JPH0720453Y2

JPH0720453Y2 - 磁性流体シール装置

Info

Publication number: JPH0720453Y2
Application number: JP1988126072U
Authority: JP
Inventors: 昭彦木場
Original assignee: エヌオーケー株式会社
Priority date: 1988-09-27
Filing date: 1988-09-27
Publication date: 1995-05-15
Anticipated expiration: 2003-09-27
Also published as: JPH0247477U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、可動部材と固定部材との間の微小間隙を磁性
流体でシールし該微小間隙を介して気体等が高圧側から
低圧側へ漏れるのを防止する磁性流体シール装置に関す
る。

（従来の技術）従来、このような磁性流体シール装置として、第５図，
第６図及び第７図に示すような磁性流体シール装置100,
110がある。磁性流体シール装置100は環状磁力源101を
有し、環状磁力源101の両側に環状ヨーク102を配置して
いる。また環状ヨーク102の先端と透磁性の可動軸103と
の間の微小間隙104の中に磁性流体105が注入されてい
る。

一方、第７図に示す第２の従来技術の磁性流体シール装
置110は、１つの環状ヨーク111の両側に２つの環状磁力
源112を配置し、その両側にさらに２つの環状ヨーク113
が設けられている。環状ヨーク113の先端はシール耐圧
を上げるためにＶ字形の溝114が形成されている。そし
て、環状ヨーク113と可動軸115の先端と可動軸115との
間に磁性流体116が注入され、気体等を密封するように
なっている。

（考案が解決しようとする課題）しかしながら、上記したような従来技術の磁性流体シー
ル装置100,110によれば、次のような問題点がある。

すなわち、磁性流体シール装置100によれば、環状ヨー
ク内周面と可動軸103間に流れる磁束は、環状ヨーク断
面中央部に集中し磁束密度が高いが、環状ヨーク両端部
近辺では、磁束密度が低下する（第６図参照）。従って
磁性流体105を微小間隙104に注入する際注入量が微小間
隙104の体積より多くなると、可動軸103が回転する時磁
性流体105を吸引する力の弱い（磁束密度の低い）環状
ヨーク両端部付近の磁性流体105が飛散するという問題
がある。

また特に２枚ヨークタイプで磁性流体シール100を単段
にして用いる場合、シール耐圧を上げる為磁性流体105
を注入しない微小間隙部を狭くしたいが組込の時、ヨー
クの区別をする必要がある為同形状の方が好ましく、又
設計上及び製造上も２枚のヨークを同じにする方が好ま
しい。

一方、他の従来例の磁性流体シール装置110によれば、
環状ヨーク内周面にＶ字を切るのは難しく、又加工上、
ヨークの巾を狭くするのは困難でありシール巾を狭くす
る際問題がある。

本考案は上記諸問題に鑑みなされたものでその目的とす
るところは、磁性流体シール装置の回転時の遠心力で磁
性流体が飛散することを防止し、シール耐圧を向上さ
せ、しかも、製作の容易化を行ない得る磁性流体シール
装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を有する本考案は、軸方向に着磁した環状磁力
源と、その両側に配置された環状ヨークとを有し、環状
ヨークと微小間隙を介して対向する透磁性可動軸と、前
記微小間隙に磁気的吸着力によって磁性流体を封入して
多段に用いる磁性流体シール装置において、環状ヨーク
内周面と対向する透磁性可動軸外周面に溝を設けると共
に環状ヨークを介して対向する環状磁力源の極を同極に
し、前記環状ヨーク内周面の軸方向両端部とその両端部
と対向する前記溝の軸方向両縁部間に磁気的吸着力によ
って前記磁性流体を保持するようにした。

（作用）而して、本考案によれば、環状ヨーク内周面と対向する
透磁性可動軸外周面に溝を設けることにより、環状ヨー
ク内周面の軸方向両端部とその両端部と対向する前記溝
の軸方向両縁部間の磁束密度が高くなり、この部分に磁
性流体が保持されているので、シール性が向上すると共
に、万が一磁性流体の注入量が設定値の値より大きくな
っても、環状ヨーク内周面の軸方向両端部の磁束密度が
高いため、磁性流体が飛散しにくくなる。

また、製造上、透磁性可動軸の溝切りは容易である。さ
らに溝も環状ヨークの巾に対して自由に変えられ、製造
が容易になる。

（実施例）以下に本考案を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図に本考案の磁性流体シール装置１の第１実施例を
示す。

本実施例によれば、非磁性のハウジング12の内周部に環
状ヨーク15が取付けられている。環状ヨーク15の両側に
磁極片としての環状磁力源13a,13bが取付けられてい
る。さらに環状磁力源13a,13bの左右側にも環状ヨーク1
4と環状ヨーク17が取付けられている。

一方、環状ヨーク14,15,17と微小間隙を介して対向する
ように透磁性可動軸16が配置されている。本実施例にお
いては、高圧用シールに用いられ、環状ヨーク14,15,17
内周面と対向する透磁性可動軸16外周面にＶ字、若しく
は半円形の溝18を設けると共に環状ヨーク15を介して対
向する環状磁力源13a,13bの極を同極にしている。これ
により、第１図に点線で示すように環状磁力源13a、環
状ヨーク14,15及び透磁性可動軸16によって構成される
磁気回路Ｈと、環状磁力源13b、環状ヨーク15,17及び透
磁性可動軸16によって構成される磁気回路Ｈ′の２つの
磁気回路が形成される。

そして、一例として第１図中Ａの磁気回路Ｈによる磁束
の流れを第２図に拡大図として示す。この溝18内の磁束
密度を第３図に示す。この図からわかるように環状ヨー
ク14,15,17内周面の軸方向両端部、すなわち両側面（環
状ヨーク15においては上記したように磁気回路が磁気回
路Ｈと磁気回路Ｈ′とに分かれるため、分かれる部分の
軸方向中央部内周面を含む。）に対向する溝18の軸方向
両縁部、すなわちギャップL₂の磁束密度B₂は、溝18の底
部、すなわちギャップL₁の磁束密度B₁よりも大きい。

このように構成された磁性流体シール装置１によれば、
上記したようにヨーク中央部のギャップL₁を広くとって
いるため、環状ヨーク14,15,17の両側面（環状ヨーク15
は中央部内周面を含む。）に対向するギャップL₂の磁束
密度が高くなり、その部分に磁性流体が保持されてお
り、また上記のように同極としていることにより磁気的
反発力が生じるので、ヨーク内周面と軸外周面間に生ず
る磁気力吸着力が向上する。これらにより、シール性が
向上すると共に、磁性流体の注入量が設定値の値より大
きくなっても磁性流体が飛散しない。

さらに注入量の許容量が大きくなり多少多い量の磁性流
体を注入しても、磁性流体がシール部に安定して吸着さ
れるのでシールの安定化が図られる。

そして、磁性流体シール装置１の軸方向一方の外部を高
圧HIとし、他方の外部を低圧LOとした場合、磁性流体に
より仕切られた複数の空間（部屋）において、高圧HI側
から低圧LO側に向って部屋内の圧力は低くなっていく。
すなわち高圧HI側から低圧LO側までの間に磁性流体で仕
切られた部屋が多い方が各磁性流体に加わる圧力が小さ
くなるのである。したがって、本実施例によれば、第１
図からわかるように環状ヨーク14の両側面間、環状ヨー
ク14の環状磁力源13a側の側面と環状ヨーク15の環状磁
力源13a側の側面間、環状ヨーク15の内周面と透磁性可
動軸16の外周面間の３つの部屋、環状ヨーク15の環状磁
力源13b側の側面と環状ヨーク17の環状磁力源13b側の側
面間、環状ヨーク17の両側面間により、多くの部屋が形
成されるので各磁性流体に加わる圧力が小さくなり、シ
ール耐圧の向上が図れる。

また透磁性可動軸16の溝切りは容易であり、さらに溝18
もヨーク巾に対して自由に変えられ、溝18巾を狭くする
ことも可能となりシール巾を狭くすることも可能とな
る。

次に、第４図に本考案の磁性流体シール装置１の第２実
施例を示す。

本実施例によれば、非磁性のハウジング12の内周部に磁
性片としての環状ヨーク15をはさんで環状磁力源13a,13
bが取付けられている。さらに環状磁力源13a,13bの両側
に磁極片としての環状ヨーク14,17が取付けられてい
る。

一方、環状ヨーク14,15,17と微小間隙を介して対向する
ように透磁性可動軸10が配置されている。本実施例の磁
性流体シール装置は、高圧用のシールに用いられ、環状
ヨーク14,15,17内周面と対向する透磁性可動軸10外周面
に断面が四角形の溝19を設けると共に環状ヨーク15を介
して対向する環状磁力源13a,13bの極を同極にしてい
る。これにより、第４図に点線で示すように環状磁力源
13a、環状ヨーク14,15及び透磁性可動軸10によって構成
される磁気回路Ｈと、環状磁力源13b、環状ヨーク15,17
及び透磁性可動軸10によって構成される磁気回路Ｈ′の
２つの磁気回路が形成される。

そして、上記第１実施例で示したように、環状ヨーク1
4,15,17内周面の軸方向両端部、すなわち両側面とそれ
ら両側面に対向する溝19の軸方向両縁部間の磁束密度が
高くなり、その部分に磁性流体が保持されており、また
上記のように同極としていることにより磁気的反発力が
生じるので、ヨーク内周面と軸外周面間に生ずる磁気力
吸着力が向上する。これらにより、シール性が向上する
と共に、磁性流体の注入量が設定値の値より大きくなっ
ても磁性流体が飛散しない。

そして、本実施例によれば、第４図からわかるように環
状ヨーク14の両側面間、環状ヨーク14の環状磁力源13a
側の側面と環状ヨーク15の環状磁力源13a側の側面間、
環状ヨーク15の両側面間、環状ヨーク15の環状磁力源13
b側の側面と環状ヨーク17の環状磁力源13b側の側面間、
環状ヨーク17の両側面間により、磁性流体によって仕切
られる部屋が多く形成されるので、上記第１の実施例で
示したように各磁性流体に加わる圧力が小さくなり、シ
ール耐圧の向上が図れる。

また透磁性可動軸10の溝切りは容易であり、さらに溝19
もヨーク巾に対して自由に変えられ、溝19巾を狭くする
ことも可能となりシール巾を狭くすることも可能とな
る。

（考案の効果）本考案は多段の磁性流体シール装置であって、環状ヨー
ク内周面と対向しシール部を形成する透磁性材から成る
可動軸外周面に溝を設けたことにより、環状ヨーク内周
面の軸方向両端部とその両端部と対向する溝の軸方向両
縁部間の磁束密度が高くなり、この部分に磁性流体が保
持されているので、シール性が向上すると共に、磁性流
体の注入量が設定値の値より大きくなっても磁性流体が
飛散しない。

そして、多段の磁性流体シール装置の軸方向一方の外部
が高圧で、他方の外部が低圧である場合、高圧側から低
圧側までの間に磁性流体で仕切られる空間（部屋）が多
い方が良い。そこで、本考案によれば、各環状ヨーク内
周面の軸方向両端部とこの両端部と対向する溝の軸方向
両縁部間に磁性流体が保持されているため、磁性流体で
仕切られる部屋が多くなる。そのため、各磁性流体に加
わる圧力を小さくできるので、シール耐圧性の向上を図
ることができる。

さらに注入量の許容量が大きくなり多少多い量の磁性流
体を注入しても、磁性流体がシール部に安定して吸着さ
れるのでシール安定性が図られる。

さらに透磁性可動軸の溝切りが容易であるためシール装
置の製造が容易となる。また溝もヨーク巾に対して自由
に変えられ、溝巾を狭くすることも可能となる。さらに
シール巾を狭くすることも出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の磁性流体シール装置の第１実施例の縦
断面図、第２図は第１図のＡ部の拡大断面図、第３図は
本考案の磁性流体シール装置の溝部のギャップと磁束密
度の関係を示すグラフ、第４図は本考案の磁性流体シー
ル装置の第２実施例の縦断面図、第５図は従来技術の磁
性流体シール装置の縦断面図、第６図は第５図のＢ部の
拡大断面図、第７図は従来技術の磁性流体シール装置の
縦断面図である。符号の説明１…磁性流体シール装置 12…非磁性ハウジング 13a,13b…環状磁力源、14,15,17…環状ヨーク 10,16…透磁性可動軸、18,19…溝

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】軸方向に着磁した環状磁力源と、その両側
に配置された環状ヨークと、環状ヨークと微小間隙を介
して対向する透磁性可動軸と、前記微小間隙に磁気的吸
着力によって磁性流体を封入して多段に用いる磁性流体
シール装置において、環状ヨーク内周面と対向する透磁性可動軸外周面に溝を
設けると共に環状ヨークを介して対向する環状磁力源の
極を同極にし、前記環状ヨーク内周面の軸方向両端部と
その両端部と対向する前記溝の軸方向両縁部間に磁気的
吸着力によって前記磁性流体を保持して成ることを特徴
とする磁性流体シール装置。