CN105705794B - 由至少两种不同的能够烧结的材料制成的泵壳体 - Google Patents

由至少两种不同的能够烧结的材料制成的泵壳体 Download PDF

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Abstract

本发明涉及泵装置,包括:i.叶轮;ii.泵壳体,所述泵壳体至少部分地包围内部区域,所述泵壳体具有入口和出口;其中,所述叶轮设置在所述泵壳体的内部区域中;其中,所述泵壳体包括至少一个第一部分区域和至少一个另外的部分区域;其中,所述第一部分区域包括陶瓷,其中,所述另外的部分区域包括金属,其中,所述第一部分区域的至少一个部分和所述另外的部分区域的至少一个部分相互连接。此外,本发明涉及包括针对于所述泵壳体说明的特征的壳体。本发明也涉及用于制造泵壳体的方法,包括以下步骤:a.提供第一种材料;b.提供另外的材料;c.形成泵壳体前模型,其中,所述泵壳体的第一部分区域由所述第一种材料形成,并且其中,所述泵壳体的另外的部分区域由所述另外的材料形成;以及d.在至少300℃的温度下处理所述泵壳体前模型。

Description

由至少两种不同的能够烧结的材料制成的泵壳体
技术领域
本发明涉及泵装置,包括i.叶轮,ii.泵壳体,该泵壳体至少部分地包围内部区域,所述泵壳体具有入口和出口,其中,所述叶轮设置在所述泵壳体的内部区域中;其中,所述泵壳体包括至少一个第一部分区域和至少一个另外的部分区域;其中,所述第一部分区域包括陶瓷,其中,所述另外的部分区域包括金属,其中,所述第一部分区域的至少一个部分和所述另外的部分区域的至少一个部分相互连接。此外,本发明涉及包括针对于所述泵壳体说明的特征的壳体。
本发明也涉及用于制造泵壳体的方法,包括以下步骤:a.提供第一种材料;b.提供另外的材料;c.形成泵壳体前模型,其中,所述泵壳体的第一部分区域由所述第一种材料形成并且其中,所述泵壳体的另外的部分区域由所述另外的材料形成;以及d.在至少300℃的温度中处理所述泵壳体前模型。
背景技术
具有转子或者叶轮的泵装置是已知的。有些泵装置具有管状的泵壳体作为用于待输送的流体的输送段。在其中经常有叶轮,所述叶轮比如由被布设在所述输送段的外部的马达通过传动轴来驱动。所述泵壳体通过一个或者多个保持元件紧固在泵装置处。这种类型的保持机构会包括不同的缺点。一方面需要用于安装保持机构的额外的工作步骤。这提高了制造成本并且在资源方面没有效力。此外,所述泵壳体与所述支架之间的连接由于制造原因或者由于所使用的连接器件、比如螺栓或者铆钉而不会没有应力。这在于:针对于所述保持机构和/或连接机构大多选择出与针对所述泵壳体不同的材料。由于该应力,所述保持机构与所述泵壳体的连接随着时间推移而变差。此外,尤其对于非常小的泵来说节省空间地制造极其重要。这尤其适用于应该植入到身体中的泵。对于具有大量零件的泵来说,节省空间的结构比在具有较少数目的零件的泵中更困难地能够实现。
发明内容
总体来看,本发明的任务在于,至少部分地克服由现有技术得出的缺点。
另外的任务在于,提供泵装置,所述泵装置的材料尽可能生物相容、能够容易地加工、抗腐蚀并且能够持续地相互连接。
另外的任务在于,提供尽可能节省空间地构造的泵装置。
此外,任务在于,提供尽可能无应力的泵装置,尤其具有尽可能无应力的壳体或者说泵壳体的泵装置,并且尤其提供尽可能无应力的从泵壳体到泵装置的其余的部分的过渡部。
此外,任务在于,提供在使用时具有所述可活动的部件及其支架的、尽可能小的磨损的泵装置。
此外,任务在于,提供一种用于泵装置的泵壳体,其能够简单地并且节省空间地集成到泵装置的其它构件(例如构件壳体)中。
此外,任务在于,提供用于泵装置的能够与泵装置的构件壳体严密密封地连接的泵壳体。
此外,任务在于,提供尽可能没有内应力和/或外应力的壳体或者泵壳体。
此外,任务在于,提供用以能够尽可能成本和时间节省地制造泵壳体的方法。
此外,任务是提供尽可能节省空间地构造的构件壳体。
另外的任务是提供能够与其它构件严密密封地连接的壳体。
本发明的第一主题是泵装置,包括:
i.叶轮;
ii.泵壳体,该泵壳体至少部分地包围内部区域,所述泵壳体具有入口和出口,
其中,所述叶轮设置在所述泵壳体的内部区域中;
其中,所述泵壳体包括至少一个第一部分区域和至少一个另外的部分区域;
其中,所述第一部分区域相对于所述第一部分区域的总重量包括至少61%重量百分比、优选至少70%重量百分比,或者优选至少90%重量百分比的陶瓷,其中,所述另外的部分区域相对于所述另外的部分区域的总重量包括40%至90%重量百分比范围内的金属含量,其中,所述第一部分区域至少一个部分与所述另外的部分区域的至少一个部分相互连接。
根据本发明的泵装置优选适合于引入到人或者动物的身体中。此外,根据本发明的泵装置优选构造用于,输送身体液体,如血液、血清、电浆、组织间隙液体、唾液或者尿。尤其优选地,引入所述根据本发明的泵装置用于输送血液到人或者动物的血液循环中。根据本发明的泵装置的引入例如能够包括植入到身体中、安置到身体上或者与身体连接。
根据本发明的泵装置的泵壳体能够具有本领域专业人员针对于在泵装置中的使用会选择的每种形状。所述泵壳体优选具有泵壳体的至少一个壁体,接下来也称作泵壳体壁体。泵壳体的所述至少一个壁体包围泵壳体的内部区域。所述泵壳体具有至少两个端部,其中,至少一个入口布置在一个端部处并且至少一个出口布置在另一个端部处。所述泵壳体的内部区域除了在所述泵壳体的入口和出口处外完全由壁体包围。所述泵壳体能够部分地在所述泵壳体的内部区域上向外延伸。优选地,所述泵壳体在所述入口或者出口处截止。
所述泵壳体的背对内部区域的侧面被称为泵壳体的外侧面。所述泵壳体优选具有细长的形状。所述泵壳体在其形状方面通过纵向伸长和至少一个横截面限定。泵壳体的横截面始终在垂直于所述泵壳体壁体的平面中确定。如果所述泵壳体壁体沿着纵向伸长弯曲,那么获得垂直于在所述泵壳体壁体上的一个点处的切线的横截面。所述泵壳体沿着泵吸方向的伸长被看作纵向伸长。始终适用在所述泵壳体内部的入口与出口的、最短的所假想的连接。所述泵壳体壁体、也称作壁体沿着所述泵壳体的纵向伸长的方向延伸。所述至少一个壁体能够具有一个或者多个壁体面。如果所述泵壳体具有多于一个壁体面,这些壁体面通过拐角(壁体面汇合在所述拐角处)相互连接。所述泵壳体的壁体以及优选还有壁体面优选平行于所述泵壳体的纵向伸长延伸。所述泵壳体壁体的一部分能够在所述泵壳体的内部区域上向外延伸。优选地,所述泵壳体壁体在泵壳体整个内部区域上延伸。如果所述泵壳体构造为管状,所述入口位于所述泵壳体的第一端部处并且所述出口位于泵壳体的对置的端部处。优选泵壳体壁体的至少一个部分在所述泵壳体的端部处截止。泵壳体的在所述内部区域上向外伸出至环境中的部分被称作泵壳体舌(Pumpengehäusezunge)。在根据本发明的泵装置的优选的设计方案中,所述泵壳体在第一端部(入口)处具有至内部区域的第一开口并且在另外的端部(出口)处具有至内部区域的另外的开口。所述泵壳体通过入口和出口与泵壳体的环境流体引导地连接。在所述泵壳体的端部处的开口实现:流体流动通过所述泵壳体的内部区域。所述流体例如是气体、液体,如血液或者其中的混合物。优选地,所述第一开口用作待输送的流体到所述泵壳体的内部区域中的输入管路并且所述另外的开口用作待输送的流体的输出管路。所述泵壳体可以具有例如在泵壳体的壁体中的另外的开口。这些另外的开口能够用于额外地导入流体或者在其它侧面上用于分叉地导出流体。如果根据本发明的泵装置植入到身体中,例如用以支持血液循环并且由此减轻心脏的负担,那么所述根据本发明的泵装置通过管道连接到身体的血液脉管处。
所述泵壳体包括至少一个优选从具有圆形的、矩形的或者多边形的或者椭圆的组中选择出的横截面。优选地,所述泵壳体至少在第一区段中具有细长的形状。此外,所述泵壳体可以包括至少一个另外的区段,所述另外的区段的形状与泵壳体的第一区段不同。
优选地,所述泵壳体的总体长度比所述泵壳体的直径长1.5至10倍,优选2至9倍或者优选2.5至8.5倍。所述泵壳体的长度优选在泵吸方向上沿着泵壳体的外壁体确定。所述泵壳体优选具有1mm至10cm范围内的长度,或者优选具有2mm至8cm范围内的长度,或者优选具有5mm至5cm范围内的长度。所述泵壳体优选具有0.1至50mm范围内的内直径,或者优选具有0.5至30mm范围内的内直径,或者优选具有1至20mm范围内的内直径。
所述泵壳体的壁体、尤其所述至少一个壁体面优选是平滑的。平滑意味着:所述泵壳体的壁体具有0.025至4Ra范围内的粗糙度,或者优选0.05至3Ra范围内的粗糙度,或者优选0.07至1Ra范围内的粗糙度。
所述泵壳体包括至少一个第一部分区域和至少一个另外的部分区域。所述第一部分区域和所述另外的部分区域通过其组成不同。所述至少一个第一部分区域优选具有以下的特性中至少一个,尤其优选具有全部:
-尽可能高的耐热性;
-尽可能高的耐压性;
-尽可能高的硬度;
-尽可能高的耐酸性和耐碱性;
-尽可能小的粗糙度;
-与金属或者金属-陶瓷-混合物(金属陶瓷)尽可能无应力的可连接性;
-与金属或者金属-陶瓷-混合物尽可能好的可烧结性;
-尽可能小的导电能力;
-尽可能小的磁导率。
所述至少一个另外的部分区域优选具有以下的特性中至少一个,尤其优选具有全部:
-尽可能高的耐热性;
-尽可能高的耐压性;
-尽可能高的耐酸性和耐碱性;
-尽可能小的粗糙度;
-与陶瓷材料尽可能好的可烧结性;
-与金属尽可能好的可连接性;
-与金属尽可能好的可焊接性。
如果所述第一部分区域和另外的部分区域两个在制造泵壳体时连接在一起,则可以得到一种泵壳体,该泵壳体对于所述至少一个第一空心体和所述至少一个另外的空心体来说将所列出的特性中的一种或者多种特性统一起来。所述至少一个第一部分区域的至少一个部分与所述另外的部分区域的至少一个部分连接。该连接可以是两个部分区域的直接的连接或者间接的连接。如果所述至少一个第一部分区域和所述至少一个另外的部分区域直接相互连接,那么所述第一部分区域与所述另外的部分区域材料融合地相互连接。
当所述第一部分区域的材料的特性流畅地转变到所述另外的部分区域的材料的特性时,存在材料融合的连接。在所述两个部分区域之间不存在分明的界限。更确切地说,存在过渡区域,在其中所述两个部分区域的特性混合。该过渡区域也称作第三部分区域。在该第三部分区域中,不仅部分地存在所述第一部分区域的材料,而且同时并排地存在所述另外的部分区域的材料并且所述材料优选形成材料的混合。优选地,所述两个部分区域的材料进行在原子或者分子的层面(Ebene)上的连接。将力在所述第一部分区域和所述另外的部分区域的材料的原子或者分子层面上作用。这样的材料融合的连接通常仅仅通过毁坏泵壳体才能够脱开。
所述至少一个第一部分区域相对于所述第一部分区域的总重量包括至少61%重量百分比、优选至少70%重量百分比,或者优选至少90%重量百分比的陶瓷。优选地,所述至少一个第一部分区域相对于所述第一部分区域的总重量包括61%至100%重量百分比范围内的陶瓷,或者优选70%至100%重量百分比范围内的陶瓷,或者优选80%至100%重量百分比范围内的陶瓷。此外优选地,所述至少一个第一部分区域包括相对于所述第一部分区域的总重量直至100%重量百分比的陶瓷。所述至少一个第一部分区域能够包括另外的材料。所述另外的材料能够从由水、添加剂、金属陶瓷或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。
所述陶瓷可以是本领域专业人员针对根据本发明的泵装置会选择出的每一种陶瓷。所述陶瓷优选从由氧化物陶瓷、硅酸盐陶瓷、非氧化物陶瓷或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。
所述氧化物陶瓷优选从由金属氧化物、半金属氧化物或者其中的混合物构成的组别中选择出。金属氧化物的金属能够从由铝、铍、钡、钙、镁、钠、钾、铁、锆、钛或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。所述金属氧化物优选从由氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)、氧化锆(ZrO2)、氧化钇(Y2O3)、钛酸铝(Al2TiO5)、压电陶瓷如锆酸铅(PbZrO3)、钛酸铅(PbTiO3)、以及锆钛酸铅(PZT)或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。半金属氧化物的半金属优选从由硼、硅、砷、碲或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。
所述硅酸盐陶瓷优选从由滑石(Mg3[Si4O10(OH)2])、堇青石(Mg,Fe2+2(Al2Si)[Al2Si4O18]、莫来石(Al2Al2+2XSi2-2XO10-X,X等于每个晶胞的氧空位)、长石(Ba、Ca、Na、K、NH4(AlBSi)4O8)或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。
所述非氧化物陶瓷能够从由碳化物、氮化物或者其混合物构成的组别中选择出。碳化物能够从由碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)、碳化钛(TiC)、碳化钨、渗碳体(Fe3C)构成的组别中选择出。氮化物能够从由氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)、氮化钛(TiN)、硅铝氧氮聚合物(SIALON)或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。
在本发明的范围中,“金属陶瓷”理解为在至少一个金属的基体中由一种或多种陶瓷的材料形成的复合材料,或者在至少一个陶瓷的基体中由一种或多种的金属材料形成的复合材料。为了制造金属陶瓷,例如能够应用由至少一种陶瓷的粉末和至少一种金属的粉末构成的混合物,所述混合物例如能够搀入至少一种黏合剂和必要时至少一种溶剂。所述金属陶瓷的用于陶瓷的组成部分和金属的组成部分的选择能够由针对于所述第一部分区域说明的那些组成。
所述至少一个第一部分区域和所述至少一个另外的部分区域能够以不同的方式布置在所述泵壳体的内部。优选地,所述至少一个另外的部分区域的至少一个表面指向所述泵壳体的外侧并且所述至少一个第一部分区域的至少一个表面指向内部区域。所述至少一个第一部分区域或者所述至少一个另外的部分区域能够在所述泵壳体的横截面中形成总体的壁体厚。替代地,在横截面中,壁体厚的一部分能够包括所述第一部分区域并且所述壁体厚的其他部分能够包括至少一个另外的部分区域。优选地,所述至少一个第一部分区域和所述至少一个另外的部分区域构造为所述泵壳体的沿着泵壳体的纵向伸长依次延伸的区段。如果所述泵壳体具有第三部分区域,那么所述第三部分区域优选在其部位处延伸通过所述泵壳体的完整的壁体厚。
从一个部分区域至另一个部分区域的每个过渡带能够相对于泵壳体的横截面直角地或者以与90°不同的角度布置。此外,每个过渡带也能够不规则地构造,也就是说,也就是说在横截面中在所述过渡带上划不出所假想的直线。此外,从一个部分区域至另一个部分区域的每个过渡带能够替代地或者额外地相对于此处说明地相对于通过所述泵壳体的壁体的纵向截面直角地或者不同于90°不同的角度地布置。此外,每个过渡带也能够不规则地构造,也就是说,在纵剖面中在所述过渡带上划不出所假想的直线。此外,过渡带的前文提到的以横截面以及以纵截面的布置的结合是优选的。为此,例如在图3a至3c中示出。
所述至少一个第一部分区域、另外的部分区域或者第三部分区域能够在泵壳体的优选的设计方案中至少部分地倾斜于泵壳体的纵向伸长地延伸。基于此,所述泵壳体能够具有泵壳体的沿着壁体厚不仅具有第一部分区域而且也具有另外的部分区域,或者不仅具有第一部分区域而且也具有第三部分区域的横截面。这例如在图4b中示出。
所述根据本发明的泵装置此外包括叶轮形式的转子。所述叶轮能够具有本领域专业人员会为此选择出的每个形状。
所述叶轮优选具有1mm至10cm范围内的直径,优选在3mm至5cm的范围内的直径,或者优选在5mm至3cm的范围内的直径。所述叶轮优选具有0.1至50mm范围内的厚度,优选在0.5至20mm范围内的厚度,或者优选在1至15mm的范围内的厚度。所述叶轮的直径优选比叶轮的平面中的泵壳体的直径小。所述叶轮的直径优选在相对于叶轮的平面中的泵壳体的直径1至10%的范围内,或者优选在1.5至8%的范围内,或者优选在2至7%的范围内小于泵壳体的直径。
所述叶轮优选具有至少两个转子叶片,优选至少三个转子叶片,或者优选至少五个转子叶片。尤其优选地,所述叶轮具有2至20范围内,优选5至15范围内,或者优选8至13范围内的数目的转子叶片。所述叶轮优选具有中心的转动轴线,叶轮能够围绕该转动轴线转动。所述转动轴线也称作旋转轴线。所述至少两个转子叶片优选围绕叶轮的转动轴线对称地布置。所述叶轮优选布置在泵壳体的内部区域中,其中,所述叶轮的旋转轴线平行于管的壁体的纵向伸长设置。
所述叶轮能够由本领域专业人员针对于在根据本发明的泵装置中的使用会选择出的每种材料制造。优选地,所述叶轮具有至少两个区域:围绕旋转轴线在叶轮的中心的第一区域。该第一区域也称作核心区域。第二区域,也称作转子区域。所述第二区域具有至少两个适合于输送待输送的流体的转子叶片。
所述叶轮包括至少一个元件,其中,该元件具有硬磁性的特性。硬磁性的特性意味着:材料由于其暴露在磁场中而得到持久的磁化。磁化的场的强度依赖于所述元件的组成进行选择。本领域专业人员熟悉为此必要的考虑和计算。优选地,在磁化时,叶轮的感应是饱和的。在磁场断开之后,硬磁的材料的磁化继续存在。具有硬磁性的特性的材料能够被使用作为永磁体。所述至少一个元件优选如下地布置在所述叶轮处,从而在该元件交替地被两个彼此独立的电场或者磁场吸引或者排斥时该元件使所述叶轮运动。所述叶轮优选包括至少两个具有硬磁性的特性的元件。此外,所述叶轮能够通过至少一个可选择的元件在叶轮的径向的然而还有轴向的定向方面被控制。优选地,具有硬磁性的特性的元件被使用用于:将所述叶轮在没有另外的辅助构件(如泵壳体中的支承或者其它的固定件)时尽可能无接触地支承在所述泵壳体中。这实现了尤其摩擦特别少的并且磨损特别少的运行。
所述至少一个元件例如能够通过至少一个包括硬磁的材料的转子叶片实现。替代地,能够在至少一个转子叶片处布置硬磁的元件。优选地,所述硬磁的元件设置在叶轮的核心中。所述至少一个硬磁的元件优选包括至少一种能够磁化的材料,如铁、钴、镍、二氧化铬或者其中至少两种的混合物。所述至少一个元件例如能够以由硬磁的材料制成的涂层的形式布置在至少一个转子叶片上或者布置在叶轮的内部。优选地,至少50%,或者优选至少70%,或者优选100%的转子叶片包括硬磁的材料。优选地,所述元件相对于元件的总重量包括至少10%重量百分比,或者优选至少20%重量百分比,或者优选至少30%重量百分比的硬磁的金属。此外优选地,所述元件相对于所述元件的总重量包括10至100%重量百分比范围内的,或者优选20至100%重量百分比范围内的,或者优选30至100%重量百分比范围内的钴-铬-合金或者铂-钴-合金,尤其包括具有相对于合金的总重量23%重量百分比的钴组分的铂-钴-合金(PtCo23)。
所述叶轮在其核心(围绕转动轴线的区域)中能够具有与在所述转子叶片中或者所述转子叶片处不同的材料。替代地,所述叶轮在核心和转子叶片中能够包括相同的材料。所述转子叶片的材料可以是柔性的或者非柔性的。优选地,所述叶轮的核心的材料或者所述叶轮的转子叶片的材料相应地从由聚合物、金属、陶瓷或者化合物或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。
所述聚合物能够从由壳聚糖、纤维蛋白、胶原质、己内酯、丙交酯、共聚物、二恶烷、聚氨酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚四氟乙烯、其中至少两种的共聚物或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。
所述金属能够从由铁(Fe)、优质钢、铂(Pt)、铱(Ir)、铌(Nb)、钼(Mo)、钨(W)、钛(Ti)、钴(Co)、铬(Cr)、钴-铬-合金、铊(Ta)、钒(V)和锆(Zr)或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出,其中,尤其优选的是钛、铌、钼、钴、铬、铊、锆、钒和其合金。
所述陶瓷能够从由氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、羟基磷灰石、三磷酸钙、玻璃陶瓷、氧化铝加强的氧化锆(ZTA)、包含氧化锆的氧化铝(ZTA-氧化锆硬化的铝-Al2O3/ZrO2)、包含钇的氧化锆(Y-TZP)、氮化铝(AlN)、氮化钛(TiN)、氧化镁(MgO)、压电陶瓷、钡(Zr、Ti)的氧化物、钡(Ce、Ti)的氧化物和钠-钾-铌酸盐或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。
此外,优选地,所述叶轮能够在其外侧面处,尤其在所述转子叶片的外表面处涂覆生物相容的材料。合适的生物相容的材料接下来进一步说明。
所述叶轮优选布置在由所述第一部分区域包围的泵壳体的内部区域中。所述叶轮优选利用其旋转轴线平行于壁体的纵向伸长地布置。此外,所述叶轮能够通过泵壳体中的磁场定向。所述叶轮在泵壳体的内部区域中优选由在所述泵壳体的外侧处的电线圈的磁场定向。所述线圈优选包括导电的材料。优选地,所述线圈的导电的材料从由铁(Fe)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、钯(Pd)、钛(Ti)、铬(Cr)、钴(Co)、钨(W)或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。此外,所述导电的材料优选包括铜(Cu)。根据本发明的泵装置优选包括至少两个线圈,优选至少三个线圈,或者优选至少四个线圈。所述线圈优选布置在所述泵壳体的外侧处,其中,所述线圈和所述叶轮优选位于一个平面中。所述线圈而后围绕叶轮布置在泵壳体的外侧处。
在根据本发明的泵装置的优选的设计方案中,所述泵壳体包括管。优选地,该管是直的。替代地,所述管能够具有至少一个弯曲部。所述管优选直至入口和出口封闭。这意味着,所述管除了在入口和出口处的两个开口外不具有另外的开口。此外,所述尺寸、材料和构造优选相应于之前说明的泵壳体的尺寸、材料和构造。
在根据本发明的泵装置的优选的设计方案中,至少一个另外的部分区域设置在入口处或者出口处。
在根据本发明的泵装置的其它优选的设计方案中,另外的部分区域各设置在入口处和出口处。
在根据本发明的泵装置的优选的设计方案中,所述泵壳体具有0.1cm3至10cm3范围内的体积,优选0.2至9cm3范围内的体积,或者优选0.5至5cm3范围内的体积。优选地,泵壳体的尺寸,如长度、直径和壁体厚如以上已经说明的那样。所述泵壳体的体积通过由泵壳体围绕的内部空间限定。所述泵壳体的壁体优选具有0.1至5mm范围内,或者优选0.3至4mm范围内,或者优选0.4至3mm范围内的厚或者说厚度。接下来,在该关联中,要么壁体厚要么壁体厚度被提到。在泵壳体的内面处,所述壁体厚能够在所述第一部分区域或者所述另外的部分区域的至少一个中变化。所述壁体厚在泵壳体的至少一个点处的提高能够用于:将所述叶轮至少沿着一个方向保持在泵壳体中叶轮的位置处。
在根据本发明的泵装置的优选的设计方案中,所述至少一个第一部分区域的陶瓷从由氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、包含氧化铝的氧化锆(ATZ-铝硬化的氧化锆)、包含氧化锆的氧化铝(ZTA-氧化锆硬化的铝)、包含钇的氧化锆(Y-TZP)、氮化铝(AlN)、氮化钛(TiN)、氧化镁(MgO)、压电陶瓷、钡(Zr、Ti)的氧化物、钡(Ce、Ti)的氧化物和钠-钾-铌酸盐或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。
泵壳体的所述至少一个另外的部分区域包括相对于所述另外的部分区域的总重量40至90%重量百分比范围内,优选45至85%重量百分比范围内,或者50至80%重量百分比范围内的金属含量。
在根据本发明的泵装置的优选的设计方案中,所述另外的部分区域的金属从由铂(Pt)、铁(Fe)、优质钢(AISI304、AISI316L)、铱(Ir)、铌(Nb)、钼(Mo)、钨(W)、钛(Ti)、钴(Co)、铬(Cr)、钴-铬-合金、铊(Ta)和锆(Zr)或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。优选地,所述金属从由钛、铌、钼、钴、铬、铊和其合金或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。
此外,所述至少一个另外的部分区域能够具有另外的材料。所述另外的材料,如已经针对所述第一部分区域说明的那样,能够从由添加剂、陶瓷、金属陶瓷或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。
所述另外的部分区域的陶瓷能够是本领域专业人员针对于泵装置会选择出的每一种陶瓷。所述陶瓷优选从由氧化物陶瓷、硅酸盐陶瓷、非氧化物陶瓷或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。所述至少一个另外的部分区域的陶瓷能够从与针对于所述第一部分区域提及的陶瓷相同的组中选择出。优选地,所述至少一个另外的部分区域具有与所述至少一个另外的部分区域相同的陶瓷。所述另外的部分区域包括相对于所述另外的部分区域的总重量优选1至60%重量百分比范围内的,或者优选5至55%重量百分比范围内的,或者优选10至45%重量百分比范围内的陶瓷。
此外,所述至少一个另外的部分区域能够包括添加剂,如其针对于所述第一部分区域说明的那样。所述添加剂优选包括从由水、分散剂、粘合剂或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出的材料。添加剂的所有的另外的特性和量说明能够从针对于所述第一部分区域的说明中提取。所述另外的部分区域的所有的组成部分的和始终得100%重量百分比。
金属陶瓷的陶瓷的组成部分和金属的组成部分的选择能够由针对于所述至少一个另外的部分区域说明的内容组成。
所述泵壳体优选包括至少一个第一部分区域和至少一个另外的部分区域。所述泵壳体能够具有多个第一部分区域和多个另外的部分区域。优选地,所述泵壳体具有一定数目的第一部分区域,该数目处于1至10范围内,优选1至8范围内,或者优选1至5范围内。优选地,所述泵壳体具有一定数目的另外的部分区域,该数目处于1至10范围内,优选2至8范围内,或者优选2至5范围内。优选地,所述泵壳体包括一个第一部分区域和两个另外的部分区域。所述至少一个第一部分区域和所述至少一个另外的部分区域能够同样大小或者替代地能够具有不同的大小。所述至少一个第一部分区域和所述至少一个另外的部分区域优选在所述泵壳体壁体的整个厚度上延伸。所述第一部分区域和所述另外的部分区域的厚度优选相互一致并且相应于以上说明的泵壳体壁体的壁体厚。所述至少一个第一部分区域优选相对于所述泵壳体的纵向伸长具有1至100mm范围内,优选2至70mm范围内,或者优选3至50mm范围内的宽度。所述至少一个另外的部分区域优选相对于所述泵壳体的纵向伸长具有0.5至80mm范围内,优选1至60mm范围内,或者优选2至20mm范围内的宽度。如果所述泵壳体具有多于一个第一部分区域和/或多于一个另外的部分区域,那么所述多个第一部分区域和/或所述多个另外的部分区域优选同样宽。替代地,不同宽度的第一部分区域和不同宽度的另外的部分区域能够交替。
在根据本发明的泵装置的优选的实施方式中,所述泵壳体在其两个端部处相应地包括同样大的另外的部分区域。这些另外的部分区域通过一个第一部分区域处于连接中。优选地,所述两个另外的部分区域具有1至10mm范围内,或者优选2至8mm范围内,或者优选2.5至6mm范围内的宽度。此外优选地,所述一个第一部分区域具有5至40mm,优选10至30mm范围内,或者优选15至25mm范围内的宽度。
在根据本发明的泵装置的另外的优选的实施方式中,所述泵壳体在其两个端部处相应地包括一个另外的部分区域,其中,所述两个另外的部分区域通过一个第一部分区域被分开。优选地,所述两个另外的部分区域具有3至30mm范围内的宽度,或者优选地5至20mm范围内的宽度,或者优选7至15mm范围内的宽度。此外优选地,所述一个第一部分区域具有0.5至10mm的宽度,或者优选1至8mm范围内的宽度,或者优选2至6mm范围内的宽度。各在入口处和在出口处的两个另外的部分区域能够具有同样的或者不同的宽度、直径和壁体厚。优选地,所述泵壳体在入口处和/或出口处具有至少一个相对于泵壳体的其它的内直径不同的内直径。所述不同的内直径能够要么通过不同厚度的壁体厚要么通过所述另外的部分区域在所述第一部分区域处不同的布置或者说几何实现。
此外,所述至少一个第一部分区域能够包括金属。所述金属能够是本领域专业人员为制造所述泵壳体会选择出的每一种金属。
在根据本发明的泵装置的优选的设计方案中,所述至少一个第一部分区域相对于所述第一部分区域的总重量包括少于10%重量百分比的,优选少于5%重量百分比的,或者优选少于3%重量百分比的金属。所述第一部分区域的所有的组成部分的总和始终得出为100%重量百分比。
所述第一部分区域的金属优选从由铂(Pt)、铁(Fe)、优质钢(AISI304、AISI316L)、铱(Ir)、铌(Nb)、钼(Mo)、钨(W)、钛(Ti)、钴(Co)、铬(Cr)、钴-铬-合金、铊(Ta)和锆(Zr)或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。优选地,所述金属从由钛、铌、钼、钴、铬、铊和其合金或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。优选地,所述第一部分区域具有与所述另外的部分区域相同的金属。
在根据本发明的泵装置的优选的设计方案中,所述至少一个第一部分区域和所述至少一个另外的部分区域通过至少一个第三部分区域相互连接。优选地,每个第一部分区域经由一个第三部分区域与每个另外的部分区域连接。
在根据本发明的泵装置的优选的设计方案中,所述至少一个第三部分区域具有在所述第一部分区域的金属含量和所述另外的部分区域的金属含量之间的金属含量。所述第三部分区域能够基于泵壳体的制造过程位于所述至少一个第一部分区域和所述至少一个另外的部分区域之间。替代地,一个第三部分区域在制造过程中至少能够被引入在一个第一部分区域和一个另外的部分区域之间。所述第三部分区域优选包括陶瓷和金属。所述陶瓷优选从针对于所述第一部分区域列出的陶瓷中选择出。所述金属优选从针对于所述另外的部分区域列出的金属中选择出。所述第三部分区域相对于所述第三部分区域的总重量包括优选10至90%重量百分比范围内的,或者优选20至80%重量百分比范围内的,或者优选30至70%重量百分比范围内的陶瓷。所述第三部分区域相对于所述第三部分区域的总重量包括优选10至89%重量百分比范围内的,或者优选20至80%重量百分比范围内的,或者优选30至70%重量百分比范围内的金属。所述第三部分区域的所有的组成部分的总和始终得出为100%重量百分比。所述第三部分区域优选具有从所述第一部分区域和所述另外的部分区域的金属含量的平均值得到的金属含量。此外,所述第三部分区域能够用于将所述第一部分区域和所述另外的部分区域的不同的材料之间的应力降低或者减小到最低程度。优选地,所述第一部分区域和所述第三部分区域之间的连接是材料融合的。此外优选地,所述第二部分区域和所述第三部分区域之间的连接同样是材料融合的。优选地,所述第一部分区域、所述另外的部分区域和所述第三部分区域具有所述相同的陶瓷和所述相同的金属。
在根据本发明的泵装置的优选的设计方案中,所述泵装置至少部分地由构件壳体包围,其中,所述泵装置的所述至少一个另外的部分区域的至少一个部分与所述构件壳体连接。所述构件壳体与所述泵壳体的另外的部分区域的至少一个部分的连接优选引起在所述构件壳体和所述泵壳体之间封闭的空间。优选地,所述泵装置的构件壳体的内部相对于环境严密地封闭。此处根据本发明提出的医学地能够植入的泵装置尤其能够被置入人的或者动物的使用者(尤其是病人)的身体内。被植入的泵装置通常暴露在身体的身体组织的液体中。由此,通常有意义的是:身体液体既不侵入医学上能够植入的装置中,液体也不从所述医学上能够植入的装置中流出。为了确保所述情况,所述医学上能够植入的装置的构件壳体,并且由此还有构件壳体以及根据本发明的泵装置的泵壳体应该尤其相对于身体液体具有尽可能充分的不透过性。
所述根据本发明的泵装置,尤其是构件壳体与泵壳体的连接优选是严密(hermetisch)密封的。由此,所述泵装置的内部空间相对于外部空间严密密封地密封。在本发明的范围内,概念“严密密封”意味着:在常规的使用中,在通常5年的时间段内没有湿气和/或气体能够穿过所述严密密封的连接侵入。用于确定连接或者构件的密封性的物理量是泄漏率。密封性能够通过泄漏测试确定。相应的泄漏测试利用氦泄漏测试仪和/或质谱仪实施并且在标准Mil-STD-883G方法1014中详细说明。最大容许的氦泄漏率在此依赖于待检验的装置的内部的体积确定。根据在MILl-STD-883G方法1014中,在段落3.1中详细说明的方法,并且在考虑待检验的装置的在本发明的使用中出现的体积和腔的条件下,用于根据本发明的泵壳体的最大容许的氦泄漏率为10-7atm*cm3/sec或者更少。这意味着:待检验的装置(例如所述构件壳体和/或根据本发明的泵装置或者具有连接的泵壳体的构件壳体)具有少于1*10-7atm*cm3/sec的氦泄漏率或者更少。在尤其有利的实施方案中,所述氦泄漏率为少于1*10-8tm*cm3/sec,尤其少于1*10-9tm*cm3/sec。为了标准化的目的,提到的氦泄漏率也能够转化成等效的标准空气泄漏率。用于等效的标准空气泄漏率(Equivalent StandardAir Leak Rate)的定义和换算在标准ISO 3530中说明。
优选地,所述根据本发明的泵装置除了叶轮,具有第一部分区域和另外的部分区域的泵壳体外,优选具有构件壳体,泵装置的另外的构件能够位于所述构件壳体中。所述泵装置的另外的构件优选从由电池、线圈、控制单元、容器连接单元或者其中至少两种的组合构成的组别中选择出。
在根据本发明的泵装置的优选的设计方案中,所述构件壳体相应地相对于所述构件壳体的总重量包括至少30%重量百分比的,优选至少50%重量百分比的,或者优选至少80%重量百分比的钛。进一步优选地,所述构件壳体相对于所述构件壳体的总重量包括至少99%重量百分比的钛。此外,所述构件壳体优选能够包括至少一种其它的金属。所述其它的金属能够从与所述另外的部分区域的金属相同的组中选择出。所述其它的金属优选从由Fe、Al、V、Sn、Co、Cr、CoCr、Nb、优质钢、Mb、TiNb或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。所述构件壳体能够包括优选1至70%重量百分比范围内的,或者优选5至50%重量百分比范围内的,或者优选10至20%重量百分比范围内的所述另外的金属。所述构件壳体的所有的组成部分的总和始终得出为100%重量百分比。合适的钛品质在ASTM B265-05:2011中说明,例如1至6级。
在根据本发明的泵装置的优选的设计方案中,所述泵壳体的壁体具有少于2μ,优选少于1.9μ,或者优选少于1.8μ的磁导率。所述磁导率根据标准ASTM 773-01:2009确定。
在根据本发明的泵装置的优选的设计方案中,所述至少一个第一部分区域的面对所述泵壳体的内部区域的表面具有至少330HV,优选至少350HV,或者优选至少370HV的维氏硬度。优选地,整体至少一个第一部分区域具有在说明的范围内的硬度。至少所述至少一个另外的部分区域的表面同样具有至少330HV,优选至少350HV,或者优选至少370HV的维氏硬度。所述硬度常常不高于2000HV,或者优选不高于1500HV。优选地,所述至少一个第一部分区域的至少表面的硬度位于330至2000HV的范围内,或者优选位于350至1800HV的范围内。此外优选地,所述至少一个第一部分区域的至少表面具有至少与所述叶轮的转子表面的硬度一样大的硬度。优选地,所述至少一个第一部分区域的至少表面具有比叶轮的转子表面的维氏硬度高至少20HV,或者优选至少30HV,或者优选至少40HV的硬度。所述至少一个部分区域,所述至少一个另外的部分区域以及所述叶轮的表面被理解为相应地垂直于表面0.01至2.5mm范围内的,优选0.05至1.0mm范围内的,或者优选0.1至0.5mm范围内的临近表面的材料层。
在根据本发明的泵装置的优选的设计方案中,至少所述构件壳体的外表面和面对所述泵壳体的内部区域的表面是生物相容的。当所述泵装置用于植入到活的身体中,如例如人或者动物的身体中时,这尤其有利。所述生物相容性根据标准ISO 10993-4:2002获得并且评价。
通常,在将所述根据本发明的泵装置植入到活的身体中之后,所述面对泵壳体的内部区域的表面和构件壳体的外表面与身体的身体液体进入接触。与体液进入接触的表面的生物相容性引起:身体在与所述表面接触时没有受到伤害。
本发明的另外的主题是用于制造泵装置的泵壳体的方法,包括以下步骤:
a.提供第一种材料;
b.提供另外的材料;
c.形成泵壳体前模型,
其中,所述泵壳体的第一部分区域由所述第一种材料形成并且其中,所述泵壳体的另外的部分区域由所述另外的材料形成;
d.在至少300℃的温度下处理所述泵壳体前模型。
步骤a中提供所述第一种材料和步骤b中提供所述另外的材料能够以本领域专业人员为所述目的会选择出的每个任意的方式和方法进行。
形成所述泵壳体前模型能够以本领域专业人员针对形成第一部分区域和另外的部分区域的目的会选择出的每个任意的方式和方法进行。在所述方法的优选的设计方案中,步骤c包括成型过程,优选从由平版印刷过程、注塑、切削、挤压成型或者其中至少两种的组合构成的组别中选择出。
在平版印刷过程中,一种或者多种材料的不同的层相继被引入模具中。所述平版印刷过程优选相应于一层一层的丝网印刷方法。在丝网印刷方法中,具有选择出的网眼宽度的由尽可能形状稳定的材料(如木头;金属,优选钢;陶瓷或者塑料)构成的丝网被布置到待堆叠的物体上或者在待堆叠的物体上。用于施加或者堆叠的按压质量,例如以胶或者粉末的形式通过喷嘴或者从容器中被引入到所述丝网上并且利用刮板被按压通过所述丝网的网眼。在此,基于丝网中的图案,能够在不同的部位处施加不一样多的用于施加或者堆叠应用的按压质量。由此,通过网眼的几何和布置,要么能够施加用于堆叠应用的按压质量的均匀的膜要么没有或者具有较少的用于施加应用的按压质量的区域与具有较多用于施加应用的按压质量的区域能够交替。优选地,用于堆叠应用的按压质量的均匀的膜被使用到表面上。所述丝网眼也能够通过相应施加的材料(复制图层、丝网印刷模板)部分地被封闭,使得所述按压质量仅仅在限定的区域中利用敞开的网眼被使用到待涂层的表面上,由此用以获得例如限定的结构如图案。此外,代替丝网也能够应用具有限定的开口的薄的膜(模具)用于使用按压质量。通过该过程的重复,利用一种并且相同的材料或者还有不同的材料能够获得3-D的结构。
在该过程的实施方式中,所述第一部分区域已经作为烧制的陶瓷存在。优选地,所述第一部分区域是具有2cm的长度,具有9mm的内直径的管。而后优选地,所述另外的材料的至少一个层通过丝网印刷在所述第一部分区域的至少一个端部处被施加到陶瓷上。丝网印刷的过程如下长久地重复,直至在所述第一部分区域的端部上的另外的部分区域处被施加5mm的层。替代地,所有的部分区域能够相继通过丝网印刷制造。
注塑或者也称为注塑方法是针对于至少一种材料的造型过程,用以获得成型的固体。对于本领域专业人员来说,不同的注塑方法以及在注塑时应用的工具和条件由现有技术已知。所述注塑能够从由多组分注塑成型、粉末注塑、注射压缩模塑、挤压注塑、真空注塑或者其中至少两种的组合构成的组别中选择出。
所述切削能够与每种其它的成型过程组合。在切削时,实心的物体通过使用切削辅助机构,如钻头或者冲头被结构化。在结构化时,材料的一部分被切除。由此,实心的物体例如能够被造型成空心体。当所述泵壳体前模型构造为实心的时,通过切削例如能够在所述泵壳体前模型中造型出空腔。然而,所述切削也能够是在制造泵壳体或者壳体后的加工步骤。除了切削外,磨光也能够紧接着泵壳体的制造进行。
在步骤c中形成泵壳体前模型时,用于形成第一部分区域的第一种材料与用于形成所述另外的部分区域的另外的材料被置于接触中。所述置入接触优选以注塑的形式进行,其中相继地首先所述另外的材料被注入由金属制成的模具中并且接下来所述第一种材料被注入金属制成的模具中。所述第一种材料和所述另外的材料的比例优选相应于所述第一部分区域和所述另外的部分区域的比例,如其以上在第一主题,根据本发明的泵装置的关联中说明的那样。此外,所述第一种材料和所述另外的材料能够包含添加剂。优选地,所述泵壳体前模型在置入接触之后已经具有泵壳体的形状。优选地,所述两种材料形成连续的形状。所述置入接触还能够包括一个或者多个另外的步骤。由此,能够在所述泵壳体前模型中的第一种材料和另外的材料之间引入第三材料,优选如之前说明的根据本发明的泵装置的第三部分区域的组成。
能够选择出本领域专业人员会选择出作为第一种材料的附加的每一种物质作为添加剂。所述添加剂优选从由水、分散剂、黏合剂或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。
所述分散剂优选包括至少一种有机的物质。所述有机的物质优选具有至少一个官能团。所述官能团能够是疏水的官能团或者亲水的官能团。所述官能团能够从由氨基官能团、羧酸盐官能团、硫酸盐官能团、磺酸盐官能团、乙醇官能团、多醇官能团、醚官能团或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。所述分散剂优选具有1至100范围内的,或者优选2至50范围内的,或者优选2至30范围内的官能团。优选的分散剂在Zschimmer&SchwarzGmbH&Co. KG的Byk-Chemie GmbH,DOLAPIX CE 64的品名DISPERBYK 60中可得到。
所述黏合剂优选从由甲基纤维素、热塑性的聚合物、热固性的聚合物和蜡或者至少其中两种的混合物构成的组别中选择出。
所述甲基纤维素优选从由羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)、乙基甲基纤维素(EMC)或者其中的混合物构成的组别中选择出。所述甲基纤维素优选包括羟丙基甲基纤维素(HPMC)。此外优选地,所述甲基纤维素包括相对于甲基纤维素的总重量80至100%重量百分比范围内的,或者优选90至100%重量百分比范围内的,或者优选95至100%重量百分比范围内的羟丙基甲基纤维素。优选地,所述甲基纤维素具有相对于甲基纤维素的总重量20至40%重量百分比范围内的,或者优选23至37%重量百分比范围内的,或者优选25至35%重量百分比范围内的-OCH3基团的组分。此外优选地,所述甲基纤维素具有相对于甲基纤维素的总重量1至12%重量百分比范围内的,或者优选3至9%重量百分比范围内的,或者优选4至8%重量百分比范围内的-OC3H6OH基团的组分。
所述热塑性的聚合物能够从由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚酰胺(PA)、聚乳酸(PLA)、丙烯酸类树酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚醚醚酮(PEEK)和聚氯乙烯(PVC)或者至少其中两种的混合物构成的组别中选择出。所述热固性的聚合物能够从由氨基塑料、环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。蜡是在40℃以上没有分解地熔化的碳氢化合物。其中聚酯、石蜡、聚乙烯或者共聚物也能够由至少其中两种构成(befinden)。
所述第一种材料包括之前提到的添加剂的至少一种,优选相对于所述第一种材料的总重量在0.1至10%的重量百分比的范围内,或者优选0.2至8%重量百分比的范围内,或者优选0.5至5%重量百分比的范围内。
所述另外的材料包括之前提到的添加剂的至少一种,优选以相应地相对于所述另外的材料的总重量0.1至5%重量百分比的范围内,或者优选0.2至2%重量百分比的范围内,或者优选0.3至1%重量百分比的范围内的量。
步骤d中泵壳体前模型的处理能够以本领域专业人员为加热所述泵壳体前模型到至少300℃的目的会选择出的每个任意的方式和方法进行。优选地,所述泵壳体前模型的处理的至少一个部分在300至2500℃范围内的,或者在500至2000℃的范围内,或者在700至1800℃范围内的温度中发生。在处理所述泵壳体前模型时,优选所述黏合剂的至少一部分在提高的温度中逸出。在步骤d中处理由步骤c得出的泵壳体前模型时,不同的温度分布是可行的。所述泵壳体前模型的处理例如能够在氧化的氛围中、还原的氛围中或者在保护氛围的条件下进行。氧化的氛围例如能够包含氧气,如空气或者氧气/空气混合物。还原的氛围例如能够包含氢气。保护氛围优选既不包括氧气又不包括氢气。用于保护氛围的例子是氮气、氦气、氩气、氪气或者其混合物。氛围的选择能够依赖于待处理的材料。对于本领域专业人员来说针对于提到的材料的氛围的合适的选择是已知的。优选地,也能够针对于不同的时间段相继地选择不同的氛围的组合。
所述泵壳体前模型的处理要么能够在一个步骤中进行要么优选地能够在多于一个步骤中进行。优选地,所述泵壳体前模型在步骤d的第一部分步骤中被处理到301至600℃范围内的温度上,或者优选350至550℃范围内的温度上,或者优选400至500℃范围内的温度上。所述处理步骤d的该第一部分步骤能够在0.1至100h范围内,优选在1至50h范围内,或者优选在2至20h范围内的时间段中进行。该部分步骤要么能够通过将由步骤c得出的泵壳体前模型引入到预热的氛围中实现要么通过缓慢地一步一步地或者持续提高地加热所述泵壳体前模型实现。优选地,所述泵壳体前模型在步骤d的第一部分步骤中的处理在一步中进行到301至600℃范围内的温度上。
在步骤d的处理的优选紧接着所述第一部分步骤的第二部分步骤中,所述泵壳体前模型被加热到优选800至2500℃范围内,或者优选1000至2000℃范围内,或者优选1100至1800℃范围内的温度上。同样地,该部分步骤能够要么通过将步骤d的所述第一部分步骤的泵壳体前模型引入预热的氛围中实现,要么通过缓慢地一步一步地或者持续提高地加热所述泵壳体前模型实现。优选地,所述泵壳体前模型在步骤d的第二部分步骤中的处理在一步中进行到800至2500℃范围内的温度上。所述泵壳体前模型在所述第二部分步骤中的处理在0.1至20h范围内,优选在1至12h范围内,或者优选在2至5h范围内的时间段上进行。
所述泵壳体的形状在制造过程后优选是连续的。这意味着:所述泵壳体除了所述出口和所述入口之外不具有另外的开口或者出口,或者其它的凹处。优选地,所述泵壳体具有直线的外表面。在所述泵壳体的内面处,壁体厚能够在所述第一部分区域或者所述另外的部分区域的至少一个中变化。所述壁体厚在泵壳体的至少一个点处的提高能够用于将所述叶轮至少沿着一个方向保持在所述泵壳体中其位置处。在此,所述壁体厚的加厚能够要么在制造过程期间已经发生要么紧接着制造过程。补充地或者替代地,所述泵壳体能够具有收缩段。
本发明的另外的主题是用于制造泵装置的泵壳体的方法,包括以下步骤:
a)提供第一种材料;
b)提供另外的材料;
c)形成泵壳体前模型,
其中,所述泵壳体的另外的部分区域首先由所述另外的材料形成,而后所述泵壳体的第一部分区域由所述第一种材料形成,并且其中,所述泵壳体的第二另外的部分区域由所述另外的材料形成;
d)在至少300℃的温度下处理所述泵壳体前模型。
步骤a)中提供所述第一种材料和步骤b)中提供所述另外的材料能够如已经在之前说明的用于制造泵壳体的方法中那样地实施。
步骤c)中形成泵壳体前模型能够在注意说明的次序的条件下以本领域专业人员针对于形成第一部分区域和另外的部分区域的目的会选择出的每个任意的方式和方法实施。相对于各个下级步骤(Unterschritten)的细节已经在之前说明的方法中进行了说明。
根据本发明的泵装置通过将叶轮置入到泵壳体中,布置具有围绕所述泵壳体的线圈的电磁铁,制造包括控制装置和电源(例如电池)的电路能够得到。优选地,所述根据本发明的泵装置由构件壳体包围并且所述泵壳体的所述另外的部分区域与所述构件壳体材料融合地连接。这例如能够通过沿着泵壳体和构件壳体的接触点的焊接连接实施。
在用于制造泵壳体的方法的优选的设计方案中,步骤c包括成型过程,优选从由平版印刷过程、注塑、切削、挤压成型或者其中至少两种的组合构成的组别中选择出。相对于不同的成型过程的细节针对于之前说明的泵壳体前模型的制造方法进行了说明。之前提到的特性和参数也适用于该制造过程。
在步骤c中形成泵壳体前模型时,将用于形成一个第一部分区域的第一种材料与用于形成所述另外的部分区域的另外的材料置入接触中。所述置入接触优选以注塑的形式进行,其中相继地首先所述另外的材料被注入由金属制成的模具中并且接下来所述第一种材料被注入金属制成的模具中。所述第一种材料和所述另外的材料的组成优选相应于所述第一部分区域和所述另外的部分区域的组成,如其以上在第一主题,根据本发明的泵装置的关联中说明的那样。优选地,所述泵壳体前模型在置入接触之后已经具有泵壳体的形状。优选地,所述两种材料形成连续的形状。此外,将所述另外的材料的另外的部分与所述第一种材料重新置入接触中。以该方式产生泵壳体前模型,所述泵壳体前模型在其管形的形状的走向中首先具有所述另外的材料的另外的第一第一另外的部分区域,与由所述第一种材料制成的第一部分区域相邻。该第一部分区域又与由另外的材料制成的另外的第二第二另外的部分区域相邻。部分区域的伸长和组成相应于针对于根据本发明的泵装置说明的伸长和组成。所述置入接触还能够包括一个或者多个另外的步骤。由此,能够在所述泵壳体前模型中的第一种材料和另外的材料之间引入第三材料,优选如之前说明的根据本发明的泵装置的第三部分区域的组成。
所述泵壳体前模型在步骤d中的处理能够以本领域专业人员针对于加热所述泵壳体前模型到至少300℃上的目的会选择出的每个任意的方式和方法进行。优选地,所述泵壳体前模型的处理的至少一个部分在300至2500℃范围内的,或者在500至2000℃的范围内,或者在700至1800℃范围内的温度中发生。在处理所述泵壳体前模型时,优选所述黏合剂的至少一部分在提高的温度情况下逸出。在步骤d中处理由步骤c得出的泵壳体前模型时,不同的温度分布是可行的。所述泵壳体前模型的处理例如能够在氧化的氛围中、还原的氛围中或者在保护氛围的条件下进行。氧化的氛围例如能够包含氧气,如空气或者氧气/空气混合物。还原的氛围例如能够包含氢气。保护氛围优选既不包括氧气又不包括氢气。用于保护氛围的例子是氮气、氦气、氩气、氪气或者其混合物。优选地,也能够针对于不同的时间段相继地选择不同的氛围的组合。
所述泵壳体前模型的处理要么能够在一个步骤中进行要么优选地能够在多于一个步骤中进行。优选地,所述泵壳体前模型在步骤d的第一部分步骤中被处理到301至600℃范围内的温度上,或者优选350至550℃范围内的温度上,或者优选400至500℃范围内的温度上。所述处理步骤d的该第一部分步骤能够在0.1至100h范围内,优选在1至50h范围内,或者优选在2至20h范围内的时间段中进行。该部分步骤要么能够通过将由步骤c得出的泵壳体前模型引入到预热的氛围中实现要么通过缓慢地一步一步地或者持续提高地加热所述泵壳体前模型实现。优选地,所述泵壳体前模型在步骤d的第一部分步骤中的处理在一步中进行到301至600℃范围内的温度上。
在步骤d的处理的优选紧接着所述第一部分步骤的第二部分步骤中,所述泵壳体前模型优选被加热到800至2500℃范围内,或者优选1000至2000℃范围内,或者优选1100至1800℃范围内的温度上。同样地,该部分步骤能够要么通过将步骤d的所述第一部分步骤的泵壳体前模型引入预热的氛围中实现,要么通过缓慢地一步一步地或者持续提高地加热所述泵壳体前模型实现。优选地,所述泵壳体前模型在步骤d的第二部分步骤中的处理在一步中进行到800至2500℃范围内的温度上。所述泵壳体前模型在所述第二部分步骤中的处理在0.1至20h范围内,优选在1至12h范围内,或者优选在2至5h范围内的时间段上进行。所述泵壳体的形状在制造过程后如之前解释的那样优选是连续的。
本发明的另外的主题是按照之前说明的根据本发明的方法能够得到的泵装置的泵壳体。
本发明的另外的主题是至少部分地包围内部区域的具有第一端部和第二端部的壳体,
其中,所述壳体具有至少一个第一部分区域和至少一个另外的部分区域;
其中,所述第一部分区域相对于所述第一部分区域的总重量包括至少61%重量百分比的陶瓷;
其中,所述另外的部分区域相对于所述另外的部分区域的总重量包括40至90%重量百分比范围内,或者优选45至85%重量百分比范围内,或者优选50至80%重量百分比范围内的金属含量;
其中,所述第一部分区域的至少一个部分与所述另外的部分区域的至少一个部分相互连接。
所述壳体在其形状、其组成和其它的构造方案方面相应于之前在根据本发明的泵装置的关联中说明的泵壳体。
在所述壳体的优选的设计方案中,在所述壳体中,至少在所述壳体的一个部分中设置能够移动的元件。另外的优选的实施方式相应于之前说明的根据本发明的泵装置的实施方式。
所述能够移动的元件能够从由球体、柱体、气泡或者其中至少两种的组合构成的组别中选择出。所述能够移动的元件优选具有相应于所述泵壳体的直径的形状。所述能够移动的元件的材料能够是本领域专业人员为此会应用的每种材料。优选地,所述能够移动的元件包括金属、聚合物、陶瓷或者其中的混合物。所述金属或者所述聚合物能够从如其针对于所述泵壳体的所述第一部分区域说明的那样的金属、聚合物或者陶瓷中选择出。所述能够移动的元件能够用于:例如通过所述壳体中的流体流在元件的位置处的改变在壳体中移动。在改变所述能够移动的元件的位置时,能够打开线圈中的电流并且借助于电流检测机构记录。
本发明的另外的主题是包括至少一个之前说明的壳体或者泵壳体的泵装置,所述壳体或者泵壳体按照之前说明的方法能够得到。
测量方法
1.确定维氏硬度(HV):
试验载荷和材料根据标准DIN EN ISO 6507-2006年3月确定。应用以下的试验载荷和作用持续时间:1kg,15秒。试验温度为23℃±1℃;
2.确定磁导率:所述磁导率根据标准ASTM 773-01:2009确定;
3.确定生物相容性:
所述生物相容性根据标准ISO 10993-4:2002确定;
4.严密的连接的确定:
泄漏测试利用氦泄漏测试仪和/或质谱仪实施。标准测量方法在标准Mil-STD-883G方法1014中详细说明。最大容许的氦泄漏率在此依赖于待检验的装置的内部的体积确定。根据在MIL-STD-883G方法1014中,在段落3.1中详细说明的方法,并且在考虑待检验的装置的在本发明的使用中出现的体积和腔的条件下,用于根据本发明的泵壳体的最大容许的氦泄漏率为10-7atm*cm3/sec或者更少。这意味着:待检验的装置(例如所述构件壳体和/或泵装置或者具有连接的泵壳体的构件壳体)具有少于1*10-7atm*cm3/sec的氦泄漏率或者更少。针对于比较目的,提到的氦泄漏率也能够转化成等效的标准空气泄漏率。用于等效的标准空气泄漏率(Equivalent Standard Air Leak Rate)的定义和换算在标准ISO 3530中说明;
5.粗糙度的确定:
所述粗糙度根据标准EN ISO 25178确定。
例子
用于第一种材料的例子1:
所述第一种材料包含20份在CeramTech GmbH公司能够得到的具有D90=2μm的颗粒尺寸的氧化铝(Al2O3)和1份在Zschimmer&Schwarz GmbH&Co. KG公司能够得到的黏合剂METAWAX P-50。
用于另外的材料的例子2:
所述另外的材料包含由57%重量百分比的Heraeus Precious Metals GmbH &Co.KG公司的具有D50=50μm的颗粒尺寸的铂金粉末和38%重量百分比的CeramTech GmbH公司的具有D90=2μm的颗粒尺寸的氧化铝(Al2O3)以及5%重量百分比的在Zschimmer&SchwarzGmbH&Co. KG公司中能够得到的METAWAX P-50黏合剂制成的混合物。
用于第一部分区域的例子3:
所述第一部分区域包含CeramTech GmbH公司的至100%重量百分比的氧化铝(Al2O3)。
用于另外的部分区域的例子4:
所述另外的部分区域包含至60%重量百分比的铂和至40%重量百分比的CeramTechGmbH公司的氧化铝(Al2O3)。
按照根据本发明的用于制造泵壳体的方法,例子1的所述第一种材料首先被提供在容器中。例子2的所述另外的材料同样被提供在容器中。所述另外的材料和所述第一种材料的粉末以交替的顺序在如图5中示出的那样被放入到模具中并且利用冲头被压紧。以该方式,获得泵壳体前模型,所述泵壳体前模型在炉子中首先在400℃的温度中处理并且接下来在1700℃的温度中烧结,其中,获得泵壳体。
附图说明
接下来在图中示出:
图1示出了根据本发明的泵装置的示意图;
图2示出了用于制造根据本发明的泵壳体的方法的示意图;
图3a-c示出了根据本发明的泵壳体的示意图,其具有直接彼此相邻地布置的第一部分区域和另外的部分区域;
图4a-c示出了根据本发明的泵壳体的示意图,其具有通过第三部分区域分开地布置的第一部分区域和另外的部分区域;
图5示出了用于制造泵壳体前模型的挤压装置的示意图。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了泵装置10,所述泵装置具有管状的泵壳体20以及构件壳体40。尤其针对于能够植入的泵装置10,所述构件壳体40的外表面100与身体相接触并且因此优选生物相容地构造。所述泵壳体20具有包围内部区域50的壁体21。所述泵壳体20的指向内部区域50的面被称为面对的表面102。所述面对的表面102与流体相接触并且因此尤其针对于能够植入的泵装置10优选生物相容地构造。至少一个叶轮80位于所述泵壳体20的内部区域50中,在该情况下,两个叶轮80位于所述泵壳体20中。所述泵壳体20具有在所述壁体21的中间的第一部分区域26。在同时通过开口23限定入口22的第一端部22处,所述壁体21或者说所述泵壳体20具有第一另外的部分区域28。出口24的形式的另外的端部24位于所述泵壳体20的对置的侧面上,所述另外的端部包括另外的开口25。借助于所述叶轮80,流体能够沿着泵吸方向240从所述入口22被泵吸至所述出口24。另外的构件位于所述构件壳体40和所述泵壳体之间,如电池120以及控制单元130。此外,两个线圈32和32'位于所述构件壳体40中。
在图2中示意性地示出用于制造泵壳体的方法的流程。在步骤a.或者说a)200中,提供第一种材料60。所述第一种材料60例如是至少两种粉末制成的混合物。所述第一种材料包含例子1的组成,即20份具有D90=2μm的颗粒尺寸的氧化铝(Al2O3)和1份黏合剂,在该情况下,是在Zschimmer&Schwarz GmbH&Co. KG公司中能够得到的METAWAX P-50。
同样优选地,在步骤b.或者说b)210中,在容器中提供相应于例子2的混合物的形式的另外的材料70,由57%重量百分比的具有D50=50μm的颗粒尺寸的铂金粉末和38%重量百分比的具有D90=2μm的颗粒尺寸的氧化铝(Al2O3)以及5%重量百分比的黏合剂(在该情况下,是在Zschimmer&Schwarz GmbH&Co. KG公司中能够得到的METAWAX P-50)制成。所述容器可以是具有滤网出口的金属容器。优选地,粉末颗粒具有圆的至椭圆的伸展度。所述颗粒尺寸说明D50意味着,不超过50%的微粒大于说明的直径。所述颗粒尺寸说明D90意味着,不超过90%的微粒大于说明的直径。所述颗粒尺寸能够利用不同的方法确定。优选地,所述颗粒尺寸借助于激光衍射、光学显微术、光学的单个粒子计数或者至少其中两种的组合确定。此外,优选地,所述颗粒尺寸以及颗粒尺寸分布的确定借助于透射电子显微镜(TEM)根据图像的光学的单个分析进行。此外,可以从产品数据页中得知所述颗粒大小,所述产品数据页能够在原材料供应商处获得并且经常被附带包入在供货之中。
在步骤c.或者说c)220中,由所述第一种材料60和所述另外的材料70形成泵壳体前模型90。
所述步骤c.或者说c)200是两个替代方案,能够按照所述替代方案在形成所述泵壳体前模型90时处理。在所述步骤c.的第一替代方案中,首先通过所述另外的材料70形成另外的部分区域28。在此,所述另外的材料70借助于具有尺寸10mm*4mm*2mm和肖氏硬度50的刀片硬度的聚四氟乙烯刮板压入由氧化铝陶瓷制成的模具150中,如在图5中示意性地示出的那样。所述另外的材料70被填充入所述模具150中直至填充高度为5mm。接下来,所述第一种材料60被压入图5的模具150中。所述第一种材料60被填充入直至填充高度为25mm。利用由优质钢制成的冲头,所述第一种材料和所述另外的材料70在5Kg重量的压力的条件下被压紧。因此,在如此成型的泵壳体前模型90中,所述泵壳体20的由所述第一种材料60制成的第一部分区域26在所述泵壳体20的另外的部分区域28旁。
在步骤c)的替代方案中,与之前针对所述步骤c.说明地同样地处理,具有以下不同,所述第一种材料60仅仅被填充入直至填充高度为25mm。接下来,通过以下方法形成所述泵管前模型90的第二另外的部分区域:另外的材料70如以上说明的那样重新被填充入所述模具150中直至填充高度为30mm。以该方式,获得泵壳体前模型90,所述泵壳体前模型设置第一另外的部分区域28、28'挨着第一部分区域26、26'和第二另外的部分区域28、28'的次序。所述第一另外的部分区域28、28'、所述第一部分区域26、26'和所述第二另外的部分区域28、28'的厚度一致。通过选择所述模具150的形状(所述材料放入到所述模具中)能够实现,壁体厚至少在所述部分区域26、28、30的部分中不同。
接下来,所述泵壳体前模型90在400℃的温度中在空气中处理。该处理在HeraeusHolding GmbH公司的热炉中进行60min时间段。紧接着该处理步骤,所述泵壳体前模型90在1700℃的温度中在相同的炉中处理180min,其中,所述部分区域26、28共同烧结并且产生泵壳体。泵壳体以具有9mm的内直径的圆形的管的形式产生。所述壁体厚在所有的区域中为1mm。
图3a至3c示出了多个部分区域在根据本发明的泵壳体20中的布置的三个不同的可行方案。所述泵壳体20在其壁体21中包括入口22处的第一开口23和出口24处的另外的开口25。在图3a中,第一部分区域26布置在所述泵壳体20的壁体21中间。另外的部分区域28和28'各位于所述第一部分区域的右边和左边。所述两个另外的部分区域28和28'平行于彼此以及所述第一部分区域26布置。
在图3b中,同样示出了具有壁体21以及在所述壁体21中间的第一部分区域26的泵壳体20。同样地,在此,另外的部分区域28和28'相应地连接在所述入口22和出口24处。与图3a的泵壳体20不同,所述另外的部分区域28和28'不在泵装置的整个周缘中平行于所述第一部分区域26地布置而是在所述泵壳体20的周缘上具有不同宽的区段。这导致从所述第一部分区域26至所述另外的部分区域28、28'的过渡部的轮廓的倾斜。
在图3c中也示出从所述另外的部分区域28、28'至所述第一部分区域26的不平行的过渡部。在此,所述过渡部具有偏移。在其他方面,图3c的泵壳体20如图3a的泵壳体那样地构造。
图4a、4b和4c分别示出泵壳体20的与图3a、3b和3c相似的构造,然而在此在一个第一部分区域26和所述另外的部分区域28和28'之间分别布置第三部分区域30和30'。在其他方面,图4a的泵壳体的构造相应于图3a的泵壳体,图4b的构造相应于图3b并且图4c的泵壳体的构造相应于图3c的泵壳体。
在图5中示出了由坚固的材料如陶瓷或者优质钢制造的模具150。在所述模具150中铣削圆形的凹口152,所述凹口在所述模具150的一个侧面处向外敞开。通过所述开口,材料能够被填充入所述模具150中,所述材料例如是胶状的或者粉末状的并且利用恰好嵌入所述模具150的开口中的冲头160压紧。以该方式,用于泵壳体20的型坯或者前模型能够以管的形式实现,如这已经针对于图2中的方法说明的那样。
附图标记清单
10 泵装置
20 壳体,泵壳体
21 壁体
22 第一端部/入口
23 第一开口
24 另外的端部/出口
25 另外的开口
26 第一部分区域
28,28' 另外的部分区域
30,30' 第三部分区域
40 构件壳体
50 内部区域
60 第一种材料
70 另外的材料
80 叶轮
90 前模型/泵壳体前模型
100 外表面
102 面对的表面
110 电的构件
120 电池
130 控制单元
150 模具
152 凹处
160 冲头
200 步骤a./步骤a)
210 步骤b./步骤b)
220 步骤c./步骤c)
230 步骤d./步骤d)
240 泵吸方向。

Claims (20)

1.泵装置(10),包括:
i. 叶轮(80);
ii. 泵壳体(20),该泵壳体至少部分地包围着内部区域(50),该泵壳体具有入口(22)和出口(24);
其中,所述叶轮(80)设置在所述泵壳体(20)的内部区域(50)中;
其中,所述泵壳体(20)包括至少一个第一部分区域(26)和至少一个另外的部分区域(28);
其中,所述第一部分区域(26)相对于所述第一部分区域(26)的总重量包括至少61%重量百分比的陶瓷,
其中,所述另外的部分区域(28)相对于所述另外的部分区域(28)的总重量包括40%至90%重量百分比范围内的金属含量,
其中,所述第一部分区域(26)的至少一个部分和所述另外的部分区域(28)的至少一个部分相互连接。
2.根据权利要求1所述的泵装置(10),其中,所述泵壳体(20)包括管。
3.根据权利要求1或2所述的泵装置(10),其中,在所述入口(22)或者所述出口(24)处设置至少一个另外的部分区域(28),或者其中,在所述入口(22)和所述出口(24)处各设置一个另外的部分区域(28)。
4.根据权利要求1或2所述的泵装置(10),其中,所述泵壳体(20)具有0.1cm3至10cm3范围内的体积。
5.根据权利要求1所述的泵装置(10),其中,所述至少一个第一部分区域(26)的陶瓷从由氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、包含氧化铝的氧化锆(ATZ)、包含氧化锆的氧化铝(ZTA)、包含钇的氧化锆(Y-TZP)、氮化铝(AlN)、氮化钛(TiN)、氧化镁(MgO)、压电陶瓷、钡(Zr、Ti)的氧化物、钡(Ce、Ti)的氧化物和钠-钾-铌酸盐或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。
6.根据权利要求1所述的泵装置(10),其中,所述至少一个另外的部分区域(28)的金属从由铂(Pt)、铁(Fe)、优质钢、铱(Ir)、铌(Nb)、钼(Mo)、钨(W)、钛(Ti)、钴(Co)、铬(Cr)、钴-铬-合金、铊(Ta)和锆(Zr)或者其中至少两种的混合物构成的组别中选择出。
7.根据权利要求1所述的泵装置(10),其中,所述至少一个第一部分区域(26)相对于所述第一部分区域(26)的总重量包括少于10%重量百分比的金属。
8.根据权利要求1所述的泵装置(10),其中,所述至少一个第一部分区域(26)和所述至少一个另外的部分区域(28)通过至少一个第三部分区域(30)相互连接。
9.根据权利要求8所述的泵装置(10),其中,所述至少一个第三部分区域(30)具有所述第一部分区域(26)的金属含量和所述另外的部分区域(28)的金属含量之间的金属含量。
10.根据权利要求1所述的泵装置(10),其中,所述泵装置至少部分地由构件壳体(40)包围,其中,所述泵装置(10)的所述至少一个另外的部分区域(28)的至少一个部分与所述构件壳体(40)连接。
11.根据权利要求10所述的泵装置(10),其中,所述构件壳体(40)相对于所述构件壳体(40)的总重量包括至少30%重量百分比的钛。
12.根据权利要求1所述的泵装置(10),其中,所述泵壳体(20)的壁体(21)具有少于2μ的磁导率。
13.根据权利要求1所述的泵装置(10),其中,所述至少一个第一部分区域(26)的面向所述泵壳体(20)的内部区域(50)的表面(102)具有至少330HV的维氏硬度。
14.根据权利要求10所述的泵装置(10),其中,至少所述构件壳体(40)的外表面(100)和面向所述泵壳体(20)的内部区域(50)的表面(102)是生物相容的。
15.根据权利要求6所述的泵装置(10),其中,所述优质钢是AISI304或AISI316L。
16.根据权利要求13所述的泵装置(10),其中,所述至少一个第一部分区域(26)的面向所述泵壳体(20)的内部区域(50)的表面(102)具有至少350HV的维氏硬度。
17.根据权利要求16所述的泵装置(10),其中,所述至少一个第一部分区域(26)的面向所述泵壳体(20)的内部区域(50)的表面(102)具有至少370HV的维氏硬度。
18.壳体(20),该壳体至少部分地包围内部区域(50),所述壳体(20)具有第一端部(22)和第二端部(24),
其中,所述壳体(20)具有至少一个第一部分区域(26)和至少一个另外的部分区域(28);
其中,所述第一部分区域(26)相对于所述第一部分区域(26)的总重量包括至少61%重量百分比的陶瓷;
其中,所述另外的部分区域(28)相对于所述另外的部分区域(28)的总重量包括40至90%重量百分比范围内的金属含量;
其中,所述第一部分区域(26)的至少一个部分与所述另外的部分区域(28)的至少一个部分相互连接。
19.根据权利要求18所述的壳体(20),其中,在所述壳体(20)中,至少在所述壳体(20)的一个部分中设置能够移动的元件。
20.泵装置(10),包括至少一个根据权利要求18或19所述的壳体(20)。
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