IT201800009502A1

IT201800009502A1 - Pompa centrifuga a levitazione magnetica

Info

Publication number: IT201800009502A1
Application number: IT102018000009502A
Authority: IT
Inventors: Nicola Ghelli; Paolo Fontanili; Maianti Edgardo Costa
Original assignee: Eurosets Srl
Priority date: 2018-10-16
Filing date: 2018-10-16
Publication date: 2020-04-16
Also published as: CA3116643A1; CN112867866B; US11732726B2; EP3867532A1; JP2022504845A; WO2020079603A1; US20220025896A1; CN112867866A; EP3867532B1

Description

Descrizione di Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo: “POMPA CENTRIFUGA A LEVITAZIONE MAGNETICA”.

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad una pompa centrifuga a levitazione magnetica.

Le pompe centrifughe a levitazione magnetica utilizzate nel settore biomedicale si compongono generalmente di un corpo internamente cavo, provvisto di almeno un connettore di ingresso e di un connettore di uscita del sangue, all’interno del quale è alloggiato un elemento rotore provvisto di una pluralità di palette atte a convogliare, per effetto della rotazione dell’elemento rotore stesso, il sangue entrante verso il connettore di uscita. L’elemento rotore comprende una porzione di materiale magnetico, ed all’esterno del corpo cavo è disposto un elemento statore atto a definire almeno un campo magnetico per il sollevamento ed il controllo in rotazione dell’elemento rotore all’interno del corpo cavo.

Più particolarmente, il corpo cavo è generalmente composto da due o più elementi accoppiati tra loro, dei quali almeno un elemento superiore ed un elemento inferiore.

L’elemento superiore presenta una flangia perimetrale di accoppiamento con l’elemento inferiore, a partire dalla quale si sviluppa una porzione conformata a cupola, atta ad alloggiare l’elemento rotore.

La flangia perimetrale definisce una superficie di accoppiamento che viene solidarizzata all’elemento inferiore, ad esempio mediante saldatura, e dove tra tale superficie di accoppiamento e l’elemento inferiore viene interposto un elemento di tenuta, ad esempio del tipo di un O-ring.

Nelle pompe di tipo noto, il connettore di ingresso del sangue è disposto in corrispondenza della porzione a cupola ed il connettore di uscita, posizionato ad una quota inferiore del connettore di ingresso, è disposto in corrispondenza della flangia perimetrale.

Il connettore di uscita delle pompe di tipo noto risulta pertanto disposto sostanzialmente tangenziale alla flangia perimetrale.

In alcune soluzioni di tipo noto, il connettore di uscita è definito in parte sull’elemento superiore ed in parte sull’elemento inferiore.

Queste pompe centrifughe di tipo noto presentano alcuni inconvenienti. Infatti, il posizionamento del connettore di uscita comporta che la superficie di accoppiamento presenti delle discontinuità, le quali rendono difficoltosa la saldatura reciproca delle parti a contatto.

La presenza del connettore di uscita in corrispondenza della flangia perimetrale rende inoltre difficoltoso mantenere l’elemento inferiore a contatto con la superficie di accoppiamento durante la fase di saldatura. Inoltre, le irregolarità della superficie di accoppiamento fanno sì che l’O-ring interposto tra di essa e l’elemento inferiore porti alla formazione di cavità di ristagno del sangue e/o di sporgenze che possono danneggiare il sangue.

Un altro inconveniente ancora consiste nel fatto che durante la fase di saldatura, generalmente eseguita ad ultrasuoni, si sviluppa un pulviscolo che può entrare nella zona destinata al trattamento del sangue, contaminandolo.

Il compito principale della presente invenzione è quello escogitare una pompa centrifuga a levitazione magnetica che consenta di semplificare, rispetto alle soluzioni ad oggi note, l’accoppiamento tra l’elemento superiore e l’elemento inferiore che costituiscono il corpo cavo all’interno del quale è alloggiato l’elemento rotore.

All’interno di questo compito, uno scopo del presente trovato è quello di facilitare il mantenimento a contatto della flangia perimetrale con l’elemento inferiore durante le operazioni di saldatura.

Un altro scopo del presente trovato è quello di rendere più agevole, e al contempo meno pericoloso per il sangue trattato, il posizionamento dei mezzi di tenuta interposti tra l’elemento superiore e quello inferiore.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di ridurre il rischio che il pulviscolo generato dall’operazione di saldatura per la solidarizzazione dell’elemento superiore e dell’elemento inferiore entri all’interno della zona preposta al trattamento del sangue.

Altro scopo del presente trovato è quello di escogitare una pompa centrifuga a levitazione magnetica che consenta di superare i menzionati inconvenienti della tecnica nota nell’ambito di una soluzione semplice, razionale, di facile ed efficace impiego e dal costo contenuto.

Gli scopi sopra esposti sono raggiunti dalla presente pompa centrifuga a levitazione magnetica secondo la rivendicazione 1.

Altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di una pompa centrifuga a levitazione magnetica, illustrata a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle unite tavole di disegni in cui:

la figura 1 è una vista in assonometria di una pompa secondo il trovato; la figura 2 è una vista in sezione della pompa di figura 1;

la figura 3 è una vista in esploso della pompa di figura 1.

Con particolare riferimento a tali figure, si è indicato globalmente con il numero di riferimento 1 una pompa centrifuga a levitazione magnetica. La pompa 1 comprende almeno un corpo internamente cavo 2 provvisto di almeno un connettore di ingresso 3 del sangue venoso in arrivo da un paziente e di almeno un connettore di uscita 4 del sangue venoso da inviare ad un dispositivo per l’ossigenazione del sangue.

Il corpo cavo 2 comprende almeno un elemento inferiore 5 ed almeno un elemento superiore 6 tra loro separati ed accoppiati reciprocamente.

Il corpo cavo 2 definisce quindi un volume 7, sul quale si affacciano il connettore di ingresso 3 ed il connettore di uscita 4, al cui interno è alloggiato almeno un elemento rotore 8 provvisto di almeno una porzione realizzata in materiale magnetico, identificata nelle figure con il numero di riferimento 9.

L’elemento rotore 8 è comandabile magneticamente in rotazione attorno ad un relativo asse X, senza contatto, da un elemento statore (non rappresentato nelle figure), associabile al corpo cavo 2 ed atto a generare un campo magnetico.

Le modalità di controllo della rotazione dell’elemento rotore 8, sebbene non siano oggetto del presente trovato, sono ampiamente note al tecnico del settore.

In particolare, l’elemento statore comprende una pluralità di avvolgimenti destinati ad essere attraversati dalla corrente elettrica per la formazione di uno o più campi magnetici atti ad interagire con l’elemento rotore 8 per sollevarlo e portarlo in rotazione attorno al relativo asse X.

Più particolarmente, l’elemento rotore 8 comprende un corpo girante 10, provvisto di una pluralità di palette 11 disposte radialmente su di esso ed atte a contattare il sangue entrante nel volume 7 per spingerlo verso il connettore di uscita 4.

Vantaggiosamente, il corpo girante 10 presenta una superficie superiore 26, rivolta in uso verso l’alto, avente conformazione concava. Più in dettaglio, la superficie superiore 26 presenta sviluppo sostanzialmente curvilineo in modo da accompagnare il flusso del sangue nella sua caduta all’interno del volume 7 attraverso il condotto di ingresso 3, così da ridurre il rischio di danneggiamento dovuto all’impatto con il corpo girante stesso.

Il corpo girante 10 è inoltre provvisto di una sede di alloggiamento 12, definita in corrispondenza della sua porzione di fondo, all’interno del quale viene inserita la porzione magnetica 9, inferiormente chiusa da un elemento di trattenimento 13.

Ulteriormente, l’elemento inferiore 5 presenta un alloggiamento 14 atto a contenere, in uso, almeno una porzione del corpo girante 10, le palette 11 rimanendo al di fuori dell’alloggiamento stesso, che presenta una parete di fondo 14a provvista di un invito 14b, definito in corrispondenza dell’asse di rotazione X, per il centraggio dell’elemento rotore 8. Più in dettaglio, il corpo girante 10 presenta un canotto 10a che si inserisce all’interno di relativi fori 15 ricavati nella porzione magnetica 9 e nell’elemento di trattenimento 13; a seguito dell’inserimento dell’elemento rotore 8 all’interno dell’alloggiamento 14 l’estremità inferiore del canotto 10a viene calzata sull’invito 14b coassialmente all’asse di rotazione X.

Secondo il trovato, l’elemento superiore 6 presenta almeno una flangia perimetrale 16 di accoppiamento all’elemento inferiore 5 ed almeno un corpo conformato sostanzialmente a cupola, identificato nelle figure con il numero di riferimento 17, il quale sporge dalla flangia perimetrale 16, dove il connettore di uscita 4 è associato al corpo a cupola 17.

Vantaggiosamente, la flangia perimetrale 16 definisce una superficie di accoppiamento 16a con l’elemento inferiore 5 ed il connettore di uscita 4 risulta sollevato rispetto alla superficie di accoppiamento 16a.

Preferibilmente, la superficie di accoppiamento 16a è sostanzialmente piana.

Tra il connettore di uscita 4, il quale presenta conformazione allungata, e la flangia perimetrale 16 è quindi definita un’intercapedine 18 all’interno della quale sono inseribili mezzi per il serraggio dell’elemento superiore 6 e dell’elemento inferiore 5 durante le operazioni di saldatura.

Opportunamente, tra la superficie di accoppiamento 16a e l’elemento inferiore 5 sono interposti mezzi di tenuta 19, ad esempio del tipo di un O-ring.

Più particolarmente, come visibile dalla figura 2, l’O-ring 19 è disposto in corrispondenza del bordo interno della superficie di accoppiamento 16a e risulta affacciato al volume 7 interno al corpo cavo 2.

L’elemento inferiore 5 comprende, inoltre, una scanalatura 20 atta ad alloggiare l’O-ring 19 per impedirne, in uso, lo spostamento. Preferibilmente, il connettore di uscita 4 è orientato trasversalmente rispetto all’asse di rotazione X.

Più in dettaglio, il connettore di uscita 4, avente forma allungata, è inclinato rispetto alla superficie di accoppiamento 16a. Il connettore di uscita 4 risulta inclinato anche rispetto ad un piano passante per l’asse di rotazione X.

Nella preferita forma di realizzazione rappresentata nelle figure, il connettore di ingresso 3 è posizionato in corrispondenza della sommità dell’elemento superiore 6 e si sviluppa coassialmente all’asse di rotazione X.

Opportunamente, l’elemento superiore 6 e l’elemento inferiore 5 sono provvisti di relativi mezzi di centraggio 21 atti ad assicurare il corretto posizionamento reciproco.

Più in dettaglio, i mezzi di centraggio 21 comprendono almeno un rilievo 22 definito su una tra la superficie di accoppiamento 16a e l’elemento inferiore 5 ed almeno un incavo 23 definito sull’altro tra l’elemento inferiore 5 e la superficie di accoppiamento 16a, dove il rilievo 22 è atto ad inserirsi all’interno dell’incavo 23 a seguito del posizionamento dell’elemento superiore 6 sull’elemento inferiore 5.

Poiché nella preferita forma di realizzazione rappresentata nelle figure l’elemento superiore 6 e l’elemento inferiore 5 presentano sezione sostanzialmente circolare, l’incavo 23 ed il rilievo 22 presentano sviluppo sostanzialmente anulare.

I mezzi di centraggio 21, ed in particolare il rilievo 22 e l’incavo 23, possono fungere da mezzi di tenuta a seguito della solidarizzazione reciproca, ad esempio mediante saldatura e/o incollaggio. Il rilievo 22 e l’incavo 23 possono quindi conferire la tenuta meccanica e/o idraulica nell’accoppiamento tra l’elemento inferiore 5 e l’elemento superiore 6. I mezzi di tenuta possono quindi comprendere almeno uno tra l’O-ring 19 ed i mezzi di centraggio 21, o, preferibilmente, li comprendono entrambi. Opportunamente, i mezzi di centraggio 21 sono disposti a valle dell’O-ring 19 procedendo dal volume 7 verso l’esterno.

Nelle figure allegate sono inoltre rappresentati, sebbene non facenti parte del presente trovato, l’elemento di copertura 24 dell’elemento statore sopraccitato, il quale è destinato a supportare il corpo cavo 2 e l’elemento di ancoraggio 25 del corpo cavo 2 all’elemento di copertura 24.

L’assemblaggio della pompa centrifuga a levitazione magnetica secondo il presente trovato è il seguente.

Si inserisce inizialmente la porzione magnetica 9 all’interno della sede di alloggiamento 12 e si chiude quest’ultima con l’elemento di trattenimento 13, in modo tale che il canotto 10a attraversi i fori 15.

Si provvede poi a posizionare l’elemento rotore 8 così ottenuto all’interno dell’alloggiamento 14 in modo da calzare l’estremità aperta del canotto 10a sull’invito 10b.

Successivamente, si posiziona l’O-ring 19 all’interno della scanalatura 20 e si applica l’elemento superiore 6 sopra di esso in modo tale che il rilievo 22 definito sull’elemento inferiore 5 si inserisca all’interno dell’incavo 23 definito in corrispondenza della superficie di accoppiamento 16a.

Una volta accoppiati l’elemento superiore 6 e l’elemento inferiore 5 si provvede a solidarizzarli reciprocamente, ad esempio mediante saldatura, in corrispondenza della superficie di accoppiamento 16a.

L’elemento superiore 6 e l’elemento inferiore 5 possono essere mantenuti tra loro a contatto durante l’operazione di saldatura ad esempio mediante mezzi di serraggio applicati in corrispondenza della flangia perimetrale 16 di accoppiamento, senza quindi interferire con il connettore di uscita 4 del sangue.

Si è in pratica constatato come il trovato descritto raggiunga gli scopi proposti e in particolare si sottolinea il fatto che il posizionamento del connettore di uscita in una zona distinta dalla flangia perimetrale di accoppiamento dell’elemento superiore all’elemento inferiore consente di definire una superficie di accoppiamento sostanzialmente piana, facilitandone così il corretto posizionamento con l’elemento inferiore.

Tale posizionamento del connettore di uscita, inoltre, consente di mantenere a contatto l’elemento superiore con l’elemento inferiore nella posizione corretta durante l’operazione di saldatura.

Ancora, la pompa oggetto della presente invenzione consente di semplificare, rispetto alle pompe note, il posizionamento dei mezzi di tenuta tra l’elemento superiore e l’elemento inferiore, in modo tale che questi si affaccino direttamente sul volume interno evitando la formazione di zone di ristagno del sangue o di sporgenze che possano danneggiare lo stesso.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Pompa (1) centrifuga a levitazione magnetica, comprendente: - almeno un corpo internamente cavo (2) provvisto di almeno un connettore di ingresso (3) e di almeno un connettore di uscita (4) del sangue, dove detto corpo cavo (2) comprende almeno un elemento inferiore (5) ed almeno un elemento superiore (6) tra loro accoppiati reciprocamente; - almeno un elemento rotore (8) alloggiato all’interno di detto corpo cavo (2) e provvisto di almeno una porzione realizzata in materiale magnetico (9), detto elemento rotore (8) essendo comandabile magneticamente in rotazione attorno ad un relativo asse (X), senza contatto, da un elemento statore associabile a detto corpo cavo (2); caratterizzata dal fatto che detto elemento superiore (6) presenta almeno una flangia perimetrale (16) di accoppiamento ed almeno un corpo conformato sostanzialmente a cupola (17) sporgente da detta flangia perimetrale (16) e dal fatto che detto connettore di uscita (4) è associato a detto corpo a cupola (17).
2) Pompa (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta flangia perimetrale (16) definisce una superficie di accoppiamento (16a) con detto elemento inferiore (5), detto connettore di uscita (4) essendo sollevato rispetto a detta superficie di accoppiamento (16a).
3) Pompa (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detta superficie di accoppiamento (16a) è sostanzialmente piana.
4) Pompa (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che tra detto connettore di uscita (4) e detta flangia perimetrale (16) è definita un’intercapedine (18) all’interno della quale sono inseribili mezzi per il serraggio reciproco di detto elemento superiore (6) e di detto elemento inferiore (5).
5) Pompa (1) secondo una o più delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzata dal fatto che di comprendere mezzi di tenuta (19) interposti tra detta superficie di accoppiamento (16a) e detto elemento inferiore (5).
6) Pompa (1) secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di tenuta (19) comprendono almeno un O-ring, quest’ultimo affacciandosi all’interno di detto corpo cavo (2).
7) Pompa (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto connettore di uscita (4) è orientato trasversalmente rispetto a detto asse di rotazione (X).
8) Pompa (1) secondo una o più delle rivendicazioni da 2 a 7, caratterizzata dal fatto che detto connettore di uscita (4) è inclinato rispetto a detta superficie di accoppiamento (16a).
9) Pompa (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto elemento superiore (6) e detto elemento inferiore (5) sono provvisti di relativi mezzi di centraggio (21) atti ad assicurare il corretto posizionamento reciproco.
10) Pompa (1) secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di centraggio (21) comprendono almeno un rilievo (22) definito su una tra detta superficie di accoppiamento (16a) e detto elemento inferiore (5) ed almeno un incavo (23) definito sull’altro tra detto elemento inferiore (5) e detta superficie di accoppiamento (16a), dove detto rilievo (22) è atto ad inserirsi all’interno di detto incavo (23) a seguito dell’accoppiamento di detto elemento superiore (6) con detto elemento inferiore (5).
11) Pompa (1) secondo le rivendicazioni 5 e 10, caratterizzata dal fatto che detto rilievo (22) e detto incavo (23) sono atti ad essere solidarizzati reciprocamente e sono atti a definire detti mezzi di tenuta (19).
12) Pompa (1) secondo la rivendicazione 6 e la rivendicazione 10 o 11, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di centraggio (21) sono disposti a valle di detto O-ring (19) procedendo dall’interno di detto corpo cavo (2) verso l’esterno.
13) Pompa (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto elemento rotore (8) comprende un corpo girante (10), provvisto di una pluralità di palette (11) atte a contattare il sangue entrante da detto connettore di ingresso (3) per spingerlo verso detto connettore di uscita (4), dove detto corpo girante (10) presenta una superficie superiore (26), rivolta in uso verso l’alto, avente conformazione concava.
14) Pompa (1) secondo la rivendicazione 13, caratterizzata dal fatto che detta superficie superiore (26) presenta sviluppo sostanzialmente curvilineo.