DE3530582A1

DE3530582A1 - Ferrofluid-dichtungsanordnung, ferrofluid-dichtungssystem und verfahren zur herstellung einer ferrofluid-dichtungsanordnung

Info

Publication number: DE3530582A1
Application number: DE19853530582
Authority: DE
Inventors: Kuldip Merrimack N.H. Raj
Original assignee: Ferrofluidics Corp
Current assignee: Ferrofluidics Corp
Priority date: 1984-08-29
Filing date: 1985-08-27
Publication date: 1986-03-13
Also published as: FR2569811B1; JPS6174973A; GB2163818A; FR2569811A1; US4506895A; GB8521204D0; GB2163818B

Description

Be schre ibung

Die Erfindung betrifft eine Ferrofluiddichtung sowie ein Verfahren zur ihrer Herstellung.

Ferrofluiddichtungen zur Abdichtung von drehbaren Wellen mit einstufigen oder mehrstufigen O-Dichtungen aus flüssigem Ferrofluid um die Welle sind an sich bekannt. Ferrofluiddichtungen sind als Abschlußdichtungen verwendet worden, um einen Bereich auf einer Seite einer Welle vor Verunreinigungen von einem Bereich auf der anderen Seite der Welle zu schützen. Ferrofluidabschlußdichtungen sind besonders nützlich für Computerplatten-Antriebsspindeln oder

-Antriebswellen, um zu verhindern, daß Verunreinigungen in der Umgebung einen Speicherplattenbereich erreichen, und wo die Abschlußdichtung keine große Druckkapazität erfordert. Eine übliche Ferrofluid-Abschlußdichtung weist derzeit einen ringförmigen, axial polarisierten Permanentmagneten auf, der eine Welle umgebend angeordnet und sandwichartig zwischen zwei gleichen Polstücken angeordnet ist, die sich in einer berührenden Magnetflußanordnung mit dem einen oder dem anderen polaren Ende des Permanentmagneten befinden. Die Polstücke an dem einen Ende erstrecken sich in eine dichte, nicht berührende Anordnung mit der Oberfläche der Welle, um radiale Spalten zwischen ihnen zu bilden. Das Ferrofluid ist in den radialen Spalten angeordnet und wird dort beim Einsetzen einer magnetisch durchdringbaren oder raagnetisierbaren Welle magnetisch gehalten, um eine oder mehrere flüssige O-Ringstufen um die Welle zu bilden, welche als Abschluß- oder Absperrdichtung dienen.

Üblicherweise wird zum Beispiel bei einer Ferrofluiddichtung für eine Computer-Antriebswelle das Ferrofluid separat von der Dichtungsanordnung verschickt. Der Benutzer installiert dann die Ferrofluiddichtung, setzt die Welle ein und spritzt dann das Ferrofluid ins Innere der installierten Dichtung, um die Dichtung zu aktivieren und um eine flüssige O-Ringdichtung um die in die Dichtungsanordnung eingesetzte Welle zu bilden. Dieses Verfahren der Herstellung einer Absperrdichtung ist einerseits zeitraubend und unterliegt andererseits insbesondere Fehlern des Benutzers beim Einbringen von der richtigen Menge an Ferrofluid in die Ferrofluiddichtung. Die in der Dichtungsanordnung verwendete Menge an Ferrofluid bestimmt sowohl die Lebensdauer als auch die Druckkapazität der Ferrofluiddichtung. Es ist daher sehr wünschens-

3g wert, dem Benutzer oder Kunden eine Ferrofluiddichtung zu liefern, die bereits die richtige Menge an Ferrofluid enthält und bei der beim Einsetzen einer magnetisierbaren Welle in die Dichtungsanordnung das Ferrofluid automatisch

-X-/I O

den radialen Spalt ausfüllt, um die einwandfreie O-Ringdichtung zu bilden, so daß es sich um eine selbst-aktivierende Dichtung handelt.

Selbst-aktivierende Ferrofluiddichtungen sind beispielsweise in der ÜS-PS 42 52 328 und der US-PS 42 52 353 beschrieben. Die dort angegebenen selbst-aktivierenden Ferrofluiddichtungen sorgen für die Selbst-Aktivierung, d. h. die Bewegung des Ferrofluids aus einer nicht-aktiven Stellung in eine aktive Dichtungsstellung innerhalb des radialen Spaltes beim Einsetzen einer magnetisierbaren Welle. Derartige selbst-aktivierende Ferrofluiddichtungen sind jedoch nicht vollständig zufriedenstellend, da ihre Herstellungskosten höher sind als für Standard-AbSchlußdichtungen. Außerdem ist in der US-PS 43 57 024 eine · Ferrofluiddichtung beschrieben, die für eine verlängerte Lebensdauer der Ferrofluiddichtung ausgelegt ist, insbesondere als Abschlußdichtung für eine Computerplatten-Antriebswelle. Die Ferrofluiddichtung hat im allgemeinen L-förmige Polstücke von gleicher oder unterschiedlicher Breite, um einen Zwischenstufenspalt und einen radialen Spalt zu bilden. Im Betrieb arbeitet die Ferrofluiddichtung nacheinander als einstufige Dichtung und später, durch die Verdampfung des Ferrofluids, als zweistufige O-Ringdichtung unter jedem radialen Spalt, und danach als einstufige Dichtung unter einem radialen Spalt bis zum Dichtungsausfall, so daß eine Ferrofluiddichtung mit verlängerter Dichtungslebensdauer zur Verfügung steht.

Es ist daher wünschenswert, eine neue, billige, selbstaktivierende Dichtung mit kompaktem Aufbau anzugeben, die leicht herstellbar, montierbar und aktivierbar ist und die die Eigenschaften einer verlängerten Dichtungslebensdaiier besitzt.

Die Erfindung bezieht sich somit auf eine Ferrofluiddichtung sowie auf ein Verfahren zur Herstellung und der Verwendung einer derartigen Ferrofluiddichtung. Insbesondere

Sm

betrifft die Erfindung eine preiswerte, selbst-aktivierende, kompakte Ferrofluiddichtung mit großer Lebensdauer, die insbesondere zur Abdichtung von Computerplatten-Antriebsspindeln für Langzeitbetrieb geeignet ist. 5

Die selbst-aktivierende Ferrofluid-Dichtungsanordnung gemäß der Erfindung weist eine Ferrofluiddichtung auf, die einen sehr dünnen axialpolarisierten Magneten verwendet, der typischerweise in der Dicke nicht größer als etwa 635 μπι (25 mil) ist und im allgemeinen eine gleichmäßige Dicke von etwa 381 μΐη bis 635 μπι (15 mil bis 25 mil) aufweist, um zwischen den Innenoberflächen der Polstücke an dem einen Ende einen Zwischenstufenspalt zu bilden, der eine Dicke von 381 μπι bis 635 μΐη (15 mil bis 25 mil) besitzt. Der verwendete Permanentmagnet ist ein Magnet mit hohem Energieprodukt, so daß eine Flußdichte von etwa 1000 Gauß oder mehr in dem Luftzwischenstufenspalt zwischen den Innenoberflächen der Polstücke an dem einen Ende erzeugt wird, so daß das Ferrofluid in dem Luftspalt während des Transportes gehalten ist, und beispielsweise ein Energieprodukt von ungefähr 1,8 χ 10 Gauß-Oersted oder mehr haben kann. Außerdem wird bei der selbst-aktivierenden Ferrofluiddichtungsanordnung ein Ferrofluid hoher Magnetisierung und geringer Flüchtigkeit verwendet, das im allgemeinen eina Magnetisierung von etwa 200 Gauß oder mehr, zum Beispiel 200 bis 400 Gauß, sowie einen Viskositätsbereich von etwa 50 bis 400 cps bei 27 ⁰C besitzt. Die Ferrofluid-Dichtungsanordnung besitzt dabei radiale Spalten unterhalb des einen nichtkontaktierenden Endes der Polstücke, die zwischen etwa 50,8 μιη bis 254 μπι (2 mil bis 10 mil), beispielsweise zwischen 101,6 μπι und 203,2 μπι (4 mil bis 8 mil) liegen, während ein Zwischenstufen-Luftspalt zwischen den Polstücken an dem einen Ende vorgesehen ist, der zwischen 381 μπι und 635 μπι (15 mil bis 25 mil) liegt, üblicherweise können die magnetisch permeablen Polstücke, die für die Ferrofluid-Dichtungsanordnung verwendet werden, gleichmäßig von gleicher oder ungleicher Dicke sein, und

im allgemeinen haben die Polstücke eine Dicke, die zwischen etwa 635 μΐη und 1524 μΐη (25 mil bis 60 mil) liegt. Die Ferrofluid-Dichtungsanordnung weist im allgemeinen ein ringförmiges, nicht-magnetisches Gehäuse aus Aluminium oder Kunststoff am anderen Ende der Polstücke auf.

Die Ferrofluid-Dichtungsanordnung gemäß der Erfindung hat eine weitaus geringere Permanent-Magnetdicke als herkömmliche Ferrofluiddichtungen, wobei die Dicke dort reduziert wird, wo die magnetisch permeäblen Polstücke durch einen Spalt in der Größenordnung von etwa 254 μπι bis 635 um (10 mil bis 25 mil) getrennt sind, während das Energieprodukt des Permanentmagneten so ausgelegt ist, daß eine hohe Flußdichte in diesem Spalt erzeugt wird, um darin das Ferrofluid in einem nicht-aktivierten Zustand zu halten. Im Betrieb, wenn eine magnetisch permeable oder eine magnetisierbare Welle, wie zum Beispiel eine Antriebswelle, in die Ferrofluid-Dichtungsanordnung eingesetzt ist, so daß der radiale Spalt zwischen dem Schaft und dem einen Ende des Polstückes geringer ist als der Zwischenstufenspalt, zum Beispiel in der Größenordnung von etwa 101,6 μπι bis 203,2 μπι (4 mil bis 8 mil), ändern die Flußlinien des Magneten dann ihren Flußweg, um den Magnetkreis durch die Welle zu vervollständigen, so daß das Ferrofluid aus dem Zwischenstufen-Luftspalt zwischen den beiden Polstücken in den radialen Spalt zwischen den Polstücken an dem einen Ende gezogen wird, um eine einstufige Dichtung mit der Ferrofluiddichtung zu bilden, die im allgemeinen im Schnitt eine umgekehrte T-Form besitzt, wie es in der US-PS 43 57 024 angegeben ist. Die erfindungsgemäße Ferrofluiddichtung sorgt dabei für eine erhebliche Verringerung der Dichtung in axialer Länge, was bei Computerplatten-Antriebszwecken äußerst wünschenswert ist, wobei die Ferrofluiddichtung leicht herzustellen und zu montieren ist, wobei die Dichtung weniger kostspielig ist als herkömmliche, selbst-aktivierende Dichtungen, und zwar wegen der reduzierten Dicke des verwendeten Permanentmagneten, wobei eine längere

Dichtungslebensdauer erzielt wird.

Die verwendeten magnetisch permeablen oder magnetisierbaren Polstücke sind typischerweise Elemente gleichmäßiger Dicke mit geraden Seiten, die zwischeneinander einen Lufthohlraum bilden, in welchem das Ferrofluid an dem einen Ende von und zwischen den Polstücken vor dem Einsetzen der magnetisch permeablen Welle gehalten ist, beispielsweise in einer nicht-aktivierten Dichtungsposition.

Das Ferrofluid ist so festgehalten, daß eine leichte Ausbauchung aus dem Lufthohlraum nach außen vorliegt, wobei das Ferrofluid den Linien des Magnetflusses folgt. Das so im Innendurchmesser gehaltene Ferrofluid steht jedoch im allgemeinen nicht in Kontakt mit der Verpackung oder dem Versandmaterial der Dichtung. Ein weiterer Vorteil der Ferrofluiddichtung besteht darin, daß das Ferrofluid so in dem Luftraum vor der Aktivierung gehalten ist, daß es außerdem den Luftspalt zwischen den Polstücken abdichtet und verhindert, daß lose Mikropartikel aus dem Luftraum in den Speicherplattenbereich oder die Umgebung eintreten, die durch die Abschlußdichtung vor der Aktivierung zu schützen ist. Einige Kunden oder Benutzer, insbesondere auf dem Gebiet der Speicher- oder Computerplatten, sind besorgt über Mikropartikel in dem Lufthohlraum zwischen den Polstücken, so daß die Erfindung dafür sorgt, daß das Ferrofluid in dem nicht-aktivierten Zustand derartige Partikel in dem Lufthohlraum abdichtet, wobei eine einfache, wirkungsvolle und preiswerte Ferrofluiddichtung zur Verfügung steht.

Zusätzlich und gewünschtenfalls kann auch Ferrofluid in einem Lufthohlraum am anderen Ende der Polstücke enthalten sein, um eine statische Ferrofluiddichtung zu bilden, und zwar anstatt einer Dichtung, die durch das äußere Gehäuse und elastomere O-Ringdichtungen gebildet wird, welche das andere Ende der Polstücke umgeben. Das Ferrofluid wird ebenfalls in der ringförmigen Außenfläche gehalten, wo es eine wirkungsvolle statische

Ferrofluid-Abschlußdichtung bildet.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine schematische Darstellung, teilweise im Schnitt, einer herkömmlichen zweistufigen Ferro-

fluid-Abschlußdichtung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung, teilweise im Schnitt, einer selbst-aktivierenden Ferrofluiddichtung gemäß der Erfindung im nicht-aktivierten

Zustand; und in

Fig. 3 eine schematische Darstellung, teilweise im Schnitt, der selbst-aktivierbaren Ferrofluiddichtung gemäß Fig. 2, die durch das Einsetzen einer

magnetisierbaren Welle aktiviert worden ist.

Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Ferrofluid-Dichtungsanordnung 10, bestehend aus einem nicht-magnetischen Gehäuse 12, wie zum Beispiel Aluminium, und magnetisch permeablen Polstücken 14 und 16 auf beiden Seiten eines ringförmigen axial-polarisierten Permanentmagneten 18. Das Gehäuse 12 ist um die äußeren oder anderen Enden der Polstücke 14 und 16 unter Verwendung von O-Ringdichtungen statisch abgedichtet, während ein ringförmiger Lufthohlraum 20 zwischen dem Gehäuse 12 und dem Permanentmagneten 18 vorhanden ist. Die Dichtungsanordnung 10 ist in ihrem aktivierten Zustand dargestellt, wobei sich ein Paar von O-Ringdichtungen 24 aus Ferrofluid auf der Oberfläche einer Welle 22 befinden, zwischen denen sich ein Luftzwischenraum 26 befindet.

Bei der dargestellten Dichtungsanordnung 10 sind die magnetisch permeablen Polstücke normalerweise gleichmäßig

-Χι und gleich ausgebildet, wobei ihre Dicke im Bereich von etwa 635 um bis 1524 μΐη (25 mil bis 60 mil) liegt, während die Dicke des Permanentmagneten im allgemeinen im Bereich von 1116 um bis 3810 um (40 mil bis 150 mil) liegt. Der Permanentmagnet 18 kann aus einer großen Vielfalt von Materialien bestehen, wie zum Beispiel aus Piastiform, Keramik oder Metall, hat jedoch im allgemeinen ein Energieprodukt von weniger als 1,8 χ 10 Gauß-Oersted. Das Ferrofluid 24 ist typischerweise ein synthetischer Kohlenwasserstoff oder ein esterartiges Ferrofluid mit niedrigem Dampfdruck, mit einer Magnetisierung von etwa 100 bis 400 Gauß, mit einer magnetischen Sättigung von etwa 100 bis 400 Gauß und mit einer Viskosität, die bei 27 ⁰C etwa zwischen 50 und 400 cP liegt. Die verwendete Welle 22 ist typischerweise eine drehbare, magnetisch permeable oder magnetisierbare Spindel oder Welle, wie zum Beispiel eine Computerwelle, mit einem radialen Spalt von etwa 50,8 um bis 254 um (2 mil bis 10 mil), wobei das Ferrofluid nach dem Einsetzen der magnetisch permeablen Welle in den radialen Spalt eingebracht wird. Das Ferrofluid bildet zwei separate O-Ringdichtungen um die Oberfläche der Welle 22, die in Fig. 1 mit gestrichelten Linien angedeutet sind, während ein Lufthohlraum 26 zwischen den beiden Polstücken ausgebildet wird.

Fig. 2 zeigt eine preiswerte, selbst-aktivierende Ferrofluid-Dichtungsanordnung 30 gemäß der Erfindung im nichtaktivierten Zustand. Diese Dichtungsanordnung 3 0 umfaßt ein nicht-magnetisches Gehäuse 32, zum Beispiel aus AIuminium oder Kunststoff, ringförmige, magnetisch permeable oder magnetisierbare Polstücke 34 und 36, deren Dicke normalerweise im Bereich von 635 um bis 1524 um (25 mil bis 60 mil) liegt, sowie einen dünnen, axial polarisierten ringförmigen Permanentmagneten 38, der eine Dicke von 254 um bis 635 um (10 mil bis 25 mil) besitzt, sowie ein Energieprodukt von mehr als 1,8 χ 10 Gauß-Oersted aufweist. Üblicherweise sollte dieser Magnet aus Plastiform-Material (von der 3M-Company) oder einem geformten Material,

wie zum Beispiel einem elastomeren Material bestehen, das bearbeitet oder in anderer Weise auf geringe Dicke gebracht werden kann, die für die Ferrofluid-Dichtungsanordnung erforderlich ist. Während andere Permanentmagnet-Materialien verwendet werden können, wie zum Beispiel Keramik oder Metall oder sogar polymere Magneten, wie zum Beispiel aus Nylon, sind diese und andere Magnetmaterialien oft schwierig herzustellen, zu bearbeiten oder auf die geringe Dicke zu bringen, die gemäß der Erfindung erforderlich ist.

Wenn ein derartiges verwendetes Permanentmagnetmaterial die Tendenz zur Porosität besitzt, so daß es Ferrofluid aufnehmen kann, sollte das Magnetmaterial zweckmäßigerweise mit einer dünnen äußeren Beschichtung aus nicht-magnetischem Material überzogen sein, zum Beispiel aus Kunststoff, wie zum Beispiel Polyurethan oder Polyvinylchlorid, um die Außenoberfläche des Magneten abzudichten und die Porosität des Magnetmaterials für das Ferrofluid zu verringern.

An dem einen Ende der Polstücke 34 und 36 und in dem Zwischen-Luftspalt zwischen ihnen ist das Ferrofluid 46 in einer nicht-abdichtenden Position durch die magnetischen Flußlinien des Magneten gehalten. Das Ferrofluid baucht von dem Ende der jeweiligen Polstücke 34 und 36 leicht nach außen aus, während das andere innere Ende des Ferrofluids in der dargestellten Weise einen le-ichten Meniskus bildet, so daß sich das Ferrofluid im allgemeinen den Magnetflußlinien des Permanentmagneten 38 anpaßt. Am anderen Ende der Ferrofluid-Dichtungsanordnung 30 ist ein ringförmiger Lufthohlraum 48 vorhanden, der unter Verwendung von Ferrofluid 40 in der dargestellten Weise an dem einen Ende des äußeren Hohlraumes und gegenüber dem nichtmagnetischen Gehäuse 32 abgedichtet ist und eine wirkungs- volle statische Dichtung bildet. Dieses Ferrofluid in der statischen Dichtungsposition bewegt sich nicht wesentlich beim Einsetzen der Welle am anderen Ende, da, wenn überhaupt, dort nur eine geringfügige Änderung der Flußlinien erfolgt.

Wie in der Zeichnung dargestellt, können keinerlei Mikropartikel innerhalb des Lufthohlraumes 50 zwischen dem nicht-aktivierten Ferrofluid 46 und der Innenoberfläche des ringförmigen Permanentmagneten 38 in die Atmosphäre austreten, wenn die Aktivierung der Dichtung erfolgt, da das Ferrofluid den Lufthohlraum im nicht-aktivierten und im aktivierten Zustand wirkungsvoll abdichtet.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße selbst-aktivierende Ferrofluiddichtung gemäß der Erfindung im aktivierten Zustand, in welchem eine magnetisch-permeable oder magnetisierbare Welle 42 eingesetzt worden ist, und wobei das Ferrofluid 46 im aktivierten Zustand sich in den radialen Spalt 44 von etwa 101,6 μπι bis 203,2 μπι (4 mil bis 8 mil) bewegt hat, um eine einstufige Ferrofluiddichtung mit im allgemeinen T-förmigem Querschnitt zu bilden. Es hat sich herausgestellt, daß diese Abschlußdichtung gemäß Fig. 3 eine geeignete Druckkapazität von mehr als 127 mm (5 inch) Wassersäule besitzt und damit kein Austreten von Mikropartikeln in dem Lufthohlraum 50 zuläßt, wobei die axiale Länge der Dichtung reduziert ist und eine kompaktere Ausgestaltung ermöglicht.

Die Verwendung von gleichmäßigen Polstücken mit glatten Seiten sowie eines Magneten reduzierter Dicke ermöglicht geringe Kosten bei der Herstellung, eine leichte Montage sowie eine leichte Aktivierung bzw. Aktivierbarkeit der Dichtung. Die Konfiguration der T-förmigen Ferrofluiddichtung ergibt eine längere Dichtungslebensdauer durch die fortschreitende Bewegung der Dichtung aus einer einstufigen Form in eine zweistufige und dann in eine einstufige Form. Das verwendete Ferrofluid ist ein synthetisches Kohlenwasserstoff- oder Ester-Fluid mit niedrigem Dampfdruck mit einer magnetischen Sättigung von ungefähr 200 bis 400 Gauß und einer Viskosität von 50 bis 400 cP bei 27 ⁰C. Der radiale Spalt an der magnetisch-permeablen oder magnetisierbaren Welle 42 an den einen Enden der Polstücke 34 und 36 beträgt etwa 101,6 μπι bis 203,2 μΐη (4 mil

AS ' --

bis 8 mil), während der Luftspalt zwischen den Polstücken zwischen 381 μΐη und 635 μΐη (15 mil bis 25 mil) liegt, so daß der radiale Spalt geringer ist als der Zwischenstufenspalt, der üblicherweise das Zweifache oder Dreifache oder mehr des radialen Spaltes ausmacht. Die Verwendung von Ferrofluid am anderen bzw. äußeren Ende des Magneten in dem äußeren Hohlraum 48 beseitigt die Verwendung einer statischen O-Ringdichtung und trägt dazu bei, einen Flußverlust aus dem Außendurchmesser der Ferrofluiddichtung heraus und durch das Gehäuse zu verhindern.

Claims

Patentansprüche

mit einem ringförmigen Permanentmagneten (38) , der zur Umgebung einer magnetisch-permeablen Welle (42) ausgelegt ist, deren Oberfläche abzudichten ist, mit ersten und zweiten ringförmigen, magnetisch permeablen Polstücken (34, 36), die im Abstand voneinander angeordnet sind und die sich jeweils in eine dichte, nicht berührende Relation zu der abzudichtenden Oberfläche der Welle (4 2) erstrecken und zwischeneinander erste und zweite radiale Spalte bilden, während die anderen Enden der

ersten und zweiten Polstücke (34, 36) in einer Magnetflußrelation mit dem Permanentmagneten (38) stehen, so daß ein Lufthohlraum zwischen den ersten und zweiten Polstücken (34, 36) vorhanden ist, und mit einem Ferrofluid (46) , das beim Einsetzen der Welle (42) in die Dichtungsanordnung in den ersten und zweiten radialen Spalten (44) festhaltbar ist, um eine flüssige Ferrofluid-O-Ringdichtung um die Oberfläche der Welle (42) zu bilden, wobei das Ferrofluid in den radialen Spalten durch den magnetischen Fluß des Permanentmagneten (38) festgehalten ist, dadurch gekennzeichnet,

daß der Permanentmagnet (38) eine Dicke aufweist, die bis zu etwa 635 μπι (25 mil) ausmacht und größer ist als die Dicke der ersten und zweiten radialen Spalte, um einen Luftzwischenspalt zwischen den einen Enden der ersten und zweiten Polstücke (34, 36) zu bilden; daß der Permanentmagnet (38) ein Energieprodukt von mindestens 1,8 χ 10 Gauß-Oersted oder mehr aufweist; daß das Ferrofluid (46) eine Sättigungsmagnetisierung von mindestens 20 0 Gauß aufweist; und daß das Ferrofluid (46) in dem Luftzwischenspalt (50) zwischen den ersten und zweiten Polstücken (34, 36) im nicht-aktivierten Zustand gehalten ist und sich beim Einsetzen einer magnetisch-permeablen Welle (4 2) in die Ferrofluid-Dichtungsanordnung bewegt, um eine einstufige Ferrofluiddichtung um die Oberfläche der Welle (4 2) zu bilden.

gO 2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten radialen Spalten im Bereich von 101,6 μια bis 203,2 μια (4 mil bis 8 mil) liegen, und daß der Zwischenluftspalt im Bereich von 381 μια bis 635 μπι (15 mil bis 25 mil) liegt.

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3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (38) eine Dicke aufweist, die im Bereich von 381 μια bis 635 μια (15 mil bis 25 mil) liegt.

4. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußdichte in dem Zwischenluftspalt etwa 1000 Gauß oder mehr beträgt.

5. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Polstücke (34, 36) eine Dicke von 635 μπι bis 1524 μπι (25 mil bis 60 mil) aufweisen.

6. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (38) aus einem polymeren bearbeitbaren Permanentmagnetmaterial besteht.

7. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (38) eine dünne, nicht-magnetische Beschichtung aufweist, die die Porosität des Permanentmagnetmaterials verringert .

8. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ferrofluid (46) eine Sättigungsmagnetisierung von etwa 200 bis 4 00 Gauß und eine Viskosität aufweist, die bei 27 ⁰C im Bereich von 50 bis 400 cP liegt.

9. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Polstücke (34) im wesentlichen gleich und von gleichförmiger Dicke sind.

10. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht-magnetisches
Gehäuse (32) um die anderen Enden der Polstücke (34, 36) angeordnet ist.

11. Dichtungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter ringförmiger Luftspalt (48) zwischen dem Gehäuse (32) und den anderen Enden der ersten und zweiten Polstücke (34, 36) vorgesehen ist und daß Ferrofluid innerhalb des zweiten Luftspaltes vorhanden und in dieser Position festgehalten ist, um eine statische Ferrofluiddichtung gegenüber dem Gehäuse (32) zu bilden.

12. Ferrofluid-Dichtungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Ferrofluid-Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist und daß eine magnetischpermeable Welle (42) in die Dichtungsanordnung eingesetzt ist, wobei das Ferrofluid (46) eine einstufige flüssige Ferrofluid-O-Ringdichtung um die Oberfläche der Welle (42) bildet.

13. Dichtungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch-permeable Welle (42) eine Computerplatten-Antriebswelle ist und daß die Ferrofluiddichtung einen Speicherplattenbereich von einer verunreinigenden Umgebung als Abschlußdichtung trennt.

14. Ferrofluid-Dichtungsanordnung,

mit einem ringförmigen Permanentmagneten (38) , der zur Umgebung einer magnetisch-permeablen Welle ausgelegt ist, deren Oberfläche abzudichten ist, mit ersten und zweiten ringförmigen magnetisch-permeablen und beabstandeten Polstücken (34, 36), die sich jeweils mit ihrem einen Ende in eine dichte, berührungsfreie Relation zur Oberfläche der abzudichtenden Welle (42) erstrecken, um zwischen ihnen erste und zweite radiale Spalte (44) zu bilden, während die anderen Enden der ersten und zweiten Polstücke (34, 36) in eine Magnetflußrelation mit dem Permanentmagneten (38) bringbar sind, um einen Lufthohlraum (48, 50) zwischen den ersten und zweiten Polstücken (34, 36) zu bilden, und mit einem Ferrofluid, das beim Einsetzen der

_5-

Welle (4 2) in die Dichtungsanordnung in den ersten und zweiten radialen Spalten (44) festhaltbar ist, um eine flüssige Ferrofluid-O-Ringdichtung um die Oberfläche der Welle zu bilden, wobei das Ferrofluid in den radialen Spalten (44) durch den Magnetfluß des Permanentmagneten (38) gehalten wird,
dadurch gekenn ze ichnet,

daß der Permanentmagnet (38) eine Dicke aufweist, die im Bereich von etwa 381 μπι bis 635 μΐη (15 mil bis 25 mil) liegt, um einen Zwischenluftspalt zwischen den einen Enden der ersten und zweiten Polstücke (34, 36) von etwa 381 μπι bis 635 μπι (15 mil bis 25 mil) zu bilden,
daß der Permanentmagnet (38) ein Energieprodukt von etwa 1,8 χ 10 Gauß-Oersted oder mehr aufweist, daß der Permanentmagnet (38) aus einem polymeren, flexiblen, bearbeitbaren Material besteht, daß die ersten und zweiten radialen Spalten (44) in einem Bereich von 101,6 μπι bis 203,2 μπι (4 mil bis 8 mil) liegen,

daß das Ferrofluid eine Sättigungsmagnetisierung im Bereich von 200 bis 400 Gauß und eine Viskosität im Bereich von 50 bis 400 cP bei 27 ⁰C aufweist, und daß das Ferrofluid (46) in dem Zwischenluftspalt

(50) zwischen den ersten und zweiten Polstücken (34, 36) gehalten ist und sich beim Einsetzen einer magnetischpermeablen Welle (42) in die Ferrofluid-Dichtungsanordnung in der Weise bewegt, daß es eine einstufige Ferrofluid-O-Ringdichtung um die Oberfläche der Welle (42) bildet.

15, Ferrofluid-Dichtungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Ferrofluid-Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder 14 enthält und daß eine magnetisch-permeable Welle (42) in die Dichtungsanordnung eingesetzt ist, wobei das Ferrofluid (46) eine einstufige O-Ringdichtung mit T-förmigem Querschnitt bildet.

16. Verfahren zur Herstellung einer selbst-aktivierenden Ferrofluid-Dichtungsanordnung um eine magnetisch-permeable Welle, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Unterbringen einer definierten Menge an Ferrofluid in einem Zwischenluftspalt zwischen und an den einen Enden eines Paares von beabstandeten ringförmigen Polstücken mit im allgemeinen gleichmäßigen Seiten, wobei die anderen Enden der Polstücken in einer Magnetflußrelation mit einem ringförmigen Permanentmagneten stehen, wobei das Ferrofluid in dem Zwischenluftspalt durch den Magnetfluß des Permanentmagneten gehalten ist und sich das Ferrofluid nur geringfügig aus den Enden der Polstücke nach außen erstreckt, um eine transportfähige, nicht-aktivierte Ferrofluiddichtung zu bilden, wobei das Ferrofluid in seiner Position in dem Zwischenluftspalt gehalten wird, und

b) Herstellen einer Ferrofluid-O-Ringdichtung um die Oberfläche einer magnetisch-permeablen Welle durch Einsetzen der Welle in das ringförmige Paar von Polstücken, wobei die Welle einen abgedichteten Spalt an den einen Enden der Polstücke bildet, der kleiner ist als der Zwischenluftspalt, so daß das Ferrofluid beim Einsetzen der Welle sich bewegt und aus dem nicht-aktivierten Zustand in einen aktivierten Dichtungszustand übergeht, wo das Ferrofluid eine Ferrofluid-O-Ringdichtung mit im allgemeinen T-förmigem Querschnitt um die Oberfläche der Welle in dem Zwischenluftspalt und den abgedichteten Spalten bildet.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenluf tspalt von etwa 381 μπι bis 635 um (15 mil bis 25 mil) und radiale Spalte von 101,6 um bis 203,6 um (4 mil bis 8 mil) verwendet werden.

-Ί-

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ferrofluid verwendet wird, das sich aus einer nicht-aktivierten Position, in der das Ferrofluid eine im allgemeinen zylindrische Querschnittsform mit leicht bogenförmigen Enden besitzt, in eine aktivierte Dichtungsposition bewegt, in der das Ferrofluid eine im allgemeinen T-förmige Querschnittsform aufweist.