングと、第一の圧力にある第一の
   環境と第一の環境よりもある圧力差だけ低い第二の圧力
   にある第二の環境との間を通過するシャフトとの間にシ
   ールを形成するための強磁性流体シール装置であって、
   該装置が、 前記シャフトと前記ハウジングとの間で前記シャフト上
   にシールを形成して前記第一の環境を前記第二の環境か
   ら分離する第一の強磁性流体シールであって、前記圧力
   差に耐える十分な圧力性能を有するよう設計構成された
   第一の強磁性流体シールと、 前記シャフトと前記ハウジングとの間で前記シャフト上
   にシールを形成する第二の強磁性流体シールであって、
   前記第一の強磁性流体シールと前記第二の環境との間に
   配置されバーストを最小限にするよう設計構成された第
   二の強磁性流体シールと、 前記シャフト、前記ハウジング、前記第一の強磁性流体
   シール、及び前記第二の強磁性流体シールにより境界付
   けられ、前記第二の圧力に近いがそれよりも大きな圧力
   にある中間領域を維持する手段と、及び前記中間領域内
   に配置され、前記ハウジング内で前記シャフトを支持す
   る少なくとも一つの軸受けとからなる、強磁性流体シー
   ル装置。
2. 【請求項２】 前記第一の環境内に配置され、前記ハウ
   ジング内で前記シャフトを支持する少なくとも一つの第
   二の軸受けをさらに含む、請求項１の強磁性流体シール
   装置。
3. 【請求項３】 前記第一の強磁性流体シールが多段階シ
   ールからなり、及び前記第二の強磁性流体シールが一段
   階シールからなる、請求項１の強磁性流体シール装置。
4. 【請求項４】 内部及び壁を備えたハウジングと、前記
   壁を貫通するシャフトに装着され前記ハウジングにより
   密閉された回転アノードと、前記ハウジングの内部を高
   真空に抜気する真空ポンプとを有するＸ線スキャン装置
   に用いる強磁性流体シール装置であって、該装置が、 少なくとも一段からなり、前記シャフトと前記ハウジン
   グの壁との間に気密シールを形成するための第一の強磁
   性流体シールであって、第一の側と高真空側とを有し、
   前記ハウジング内部の高真空を維持するに十分な圧力性
   能を有するよう設計構成された第一の強磁性流体シール
   と、 前記第一の強磁性流体シールの前記高真空側に配置さ
   れ、前記ハウジング内で前記シャフトを支持する軸受け
   と、 前記シャフトと前記ハウジングの壁との間にシールを形
   成する第二の強磁性流体シールであって、前記軸受けを
   前記ハウジング内部から分離すると共にバーストを最小
   限とするよう設計構成されている第二の強磁性流体シー
   ルと、及び前記シャフト、前記ハウジング壁、前記第一
   の強磁性流体シール、及び前記第二の強磁性流体シール
   により境界付けられ、高真空に近いがそれよりも劣る真
   空にある中間領域を維持する手段とからなる、強磁性流
   体シール装置。
5. 【請求項５】 前記第一の強磁性流体シールの前記第一
   の側に配置され、前記ハウジング内で前記シャフトを支
   持する第二の軸受けをさらに含む、請求項４の強磁性流
   体シール装置。
6. 【請求項６】 前記第一の強磁性流体シールが多段階シ
   ールからなり、及び前記第二の強磁性流体シールが一段
   階シールからなる、請求項４の強磁性流体シール装置。
7. 【請求項７】 前記シャフトが少なくとも一つのキャビ
   ティを含み、該キャビティを通して冷却剤を循環して前
   記アノード及び前記シャフトを冷却する手段をさらに含
   む、請求項４の強磁性流体シール装置。
8. 【請求項８】 前記第二の強磁性流体シールが、前記シ
   ャフトの密接近傍にあって磁束的に関連する磁気透過性
   の極片を含み、該極片が前記シャフトの軸線に向かって
   半径方向に延びる傾斜壁を有する前記シャフトと該極片
   との間にテーパ付きギャップを形成するよう形成されて
   いる、請求項４の強磁性流体シール装置。
9. 【請求項９】 前記第一の強磁性流体シールが約１気圧
   から約５気圧の圧力に耐えるに十分な圧力性能を有する
   よう設計構成されており、及び前記第二の強磁性流体シ
   ールが２５０ｔｏｒｒまでの圧力差に耐えるに十分な圧
   力性能を有して設計構成されている、請求項４の強磁性
   流体シール装置。
10. 【請求項１０】 前記シャフトが導電性の第一のシャフ
    トであり、さらに前記シャフトに係合する導電性の可撓
    性ベルトと、 前記可撓性ベルトに係合された第二の導電性シャフト
    と、及び前記第一のシャフトが接地されるよう前記第二
    のシャフトと接触する接地手段とを含む、請求項４の強
    磁性流体シール装置。
11. 【請求項１１】 内部及び壁を備えたハウジングと、前
    記ハウジングにより密閉された回転アノードと、前記ハ
    ウジングの内部を高真空に抜気する真空ポンプとを有す
    るＸ線スキャン装置に用いる強磁性流体シール装置であ
    って、該装置が、 前記アノードに取着され、複数の軸受けに支持され、且
    つある圧力差だけ高真空よりも大きな第一の圧力にある
    第一の環境と前記ハウジング内部との間で前記壁を貫通
    する磁気透過性のシャフトと、 前記ハウジングと前記シャフトとの間に配置され、第一
    の圧力側と高真空側とを有する第一の多段階強磁性流体
    ロータリシールであって、前記圧力差に耐えるに十分な
    圧力性能を有して設計構成された第一の第一の強磁性流
    体シールと、 前記第一の強磁性流体シールの前記第一の圧力側に配置
    され、前記ハウジング内で前記シャフトを支持する第一
    の軸受けと、 前記第一の強磁性流体シールの前記高真空側に配置さ
    れ、前記ハウジング内で前記シャフトを支持すると共に
    高真空側を有する第二の軸受けと、 前記第一の強磁性流体シールと直列に前記シャフト上に
    設けられ、前記第二の軸受けの前記高真空側にある第二
    の一段階強磁性流体ロータリシールであって、前記軸受
    けを前記ハウジングの内部から分離すると共にバースト
    を最小限とするよう設計構成された第二の強磁性流体シ
    ールと、及び前記シャフト、前記ハウジング壁、前記第
    一の強磁性流体シール、及び前記第二の強磁性流体シー
    ルにより境界付けられた中間領域を、高真空に近いがそ
    れよりも劣る真空に維持する手段とからなる、強磁性流
    体シール装置。
12. 【請求項１２】 前記第一の強磁性流体シールが、一連
    のリッジ及び溝が形成された少なくとも一つの極片を含
    み、前記リッジが前記シャフトの密接近傍にあって一連
    の強磁性流体シール段を形成する、請求項１１の強磁性
    流体シール装置。
13. 【請求項１３】 前記第一の強磁性流体シールが、前記
    シャフトにある一連のリッジ及び溝を含み、前記リッジ
    が少なくとも一つの極片の密接近傍にあって一連の強磁
    性流体シール段を形成する、請求項１１の強磁性流体シ
    ール装置。
14. 【請求項１４】 前記第二の強磁性流体シールが前記シ
    ャフトの密接近傍にあり磁束的に関連する磁気透過性の
    極片を含み、該極片が前記シャフトの軸線に向かって半
    径方向に延びる傾斜壁を有する前記シャフトと該極片と
    の間にテーパ付きギャップを形成するよう形成されてい
    る、請求項４の強磁性流体シール装置。
15. 【請求項１５】 前記シャフトが少なくとも一つのキャ
    ビティを含み、該キャビティを通して冷却剤を循環して
    前記アノード及び前記シャフトを冷却する手段をさらに
    含む、請求項１１の強磁性流体シール装置。
16. 【請求項１６】 前記シャフトが導電性の第一のシャフ
    トであり、さらに前記シャフトに係合する導電性の可撓
    性ベルトと、 前記可撓性ベルトに係合された第二の導電性シャフト
    と、及び前記第一のシャフトが接地されるよう前記第二
    のシャフトと接触する接地手段とを含む、請求項１１の
    強磁性流体シール装置。
17. 【請求項１７】 前記第一の強磁性流体シールが約１気
    圧から約５気圧の圧力に耐えるに十分な圧力性能を有す
    るよう設計構成されており、及び前記第二の強磁性流体
    シールが２５０ｔｏｒｒまでの圧力差に耐えるに十分な
    圧力性能を有して設計構成されている、請求項１１の強
    磁性流体シール装置。
18. 【請求項１８】 前記中間領域を高真空に近いがそれよ
    りも劣る真空に維持する前記手段が前記中間領域に接続
    されたバラストタンクを含み、該タンクが該タンクを抜
    気するポート及び該タンク内の圧力を表示するゲージを
    さらに含む、請求項１１の強磁性流体シール装置。
19. 【請求項１９】 ＣＡＴスキャン装置その他においてＸ
    線を生成すべく電子ビームに露出されるアノードであっ
    て、該電子ビームによる電荷及び熱を蓄積する高速回転
    アノードを支持する高速回転装置であって、 第一の圧力にある第一の環境と、高真空にある第二の環
    境との間を貫通すると共に前記アノードを前記第二の環
    境内に支持する磁気透過性の導電性シャフトであって、
    かなりの熱が生成され在来手段による電気的接地が困難
    な速度において回転可能なシャフトと、 前記シャフトの一部を取り囲むハウジングと、 第一の圧力側と高真空側とを有し、前記ハウジング内に
    配置されて前記シャフトを支持する第一の軸受け手段
    と、 前記シャフト上で且つ前記第一の軸受け手段の前記高真
    空側において、第一の圧力側と高真空側とを有する第一
    の多段階強磁性流体ロータリシールであって、前記第一
    の圧力と前記高真空との間の全圧力降下に耐えるに十分
    な圧力性能を有するよう設計構成された第一の強磁性流
    体シールと、 第一の圧力側と高真空側とを有し前記第一の強磁性流体
    シールの前記高真空側において前記シャフトをさらに支
    持する第二の軸受け手段と、 前記第二の軸受け手段の前記高真空側にあり前記シャフ
    ト上で前記第一の強磁性流体シールと直列に設けられた
    第二の強磁性流体ロータリシールであって、低い圧力耐
    性を有するがバーストの可能性を最小限とする構造を有
    する一段階シールである第二の強磁性流体シールと、 前記第一の強磁性流体シールと前記第二の強磁性流体シ
    ールとの間に密閉中間容積を画定し、また該中間容積を
    前記第一の圧力と前記高真空との間の圧力へと抜気する
    ことを可能にするポートを画定する手段と、 前記シャフト及び前記回転アノードからの熱を散逸させ
    る手段と、及び前記第一の圧力にある環境内で前記回転
    アノードを接地する手段とからなる、高速回転装置。
20. 【請求項２０】 第一の環境内にある第一の回転可能な
    導体と接地手段との間に電気的接触を確立するための装
    置であって、 前記第一の回転可能な導体と連続的且つ静的接触状態に
    あり、前記第一の環境から第二の環境内へと外側に延び
    る少なくとも一つの部分を含む、第一の中間導体手段
    と、 前記第二の環境内で前記第一の中間導体手段と連続的且
    つ静的な接触状態にある第二の中間導体手段と、及び前
    記第二の中間導体手段と連続的且つ静的な接触状態にあ
    り、また前記接地手段と連続的接触状態にあって、前記
    第一の回転可能な導体を効果的に接地する第二の回転可
    能な導体とからなる装置。
21. 【請求項２１】 前記第一の中間導体手段が第一の導電
    性シャフトからなり、前記第二の環境内へと延びる前記
    少なくとも一つの部分が駆動ベルトを受容するよう構成
    されており、 前記第二の中間導体手段が、前記第一のシャフトと係合
    する可撓性の導電性ベルトからなり、 前記第二の回転可能な導体が、前記導電性ベルトを受容
    し係合されるよう構成された第二の導電性シャフトから
    なり、及び前記接地手段が回転可能なシャフトを電気的
    に接地する在来手段からなる、請求項２０の装置。
22. 【請求項２２】 前記在来の接地手段が、水銀スリップ
    リング、グラファイトブラシ及び金箔ブラシからなる群
    より選択される、請求項２１の装置。
23. 【請求項２３】 在来手段による接地が困難な高速にお
    いて回転可能な第一の導体と、接地手段との間に電気的
    接触を確立するための装置であって、該装置が、 前記第一の回転可能な導体と連続的且つ静的な接触状態
    にある第一の中間導体手段と、 前記第一の中間導体手段と連続的且つ静的な接触状態に
    ある第二の中間導体手段と、 前記第二の中間導体手段と連続的且つ静的な接触状態に
    あり、また前記接地手段と連続的接触状態にあって、在
    来手段による接地が実行可能な速度で回転可能な第二の
    導体とからなり、前記第一の回転可能な導体が効果的に
    接地される装置。
24. 【請求項２４】 前記第一の中間導体手段が駆動ベルト
    を受容するよう構成された第一の導電性シャフトからな
    り、 前記第二の中間導体手段が、前記第一のシャフトと係合
    する可撓性の導電性ベルトからなり、 前記第二の回転可能な導体が、前記導電性ベルトを受容
    し係合されるよう構成された第二の導電性シャフトから
    なり、及び前記接地手段が回転可能なシャフトを電気的
    に接地する在来手段からなる、請求項２３の装置。
25. 【請求項２５】 前記在来の接地手段が、水銀スリップ
    リング、グラファイトブラシ及び金箔ブラシからなる群
    より選択される、請求項２４の装置。
26. 【請求項２６】 第一の半径を有し、第一の圧力にある
    第一の環境と第二の圧力にある第二の環境との間を通過
    する第一の導電性シャフトであって、在来手段による接
    地が困難な第一の速度で回転可能なシャフト上に設けら
    れた、前記第一の環境内の第一の回転可能な導体につい
    て用いる接地構成であって、 前記第二の環境内において前記第一のシャフトに係合す
    る導電性の可撓性ベルトと、 前記第二の環境内にあり前記可撓性ベルトにより係合さ
    れる第二の導電性シャフトであって、前記第一の半径よ
    りも大きな第二の半径を有し、前記第一の速度よりも遅
    い第二の速度で回転可能な第二のシャフトと、及び前記
    第二のシャフトに接触して前記第一のシャフトを接地せ
    しめる接地手段とからなる構成。