CN103341220B - 一种无阀容积式心脏泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无阀容积式心脏泵，包括经螺钉连接在一起的用以形成流体容腔的上腔体盖与下腔体盖，其特征在于：所述上腔体盖与下腔体盖之间形成的流体容腔内还设有章动盘，所述上腔体盖与下腔体盖的内盖面上分别对称设置有球面副凹槽，所述章动盘的中部设有与球面副凹槽形成球面副结构的球面副凸部；所述上腔体盖与下腔体盖的内盖面以球面副凹槽为顶成内锥面布设，且与章动盘的盘面成线接触；所述上腔体盖的外盖面上设有一用以驱动章动盘转动的电磁铁及电磁铁线圈绕组。本发明作为一个容积式泵却避免了单向阀的使用，从而避免了单向阀的疲劳破坏，对比于旋转式泵具有流量、压力稳定的优点。
Description
技术领域
本发明涉及泵体，特别涉及一种无阀容积式心脏泵。
背景技术
常见的流体泵主要有容积式泵和旋转式泵，大部分容积式泵由一个大小可变的容腔和两个单向阀组成，少数采用配流盘取代单向阀，对于采用单向阀的容积泵，由于单向阀频繁动作，容易造成损坏，而采用配流盘的容积泵，工作时，摩擦较大，也存在种种问题，尤其在人工血泵的应用上，传统的容积泵更显得体积庞大，而且由于工作时间长，无停歇，单向瓣更容易破坏；对于旋转式泵，其流量和压力要靠叶片的高转速运动来保证，在人工血泵的应用上，由于体积小，要保证一定的流量和压力的情况下，其叶片的转速都要达到一万转甚至更高，着就造成了叶片对血液的破坏严重，而且控制困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无阀容积式心脏泵，本发明解决了传统容积式心脏泵单向瓣易破坏的问题，并且在达到相同的流量和压力的情况下，其转速可远低于传统的旋转式心脏泵。
本发明的技术方案在于：
一种无阀容积式心脏泵，包括经螺钉连接在一起的用以形成流体容腔的上腔体盖与下腔体盖，其特征在于：所述上腔体盖与下腔体盖之间形成的流体容腔内还设有章动盘，所述上腔体盖与下腔体盖的内盖面上分别对称设置有球面副凹槽，所述章动盘的中部设有与球面副凹槽形成球面副结构的球面副凸部；所述上腔体盖与下腔体盖的内盖面以球面副凹槽为顶成内锥面布设，且与章动盘的盘面成线接触；所述上腔体盖的外盖面上设有一用以驱动章动盘转动的电磁铁及电磁铁线圈绕组。
其中，还包括一经螺钉锁附于上腔体盖与下腔体盖外侧壁上的且用以与流体容腔连通的配流接头，所述配流接头上设有一隔板，所述配流接头隔板两侧中，一侧设有流体进口，另一侧设有流体出口。
所述上腔体盖的外盖面的中部设有圆形凸台，且外盖面与内盖面的内锥面平行布设，所述电磁铁成梅花环状，且电磁铁内环上均布有若干向内伸出的磁极，所述磁极的下侧面成以利配合外盖面的锥面布设，位于两相邻磁极之间的电磁铁上绕制有线圈绕组，所述磁极的前部上侧面成圆形台阶状，所述磁极的圆形台阶状上安设有经螺钉固连于圆形凸台上的压板。
所述章动盘上开设有一用以安设隔板的开口，所述章动盘的球面副凸部上开设有滑槽。
所述上腔体盖与下腔体盖的内盖面上还设置有用以安设隔板的隔板槽，所述隔板的前端设有一用以连接于滑槽内的销钉。
所述上腔体盖与下腔体盖的内侧壁成球面状，所述章动盘的边缘部也为球面状，其球面半径比上、下腔体盖侧壁的球面半径小0.1mm。
本发明的优点在于：
本发明作为一个容积式泵却避免了单向阀的使用，从而避免了单向阀的疲劳破坏，对比于旋转式泵具有流量、压力稳定的优点。
附图说明
图1为本发明实施例的***结构示意图。
图2为本发明实施例的下腔体盖结构示意图。
图3为本发明实施例的上腔体盖结构示意图。
图4为本发明实施例的章动盘结构示意图。
图5为本发明实施例的配流接头结构示意图。
图6为本发明实施例的电磁铁及其线圈绕组的连接结构示意图。
图7为本发明实施例的压板结构示意图.
图8为本发明实施例的装配好的整体结构示意图。
图9为本发明实施例工作状态时的四个视角下的剖视结构示意图。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
参考图1至图9，本发明涉及一种无阀容积式心脏泵，包括经螺钉7连接在一起的用以形成流体容腔的上腔体盖4与下腔体盖6，所述上腔体盖4与下腔体盖5之间形成的流体容腔内还设有章动盘5，所述上腔体盖4与下腔体盖6的内盖面上分别对称设置有球面副凹槽10，所述章动盘5的中部设有与球面副凹槽10形成球面副结构的球面副凸部5-1；所述上腔体盖4与下腔体盖6的内盖面以球面副凹槽10为顶成内锥面15布设，且与章动盘5的盘面成线接触；所述上腔体盖4的外盖面上设有一用以驱动章动盘5转动的电磁铁3及电磁铁线圈绕组11。
还包括一经螺钉8锁附于上腔体盖4与下腔体盖6外侧壁上的且用以与流体容腔连通的配流接头9，所述配流接头9上设有隔板12，隔板两侧中，一侧设有流体进口，另一侧设有流体出口。
上述上腔体盖4的外盖面的中部设有圆形凸台4-1，且外盖面7与内盖面的内锥面平行布设，所述电磁铁9成梅花环状，且电磁铁内环上均布有若干向内伸出的磁极9-1，所述磁极9-1的下侧面成以利配合外盖面的锥面布设，位于两相邻磁极之间的电磁铁9上绕制有线圈绕组11，所述磁极的前部上侧面成圆形台阶状，所述磁极的圆形台阶状上安设有经螺钉1固连于圆形凸台4-1上的压板2。
上述章动盘5上开设有一用以安设隔板12的开口5-2，所述章动盘的球面副凸部5-1上开设有滑槽5-1-1。
上述上腔体盖4与下腔体盖6的内盖面上还设置有用以安设隔板12的隔板槽13，所述隔板12的前端设有一用以连接于滑槽5-1-1内的销钉14。
上述上腔体盖4与下腔体盖6的内侧壁成球面状16，所述章动盘5的边缘部也为球面状，其球面半径比上、下腔体盖侧壁的球面半径小0.1mm。
本发明的具体实施过程：
本发明解决了传统容积式心脏泵单向瓣易破坏的问题，并且在达到相同的流量和压力的情况下，其转速可远低于传统的旋转式心脏泵。
本发明是基于章动原理而设计的，该泵体的整体结构如图1所示，它由下腔体盖6，上腔体盖4，章动盘5，配流接头9，电磁铁3，压块2和大小三种螺钉1、7、8等组成。
如图2为下腔体盖示意图，其关键部分主要有锥面15（该锥面的加工要保证章动盘倾斜后与之能形成线接触，而非点接触），球面副凹槽部分10和球面16。
如图3为上腔体盖示意图，上腔体盖4和下腔体盖6的结构类似，其内部结构与下腔体盖一样，为一个锥面、球面副凹形部分和一球面，外部结构如图中1所示的部分为一个锥面，与内部锥面平行。
如图4为章动盘示意图，章动盘中间的球体为球副的凸形部分，章动盘边缘为球面，球面半径比上下腔体球面半径小0.1mm左右，保证密封的同时又可避免摩擦，章动盘带有缺口，并在球体上开有一个滑槽。
如图5为配流接头示意图，该零件上带有一隔板，隔板两侧有一个流体入口和一个流体出口，进出口必须尽量靠近隔板，隔板上有一销钉，与章动盘上的滑槽构成滑移副。
如图6为电磁铁及电磁铁线圈绕组连接示意图，电磁铁上绕有六匝线圈绕组，各个磁极末端为一圆锥面参数与上腔体的外锥面一样，两者起配合作用，内侧加工一个圆形台阶，作为压板施压的作用面。
如图7为压板示意图。
各个零件的装配情况如图1所示，上下腔体盖靠圆周台阶定位，再用螺钉锁紧，章动盘与上下腔体盖为球副连接，配流接头与上下腔体盖的连接靠进配流接头上的隔板和上下腔体盖的隔板槽定位，再用螺钉锁紧，隔板上面的销钉与章动盘球体上面的滑槽形成滑移副，用来限制章动盘的转动，电磁铁与上腔靠锥面定位，再用压板压紧。
该泵在工作时，章动盘是唯一的运动部件，由于章动盘的转动被配流接头隔板上的销钉所限制，因此章动盘只做章动摆动，而无自转运动。该泵的驱动部件为装在上面的电磁铁，通过控制电磁铁上面各个线圈的通电断电来控制电磁铁上各个磁极的磁力大小，章动盘在磁极的磁力作用下，处于倾斜状态，盘面紧贴着上下腔体盖的内锥面，形成两段接触线，这两段接触线和配流接头的隔板将内部容腔隔开，分为两部分。
通过一定的规律来控制各个线圈的通电断电就可以让磁力最大的磁极做圆周变换（假设从上往下看为顺时针）。章动盘受电磁铁磁极的磁力作用，也做顺时针圆周循环摆动（无自转），接触线也做顺时针转动，仅考虑下腔体盖的情况下，若把接触线到隔板左边进口的区域作为入口区，把接触线到隔板右边出口的区域作为出口区，则由于接触线的顺时针转动，造成入口区域不断变大，形成负压，血液从入口流入，而出口区域不断变小，将血液从出口压出，当接触线转到出口位置时，入口区域达到最大，出口区域达到最小，这时，接触线以很短的时间绕过隔板，将原来的入口区变成出口区，而入口区又从小不断变大，出口区从大不断变小，如此循环。上腔的情况跟下腔是一样的。简单来讲，章动盘受电磁铁磁极的磁力作用，做顺时针圆周循环摆动，章动盘驱动容腔内的血液也做顺时针圆周运动，由于配流接头上的隔板将环形容腔隔断，迫使血液必须从隔板左边的入口流向隔板右端的出口。当磁极做逆时针变换时，章动盘做逆时针章动摆动，血液便从隔板右端的入口流向隔板左端的出口，因此哪一个为入口，哪一个是出口取决于章动盘的摆动方向。
本发明可用于开发新型人工心脏泵，与目前的人工心脏泵相比具有流量压力稳定，转速低的特点，而且不具有单向瓣，可避免单向瓣的疲劳破坏。当用于工业领域，由于泵体较大，可将磁力驱动换为机械驱动。
本发明工作时要配合控制电路，利用单片机编程来控制电磁铁上磁力最强的磁极的变换速度和方向以及磁力的大小，来控制流体流量、流动方向和流体输出压力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (6)
1. 一种无阀容积式心脏泵，包括经螺钉连接在一起的用以形成流体容腔的上腔体盖与下腔体盖，其特征在于：所述上腔体盖与下腔体盖之间形成的流体容腔内还设有章动盘，所述上腔体盖与下腔体盖的内盖面上分别对称设置有球面副凹槽，所述章动盘的中部设有与球面副凹槽形成球面副结构的球面副凸部；所述上腔体盖与下腔体盖的内盖面以球面副凹槽为顶成内锥面布设，且与章动盘的盘面成线接触；所述上腔体盖的外盖面上设有一用以驱动章动盘转动的电磁铁及电磁铁线圈绕组。
2.根据权利要求1所述的一种无阀容积式心脏泵，其特征在于：还包括一经螺钉锁附于上腔体盖与下腔体盖外侧壁上的且用以与流体容腔连通的配流接头，所述配流接头上设有一隔板，所述配流接头隔板两侧中，一侧设有流体进口，另一侧设有流体出口。
3.根据权利要求1或2所述的一种无阀容积式心脏泵，其特征在于：所述上腔体盖的外盖面的中部设有圆形凸台，且外盖面与内盖面的内锥面平行布设，所述电磁铁成梅花环状，且电磁铁内环上均布有若干向内伸出的磁极，所述磁极的下侧面成以利配合外盖面的锥面布设，位于两相邻磁极之间的电磁铁上绕制有线圈绕组，所述磁极的前部上侧面成圆形台阶状，所述磁极的圆形台阶状上安设有经螺钉固连于圆形凸台上的压板。
4.根据权利要求3所述的一种无阀容积式心脏泵，其特征在于：所述章动盘上开设有一用以安设隔板的开口，所述章动盘的球面副凸部上开设有滑槽。
5.根据权利要求4所述的一种无阀容积式心脏泵，其特征在于：所述上腔体盖与下腔体盖的内盖面上还设置有用以安设隔板的隔板槽，所述隔板的前端设有一用以连接于滑槽内的销钉。
6.根据权利要求1或5所述的一种无阀容积式心脏泵，其特征在于：所述上腔体盖与下腔体盖的内侧壁成球面状，所述章动盘的边缘部也为球面状，其球面半径比上、下腔体盖侧壁的球面半径小0.1mm。
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