CN1821582A - 一种适于微型泵的无轴开式叶轮 - Google Patents
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Abstract
一种适于微型泵的无轴开式叶轮,涉及一种适合于“连续流人工心脏”、无污染和无泄漏的离心式、混流式泵压装置。该叶轮包括一组叶片和固定叶片的支持架,所述叶片的压力面与水平面夹角为5°~20°,叶片上端部呈圆锥面,锥角40°~60°;叶片在平面图上的投影面积与叶轮外径圆面积的比值0.4~0.8;叶片的进口角和出口角45°~50°。该叶轮可有效地遏制叶片压力面侧的二次流动,改善叶轮内部流动结构;减少流动的混合损失;在满足相同流量、相同扬程的前提下,可减小叶轮的直径,对减少血细胞的破坏也有重要作用。本发明还可用于各种用途的离心式或混流式泵上,以改善泵的各种性能,如水力性能、抗溶血和抗血栓性能等。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于微型泵的无轴开式叶轮,涉及一种适合于“连续流人工心脏”、无污染和无泄漏的离心式或混流式泵压装置。
背景技术
近年来,针对全世界范围内心血管疾病对人类的巨大威胁,开发能满足人体生理要求、性能稳定的血液泵十分急迫。在已有的心脏泵和血液泵产品中,已经出现了利用液体浮力取代机械轴或电磁支撑的动压悬浮式心脏泵,如发明专利CN 1372479A公开的一种动压悬浮式心脏泵。虽然这种心脏泵比其他种类心脏泵在性能上有一定的优越性,但在其关键水力部件——叶轮的设计上却存在许多缺陷。主要的缺点表现在:1)采用简单的二维叶片,使得泵内的流动复杂、存在旋涡,且泵的效率较低、血细胞的破坏较多;2)连接各叶片的支持架的结构过于简化,不利于形成良好的叶轮出口流动。在工业部门,在一些要求绝对无污染和绝对无泄漏的场合使用的泵也存在类似问题。因此,为提高微型泵的水力性能及运行可靠性,必须改善现有微型泵的叶轮结构。
发明内容
本发明的目的是提出一种适于微型泵的无轴开式叶轮,以改善微型泵的性能,从而提高各类微型泵产品的整体可靠性,推动微型泵的实际应用。
本发明的技术方案如下:
一种适于微型泵的无轴开式叶轮,包括一组叶片和固定叶片的支持架,其特征在于:所述叶片的压力面与水平面成5°~20°的夹角,优选为12°,叶片的上端部呈圆锥面,锥角为40°~60°,优选为55°;叶片在平面图上的投影面积与叶轮外径圆面积的比值0.4~0.8;叶片的进口角和出口角45°~50°。
本发明的技术特征还在于:所述的支持架为环形,且延伸至叶轮的轮缘;所述叶片的数量为4~6枚。
本发明与现有技术相比,具有以下优点及技术效果:该叶轮可以有效地遏制叶片压力面侧的二次流动,改善叶轮内部流动结构;可以约束在叶轮出口附近叶片间流道的水流,减少流动的混合损失;在满足相同流量、达到相同扬程的前提下,可减小叶轮的直径,对减少血细胞的破坏也有重要作用。本发明还可用于各种用途的离心式或混流式泵上,以改善泵的各种性能,如水力性能、抗溶血和抗血栓性能等。
附图说明
图1为本发明提供的微型泵的无轴开式叶轮的平面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施作详细的说明。
图1为微型泵的无轴开式叶轮的平面示意图。该叶轮包括叶片1和固定叶片的支持架3。叶片有吸力面2和压力面4,它们可采用圆弧型、螺旋线型、准螺旋线型。叶片的进口角和出口角一般45°~50°。叶片的压力面与水平面成5°~20°的夹角,叶片的压力面与水平面成最佳夹角为12°,使叶片以合适角度向压力面4的一侧倾斜;叶片的上端部6为圆锥面,锥角在40°~60°,其最佳角度为55°;叶轮叶片的数量一般为4至6枚。所有叶片在平面图上的投影面积与叶轮外径圆面积的比值为0.4~0.8。叶片的驱动手段是通过把永久磁铁封装在叶片中,然后利用旋转磁场来驱动它们。具体的控制方式不在本发明的讨论范围之内。
支持架3为环形,且终止于叶轮的最大半径处,即延伸至叶轮的轮缘5。支持架3的厚度小于叶片厚度,且沿半径方向的厚度变化为:从最薄开始,缓慢加厚至最大厚度,在轮缘5处再稍微减薄。
使叶片以合适角度向压力面的一侧倾斜,可以抑制压力面4附近的二次流动,改善流动特性,降低水力损失。当叶片上端部6为40°~60°锥角的圆锥面、且平面图上的投影面积较大时,在叶片上端部6和叶片的下端部产生对应的压力分布,它们的合力既可以平衡叶轮的重力并约束叶轮的轴向位置,还可以产生一定的半径方向的分力来约束叶轮的径向位置。这样依靠液体的流动压力,实现了无机械轴的支承。
采用大于45°的叶片进口角和出口角、4至6枚的叶轮叶片数量,在保持相同流量和扬程的前提下,可以达到减小叶轮半径的目的;当叶片在平面图上的投影面积与叶轮外径圆面积的比值较大时,有利于合理控制叶片间的流动面积,提高泵的性能。
将环形支持架3延伸至叶轮的轮缘,有利于在叶轮出口附近叶片间流道内形成均匀水流,减少流动的混合损失。这种结构形式有利于产生比较均匀的受力。
Claims (4)
1.一种适于微型泵的无轴开式叶轮,包括一组叶片(1)和固定叶片的支持架(3),其特征在于:所述叶片的压力面(4)与水平面成5°~20°的角,叶片的上端部(6)呈圆锥面,锥角为40°~60°;所有叶片在平面图上的投影面积与叶轮外径圆面积的比值0.4~0.8;叶片的进口角和出口角45°~50°。
2.根据权利要求1所述的一种适于微型泵的无轴开式叶轮,其特征在于:所述的叶片的压力面(4)与水平面成12°的角,叶片上端部(6)的锥角为55°。
3.根据权利要求1或2所述的一种适于微型泵的无轴开式叶轮,其特征在于:所述叶片的数量为4~6枚。
4.根据权利要求1所述的一种适于微型泵的无轴开式叶轮,其特征在于:所述的支持架(3)为环形,且延伸至叶轮的轮缘(5)。
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