DE3530582A1 - Ferrofluid-dichtungsanordnung, ferrofluid-dichtungssystem und verfahren zur herstellung einer ferrofluid-dichtungsanordnung - Google Patents
Ferrofluid-dichtungsanordnung, ferrofluid-dichtungssystem und verfahren zur herstellung einer ferrofluid-dichtungsanordnungInfo
- Publication number
- DE3530582A1 DE3530582A1 DE19853530582 DE3530582A DE3530582A1 DE 3530582 A1 DE3530582 A1 DE 3530582A1 DE 19853530582 DE19853530582 DE 19853530582 DE 3530582 A DE3530582 A DE 3530582A DE 3530582 A1 DE3530582 A1 DE 3530582A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- ferrofluid
- shaft
- mil
- pole pieces
- permanent magnet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
- F16J15/43—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid kept in sealing position by magnetic force
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
Description
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 (1)
- Patentansprüchemit 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 derersten 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.353. 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, undb) 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.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/645,399 US4506895A (en) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | Self-activating ferrofluid seal apparatus and method of use |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3530582A1 true DE3530582A1 (de) | 1986-03-13 |
Family
ID=24588872
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853530582 Withdrawn DE3530582A1 (de) | 1984-08-29 | 1985-08-27 | Ferrofluid-dichtungsanordnung, ferrofluid-dichtungssystem und verfahren zur herstellung einer ferrofluid-dichtungsanordnung |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4506895A (de) |
JP (1) | JPS6174973A (de) |
DE (1) | DE3530582A1 (de) |
FR (1) | FR2569811B1 (de) |
GB (1) | GB2163818B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3924434A1 (de) * | 1989-07-24 | 1991-01-31 | Freudenberg Carl Fa | Ferrofluid-dichtung |
Families Citing this family (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3218914A1 (de) * | 1982-05-19 | 1983-11-24 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Druckregelventil |
US4575102A (en) * | 1984-11-20 | 1986-03-11 | Ferrofluidics Corporation | Coaxial, multiple-shaft ferrofluid seal apparatus |
US4817964A (en) * | 1985-09-25 | 1989-04-04 | Ferrofluidics Corporation | Ferrofluid exclusion seal and method of assembly |
DE3644697C1 (de) * | 1986-12-30 | 1988-02-11 | Manfred Dipl-Ing Diesing | Dichtungsvorrichtung mit Ferrofluid |
US4797013A (en) * | 1987-02-09 | 1989-01-10 | Ferrofluidics Corporation | Compact ferrofluidic electrically conducting sealed bearing |
US4898480A (en) * | 1987-02-09 | 1990-02-06 | Ferrofluidics Corporation | Compact ferrofluidic electrically conducting sealed bearing |
US4830384A (en) * | 1987-06-29 | 1989-05-16 | Ferrofluidics Corporation | Compact long-life magnetic fluid seal |
DE3822198A1 (de) * | 1988-04-09 | 1989-10-19 | Lechler Elring Dichtungswerke | Magnetische dichtungsvorrichtung |
US5161902A (en) * | 1988-09-29 | 1992-11-10 | Nippon Seiko Kabushiki Kaisha | Magnetic sealing device for use between first and second magnetic members which rotate relative to each other |
US5018751A (en) * | 1989-06-28 | 1991-05-28 | Ferrofluidics Corporation | Stacked pole-piece ferrofluid seal apparatus |
US5323688A (en) * | 1992-03-05 | 1994-06-28 | Walker Frank H | Hydraulic regenerative braking and four wheel drive system |
US5806856A (en) * | 1992-08-27 | 1998-09-15 | Ferrofluidics Corporation | On-site fillable liquid magnetic seal |
US5474302A (en) * | 1992-08-27 | 1995-12-12 | Ferrofluidics Corporation | On-site fillable ferrofluidic seal |
AU4863093A (en) * | 1992-10-08 | 1994-04-21 | Ferrofluidics Corporation | Ferrofluidic seal centering ring |
US5660397A (en) * | 1994-09-23 | 1997-08-26 | Holtkamp; William H. | Devices employing a liquid-free medium |
US6029978A (en) * | 1996-09-17 | 2000-02-29 | Seagate Technology, Inc. | Grounding and conductivity improvement for ferrofluid seals |
US5954342A (en) * | 1997-04-25 | 1999-09-21 | Mfs Technology Ltd | Magnetic fluid seal apparatus for a rotary shaft |
US5863455A (en) * | 1997-07-14 | 1999-01-26 | Abb Power T&D Company Inc. | Colloidal insulating and cooling fluid |
US6976682B1 (en) * | 1999-01-22 | 2005-12-20 | Seagate Technology Llc | Apparatus and method for forming a rotatable ferrofluidic seal between a shaft and a hub |
KR100648748B1 (ko) * | 1999-01-22 | 2006-11-23 | 시게이트 테크놀로지 엘엘씨 | 디스크 하드 드라이브용 허브와 축 간의 페로풀루이드밀봉체 |
WO2001004521A1 (en) * | 1999-07-09 | 2001-01-18 | Nok Corporation | Magnetic fluid seal |
CN1328523C (zh) * | 2001-05-22 | 2007-07-25 | Nok株式会社 | 磁性流体密封装置 |
US6927510B1 (en) | 2002-08-20 | 2005-08-09 | Abb Inc. | Cooling electromagnetic stirrers |
US7291287B2 (en) * | 2005-05-25 | 2007-11-06 | Ferrolabs, Inc. | Method of making magnetic fluid |
US7129609B1 (en) | 2005-08-30 | 2006-10-31 | Ferrolabs, Inc. | Magneto-fluidic seal with wide working temperature range |
US20100230901A1 (en) * | 2009-03-12 | 2010-09-16 | Ferrotec (Uk), Ltd. | Magnetic fluid rotary feedthrough with sensing and communication capability |
US8531195B2 (en) | 2010-08-26 | 2013-09-10 | Ferrotec (Usa) Corporation | Failure indicator seal for a rotary feedthrough |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB783881A (en) * | 1954-03-05 | 1957-10-02 | Vickers Electrical Co Ltd | Improvements relating to shaft and like seals |
SU709878A1 (ru) * | 1978-01-18 | 1980-01-15 | Институт Механики Металлополимерных Систем Ан Белорусской Сср | Индукционное жидкометаллическое уплотнение |
JPS55107163A (en) * | 1979-02-04 | 1980-08-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Magnetic fluid seal |
US4252353A (en) * | 1979-04-26 | 1981-02-24 | Ferrofluidics Corporation | Self-activating ferrofluid seals |
US4357024A (en) * | 1980-11-19 | 1982-11-02 | Ferrofluidics Corporation | Ferrofluid rotary-shaft seal apparatus and method |
SU987242A1 (ru) * | 1981-04-30 | 1983-01-07 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро "Полюс" При Ивановском Ордена "Знак Почета" Энергетическом Институте Им.В.И.Ленина | Магнитно-жидкостное уплотнение |
US4444398A (en) * | 1983-02-22 | 1984-04-24 | Ferrofluidics Corporation | Self-activating ferrofluid seal apparatus and method |
-
1984
- 1984-08-29 US US06/645,399 patent/US4506895A/en not_active Expired - Fee Related
-
1985
- 1985-08-23 GB GB08521204A patent/GB2163818B/en not_active Expired
- 1985-08-27 DE DE19853530582 patent/DE3530582A1/de not_active Withdrawn
- 1985-08-28 JP JP60187528A patent/JPS6174973A/ja active Pending
- 1985-08-29 FR FR8512904A patent/FR2569811B1/fr not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3924434A1 (de) * | 1989-07-24 | 1991-01-31 | Freudenberg Carl Fa | Ferrofluid-dichtung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2569811B1 (fr) | 1989-01-13 |
JPS6174973A (ja) | 1986-04-17 |
GB2163818A (en) | 1986-03-05 |
FR2569811A1 (fr) | 1986-03-07 |
US4506895A (en) | 1985-03-26 |
GB8521204D0 (en) | 1985-10-02 |
GB2163818B (en) | 1988-01-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3530582A1 (de) | Ferrofluid-dichtungsanordnung, ferrofluid-dichtungssystem und verfahren zur herstellung einer ferrofluid-dichtungsanordnung | |
DE3332818C2 (de) | ||
DE3145426A1 (de) | Einstufige ferrofluiddichtung | |
DE3145460C2 (de) | Ferrofluiddichtung | |
DE3500516A1 (de) | Lager mit integrierter ferrofluiddichtung | |
DE2034213C3 (de) | Magnetdichtung zur Abdichtung von Dichtungsspalten | |
EP0870959B1 (de) | Elektromagnetisches Ventil für hydraulische Medien | |
DE3501937A1 (de) | Mehrstufige ferrofluiddichtung mit einem polstueck | |
DE69911634T2 (de) | Drehbewegungsdurchführung | |
DE3447571A1 (de) | Kompakte ferrofluiddichtungs- und radiallagervorrichtung | |
DE2759392B1 (de) | Schnellkupplung fuer Kunstharzrohre | |
DE69804445T2 (de) | Drehbewegungsdurchführung mit rotationsmagnetsystem | |
DE3839731A1 (de) | Spindelmotor | |
DE29812929U1 (de) | Flachringdichtung | |
DE3217118C1 (de) | Dichtungsanordnung für Wellen | |
DE3438139A1 (de) | Ferrofluid-dichtungsvorrichtung | |
DE2823257A1 (de) | Magnetventil | |
DE3222293C2 (de) | ||
DE10160013A1 (de) | Ständerbefestigungsbauweise eines Kolbenmotors | |
DE3439081A1 (de) | Ferrofluiddichtung | |
DE19856688B4 (de) | Magnethaltestruktur für einen Linearmotor | |
DE3417357A1 (de) | Elektromagnetische vorrichtung | |
EP0052689A1 (de) | Stangen- oder Kolbendichtung | |
EP0336016B1 (de) | Ferrofluiddichtung | |
DE102008010448A1 (de) | Geberzylinder |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |