一种具有线接触轴承的磁悬浮血泵
阅读说明：本技术 一种具有线接触轴承的磁悬浮血泵 (Magnetic suspension blood pump with line contact bearing ) 是由 郭苗 黄健兵 陆斌 曲文宇 赖亚明 刘新 于 2020-12-03 设计创作，主要内容包括：一种具有线接触轴承的磁悬浮血泵,包括泵头和磁悬浮装置,该泵头包括:磁悬浮叶轮和泵壳,该泵壳包括泵顶壳和泵底壳,该泵顶壳与泵底壳互相扣合,该磁悬浮叶轮设置于泵壳内,磁悬浮叶轮和泵壳二者之间具有间隙；该泵底壳内设置有血液流道,在泵壳的外缘设有切向出口管,在泵底壳内设置有环形轴承座或凸起轴承；该磁悬浮叶轮包括叶片、永磁体和叶轮底座,该叶轮底座的下表面设置有与泵底壳相配合的凸起轴承或环形轴承座；该凸起轴承与轴承座/环形轴承座之间的接触方式为线接触。由于本申请磁悬浮血泵采用线接触的轴承,进一步降低了转子定子之间的接触面积,减少轴承结构对血液内细胞的破坏。接触面积和支撑方式可根据转速需求灵活调整。(A magnetic suspension blood pump with a line contact bearing comprises a pump head and a magnetic suspension device, wherein the pump head comprises a magnetic suspension impeller and a pump shell, the pump shell comprises a pump top shell and a pump bottom shell, the pump top shell and the pump bottom shell are mutually buckled, the magnetic suspension impeller is arranged in the pump shell, and a gap is formed between the magnetic suspension impeller and the pump shell; the bottom shell of the pump is internally provided with a blood flow channel, the outer edge of the pump shell is provided with a tangential outlet pipe, and the bottom shell of the pump is internally provided with an annular bearing seat or a convex bearing; the magnetic suspension impeller comprises blades, permanent magnets and an impeller base, wherein a raised bearing or an annular bearing seat matched with a pump bottom shell is arranged on the lower surface of the impeller base; the contact between the raised bearing and the bearing seat/annular bearing seat is line contact. Because this application magnetic suspension blood pump adopts the bearing of line contact, further reduced the area of contact between the rotor stator, reduced the destruction of bearing structure to the cell in the blood. The contact area and the supporting mode can be flexibly adjusted according to the requirement of the rotating speed.)
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种具有线接触轴承的磁悬浮血泵。
背景技术
目前相关生物溶液配送涉及到的医用输液泵、心脏泵系统等设备中的相应转轴或轴承均大面积接触生物溶液，容易造成旋转部件周围及内部的生物溶液或血液中的相关生物细胞破裂，造成生物溶液相关比例失调，不达标。上述问题如若造成大比例液体中的细胞损伤，可造成流道内部局部高剪切应力，继而引起流道堵塞、溶血、血栓、免疫抑制等严重后果。
发明内容
本申请提供一种具有线接触轴承的磁悬浮血泵，采用线接触/轴承，减少因磨损及接触面积较大引起的相关问题。
一种具有线接触轴承的磁悬浮血泵，包括泵头和磁悬浮装置，所述泵头包括:磁悬浮叶轮和泵壳，所述泵壳包括泵顶壳和泵底壳，该泵顶壳与泵底壳互相扣合，该磁悬浮叶轮设置于泵壳内，所述磁悬浮叶轮和泵壳二者之间具有间隙；所述泵底壳设置有血液流道，在泵底壳的外缘设有切向出口管，泵底壳内设置有环形轴承座或凸起轴承；
所述磁悬浮叶轮包括叶片、永磁体和叶轮底座，所述叶片设置于所述叶轮底座上表面；所述叶轮底座的上表面中部设置有中心分流椎，所述中心分流椎周围设置有至少一个血流穿孔，所述中心分流椎与泵顶壳设置的轴向入口管相对；所述叶轮底座的下表面与所述泵底壳相配合，两者互相贴合；所述叶轮底座的下表面设置有与泵底壳相配合的凸起轴承或环形轴承座，凸起轴承与环形轴承座之间的接触方式为线接触；所述叶轮底座内设置有永磁体，所述磁悬浮叶轮在磁悬浮力作用下悬浮起来，与所述磁悬浮装置配合，所述叶轮底座和泵底壳之间的间隙，使得在泵底壳内形成一段流道。
在一些实施例，所述凸起轴承为椭球形凸起。
在一些实施例，所述泵底壳内设置环形轴承座，所述叶轮底座的下表面设置凸起轴承；或所述泵底壳内设置凸起轴承，所述叶轮底座的下表面设置环形轴承座。
在一些实施例，所述凸起轴承的数量包括至少2个，呈对称或不对称分布。
在一些实施例，所述凸起轴承可设置于叶轮底座的下表面的正面/侧面或泵底壳的正面/侧面。
在一些实施例，所述血液流道为环状。
在一些实施例，所述磁悬浮装置设置在所述泵底壳的下方，其内设置有磁悬浮元件，所述磁悬浮元件包括定子软铁和电磁线圈，所述磁悬浮元件与磁悬浮叶轮中的所述永磁体对应构成电机。
在一些实施例，所述永磁体有与所述定子软铁对偶的磁极排布。
在一些实施例，所述叶轮底座的下表面向内凹陷或向外突出；所述泵底壳的内壁形状与所述叶轮底座的下表面相配合。
依据上述实施例，本申请的具有线接触轴承的磁悬浮血泵，其动力方式为无轴磁传动，采用线接触的轴承，进一步降低了转子定子之间的接触面积，线接触轴承配件数量更少，接触面近似于一段圆周线，接触面积和支撑方式可根据转速需求灵活调整；相比较于球面接触轴承的接触面积大幅度减小，本申请的线接触轴承配件数量更少，接触面近似于一个点。磁悬浮血泵依靠径向力及轴向力平衡实现装置内机械接触面积最低，降低了生物溶液中相关细胞损伤(例如血细胞、白细胞等)，并且总体质量轻、体积小，方便批量化生产。
附图说明
图1为本申请的一种具有线接触轴承的泵头的结构示意图；
图2为线接触与面接触的轴承结构对比示意图；
图3(a)～3(b)为本申请的一种磁悬浮叶轮的结构示意图；
图4为第一种实施例的一种具有线接触轴承的磁悬浮叶轮的结构示意图；
图5为第一种实施例的一种具有线接触轴承的泵底壳的结构示意图；
图6为第一种实施例的一种具有线接触轴承的泵头的结构示意图；
图7为第二种实施例的一种具有线接触轴承的磁悬浮叶轮的结构示意图；
图8为第二种实施例的一种具有线接触轴承的泵底壳的结构示意图；
图9为第二种实施例的一种具有线接触轴承的泵头的结构示意图；
图10为第三种实施例的一种具有线接触轴承的磁悬浮叶轮的结构示意图；
图11为第三种实施例的一种具有线接触轴承的泵底壳的结构示意图；
图12为第三种实施例的一种具有线接触轴承的泵头的结构示意图；
图13为第四种实施例的一种具有线接触轴承的磁悬浮叶轮的结构示意图；
图14为第四种实施例的一种具有线接触轴承的泵底壳的结构示意图；
图15为第四种实施例的一种具有线接触轴承的泵头的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
请参考图1，本申请提供一种具有线接触轴承的磁悬浮血泵，包括泵头和磁悬浮装置(未示出)，泵头包括:磁悬浮叶轮4和泵壳，泵壳包括泵顶壳2和泵底壳5，该泵顶壳2与泵底壳5互相扣合，该磁悬浮叶轮4设置于泵壳内，且磁悬浮叶轮4和泵壳5二者之间具有间隙；泵底壳5内设置有血液流道，在泵底壳5的外缘设有切向出口管50，泵底壳5内设置有环形轴承座(如图5的环形轴承座511)或凸起轴承(如图8的凸起轴承512)。
磁悬浮叶轮4包括叶片43、永磁体45和叶轮底座44，叶片43设置于叶轮底座44上表面；叶轮底座44的上表面中部设置有中心分流椎42，中心分流椎 42周围设置有至少一个血流穿孔40，中心分流椎42与泵顶壳2设置的轴向入口管20相对。
叶轮底座44的下表面与泵底壳5相配合，两者互相贴合。叶轮底座44的下表面设置有与泵底壳相配合的凸起轴承(如图4的凸起轴承411)或环形轴承座(如图7的凸起轴承412)，叶轮底座44与泵底壳5线接触。叶轮底座44内设置有永磁体45，磁悬浮电机工作时，永磁体45与磁悬浮装置配合，磁悬浮叶轮4在磁悬浮力作用下向泵底壳5方向产生一个拉力，使得轴承与轴承座贴紧，使得叶片43不至于接触泵顶壳2。叶轮底座44和泵底壳5之间的间隙，使得在泵底壳5内形成血液流道。血液经轴向入口管20输入后，从中心分流锥42向四方扩散，在旋转叶片43离心力的作用下向叶轮4外围运动，送入血液流道，并汇总至出口管50。因叶轮4边缘存在涡流，小部分血液从叶轮4与泵底壳5 之间的缝隙处回流，通过血液穿孔40再回到叶轮4上表面。
在一些实施例，凸起轴承为椭球形凸起。参考图4-图6，叶轮底座44下表面的椭球形凸起411(凸起轴承)与泵底壳内的环形轴承座511相配合，实现线接触；参考图7-图9，叶轮底座44下表面的环形轴承座412与泵底壳内的椭球形凸起512(凸起轴承)相配合，实现线接触。
在一些实施例，泵底壳内设置轴承座，叶轮底座44的下表面设置凸起轴承。例如：参考图4-图6，叶轮底座44下表面的椭球形凸起411(凸起轴承)与泵底壳内的环形轴承座511相配合，实现线接触。
在另一些实施例，泵底壳内设置凸起轴承，叶轮底座44的下表面设置轴承座。例如：参考图7-图9，叶轮底座44下表面的环形轴承座412与泵底壳内的椭球形凸起512(凸起轴承)相配合，实现线接触。
在一些实施例，凸起轴承的数量包括至少2个，凸起轴承之间可呈对称或不对称分布。
在一些实施例，凸起轴承可设置于叶轮底座44的下表面的正面或侧面。例如：参考图4-图6，叶轮底座44下表面的椭球形凸起411设置于叶轮底座44 下表面的正面，相应地，环形轴承座511设置于泵底壳5的正面；参考图10-图 12，叶轮底座44下表面的椭球形凸起413设置于叶轮底座44下表面的侧面，相应地，环形轴承座513设置于泵底壳5的侧面。
在另一些实施例，凸起轴承可设置于泵底壳5的正面或侧面。例如：参考图7-图9，椭球形凸起512设置于泵底壳5的正面，叶轮底座44下表面的正面设置了环形轴承座412；参考图13-图15，椭球形凸起514设置于泵底壳5的侧面，相应地，叶轮底座44下表面的侧面设置了环形轴承座414。
在一些实施例，磁悬浮装置设置在泵底壳5的下方，泵底壳5内设置有磁悬浮元件，磁悬浮元件包括定子软铁和电磁线圈，磁悬浮元件与磁悬浮叶轮中的永磁体45对应构成电机。
在一些实施例，永磁体45有与定子软铁对偶的磁极排布。
在一些实施例，叶轮底座44的下表面向内凹陷或向外突出；泵底壳的内壁形状与叶轮底座44的下表面相配合。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
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