DE3935502C2 - Gekapselte Flüssigkeitspumpe - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine gekapselte Flüssigkeitspum
pe, insbesondere für scherempfindliche Flüssigkeiten,
z. B. Blut, wobei in einem mit einem zentralen Zu- und
einem tangentialen Ablauf versehenen Pumpengehäuse mit
Pumpenboden ein taumelnder, nicht drehbarer Pumpenkör
per angeordnet ist.
Eine Flüssigkeitspumpe dieser Art ist aus der CH-PS 353 628
bekannt. Sie weist einen dünnen, kegelstumpfförmi
gen Pumpenboden aus magnetisierbarem Werkstoff auf, auf
dem ein als Taumelscheibe ausgebildeter Pumpenkörper
ruht, der eine große zentrale Öffnung aufweist und
während seiner Taumelbewegung eine gegenüberliegende
Kegelfläche um den Zulauf berührt. Außerhalb des
Pumpenbodens ist dessen Kegelflächen ein umlaufender
Magnet zugeordnet, dessen Umlaufbewegung auf den
Pumpenkörper übertragbar ist. Beim Pumpenbetrieb ge
langt die angesaugte Flüssigkeit durch die zentrale
Öffnung der Taumelscheibe auf beide Seiten des Pumpen
körpers. Daraus ergeben sich hohe Scherspannungen vor
allem im Bereich der Lagerung des Pumpenkörpers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssig
keitspumpe dieser Art so zu verbessern, daß die
Scherspannungen so gut wie vermieden werden.
Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht in den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Danach wird
der Arbeitsraum der Pumpe durch die Membran auf nur
eine Seite des Pumpenkörpers beschränkt. Der Pumpenkör
per selbst rotiert nicht, sondern bildet lediglich
einen rotierenden Förderspalt mit dem Gehäuse nach Art
einer Kreiselpumpe. Es treten praktisch keine Scher
kräfte auf.
Damit ist die erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe beson
ders für die Förderung von Blut oder andere Stoffe, wo
es auf besonders hohe Zuverlässigkeit ankommt, z. B.
explosionsgefährdete Fördermedien, geeignet. Die Pumpe
und der Pumpenkörper können vollständig mit einem
geeigneten elastischen Kunststoff ausgekleidet sein. Es
entfallen Lager- und Schmierprobleme. Der an sich
bekannte Magnetantrieb ermöglicht kleine Spalte und
definierte Magnetstellungen, die zu hohen energetischen
Wirkungsgraden führen.
Die geringe, bewegte Masse ermöglicht mit dem Magnetan
trieb eine Variation des Bewegungsablaufes, der zum
Beispiel sinusförmig überlagert moduliert werden kann.
Die hermetische Abdichtung vermeidet Gefahren durch
Leckage von innen wie außen, insbesondere auch von
Lufteintritt.
Die Erfindung wird nachstehend an in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Pumpe nach der Erfin
dung,
Fig. 2-9 axiale Querschnitte durch verschiedene Ausfüh
rungsformen der Pumpe bzw. eines Teiles der
Pumpe.
Nach den Fig. 1 und 2 besteht die erfindungsgemäße
Flüssigkeitspumpe aus einem Pumpenboden 1 und einem
darauf aufgeflanschten Pumpengehäuse 2, das mit einem
zentrischen Einlaß 3 und einem tangentialen Auslaß 4
für die zu fördernde Flüssigkeit versehen ist.
Im Pumpengehäuse 2 ist ein nicht drehbarer, taumelnder
Pumpenkörper 5 angeordnet und auf dem Pumpenboden 1
pendelnd gelagert. Die pendelnde Lagerung besteht hier
aus einer im Pumpenboden 1 und im Pumpenkörper 5
eingespannten biegsamen Achse 6 aus elastischem Werk
stoff.
Die Oberseite 7 des Pumpenbodens 1 und die ihr
gegenüberliegende Innenseite 8 des Pumpengehäuses 2
sind leicht konisch geformt, derart, daß sie sich zur
Gehäusemitte hin verjüngen.
Der Pumpenkörper 5 ist hier als eine ebene, kreisrunde
Taumelscheibe 9 ausgebildet. Ein zwischen ihrem Umfang
und der Seitenwand des Pumpengehäuses 2 bestehender
Spalt 10 ist von einer Membran 11 aus elastischem
Werkstoff überbrückt, die zwischen dem Pumpenboden 1
und dem Pumpengehäuse 2 eingespannt und fest mit dem
Pumpenkörper 5 verbunden ist. Sie verhindert eine
Rotation des Pumpenkörpers 5 und dichtet einen unter
halb des Pumpenkörpers 5 befindlichen Antriebsraum 12
gegenüber einem oberhalb des Pumpenkörpers 5 befindli
chen Arbeitsraum 13 ab.
In der Taumelscheibe 9 sind entlang ihres Umfanges
Magneten 14 eingelassen, denen im Pumpenboden 1
eingesetzte Elektromagneten 15 zugeordnet sind. Die
Magneten 14 können elektrisch so angesteuert werden,
daß jeweils einander gegenüberliegende Magnetpole
entgegengesetzt magnetisch gepolt sind. Dadurch werden
korrespondierende Magnetpole der Magneten 14 im Pumpen
körper 5 angezogen bzw. abgestoßen. Bei Erreichen der
augenblicklichen Endlage erfolgt die Erregung des
nächstfolgenden Magnetpaares 14, 15. So entsteht ein
umlaufendes magnetisches Kraftfeld, das zu einer
Taumelbewegung des Pumpenkörpers 5 führt. Mittels
zusätzlicher Sensoren, z. B. Hallsensoren 16 kann eine
genaue und sichere Steuerung des Erregungsablaufes
erzielt werden. Diese kann auch über eine Abtrennung
und Auswertung der von den Magneten 14 in den Spulen 18
der Elektromagneten 15 im Pumpenboden 1 induzierten
Spannungen erreicht werden.
Die Beeinflussung der Magneten 14 führt zu einer
Taumelbewegung des Pumpenkörpers 5. Dabei entsteht
zwischen diesem und der Innenseite 8 des Pumpengehäuses
2 ein in Drehrichtung des Magnetfeldes umlaufender
Arbeitsspalt 17, der die zu pumpende Flüssigkeit in
Richtung des geringsten Widerstandes verschiebt, sie
damit in Rotation versetzt und nach den Fliehkraftge
setzen zum breiter werdenden Teil des Arbeitsraumes 13
beschleunigt.
Gleichzeitig erfolgt eine Verdrängung der Flüssigkeit
entlang der Mantelfläche des Pumpenkörpers 5. Die
Flüssigkeit wird somit durch zwei einander überlagerte
Vorgänge in Richtung zum tangentialen Auslaß 4 geför
dert, ohne daß sie schädlichen Scherkräften ausgesetzt
wird.
Eine ggf. vollständige Auskleidung des Arbeitsraumes 13
ermöglicht das Fördern empfindlicher Flüssigkeiten,
insbesondere Blut, wobei für die Auskleidung blutkom
patible Werkstoffe, z. B. Polyurethane, vorteilhaft
sind.
In Fig. 3 ist der Pumpenkörper 5 als nach unten leicht
konische Taumelplatte 19 ausgebildet, während die
Oberseite 20 des Pumpenbodens 1 eben ausgebildet ist.
In Fig. 4 sind der Pumpenkörper 5 als leicht konische
Taumelplatte 19 und die Oberseite 20 des Pumpenbodens 1
konisch ausgebildet.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Flüssigkeitspumpe, bei der der Pumpenkörper 5 statt auf
einer biegeelastischen Achse 6 auf einer Kugel 21
gelagert ist, die sich in einer Kugelpfanne 22 des
Pumpenbodens 1 abstützt.
Während in den Ausführungsformen der Fig. 1-5 die
Elektromagneten 15 im Pumpenboden 1 unterhalb der
Magneten 14 des Pumpenkörpers 5 angeordnet sind, sind
sie (25) in der Ausführungsform nach Fig. 6 und 7 am
Rand des Pumpenbodens 1 gegenüber den radial ausge
richteten Magneten 14 angeordnet.
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Pumpen
körper 5 aus einer Taumelplatte 9 und einem
mit deren Oberseite fest verbundenen konischen Aufbau
26 besteht. Das Pumpengehäuse 2 ist dementsprechend
ebenfalls konisch ausgebildet. Der Öffnungswinkel des
Aufbaues 26 ist zweckmäßig mindestens gleich dem
Öffnungswinkel des Gehäuses 2 plus mindestens dem
zweifachen Taumelwinkel β. Fig. 7 zeigt besonders
deutlich den umlaufenden Arbeitsspalt 17 zwischen dem
Pumpenkörper 5 und dem Pumpengehäuse 2.
Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Pumpen
körper 5 auf einer relativ langen Stange 27 aus
biegeelastischem Werkstoff gelagert ist, wodurch der
Taumelpunkt exzentrisch stärker versetzt ist. Hierdurch
können bei Einhaltung der Geometrie des Arbeitsraumes
13 die Elektromagnete 15 besser in den Pumpenboden 1
integriert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wäre
auch eine Kugellagerung 21 nach Fig. 5 möglich.
Um einen besseren Pumpwirkungsgrad bzw. eine bessere
Druckleistung zu erzielen, kann der Pumpenkörper 5
Sicken 28 aufweisen. Diese Sicken 28 oder Flügelauf
sätze können auch auf dem Pumpenkörper 5 der anderen
Ausführungsformen vorgesehen sein.
Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform, bei der anstelle des
Magnetantriebes ein Motorantrieb 33 vorgesehen ist. Der
Pumpenkörper 5 ist auf ein Kugellager 30 gespannt,
dessen Innenring mit einer Antriebsscheibe 31 verbunden
ist. Diese Antriebsscheibe 31 ist gegenüber der
Drehachse einer an ihr angreifenden Motorwelle 32 um
den Taumelwinkel β gekippt. Die Drehung der Motorwelle
32 bewirkt die gewünschte Taumelbewegung des Pumpen
körpers 5 ohne diesen selbst in Rotation zu versetzen.
Der Antriebsraum 14 ist gegenüber dem Arbeitsraum 13
durch die Membran 11 abgedichtet.
Claims (10)
1. Gekapselte Flüssigkeitspumpe, insbesondere für
scherempfindliche Flüssigkeiten, z. B. Blut, wobei
in einem mit einem zentralen Zu- und einem
tangentialen Ablauf versehenen Pumpengehäuse mit
Pumpenboden ein taumelnder, nicht drehbarer Pum
penkörper angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Pumpenkörper (5) aus einer Taumelscheibe (9, 19) besteht,
daß eine zwischen dem Pumpengehäuse (2) und dem Pumpenboden (1) eingespannte und an der Taumel scheibe (9, 19) befestigte Membran (11) aus elasti schem Werkstoff den oberhalb der Taumelscheibe (9, 19) befindlichen Arbeitsraum (13) gegenüber dem unterhalb der Taumelscheibe angeordneten Antriebs raum (12) abdichtet,
daß der Arbeitsraum (13) der Taumelbewegung des Pumpenkörpers (5) geometrisch so angepaßt ist, daß zwischen der Innenseite des Arbeitsraumes (13) und dem Pumpenkörper (5) ein umlaufender, minimaler Arbeitsspalt (17) gebildet ist und
daß der Pumpenkörper (5) mittels einer ortsfesten Pendellagerung - (6, 21, 27, 30) mit dem Pumpenboden verbunden ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Pumpenkörper (5) aus einer Taumelscheibe (9, 19) besteht,
daß eine zwischen dem Pumpengehäuse (2) und dem Pumpenboden (1) eingespannte und an der Taumel scheibe (9, 19) befestigte Membran (11) aus elasti schem Werkstoff den oberhalb der Taumelscheibe (9, 19) befindlichen Arbeitsraum (13) gegenüber dem unterhalb der Taumelscheibe angeordneten Antriebs raum (12) abdichtet,
daß der Arbeitsraum (13) der Taumelbewegung des Pumpenkörpers (5) geometrisch so angepaßt ist, daß zwischen der Innenseite des Arbeitsraumes (13) und dem Pumpenkörper (5) ein umlaufender, minimaler Arbeitsspalt (17) gebildet ist und
daß der Pumpenkörper (5) mittels einer ortsfesten Pendellagerung - (6, 21, 27, 30) mit dem Pumpenboden verbunden ist.
2. Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Pumpenkörper (1) Magneten (14)
trägt, denen ein im Pumpenboden (1) befindliches,
umlaufendes magnetisches Kraftfeld zugeordnet ist.
3. Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Pumpenkörper (5) auf einer
im Pumpenboden (1) gelagerten Kugel (21) ruht.
4. Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Pumpenkörper (5) auf einer
elastisch biegsamen Achse (27) gehalten ist.
5. Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Pumpenkörper (5) auf einem
Kugellager (30) gehalten ist, an dessen Innenring
eine um den Taumelwinkel (β) schräg gestellte,
umlaufend angetriebene Antriebsscheibe (31) an
greift.
6. Flüssigkeitspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite der
Taumelscheibe (9) eben und der Pumpenboden (1)
konisch ausgebildet sind.
7. Flüssigkeitspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite der
Taumelscheibe (19) konisch und der Pumpenboden (1)
eben ausgebildet sind.
8. Flüssigkeitspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite der
Taumelscheibe (19) eben und der Pumpenboden (1)
entgegengesetzt konisch ausgebildet sind.
9. Flüssigkeitspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Taumelscheibe auf
ihrer dem Arbeitsraum (13) zugewandten Seite einen
mit der Taumelscheibe (5) fest verbundenen Aufbau
(26) aufweist und daß das Pumpengehäuse (1) eine
entsprechende Form aufweist.
10. Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Pumpenkörper (5) aus einer
Taumelscheibe (9, 19) und einem darauf befindlichen
konischen Aufbau (26) besteht und daß der Arbeits
raum (13) im Pumpengehäuse (2) ebenfalls konisch
ausgebildet ist, derart, daß der Öffnungswinkel des
Aufbaus (26) mindestens gleich dem Öffnungswinkel
des Arbeitsraumes (13) des Pumpengehäuses (2)
zuzüglich dem zweifachen Taumelwinkel (β) ist.
Priority Applications (1)
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DE3935502A DE3935502C2 (de) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | Gekapselte Flüssigkeitspumpe |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3935502A DE3935502C2 (de) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | Gekapselte Flüssigkeitspumpe |
Publications (2)
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DE3935502A1 DE3935502A1 (de) | 1991-05-02 |
DE3935502C2 true DE3935502C2 (de) | 1995-04-13 |
Family
ID=6392162
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DE3935502A Expired - Fee Related DE3935502C2 (de) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | Gekapselte Flüssigkeitspumpe |
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1989
- 1989-10-25 DE DE3935502A patent/DE3935502C2/de not_active Expired - Fee Related
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