CN202875903U - 一种液力悬浮式血泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液力悬浮式血泵，泵上盖内部包括泵上盖上部空腔和泵上盖涡形流道空腔两部分；上盖顶部与泵入口相通，侧面与泵出口上半部分相通；泵下盖内部为泵下盖涡形流道空腔；中间有柱形泵下盖内凸起，侧面与泵出口下半部分相通；叶轮转子由4-6个叶片及中间的圆柱形通孔组成，叶片横截面为匚字形；叶轮转子、驱动磁钢和定子线圈同轴安装在涡形流道空腔内的泵下盖内凸起上；工作时，叶片的上下顶面分别与泵内壁形成楔形间隙，在通入流体且叶片转动时楔形间隙中流体对叶片产生推力，从而使叶轮转子悬浮在泵内腔体中。本实用新型能够保证血泵无需主动控制系统即可实现叶片的悬浮，减少磨损，同时具有发热小和功耗低的特点。

Description

一种液力悬浮式血泵

技术领域

本实用新型涉及一种医疗器械，特别是涉及一种液力悬浮式血泵。

背景技术

目前，应用在血泵中的轴承主要有机械接触式轴承和非接触式轴承两大类。机械接触式轴承存在电机轴承磨损和摩擦发热而诱发血栓的问题，严重地制约了血泵的发展及其在临床上的广泛应用。因此，非接触式轴承成为现代血泵的研究热点。

非接触式轴承分主动控制悬浮轴承、被动控制悬浮轴承、混合式轴承。主动控制悬浮轴承主要为电磁悬浮轴承例如参见美国专利US7470246，它已被成功地应用在血泵上，它主要是通过电磁线圈通电产生磁力将转子悬浮在泵内。美、日、德等国率先从事此项技术研究多年，至今仍存在许多技术问题，产品均多处于试用阶段。混合式轴承技术也已被美国Arrow International公司和澳大利亚HeartWare公司成功地应用产品中，并进入了临床试验阶段。

对于上述两种轴承技术都存在以下问题： 

1、主动磁悬浮轴承需要更多的能量输入。

2、为了使电磁悬浮轴承功能稳定，需要高精度的控制结构，从而增加了整个控制系统的复杂性。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种液力悬浮式血泵，在血泵工作时，避免磨损和摩擦发热等诱发血栓的因素，并且无需复杂的控制。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：一种液力悬浮式血泵，它包括泵上盖、泵下盖、叶轮转子、定子电磁线圈和驱动磁钢；其中，所述泵上盖顶部开有泵入口，底部开有泵出口的上半部分，泵上盖内部腔体形状分为上部的泵上盖上部空腔和下部的泵上盖涡形流道空腔两部分，泵上盖上部空腔的上部为圆台形空腔，下部为圆柱形空腔，圆台形空腔的斜面锥角为α，圆台形空腔的斜面与叶轮转子的叶片上表面间形成第一楔形间隙，楔形间隙的宽度沿叶片线速度的反方向由h1逐渐缩小到h2，圆台形空腔与泵入口同轴且相通；所述泵下盖内部为泵下盖涡形流道空腔，泵下盖涡形流道空腔的中心为泵下盖内凸起，叶轮转子的叶片下表面与泵下盖涡形流道空腔的底面形成第二楔形间隙，第二楔形间隙的宽度沿叶片线速度的反方向由H1逐渐缩小到H2，泵下盖涡形流道空腔的侧面开有泵出口的下半部分，泵上盖的泵出口的上半部分和泵下盖的泵出口的下半部分组成泵出口，泵上盖的泵上盖涡形流道空腔和泵下盖的泵下盖涡形流道空腔组成涡形流道空腔，涡形流道空腔分别与泵入口和泵出口相通，叶轮转子和定子电磁线圈同轴安装在涡形流道空腔内的泵下盖内凸起上，驱动磁钢固定在叶轮转子内壁上。

进一步地，所述叶轮转子由4-6片叶片沿圆周方向等间隔分布在轴向有通孔的柱形体侧壁上；叶片横截面为匚字形，叶轮转子中间的通孔内嵌入驱动磁钢。

本实用新型具有的有益效果是：

1、采用了完全液力悬浮的轴承结构，避免了磨损和摩擦发热等诱发血栓因素的产生，避免了复杂的主动控制系统，提高了血泵的可靠性与抗冲击能力。

2、采用了新型的叶片结构，通过与泵腔体内壁面间形成的微小楔形间隙，使流体对叶片产生了足够的推力，达到让叶片悬浮在泵的腔体之内，又避免了其它液力悬浮泵的微小沟槽结构对血液的破坏，同时叶片的结构决定了其较小的质量，更有利于叶片的悬浮。

3、由于液力悬浮是被动悬浮，基本无能量消耗，有效的减少电力输送能源导致的发热与复杂结构，便于血泵向轻型化、便携化方向发展进步。

附图说明

图1是本实用新型结构原理示意图；

图2是本实用新型泵上盖剖面示意图；

图3是本实用新型泵上盖下视图；

图4是本实用新型泵下盖剖面示意图；

图5是本实用新型泵下盖的上视图；

图6是本实用新型叶轮的等轴测示意图；

图7是本实用新型叶轮侧视图；

图8是本实用新型叶轮叶片安装局部剖视图；

图9是本实用新型叶轮径向液力悬浮示意图；

图10是图9的T视图；

图11是泵内流体流动示意图；

图中，泵上盖1、泵上盖上部空腔1A、泵上盖涡形流道空腔1B、泵上盖圆柱空腔侧壁1C、泵下盖2、泵下盖涡形流道空腔2A、泵下盖内凸起2B、叶轮转子3、叶片上表面3A、叶片下表面3B、叶片侧壁3C、定子电磁线圈4、驱动磁钢5、泵入口6、泵出口7。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型，本实用新型的目的和效果将变得更加明显。

如图所示，本实用新型液力悬浮式血泵包括泵上盖1、泵下盖2、叶轮转子3、定子电磁线圈4和驱动磁钢5；其中：叶轮转子3、定子电磁线圈4和驱动磁钢5均置于由泵上盖1和泵下盖2组成的空腔内，驱动磁钢5固定在叶轮转子3内壁上，叶轮转子3与定子电磁线圈4同轴安装。

如图2和图3所示，泵上盖1顶部开有泵入口6，底部开有泵出口的上半部分，泵上盖1内部腔体形状分为上部的泵上盖上部空腔1A和下部的泵上盖涡形流道空腔1B两部分，泵上盖上部空腔1A的上部为圆台形空腔，下部为圆柱形空腔，圆台形空腔的斜面锥角为α，圆台形空腔的斜面与叶轮转子3的叶片上表面3A间形成第一楔形间隙（如图8所示），楔形间隙的宽度沿叶片线速度的反方向由h1逐渐缩小到h2，圆台形空腔与泵入口6同轴且相通；

如图4和图5所示，泵下盖2内部为泵下盖涡形流道空腔2A，泵下盖涡形流道空腔2A的中心为泵下盖内凸起2B，叶轮转子3的叶片下表面3B与腔体底面形成第二楔形间隙（如图8所示），第二楔形间隙的宽度沿叶片线速度的反方向由H1逐渐缩小到H2，下部空腔侧边开有泵出口的下半部分，泵上盖1的泵出口的上半部分和泵下盖2的泵出口的下半部分组成泵出口7，泵上盖1的泵上盖涡形流道空腔1B和泵下盖2的泵下盖涡形流道空腔2A组成涡形流道空腔，涡形流道空腔分别与泵入口6和泵出口7相通，叶轮转子3和定子电磁线圈4同轴安装在涡形流道空腔内的泵下盖内凸起2B上。

如图6和7所示，叶轮转子3由4-6片叶片沿圆周方向等间隔分布在轴向有通孔的柱形体侧壁上。叶片横截面为匚字形，叶轮转子中部的通孔内嵌入驱动磁钢5，用于与定子线圈4耦合驱动。安装完成后叶片上表面3A及叶片下表面3B分别与泵上盖上部空腔圆台部分的斜面及泵下盖涡形流道空腔的底面之间形成楔形间隙。在液体充满泵内部腔体，叶轮转子3开始旋转后，液体从较大入口h1和H1处的入口间隙流入，从较小出口h2和H2处的出口间隙流出，这样楔形间隙内的液体会对叶片的表面形成液体压力，即液体悬浮力F_u和F_d，这两个力使叶轮转子3悬浮于泵内的腔体中，达到悬浮效果。当叶轮转子3偏向泵上盖1或泵下盖2时，其对应的楔形间隙减小，液体压力迅速增加，另一侧的楔形间隙则增加，液体压力迅速减小，驱使叶轮转子向偏移的反方向运动，保持转子在泵内的上下稳定悬浮。同样的原理，如图9和图10所示，在叶片侧壁3C与泵上盖上部腔体圆柱部分的侧壁1C之间也形成楔形间隙，产生液体压力，驱使叶轮转子3在泵内的径向位置稳定。

以上所述的圆台及圆柱空腔1A斜面锥角α为4-10°；

所述楔形间隙h1为200μm，h2为150μm；

所述楔形间隙H1为150μm，H2为100μm；

图11示意性表示了本实用新型流道流体流动图，整个泵内的微小间隙中的血液在叶轮转子3的转动下能够的到及时更新，避免了流动死区，减少了形成血栓的可能。

Claims (2)

1.一种液力悬浮式血泵，其特征在于，它包括泵上盖（1）、泵下盖（2）、叶轮转子（3）、定子电磁线圈（4）和驱动磁钢（5）；其中，所述泵上盖（1）顶部开有泵入口（6），底部开有泵出口的上半部分，泵上盖（1）内部腔体形状分为上部的泵上盖上部空腔和下部的泵上盖涡形流道空腔两部分，泵上盖上部空腔的上部为圆台形空腔，下部为圆柱形空腔，圆台形空腔的斜面锥角为α，圆台形空腔的斜面与叶轮转子（3）的叶片上表面间形成第一楔形间隙，楔形间隙的宽度沿叶片线速度的反方向逐渐缩小，圆台形空腔与泵入口（6）同轴且相通；所述泵下盖（2）内部为泵下盖涡形流道空腔，泵下盖涡形流道空腔的中心为泵下盖内凸起，叶轮转子（3）的叶片下表面与泵下盖涡形流道空腔的底面形成第二楔形间隙，第二楔形间隙的宽度沿叶片线速度的反方向逐渐缩小，泵下盖涡形流道空腔的侧面开有泵出口的下半部分，泵上盖（1）的泵出口的上半部分和泵下盖（2）的泵出口的下半部分组成泵出口（7），泵上盖（1）的泵上盖涡形流道空腔和泵下盖（2）的泵下盖涡形流道空腔组成涡形流道空腔，涡形流道空腔分别与泵入口（6）和泵出口（7）相通，叶轮转子（3）和定子电磁线圈（4）同轴安装在涡形流道空腔内的泵下盖内凸起上，驱动磁钢（5）固定在叶轮转子（3）内壁上。

2.根据权利要求1所述液力悬浮式血泵，其特征在于，所述叶轮转子（3）由4-6片叶片沿圆周方向等间隔分布在轴向有通孔的柱形体侧壁上；叶片横截面为匚字形，叶轮转子（3）中间的通孔内嵌入驱动磁钢（5）。

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