ROTATIONSPUMPE MIT HYDRAULISCH GELAGERTEM ROTOR ROTATIONAL PUMP WITH HYDRAULICALLY STORED ROTOR
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationspumpe zur Förderung von Blut und anderen scherempfindlichen Flüssigkeiten mit einem in einem Gehäuse hydraulisch und gegebenenfalls magnetisch gelagerten Rotor.The present invention relates to a rotary pump for conveying blood and other shear-sensitive liquids with a rotor hydraulically and optionally magnetically mounted in a housing.
Für die Förderung von Blut und anderen scherempfindlichen Flüssigkeiten werden unter anderem Rotationspumpen verwendet. Um eine möglichst geringe Zerstörung des Blutes zu gewährleisten, dürfen dabei die lokal auftretenden Geschwindigkeitsgradienten nicht übermäßige Werte annehmen, da sonst die korpuskularen Anteile des Blutes zerrissen und aufgrund der durch Reibung auftretenden Erwärmung chemische Degradationsprozesse verursacht werden. Darüber hinaus müssen strömungsarme Zonen und Totwasserzonen möglichst vermieden werden, um eine Anlagerung von Bestandteilen hintanzuhalten. Bei der Förderung von Blut spricht man dabei von Gerinnsel- beziehungsweise Thrombenbildung.Rotary pumps, among others, are used to deliver blood and other shear-sensitive liquids. In order to ensure the least possible destruction of the blood, the locally occurring speed gradients must not assume excessive values, since otherwise the corpuscular parts of the blood are torn and chemical degradation processes are caused by the heating that occurs due to friction. In addition, low-flow zones and dead water zones must be avoided as far as possible in order to prevent the build-up of components. When promoting blood, one speaks of clot or thrombus formation.
Diese Aufgaben verursachen aber bei den konventionellen, in Achsen gelagerten Pumpen beträchtliche Schwierigkeiten, da an der Durchführung der Achse durch eine allfällige Dichtung beziehungsweise bei der Lagerung der Achse in Spitzenlagern innerhalb des Pumpraumes ein Auftreten von Bereichen hoher Scherkraft, Reibung und oftmals auch, aufgrund der Achsnähe, niedriger Strömungsgeschwindigkeiten kaum vermeidbar ist.However, these tasks cause considerable difficulties in the case of conventional pumps mounted in axles, since areas of high shear, friction and often also occur due to the fact that the axle is guided through a possible seal or when the axle is supported in tip bearings within the pump chamber Near the axis, low flow speeds can hardly be avoided.
Es wurden daher verschiedene Lösungen vorgeschlagen, Pumpen ohne Achse und mechanische Lagerung zu bauen. So hat Akamatsu et al. (siehe z.B. Artificial Organs 1997, Vol 21 , Nr. 7, 645-638) eine Pumpe vorgeschlagen, bei der ein Rotor einer Zentrifugalpumpe zugleich von einer Seite durch einen konventionellen Motor angetrieben und von der anderen Seite durch gesteuerte Elektromagneten stabilisiert wird. Allerdings erfordert diese Pumpe eine komplexe Antriebsgestaltung und gleichzeitig geringe Spaltweiten zwischen Rotor und Gehäuse, um einen vertretbaren elektrischen Wirkungsgrad zu erreichen. Kung und Hart (Artificial Organs 1997, Vol21 ,Nr.7, 645-650) haben eine Pumpe vorgeschlagen, bei der die Stabilisierung rein hydraulisch durch eine geometrische Anordnung von Spalten über und unter der Pumpe erfolgt, die durch die axiale Bewegung der Pumpe jeweils erweitert und verkleinert werden und die damit verbundenen Änderungen im Druck zwischen Rotor und Gehäuse zur Stabilisierung der Pumpe herangezogen werden. Dieses System funktioniert allerdings nur bei relativ geringen Spaltweiten und würde bereits durch kleinen Auflagerungen von Blutbestandteilen in einen instabilen Zustand gebracht werden.Various solutions have therefore been proposed for building pumps without an axle and mechanical bearings. For example, Akamatsu et al. (see, for example, Artificial Organs 1997, Vol 21, No. 7, 645-638) proposed a pump in which a rotor of a centrifugal pump is simultaneously driven from one side by a conventional motor and stabilized from the other side by controlled electromagnets. However, this pump requires a complex drive design and at the same time small gap widths between the rotor and housing in order to achieve a reasonable electrical efficiency. Kung and Hart (Artificial Organs 1997, Vol21, No. 7, 645-650) have proposed a pump in which the stabilization takes place purely hydraulically by means of a geometric arrangement of gaps above and below the pump, which is caused by the axial movement of the pump in each case be expanded and reduced and the associated changes in pressure between the rotor and housing can be used to stabilize the pump. However, this system only works with a relatively small gap width and would be brought into an unstable state even by small deposits of blood components.
Weiters haben Allaire und Mitarbeiter (siehe z.B. Artificial Organs 1996, Vol 20, Nr.7, 582- 590) eine Zentrifugalpumpe vorgeschlagen, bei der der Rotor durch ein relativ aufwendiges System von Elektromagneten stabilisiert wird. Bei diesem System sind aber ebenfalls geringe Spaltweiten und eine komplexe Ansteuerung erforderlich.Furthermore, Allaire and co-workers (see e.g. Artificial Organs 1996, Vol 20, No. 7, 582-590) proposed a centrifugal pump in which the rotor is stabilized by a relatively complex system of electromagnets. This system also requires small gap widths and complex control.
Ferner hat Golding (US PS 5324177 und 5370509) vorgeschlagen, einen kegelförmigen Rotor mit schraubenförmigem Flügel auf einem Konus aufschwimmen zu lassen und durch die sich ausbildenden Tragkräfte zwischen einer flach gestalteten Rotorinnenwand und einem Konus der Gehäuserückseite eine Zentrierung des Rotors zu erreichen. Dieses Verfahren ermöglicht allerdings nur die Ausbildung sehr geringer Spaltweiten und damit hoher Scherkräfte, zugleich ergeben sich lange Verweilzeiten der im Spalt befindlichen Flüssigkeit und nur vergleichsweise geringe zentrierende Kräfte.Golding (US Pat. Nos. 5,324,177 and 5,370,509) also proposed that a conical rotor with a helical wing float on a cone and that the load-bearing forces that were formed between the flat inner wall of the rotor and a cone on the rear of the housing center the rotor. However, this method only enables the formation of very small gap widths and thus high shear forces, at the same time there are long dwell times for the liquid in the gap and only comparatively small centering forces.
Schließlich haben Woodard et al. (WO 99/12587) eine Pumpe vorgeschlagen, deren Rotor hydrodynamisch gelagert ist, wobei der Rotationskörper aus mehreren zylindrischen Elementen besteht, deren schräg gestellte Stirnflächen gemeinsam mit der Gehäuseoberfläche verjüngende Spalte geringer Distanz ergeben. Die sich darin aufbauenden Staudruckkräfte oder zwischen den sich verjüngenden Flächen sozusagen eingefangenen Flüssigkeit verursachen eine achsiale Zentrierung des Rotors. Zugleich wird durch die kegelförmige Gestalt der Gehäuse-Oberseite eine radiale Zentrierung erreicht. Diese Erfindung scheint eine zweckmäßige Erzeugung stabilisierender Kräfte zu ermöglichen, verlangt aber in nachteiliger Weise kleine Spalte in der Größenordnung von weniger als 0,3 mm, was einerseits hohe Scherkräfte bedingt und beim Auftreten auch geringer biologischer Anlagerungen oder Gerinnsel zu massiven Änderungen der Strömungsverhältnisse führen kann. Darüber hinaus weisen die dort vorgeschlagenen Rotorformen eine Reihe von Staupunkten und Stagnationszonen auf.Finally, Woodard et al. (WO 99/12587) proposed a pump whose rotor is mounted hydrodynamically, the rotating body consisting of several cylindrical elements, the inclined end faces of which, together with the housing surface, give tapering gaps of a short distance. The dynamic pressure forces built up in it or liquid trapped between the tapered surfaces, so to speak, cause the rotor to be axially centered. At the same time, a radial centering is achieved due to the conical shape of the top of the housing. This invention seems to enable a convenient generation of stabilizing forces, but disadvantageously requires small gaps of the order of less than 0.3 mm, which on the one hand causes high shear forces and can lead to massive changes in the flow conditions when small biological deposits or clots occur , In addition, the rotor shapes proposed there have a number of stagnation points and stagnation zones.
Demgegenüber stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, die vorstehenden Nachteile zu überwinden. Mechanische Lagerungen, Totwasserzonen oder Zonen verringerter Strömungsgeschwindigkeiten und kleine Spaltabstände sollen vermieden werden. Die Zahl der Bauteile soll klein und der Aufbau einfach sein.In contrast, the present invention has for its object to overcome the above disadvantages. Mechanical bearings, dead water zones or zones reduced Flow velocities and small gap distances should be avoided. The number of components should be small and the structure simple.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor Leitflächen zur Erzeugung zentrifugaler Strömungskomponenten und gegen das Gehäuse gerichteter Strömungskomponenten aufweist, um die zentrifugalen Strömungskomponenten vorrangig zur Erzeugung der extern wirksamen Förderleistung und die gegen das Gehäuse gerichteten Strömungskomponenten vorrangig zur berührungslosen Lagerung und Stabilisierung des Rotors im Gehäuse wirken zu lassen. Weiters bevorzugte Merkmale sind, dass das Gehäuse einen kegelförmigen Mittelteil und/oder einen hohlkegelförmigen Oberteil umfasst, und dass der dazwischen angeordnete Rotor kegelmantelförmig ausgebildet ist. Weiters können am Kegelmantel des Rotors Flügel als Leitflächen innen und/oder außen angeordnet sein. Bevorzugt weist der Rotor zum Strömungsdurchtritt Rotoröffnungen auf, an denen die Leitflächen angeordnet sind. Weitere vorteilhafte Merkmale sind den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.The invention is characterized in that the rotor has guide surfaces for generating centrifugal flow components and flow components directed against the housing, around the centrifugal flow components primarily for generating the externally effective delivery rate and the flow components directed against the housing primarily for contactless mounting and stabilization of the rotor in the housing let it work. Further preferred features are that the housing comprises a conical central part and / or a hollow-conical upper part, and that the rotor arranged between them is designed in the form of a conical shell. Furthermore, vanes can be arranged on the cone surface of the rotor as guide surfaces on the inside and / or outside. For the passage of the flow, the rotor preferably has rotor openings at which the guide surfaces are arranged. Further advantageous features can be found in the claims, the description and the drawings.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielsweise anhand von 17 Figuren beschrieben. Die Figuren 1 bis 5 zeigen Querschnitte durch verschiedene Ausführungen der Pumpe und Fig. 6 die Schrägansicht eines Rotors. Fig. 7 ist der Schnitt durch den Rotor und Fig. 8 die Schrägansicht des Schnittes nach Linie V - V in Fig. 7. Die Fig. 9 und 11 zeigen Rotoren in Schrägansicht und die Fig. 10,12 und 13,14 zugehörige Schnitte. Fig. 15 zeigt ein weiteres Bespiel für den Rotor und Fig. 16,17 zeigen mögliche Querschnitte des Rotorflügels. Alle Figuren sind schematisch gehalten.The invention is described below, for example with reference to 17 figures. Figures 1 to 5 show cross sections through different versions of the pump and Fig. 6 shows the oblique view of a rotor. FIG. 7 is the section through the rotor and FIG. 8 the oblique view of the section along line V - V in FIG. 7. FIGS. 9 and 11 show rotors in an oblique view and FIGS. 10, 12 and 13, 14 are associated sections , Fig. 15 shows another example for the rotor and Fig. 16, 17 show possible cross sections of the rotor blade. All figures are kept schematically.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die Pumpe. Der Rotor 1 weist als Leitflächen 2,4 Flügel zur Erzeugung zentrifugaler Strömungskomponenten 3 und gegen das Gehäuse gerichteter Strömungskomponenten 5 auf. Dabei sind diese Leitflächen 2,4 auf einem kegelförmigen Grundkörper 17 aufgebracht, der Rotoröffnungen 18 zur Anströmung der inneren Flügel 4 aufweist. Dieser hohlkegelförmig aufgebaute Rotor 1 läuft in dem Pumpengehäuse 30 bestehend aus dem Gehäuseunterteil 19 mit dem kegelförmigen Mittelteil 16 und einem hohlkegelartigen Oberteil 15, wodurch eine Zentrierung des hohlkegelförmigen Rotors 1 auf dem Mittelteil 16 des Gehäuseunterteils 19 durch die gegen das Gehäuse gerichteten Strömungskomponenten 5 gegeben ist, wobei diese Strömung in vorzugsweise achsialer Richtung gegen die Kegeloberfläche des Mittelteiles 16 stattfindet. Diese Zentrierung kann aber auch gänzlich oder zusätzlich durch insbesondere gegen das Gehäuse gerichtete (5), aber auch zentrifugale (3) Strömungskomponenten gegen das hohlkegelförmige Oberteil 15 erfolgen. Ein im unteren Gehäuseteil 19 eingearbeiteter spiralförmiger Auslaufkanal 20 führt zu einem Auslauf 14. Der Rotor enthält Rotormagnete 6 zur vorzugsweisen Übertragung der Rotationsenergie, die einzeln oder als durchlaufender magnetischer Ring ausgeführt sein können. Diesen Rotormagneten steht ein Antrieb gegenüber, der wie in Fig. 1 ausgeführt, als Stator 12 innen im Gehäuseunterteil 19 angeordnet sein kann und über Spulen 9 mit einem magnetischen Drehfeld versorgt wird. Durch einen achsialen Versatz der Rotormagnete 6 und des Stators 8 kann die Kopplungskraft 21 schräg einwirken und eine achsiale Komponente zur zusätzlichen Stabilisierung des Rotors 1 verursachen, wobei die Richtung dieser achsialen Komponente durch entsprechenden Versatz des Stators 12 nach oben oder nach unten gerichtet sein kann. Am Einlauf 13 weist der Rotor 1 eine Einlauföffnung 36 auf, um die einlaufende Flüssigkeit zu beiden Seiten des Rotors und gegen die Spitze des kegelförmigen Mittelteiles 16 zu lenken.Fig. 1 shows a cross section through the pump. The rotor 1 has guide vanes 2, 4 for generating centrifugal flow components 3 and flow components 5 directed against the housing. These guide surfaces 2, 4 are applied to a conical base body 17 which has rotor openings 18 for the flow against the inner wings 4. This hollow-cone-shaped rotor 1 runs in the pump housing 30 consisting of the lower housing part 19 with the conical central part 16 and a hollow-conical upper part 15, whereby the hollow-conical rotor 1 is centered on the central part 16 of the lower housing part 19 by the flow components 5 directed against the housing , this flow taking place in the preferably axial direction against the conical surface of the central part 16. However, this centering can also be carried out entirely or additionally by (5), but also centrifugal (3) flow components directed in particular against the housing against the hollow-conical upper part 15. A spiral-shaped outlet channel 20 incorporated in the lower housing part 19 leads to an outlet 14. The rotor contains rotor magnets 6 for the preferred transmission of the rotational energy, which are designed individually or as a continuous magnetic ring can. These rotor magnets are opposed by a drive which, as shown in FIG. 1, can be arranged as a stator 12 inside the lower housing part 19 and is supplied with a rotating magnetic field via coils 9. By an axial offset of the rotor magnets 6 and the stator 8, the coupling force 21 can act obliquely and cause an axial component for additional stabilization of the rotor 1, the direction of this axial component being able to be directed upwards or downwards by a corresponding offset of the stator 12. At the inlet 13, the rotor 1 has an inlet opening 36 in order to direct the incoming liquid to both sides of the rotor and against the tip of the conical central part 16.
Wie in Fig. 2 gezeigt, kann der Antrieb auch über einen Elektromotor 26 erfolgen, der über einen Schaft 25 eine rotierende Scheibe 24 mit Magneten 10 antreibt. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass zur Lagerung des Rotors keine elektrische Energie benötigt wird und dennoch durch den achsialen Versatz der Scheibe 24 eine achsiale Komponente der magnetischen Kraft 21 sichergestellt werden kann.As shown in FIG. 2, the drive can also take place via an electric motor 26, which drives a rotating disk 24 with magnets 10 via a shaft 25. This embodiment offers the advantage that no electrical energy is required for mounting the rotor, and nevertheless an axial component of the magnetic force 21 can be ensured by the axial offset of the disk 24.
Fig. 3 zeigt, dass der Antrieb auch über einen Scheibenläufermotor erfolgen kann, bei dem die Scheibe 11 mit eingelagerten Magneten 10 oder einer entsprechenden mehrpoligen Magnetisierung mit einer gelagerten Achse 29 gleichzeitig als Rotor für den Motor-Stator 44 und für die Einkopplung der magnetischen Energie in den Rotor 1 dient.Fig. 3 shows that the drive can also be carried out via a disc rotor motor, in which the disc 11 with embedded magnets 10 or a corresponding multipole magnetization with a mounted axis 29 simultaneously as a rotor for the motor stator 44 and for the coupling of the magnetic energy serves in the rotor 1.
Wie in Fig. 4 dargestellt, kann der Antrieb 7 mit einem von außen wirkenden Stator 8 versehen sein, der wahlweise anstatt oder zusätzlich zum von innen wirkenden Stator 12 vorhanden sein kann. Zusätzlich zur hydraulischen Stabilisierung des Rotors 1 kann in allen Ausführungen des Antriebs zusätzlich eine magnetische Stabilisierung in Nähe des Einlaufs 13 angeordnet sein, indem ein in den Rotor 1 eingearbeiteter Ring 27 aus ferromagnetischem Eisen oder permanentmagnetischem Material vorgesehen ist, auf den von außen und/oder innen angebrachte Permanent- oder Elektromagnete 22, 28 mit Spulen 23 einwirken und damit eine strömungsbedingte Instabilität des Rotors ausgleichen können. Der ferromagnetische Ring 27 kann außen mit einer elektrisch sehr gut leitfähigen Beschichtung 34 versehen sein, um die Ausbildung von elektrischen Wirbelströmen und dadurch zur Zentrierung beitragenden magnetischen Kräften zu ermöglichen.As shown in FIG. 4, the drive 7 can be provided with an externally acting stator 8, which can optionally be present instead of or in addition to the internally acting stator 12. In addition to the hydraulic stabilization of the rotor 1, magnetic stabilization can also be arranged in the vicinity of the inlet 13 in all designs of the drive, in that a ring 27 made of ferromagnetic iron or permanent magnetic material is provided in the rotor 1, on the outside and / or internally attached permanent or electromagnets 22, 28 act with coils 23 and can thus compensate for a flow-related instability of the rotor. The ferromagnetic ring 27 can be provided on the outside with an electrically highly conductive coating 34 in order to enable the formation of electrical eddy currents and thereby magnetic forces which contribute to the centering.
Darüber hinaus ist eine Kombination von außen und innen liegenden Antriebsystemen (Statoren 8,12) am unteren Umfang des Rotors 1 möglich, von denen dann eines vorzugsweise für die Aufbringung der Rotationsenergie und das andere für die Stabilisierung eingesetzt werden kann. Die Positionierung (Laufverhalten) des Rotors kann z.B. durch entsprechende Positionssensoren ermittelt werden, wie in Fig. 4 durch das Bezugszeichen 42 in verschiedenen Positionen schematisch angedeutet ist. Beispielsweise können Hallsensoren Verwendung finden. Zur Positionsermittlung können aber auch in den Spulen rückinduzierte Spannungen oder die Rückwirkung auf hochfrequente Speisespannungsanteile gemessen und ausge- wertet werden, wobei keine zusätzlichen Sensoren nötig sind.In addition, a combination of external and internal drive systems (stators 8, 12) on the lower circumference of the rotor 1 is possible, one of which can then preferably be used for applying the rotational energy and the other for stabilization. The positioning (running behavior) of the rotor can be determined, for example, by corresponding position sensors, as indicated schematically in FIG. 4 by the reference symbol 42 in different positions. For example, Hall sensors can be used. To determine the position, however, voltages induced back in the coils or the effect on high-frequency supply voltage components can also be measured and evaluated, no additional sensors being necessary.
In den Figuren 5 bis 15 sind verschiedene Ausführungen des Pumpenrotors erläutert.Various designs of the pump rotor are explained in FIGS. 5 to 15.
Fig. 5 zeigt die Ausführung der Pumpe mit einem Rotor 1 , der aus zwei übereinanderliegenden Kegelmänteln 31 ,32 besteht, die durch zentrifugale Flügel oder Leitflächen 33 miteinander verbunden sind. Die Rotoröffnungen 18 und die äußeren Flügel 4 dienen zur Erzeugung von Strömungskomponenten 5 gegen das Oberteil 15 des Gehäuses, sowie gegen den kegelförmigen Mittelteil 16 des Gehäuseunterteils 19. Dadurch wird eine hydrodynamische Stabilisierung des Rotors im Gehäuse erzielt.Fig. 5 shows the design of the pump with a rotor 1, which consists of two superimposed cone shells 31, 32, which are connected to one another by centrifugal vanes or guide surfaces 33. The rotor openings 18 and the outer wings 4 serve to generate flow components 5 against the upper part 15 of the housing and against the conical middle part 16 of the lower housing part 19. This achieves hydrodynamic stabilization of the rotor in the housing.
Die Fig. 6 bis 8 zeigen in Schrägriß, Aufriß und Schnitt die Grundform eines Rotors 1 in einer Ausführung mit kegelförmigem Grundkörper 17, an dem außen als Leitflächen 2 Flügel zur vorzugsweisen Erzeugung zentrifugaler Strömungskomponenten angebracht sind. Diese Flügel können in an sich von Zentrifugal-Blutpumpen bekannter Weise eine Krümmung 39 aufweisen, die beispielsweise eine Einrichtung der Schaufeln gegen die Drehrichtung 40 ermöglicht. Der Grundkörper 17 weist am einlaufseitigen Ende die Einlauföffnung 36 auf, die eine direkte Anspülung der Spitze des kegelförmigen Mittelteils 16 des Gehäuseunterteils 19 ermöglicht. In den Grundkörper sind weiters die Rotoröffnungen 18 eingearbeitet, durch die Flüssigkeit treten kann, die von den Flügeln 4 gegen das Gehäusemittelteil 16 gelenkt wird. Die Wirkung der Flügel 2,4 kann durch eine Abschrägung 35 der Öffnung 18 verstärkt oder bei genügender Wandstärke des kegelförmigen Grundkörpers 17 sogar ersetzt werden, in welch letzterem Fall die Flügel 2,4 entfallen könnten. Die Leitflächen sind dabei somit nur durch die Abschrägung der Kanten der Rotoröffnungen 18 gebildet.6 to 8 show, in an oblique view, an elevation and a section, the basic shape of a rotor 1 in an embodiment with a conical base body 17, on the outside of which vanes 2 are attached as guide surfaces for the preferred generation of centrifugal flow components. These vanes can have a curvature 39 in a manner known per se from centrifugal blood pumps, which, for example, enables the blades to be set up against the direction of rotation 40. The base body 17 has the inlet opening 36 at the inlet end, which enables the tip of the conical middle part 16 of the lower housing part 19 to be flushed directly. The rotor openings 18 are also incorporated into the base body, through which liquid can pass, which is directed by the vanes 4 against the middle part 16 of the housing. The effect of the wings 2, 4 can be reinforced by a bevel 35 of the opening 18 or even replaced if the conical base body 17 has sufficient wall thickness, in which case the wings 2, 4 could be omitted. The guide surfaces are thus formed only by chamfering the edges of the rotor openings 18.
Die Fig. 9 und 10 zeigen in Schrägriß und Schnitt die ebenfalls mögliche Variante, dass die Flügel 4 zur Erzeugung der Strömungskomponenten 5 gegen das Gehäuse auf der Außenseite des kegelförmigen Grundkörpers 17 und die Flügel 2 zur vorzugsweisen Erzeugung zentrifugaler Strömungskomponenten 3 auf der Innenseite des Grundkörpers 17 liegen.9 and 10 show, in an oblique view and in section, the likewise possible variant that the blades 4 for generating the flow components 5 against the housing on the outside of the conical base body 17 and the blades 2 for preferably generating centrifugal flow components 3 on the inside of the base body 17 lie.
Diese beiden beschriebenen gegensinnigen Rotorkonstruktionen sind durch einen wie oben beschriebenen nach oben oder nach unten möglichen achsialen Versatz der Rotormagneten 6 und der Antriebsmagneten 8,12,24 und die dadurch erreichbare wahlweise nach oben oder unten gerichtete achsiale Komponente der Magnetkraft 21 gleichermaßen realisierbar, siehe Fig. 1 bis 5.These two opposing rotor constructions described are possible by means of an axial offset of the rotor magnets 6 and the drive magnets 8, 12, 24 which can be achieved upwards or downwards as described above and which can be achieved either upwards or downwards Axial component of the magnetic force 21 directed below can also be realized, see FIGS. 1 to 5.
In Fig. 11 bis 13 ist ein Rotor mit zwei übereinanderliegenden Kegelmänteln dargestellt. Er ermöglicht eine Strömungsausbildung gegen beide Gehäusewände 16,19. Er wurde bereits im Querschnitt in Fig. 5 beschrieben und ist detailliert in der Fig. 11 im Schrägriß, in der Fig. 12 im Aufriß und in der Fig. 13 in einem Schnitt quer zur Achsialrichtung der Pumpe dargestellt. Dabei sind der innere Kegelmantel 31 und der äußere Kegelmantel 32 durch Stege 33 miteinander verbunden, die zugleich als Flügel für die Strömung wirksam sind. Die Rotoröffnungen 18 weisen an den Kanten Abschrägungen oder Flügel (4) zur Erzeugung der gegen das Gehäuse gerichteten Strömungskomponenten auf.11 to 13, a rotor with two superimposed cone shells is shown. It enables flow formation against both housing walls 16, 19. It has already been described in cross-section in FIG. 5 and is shown in detail in FIG. 11 in oblique view, in FIG. 12 in elevation and in FIG. 13 in a section transverse to the axial direction of the pump. The inner cone shell 31 and the outer cone shell 32 are connected to one another by webs 33, which are also effective as blades for the flow. The rotor openings 18 have bevels or wings (4) on the edges for generating the flow components directed against the housing.
Weiters ist durch eine entsprechende Anordnung der beiden Leiflächen (2,4) in Kombination mit der Abschrägung 35 der Rotoröffnung 18 im Kegelmantel ein Verschmelzen zu einer einzigen Flügelkonstruktion möglich, wie in Fig. 14 gezeigt ist. Diese Ausbildung ist auch bei übereinanderliegenden Kegelmänteln möglich.Furthermore, through a corresponding arrangement of the two contact surfaces (2, 4) in combination with the bevel 35 of the rotor opening 18 in the cone jacket, it is possible to fuse into a single wing construction, as shown in FIG. 14. This training is also possible with conical shells lying on top of each other.
Schließlich kann die Pumpe gemäß Fig. 15 auch einen Rotor enthalten, bei dem die einzelnen Flügel 37 selbstständig ohne durchgängigen kegelförmigen Grundkörper gestaltet sind. Diese Flügel sind entweder mit einem keilförmigen Profil (siehe Fig. 16) oder einem schräggestellten Profil (siehe Fig. 17) realisierbar, wobei eine deutliche Anschrägung der Seitenflächen zur Erzielung der gegen das Gehäuse gerichteten Strömungskomponenten vorgesehen ist. Somit sind die zuvor beschriebenen Leitflächen 2 und 4 durch die Abschrägungen 37 als Leitflächen ersetzt. Die Rotoröffnungen 18 erstrecken sich bis zum unteren Rand 41 des Rotors 1. Diese unteren Ränder können ebenfalls schräg zur Laufrichtung gestellt sein, sodass sie als Leitflächen zur Erzeugung einer Auftriebskomponente bzw. einer Förderkomponente für die Flüssigkeitsströmung dienen. An den Enden der Flügel können die Magnete 38 für den Antrieb und zusätzliche magnetische Lagerung angeordnet sein.Finally, the pump according to FIG. 15 can also contain a rotor, in which the individual vanes 37 are designed independently without a continuous conical base body. These wings can be realized either with a wedge-shaped profile (see FIG. 16) or an inclined profile (see FIG. 17), with a clear beveling of the side surfaces to achieve the flow components directed against the housing. The guide surfaces 2 and 4 described above are thus replaced by the bevels 37 as guide surfaces. The rotor openings 18 extend as far as the lower edge 41 of the rotor 1. These lower edges can also be set at an angle to the running direction, so that they serve as guide surfaces for generating a buoyancy component or a delivery component for the liquid flow. The magnets 38 for the drive and additional magnetic mounting can be arranged at the ends of the wings.
In den Figuren 1 bis 5 ist der Auslauf 14 stets unterhalb des unteren Randes 41 angeordnet. Wenn der Auslauf 14 höher angesetzt werden soll, etwa in der Ebene des unteren Randes 41 des Rotors 1 , kann es vorteilhaft sein, zwei symmetrisch angeordnete Ausläufe vorzusehen, oder einen Auslauf zweigeteilt auszubilden, um die Strömung der Flüssigkeit zu stabilisieren.In FIGS. 1 to 5, the outlet 14 is always arranged below the lower edge 41. If the outlet 14 is to be set higher, for example in the plane of the lower edge 41 of the rotor 1, it can be advantageous to provide two symmetrically arranged outlets or to form an outlet in two parts in order to stabilize the flow of the liquid.