JPS62177366A

JPS62177366A - 液体用磁性流体軸シ−ル装置

Info

Publication number: JPS62177366A
Application number: JP61019878A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yamatake; 政治山丈; Kazunori Usui; 碓井　和法; Akihiko Kuroiwa; 黒岩　顕彦
Original assignee: TECH RES ASSOC HIGHLY RELIAB MARINE PROPUL PLANT
Current assignee: TECH RES ASSOC HIGHLY RELIAB MARINE PROPUL PLANT
Priority date: 1986-01-30
Filing date: 1986-01-30
Publication date: 1987-08-04
Also published as: JPH0472110B2

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、水や油等の液体を磁性流体によりシールする
装置に関する。

（従来の技術）磁性流体を用いた軸シールとしては気体のシール装置と
して数多くの実用例があるけれども、液体のシール装置
としてはその実用例は皆無である。

これは、磁性流体が液体と混合して劣化しやすいため、
シール機能を長期間安定して維持することが困難である
ことによる。

磁性流体を用いて液体をシールする文献としては、実開
昭５８−１２５７６６号公報に開示されている船尾管シ
ール組立体がある。

この文献記載の技術の詳細はその文献にゆするとして概
略的には、油と海水をシールする船尾管シール装置にお
いて、油と海水との間に磁性流１体軸シールを配置し、
磁性流体軸シール間の中間室に油□圧および海水圧のほ
ぼ中間の圧力を付与するものである。

しかし、この技術においては、磁性流体軸シールの耐圧
力を向上させること、また、磁性流体と液体との混合に
より、シール寿命が短かくなる。ことに対し、何等の具
体的な対策が施こされていない。

（発明が解決しようとする問題点）液体を磁性流体軸シールでシールする場合、解決しなけ
ればならない問題点として次の２点が上げられる。

■　磁性流体が液体と少しでも混合しに＜＜シて、シー
ル寿命の延長をはかること。

■　磁性流体が劣化し、シール機能を喪失した場合に、
新しい磁性流体をスムーズに補給すること。

本発明は前述した問題点を解決した液体用磁性流体軸シ
ール装置の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明が前述目的を達成するために講じた技術的手段の
特徴とするところは、磁性流体により液体をシールする
装置であって、磁性材料よりなる回転軸１１に軸方向間隔を有してポー
ルリング１２が套嵌され、前記回転軸１１の外周面とポ
ールリング１２の内周面との間に環状ギャップ１３が形
成されており、前記ポールリング１２間に磁石組立体１
５が配置されて液体と軸方向に対向する空気室１６が内
部に形成され、前記環状ギャップ１３に磁性流体１４が
封入されており、更に、前記空気室１６の圧力が液体圧
より同等又は少し高く設定されており、前記ポールリン
グ１２にはその内周面より径方向外方でかつ空気室１６
に向けて開口された磁性流体１４の補給孔１７を有する
点にある。

（実施例と作用）磁性流体軸手段において液体をシールする場合、シール
される液体と対向する側に何を配置するか、また、その
設定圧をどうするかにより磁性流体軸シールの寿命が変
化することから、この点につき、第３図に示すシール装
置を参照して説明する。

第３図において、■は回転軸であり、磁性材料よりなる
。２はポールリングであり、回転軸１に環状ギャップ３
を有して套嵌されており、該ギャップ３には磁性流体４
が封入されている。５は永久磁石、６は高圧側で圧力Ｐ
１であり、７は低圧側で圧力Ｐ２である。

第３図に示す機構において、高圧側と低圧側に配置する
液体と気体との組合せを変えたときの耐圧力を調べた結
果を表１に示す。なお、耐圧力とは、差圧（Ｐ＋　　ｈ
）を大きくしていったとき、瞬間的にシール機能を失う
が、その時の最大差圧を示す。また、耐圧力よりも低い
設定差圧を磁性流体軸シールにかけて、シール機能維持
期間を調べた結果についても、あわせて表１に示す。な
お、この実験では、液体としては油、気体としては空気
を使って行なわれている。

表１但し　Ｐ、＜Ｐ。

ここで、　ＰＡ＞ｐＨ≧Ｐ。

１Ａ＞１．≧ｔｃ表１の結果から明らかなように、液体をシールする際に
は、液体と対向する側に空気室を設け、かつ空気圧を液
体圧より同等又は少し高く設定することにより、軸性流
体軸シールの耐圧力は向上し、かつシール機能を維持で
きる期間も長くなることが理解できる。

次に、磁性流体と液体との関係について説明する。

磁性流体と液体とを直接接触させてシールすると、磁性
流体は液体中に徐々に失なわれていき、いずれは、シー
ル機能を失くしてしまう可能性が大きい。このような場
合に、新しい磁性流体を補給できれば、そのシール機能
を永久に維持することができる。

磁性流体を補給する場合、シール部にスポイト等で直接
補給できない場合には、補給孔を通して遠隔操作によっ
て補給せざるを得ない。

実際のシール装置においては、はとんどの場合、補給孔
を通しての補給となる。このとき、ポールリングに補給
孔をあけて補給する方法が簡単で確実であるが、ポール
リングへの補給孔のあけ方には、次の３通りの方法が考
えられる。

第４図ｆｉ＋　＋２１　（３）において、１は回転軸、
２はポールリング、３は環状ギャップ、４は磁性流体、
８は液体側、９は空気側、ＩＯは磁性流体補給孔である
。

第４図（２）の如く、ポールリング２の先端又はその近
傍の磁束密度の集中する部分に孔１０をあけると、孔１
０のある部分で耐圧力が著しく低下する。

このため、補給孔１０は、ポールリング２先端部より径
方向外方の離れた部分にあけざるを得ない。

従って、第４図（１）又は第４図（３）の位置になる。

但し、第４図（１）　（３１の孔の位置は、耐圧力が低
下しない程度にポールリングの先端から離れているが、
補給の困難になる程は、離れていないこととする。

ところで、第４図（１１と第４図（３）とを比べると、
第４図ｆｌ）の場合には、軸１の回転によって液体８が
軸１といっしょに回転するため、遠心力やその他の外力
が生じ、補給孔１０から出た磁性流体が、ポールリング
２の先端に集中せず、拡散しやすい。

第４図（１）と第４図（３）の場合における補給の容易
さを実験で比較した結果を表２に示す。なお、この実験
での液体には油を用いている。

表２０印：補給可能　　×印：補給できず以上の実験結果より、磁性流体はポールリングの空気室
側にあけた補給孔より補給されると、スムーズにポール
リング先端部に集中することが理解できる。

（具体例）第１図において、１１は回転軸であり、磁性材料よりな
る。１２はポールリングであり、回転軸ｌｌ上に軸方向
間隔を有して套嵌されており、回転軸１１の外周面とポ
ールリング１２の内周面との間に環状ギャップ１３が形
成され、該ギヤ・ノブ１３に磁性流体１４が封入されて
いる。

１５は磁石組立体であり、Ｎ極とＳ極を有する永久磁石
であり、磁性材料よりなるポールリング１２間でその径
方向外方側に設けられて空気室１６を形成している。

なお、ポールリング１２、磁石組立体１５は非磁性材料
よりなる環状ハウジングに内装支持されている。

１７は磁性流体補給孔であり、ポールリング１２に径方
向として形成してあり、前記ギャップ１３より径方向外
方側で空気室１６に向って開口されており、該補給孔１
７には供給パイプ１７Ａが接続されて遠隔操作で磁性流
体を供給可能である。

１８は空気供給孔であり、空気室１６に開口されており
、供給パイプ１８Ａが接続されてポンプ等により空気を
圧力調整自在として供給可能である。

１９は液体であり、圧力ＰＬ、Ｐ２とされており、この
液体１９と軸方向に対向して空気室１６が内部に形成さ
れ、該空気室１６の圧力はＰ３である。

ここにおいて、液体１９の圧力と空気室１６の空気圧は
同等か若しくは空気圧が少し高めに設定されている。

すなわち、Ｐ３≧Ｐ２、Ｐ３≧Ｐ１　　とされている。

第２図に示す構成は、ポールリング１２の４個を回転軸
１１に套嵌して空気室１６．１６＾、１６Ｂを３ケ所設
けたものであり、各空気室１６．１６Ａ、　１６Ｂの圧
力はそれぞれＰ３．　Ｐ４．　Ｐ５とされており、いず
れも液体の圧力Ｐｉ、Ｐ２との間に次の関係を有してい
る。

すなわち、Ｐ４≧Ｐ３≧ＰＩＰ４≧Ｐ５≧Ｐ２更に、中間の空気室１６Ａにあっては、非磁性材よりな
るディスタンスリング２０が設けられ、これによって軸
方向両側の磁石組立体１５の相互作用をなくすようにさ
れている。

また、図における最左端側のポールリング１２および図
における最右端側のポールリング１２における補給孔１
７はそれぞれ空気室１６．１６Ｂ側に開口されており、
中間２ケのポールリング１２にあっては仮に空気室１６
．１６Ｂに液体が侵入してきた場合を考慮して、それぞ
れ空気室１６八側に補給孔１７が開口されている。

なお、本発明において、ポールリング１２の個数は図で
示す以外でもよ＜、′空気室の数も任意である。また、
回転軸に磁性材料よりなるスリーブを套嵌したものでも
よく、回転軸とはこのスリーブを含むものである。

（発明の効果）本発明によれば、磁性流体軸シールで液体をシールする
場合において、 ■　磁性流体軸シールの耐圧力が向上する。

■　磁性流体軸シールのシール機能維持期間が長くなる
。

■　新しい磁性流体の補給がスムーズに行なわれ、シー
ル機能維持期間が長くなる。

等々の利点を有し、実益大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例（具体例）を示す断面図、
第２図は本発明の第２実施例（具体例）を示す断面図、
第３図は実験例１の断面図、第４図は実験例２の断面図
である。１１・−・回転軸、１２−ポールリング、１３・−・環
状ギャップ、１４・−磁性流体、１５−磁石組立体、１
６・・−空気室、１７・・・補給孔。 −Ｊ−′：］ｊ第２　図手続辛甫正書（自　発）昭和６１年１０月２１日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）磁性流体により液体をシールする装置であって、磁性材料よりなる回転軸１１に軸方向間隔を有してポー
ルリング１２が套嵌され、前記回転軸１１の外周面とポ
ールリング１２の内周面との間に環状ギャップ１３が形
成されており、前記ポールリング１２間に磁石組立体１
５が配置されて液体と軸方向に対向する空気室１６が内
部に形成され、前記環状ギャップ１３に磁性流体１４が
封入されており、更に、前記空気室１６の圧力が液体圧
より同等又は少し高く設定されており、前記ポールリン
グ１２にはその内周面より径方向外方でかつ空気室１６
に向けて開口された磁性流体１４の補給孔１７を有する
ことを特徴とする液体用磁性流体軸シール装置。