DE60023523T2

DE60023523T2 - Hydraulische Dichtung für Rotationspumpen

Info

Publication number: DE60023523T2
Application number: DE60023523T
Authority: DE
Inventors: Lev Kazatchkov; Lucas Varela
Original assignee: Impsa International Inc
Current assignee: AGENCIA NACIONAL DE PROMCION CIENTIFICA TECHNO, AR
Priority date: 1999-07-26
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2020-06-24
Also published as: CN1196866C; EP1212516B1; WO2001007760A1; AR023919A1; DE60023523D1; ES2252018T3; EP1212516A4; AU5634600A; ATE307964T1; CN1364213A; US6247892B1; EP1212516A1

Description

HERKUNFT DER ERFINDUNG
1. Feld der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf Rotationspumpen, vorzugsweise Axialrotationspumpen mit hydrodynamischen Lagern, um eine Flüssigkeit über zumindest einer Stufe mit minimaler Reibung axial und geringen Scherkräften oder ohne diese an die Flüssigkeit übertragenen Kräfte, und besonders vorzugsweise bezieht sich die Erfindung auf ein hydraulisches Lager und eine kontinuierlich axial Strömungsrotationspumpe, um diese für das Pumpen von Flüssigkeiten zu verwenden, welche Partikel oder Bestandteile haben, deren Integrität geschützt werden muss, wie z.B. Blutkreislaufhilfe sowohl in intra oder extravaskulären Kreislauf ohne Schädigung, oder mit einer extrem geringen Schädigung der roten Blutkörper und Plaketten, sowie ohne Bildung oder mit einer extrem geringen Bildung von Thromben.
In dieser Spezifikation folgt zwar ein Bezug auf eine Blutpumpe, es soll aber klargestellt sein, dass diese Pumpe auf jeglichem anderen Gebiet verwendet werden kann, wo eine Flüssigkeit von einem Punkt zum anderen übertragen oder transportiert werden muss, sowohl in einem geschlossenen Zirkulationssystem oder in irgendeinem anderen offenen Kreis oder Weg, wo auf die Integrität geachtet werden muss.
2. Beschreibung vom Stand der Technik
Es ist gut bekannt, dass die Bereitstellung einer Rotationspumpe für axialen Fluss aus einem Gehäuse besteht, das meistens zylindrisch ist und/oder einem Stator mit einem Rotor, oder einer Mehrzahl von Rotoren, die innerhalb des Stators eingebaut sind, um eine Flüssigkeit über die Pumpe zu fördern. Der Impuls der Flüssigkeit zur Übertragung von einem Einlass der Pumpe bis zum Auslass der Pumpe beruht auf der Zuführung von Energie zur Flüssigkeit, um den Flüssigkeitsdruck zu erhöhen. Diese Energie bewirkt jedoch ungewünschte Nebeneffekte. Die Beseitigung dieser Effekte ohne der Pumpeffizienz der Pumpe zu schaden war das Ziel vieler Entwicklungen auf dem Pumpenbereich, insbesondere im Fall von der Handhabung von sensiblen Flüssigkeiten, wie Sprengstoffe, Blut, usw.
Die Umrisse, Abmessungen, Aufbau und relativen Positionen der verschiedenen Teile, wie auch die festen und beweglichen Oberflächen einer Pumpe sind Aspekte und Parameter, die bei dem Entwurf einer Pumpe zu definieren sind. Das Endziel des Entwurfes ist der Erhalt einer höchsten Effizienz der Pumpe mit minimalen oder nicht bestehenden Nebenwirkungen, die aus der Energie herrühren, die der Flüssigkeit während des Pumpens übertragen wird. Im einzelnen Fall des Entwurfes einer Blutpumpe besteht das Ziel darin, eine Pumpe zu erreichen, die eine maximale Effizienz ohne Nebeneffekte besitzt, die eine Schädigung dem Blut und/oder der Koagulation während des Betriebes verursachen. Ein weiteres Ziel ist das Erreichen einer Pumpe mit kleinstem Format.
Die während der Rotation der Pumpe übertragene Energie verursacht Nebenwirkungen, die in der Erzeugung von sekundären oder seitlichen Strömungen, Wirbeln, Kavitation und Abtrennung der Flüssigkeit von den Oberflächen der festen und beweglichen Teile der Pumpe bestehen.
Das Verhalten des kontinuierlichen Flüssigkeitsflusses in einer Rotationspumpe, die mit Schaufeln versehen ist, wird mathematisch durch die Eulersche Gleichung definiert. Gemäß Angaben von Euler, ist die Energie des Druckes, welcher der Rotor gibt im Verhältnis zur Erhöhung der tangentialen Komponente der Geschwindigkeit. Die Analyse der Eulerschen Gleichung erfolgt über die so genannten Geschwindigkeitsdreiecke, die in der 1 der U.S.A.-Patentschrift 6.247.892 gezeigt werden. Die Vektoren stellen die durchschnittlichen Geschwindigkeiten über einer Strömungsfläche dar und die Referenzen zu den in dem 1 benutzten Buchstaben sind folgende:

ω:: Winkelgeschwindigkeit
R:: Radius
u = ω·R:: Umdrehungsgeschwindigkeit
C:: Absolute Geschwindigkeit
W:: Relative Geschwindigkeit
C_u:: Tangentiale Komponente der absoluten Geschwindigkeit

Index 1 wird für den Einlass der Pumpe verwendet
Index 2 wird für den Auslass der Pumpe verwendet.
Die Eulersche Gleichung angewandt auf eine konventionelle Rotationspumpe ist:
wo:

H:: Höhe
g:: Erdbeschleunigung
η:: Wirkungsgrad

Wenn C_u1 = 0, demzufolge
Dieses ist der Grund, weshalb die Entwürfe der traditionellen Pumpe Statorschaufeln am Auslass der Pumpe aufnehmen. Dadurch versucht man die tangentiale Komponente der Geschwindigkeit so viel wie möglich zu verringern und die kinetische Energie in Druckenergie umzuwandeln.
Wenngleich viele Anstrengungen durchgeführt wurden um die vorgenannten Nebenwirkungen zu beseitigen oder zumindest zu reduzieren, indem zum Beispiel die vorhergehende tangentiale Komponente reduziert oder beseitigt wurde, hat man bisher keine Lösung gefunden. Bei einer kleinen Reynoldszahl, d.h., wenn kleine Pumpen eingesetzt und/oder wenn visköse Flüssigkeiten behandelt werden, können die Statorschaufeln am Auslass der Pumpe die tangentiale Komponente der Geschwindigkeit nicht wirksam reduzieren und die kinetische Energie in Druckenergie verwandeln, ohne dass die Form oder die Anzahl der Schaufeln einen Einfluss darauf hat. Daher bilden sich die Trennung der Ströme und seitliche Ströme an den Statorschaufeln. Dieses bewirkt Hämolyse und Koagulation des Blutes.
Ebenfalls ist die Lieferung einer Rotationspumpe mit axialer Strömung bekannt, die aus einem meist zylindrischen Gehäuse besteht, oder einem Stator mit einem Rotor, oder einer Mehrzahl von Rotoren, die innerhalb des Stators eingebaut sind, um ein Fluidum, wie eine Flüssigkeit über die Pumpe zu fördern. Der Antrieb der Flüssigkeit zur Übertragung vom Einlass der Pumpe bis zum Auslass der Pumpe beruht auf die Zufuhr von kinetischer Energie auf die Flüssigkeit, um den Druck dieser zu erhöhen. Diese kinetische Energie bewirkt jedoch gleichzeitig mit der Beförderung der Flüssigkeit auch verschiedene Nebenwirkungen. Die Beseitigung dieser Wirkungen ohne die Pumpwirksamkeit der Pumpe zu benachteiligen, war das Ziel vieler Entwicklungen auf dem Pumpenbereich, insbesondere im Fall der Handhabung von sensiblen Flüssigkeiten, wie Sprengstoffe, Blut, usw.
Bezüglich der Blutpumpen ist bekannt, dass die Rotationspumpen für das Blutpumpen, insbesondere derjenigen, die in den menschlichen Körper für Zirkulationshilfe implantiert werden müssen, schwere Schädigung im Blut verursachen, d.h. Hämolyse. Der höhere oder geringere Grad der Blutschädigung wird von vielen Faktoren abhängen. Eines der wichtigsten Faktoren ist die hohe Scherkraft oder die „Stresses", welche die roten Blutkörper und die Plaketten belasten. Solche Spannungen erscheinen in Bereichen, wo die Pumpenkomponenten mit relativen Bewegungen untereinander sich nähern, oder was noch schlimmer ist, sie miteinander in Berührung kommen.
Gemäß Veröffentlichung N° 85-2185; 1985; des "National Institute of Health" (NIH) mit dem Titel "Richtlinien für die Interaktionen des Blutmaterials" wird allgemein angenommen, dass die Zahl der roten Blutkörper und Plaketten, die durch Scherspannungen beschädigt werden von der Intensität oder dem Ausmaß der Spannungen und des Zeitraumes in dem die roten Blutkörper und/oder Plakette ausgesetzt sind, von einem bestimmten Wert des Hämatokrits abhängen. Das Hämatokrit ist der volumetrische Prozentsatz der roten Blutkörper im Blut. Das 3 zeigt die experimentellen Ergebnisse der Schädigung, illustriert in den entsprechenden Kurven der Toleranz des Blutes zu den Scherkräften; die Scherspannungen bildlich dargestellt auf der Achse Y und die Zeit der Exposition bildlich dargestellt in der Achse X. Der Bereich über der Kurve entspricht einer bedeutenden Zerstörung von Partikeln. Es wird gezeigt, dass die Scherspannung, die von den roten Blutkörpern toleriert werden kann unter 10³ dyn/cm² liegt. Es gibt einige Bereiche in den rotierenden Blutpumpen, wie zum Beispiel die Lagerungen des hydrodynamischen Lagers und in dem Spiel oder Spalt zwischen dem äußeren Rand der Pumpenschaufeln und der inneren Oberfläche des festen Gehäuses, Lagerung oder Stators, wo die Kräfte und Scherspannungen, die durch die relativen Bewegungen zwischen dem Rotor und den Oberflächen des Gehäuses entstehen, den vorher genannten Wert der Scherspannung übersteigen.
Die hydroneumatischen Lager haben ein gutes Verhalten gezeigt, um die mechanischen Komponenten bei der relativen Bewegung, als Folge der Erhöhung des Druckes der Flüssigkeit in dem Hohlraum des Lagers zu halten. Diese Wirkung erfordert eine bedeutende Durchflussmenge, um einen kontinuierlichen Betrieb der Pumpe zu gewährleisten, und hohe Scherspannungen sind als Folge der relativen Geschwindigkeit der Pumpenkomponenten beteiligt. Im Spalt zwischen der Peripherie der Schaufeln und der inneren Oberfläche des Gehäuses wird ein hoher Druckabfall verursacht, da die Seite des Hochdruckes der Palette und die Seite des Tiefdrucks der Schaufel an dieser Peripherie zusammenkommen. Außerdem, wie es in den hydroneumatischen Lagern geschieht, sind die Scherspannungen hoch auf Grund der Geschwindigkeitsgradienten der Strömung in dem Bereich.
Blut ist ein Gewebe, welches aus Plasma und verschiedenen Arten suspendierter Partikel zusammengesetzt ist, die unterschiedliche Dichten haben. Das Plasma ist der flüssige Teil des Blutes und besteht zu ca. 90% aus Wasser. Während das Plasma durch die vorher genannten Scherspannungen nicht belastet wird, oder nur in einem ganz geringen Ausmaß, können durch diese Kräfte und Spannungen die Partikel, wie die roten Blutkörper, zerstört werden.
Wenngleich viele Anstrengungen erfolgten um die vorher genannten Probleme der Rotationspumpen, insbesondere der rotierenden Blutpumpen zu lösen oder zumindest zu reduzieren, besteht noch ein Bedarf einer rotierenden Blutpumpe mit Maßnahmen zur Reduktion oder Beseitigung der schädlichen Kräfte und Scherspannungen, die hauptsächlich in den Spielen zwischen dem Rotor und Stator oder dem Gehäuse auftreten, deren Scherkräfte die Ursache einer bedeutenden Schädigung in der Integrität des Blutes sind.
Nachstehende Patente beschreiben die durchgeführten Versuche zur Lösung der vorher genannten Nachteile in Verbindung mit den Rotationspumpen, insbesondere mit den rotierenden Blutpumpen.
Die U.S.-Patentschrift Nr. 4.908.012 von John C. Moise, offenbart eine implantierbare Pumpe zur Hilfe der Herzkammer, die eine Tube hat, in welcher der Pumpenrotor und der Stator koaxial enthalten sind, und Reinigungsfluidum in die Schaufeln des Pumpenstators eingeführt wird, um das Auftreten von Diskontinuitäten an der Wand des Weges vom Blut zu vermeiden. Das Ziel des genannten Patents ist die Reduktion der Größe der Implantation und die Minimisierung des Infektionsrisikos, indem die Vibration reduziert wird, die perkutane Leitung auf ein Minimum verringert wird und der größte Teil der durch die Pumpe entstandenen Wärme in das Blut abgeleitet wird. Das Problem der Scherspannungen wird weder erwähnt noch durch das Patent gelöst. Ebenfalls wird auch das Problem der kinetischen Energie des Flusses nicht angegangen, und in Wirklichkeit reduziert die Bereitstellung des Stators mit Schaufeln nicht die tangentiale Komponente der Geschwindigkeit des Flusses.
Die U.S. Patentschrift Nr. 5.209.650 von Guy B. Lemieux, offenbart eine integrale Pumpe mit einem elektrischen Motor und einer Antriebs-Gruppe, die sich innerhalb des Statorgehäuses dreht und mit den hydrostatischen radialen und Drucklagern in der Weise gehalten wird, dass vermieden wird, äußere Dichtungen oder Lager des Reibungstyps liefern zu müssen. Wie aus der Spezifikation klar hervorgeht, geht die Erfindung die Probleme an, die mit den mechanischen Dichtungen mit Undichtheiten und abgenutzten Lagern entstehen. Es wird nicht das Problem der Scherkräfte und Scherspannungen angegangen. Während Lemieux spezifisch feste Flügelstützen einschließt, um die Flüssigkeit von dem Rotor und integralen Antrieb der zweiten Stufe abzulenken, wird das Problem der kinetischen Energie und der tangentialen Komponente des Blutflusses nicht in Betracht gezogen und kann auch in keiner Weise gelöst werden, indem man, wie dieses Patent offenbart und illustriert, axiale Rotore, die durch axiale Statoren getrennt sind, bereit stellt.
Die U.S. Patentschrift Nr. 5.678.306 von Richard J. Bozeman offenbart eine Methode um die Schädigung des Blutes zu reduzieren, indem jeder von einer Vielzahl von Konfigurationsparametern der Blutpumpe in den Komponenten und bekannten Variationen der Pumpe optimiert wird. Der Prozess besteht aus der Selektion einer Vielzahl von Pumpenkomponenten, von denen man glaubt, dass sie die Blutschädigung hervorrufen, wie z.B. das Spiel zwischen den Schaufeln und Gehäuse, Anzahl der Schaufeln des Antriebs, abgerundete oder flache Schaufelränder, Änderungen an dem Eintrittswinkel der Schaufeln, Länge des Antriebes und ähnliche. Es werden Bauvariationen für jede einzelne Komponente ausgewählt und diese Variationen werden in einer Matrix zum Vergleich der Ergebnisse angegeben. Jede Variation wird probiert und die gesamte Blutschädigung für die Blutpumpe festgestellt, und schließlich wird die Komponente mit der geringsten hämolytischen Variation als eine optimierte Komponente der Pumpe ausgewählt. Während Betrachtungen in Bezug auf die Blutschädigung und das Spiel zwischen der Lagerung und den Schaufeln erfolgen, wird versucht das Problem zu lösen, indem die Größe des Spiels und die Geometrie des Lagerung der Schaufeln geändert wird, ohne ein Mittel bereit zu stellen, um das Spiel am peripherischen Rand der Schaufeln zu versiegeln.
Die U.S. Patentschrift Nr. 5.055.005 von Kletschka, offenbart eine Pumpe für Flüssigkeiten mit einem Rotationsantrieb, der elektromagnetisch betrieben wird, der durch Flüssigkeitskräfte, die lokalisiert und gegenübergestellt sind, schwebt, dessen Levitation die Notwendigkeit von Lagern und Dichtungen im Antriebmechanismus beseitigt. Die Scherspannungen, die in den Schwebebereichen erscheinen, sind drastisch hoch, was die Blutschädigung verursacht. Es wird keinerlei Betrachtung in Bezug auf die Mittel gemacht, um zu vermeiden, dass unter diesen Umständen das Blut beschädigt wird.
Die U.S. Patentschrift Nr. 4.382.199 von Issacson offenbart ein hydroneumatisches Lager für einen Motor der eine Pumpe eines künstlichen Herzens antreibt. Der Stator des Motors hat einen inneren Durchmesser, und ein Rotor mit seinem Antrieb gleitet und dreht sich im inneren Durchmesser. Sowohl der Rotor wie der Antrieb werden hydrodynamisch gehalten, in einer Weise, dass die Tendenz die ist, dass die vollständige Gruppe Rotor/Antrieb vollständig durch die Flüssigkeit in der Schwebe bleibt. Es ist offenbar, dass die hohen Scherspannungen zwischen der Rotorgruppe und dem Stator des Motors erscheinen werden, ohne wirksame Mittel zu liefern, um dieses Problem zu lösen.
Die U.S. Patentschrift Nr. 5.049.134 von Golding und anderen, offenbart eine Blutpumpe mit zwei hydroneumatischen Lagern, die an den Enden des Rotationsantriebs angebracht sind. Die Lager enthalten helikoidale Schrauben, welche das Blut durch die Pumpe fördern, mit der Absicht der Schmierung und Abkühlung. Außerdem enthält der Rotationsantrieb einen inneren Durchmesser, der einen kontinuierlichen Blutstrom von den Schaufeln bis zu den hydrodynamischen Lagern ermöglicht. Die Scherspannungen in den hydrodynamischen Lagern sind hoch genug, um das Blut zu schädigen und es wird zu diesem Problem keine Lösung angeboten.
Andere Referenzen, wie die U.S. Patentschrift Nr. 3.083.893 von Dean; 3.276.382 von Richter; 2.470.794 von Snyder und 1.071.042 von Fuller bringen zwei oder mehr Rotorpumpen, gehen aber nicht auf das Problem ein der Handhabung des Blutes und dem Abdichten des Spaltes zwischen den Rotoren und dem Gehäuse.
Es wäre daher zweckmäßig eine Rotationspumpe zu haben, vorzugsweise eine rotierende Blutpumpe, welche die geringste Anzahl von Komponenten hat und fähig ist, einen kontinuierlichen Strom zu liefern mit geringsten Spannungen oder ohne diese, insbesondere Scherspannungen oder Scherkräfte, welche die im Umlauf befindliche Flüssigkeit schädigen könnten, indem die Integrität der Flüssigkeit, insbesondere Blut, in einer rotierenden Blutpumpe beeinträchtigt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher ein Ziel dieser Erfindung eine Rotationspumpe bereit zu stellen, um eine Flüssigkeit zu fördern, vorzugsweise eine Flüssigkeit, die von jeglicher Schädigung bewahrt werden muss, insbesondere Blut, bei welchem die Rotationspumpe aus mindestens einem Rotor, einem Gehäuse und Mittel besteht, um eine Dichtung und/oder ein Lager in einem Spiel zwischen dem Rotor und dem Gehäuse zu bilden.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine Blutpumpe bereit zu stellen, mit Dichtungsmitteln, welche einen Teil des Blutes zum Spiel zwischen dem Rotor und dem Gehäuse leitet; der Blutanteil besteht mehrheitlich aus Plasma ohne rote Blutkörper, weshalb die festen Partikel und die roten Blutkörper von Schaden bewahrt werden.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer rotierenden Blutpumpe, die zumindest aus einem Rotor, einer Lagerung oder Gehäuse und Mittel, um einen Teil des Blutes, welches zu einem Spiel zwischen dem Rotor und der Gehäuse gepumpt wird, besteht, mit dem Zweck eine Dichtung und/oder Lager zu bilden; den Anteil des Blutes entnimmt man an einer Stelle der Pumpe, wo das Blut als Ergebnis der zentrifugalen Kräfte, die in der Blutmasse als Folge der Motorumdrehung erscheinen, entnommen wird; es besteht mehrheitlich aus Plasma und anderen Partikeln, praktisch ohne rote Blutkörper. Daher besitzt der vom Blut abgeleitete Teil, der zum Zweck der Dichtung und/oder Lager benutzt wird, keine rote Blutkörper, die ansonsten von den Scherkräften, die in dem Spiel zwischen dem Rotor und der Lagerung erscheinen, betroffen sein würden.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist die Bereitstellung eines hydrodynamischen Dichtungsmittels für eine Rotationspumpe, die Pumpe ist vom Typ, der zumindest einen Rotor innerhalb des feststehenden Gehäuses angebracht hat; der Rotor besteht aus einer Nabe und mindestens einer Antriebsschaufel für das Fluidum in der Nabe; es wird ein Spiel zwischen einer Peripherie des Rotors und dem Gehäuse festgelegt; das Dichtungsmittel besteht zumindest aus einer Leitung im Rotor, um den abgeleiteten Teil der Flüssigkeit die gepumpt wird, zu führen; die Leitung besitzt einen Auslass, der in der Peripherie des Rotors liegt und einen Einlass, der radial nach Innen gelegen ist, in Verbindung zum Auslass, wo der abgeleitete Teil der Flüssigkeit in den Einlass der Leitung eingeht und durch den Auslass der Leitung innerhalb des Spiels rausgeht, um eine mit Druck versehene Flüssigkeitsdichtung zwischen dem Rotor und dem Gehäuse zu bilden.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer Rotationspumpe um die Flüssigkeit zu fördern, vorzugsweise eine Blutpumpe; die Pumpe besteht aus einem feststehenden Gehäuse, mindestens einem in drehbarer Form montierten Rotor in dem Gehäuse; der Rotor besteht aus einer Nabe und mindestens einer Förderungsschaufel in der Nabe um die Flüssigkeit anzutreiben, einem Spiel zwischen einer Peripherie des Rotors und dem feststehenden Gehäuse und mindestens einer Leitung im Rotor, um einen abgeleiteten Teil der Flüssigkeit, die gepumpt wird, zu führen; die Leitung besitzt einen Auslass, der in der Peripherie des Rotors liegt und einen Einlass der radial nach Innen in Bezug auf den Auslass gelegen ist, wo der abgeleitete Teil der Flüssigkeit in den Einlass der Leitung eingeht und durch den Auslass der Leitung austritt, in das Spiel, um eine unter Druck stehende Flüssigkeitsdichtung zwischen dem Rotor und dem Gehäuse zu bilden.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer Pumpe mit kontinuierlichem axialen Fluss, um eine Flüssigkeit nach einem kontinuierlichen Muster ohne Nebenwirkungen anzutreiben, um die Schädigung für die Flüssigkeit so minimal wie möglich zu halten oder zu beseitigen; die Pumpe besitzt mindestens eine Stufe, sie besteht aus einem äußeren Gehäuse und einem Rotormittel, das in dem Gehäuse eingebaut ist; das Rotormittel besteht aus mindestens zwei angrenzenden Rotoren, die in entgegengesetzte Richtungen sich drehen.
Die obigen und anderen Objekte, Eigenschaften und Vorteile dieser Erfindung werden besser verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Abbildungen und Beschreibungen angesehen werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
Vorstehende Erfindung wird als Beispiel in folgenden Abbildungen dargestellt:
1 zeigt eine teilweise transversale Sicht einer Blutpumpe, gemäß einer ersten Verkörperung dieser Erfindung;
2 zeigt eine vollständige transversale Sicht der Blutpumpe von 1;
3 ist eine Graphik X-Y welche die Toleranzen zu den Scherspannungen zeigt und die Zeit der Aussetzung der Plaketten und roten Blutkörper;
4 zeigt eine transversale Sicht, die entlang der Linie IV-IV von 2 aufgenommen wurde;
5 ist eine Graphik, welche die Variation der Zentrifugalkräfte gemäß dem Rotorradius im hydrodynamischen Lager zeigt;
6 zeigt eine transversale Sicht, die entlang der Linie VI-VI von 2 aufgenommen wurde;
7 zeigt eine transversale Sicht, die entlang der Linie VII-VII von 2 aufgenommen wurde;
8 zeigt teilweise eine transversale Sicht einer Blutpumpe, gemäß einer zweiten Verkörperung dieser Erfindung;
9 zeigt eine vollständige transversale Sicht der Blutpumpe von 8;
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN VERKÖRPERUNGEN
Wenn wir uns jetzt im einzelnen auf die Zeichnungen beziehen, ist bei den 1 und 2 zu beobachten, dass eine bevorzugte Verkörperung der Erfindung aus einer Rotationspumpe besteht, vorzugsweise einer rotierenden Blutpumpe, die mit der allgemeinen Referenz P angegeben ist.
Wenn wir erachten, dass die Richtung und der Sinn des Flusses von links nach rechts ist, wie es der Pfeil F angibt, besteht die Pumpe vorzugsweise aus einem Rotor 1 stromaufwärts und einem Rotor 2 angrenzend stromabwärts, drehbar in entgegen gesetzten Richtungen innerhalb einer Lagerung, eines Stators oder Gehäuses 3, die eine Vertiefung 4 bildet. Der Rotor 1 besteht aus einer Nabe 5 mit Antriebsschaufeln 6, zumindest einer Schaufel, oder vorzugsweise vier helikoidale Schaufeln 6. Der Rotor 1 enthält ein konzentrisches koaxiales Band 7, das eine innere Oberfläche hat, die verbunden mit der Peripherie der Schaufeln 6 und einer äußeren peripherischen Oberfläche 8 ist, die einer inneren Oberfläche der Gehäuses und mit etwas Abstand vom Gehäuse gegenüberliegt, um ein hydrodynamisches Spiel oder Spalt 9 zu definieren. Das Band 7 enthält Dauermagnete 10, um zu bewirken, dass der Rotor 1 sich innerhalb des Gehäuses um die Achse 11 dreht, unter der magnetischen Wirkung der Spule des Stators 12, die koaxial um die Achse 11, welche das Band 7 umgibt, umgespult ist, oder ein achsensymmetrisches Band und Magnete 10. Während die Pumpe, gemäß der Erfindung, vorzugsweise zwei angrenzende Rotore 1 und 2 besitzt, kann die Erfindung leicht für eine Pumpe mit nur einem Rotor, als Beispiel Rotor 1, Anwendung finden.
Unter der Voraussetzung, dass die Pumpe nur einen Rotor, Rotor 1 hat, wird das Blut von der linken Seite der Abbildung entnommen, es wird durch die Schaufeln befördert und zur rechten Seite der Abbildung, am Gehäuse entlang geleitet. Als Folge der relativen Bewegung zwischen dem Band, die eine Peripherie des Rotors definiert, und dem Gehäuse, erscheinen hohe Scherkräfte oder Scherspannungen im Spiel oder Spalt 9, speziell zwischen der peripherischen Oberfläche 8 und der inneren Oberfläche des Gehäuses 3. Unter diesen Scherkräften, werden die Blutpartikel ernsthaft beschädigt und zerstört, das Blut ist aber in dem Spiel nötig um eine hydrodynamische Halterung dem Rotor zu geben. In anderen Worten, der Rotor schwebt vollständig im Blut innerhalb des Gehäuses, jedoch mit dem Blut den zerstörerischen Scherkräften in solchen Schweberegionen, d.h. dem Spiel der Pumpe, ausgesetzt.
Gemäß der Erfindung kann solch eine gewünschte Halterung aus dem Blut erhalten werden, ohne die Integrität des Blutes zerstörerischen Spannungen zu unterwerfen.
Insbesondere, trennt sich ein Teil des Blutes, welches aus Plasma besteht, vom Blutfluss und wird zum Spiel abgeleitet mit dem Vorhaben der Halterung und der Dichtung. Dieser vom Blut abgeleitete Teil wird von den Scherkräften nicht betroffen, in dem Maße, dass es einen geringen Inhalt an Partikeln hat, wie z.B. rote Blutkörper. Die roten Blutkörper sind hoch sensibel auf Druck- und Scherkräfte, wie diejenigen, die im Spiel zwischen dem Rotor und dem Gehäuse vorkommen.
Gemäß der Erfindung werden Mittel bereit gestellt, um diesen abgeleiteten Teil des Blutes zum Spiel zu führen; die Mittel bestehen aus mindestens einer Leitung 13 im Rotor, die Leitung besitzt einen Auslass 14, der in der Peripherie des Rotors liegt und einen Einlass 15, der radial nach innen in Bezug auf den Auslass gelegen ist, wo der abgeleitete Teil der Flüssigkeit in den Einlass 15 eingeht und durch den Auslass 14 im Spiel oder Spalt 9 austritt, um eine Flüssigkeitsdichtung unter Druck zwischen dem Rotor und dem Gehäuse zu bilden. Insbesondere besteht die Leitung aus einem ersten Abschnitt oder ersten Leitung 16 ausgedehnt radial von dem Einlass 15 zum Zentrum des Rotors, um diesen abgeleiteten Teil der Flüssigkeit bis zum Zentrum des Rotors zu leiten, und einem zweiten Abschnitt oder zweiten Leitung 17 in einer Flüssigkeitsverbindung mit der ersten Leitung, der sich radial vom Zentrum des Rotors bis zum Auslass 14 erstreckt, um den Teil der Flüssigkeit vom Zentrum des Rotors zum Auslass und innerhalb des Spieles zu leiten.
Da der Einlass 15 radial im Rotor nach innen liegt im Verhältnis zur Lage des Auslasses 14, wird die Leitung 13 wie eine Zentrifugalpumpe wirken, als Beispiel. Die erste Leitung 16 nimmt das zur peripherischen Oberfläche der Nabe 5 angrenzende Blut und wird den abgeleiteten Anteil des Blutes zum Auslass 14, der radial nach außen liegt, in der peripherischen Oberfläche des Bandes 7, leiten. Die Nabe 5, Schaufeln 6 und das Band 7 sind vorzugsweise ein integraler Teil und die zweite Leitung 17 erstreckt sich durch die Nabe, die Schaufeln und das Band. Das gepumpte Blut, insbesondere im Bereich des Rotors, ist einer Drehbewegung unterworfen, die erreicht, dass die schwersten Partikeln des Blutes radial nach außen zur Peripherie der Pumpe, vor allem zum Gehäuse geschleudert werden. Als Ergebnis dieser Wirkung sind rote Blutkörper radial nach außen von der peripherischen Oberfläche 18 der Nabe mit dem angrenzenden Plasma von der Oberfläche 18 der Nabe abgetrennt. Da der Einlass 15 sich in der Oberfläche 18 der Nabe 5 befindet, setzt sich das meiste Blut, das in den Einlass eingeht aus Blut ohne rote Blutkörper oder mit einem sehr geringen Anteil an roten Blutkörpern zusammen.
Außer der vorher genannten Wirkung, erlaubt das Mittel, die im Blut suspendierten Partikeln zu trennen, wie z.B. die roten Blutkörper, die durch die Scherspannungen beschädigt werden können. In dem Bereich des Einlasses 15 der Leitung 16 trennen sich die Partikeln vom Plasma, da die Wände der Leitungen sich unter einer Drehbewegung befinden. Unter dieser Bewegung sind die Blutpartikel gezwungen einen gekrümmten Weg zu folgen, entgegengesetzt zur natürlichen Tendenz eines geraden Verlaufs bei einer konstanten Geschwindigkeit. Dieser Umstand zwingt den Partikeln eine inertiale Kraft auf, die durch die Drehbewegung verursacht wird, grundsätzlich die Zentrifugalkraft, die verhindert, dass die Partikel, die schwerer als Plasma sind, in die Leitung eingehen. Die Leitung 17, in einem Antriebsbereich desselben, arbeitet wie eine Zentrifugalpumpe, indem sie den Druck erhöht in dem Maße wie der Radius der Leitung zum Auslass der Leitung im Spiel steigt.
Die Dichtungs- und/oder Lagerwirkung in dem Bereich der hohen Scherspannungen, grundsätzlich beim Spiel zwischen den Schaufeln und dem Gehäuse, wird erreicht, indem zum Spiel hin der abgeleitete Teil des Blutes mit einem geringen Inhalt Partikeln hingeleitet wird. Die Dichtung ist wirksam, um die Blutpartikel abzutrennen und die Flüssigkeit in die Bereiche der Pumpe mit hohen Scherspannungen zu führen. Für bestimmte Leitungsdurchmesser und bestimmte Geschwindigkeiten der Rotordrehung, wird eine definierte und kontrollierte Menge Plasma mit einem geringen Anteil Partikeln in die Pumpenbereiche mit hohen Scherspannungen geführt.
In der bevorzugten Verkörperung mit zwei Rotoren 1 und 2, arbeitet die Erfindung in ähnlicher Weise wie folgt beschrieben. Der Rotor 2 besteht aus einer Nabe 19 mit Antriebsschaufeln 20, mindestens einer Schaufel oder vorzugsweise vier helikoidalen Schaufeln 20. Der Rotor 2 enthält ein äußeres axiales konzentrisches Band 21, oder achsensymmetrisches Band, welches eine innere Oberfläche besitzt, die verbunden ist mit der Peripherie der Schaufeln 20 und eine peripherische äußere Oberfläche 22, die einer inneren Oberfläche des Gehäuses gegenüber liegt und etwas abgetrennt von dem Gehäuse ist, um ein hydrodynamisches Spiel oder Spalt 23 zu definieren. Das Band 21 enthält Dauermagnete 24 um zu erreichen, dass sich der Rotor 2 innerhalb des Gehäuses um die Achse 11 dreht, unter der magnetischen Wirkung der Spule des Stators 25, die koaxial um die Achse 11, welche das Band 21 und das Magnet 24 umhüllt, gewickelt ist.
Wie vorher angeführt, erscheinen zwischen der Peripherie des Rotors, der durch die äußere peripherische Oberfläche 22 des Bandes 21 definiert ist, hohe Scherkräfte oder Scherspannungen im Spiel oder Spalt 23. Um diese Wirkung zu neutralisieren, wird ein Dichtungsmittel bereit gestellt, gleich wie im Rotor 1. Dieses Mittel besteht mindestens aus einer Leitung 26 im Rotor, die Leitung besitzt einen Auslass 27, der in der Peripherie des Rotors liegt und einen Einlass 28, der radial nach innen in Bezug auf den Auslass gelegen ist, wo der abgeleitete Teil der Flüssigkeit in den Einlass 28 auf einer peripherischen Oberfläche 31 von der Nabe 19 eingeht, und durch den Auslass 27 nach dem Spiel oder Spalt 23 austritt. Insbesondere besteht die Leitung aus einem ersten Teil oder einer ersten Leitung 29, die sich radial vom Einlass 28 bis zum Zentrum des Rotors ausdehnt und einem zweiten Teil oder einer zweiten Leitung 30 in einer Flüssigkeitsverbindung zur ersten Leitung, die sich radial vom Zentrum des Rotors zum Auslass 27 ausdehnt.
Die 4 zeigt eine transversale Sicht über den ersten Teil 29 der Leitung 26, die entlang der Linie IV-IV der 2 genommen wurde. Wie aus der 4 zu beobachten, ist der erste Teil 29 in der Tat ein zylindrischer Durchgang, der durch die Wände 32 und 33 der Nabe 19 gebildet ist. Ein zentraler Teil 34 behält die Integrität der Teile der Nabe 19, die durch den Durchgang 29 getrennt werden, und es werden Löcher 26 im Teil 34 bereit gestellt, um die Durchgänge 29 und 30 in flüssiger Verbindung zu halten. Während der Schnitt durch Linie IV-IV entlang der Leitung 29 des Rotors 2 zum besseren Verständnis vorgenommen wurde, ist der Bau der Leitung 16 des Rotors 1 derselbe, mit einem zylindrischen Durchgang, der für die Leitung 16 ähnlich ist und einer zentralen Stütze mit Löchern.
Die 6 zeigt eine transversale Sicht durch die zweite Leitung 17 der Leitung 13, entlang der Linie VI-VI des Bildes 2. Während der Schnitt durch Linie VI-VI entlang der Leitung 17 des Rotors 1 zum besseren Verständnis vorgenommen wurde, ist der Bau der Leitung 30 des Rotors 2 derselbe.
Die 7 zeigt eine transversale Sicht durch den Rotor 1, entlang der Linie VII-VII der 2. Während der Schnitt durch Linie VII-VII entlang dem Rotor 1 zum besseren Verständnis vorgenommen wurde, ist der Bau des Rotors 2 derselbe.
Während die Leitungen 13 und 26 der Rotoren 1, 2, mit der ersten und zweiten Leitung 16, 17, 29, 30 in den stromabwärts liegenden Enden der Rotore 1, 2 gezeigt wurden, kann solche Leitung in jeglicher anderen Lage der Rotoren geliefert werden, in dem Maße, wie die Einlässe radial nach innen im Verhältnis zu den Auslässen der Leitungen liegen.
Nachstehend wird die zentrifugale Wirkung der Drehbewegung auf das Blut und auf den Anteil des Blutes der durch die Leitungen 13, 26 abgeleitet wird, erklärt. Wenn eine Erklärung im Verhältnis mit einem der Rotoren erfolgt, werden die gleichen Konzepte für den anderen angewandt. Wenn sich ein Rotor dreht, dreht sich die Wand 33 mit einer Winkelgeschwindigkeit ω und der Druck in der Leitung im Zentrum des Rotors ist geringer als der Druck am Einlass der Leitung. Infolge dieses Druckabfalls geht das Blut in 15, 28 ein, wo die Blutpartikel durch eine Zentrifugalkraft betroffen werden, die durch folgende Gleichung festgelegt ist. Fcentr = mω2rwo

F_centr:: Zentrifugalkraft
m:: Masse der Partikel
ω:: Winkelgeschwindigkeit
r:: Entfernung zur Längsachse des Rotors

Die Partikel, die eine größere Masse als das Plasma besitzen, sind von einer größeren Zentrifugalkraft betroffen. Die 5 zeigt, dass die Zentrifugalkraft einen Höchstwert in den Einlassen 15, 28 der Leitungen besitzt, wo die größte Abtrennung der Partikel erfolgt. Daher erreicht der abgeleitete Teil des Blutes das Zentrum der Nabe mit einem Mindestgehalt an Partikeln. Vom Zentrum der Nabe aus fließt der Anteil des Blutes nach außen durch den Teil der Leitung 17, 30 mit einer Energie, die mathematisch durch die Gleichung von Bernoulli, im Verhältnis zu einem Koordinatensystem, das sich mit dem Rotor dreht, ausgedrückt werden kann:
wo:

w:: relative Geschwindigkeit in der Leitung
p:: Druck
ω:: Winkelgeschwindigkeit des Rotors
r:: Entfernung zur Längsachse des Rotors
g:: Schwerkraft
γ:: Einheitsgewicht
Δh:: Energieabfall des Blutes zwischen Einlass und Auslass.

Index 1 zeigt den Einlass.
Index 2 zeigt den Auslass.
Wenn die Terme der Gleichung (1) umdisponiert werden, ergibt sich folgendes:
Wenn die Flächen der Abschnitte vom Einlass und der Abschnitte vom Auslass gleich sind, ist die relative Geschwindigkeit der Flüssigkeit in der Leitung konstant. w1 = w2
Die Energieabfälle der Flüssigkeit zwischen dem Einlass und dem Auslass sind proportional zum Fluss, der in der Leitung zirkuliert.
wo:

Q:: Fluss, der in der Leitung zirkuliert.
ξ:: Widerstandskoeffizient der Leitung; hängt von der Länge der Leitung, Durchmesser und Querschnittsfläche ab.

Wenn wir den Koeffizient ε in der Formel (2) ersetzen:
Die Werte P1, P2 und ε hängen von den Flussbedingungen in der Pumpe und von der Pumpgeschwindigkeit ab. Die Werte r1 y r2 werden während des Entwurfes der Pumpe ausgewählt. Der Fluss Q, der in der Leitung zirkuliert, ist von der Gleichung (3) definiert. Der Wert Q ist für die hydrodynamische Dichtung des Spiels des Lagers notwendig, und dieser Wert kann bestimmt werden, indem man eine geeignete Kombination der Form der Leitung, der Länge der Leitung, Größe und Durchmesser, gemäß Angabe in der Gleichung (3) auswählt.
Während die Pumpe der Erfindung mit Dichtungs-/Lagermitteln und Vertiefung 4 gezeigt und beschrieben wurde, kann die Pumpe der Erfindung aus nur einem angrenzenden Antrieb oder aus den Rotoren 1, 2 bestehen. Die Schaufeln 6 biegen sich in entgegengesetzter Richtung zu den Schaufeln 20. Die Rotore 1, 2 drehen sich, gemäß den Konzepten der Erfindung, in entgegen gesetzten Richtungen um die Längsachse 11 der Pumpe. Gemäß den Drehungsrichtungen, entspricht die linke Seite der 1 dem Einlass F der Pumpe, während die rechte Seite der Abbildung dem Auslass der Flüssigkeit entspricht. Vorzugsweise haben die den Rotoren 1, 2 gegenüber gesetzten Enden eine konische Form, um den Flüssigkeitsfluss anzupassen. Die inneren Enden, die den Rotoren 1, 2 gegenüberstehen, sind angrenzend, in der Weise, so dass ein Auslass des Rotors 1, wenn Rotor 1 ein Einlassrotor ist, angrenzend zu einem Einlass des Rotors 2 ist, wenn der Rotor 2 als Auslassrotor definiert wird. Die Begriffe „Einlass" und „Auslass" werden benutzt, um den Rotor zu bezeichnen, der sich auf der Einlass-Seite oder auf der Auslass-Seite der Pumpe befindet. Selbstverständlich wird der Einlass und der Auslass der Pumpe vom Drehsinn der Rotoren abhängen.
Die Rotore 1, 2 können zweckmäßig innerhalb eines Gehäuses angeordnet werden, vorzugsweise in einem tubenförmigen zylindrischen Gehäuse und es können Komponente vom Motor des Stators 12, 25 zum Antrieb der Rotore bereit gestellt werden. Der erste Rotor 1 dreht sich durch die Antriebswirkung vom Motor des Stators 12 und überträgt Energie dem Flüssigkeitsfluss, vorzugsweise dem Blutfluss und erhöht die tangentiale Komponente der Flussgeschwindigkeit. Der Rotor 2 dreht sich in entgegengesetzter Richtung unter der Aktion der Komponente des Motors des Stators 25 und überträgt die Druckenergie dem Fluss. Es beseitigt auch die vorher erwähnte tangentiale Komponente an der Auslass-Seite der Pumpe für gegebene Kombinationen von Höhen und Entladen oder Auslässen. Die Schaufeln 6, 20 sind um die Rotore gebogen, insbesondere strecken sich die Schaufeln helikoidal über die Rotore mit Schaufeln 6, die eine Schnecke der ersten Richtung definieren und Schaufeln 20, die eine Schnecke der zweiten Richtung, entgegengesetzt zur ersten Richtung, definieren.
Gemäß einer weiteren Verkörperung der Erfindung zeigen die 8, 9 eine Rotationspumpe, die sich von der vorher beschriebenen unterscheidet, indem das Gehäuse dieser zweiten Verkörperung keine Vertiefung bereit stellt, um den Rotor zu halten, sondern der Rotor befindet sich in drehbarer Form durch Montagemittel innerhalb des Gehäuses montiert.
Wenn F die Richtung und der Sinn des Flusses ist, besteht die Pumpe vorzugsweise aus einem Rotor stromaufwärts 35 und einem Rotor stromabwärts 36, drehbar in entgegengesetzter Richtung innerhalb einer tubenförmigen Lagerung, eines Stators oder Gehäuses 37. Die Rotore 35, 36 können durch eine Achse verbunden sein, nicht bildlich gezeigt, damit sie sich um eine gleiche Achse, mit entgegen gesetzten Richtungen drehen und, falls gewünscht, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Die Rotore 35, 36 bestehen jeweils aus einer Nabe 39, 40 mit mindestens einer Antriebsschaufel 41, 42; jeder Rotor besitzt vorzugsweise vier helikoidale Schaufeln.
Die Naben 39, 40 enthalten Dauermagnete 55, 56 um zu erreichen, dass die Rotore sich unter dem durch die Spulen des Stators 43, 44 induzierten elektromagnetischen Feldes drehen.
Die Peripherie der Rotore ist durch die äußerste peripherische Oberfläche oder durch die peripherischen Ränder 45, 46 der Schaufeln 41, 42 definiert; ein Spiel oder Spalt 47, 48 ist jeweils zwischen den Rändern 45, 46 und der inneren Oberfläche des Gehäuses 37 definiert. Die Rotore 35, 36 sind innerhalb des Gehäuses durch ein Montagemittel montiert, das fähig ist beide Rotore über dem Gehäuse zu halten. Das Montagemittel enthält die entsprechenden konischen Halterungen 49, 50 und einer gemeinsamen zentralen Halterung 51, mit den Halterungen 49, 50, 51, die mit den jeweiligen Flügeln 52, 53 und 54 verbunden sind, kreisförmig abgetrennt um den Konus und die zentrale Halterung zum Gehäuse. Das Halterungsmittel, d.h., die konische Halterung, die zentrale Halterung und die Flügel sind fest auf dem Gehäuse mit irgendeinem Befestigungsmittel verbunden, wie z.B. Gewinde, Schweißungen, usw. Die Naben 39, 40 können in Drehform auf den Halterungen 49, 50, 51 montiert sein, mit irgendeinem geeigneten Lager, wie Kugellager, Nadellager, usw. die als Diagramm und durch die Referenzen 57, 58 und 59 bildlich dargestellt wurden.
Die Dichtungs- oder Lagermittel können gemäß der Erfindung in den Rotoren in identischer Form disponiert werden, wie in der ersten Verkörperung, die vorher beschrieben wurde, mit Ausnahme, dass kein konzentrisches Band den Rotoren bereit gestellt wird, sondern die Ränder der Schaufel 45, 46 frei von jeglicher Deckungsstruktur sind und sich direkt in der inneren Fläche des Gehäuses gegenüber stehen. Genau wie in der ersten Verkörperung der Erfindung, werden die Scherkräfte in den Spalten 47, 38 neutralisiert, wobei ein Teil des Blutes zu den Spalten gesteuert wird. Insbesondere wird ein Teil des Blutes, welches aus Plasma zusammengesetzt ist, vom Blutfluss abgetrennt und zum Spiel abgeleitet mit dem Vorhaben der Dichtung. Dieser abgeleitete Anteil des Blutes wird minimal durch die Scherkräfte belastet in dem Maße, in dem es einen geringen Anteil an roten Blutkörpern hat.
Gemäß einer zweiten Verkörperung der Erfindung, bestehen die Mittel um diesen abgeleiteten Anteil des Blutes zu dem Spiel zu führen mindestens aus einer Leitung 60, 61 in jeweils jedem der Rotore 35, 36. Jede Leitung 60, 61 besitzt mindestens einen Auslass 62, 63, der in der Peripherie des Rotors liegt, grundsätzlich am peripherischen Rand 45, 46 der Schaufeln 41, 42, und mindestens einen Einlass 64, 65, der radial nach innen im Verhältnis zum Auslass in einer peripherischen Fläche der Naben 39, 40 liegt. Der abgeleitete Anteil des Blutes geht in den Einlass 64, 65 ein und durch die Auslässe 62, 63 raus, jeweils im Spiel oder Spalt 47, 48 um die Dichtungen aus Druckflüssigkeit zwischen den peripherischen Rändern der Schaufel und des Gehäuses zu bilden. Vorzugsweise besteht jede Leitung aus einem ersten Teil oder ersten Leitung 66, 67, die sich vom Einlass 64, 65 radial zu einer zentralen Leitung 68, 69 ausdehnt, um diesen abgeleiteten Teil der Flüssigkeit zur zentralen Leitung des Rotors zu führen und mindestens ein zweiter Teil oder zweite Leitung 70, 71 in flüssiger Verbindung zur zentralen Leitung und die sich radial vom Zentrum des Rotors zu den Auslässen 62, 63 ausdehnt, um den Teil der Flüssigkeit vom Zentrum des Rotors zum Auslass zum Spiel oder Spalt 47, 48 zu führen.
Grundsätzlich mit der gleichen Wirkung, wie in der ersten Verkörperung geht das Blut in die Einlässe 64, 65 ein, und da diese Einlässe radial nach innen im Rotor im Verhältnis zu der Lage der Auslässe 62, 63 liegen, werden die Leitungen 60, 61 als Beispiel, wie eine Zentrifugalpumpe arbeiten, wobei sie einen Anteil des Blutes mit einem geringen Inhalt an roten Blutkörpern in die Einlässe 64, 65 nehmen; das Blut wird über die Leitungen 66, 67 über die zentralen Leitungen 68, 69 und über die Leitungen 70, 71 und Auslässe 62, 63 in das Spiel oder den Spalt 47, 48 geführt.
Genau wie in der Verkörperung der 1, kann die Pumpe nur aus einem Rotor mit der technischen Beschreibung der Erfindung bestehen. Insbesondere kann die Pumpe der 8, 9 aus einem Rotor 35 bestehen, mit dem Dichtungsmittel 60, 62, 64 gemäß Erfindung, ohne Rotor 36 aber mit Halterungsmittel 49, 51, 52, 54, die in den Stellen bereit gestellt werden, wie sie in den Bildern dargestellt werden.
Während die vorgezogenen Verkörperungen dieser Erfindung bildlich dargestellt und beschrieben wurden, ist es für Personen, die im Fach qualifiziert sind, selbstverständlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzugehen, wie es in den beiliegenden Patentansprüchen definiert ist.

Claims

Eine Rotationspumpe (P) um eine Flüssigkeit zu pumpen, die flüssige Komponente und Komponente mit Partikeln hat, die Pumpe (P) besteht aus: einem Gehäuse (3), mindestens einem Rotor (1, 2) der drehbar im Gehäuse (3) montiert ist, der Rotor (1, 2) besteht aus einer Nabe (5, 19) um die Antriebskraft zu empfangen, um den Rotor (1, 2) zu drehen und mindestens einer Schaufel (6, 20) auf der Nabe (5, 19) um die Flüssigkeit anzutreiben; die Schaufel (6, 20) dehnt sich zum Gehäuse (3) aus und definiert einen Spalt (9, 23) zwischen einer Peripherie (8) des Rotors (1, 2) und dem fest angebrachten Gehäuse (3), und hydrodynamischen Siegelungsmitteln, um besagten Spalt (9, 23) wesentlich zu versiegeln; das Dichtungsmittel enthält einen Teil der Auslassleitung (17), die sich wesentlich radial nach außen über besagte Nabe (5, 19) und besagte Schaufel (6, 20) ausdehnt, um die Dichtungsflüssigkeit in besagten Spalt (9, 23) einzuspritzen. Die Eigenschaft besteht darin, dass besagter Teil der Auslassleitung (17) dem Teil der Einlassleitung (16) voraus geht, um Dichtungsflüssigkeit von der gepumpten Flüssigkeit zu entnehmen und sie zu dem Teil der Auslassleitung (17) zu liefern; besagter Teil der Einlassleitung (16) dehnt sich wesentlich in eine Richtung radial nach innen durch besagte Nabe (5, 19), in der Weise, dass die Komponente der Partikel sich von besagtem Teil der flüssigen Komponente zentrifugal abtrennt, in der Weise, dass die Dichtungsflüssigkeit, die über besagten Teil der Einlassleitung (16) genommen wird, ein bedeutend geringeres Verhältnis der Partikel/Flüssigkeit hat, als die Flüssigkeit, die über die Pumpe (P) gepumpt wird.
Die Pumpe (P), die im Patentanspruch 1 beschrieben wird, mit der Eigenschaft, dass die Flüssigkeit aus Blut besteht, wo die Komponente Partikel roter Blutkörper und Plaketten einschließt, die in der flüssigen Blutkomponente mit geführt werden.
Die Pumpe (P), die im Patentanspruch 1 oder 2 beschrieben wird, mit der Eigenschaft, dass sie außerdem aus einem äußeren koaxialen Band (7, 21) besteht, welches eine äußere peripherische achsensymmetrische Oberfläche (8, 22) hat; die Schaufel (6, 20) wird zwischen der Nabe (5, 19) und dem Band (7, 21) befestigt; die Peripherie des Rotors ist durch die peripherische Oberfläche (8, 22) des Bandes (7, 21) definiert und der Spalt (9, 23) ist zwischen der peripherischen Fläche (8, 22) und dem Band (7, 21) und dem Gehäuse (3) definiert.
Die Pumpe (P), die im Patentanspruch 3 beschrieben wird, mit der Eigenschaft, dass das Gehäuse (3) eine ringförmige Vertiefung (4) definiert und das Band (7, 21) in der Vertiefung (4) drehbar gelagert ist; der Spalt (9, 23) wird zwischen dem Band (7, 21) und dem Gehäuse (3) innerhalb der Vertiefung definiert.
Die Pumpe (P), die in jeder der vorhergehenden Patentansprüchen beschrieben wird, mit der Eigenschaft, dass die Nabe (5, 19) eine Vielfalt von Antriebsschaufeln (6, 20) enthält, jede Schaufel (6, 20) beinhaltet mindestens einen Teil der Auslassleitung (17), die sich radial nach außen durch die Schaufel (6, 20) ausdehnt.
Die Pumpe (P), die in jeder der vorhergehenden Patentansprüchen beschrieben wird, mit der Eigenschaft, dass mindestens ein Rotor (1, 2) aus zwei angrenzenden Rotoren (1, 2) besteht, die unabhängig voneinander sind und die sich in entgegengesetzte Richtungen drehen.
Eine Methode, um eine Dichtung bereit zu stellen, welche die Schädigung der Partikel reduziert, die von der flüssigen Komponente des Blutes mitgeführt werden, die durch eine Rotationsmaschine fließen, vorzugsweise eine Blutpumpe (P); die Maschine oder Pumpe (P) besteht aus einem Gehäuse (3), durch welches Blut fließt, einem Rotor (1, 2), der in diesem Gehäuse (3) angebracht ist, um in dem Blutfluss zu drehen und ein achsensymmetrischer Spalt (9, 23) gebildet unter einer äußeren Peripherie besagten Rotors (1, 2) und dem Gehäuse (3); die Methode hat die Eigenschaft, dass sie aus folgenden Schritten besteht: wesentliche Abtrennung, innerhalb der Maschine oder Pumpe (P) von mindestens einem Anteil Blut in Zellen und der flüssigen Komponente und Einspritzung der getrennten flüssigen Komponente in besagten Spalt (9, 23).
Die Methode, die im Patentanspruch 7 beschrieben wird, hat die Eigenschaft, dass der Abtrennungsschritt darin besteht, besagtes Blut einer Zentrifugierung zu unterwerfen und zumindest einen Anteil der flüssigen Komponente für besagten Einspritzungsschritt zu verwenden.
Die Methode, die im Patentanspruch 8 beschrieben wird; besagter Rotor (1, 2) besitzt eine Achse (11) auf welcher besagter Rotor (1, 2) sich dreht sowie besagten Spalt (9, 23); es besteht mindestens ein relativ enger Spalt zwischen dem Rotor (1, 2) und dem Gehäuse (3); diese Partikel sind empfindlich für Beschädigung in besagtem Spalt (9, 23), wenn sie einer übermäßigen Spannung wegen der Umdrehung besagter äußeren Peripherie im Verhältnis mit besagtem Gehäuse (3) unterworfen werden; besagte Methode hat die Eigenschaft, dass die besagte Zentrifugierung aus folgendem besteht: einem kontinuierlichem Zentrifugieren besagten Blutes innerhalb des Rotors (1, 2), in der Weise, dass besagte Partikel eine Gradientenkonzentration erreichen, die in eine Richtung steigt, die sich radial nach außen von besagter Achse (11) dehnt, Speisung von mindestens einem Teil der Flüssigkeit radial näher an dieser Achse (11) und Einspritzung besagter gespeisten Flüssigkeit in besagten Spalt (9, 23), um eine Dichtung oder hydrodynamisches Lager zwischen besagter äußeren Peripherie des Rotors und besagtem Gehäuse (3) zu bilden, wo besagte Dichtung oder Lager aus einem Teil der flüssigen Komponente besteht, die wesentlich frei von Partikeln oder in einer verdünnten Konzentration derselben ist.
Die Methode, die im Patentanspruch 9 beschrieben wird, wo besagte Spannungen Scherkräfte beinhalten, die in besagtem Spalt (9, 23) erzeugt wurden.
Die Methode, die im Patentanspruch 8, 9 oder 10 beschrieben wird, bei der besagter Rotor (1, 2) eine Achse (1) besitzt, auf welcher sich besagter Rotor (1, 2) dreht, mit der Eigenschaft, dass besagte Zentrifugierung innerhalb des besagten Rotors (1, 2) ausgeführt wird, in der Weise, dass die Blutkörper sich außerhalb dieser Achse (11) konzentrieren, in der Weise, dass besagtes Blut, welches näher an besagter Achse (11) ist, wesentlich freier von Zellen ist und besagter Abtrennungsschritt ab dort eine Abtrennung des Blutes einschließt, welches am nächsten zu besagter Rotorachse (11) ist, wesentlich vor dem Schritt der Einspritzung des abgetrennten Blutes in den Spalt (9, 23).
Die Methode, welche im Patentanspruch 8, 9, 10 oder 11 beschrieben ist, mit der Eigenschaft, dass besagte Zentrifugierung im besagten Rotor (1, 2) ausgeführt wird und ein Anteil des Blutes, welches wesentlich freier von Zellen ist, radial nach innen zur Rotorachse (11) gesteuert wird, und von dort aus weiter radial nach außen zu besagtem Spalt (9, 23).
Die Methode, welche im Patentanspruch 8, 9, 10, 11 oder 12 beschrieben wird, mit der Eigenschaft, dass besagte flüssige Komponente Plasma enthält und diese Zellen rote Blutkörper einschließen; besagter Abtrennungsschritt besteht aus einer hohen Proportion roter Blutkörper von dem Teil des Plasma und besagter Einspritzungsschritt aus der Einspritzung besagten Plasmaanteils in besagten Spalt (9, 23) besteht.