ES2913421T3 - Sistema de rodamiento del rotor - Google Patents

Abstract

Bomba para propulsar el flujo sanguíneo para el soporte cardiovascular (1): que comprende un rotor (70) con un eje de rotación para el bombeo de un fluido, en donde el rotor (70) tiene un segundo imán permanente cilíndrico hueco (40) alojado giratoriamente alrededor de un eje de rotación (105); y que tiene una carcasa (80) en la que un primer imán permanente (30) está alojado de forma giratoria alrededor del eje de rotación (105) para transmitir el par al rotor (70), en donde el primer imán permanente (30) y el segundo imán permanente (40) se superponen axialmente, al menos parcialmente, y en donde en el área de solapamiento axial (160) del primer imán permanente (30) y del segundo imán permanente (40) la carcasa (80) está situada entre los dos imanes permanentes (30, 40), con un primer cojinete (20) para el posicionamiento axial relativo del rotor (70) y de la carcasa (80) entre sí y con un segundo cojinete (10) y un tercer cojinete (90) para absorber las fuerzas radiales y para posicionar el eje de rotación del segundo imán permanente (40), caracterizada porque el primer imán permanente (30) se dispone axialmente desplazado con respecto al segundo imán permanente (40) con el fin de sujetar el rotor (70) en el primer cojinete (20) con una fuerza resultante definida que actúa en la dirección de su eje del rotor, y que es causada por una fuerza axial provocada por la disposición axialmente desplazada del primer imán permanente (30) y del segundo imán permanente (40) y una fuerza hidráulica que actúa en la dirección del eje de rotación del rotor (70) al propulsar el flujo sanguíneo.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de rodamiento del rotor

La presente invención se refiere a una bomba para propulsar el flujo sanguíneo para apoyo cardiovascular que comprende un rotor que tiene un eje de rotación para suministrar un fluido, en donde el rotor tiene un segundo imán permanente cilíndrico hueco alojado giratoriamente alrededor de un eje de rotación y que tiene una carcasa en la que un primer imán permanente está montado de forma giratoria alrededor del eje de rotación para transmitir el par al rotor, en donde el primer imán permanente y el segundo imán permanente se superponen axialmente al menos parcialmente, y en donde, en el área de solapamiento axial del primer imán permanente y del segundo imán permanente, la carcasa está situada entre los dos imanes permanentes, con un primer cojinete para posicionar entre sí el rotor y la carcasa y con un segundo cojinete y un tercer cojinete para absorber las fuerzas radiales y para posicionar el eje de rotación del segundo imán permanente.

Una bomba de este tipo para el bombeo de una corriente sanguínea para el soporte cardiovascular se conoce de la patente alemana núm. DE 601 19592 T2.

La patente alemana núm. DE 199 10872 A1 describe una disposición de cojinetes para dispositivos giratorios con cojinetes magnéticos que se utilizan para el apoyo sin contacto de un rotor en un estator.

En el estado de la técnica, se conocen bombas con una combinación de un cojinete de estado sólido y un acoplamiento axial magnético pasivo. Además, también se conoce un acoplamiento magnético pasivo radial para la transmisión de par con desplazamiento axial de una pieza de acoplamiento, es decir, una pretensión, para ajustar la fuerza axial.

El uso de un acoplamiento magnético pasivo axial conduce a una elevada fuerza axial sobre el cojinete y, por tanto, a una mayor fricción y un mayor desgaste. En este caso, no es posible minimizar la fuerza axial que debe absorber el cojinete, ya que ésta depende directamente del par a transmitir.

Además, también se conoce una disposición con dos cojinetes fijos para el cojinete axial y radial del rotor en bombas, especialmente en bombas para soporte cardiovascular (^vA^d ). En el caso de los cojinetes pretensados, el uso de dos cojinetes fijos representa una disposición de cojinetes sobredeterminada en la que el desgaste del cojinete o cojinetes cargados reduce la pretensión hasta que se produce un pequeño juego y la disposición de cojinetes pasa a ser infradeterminada, lo cual es desventajoso. Además, no se puede compensar un alargamiento o expansión del rotor inducido térmicamente, por lo que éste se puede atascar entre los dos cojinetes axiales.

El objetivo de la invención es proporcionar un sistema de rodamiento del rotor en el que se produzca menos fricción y, por tanto, menos desgaste.

Este objetivo se logra con la bomba descrita en la reivindicación 1 para transportar un flujo sanguíneo para el soporte cardiovascular. Las modalidades ventajosas de la invención se indican en las reivindicaciones dependientes. En una bomba de acuerdo con la invención, se puede transmitir un par de torsión sin contacto a un rotor giratorio alojado en las direcciones axial y radial.

Una bomba de acuerdo con la invención tiene una carcasa en la que un primer imán permanente, en particular cilíndrico, está alojado de forma giratoria alrededor de un primer eje.

Además, una bomba de acuerdo con la invención tiene un rotor que tiene un segundo imán permanente cilíndrico hueco que está alojado de forma giratoria alrededor de un segundo eje. Preferentemente, el rotor tiene una parte cilíndrica hueca en la que se dispone el segundo imán permanente cilíndrico hueco.

En una bomba de acuerdo con la invención, el primer imán permanente y el segundo imán permanente se superponen axialmente al menos parcialmente, en donde el primer imán permanente se dispone axialmente desplazado con respecto al segundo imán permanente.

La expresión que el primer imán permanente se dispone axialmente desplazado con respecto al segundo imán permanente significa que un centro axial del primer imán permanente se dispone axialmente desplazado con respecto a un centro axial del segundo imán permanente.

En este caso, el centro axial de un imán permanente se calcula como un punto entre un extremo axial del imán permanente y el otro extremo axial opuesto del imán permanente. En este caso, un extremo axial se encuentra en un eje axial longitudinal del imán permanente. Además, en el área de solapamiento axial del primer imán permanente y del segundo imán permanente, la carcasa está situada entre los dos imanes permanentes.

La bomba comprende además un primer cojinete para el posicionamiento axial relativo del rotor y la carcasa y para absorber una fuerza axial resultante de la disposición del primer imán permanente y del segundo imán permanente. El sistema de rodamiento del rotor también tiene un segundo cojinete y un tercer cojinete para absorber las fuerzas radiales y para posicionar el eje de rotación del segundo imán permanente.

Debido al desplazamiento axial del primer al segundo imán permanente entre sí, se establece una fuerza entre estos cuerpos en la dirección axial que, dependiendo del tipo de magnetización, actúa en la dirección de desplazamiento o preferentemente en contra de ella. En particular, esto permite evitar una fuerza resultante del acoplamiento y otras En particular, una fuerza axial positiva, negativa o que desaparece, resultante del acoplamiento y de otras fuerzas de funcionamiento, por ejemplo, las fuerzas de flujo, se puede ajustar de manera definida sin reducir significativamente al mismo tiempo el par transmisible. Para ello, se puede determinar primero la fuerza axial que el flujo ejerce sobre el rotor, por ejemplo, mediante la evaluación de simulaciones de flujo. A partir de simulaciones y/o mediciones magnéticas, se puede determinar la relación entre el desplazamiento axial y la fuerza axial magnética. Posteriormente, se puede seleccionar un desplazamiento para el diseño en el que la fuerza axial magnética al menos compensa la fuerza axial de flujo, preferentemente la sobrecompensa por un factor de seguridad.

En combinación con el primer cojinete, es decir, con un cojinete axial, se puede establecer una fuerza axial definida necesaria para el funcionamiento de cojinete a través del desplazamiento axial relativo. Este último se puede seleccionar de manera que el primer cojinete pueda funcionar dentro del rango admisible en términos de potencia de fricción y desgaste. Se prefiere que el cojinete axial funcione permanentemente en contacto, es decir, la fuerza axial magnética debe compensar al menos la fuerza de flujo axial en todo momento. A diferencia de una solución realizada en la técnica anterior con dos cojinetes sólidos axiales con las desventajas descritas anteriormente, la solución descrita aquí contiene sólo un cojinete sólido axial y por lo tanto evita la sobre o infradeterminación. La fuerza axial del acoplamiento magnético, que se puede ajustar de forma definida, también garantiza que el apoyo axial proporcionado por el cojinete de estado sólido sea suficiente en una sola dirección.

De acuerdo con una modalidad preferida, el primer imán permanente y el segundo imán permanente se disponen coaxialmente. Esto permite ventajosamente un acoplamiento eficaz del primer y del segundo imán permanente. Se prefiere además que un eje de rotación del rotor y un eje del segundo imán permanente sean coaxiales. Ventajosamente, esto asegura que el rotor y el segundo imán permanente estén dispuestos simétricamente, lo que también facilita la fabricación del rotor.

Se prefiere además que un eje de rotación del árbol y un eje del primer imán permanente sean coaxiales. Ventajosamente, esto hace que el árbol y el primer imán permanente sean fáciles de fabricar.

Se prefiere además que un eje de rotación del árbol y un eje de rotación del rotor sean coaxiales. De este modo se consigue ventajosamente que el acoplamiento entre el primer imán y el imán permanente sea eficiente.

De acuerdo con una modalidad preferida, el rotor tiene una parte cónica o coniforme que se une a la parte cilíndrica hueca. Se prefiere que el eje del cono y el eje de rotación del rotor, que es preferentemente coaxial con el eje del segundo imán permanente, sean coaxiales. En este caso, la base de la parte cónica está en contacto con la parte cilíndrica hueca en la dirección del cojinete montado entre el rotor y la carcasa. En este caso, la circunferencia exterior de la superficie de la base del cono está conectada a la abertura anular en un extremo axial de la parte cilíndrica hueca.

De acuerdo con otra modalidad preferida, el segundo cojinete está montado en el extremo del rotor orientado en dirección orientada en dirección opuesta a la carcasa, es decir, en el extremo de la parte cónica orientado en dirección orientada en dirección opuesta a la carcasa. En este caso, se prefiere que el cojinete esté montado entre el rotor y un componente fijo, en donde el componente fijo está conectado preferentemente fijo a la carcasa.

De acuerdo con otra modalidad preferida, en la circunferencia exterior del rotor, preferentemente en la parte cónica del rotor, este tiene paletas, que transportan un fluido desde el extremo del rotor orientado en dirección orientada en dirección opuesta a la carcasa hacia la carcasa cuando el rotor gira. En este casi se prefiere que el rotor tenga agujeros para que el fluido sea aspirado desde el exterior del rotor hacia un espacio formado por el interior de la parte cilíndrica hueca del rotor y un exterior de la carcasa, y luego fluya desde el interior de la parte cilíndrica hueca del rotor a través de la parte cónica del rotor hasta el extremo del rotor orientado en dirección orientada en dirección opuesta a la carcasa.

De acuerdo con una modalidad preferida, el primer cojinete y el tercer cojinete forman de conjunto un cojinete axial y radial combinado que sirve para absorber las fuerzas axiales y radiales. Preferentemente, el cojinete axial y radial combinado comprende un cojinete axial y un cojinete radial.

De acuerdo con una modalidad preferida, el primer cojinete y el tercer cojinete se disponen entre la carcasa y el rotor y el segundo cojinete se dispone en el rotor. Preferentemente, el primer y tercer cojinete es un cojinete axial y radial combinado. En este caso, el desplazamiento axial del primer y el segundo imanes permanentes se ajusta de manera que la carcasa se presiona en la dirección del rotor y/o el rotor se presiona en la dirección de la carcasa.

De acuerdo con una modalidad preferida, el cojinete axial y radial combinado es un cojinete sólido, que preferentemente comprende una bola montada en el rotor, que gira en un cono montado en la carcasa, con lo cual se pueden absorber tanto las fuerzas radiales como las axiales. Preferentemente, la bola y/o el cono están hechos de corindón monocristalino o zafiro. Estos materiales son adecuados debido a su alta resistencia al desgaste.

De acuerdo con una modalidad preferida, el primer cojinete y el tercer cojinete se disponen en el rotor y el segundo cojinete se dispone entre la carcasa y el rotor.

Preferentemente, el primer y el tercer cojinete están situados en un extremo del rotor orientado en dirección orientada en dirección opuesta a la carcasa. En este caso, el primer y el tercer cojinete están montados entre el extremo del rotor orientado en dirección orientada en dirección opuesta a la carcasa y un componente fijo, en donde el componente fijo está conectado preferentemente fijo a la carcasa.

En este caso, el primer y el tercer cojinete forman preferentemente un cojinete axial y radial combinado. De acuerdo con una modalidad preferida, el cojinete axial y radial combinado es un cojinete sólido, que preferentemente comprende una bola montada en el rotor, que gira en un cono montado en el componente fijo, con lo cual se pueden absorber tanto las fuerzas radiales como las axiales. Preferentemente, el material de la bola y/o del cono es corindón monocristalino o zafiro.

De acuerdo con una modalidad preferida, el primer y el tercer cojinete están hechos de dos elementos constructivos diferentes. Por ejemplo, la función del cojinete de empuje se puede lograr mediante el contacto de una bola u otra superficie preferentemente convexa montada en el rotor con una placa preferentemente plana fijada a la carcasa. La función del cojinete radial se puede lograr, por ejemplo, mediante un cojinete liso hidrodinámico en la circunferencia del rotor, preferentemente en la parte cilíndrica hueca del rotor a la altura del segundo imán permanente.

Preferentemente, el segundo o el tercer cojinete es un cojinete liso hidrodinámico. Preferentemente, el segundo o el tercer cojinete se dispone en la circunferencia del rotor.

De acuerdo con una modalidad preferida, la carcasa es una carcasa de motor que comprende internamente un árbol alojado de forma giratoria y el primer imán permanente dispuesto en el árbol. Además, se prefiere que en la carcasa del motor se disponga un motor que accione el árbol. Se prefiere, además, que el motor esté completamente encapsulado del entorno por la carcasa del motor, de modo que se impida la penetración de fluido en la carcasa del motor y en el motor y, además, se evite la fuga de sustancias del interior del motor al fluido circundante.

De acuerdo con una modalidad preferida, tanto el primer imán permanente como el segundo imán permanente tienen cada uno al menos un par de polos. Preferentemente, el primer imán permanente tiene el mismo número de pares de polos que el segundo imán permanente. También se prefiere que el número de pares de polos sea superior a dos. De esta manera se puede conseguir ventajosamente aumentar el par transmisible.

De acuerdo con una modalidad preferida, la fuerza axial resultante del acoplamiento, es decir, una fuerza magnética que resulta del desplazamiento del primer y segundo imán permanente y que actúa sobre el rotor, se selecciona para que sea mayor que la fuerza hidráulica. En este caso, se entiende por fuerza hidráulica una fuerza de reacción que actúa sobre el rotor y que contrarresta la dirección del flujo. Esta característica permite ventajosamente que el rotor en el primer cojinete sea presionado en la dirección de la carcasa, de manera que el rotor y la carcasa en el primer cojinete no pierdan el contacto. Preferentemente, la fuerza axial magnética sobrecompensa la fuerza axial de flujo por un factor de seguridad.

De acuerdo con otra modalidad preferida, la fuerza axial procedente del acoplamiento se elige de manera que sea menor que la fuerza hidráulica. En este caso, el primer cojinete sólo está en contacto cuando está detenido. En este caso, la fuerza hidráulica sobre el rotor debe entenderse en el punto de funcionamiento nominal. En este caso, durante el funcionamiento, la posición axial está completamente determinada por el equilibrio entre la fuerza magnética y la hidráulica.

De acuerdo con una modalidad preferida, tanto el primer imán permanente como el segundo imán permanente tienen cada uno al menos dos segmentos axiales.

Al dividir el acoplamiento radial, realizado por el primer y el segundo imán permanente, en dos o más segmentos en la dirección axial con desplazamiento axial simultáneo de los segmentos entre sí, se puede conseguir ventajosamente que la fuerza axial aumente. Con dimensiones, longitud total y diámetro exterior similares, el par transmisible disminuye, lo que, sin embargo, se puede compensar con una extensión axial del acoplamiento radial o un aumento en el número de pares de polos. Así, tanto el par como la fuerza axial se pueden ajustar mediante el número de pares de polos, las dimensiones externas y la subdivisión con separaciones entre los segmentos. El número de segmentos y la distancia entre ellos determinan la fuerza axial.

Esta medida se puede tomar, por ejemplo, si la fuerza axial del imán no es suficiente para compensar de forma fiable la fuerza del flujo.

Preferentemente, el número de segmentos del primer imán permanente es exactamente igual al número de segmentos del segundo imán permanente. Esto simplifica la producción y aumenta la simetría del dispositivo.

Preferentemente, el primer imán permanente tiene la misma longitud axial total que el segundo imán permanente. En este caso, se entiende que la longitud axial total es la suma de todos los segmentos y todos los separadores. En este caso, se supone que no hay espacio entre un segmento y un separador u otro segmento.

De acuerdo con una modalidad preferida, se dispone un separador entre segmentos adyacentes del primer imán permanente y/o del segundo imán permanente. Ventajosamente, esto permite que los dos segmentos adyacentes de un imán permanente tengan una separación axial predeterminada entre sí. Además, se puede realizar una pretensión axial, por ejemplo, para poder producir una fuerza axial definida para una función de cojinete.

De acuerdo con una modalidad preferida, al menos un separador tiene o está hecho de plástico, aluminio, titanio u otro material no magnético. Esto tiene la ventaja de que el material del separador no tiene ninguna o muy poca influencia en el campo magnético, ya que dicho material no es ferromagnético.

De acuerdo con una modalidad preferida, el segundo imán permanente tiene un dispositivo de retracción magnética. Este dispositivo se dispone preferentemente en el exterior del segundo imán permanente. Además de las ventajas de fabricación, esto aumenta ventajosamente el par del acoplamiento, ya que se pierden menos campos parásitos. De acuerdo con una modalidad preferida, el primer imán permanente y/o el segundo imán permanente tienen una magnetización radial, paralela o diametral. Se trata de tipos de magnetización habituales que el experto puede adaptar a las circunstancias de cada caso.

De acuerdo con una modalidad preferida, el primer imán permanente y/o el segundo imán permanente comprende un imán permanente que tiene o es una disposición de Halbach, es decir, que en particular tiene la configuración de imán de una disposición de Halbach.

Se entiende que un imán permanente que tiene la configuración de imanes de una disposición Halbach es un imán permanente en el que la densidad de flujo magnético es baja en un lado, el llamado lado débil, porque el flujo magnético se cancela esencialmente allí, y es alta en otro lado, el llamado lado fuerte, porque el flujo magnético aumenta allí.

En el presente contexto, se entiende por disposición Halbach las disposiciones de imanes descritas en el enlace https://en.wikipedia.org/wiki/Halbach_array, al que se hace referencia y cuya divulgación se incorpora en su totalidad a la descripción de la presente invención.

La configuración de imanes de una disposición de Halbach puede estar formada por segmentos magnéticos permanentes ensamblados y cuya dirección de magnetización está inclinada entre sí en 90° con respecto a una dirección preferida, por ejemplo, con respecto a la dirección de un eje longitudinal de la disposición. De este modo, se puede conseguir una amplificación del flujo dependiente del lado. Por cierto, también se hace referencia a la literatura técnica pertinente relativa a las disposiciones de Halbach.

Preferentemente, el primer imán permanente y/o el segundo imán permanente es o son un imán permanente que tiene o es una disposición Halbach. Esta característica consigue de forma ventajosa que el flujo magnético se pueda concentrar en un lado de la disposición Halbach (lado fuerte). Esto es particularmente ventajoso para el segundo imán permanente, que se dispone externamente, en donde el lado fuerte de la disposición de Halbach del segundo imán de ruptura está dirigido hacia el primer imán permanente.

El primer imán permanente y el segundo imán permanente están magnetizados de tal manera que cuando el primer imán permanente gira, el segundo imán permanente comienza a girar y viceversa. Esta propiedad es necesaria para poder transmitir un par motor de un imán permanente a otro imán permanente sin contacto.

Preferentemente, el primer imán permanente y el segundo imán permanente forman de conjunto un acoplamiento magnético, que es preferentemente un acoplamiento magnético radial debido a las líneas de campo magnético preferentemente dirigidas radialmente.

De acuerdo con una modalidad preferida, una fuerza axial del sistema de rodamientos del rotor que actúa sobre el rotor en la bomba se puede ajustar libremente variando al menos un parámetro de la siguiente lista. En este caso la lista tiene: un número de par de polos del primer imán permanente y del segundo imán permanente, las dimensiones de los segmentos del primer imán permanente, las dimensiones de los segmentos del segundo imán permanente, las separaciones entre segmentos adyacentes del primer imán permanente y del segundo imán permanente, las separaciones entre segmentos adyacentes del retorno magnético, longitudes axiales de los separadores entre los segmentos del primer imán permanente y el segundo imán permanente y los segmentos del retorno magnético, una magnetización del primer imán permanente, una magnetización del segundo imán permanente, una fuerza de flujo que actúa sobre el rotor durante el uso previsto y un desplazamiento del primer imán permanente con respecto al segundo imán permanente.

El experto entiende que las variables de la lista afectan a la fuerza axial. Variando al menos uno de los valores de la lista, preferentemente varios valores de la lista, la fuerza axial se puede ajustar libremente dentro de unos límites predeterminados. Ventajosamente, esto permite que la fuerza axial se adapte adecuadamente a las circunstancias de cada caso.

Preferentemente, el rotor tiene al menos un orificio o al menos un agujero, preferentemente orificios o agujeros. Ventajosamente, esto permite que el fluido transportado por el rotor fluya en un intersticio o espacio entre el rotor y la carcasa. Esto permite disipar el calor que se genera, por ejemplo, por la fricción o por las corrientes de Foucault en una posible carcasa metálica. Además, el flujo continuo del medio evita idealmente que se depositen partes sólidas del medio en el área del espacio y del cojinete.

En los dibujos se muestran modalidades ventajosas de la invención, que se explicarán con más detalle en la siguiente descripción.

La Figura 1 muestra una bomba para propulsar un flujo sanguíneo para el soporte cardiovascular de acuerdo con una modalidad de la invención.

La Figura 2 muestra una vista en corte de una modalidad de la bomba de acuerdo con la invención en un punto en el que se superponen el primer imán permanente, que se dispone en la carcasa, y el segundo imán permanente, que se dispone en el rotor.

Las Figuras 3 y 4 muestran respectivamente una bomba para propulsar el flujo sanguíneo para el soporte cardiovascular de acuerdo con otras modalidades de la invención.

La Figura 1 muestra una bomba para propulsar el flujo sanguíneo para soporte cardiovascular (VAD) 1 con una transmisión de par sin contacto y un cojinete radial y axial de un rotor.

La bomba 1 tiene una carcasa 80, en este caso una carcasa de motor, en la que un primer imán permanente cilíndrico 30 está alojado de forma giratoria alrededor de un primer eje 105 en un árbol 106 accionado por un motor no mostrado. La carcasa 80 tiene un diámetro exterior de 3,5 mm.

La bomba 1 comprende además un rotor 70 para propulsar un fluido, en donde el rotor 70 comprende un segundo imán permanente cilíndrico hueco 40 que también está alojado de forma giratoria alrededor del primer eje 105. El segundo imán permanente cilíndrico hueco 40 está montado en una parte cilíndrica hueca 72 del rotor 70.

El segundo imán permanente cilíndrico hueco 40 tiene un retorno magnético 50 en su superficie exterior.

El primer imán permanente 30 tiene un diámetro exterior de 3 mm, una altura de imán de 1 mm y una longitud de 5 mm. El segundo imán permanente 40 tiene un diámetro exterior de 5 mm, una altura magnética de 0,5 mm y una longitud de 5 mm. El rotor 70 tiene un diámetro exterior de 5,3 mm y una longitud de 15 mm.

El rotor 70 está diseñado como un impulsor que convierte la potencia mecánica transmitida por el acoplamiento en potencia hidráulica para propulsar un flujo sanguíneo contra una presión sanguínea.

El rotor 70 comprende además una porción cónica o coniforme 71 que se une a la porción cilíndrica hueca 72. La circunferencia exterior de la base de la porción cónica 71 está conectada a la abertura anular en un extremo axial de la porción cilíndrica hueca 72.

El primer imán permanente 30 y el segundo imán permanente 40 se superponen axialmente, al menos parcialmente, en el área axial indicada por el número de referencia 160.

En este caso, el primer imán permanente 30 se dispone axialmente desplazado con respecto al segundo imán permanente 40. Los centros del primer imán permanente 30 y del segundo imán permanente 40 están marcados por líneas discontinuas verticales, y el desplazamiento axial 150 está trazado entre estas dos líneas discontinuas verticales.

Debido al desplazamiento axial 150, el segundo imán permanente 40 experimenta una fuerza dirigida hacia la derecha en la Figura 1, de modo que una bola 170 montada en el rotor 70 es presionada sobre un cono 180 montado en la carcasa 80, de modo que un primer cojinete 20 y un tercer cojinete 90, que en este caso forman un cojinete axial y radial combinado 190, se mantienen en contacto. Durante el uso previsto, la bola 170 gira dentro del cono 180, lo que permite acomodar las fuerzas radiales y axiales. En este caso, el cojinete axial y radial combinado 190 es un cojinete sólido. La bola 170 está montada en la parte cónica 71. La función del cojinete axial y radial se consigue combinando los dos elementos, la bola 170 y el cono 180.

La bola 170 tiene un diámetro de 0,5 mm. El cono 180 tiene un diámetro de 1 mm, una altura de 0,8 mm y un ángulo de cono de 90°.

La función del cojinete axial del cojinete combinado 190 tiene la función del primer cojinete y sirve para posicionar el rotor 70 y la carcasa 80 o el árbol 106 axialmente uno respecto del otro y para absorber una fuerza axial resultante de la disposición del primer imán permanente 30 y del segundo imán permanente 40.

Además, la fuerza axial se puede ajustar libremente en la bomba 1, con lo que las fuerzas aplicadas se pueden ajustar de forma óptima.

La carcasa 80, que tiene el primer imán permanente 30, está rodeada por el rotor 70, en particular por el interior de la parte cilíndrica hueca 72 del rotor 70, en el área de solapamiento 160 y en el área entre el área de solapamiento 160 y el rotor 70. De este modo, se forma un canal cilíndrico hueco 74 entre la carcasa 80 y el rotor 70, a través del cual puede fluir el fluido. Para permitir que el fluido fluya continuamente desde el exterior de la parte cónica 71 del rotor 70 hacia el canal 74, se abren agujeros 200 en el rotor 70, preferentemente en la parte cónica 71 del rotor 70, o en una transición de la parte cónica 71 a la parte cilíndrica hueca 72 del rotor 70. En este caso, las flechas 110 indican la dirección del flujo del fluido.

Un segundo cojinete 10, que está diseñado como un cojinete de deslizamiento radial, hidrodinámico y lubricado con sangre, está fijado al extremo de la parte cónica 71 del rotor 70 orientado en dirección orientada en dirección opuesta a la carcasa 80. El segundo cojinete 10 sirve para absorber las fuerzas radiales y para posicionar el eje de rotación del segundo imán permanente 40, que está montado en el rotor 70. En este caso, el segundo cojinete 10 está montado entre el rotor 70 y un inserto 210, que está fijado, en particular sujetado o presionado, a una segunda carcasa 220 en un extremo anular, que a su vez está fijado a la carcasa 80. En este caso, la segunda carcasa 220 forma un revestimiento exterior de la bomba 1, la segunda carcasa 220, que también se puede denominar carcasa del impulsor, tiene numerosas hendiduras 222. Preferentemente, el inserto 210 es una estrella de cojinete que se puede pegar, soldar o presionar en el segundo alojamiento 220. La estrella de cojinete 210 tiene un diámetro exterior de 6 mm y una longitud de 3 mm. La segunda carcasa 220 tiene un diámetro exterior de 6 mm, una longitud de 18 mm y un grosor de pared de 0,25 mm.

El cojinete 10 tiene un diámetro de 1 mm y una longitud de 1 mm.

Debido al desplazamiento axial 150 entre el primer imán permanente 30 y el segundo imán permanente 40, determinado por el diseño, en el ejemplo de modalidad de la Figura 1, una fuerza axial definida actúa sobre el rotor 70 en la dirección del motor, es decir, de izquierda a derecha en el ejemplo de modalidad de la Figura 1. Esta fuerza es contrarrestada por una fuerza hidráulica que actúa sobre el rotor 70, es decir, de derecha a izquierda en el ejemplo de la Figura 1. La fuerza axial resultante del acoplamiento del primer imán permanente 30 y el segundo imán permanente 40 es ligeramente superior a la fuerza hidráulica. Esto garantiza, por un lado, que el rotor 70 esté siempre en una posición axial definida y, por otro, que el cojinete axial y radial combinado 190 no se cargue innecesariamente, manteniendo así la fricción y el desgaste bajos. Para optimizar el comportamiento de la fricción y el desgaste, también se puede aumentar el ángulo del cono 180, garantizando al mismo tiempo una capacidad de carga radial suficiente.

La Figura 2 muestra una vista en sección de la bomba 1 en un punto en el que el primer imán permanente 30, que está montado en la carcasa 80, y el segundo imán permanente 40, que se dispone en la parte cilíndrica hueca 72 del rotor 70, se superponen axialmente. Se puede observar que el primer imán permanente 30 está asentado en el árbol 106 accionado por el motor, que está alojado de forma giratoria alrededor del primer eje 105. Se puede observar además que el segundo imán permanente 40 también está alojado de forma giratoria alrededor del primer eje 105. El primer imán permanente 30 y el segundo imán permanente 40 tienen cada uno dos pares de polos, es decir, cuatro polos 202 cada uno, que están magnetizados radialmente, como se indica con pequeñas flechas.

La Figura 3 muestra una bomba 1 en una modalidad similar a la bomba 1 de la Figura 1. La presente modalidad difiere de la modalidad de la Figura 1 en que el primer imán permanente 30, el segundo imán permanente 40 y el retorno magnético 50 están divididos cada uno de ellos en dos segmentos axiales.

El primer imán permanente 30 tiene los segmentos 31 y 32, el segundo imán permanente 40 tiene los segmentos 41 y 42 y el retorno magnético 50 tiene los segmentos 51 y 52. En este caso los segmentos 31,41 y 51 se disponen en el lado del motor y los segmentos 32, 42 y 52 en el lado orientado hacia el rotor 70.

Entre los segmentos 31 y 32 se dispone un separador cilíndrico hueco y no magnético 130, que también está fijado al árbol 106. Entre los segmentos 41 y 51, por un lado, y los segmentos 42 y 52, por otro, se dispone otro separador cilíndrico hueco y no magnético 130.

La segmentación en combinación con el desplazamiento 150 entre las dos mitades axiales conduce a un aumento de la fuerza axial del imán con una disminución simultánea del par transmisible. En este caso se toma esta medida porque la fuerza axial del imán no es suficiente para compensar de forma fiable la fuerza del flujo.

La Figura 4 muestra una bomba 1 en una modalidad similar a la bomba 1 de las Figuras 1 y 3. La presente modalidad difiere de la modalidad de la Figura 1 en que, por un lado, la posición del segundo cojinete 10 se intercambia con la posición del primer cojinete 20 y el tercer cojinete 90 y, por otro lado, el desplazamiento axial 150 entre el primer imán permanente 30 y el segundo imán permanente 40 apunta en la dirección orientada en dirección opuesta a la de la modalidad de la Figura 1. El desplazamiento axial 150 es de 1 mm en la modalidad de la Figura 4.

El primer imán permanente 30 y el segundo imán permanente 40 se superponen axialmente, al menos parcialmente, en el área axial indicada por el número de referencia 160. En este caso, el primer imán permanente 30 se dispone axialmente desplazado con respecto al segundo imán permanente 40. Los centros del primer imán permanente 30 y del segundo imán permanente 40 están marcados por líneas discontinuas verticales, y el desplazamiento axial 150 está trazado entre estas dos líneas discontinuas verticales. A diferencia de la modalidad de la Figura 1, el primer imán permanente 30 está desplazado axialmente con respecto al segundo imán permanente 40 visto desde la carcasa 80 en la dirección del rotor 70. Así, en el ejemplo de modalidad de la Figura 4, entre el primer imán permanente 30 y el segundo imán permanente 40 actúa sobre el rotor 70 una fuerza axial definida, que se dirige desde la carcasa 80 en la dirección del rotor 70 a lo largo del eje 105, es decir, de derecha a izquierda en el ejemplo de modalidad de la Figura 4. Una fuerza hidráulica actúa sobre el rotor 70 en la misma dirección, es decir, también de derecha a izquierda en el ejemplo de modalidad de la Figura 4.

La ventaja de esta disposición es que tanto la fuerza magnética como la fuerza axial hidráulica sobre el rotor 70 apuntan en la misma dirección, es decir, hacia arriba, por lo que el rotor 70 siempre es presionado en el cojinete axial y radial combinado 190.

En este caso, el primer cojinete 20 y el tercer cojinete 90 también forman un cojinete axial y radial combinado 190, que está montado en el extremo de la parte cónica 71 del rotor 70 orientado en dirección orientada en dirección opuesta a la carcasa 80. En este caso, el cojinete combinado 190 está montado entre el rotor 70 y un inserto 210, que está fijado, en particular sujetado, a un segundo alojamiento 220 en un extremo anular, que a su vez está fijado al alojamiento 80. En este caso, una bola 170, que está unida al extremo de la parte cónica 71 del rotor 70 que está orientada en dirección orientada en dirección opuesta a la carcasa, se presiona sobre un cono 180 unido al inserto 210.

El segundo cojinete 10, que está diseñado como un cojinete liso radial e hidrodinámico, se utiliza para absorber las fuerzas radiales y para posicionar el eje de rotación del segundo imán permanente 40, que está montado en el rotor 70. El segundo cojinete 10 se dispone entre la carcasa 80 y el rotor 70. A diferencia de la modalidad de la Figura 1, la carcasa 80 de la modalidad de la Figura 4 tiene un gorrón cilíndrico 82 detrás de una pared 81 orientada hacia el rotor 70, que continúa en la dirección del rotor 70 como una extensión del árbol 106. El gorrón 82 está rodeado por un semicojinete 83 del cojinete de deslizamiento radial que forma el segundo cojinete 10.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Bomba para propulsar el flujo sanguíneo para el soporte cardiovascular (1):

que comprende un rotor (70) con un eje de rotación para el bombeo de un fluido, en donde el rotor (70) tiene un segundo imán permanente cilíndrico hueco (40) alojado giratoriamente alrededor de un eje de rotación (105); y

que tiene una carcasa (80) en la que un primer imán permanente (30) está alojado de forma giratoria alrededor del eje de rotación (105) para transmitir el par al rotor (70),

en donde el primer imán permanente (30) y el segundo imán permanente (40) se superponen axialmente, al menos parcialmente, y

en donde en el área de solapamiento axial (160) del primer imán permanente (30) y del segundo imán permanente (40) la carcasa (80) está situada entre los dos imanes permanentes (30, 40),

con un primer cojinete (20) para el posicionamiento axial relativo del rotor (70) y de la carcasa (80) entre sí y con un segundo cojinete (10) y un tercer cojinete (90) para absorber las fuerzas radiales y para posicionar el eje de rotación del segundo imán permanente (40),

caracterizada porque

el primer imán permanente (30) se dispone axialmente desplazado con respecto al segundo imán permanente (40) con el fin de sujetar el rotor (70) en el primer cojinete (20) con una fuerza resultante definida que actúa en la dirección de su eje del rotor, y que es causada por una fuerza axial provocada por la disposición axialmente desplazada del primer imán permanente (30) y del segundo imán permanente (40) y una fuerza hidráulica que actúa en la dirección del eje de rotación del rotor (70) al propulsar el flujo sanguíneo.

2. Bomba de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el primer cojinete (20) y el tercer cojinete (90) forman de conjunto un cojinete axial y radial combinado (190) que sirve para absorber las fuerzas axiales y radiales.

3. Bomba de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el primer cojinete (20) y el tercer cojinete (90) se disponen entre la carcasa (80) y el rotor (70) y el primer segundo cojinete (10) se dispone en el rotor (70).

4. Bomba de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque el primer cojinete (20) y el tercer cojinete (90) se disponen en el rotor (70) y el segundo cojinete (10) se dispone entre la carcasa (80) y el rotor (70).

5. Bomba de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la carcasa (80) es una carcasa de motor que tiene en su interior un árbol (106) alojado de forma giratoria y el primer imán permanente (30) dispuesto en el árbol (106).

6. Bomba de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el primer imán permanente (30) y el segundo imán permanente (40) se disponen coaxialmente.

7. Bomba de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque tanto el primer imán permanente (30) como el segundo imán permanente (40) tienen al menos un par de polos, en donde el primer imán permanente (30) tiene el mismo número de pares de polos que el segundo imán permanente (40).

8. Bomba de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la fuerza axial causada por la disposición axialmente desplazada del primer imán permanente (30) y del segundo imán permanente (40) es mayor que la fuerza hidráulica que actúa sobre el rotor (70) en la dirección de su eje de rotación al propulsar el flujo sanguíneo.

9. Bomba de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque tanto el primer imán permanente (30) como el segundo imán permanente (40) comprenden cada uno al menos dos segmentos axiales (31, 32, 41, 42).

10. Bomba de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el primer imán permanente (30) y/o el segundo imán permanente (40) tienen una magnetización radial, paralela o diametral.

11. Bomba de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque el primer imán permanente (30) y/o el segundo imán permanente (40) comprende un imán permanente que tiene o es una disposición Halbach.

12. Bomba de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la fuerza axial se determina variando al menos un parámetro de la lista que comprende un número de pares de polos del primer imán permanente (30) y del segundo imán permanente (40), las dimensiones de los segmentos (31, 32) del primer imán permanente (30), las dimensiones de los segmentos (41, 42) del segundo imán permanente (40), las separaciones entre segmentos adyacentes (31, 32, 41, 42) del primer imán permanente (102) y del segundo imán permanente (104), las separaciones entre segmentos adyacentes (51 52) del retorno magnético (50), las longitudes axiales de los separadores (130) entre los segmentos (31, 32, 41, 42) del primer imán permanente (102) y del segundo imán permanente (104) y los segmentos (51, 52) del retorno magnético (50), una magnetización del primer imán permanente (30), una magnetización del segundo imán permanente (40), una fuerza de flujo que actúa sobre el rotor durante el uso previsto, y un desplazamiento (150) del primer imán permanente (30) con respecto al segundo imán permanente (40).