DE3590732C2 - Zentrifugalpumpe mit einem taumelnden Pumporgan - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifugalpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Zentrifugalpumpe ist aus der DE 21 56 342 A1 bekannt.

Diese Zentrifugalpumpe ist hauptsächlich zum Pumpen einer Flüssigkeit entwickelt worden, die nicht kontaminiert bzw. verschmutzt werden darf, wie z. B. Blut, und zeichnet sich dadurch aus, daß sie ein taumelndes Pumporgan aufweist.

Bei dieser Zentrifugalpumpe wird der bei herkömmlichen Kreiselpumpen gegebene Kontakt zwischen dem Fördermedium und einem Lager eines rotierenden Laufrads vermieden.

Die Zentrifugalpumpe hat jedoch den Nachteil eines geringen Wirkungsgrades, der dadurch verursacht wird, daß das Fördermedium ohne Strömungsführung in dem durch das Pumpengehäuse umschlossenen konischen Raum rotiert.

Weiterhin besteht bei dieser Zentrifugalpumpe die Möglichkeit des Stillstands des Fördermediums in einigen Pumpenbereichen. Dies ist insbesondere bei der Verwendung der Zentrifugalpumpe als Blutpumpe fatal, da das Blut bei Stillstand leichter gerinnen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Zentrifugalpumpe dahingehend weiterzubilden, daß bei hohem Wirkungsgrad ein Stillstand des Fördermediums in allen Pumpenbereichen vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 glöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Zentrifugalpumpe;

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie II-II nach Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Pumporgans gemäß Fig. 1;

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Zentrifugalpumpe gemäß der Erfindung und

Fig. 6 ein Diagramm, das den Pumpenwirkungsgrad in Abhängigkeit vom Volumenstrom einer erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe im Vergleich zu einer herkömmlichen Pumpe darstellt.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform der Zentrifugalpumpe gemäß der Erfindung, wobei die Zentrifugalpumpe 1 einen in einem konischen Gehäuse 2 vorgesehenen bzw. ausgebildeten ringförmigen Raum 3 aufweist.

Das Gehäuse 2 weist eine Seitenwand 2a auf, die zu einer konischen Gestalt geformt und an ihrem zugespitzten Teil mit einer Öffnung 2b versehen ist.

Die Außenfläche des ringförmigen Raums 3 ist durch die Seitenwand 2a des Gehäuses 2 begrenzt. Die Innenfläche des ringförmigen Raums 3 ist durch eine Strömungsführungswand 7 begrenzt.

Die Strömungsführungswand 7 ragt von der Mitte der kreisförmigen Endfläche des Gehäuses 2 aus in den ringförmigen Raum 3 hinein.

Der ringförmige Raum 3 ist über eine Einlaßbohrung 8 mit dem Einlaß 10 verbunden, der in der Mitte der kreisförmigen Endfläche des Gehäuses 2 angeordnet ist. Die Einlaßbohrung 8 durchsetzt die Strömungsführungswand 7 spiralartig. Der ringförmige Raum 3 ist mit einem Auslaß 5 verbunden, der sich von dem Teil der Seitnwand 2a des Gehäuses 2 aus tangential erstreckt, der der Einlaßbohrung 8 gegenüberliegt, wobei sich der Auslaß 5 nach außen hin leicht erweitert. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, weist das Pumporgan 6 einen ballartigen Laufradkopf 9 auf, der ein konisches Endteil 9a und ein Basisteil 9b hat.

Das Pumporgan 6 verläuft entlang der Seitenwand 2a des Gehäuses 2 und entlang der Strömungsführungswand 7 im ringförmigen Raum 3 und hat eine Laufradstange 14, die an ihrem Ende den Laufradkopf 9 trägt.

Die Laufradstange 14 erstreckt sich vom ringförmigen Raum 3 aus durch die Öffnung 2b des Gehäuses 2.

Die Öffnung 2b ist durch eine dichtende Membran 15 bedeckt, die aus einem flexiblen und dauerhaften Material, beispielsweise aus Polyurethan, hergestellt ist.

Die Membran 15 ist an der Seitenwand 2a des Gehäuses 2 und an der Oberfläche des Pumporgans 6 dicht angebracht.

In der Strömungsführungswand 7 ist ein Strömungskanal 11 vorgesehen, der den Einlaß 10 mit dem zugespitzten Teil des ringförmigen Raums 3 derart verbindet, daß Fluid diesen durchströmen kann. Der Strömungskanal 11 ist sehr nützlich zur Verhinderung eines Stillstands des Fluids bzw. der Flüssigkeit im zugespitzten Teil des ringförmigen Raumes 3, was insbesondere wichtig ist, wenn das Fluid Blut ist.

Das aus dem ringförmigen Raum 3 durch die Öffnung 2b ragende Teil des Pumporgans 6 ist durch ein Lager 18 mit einem Antriebsglied 17 verbunden.

Das Antriebsglied 17 überträgt auf das Pumporgan 6 eine Taumelbewegung um die Mitte der Öffnung 2b, wenn es in Drehung versetzt wird.

Das Antriebsglied 17 ist mit der Welle 21 eines Motors 20 verbunden und wird durch diesen in Drehung versetzt.

Folglich taumelt das Pumporgan 6 im ringförmigen Raum 3 und versetzt das Fluid im ringförmigen Raum 3 in Rotation.

Das Fluid wird durch die Zentrifugalkraft nach außen gedrückt, die durch die rotierende Strömung entlang des ringförmigen Raumes hervorgerufen wird, und fließt vom ringförmigen Raum 3 zum Auslaß 5 hin.

Die Strömung ist verlustarm, da das Fluid ohne zusätzliche Verwirbelung in dem durch das Gehäuse 2 und die Strömungsführungswand 7 begrenzten ringförmigen Raum 3 geführt ist.

Wie in der Figur zu erkennen ist, erstreckt sich der Auslaß 5, der sich nach außen hin leicht erweitert, tangential von der Seitenwand 2a des Gehäuses 2 und liegt der Einlaßbohrung 8 etwa gegenüber. Daher wird die Störung zwischen der aus der Einlaßbohrung 8 eingelassenen Strömung und der zum Auslaß 5 hin gedrückten Strömung verhindert, so daß auch eine Strömungsstörung insgesamt verhindert wird.

Folglich wird die Bewegung des Pumporgans 6 wirksam auf das Fluid übertragen.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Zentrifugalpumpe gemäß der Erfindung, die zur Fig. 1 folgenden Unterschied aufweist:
Es ist ein mit dem Auslaß 5 verbundenes Rückschlagventil 25 dargestellt, das eine Umkehrstörung des Fluids verhindern soll, wenn die Zentrifugalpumpe 1 pulsierend betätigt wird.

Das Rückschlagventil 25 weist einen in einem Käfig 29 enthaltenen Ball 27 auf, der zur leicht gekrümmten Wand 26 paßt.

Fig. 5 zeigt schließlich eine letzte bevorzugte Ausführungsform einer Zentrifugalpumpe gemäß der Erfindung, die bezüglich Fig. 1 folgende Unterschiede aufweist:
Das Pumporgan 6 ist aus einer durch Vereinigung des Laufradkopfes 9′ und der Laufradstange 14 gbildeten, geraden Stange hergestellt.

Ein aus einer solchen geraden Stange hergestelltes Pumporgan 6 weist den Vorteil auf, daß dieses leicht hergestellt werden kann. Es weist jedoch den Nachteil eines geringfügig kleineren Wirkungsgrades auf, der dadurch hervorgerufen wird, daß der Laufradkopf 9′ nicht vergrößert ist im Vergleich zum Pumporgan 6 mit einem ballähnlichen Laufradkopf 9, wie er in Fig. 3 gezeigt ist.

Claims (4)

1. Zentrifugalpumpe (1), die aufweist:

• - einen in einem konischen Gehäuse (2) vorgesehenen ringförmigen Raum (3), dessen Außenfläche durch eine Seitnwand (2a) des Gehäuses (2) begrenzt ist,
• - eine Strömungsführungswand (7), die von der Mitte der kreisförmigen Endfläche des konischen Gehäuses (2) in den ringförmigen Raum (3) hineinragt,
• - eine die Strömungsführungswand (7) durchsetzende Einlaßbohrung (8),
• - einen durch die Einlaßbohrung (8) mit dem ringförmigen Raum (3) verbundenen Einlaß (10), der an der Mitte der kreisförmigen Endfläche des Gehäuses (2) angeordnet ist,
• - einen sich von der Seitenwand (2a) des Gehäuses erstreckenden Auslaß (5), der der Einlaßbohrung (8) zugewandt ist,
• - ein im ringförmigen Raum (3) untergebrachtes taumelndes Pumporgan (6), das sich durch eine Öffnung (2b) des zugespitzten Teils des Gehäuses (2) hindurch erstreckt und
• - eine die Öffnung (2b) abdeckende, dichtende Membran (15), die an der Seitenwand (2a) des Gehäuses (2) und an der Oberfläche des Pumporgans (6) dicht angebracht ist,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Einlaßbohrung (8) spiralförmig ausgebildet ist,
• - daß sich der Auslaß (5) tangential von der Seitenwand (2a) des Gehäuses (2) erstreckt und
• - daß ein Strömungskanal (11) in der Strömungsführungswand (7) vorgesehen ist, der den Einlaß (10) mit dem zugespitzten Teil des ringförmigen Raumes (3) verbindet.

2. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumporgan (6) einen vergrößerten Laufradkopf (9) aufweist.

3. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumporgan (6) eine geradlinige Stange (9′, 14) ist.