一種磁液懸浮離心葉輪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于一種葉輪，具體公開一種磁液懸浮離心葉輪，它包括葉輪殼體、安裝在葉輪殼體中心下部環(huán)形安裝孔內(nèi)的磁懸浮動(dòng)磁環(huán)和多個(gè)安裝在葉輪殼體外側(cè)安裝孔內(nèi)的電機(jī)磁鋼，電機(jī)磁鋼沿葉輪殼體周向均勻分布。本發(fā)明的葉輪能夠最大限度的減少對(duì)血細(xì)胞的碾壓作用，能夠減輕血栓和溶血現(xiàn)象，特別適用于對(duì)體積、重量和溫升有苛刻要求的人工輔助心臟裝置。
【專利說明】一種磁液懸浮離1L'葉輪
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種葉輪，具體涉及一種用于人工輔助心臟裝置的磁液懸浮離心葉輪。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著心臟外科的迅速發(fā)展，心臟移植成為治療終末期心力衰竭最有效的手段之一。然而，供心不足是心臟移植手術(shù)廣泛開展的最大障礙。因次，使用機(jī)械輔助裝置進(jìn)行心臟輔助，可以為等待供心的病人擺脫心力衰竭，從而獲得較充分的時(shí)間爭取到合適的供心。使用機(jī)械輔助裝置是當(dāng)前解決供心不足的重要手段之一。心臟輔助循環(huán)無論作為治療措施還是作為心臟移植的過渡性或者永久性支持都是必不可少的。
[0003]目前，臨床上應(yīng)用的主要是第二代血泵(采用機(jī)械軸承)，轉(zhuǎn)子多采用機(jī)械支撐方式。由于泵腔內(nèi)有機(jī)械摩擦，使人工輔助心臟裝置不可避免的出現(xiàn)溶血及血栓現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種磁液懸浮離心泵葉輪，該葉輪能夠最大限度的減少對(duì)血細(xì)胞的碾壓作用，能夠減輕血栓和溶血現(xiàn)象，特別適用于對(duì)體積、重量和溫升有苛刻要求的人工輔助心臟裝置。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下:一種磁液懸浮離心泵葉輪，它包括葉輪殼體、安裝在葉輪殼體中心下部環(huán)形安裝孔內(nèi)的磁懸浮動(dòng)磁環(huán)和多個(gè)安裝在葉輪殼體外側(cè)安裝孔內(nèi)的電機(jī)磁鋼，電機(jī)磁鋼沿葉輪殼體周向均勻分布。
[0006]所述的葉輪殼體上、沿葉輪周向均勻設(shè)有多個(gè)流道，多個(gè)流道通過位于葉輪殼體中心上部的環(huán)形凹槽貫通。
[0007]所述的在每一個(gè)被流道隔開的葉輪殼體的上表面均設(shè)有一個(gè)動(dòng)壓斜面和一個(gè)環(huán)形臺(tái)階平面，所述的動(dòng)壓斜面和環(huán)形臺(tái)階平面組成動(dòng)壓收斂槽。
[0008]所述的葉輪殼體上表面有連接動(dòng)壓斜面和環(huán)形凹槽的導(dǎo)流槽
[0009]所述的葉輪殼體上表面上、位于每個(gè)動(dòng)壓斜面和流道之間的位置均設(shè)有一個(gè)傾斜導(dǎo)流面
[0010]所述的相鄰的流道之間均開有電機(jī)磁鋼安裝孔，電機(jī)磁鋼安裝孔內(nèi)設(shè)有電機(jī)磁鋼。
[0011]所述的葉輪殼體中心設(shè)有磁懸浮動(dòng)磁環(huán)安裝孔，磁懸浮動(dòng)磁環(huán)安裝孔內(nèi)設(shè)有磁懸浮動(dòng)磁環(huán)。
[0012]所述的磁懸浮動(dòng)磁環(huán)和電機(jī)磁鋼由密封墊片限位固定在葉輪殼體內(nèi)。
[0013]所述的葉輪的楔形流道采用圓弧形、螺旋線形或準(zhǔn)螺旋形的葉片型線。
[0014]本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于:本發(fā)明應(yīng)用于采用動(dòng)壓液懸浮和永磁懸浮的組合技術(shù)的離心泵，在磁懸浮與液懸浮的雙重作用下，葉輪懸浮于泵腔內(nèi)。磁懸浮動(dòng)磁環(huán)嵌入在葉輪中，提供葉輪在泵腔內(nèi)磁懸浮力，代替了傳統(tǒng)接觸式的機(jī)械軸承，轉(zhuǎn)子與定子之間沒有機(jī)械接觸，不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨損，避免了對(duì)血細(xì)胞的碾軋，防止出現(xiàn)血栓。本發(fā)明的磁液懸浮離心葉輪適用于第三代可植入式人工心臟輔助裝置，采用泵機(jī)合一的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，使人工輔助心臟泵內(nèi)僅有一個(gè)旋轉(zhuǎn)部件，即保證了產(chǎn)品的可靠性，又在最大程度上降低了泵的體積和質(zhì)量。葉輪上表面有一個(gè)5°~10°的導(dǎo)流槽以及4~8個(gè)3°~8°的傾斜導(dǎo)流面，導(dǎo)流面和導(dǎo)流槽能夠提高液體的流動(dòng)能力，防止出現(xiàn)血流死區(qū)，降低血栓的形成。楔形流道之間均嵌入一塊電機(jī)磁鋼，在葉輪中間布置了三塊磁懸浮動(dòng)磁環(huán)，由密封墊片限位固定在泵輪內(nèi)，葉輪殼體與密封墊片通過激光焊接。使用該葉輪結(jié)構(gòu)后，能夠達(dá)到減小流體與固體壁面之間的剪切應(yīng)力的效果，減少了泵的溶血。同時(shí)葉片均進(jìn)行光滑處理，降低了葉片的葉尖切線速度。葉片內(nèi)部流動(dòng)順暢；同時(shí)，無軸承的結(jié)構(gòu)，消除了血液的滯流區(qū)域，減少在血泵內(nèi)形成血栓的危險(xiǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明所提供的一種磁液懸浮離心泵葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明所提供的一種磁液懸浮離心泵葉輪的平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明所提供的一種磁液懸浮離心泵葉輪的三維結(jié)構(gòu)意圖；
[0018]圖4為本發(fā)明所提供的一種磁液懸浮離心泵葉輪的底面三維結(jié)構(gòu)意圖。
[0019]圖中:1.葉輪殼體，2.磁懸浮動(dòng)磁環(huán)，3.電機(jī)磁鋼，4.密封墊片，5.流道，6.動(dòng)壓面，7.環(huán)形臺(tái)階平面，8.導(dǎo)流面，9.導(dǎo)流槽，10.環(huán)形凹槽，11.電機(jī)磁鋼安裝孔，12.磁懸浮動(dòng)磁環(huán)安裝孔。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]如附圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明所提供的一種磁液懸浮離心泵葉輪，由葉輪殼體
1、磁懸浮動(dòng)磁環(huán)2、電機(jī)磁鋼3和密封墊片4組成。
[0022]本發(fā)明所提供的一種磁液懸浮離心泵葉輪的直徑為20mm~40mm。葉輪殼體I上、沿葉輪周向均勻設(shè)有4~8個(gè)楔形流道5，楔形流道5采用圓弧形、螺旋線形或準(zhǔn)螺旋形的型線，楔形流道5的寬度為3mm~6mm,所有的楔形流道5通過位于葉輪殼體I中心的環(huán)形凹槽10貫通。在每一個(gè)被楔形流道5隔開的葉輪上表面，均有一個(gè)由動(dòng)壓斜面6和位于動(dòng)壓斜面邊緣的環(huán)形臺(tái)階平面7組成的動(dòng)壓收斂槽，動(dòng)壓斜面6的傾斜角度為0.5°~3°。葉輪殼體I上表面上設(shè)有一個(gè)連接動(dòng)壓斜面6和環(huán)形凹槽10的導(dǎo)流槽9，導(dǎo)流槽9的數(shù)量為4~8個(gè)，導(dǎo)流槽9的傾斜角度為5°~10°。葉輪殼體I上表面上、位于每個(gè)動(dòng)壓斜面6和楔形流道5之間的位置均設(shè)有一個(gè)傾斜導(dǎo)流面8，傾斜導(dǎo)流面8的傾斜角度為3°~8°，傾斜導(dǎo)流面8的數(shù)量為4~8個(gè)。導(dǎo)流面8和導(dǎo)流槽9能夠提高液體的流動(dòng)能力，防止出現(xiàn)血流死區(qū)，降低血栓的形成。
[0023]如圖1和圖4所示，葉輪殼體I上、每兩個(gè)相鄰的楔形流道5之間均開有一個(gè)電機(jī)磁鋼安裝孔11，電機(jī)磁鋼安裝孔11沿葉輪周向均勻分布，每個(gè)電機(jī)磁鋼安裝孔11均嵌入一塊電機(jī)磁鋼3。在位于葉輪殼體I中心的環(huán)形磁懸浮動(dòng)磁環(huán)安裝孔12內(nèi)布置有從上至下疊在一起的三塊磁懸浮動(dòng)磁環(huán)2,三塊磁懸浮動(dòng)磁環(huán)2和電機(jī)磁鋼3由密封墊片4限位固定在葉輪殼體I內(nèi)，葉輪殼體I底部與密封墊片4通過激光焊接。[0024]如圖1所示:在本發(fā)明中，葉輪既是離心泵的葉輪同時(shí)也是電機(jī)的轉(zhuǎn)子，電機(jī)磁鋼3為4~8塊N、S極性交替排列的永磁磁極，永磁體軸向磁化，由外部驅(qū)動(dòng)線圈(圖中未示)的變化驅(qū)動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，完成液體傳輸功能。
[0025]磁懸浮動(dòng)磁環(huán)2與磁懸浮靜磁環(huán)(圖中未不)均由3塊永磁磁鋼組成,磁極按N、S極性相對(duì)安放，組成被動(dòng)式磁懸浮結(jié)構(gòu)。磁懸浮主要利用永磁體之間的吸引力和排斥力產(chǎn)生徑向和軸向的懸浮力。通過調(diào)整3塊磁懸浮靜磁環(huán)(圖中未示)相對(duì)于3塊磁懸浮動(dòng)磁環(huán)軸向位置，從而調(diào)整軸向的磁懸浮力值的大小。當(dāng)磁懸浮力與作用于葉輪上的動(dòng)壓懸浮力和葉輪的重力大小相等時(shí)，葉輪I即可在六個(gè)自由度上全方位懸浮于磁液懸浮離心泵腔中，實(shí)現(xiàn)葉輪無機(jī)械軸承支撐運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0026]如圖3所示:葉輪殼體I的上端面有動(dòng)壓結(jié)構(gòu)，動(dòng)壓結(jié)構(gòu)即為動(dòng)壓收斂槽，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，液體被帶入動(dòng)壓收斂槽，形成壓力液體膜將葉輪與磁液懸浮離心泵上殼體推開，產(chǎn)生軸向液壓懸浮推力，該動(dòng)壓懸浮力和重力大小與磁懸浮的軸向力大小平衡時(shí)，葉輪在軸向處于平衡狀態(tài)。在磁液懸浮離心泵工作過程中，葉輪處于一種不斷變化的動(dòng)平衡中。
[0027]如圖1所示:葉輪的楔形流道5采用圓弧形、螺旋線形或準(zhǔn)螺旋形的葉片型線，流道形狀與流線走向一致，能夠保證過流斷面面積均勻變化，減少流場的旋渦、二次流等不良流動(dòng)狀態(tài)，避免局部壓力分布不均，能夠較大的提高微型泵效率。
[0028]葉輪在動(dòng)壓懸浮力、磁懸浮力的共同作用下處于平衡狀態(tài)，懸浮在泵腔內(nèi)，從而取代了機(jī)械軸承，消除了機(jī)械摩擦。同時(shí)，在泵腔的內(nèi)表面增加陶瓷涂層，增加了泵腔內(nèi)的硬度，改善懸浮效果，同時(shí)有效提高了泵腔內(nèi)的表面光潔度。
[0029]本發(fā)明所提供的磁液懸浮離心葉輪特別適用于醫(yī)療器械領(lǐng)域的人工輔助心臟裝置，同時(shí)本發(fā)明也適用于化工 及機(jī)械領(lǐng)域的離心泵上，用于改善泵的各種性能。
【權(quán)利要求】
1.一種磁液懸浮離心泵葉輪，其特征在于:它包括葉輪殼體(1)、安裝在葉輪殼體(1)中心下部環(huán)形安裝孔內(nèi)的磁懸浮動(dòng)磁環(huán)(2)和多個(gè)安裝在葉輪殼體(1)外側(cè)安裝孔內(nèi)的電機(jī)磁鋼(3)，電機(jī)磁鋼(3)沿葉輪殼體(1)周向均勻分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁液懸浮離心泵葉輪，其特征在于:所述的葉輪殼體(1)上、沿葉輪周向均勻設(shè)有多個(gè)流道(5)，多個(gè)流道(5)通過位于葉輪殼體(1)中心上部的環(huán)形凹槽(10)貫通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種磁液懸浮離心泵葉輪，其特征在于:所述的在每一個(gè)被流道(5)隔開的葉輪殼體(1)的上表面均設(shè)有一個(gè)動(dòng)壓斜面(6)和一個(gè)環(huán)形臺(tái)階平面(7)，所述的動(dòng)壓斜面(6)和環(huán)形臺(tái)階平面(7)組成動(dòng)壓收斂槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種磁液懸浮離心泵葉輪，其特征在于:所述的葉輪殼體(1)上表面有連接動(dòng)壓斜面(6)和環(huán)形凹槽(10)的導(dǎo)流槽(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種磁液懸浮離心泵葉輪，其特征在于:所述的葉輪殼體(1)上表面上、位于每個(gè)動(dòng)壓斜面(6)和流道(5)之間的位置均設(shè)有一個(gè)傾斜導(dǎo)流面(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種磁液懸浮離心泵葉輪，其特征在于:所述的相鄰的流道(5 )之間均開有電機(jī)磁鋼安裝孔(11)，電機(jī)磁鋼安裝孔(11)內(nèi)設(shè)有電機(jī)磁鋼(3 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種磁液懸浮離心泵葉輪，其特征在于:所述的葉輪殼體(1)中心設(shè)有磁懸浮動(dòng)磁環(huán)安裝孔(12)，磁懸浮動(dòng)磁環(huán)安裝孔(12)內(nèi)設(shè)有磁懸浮動(dòng)磁環(huán)(2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種磁液懸浮離心泵葉輪，其特征在于:所述的磁懸浮動(dòng)磁環(huán)(2)和電機(jī)磁鋼(3)由密封墊片(4)限位固定在葉輪殼體(1)內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的 一種磁液懸浮離心泵葉輪，其特征在于:所述的葉輪的楔形流道(5 )采用圓弧形、螺旋線形或準(zhǔn)螺旋形的葉片型線。
【文檔編號(hào)】A61M1/12GK103566419SQ201210281505
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月9日
【發(fā)明者】王偉, 劉曉程, 張杰民, 蘇靜靜, 姜洋, 李冀鵬, 張磊 申請(qǐng)人:北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所, 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院