JPS6030821A - 動圧軸受 - 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】 本発明は、水中ポンプや水中モータ等に使用される動圧
効果を利用した動圧軸受に関する。

従来、動圧効果を利用するため相対回転する対向面の一
方にスパイラル溝を形成した動圧軸受は、潤滑液扛水を
用いたとき、流体膜の厚さが薄いためスラリ等の固形物
の混入によって水膜が破れ易く、固体接触が生じて動圧
特性が低下する現象が見られた。そのため、潤滑液をメ
カニカルシール等で封入し、外部から異物が侵入しない
ようＫして清浄な状態で使用する必要があった。

ところが、高温で腐食性のある液を取扱うポンプ等では
、メカニカルシールが高温（２００〜３００℃）には耐
えられないので、上記のように潤滑液を清浄な状態で封
入しておく方法が多惟しく、またスラリか多少混入した
場合には、十分なり−ル機能を維持して実用に耐えるメ
カニカルシールがないのが実状である。

本発明の目的は、上記のような点Ｋかんがみ、スラリ等
の固形物が混入した液に対しても、また高温で腐食性の
ある液を取扱う場合にでも、動圧特性が低下しない動圧
軸受を提供するにある。

この目的を達成するために、本発明は、スパイラル溝な
ど流体を定方向へ導く溝を形成した動圧軸受では、溝の
深さが１０μｍ（ミク名−タ。

ｉＭｔ”）前後と、浅く、動圧流体皮膜を含めて潤滑液
として必要な量は、例えば直径りｏｍのスラスト型軸受
で約２０．０．に過ぎず、憧かである点に着目し、動圧
発生用潤滑液として磁性流体を用い、該磁性流体に異物
を混入させないために、相対回転する対向面の周辺部に
磁石を組込み、外部と通じ外部から異物の侵入する相対
回転している間隙部を横切るように、磁路を形成したこ
とを特徴としている。

以下、本発明の実施例を１面と共に説明する。

第１図は、一実施例の縦断面図であって、回転ツ１！ｌ
ｌと一体の軸受ハウジングλに対向して軸受支持体３が
設けられておシ、これらの軸受ハウジングコ及び軸受支
持体３０対向面部に形成された凹所に、それぞれ硬質ゴ
ムシート又はテフロン（商標名）シート等ヲ介してセラ
ミックス材からなる軸受体≠及びｊが嵌め込まれて固定
され、回転側セラミックスゲの表面には、１０μ簿の深
さのスノぞイラル溝ｔが、軸ｌの回転に伴って潤滑液を
周辺部よシ中心部へ誘導する方向に溶加工（ショツトブ
ラスト加工など）により形成されている。なお、上記回
転側のセラミックスゲは常圧焼結炭化珪素（ＳｔＯ）で
、また固定側セラミックスｊはアルミナ・セラミックス
（ＡｔｚＯｓ）　で植成されている。

そして両軸受体（セラミックス）グと！の対内面の周辺
部を取シ囲むようにして、環状の磁性体７が軸受支持体
ｙに取シ１寸けられ、該磁性体７には、回転側軸受体グ
の外周面に取ｐ付けられた環状の磁性体？に接近する位
置′まで延びた内方突出部りが、一体に形成されておシ
、更に該磁性体７の下方には、永久磁石ｌＯを介して軟
鉄等の環状の磁性体ｉｉが、その内方縁を磁性体ｒに接
近するようにして一体に取ル付けられている。したがっ
て、これらの磁性体７、その内方突出部り、磁性体ｌ及
びｉｉによって、閉磁路１２が形成される。なお、上記
永久磁石１０は、切削が容易で柔軟性のあるプラスチッ
ク磁石で、２にエルステッドの保持力を有するものが使
用されている。この場合、磁性流体のシール部に７は４
ｔＯＯガウスの磁、９）が与えられる。

“また、軸りと支持体３０周辺部には、４゛１」滑液と
しての磁１・：を流体１３の補給用の通路／ｌ’が穿設
されて、１．−シ、該補給路／グの入口部にはフィルタ
／ｊが取り付けられている。この磁性流体／３は、軸受
体Ｖの回転に伴ってスパイラル有ｒｐ　Ａの作用により
内部（中央部）に引き込まれるので、補ｉ合路ｌ弘より
フィルタＩＪを通して容易にＫｉ］給できる。な訃この
磁性流体／３は、弗化炭素系ｉδ媒にｉｏ。

へのフェライト超微子を分散したものが採用されている
。この系は水に不溶で、３００℃までの温度にｉｌえる
。

この実施例によると、回転軸／の回転によシ、セラミッ
クス制よシなる両軸受体≠とｊの対向面ｌＸ１−に）：
ｌ：　、スパイラル６６の作用によって叫渭液を１＋４
成する磁性流体１３の動圧効（１すを生じて、推力４Ｈ
５ｊ！’に対抗する高圧の流体皮膜が形成される。そし
゛Ｃ上記の磁性６１１１体１３は、軸受支持体３側に塩
シイ１Ｊけられた環状の磁性体７と／／及び永久磁石１
０によってその周囲が囲“まれているが、第２図の部分
拡大断面図に示すように、内方突出部り及び下方の環状
磁性体ｌ／の側内周縁と、セラミックス製軸受体弘の周
囲に取シ付けられた環状磁性体ｔの外周面との間隙部／
４（この部分で相対回転が行われる。）より漏出しよう
とし、他方、該軸受装部、の外側に存在する固形物等の
異物が上記間隙部／Ａより内部の磁性流体１３の中へ侵
入しようとする。

しかし寿から本発明では、上記間隙／ｌを楢切って、各
磁性体７．り、Ｊ’、／／及び永久磁石ｌＯによるａ路
／２が形成されているので、磁性流体１３に磁力が作用
し、相互作用によって間隙部／Ａにシール部が形成され
る。従って回ＩＴ母に何等影響を与えることなく、磁性
流体１３の漏出のみならず、外部からのスラリ等の異物
の侵入を有効に阻止することができる。上記磁性流体１
３は、ポンプ等の使用環境東件によって選定されるが、
この磁性流体を使用することＫよって、高温で腐食性の
ある液を取扱うポンプ、例えば地熱水用ポンプ、温泉水
用ポンプなどの製作が可能となった。

ン１慴ｌ！、Ｉ＃ｉ　Ｋ磁性流体を使用した本発りＪの
動圧軸受を水中で試駆した結果（焼付を起こす荷重と回
転λ（との間係）を、従来の水潤滑軸受と比較して第３
図に示す。この図から分かるように、回転数が」Ｉ゛１
加するに従って、耐荷ｆｉｆも６・５＜なｐ、また水潤
τ１ｊ軸受に比べて爾荷１［性の良いことも明らかに、
なつｌも。１だ、０．５％８　ｉｏ２のスラリか混入し
た水中で試Ｊ％＋４したところ、スラリは全くスノぞイ
ラル溝１（１〜には混入していないことが確められた。

ｈ・お、本発明において、対向する両軸受体を、ｔｉ、
７１ルする月１として、セラミックスを用いた実施例に
ついて説明したが、これに１児らンよいことは勿論であ
る。また本Ｊ１１ｉ明のルＪ＋圧軸受は、スラスト型軸
覚のみ在らず、ラジアル型軸受として用いることもｔｉ
Ｊ能である。この場合の流体溝は、スパイラルｆ＋’ｊ
の代りに、例えば、軸受の中央部に形成されたＩ、・Ｕ
　（Ｉ・ｔへ向かつて左右対称のヘリカルｔｌ’Ｊを回
転軸の周囲に設ける咎の適宜の数日１が考えられる。

以上ｉ兇′リゴしたように、本発明は、動圧発生用溝滑
液に磁性流体を用い、軸受周辺１＄に磁石を組込み、外
部と通じる間隙部をＵｔ切るようにイ餞路を形が？して
動圧軸受を４１！成したので、次のような助平を有する
。

（Ｉ）゛回転に何等ｉ杉祈を力える仁と寿く、外部と通
じる間隙部よシ、潤滑液である磁性流体内にスラリ等の
固形物が侵入するのを防ぐととができる。

（１１）軸受の使用売件に応じ種々の分散搏（磁石体を
選ぶことができるので、高温域捷での使用が可能となる
。またスパイラル等の閘を設けた動圧軸受に用いている
ので、少徂の磁性流体で十分であｐ、胎１済的である。

（１１０従来のメカニカルシール４１）と比駒二して耶
１力排失が少なく、信頼性も高く、温石１水、地熱水中
などの高温、腐食性能を取扱うポンプｑ１でも兄）用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す動圧１ｉｔｌ受の縦断
部、第２図は第１図の要部拡大断面１図、第３図は磁性
流体液淵滑を行なう本発明軸受と水潤滑を行なう従来軸
受との軸受特性の比較図である。 ≠、ｊ・・・相対回転する４１１１受体、７．．１’、
り、ｌ／、・・磁性体、ｉｏ・・・磁石、／、２・・・
磁路、／３・・・磁性流体。 第１図 （つ 第２図 １へ 第３図 回転数（ｒ、ｐ、ｍ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　相対回転する対向面の一方に、流体を定方向へ導く
   溝を形成した動圧軸受において、動圧発生用灼渭液に磁
   性流体を用い、かつ、相対回転する対向面の周辺部に磁
   石を組込み、外部と通じる間隙部を横切るように磁路を
   形成したことを特徴とするＤｒ圧軸軸受 λ　固定軸受面に対向する回転面に動圧発生用のスパイ
   ラル溝を形成し、固定された軸受支持体の外周部如磁性
   体と永久磁石を、また回転する軸受体の周囲に磁性体を
   それぞれ取シ宥け、これらによって磁路を形成した特許
   請求の範囲第１項記載の動圧軸受。