输送单相或多相流体且不改变流体特性的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于柔和地输送单相或多相流体的装置。本发明专利技术的目的在于提供一种用于柔和地输送单相或多相流体的装置，其具有简单的结构并且不改变或不显著地改变输送流体的特性，特别是使输送流体的尾流区域和涡流最小。本发明专利技术用于柔和地输送单相或多相流体的装置包括运送流体的管状中空体（１），其中形成并支撑在管状中空体（１）内部的电机的转子（３２）轴向定位在可旋转输送元件（５）内并至少具有一个流体导向单元（７，７’），其设置在输送元件（５）的前面和／或后面，其特征在于可旋转驱动的输送元件（５）通过磁性支承被非接触地支撑。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种根据权利要求1所述的现有技术部分的输送单相或多相流体并且不改变流体特性的装置。非常灵敏的流体系统是血液。这种脊椎动物的不透明体液在封闭的血管系统内循环，其中心脏有节奏的收缩将血液压迫到有机组织的不同区域。在这种情况下，血液运送呼吸作用的气体，其中呼吸气体为氧气或二氧化碳，以及营养物，新陈代谢物或身体自身的物质。在这种情况下，包括心脏的血液循环系统同外界环境是封闭的，因此当血液经心脏泵送并通过身体时，其在健康的有机组织内没有变化。众所周知，当血液同身体外部的材料接触或通过外部能量影响，其倾向于血球溶解和血栓症的形成。血栓症的形成对于有机组织是致命的，因为它们会在远的分支血管系统内导致阻塞。血球溶解说明了这样的一种情况，即红血球是溶解的，破坏的，并远超过生理程度。血球溶解的原因可以是机械的或新陈代谢的。血球溶解的增加将会引起多种器官损坏并导致人的死亡。另一方面，众所周知，原则上可能是在特定的构造条件下支持心脏的泵送量或甚至是用人造心脏代替天然心脏，但是移植的心脏支持泵或人造心脏的持续运行可能具有局限性，因为这些人造产品与血液的相互作用仍然会引起血液的不良变化。在已知的现有技术中，血液泵的不同发展方向是非常显著的。心脏支持泵和人造心脏可以从所需压差和容积流量出发，并根据位移原理设计成所谓的吸水泵或根据涡轮原理设计成径向或轴向流动装置。这里所述的三种名称的设计是并行发展的。因为这种型式流动装置具有大容量密度，因此其显现出比活塞装置小的尺寸。在该泵组内，根据涡轮原理其功能是，轴向泵变量通常比径向变量小。对于不同的给定压差和给定的容积流量，涡轮装置通常可以设计成例如具有明显不同旋转速度的轴向或径向泵。从该领域现有技术情形来看，轴向血液泵通常包括外部圆筒管，其中运送元件旋转，其制成安装在外部的电机定子的转子，因此其轴向运输血液。运送元件的支承是一个问题。纯机械构成存在的缺点是，因为其会伤害血液并且具有相对高的摩擦值。同样，到目前为止记载的磁支承型构成也不形成满意的解决方案。在川仁(Kawahito)等人的“Baylor/NASA轴向流动心室辅助装置的相1 EX Vivo的研究(Phase 1 Ex Vivo Studies of the Baylor/NASA Axialflow Ventricular Assist Device)”中，见“心脏置换人造心脏5”第245-252页，司普英格.维拉格，东京，1996(Springer Verlag Tokyo 1996)，出版者，阿库兹索和考雅伽尼(T.Akutso和H.Koyagani)，公开了一种根据患病心脏支持领域的轴向血液泵，其能够移植到病人的胸部。该轴向血液泵具有一个带叶片的叶轮，该泵被支承在血液运送管内并通过电机驱动。为此，将叶轮制成电机的转子并通过固定在叶片上的磁铁与固定在壳体上的电机定子耦合。转子的轴向和径向支承通过止推轴承进行，其中转子点挨点地支承于置放在流内的支承元件上。在美国专利USA4,957,504中也公开了这样一种装置。已知的血液泵存在这样的缺点，即运送的血液经受相当程度的创伤和损害。这种情况下通常会存在产生血栓症的危险。其根本的原因上在于形成了支承的尾流区域。另一个缺点无疑是由于磨损造成的机械支承的寿命有限。美国专利4779614中公开了一种可移植的轴向血液泵，其包括外部圆筒形管子和在该管子内旋转用于血液运送的转子中心体。转子被磁力地支撑并同时带有驱动的转子磁铁和叶轮叶片。磁力支承的转子与固定在外部管子长度方向上的定子叶片形成了窄的间隙。泵的各个端部上的两个电机定子结合装置将稳定转子的位置。轴向定位通过另一对磁铁固定，其也将吸收转子的轴向力。尽管设置有用于流体流的相对宽的环形间隙，并且磁性支承是可移植血液泵转子紧凑设计的主要发展目标，目的在于解决密封和支撑问题，但是在有关泵的功能和结构设计方面，该血液泵还存在很大的缺点。转子中心体和定子上的定子叶片之间特别狭长的间隙可以增加间隙流的速度梯度，从而可能引起损害血液的危险。转子稳定所需的两个电机装置将造成设计上的麻烦。另外，转子在轴向方向上的形状不合适并由此存在其他危险。美国专利5385581也公开了一种具有磁支承的轴向血液泵。安装在转子和定子区域内的支承磁铁具有相反的极性。当支承出现故障时会导致泵的损坏。另外，其缺点在于没有设置所谓的柱式导向格子，例如全部压力由叶轮产生，并且在流中保留有剩余的旋转能量。本专利技术的目的根据权利要求1的特征实现。本专利技术的优选实施例在从属权利要求中给出。根据本专利技术所述的技术方案的特征在于，安装在管状中空体内部的输送元件可以旋转并由磁支承支撑，且用作电机转子的永磁铁与输送元件成一整体。磁支承的使用有可能消除通常安装在输送流体流内的支承元件，并且将消除由于负路中流的这种影响，其将导致输送流体的尾流区域和涡流。另外，磁支承不会出现磨损，因此可以确保高的寿命，其对于用作人心脏支持或置换用的血液泵来说非常重要，并能进一步降低成本。在不使用机械支承元件的情况下，本专利技术的这个实施例提供一种简单的结构设计。除了电机转子的永磁铁外，磁性支撑所必需的永磁支承元件直接安装在输送元件上。所述的磁支承能很好地吸收轴向和径向力。在该优选实施例中，轴向稳定提供了输送元件轴向位置的稳定。轴向稳定提供了输送元件轴向位置的积极控制，其中安装在输送元件端面上的环形绕组产生轴向磁通，其覆盖永磁支承元件的轴向磁通并用于轴向位置的控制。根据本专利技术，这样的稳定装置并不因轴向流体泵或血液泵而公知。磁支承的永磁支承元件并入转子中心体，而电机转子的磁铁元件并入输送元件。本专利技术的输送元件使输送流体具有特别好的流动特性。所需的不可避免的转子间隙以这样的方式形成在输送元件的外侧和管状中空体的内侧之间，即电机损失和流动损失因间隙而最小。这里要说明的是，所引起的电机损失越大，电机转子离电机定子的越远。从电机来看，具有小的转子间隙可以看作是有利的。另一方面，小的转子间隙将会导致流动的摩擦损失大，由此对流动而言是不利的。对于血液泵来说合适的技术方案是例如转子间隙的宽度为0.5-2.5mm。在本专利技术的另一个实施例中，可旋转输送元件的特征在于不可旋转地与转子中心体相连的叶片，电机转子磁铁元件的结合，转子中心体和/或叶片内磁支承永磁支承元件的结合。由此该实施例中流动损失发生的可能性最小。该实施例中，磁支承的永磁支承元件优选的是安装在转子中心体内。对于流动方向上和与流动方向相对方向上的输送元件的刚性轴向支承而言，永磁支承元件优选的是安装在转子中心体的两端，它们分别与轴向隔开的流体导向单元的永磁支承元件相互作用。这种情况下，电机转子的磁铁元件置放在安装于端部的两个磁支承元件之间。本专利技术另一个优选实施例的特征在于用于确定瞬时血液容积流量和泵产生的瞬时压力差的传感器并入轴向血液泵的中心体和/或管状中空体的壁体内。两个测量值都提供给输送方向的控制器用于目标值一实际值的比较，并由此在最佳的生理脉动输送意义上打开用于输送过程控制的可能，其中生理上最佳的脉动输送通过转子与时间有关的转数变化同自然心脏的动作相适应，或者通过泵用于脉动输送，为了较低的能量消耗将该泵最优化，同时通过与时间有关的转数变化实现。在本专利技术另一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于柔和地输送单相或多相流体的装置，该装置包括本质上轴向导引流体的管状中空体（１），其中输送元件（５）被轴向支撑定位，该输送元件通过电机定子（３１）能够旋转，所述电机定子安装在中空体（１）的外侧， 其特征在于： 可旋转的输送元件（５）被支撑在两个安装元件（７，７’，７５）之间，所述安装元件分别固定在中空体（１）内，并且通过中心体间隙（９）隔开而不相接触，其中安装元件（７，７’，７５）以及输送元件具有支承元件（４１，４２和／或４４，４５）的配合作用。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得尼塞尔，约翰内斯米勒，汉斯埃哈德彼得斯，约翰K弗雷梅赖，
申请(专利权)人：柏林心脏公开股份有限公司，于利希研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]