[发明专利]血泵

说明书

本发明涉及一种血泵，其具有机械轴承部段。为此设有由金刚石构成的球部段。

本发明的主题是根据权利要求1的血泵以及用于血泵的轴承部段。

在现有技术中知道了用于支承血泵中转子的各种可能方式。此时最常见的是机械轴承、磁力轴承、流体动力轴承或上述轴承的混合形式。

在机械轴承情况下知道了所谓的“球/碗”轴承。因此例如US5707218描述了这种轴承，在此，球部段在轴向和径向上都支承在球帽部段中。

这种机械轴承因压紧力大而有许多缺点。

本发明的任务是提供一种用于血泵的轴承部段，其消除现有缺点。

根据本发明，该任务通过权利要求1的主题以及如权利要求1所述的血泵用轴承部段完成。

血泵包括壳体，壳体具有设于上游的入口、设于下游的出口和可转动支承的具有轴线和叶片的转子。此外设有用于支承转子的机械轴承，其中该机械轴承包括至少一个球部段和至少一个至少部分容纳该球部段的球帽部段。球部段在此是指如下的球部，其或是一个球体，或是因用一个平面截取球体而形成的球体部分。球部段被压到球帽部段上，从而在两个构件之间存在形状配合接合。

球帽部段在此是指球部的内表面即球形罩内表面或者球区的内部。球形罩形成球部段表面的弯曲部。球区形成球形层或球形垫圈的弯曲表面部分。

在球帽部段中会注意到沿转动轴线的球帽部段高度不应大于相应的球半径。球部段和球帽部段至少在局部以转动轴线为中心是旋转对称的，即球部段和球帽部段的叠置表面或相互压紧表面是旋转对称的。转动轴线在此基本上与转子的轴线重合。

球部段由优选借助由化学沉积法制成的硬质材料构成。在这里，硬质材料例如是指金刚石、金属碳化物或某些陶瓷材料。例如除了金刚石外，术语“硬质材料”也包含氮化物如优选立方晶氮化硼、氮化钛或氮化硅、或者碳化物如优选碳化硅、碳化硼、碳化钨、碳化钒、碳化钛或碳化钽以及氧化物如优选氧化铝或二氧化锆。硬质材料因其硬度而具有良好的耐磨性。此外，金刚石具有良好的导热性，因此由球部段和球帽部段之间的摩擦产生的热可以良好地被流过血泵的流体如血吸收。通过化学气相沉积法(CVD)制造的金刚石或其它的上述硬质材料如氮化硅或氮化硼也具有如下优点，它们相比于天然金刚石便宜许多并且经常具有更好的导热性。此外，可以通过现代的造型方法根据支承要求来设计球部段形状。

机械轴承优选承受大部分作用于转子的轴向力。此外，优选也由球帽部段承受一部分径向作用的力。摩擦面在此通过球部段与球帽部段之间的接触面预定。但在此要注意，在球部段和球帽部段之间有弹性液动态润滑区或者混合摩擦区即由固体和液体造成的摩擦区，在该区域内存在很薄一层液体就像在这里是血或食盐溶液。弹性流体动态润滑不同于液压动态支承。

为了获得适当的摩擦面设定尺寸而可以规定，如此选择球部段或球帽部段的曲率(即半径)，由球部段的径向和轴向作用力赋予球帽部段的力矢量垂直于该摩擦面。这可以指明球帽部段或球部段的待选择的曲率半径。

此外，可以如此选择球部段的或球帽部段的曲率，如此设定球帽部段轴向面积(即球帽部段投影到垂直于转动轴线的平面的面积)的大小与球帽部段径向面积(即球帽部段径向投影面积)的大小之比，其对应于轴向作用力与径向作用力之比。

驱动力轴向/径向(Fa/Fr)之比优选限定出起点切向角度α_start>arctan(Fa/Fr)。

终点切向角度优选由复合材料的摩擦值限定。适用的是α_end>arctan(μ)，低于该角度则出现自锁，即存在摩擦过大的危险。

优选地，就像所出现的那样，球帽部段设计成是扁平的(即沿转动轴线的横向的半径与平行于转动轴线的高度之比明显大于1)，即，将终点切向角度最大化，而在出现磨损情况下由球帽部段构成的球无法抖动。