一种防血细胞损坏的微型离心血液泵制造技术

本实用新型专利技术公开了一种防血细胞损坏的微型离心血液泵。现有技术无法很好控制微型血液离心泵中的边界层厚度、二次流和涡流噪声。本实用新型专利技术叶轮上的叶片吸力面前缘设有沿叶片型线间距布置的两个吸力面凹点组，叶片压力面前缘设有沿叶片型线间距布置的三个压力面凹点组；前轮毂位于叶轮叶道出口端设有前轮毂小翼，后轮毂位于叶轮叶道出口端设有两个后轮毂小翼。本实用新型专利技术的两个吸力面凹点组和三个压力面凹点组引起局部边界层的变化，使得粘性大的血液能够脱离叶片表面，降低了边界层厚度；前轮毂小翼和两个后轮毂小翼控制了流体径向流动，减小射流尾迹损失和涡流噪声。

【技术实现步骤摘要】
一种防血细胞损坏的微型离心血液泵
本技术属于微型泵
，涉及一种高效、低噪声、对血细胞低损坏的微型离心血液泵，特别涉及叶片前缘有圆滑凹点以及叶轮前后轮毂有小翼的微型离心血液泵。
技术介绍
泵是一种应用非常广泛的通用机械，在人类的生产、生活中发挥着巨大的作用，不同种类及各种尺寸的泵也随着新的应用需要而不断地被制造并应用于各个行业之中。按照特征尺度的不同，大体上可以将泵分为以下几类：常规泵、微小型泵及微型泵。其中微小型泵的特征尺度范围大致为1～50mm，而微型泵与常规泵的特征长度分别为1mm以下及50mm以上。微型泵的发展始于上世纪70年代，伴随着“微电子机械系统”与“微流动系统”的发展，微型泵的研究得以推动。作为微流动系统重要的执行器件，微型泵被广泛应用于液气微量配给、流动控制、化学分析、环境监测、微量注入和药物传送、集成电路的微冷却、微小型卫星的推进等方面。微小型泵因其特殊的尺寸范围显现出其良好的应用前景，如微小型电机和包含计算机CPU在内的电子设备的冷却系统、管道泵、燃料电池的温度控制系统以及现在应用最广泛的医疗设备等。考虑到血液有较大的粘性和血液运输中血细胞易破裂的特性，如何设计出流动剪切力低、内部流动稳定的微型离心泵至关重要。但是除了输送液体的特殊性外，微型离心泵中流动非常复杂，主要体现在：1)流动的三维性；2)流体的粘性；3)流动的非定常性。因为输运血液在粘性和输运要求的特殊性，粘性不仅仅影响到叶片出口边为满足库塔-茹科夫斯基条件而形成的叶片尾迹旋涡。由于粘性，叶片表面以及环壁通道表面均会存在粘性边界层，它们之间以及与主流之间有强烈的相互作用，产生所谓的“二次流”现象。二次流动是微型离心泵损失上升、效率下降的主要根源。同时，二次流和涡破裂是离心泵中产生噪声的主要来源。综上所述，要想设计优化出一种高效、低噪声、对血细胞低损坏的微型离心血液泵，就是要控制和减小二次流动、控制和减小边界层厚度、防止涡脱落、或是控制涡的形成。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术无法很好控制微型血液离心泵中的边界层厚度、二次流和涡流噪声的问题，提供叶片前缘有圆滑凹点以及叶轮前后轮毂有小翼的微型离心血液泵，圆滑凹点减弱在叶轮前缘的壁面剪应力分布，控制径向运动的二次流，控制叶片表面边界层厚度；对存在较大流动不稳定性的叶轮流道的出口处加小翼，可以改善叶轮处的流动状况，抑制叶道出口处的涡结构产生，减弱了叶片尾迹引起的涡流噪声；通过对微型离心泵叶轮部分不同位置的改进使该型离心泵流动剪切应力更低，运行效率更高，噪声更低。本技术包括前端盖、后端盖和叶轮；叶轮与前端盖、后端盖同轴，由电机驱动。叶轮上的叶片吸力面前缘设有沿叶片型线间距b2布置的两个吸力面凹点组，b2为叶片沿型线方向上高度均值的15％～18％；所述的吸力面凹点组包括沿与叶片前缘倾角平行的直线布置的五个吸力面凹点；叶片前缘倾角为20°～30°；叶片前缘到任一个吸力面凹点的距离都在叶片型线长度的5％～15％范围内；吸力面凹点呈直径D的半球形，D取值为叶片平均厚度的5％～10％；吸力面凹点组内相邻吸力面凹点的中心距为叶片沿型线方向上高度均值的14％～16％，离叶片前缘较近的吸力面凹点组内中间位置的吸力面凹点中心位于叶片沿型线方向上高度均值的一半高度位置；离叶片前缘较远的吸力面凹点组内中间位置的吸力面凹点中心高度比离叶片前缘较近的吸力面凹点组内中间位置的吸力面凹点中心高度高，差值为叶片沿型线方向上高度均值的10％～14％。叶轮上的叶片压力面前缘设有沿叶片型线间距布置的三个压力面凹点组，叶片前缘与离叶片前缘最近的压力面凹点组的间距为叶片沿型线方向上高度均值的4％～6％，离叶片前缘最近的压力面凹点组与中间压力面凹点组的间距为叶片沿型线方向上高度均值的14％～16％，中间压力面凹点组与离叶片前缘最远的压力面凹点组的间距为叶片沿型线方向上高度均值的9％～11％；所述的压力面凹点组包括沿与叶片前缘倾角平行的直线布置的五个压力面凹点；叶片前缘到任一个压力面凹点的距离都在叶片型线长度的5％～30％范围内；压力面凹点呈直径D的半球形；压力面凹点组内相邻压力面凹点的中心距为叶片沿型线方向上高度均值的14％～16％；各压力面凹点组内中间位置的压力面凹点中心位于叶片沿型线方向上高度均值的45％高度位置。前轮毂位于叶轮叶道出口端设有前轮毂小翼，后轮毂位于叶轮叶道出口端设有两个后轮毂小翼；前轮毂小翼的尾缘将叶道出口端弧线分成二等分，两个后轮毂小翼的尾缘将叶道出口端弧线分成三等分；前轮毂小翼和后轮毂小翼的厚度均为叶片厚度的20％～30％；前轮毂小翼和后轮毂小翼的出口角与叶片出口角相等；前轮毂小翼的前缘与叶轮轴线的夹角为10°～40°，后轮毂小翼前缘与叶轮轴线的夹角为7°～30°；前轮毂小翼的型线长度是叶片型线长度的10％，后轮毂小翼的型线长度是叶片型线长度的15％，前轮毂小翼和后轮毂小翼的高度均为H，H取值为叶片沿型线方向上高度均值的5％～10％。所述的前端盖和后端盖之间设置垫片，且前端盖和后端盖通过螺栓连接。所述的叶轮上共有沿周向均布的5～8片叶片。本技术的有益效果：1、本技术通过在叶轮叶片吸力面的前缘设置了光滑过渡的凹点，能改变粘性较大的血液在吸力面叶片前缘的边界层厚度和血液在吸力面上的能量损耗，降低吸力面前缘的壁面剪应力，使得吸力面上血液中的血细胞不会因为较大的壁面剪切力而被损坏。对于直接与血液有冲击的压力面，本技术在叶片压力面壁面剪切力集中的区域设置了光滑过渡的凹点，能够改善压力面上的流动状况和改善边界层厚度，对应减弱了压力面上的壁面剪切力从而减小流动损失，改善了血液在叶轮中的流动状况。同时，压力面上壁面剪切力的减小也保证了血液中血细胞的完整性，避免了因为叶轮叶片前缘的高剪切对血细胞造成的破坏。2、针对高转速的离心泵在叶道出口端容易形成“射流-尾迹”的现象，以及在叶道上下表面存在涡结构的流动特性，设置了上下表面小翼，可以很好地控制由于流体的压力和离心力不平衡导致的径向流动，同时还可以控制叶片流道中一对通道涡的尺寸，也就控制住了径向运动的二次流，减小速度的不均匀，减小射流尾迹损失，抑制了叶道尾端的涡强度和流动损耗并控制涡脱落。同时，均布在上下表面的小翼可以有效控制粘性较大的血液在叶道上下底面的边界层厚度和涡的脱落频率，该结构可以对大的通道涡进行切割、梳理成无数小涡流，并对流道内的粘性流体进行有效分离、导向，致使成为理想流动状态，减小了离心泵的尾迹损失和涡流噪声。附图说明图1为本技术的整体结构立体图；图2为本技术中叶轮的结构立体图；图3为本技术中叶轮叶片吸力面前缘的吸力面凹点分布示意图；图4为本技术中叶轮叶片压力面前缘的压力面凹点分布示意图；图5为本技术的前、后轮毂小翼周向位置图；图6为本技术的前轮毂小翼结构示意图；图7为本技术的后轮毂小翼结构示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本技术作进一步说明。如图1所示，一种防血细胞损坏的微型离心血液泵，包括前端盖1、后端盖2和叶轮3；前端盖1、后端盖2之间设置垫片4，且前端盖1和后端盖2通过螺栓连接；叶轮3与前端盖1、后端盖2同轴，由电机驱动。如图2和3所示，叶轮3上的叶片吸力面前缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防血细胞损坏的微型离心血液泵，包括前端盖、后端盖和叶轮；叶轮与前端盖、后端盖同轴，由电机驱动；其特征在于：叶轮上的叶片前缘位于吸力面上设有沿叶片型线间距b2布置的两个吸力面凹点组，b2为叶片沿型线方向上高度均值的15％～18％；所述的吸力面凹点组包括沿与叶片前缘倾角平行的直线布置的五个吸力面凹点；叶片前缘倾角为20°～30°；叶片前缘到任一个吸力面凹点的距离都在叶片型线长度的5％～15％范围内；吸力面凹点呈直径D的半球形，D取值为叶片平均厚度的5％～10％；吸力面凹点组内相邻吸力面凹点的中心距为叶片沿型线方向上高度均值的14％～16％，离叶片前缘较近的吸力面凹点组内中间位置的吸力面凹点中心位于叶片沿型线方向上高度均值的一半高度位置；离叶片前缘较远的吸力面凹点组内中间位置的吸力面凹点中心高度比离叶片前缘较近的吸力面凹点组内中间位置的吸力面凹点中心高度高，差值为叶片沿型线方向上高度均值的10％～14％；叶轮上的叶片前缘位于压力面上设有沿叶片型线间距布置的三个压力面凹点组，叶片前缘与离叶片前缘最近的压力面凹点组的间距为叶片沿型线方向上高度均值的4％～6％，离叶片前缘最近的压力面凹点组与中间压力面凹点组的间距为叶片沿型线方向上高度均值的14％～16％，中间压力面凹点组与离叶片前缘最远的压力面凹点组的间距为叶片沿型线方向上高度均值的9％～11％；所述的压力面凹点组包括沿与叶片前缘倾角平行的直线布置的五个压力面凹点；叶片前缘到任一个压力面凹点的距离都在叶片型线长度的5％～30％范围内；压力面凹点呈直径D的半球形；压力面凹点组内相邻压力面凹点的中心距为叶片沿型线方向上高度均值的14％～16％；各压力面凹点组内中间位置的压力面凹点中心位于叶片沿型线方向上高度均值的45％高度位置；前轮毂位于叶轮叶道出口端设有前轮毂小翼，后轮毂位于叶轮叶道出口端设有两个后轮毂小翼；前轮毂小翼的尾缘将叶道出口端弧线分成二等分，两个后轮毂小翼的尾缘将叶道出口端弧线分成三等分；前轮毂小翼和后轮毂小翼的厚度均为叶片厚度的20％～30％；前轮毂小翼和后轮毂小翼的出口角与叶片出口角相等；前轮毂小翼的前缘与叶轮轴线的夹角为10°～40°，后轮毂小翼前缘与叶轮轴线的夹角为7°～30°；前轮毂小翼的型线长度是叶片型线长度的10％，后轮毂小翼的型线长度是叶片型线长度的15％，前轮毂小翼和后轮毂小翼的高度均为H，H取值为叶片沿型线方向上高度均值的5％～10％。...

【技术特征摘要】
1.一种防血细胞损坏的微型离心血液泵，包括前端盖、后端盖和叶轮；叶轮与前端盖、后端盖同轴，由电机驱动；其特征在于：叶轮上的叶片前缘位于吸力面上设有沿叶片型线间距b2布置的两个吸力面凹点组，b2为叶片沿型线方向上高度均值的15％～18％；所述的吸力面凹点组包括沿与叶片前缘倾角平行的直线布置的五个吸力面凹点；叶片前缘倾角为20°～30°；叶片前缘到任一个吸力面凹点的距离都在叶片型线长度的5％～15％范围内；吸力面凹点呈直径D的半球形，D取值为叶片平均厚度的5％～10％；吸力面凹点组内相邻吸力面凹点的中心距为叶片沿型线方向上高度均值的14％～16％，离叶片前缘较近的吸力面凹点组内中间位置的吸力面凹点中心位于叶片沿型线方向上高度均值的一半高度位置；离叶片前缘较远的吸力面凹点组内中间位置的吸力面凹点中心高度比离叶片前缘较近的吸力面凹点组内中间位置的吸力面凹点中心高度高，差值为叶片沿型线方向上高度均值的10％～14％；叶轮上的叶片前缘位于压力面上设有沿叶片型线间距布置的三个压力面凹点组，叶片前缘与离叶片前缘最近的压力面凹点组的间距为叶片沿型线方向上高度均值的4％～6％，离叶片前缘最近的压力面凹点组与中间压力面凹点组的间距为叶片沿型线方向上高度均值的14％～16％，中间压力面凹点组与离叶片前缘最远的压力面凹点组的间距为叶片沿型线方向上高度均值...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昆航，窦华书，陈小平，郑路路，徐金秋，迟劭卿，梁家贺，张一帆，毛涵涛，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33