One of the key technologic requirements for rotary blood pumps is the sealing of the motor shaft. A mechanical seal, a journal bearing, magnetic coupling, and magnetic suspension have been developed, but they have drawbacks such as wear, thrombus formation, and power consumption. A magnetic fluid seal is durable, simple, and non power consumptive. Long-term experiments confirmed these advantages. The seal body was composed of a Nd-Fe-B magnet and two pole pieces; the seal was formed by injecting magnetic fluid into the gap (50${\mu}m$) between the pole pieces and the motor shaft. To contain the ferro-fluid in the seal and to minimize the possibility of magnetic fluid making contact with blood, a shield with a small cavity was attached to the pole piece. While submerged in blood, the sealing pressure of the seal was measured and found to be 31kPa with magnetic fluid LS-40 (saturated magnetization, 24.3 KA/m) at a motor speed of 10,000 rpm and 53kPa under static conditions(0mmHg). The specially designed magnetic fluid seal for keeping liquids out is useful for axial flow blood pumps. The magnetic fluid seal was incorporated into an intra-cardiac axial flow blood pump.
한국윤활학회 2002년도 proceedings of the second asia international conference on tribology
/
pp.373-374
/
2002
Magnetic fluid seals are used in a wide variety of gas and dust sealing applications. However, it is difficult to seal for liquid because of its characteristic. This study will be a basic guide for a magnetic fluid seal for liquid, especially for blood to be practically used in medical instruments such as rotary blood pumps by clarifying its seal properties. Sealing pressure test, durability test, and hemolysis test have been conducted for this seal. In this study, magnetic fluid, sealing fluid, eccentricity ratio, revolution speed were selected as parameters. As results of the tests, it has been found that the properties of magnetic fluid seal depend on the solvent and the saturation magnetization of magnetic fluid. Therefore, the selection of magnetic fluid is important for this seal. It also has been found that eccentricity ratio of the shaft caused harmful effect for seal properties. In conclusion, it has been showed that magnetic fluid seals could be possibly used in medical instruments such as blood pumps when blood come in contact with magnetic fluids.
Magnetic fluid, a new type of magnetic material, is a colloidal liquid constituted of nano-scale ferromagnetic particles suspended in carrier fluid. Magnetic fluid sealing is one of the most successful applications of magnetic fluid. As a new type of seal offering the advantages of no leakage, long life and high reliability, the magnetic fluid seal has been widely utilized under vacuum- and low-pressure-differential conditions. In practical applications, for improved pressure capacity, a multistage sealing structure is always used. However, in engineering applications, a uniform distribution of magnetic fluid under each tooth often cannot be achieved, which problem weakens the overall pressure capacity of the seals. In order to improve the pressure capacity of magnetic fluid seals and broaden their applications, the present study theoretically and experimentally analyzed the degree of non-uniform distribution of multistage magnetic fluid seals. A mathematical model reflecting the relationship between the pressure capacity and the distribution of magnetic fluid under a single tooth was constructed, and a formula showing the relationship between the volume of magnetic fluid and its contact width with the shaft was derived. Furthermore, the relationship of magnetic fluid volume to capacity was analyzed. Thereby, the causes of non-uniform distribution could be verified: injection of magnetic fluid; the assembly of magnetic fluid seals; the change of magnetic fluid silhouette under pressure loading; the magnetic fluid sealing mechanism of pressure transmission, and seal failure. In consideration of these causes, methods to improve the pressure capacity of magnetic fluid seals was devised (and is herein proposed).
Magnetic fluid seal is characterized by its simple design, low friction and being dustless. Those advantages are deduced from the fact that the sealing element is not a solid such as rubber or plastic but it is a fluid. Those are critical for application to a rotating shaft which is inserted into a vacuum chamber where high level of vacuum and cleanness are required. For the reason the magnetic fluid seal has become a standard for vacuum chambers for semiconductor and LCD processing. It should be noted that its sealing performance is sensitive to temperature. If necessary, water cooling should be considered. Thus anticipation of the temperature distribution of the magnetic fluid seal is important before applying it. In this paper an FEM analysis of the heat transfer has been executed and compared with experimental results. An overall convective heat transfer coefficient has been adopted for the analysis, which results in satisfactory consistency of the theoretical and experimental results.
Magnetic fluid is a very stable colloid that is attracted by magnetic force as wholly. The magnetic fluids is composed with 10 nm magnetic materials such as magnetite, iron etc., which is dispersed homogeneously in solvent by coating surfactant on their surface. Also this colloid is not separated into magnetic particles and solvent even under magnetic field, centrifugal force, gravity. Due to these properties, the magnetic fluids is used in high vacuum seal, exclusion seal, damper, etc. I would like to introduce the specific properties and applications of the magnetic fluids.
This paper presents the magnetic flux distributions of a ferrofluid seal at the sealing gap between the pole pieces and the rotating shaft. The optimized shape of pole pieces has been determined by using the computer simulations. The computed results indicate that the sloped pole piece of 27$^{\circ}$ shows good flux distributions compared with that of the conventional flat pole pieces and may reduce frictional heats due to a reduced surface contact areas of magnetic fluids.
Magnetic seal uses a magnetic fluid to seal a gap between a rotating shaft and housing. It is distinguished from other kinds of seals from the fact that solid contact does not occur in the seal. This implies that it is free from solid rubbing thus dustless and provides a clean circumstance. That is the reason why the magnetic seal is used exclusively for most of vacuum chambers in semiconductor process where dustless clean circumstance is critical. A magnetic seal has been developed of which design parameters are determined based on published data, and an air pressure test has been done to examine its sealing capability. Effects of some design parameters have been studied through FEM analysis. The results show some notable aspects of design parameters and provide suggestions for developing the seals. Regarding the sealing capacity of the magnetic seal the factor to match the theoretical value with the actual one was found to be 0.4~0.7, which means still there is some discrepancy between theory and actual.
친수성-고점도 자성유체를 Nd-영구자석과 병용하여 기름밀봉 장치로의 개발을 목표로 실험 검토하였다. etylene glycol 액상중에 $Fe_{3}O_{4}$를 분산시킨 자성유체는 매질의 비등점이 다른 액상보다 높고 점성이 높아서 기름밀봉 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 본 장치의 부품중 대부분 을 이루고 있는 철강재를 부식시키지 않았다. 본 자성유체중 $Fe_{3}O_{4}$ 농도가 증가할수록 점도 와 자성율이 증가하여 기름밀봉 성능을 향상시킬 수 있었다. 본 장치는 대기압하에서 기름밀봉 성능이 매우 우수하였다.
자성유체는 액체상태의 강자성체로서 가해진 자계의 세기에 따라 유체의 형상이 변하며, 이러한 유체의 형상변화는 자계의 세기를 다시 변화시키므로 자성유체를 응요한 기기를 해석하기 위해서는 유체의 형상과 자기장을 동시에 구해야 한다. 본 논문에서는 중력, 압력 자계의 세기 등에 따라 변하는 자성유체의 형상을 기존의 간략화된 가정 없이 직접 구하기 위하여 비선형 유한요소법과 유체방정식을 모두 해석할 수 있는 알고리즘을 제시하였다. 본 방법을 이용하여 각각의 외부조건에 상응하는 자성유체의 형상을 구하였고 실험을 통하여 얻은 유체 형상과 비교하였으며 이를 토대로 자성유체의 양과 치(pole piece)의 형상변화에 따른 빌봉시스템의 내압 특성을 해석하였다.
The performance characteristics of magnetic fluid seals are studied numerically as a function of working gap, pole width, angle of pole sharpening, and shaft speed. The temperature distribution of a magnetic fluid seal with multiple tooth is investigated as a function of the contact fraction of magnetic fluids at the periphery of pole tooth using a finite element method. The most significant design parameter of a magnetic fluid seal is the working gap between the pole pieces and the rotating shaft. The result shows that with increasing the working gap, the friction torque decreases radically. The practical working gap for the pole pieces with triangular tooth zone profile is 0.2-0.4mm. The FEM results indicate that the optimal filling of a magnetic fluid between the pole pieces and the shaft is very important due to the accumulations of nonuniform friction heating within the pole pieces, which may interfere the magnetic circuit flow.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.