JPH0684757B2 - Centrifugal pump with precessing impeller - Google Patents
Centrifugal pump with precessing impellerInfo
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- JPH0684757B2 JPH0684757B2 JP60-500911A JP50091185A JPH0684757B2 JP H0684757 B2 JPH0684757 B2 JP H0684757B2 JP 50091185 A JP50091185 A JP 50091185A JP H0684757 B2 JPH0684757 B2 JP H0684757B2
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- impeller
- annular chamber
- casing
- centrifugal pump
- flow
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D11/00—Other rotary non-positive-displacement pumps
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- External Artificial Organs (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は遠心ポンプに関し、更に具体的には歳差運動す
るインペラーにより流体を回転させて送り出す遠心ポン
プに関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a centrifugal pump, and more particularly to a centrifugal pump that rotates and pumps a fluid using a precessing impeller.
（背景技術）
歳差運動するインペラーにより流体を回転させて送り出
す遠心ポンプはイギリス特許第720637号、ドイツ特許出
願公開3133177号等に公知である。BACKGROUND ART A centrifugal pump that rotates and pumps a fluid using a precessing impeller is known from British Patent No. 720637, German Patent Application Publication No. 3133177, and the like.
このポンプは主として汚してはならない液体、例えば血
液、用に開発されたものであり歳差運動するインペラー
を有する点に特徴がある。This pump was developed primarily for use with liquids that must not be contaminated, such as blood, and is characterized by having a precessing impeller.
前記インペラーの歳差運動は従来の回転インペラーを有
するポンプにおいて避けられない軸受への接触から流体
を解放する点において優れた提案である。The precession of the impeller is a good solution in that it frees the fluid from contact with the bearings, which is inevitable in pumps with conventional rotating impellers.
しかしこのポンプはケーシングで囲まれた円錐体状の部
屋内で何ら拘束なく流体が回転させられることに起因す
るポンプ効率の低さにその欠点を有する。However, this pump has a drawback in that the pump efficiency is low due to the fluid being rotated without any constraints within the conical chamber surrounded by the casing.
一方歳差運動するインペラーを有する他のポンプはフラ
ンス特許第2114659号に示されているが、該ポンプはイ
ンペラーが収容された室の中央に入口がないため効率が
低いのみならず出口の圧力が大きい時には室内に逆流又
は流れの乱れが生じる危れがある。On the other hand, another pump with a precessing impeller is shown in French Patent No. 2114659, but this pump not only has low efficiency because it does not have an inlet in the center of the chamber containing the impeller, but also has the risk of backflow or flow disturbances occurring in the chamber when the outlet pressure is high.
ポンプ室内の逆流又は流れの乱れは特に血液ポンプとし
ての用途においては安全性及び流体成分、例えば血液の
血球、の損傷において致命的欠点となる。Backflow or turbulence in the pump chamber can be a fatal drawback, particularly in blood pump applications, in terms of safety and damage to fluid components, such as blood cells.
ポンプ効率の改良及びポンプ室内の逆流又は流れの乱れ
の防止はこのタイプのポンプを実用化するために極めて
重要であり、そして本発明はこれを提案するものであ
る。Improving pump efficiency and preventing backflow or flow disturbances within the pump chamber are extremely important for the practical application of this type of pump, and this is what the present invention proposes.
すなわち本発明の目的はポンプ効率のよい歳差運動する
インペラーを有する遠心ポンプの提供にある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a centrifugal pump having a precessing impeller with high pumping efficiency.
本発明の他の目的はポンプ室内における逆流又は流れの
乱れに起因する流体成分、例えば血液の血球、の損傷を
効果的に防止出来る遠心ポンプの提供にある。Another object of the present invention is to provide a centrifugal pump which can effectively prevent damage to fluid components, such as blood cells, caused by backflow or turbulence in the pump chamber.
（発明の開示）
本発明は以上の目的達成のためにケーシングの円形端面
の中央から環状室内へと突出し該環状室の内面を境界付
ける流れガイド壁及びケーシングの円形端面の中央に開
口する入口が設けられたことを特徴とする歳差運動する
インペラーを有する遠心ポンプを提案するものである。(Disclosure of the Invention) In order to achieve the above object, the present invention proposes a centrifugal pump having a precessing impeller, characterized in that a flow guide wall protruding from the center of the circular end face of the casing into the annular chamber and bounding the inner surface of the annular chamber is provided, and an inlet opening at the center of the circular end face of the casing is provided.
本発明の遠心ポンプの高いポンプ効率は流れガイド壁の
ないものと比較して十分高いことが実験結果（第７図の
ｆは本発明のポンプを及びｇは流れガイド壁のないポン
プのそれを示す）により確められた。It has been confirmed by experimental results (FIG. 7(f) shows the pump of the present invention and (g) shows the pump without the flow guide wall) that the high pumping efficiency of the centrifugal pump of the present invention is sufficiently higher than that of one without the flow guide wall.
又本発明の遠心ポンプのポンプ内における流れの乱れの
少さも実験において観察された。It was also observed in the experiment that the centrifugal pump of the present invention had less turbulence in the flow inside the pump.
すなわち流れガイド壁を貫通して環状室の内面にら線状
の入口路が開口していることにより流体は環状室内を均
一な流線間隔を保ちながら数回旋回することになる。That is, the spiral inlet passages penetrate the flow guide wall and open to the inner surface of the annular chamber, so that the fluid swirls several times within the annular chamber while maintaining a uniform streamline spacing.
この旋回の後下記の様に出口へと滑らかに流出するので
ありこの均一な流線間隔を保っことが流れの乱れ防止の
上で重要なのである。After this swirl, the flow flows out smoothly to the outlet as shown below, and maintaining this uniform streamline spacing is important in preventing flow turbulence.
更にこれは入口路の開口に対向する外方に滑らかに脹ら
んだケーシングの側壁から出口が接線状に延びているこ
とと技術的に一体である。Furthermore, this is technically integral with the fact that the outlet extends tangentially from the smoothly outwardly bulging side wall of the casing opposite the opening of the inlet passage.
すなわち環状室に流入する流れが環状室内の旋回する流
れに衝突しないのである。That is, the flow entering the annular chamber does not collide with the swirling flow within the annular chamber.
以上を要するに流れに乱れが生じることなく流動損失が
なく効率が大幅に向上したのである。In summary, there is no turbulence in the flow, no flow loss, and efficiency is greatly improved.
（図面の簡単な説明）
第１図は本発明の遠心ポンプの側面断面図
第２図は第１図II-IIに沿つた断面図
第３図は第１図のインペラーの斜視図
第４図は本発明の遠心ポンプの他の変形の側面断面図
第５図は本発明の遠心ポンプの他の変形の側面断面図
第６図は本発明の遠心ポンプの他の変形の側面断面図
第７図は本発明の遠心ポンプの流量−ポンプ効率特性を
従来のものと比較して示すグラフ
（発明を実施するための最良の形態）
前述の目的、他の特徴及び発明自身は次に述べる付随す
る図面に基きなされる本発明の実施例の説明を参照する
ことにより良く理解されることと思う。6 is a side sectional view of another variant of the centrifugal pump of the present invention; and FIG. 7 is a graph showing the flow rate-pump efficiency characteristics of the centrifugal pump of the present invention in comparison with conventional ones (Best Mode for Carrying Out the Invention). The above-mentioned objects, other features and the invention itself will be better understood by referring to the following description of the embodiments of the present invention based on the accompanying drawings.
第１図及び第２図は本発明の遠心ポンプの実施例を示
し、該遠心ポンプ（１）は円錐状のケーシング（２）内
に設けられた環状室（３）を有する。1 and 2 show an embodiment of the centrifugal pump of the present invention, which comprises a centrifugal pump (1) having an annular chamber (3) disposed within a conical casing (2).
前記ケーシング（２）は円錐状に形成された側壁（2a）
及び頂部に設けられた開口（2b）を有する。The casing (2) has a conically shaped side wall (2a)
and an opening (2b) at the top.
前記環状室（３）の外面は前記ケーシング（２）の側壁
（2a）により境界付けられ及びその内面は流れガイド壁
（７）により境界付けられる。The outer surface of the annular chamber (3) is bounded by the side wall (2a) of the casing (2) and its inner surface is bounded by a flow guide wall (7).
該流れガイド壁（７）はケーシング（２）の円形端面の
中央から環状室（３）内へと突出する。The flow guide wall (7) protrudes from the center of the circular end face of the casing (2) into the annular chamber (3).
前記環状室（３）は入口路（８）によりケーシング
（２）の円形端面の中央に開口する入口（10）に接続さ
れ、該入口路（８）は前記流れガイド壁（７）を貫通し
て形成されたら線状流路である。The annular chamber (3) is connected to an inlet (10) opening at the center of the circular end face of the casing (2) by an inlet passage (8), which is a linear flow path formed through the flow guide wall (7).
更に前記環状室（３）はケーシング（２）の側壁（2a）
の前記入口路（８）に対向する部分、該部分は外方に滑
らかに脹らんでいる、から接線状に延びる出口（５）に
接続される。Furthermore, the annular chamber (3) is formed on the side wall (2a) of the casing (2).
The portion of the inlet passage (8) facing the inlet passage (8) is smoothly bulged outward and is connected to an outlet (5) extending tangentially therefrom.
環状室（３）には第３図に示す様に円錐体の先端部（9
a）及び基部（9b）からなるボール状のインペラーヘツ
ド（９）を有するインペラー（６）が走行可能に収納さ
れる。The annular chamber (3) is fitted with the tip of the cone (9
An impeller (6) having a ball-shaped impeller head (9) consisting of a base (9a) and a base (9b) is housed in the impeller (6) so as to be movable.
該インペラー（６）は環状室（３）内をケーシング
（２）の側壁（2a）及び流れガイド壁（７）に沿つて延
び前記インペラーヘツド（９）をその先端において支持
するインペラーロツド（14）を有する。The impeller (6) has an impeller rod (14) which extends within the annular chamber (3) along the side wall (2a) of the casing (2) and the flow guide wall (7) and supports the impeller head (9) at its tip.
該インペラーロツド（14）の基端、すなわちインペラー
（６）の基端、はケーシング（２）の開口（2b）を貫通
し環状室（３）から外へ延びている。The base end of the impeller rod (14), i.e., the base end of the impeller (6), extends outward from the annular chamber (3) through the opening (2b) of the casing (2).
前記開口（2b）はフレキシブルで繰り返し曲げに耐え得
る材料、例えばポリウレタン、で作られたシール膜（1
5）によりおおわれ、該シール膜（15）はケーシング
（２）の側壁（2a）及び前記インペラー（６）に水密的
に付着される。The opening (2b) is provided with a sealing membrane (1) made of a flexible material that can withstand repeated bending, such as polyurethane.
5), and the sealing membrane (15) is attached to the side wall (2a) of the casing (2) and the impeller (6) in a watertight manner.
環状室（３）外へ突出したインペラー（６）の基端はベ
アリング（18）を介して支持体（17）に取付けられ、該
支持体（17）はその回転時に前記開口（2b）部を中心と
する歳差運動をインペラー（６）に与える。The base end of the impeller (6) protruding outside the annular chamber (3) is attached to a support (17) via a bearing (18), and the support (17) imparts a precession motion to the impeller (6) around the opening (2b) when it rotates.
前記支持体（17）はモーター（20）の軸（21）に接続さ
れそれによつて回転される。The support (17) is connected to the shaft (21) of a motor (20) and is rotated thereby.
以上に述べた遠心ポンプの運転時にはモーター（20）に
より支持体（17）が回転され、それによつてインペラー
（６）は開口（2b）部のシール膜（15）を中心として歳
差運動をする。When the centrifugal pump described above is in operation, the motor (20) rotates the support (17), causing the impeller (6) to precess around the seal membrane (15) at the opening (2b).
これによりインペラー（６）は環状室（３）に沿つて走
行し該環状室（３）内の流体に回転を与える。This causes the impeller (6) to travel along the annular chamber (3) and impart rotation to the fluid within the annular chamber (3).
流体は環状室（３）に沿つた回転する流れにより遠心力
で外方に押されて環状室（３）から出口（５）へと流れ
る。The fluid flows out of the annular chamber (3) to the outlet (5) as it is pushed outward by centrifugal force due to the rotating flow along the annular chamber (3).
流体はケーシング（２）及び流れガイド壁（７）により
境界付けられた環状室（３）内を流れるため流れは整え
られる。The fluid flows in an annular chamber (3) bounded by a casing (2) and a flow guide wall (7), so that the flow is regulated.
更に図示の様に入口路（８）に対向する外方に滑らかに
脹らんだケーシング（２）の側壁（2a）から接線状に出
口（５）が延びている場合には入口路（８）から吸込ま
れる流れと出口（５）へと押される流れの間の干渉が防
止され、その結果流れの乱れは一層防止される。Furthermore, if the outlet (5) extends tangentially from the side wall (2a) of the casing (2) that bulges outward smoothly as shown in the figure, opposite the inlet passage (8), interference between the flow sucked in from the inlet passage (8) and the flow pushed toward the outlet (5) is prevented, and as a result, flow turbulence is further prevented.
従つてインペラー（６）の回転運動は効率よく流体に伝
えられる。Therefore, the rotational motion of the impeller (6) is efficiently transmitted to the fluid.
一方流体は入口（10）から吸込まれて入口路（８）を通
つて環状室（３）に供給される。On the other hand, fluid is sucked from the inlet (10) and supplied to the annular chamber (3) through the inlet passage (8).
第４図は本発明の遠心ポンプの他の変形を示し、これは
第１図のものと比較して次の様な差異を有する。FIG. 4 shows another variant of the centrifugal pump of the present invention, which has the following differences compared to that of FIG.
すなわち流れガイド壁（７）内に流路（11）が設けら
れ、該流路（11）は入口（10）と環状室（３）の頂部を
流体的に接続する。That is, a flow channel (11) is provided in the flow guide wall (7), which fluidly connects the inlet (10) with the top of the annular chamber (3).
流路（11）は環状室（３）の頂部における流体の停滞の
防止、これは流体が血液の場合に特に重要である、のた
めに極めて有益である。The flow channel (11) is extremely beneficial in preventing stagnation of the fluid at the top of the annular chamber (3), which is particularly important when the fluid is blood.
第５図は本発明の遠心ポンプの他の変形を示し、これは
第１図のものと比較して次の様な差異を有する。FIG. 5 shows another variant of the centrifugal pump of the present invention, which has the following differences compared to that of FIG.
すなわち出口（５）に取付けられた逆止弁（25）が示さ
れ、該逆止弁（25）は遠心ポンプ（１）を搏動的に運転
させる場合の流体の逆流を防止するためのものである。That is, a check valve (25) is shown attached to the outlet (5), which is for preventing backflow of fluid when the centrifugal pump (1) is operated pulsatingly.
図示の逆止弁（25）はかご（29）内に収容されると共に
滑らかな曲面の弁壁（26）に密着可能なボール（27）を
有する。The check valve (25) shown in the figure is housed in a cage (29) and has a ball (27) that can be fitted tightly against a smoothly curved valve wall (26).
第６図は本発明の遠心ポンプの他の変形を示し、これは
第１図のものと比較して次の様な差異を有する。FIG. 6 shows another variant of the centrifugal pump of the present invention, which has the following differences compared to that of FIG.
すなわちインペラー（６）はインペラーヘツド（９）と
インペラーロツド（14）が一体化された１本の真直ぐな
棒で作られている。That is, the impeller (6) is made of a single straight rod in which the impeller head (9) and the impeller rod (14) are integrated.
この様な１本の棒のインペラー（６）は製造が容易であ
るという長所を有する反面第３図に示したボール状のイ
ンペラーヘツド（９）を有するインペラー（６）と比較
してインペラーヘツド（９）が脹らんでいないことに起
因してやや効率において劣るという欠点を有する。Such a single-rod impeller (6) has the advantage of being easy to manufacture, but has the disadvantage of being slightly less efficient than the impeller (6) having the ball-shaped impeller head (9) shown in Figure 3, due to the impeller head (9) not being inflated.
Claims (1)
グの側壁によりその外面が境界付けられた環状室と、該
環状室に走行可能に収容されたインペラーと、前記ケー
シングの円形端面の中央から環状室内へと突出し前記環
状室の内面を境界付ける流れガイド壁と、該流れガイド
壁を貫通して形成され前記環状室の内面に開口するら線
状の入口路と、該入口路により前記環状室に接続されケ
ーシングの円形端面の中央に開口する入口と、前記入口
路の開口に対向する外方に滑らかに脹らんだケーシング
の側壁から接線状に延びる環状室の出口と、前記ケーシ
ングの頂部の開口を貫通して延びるインペラーの基端
と、前記開口をおおいケーシングの側壁及び前記インペ
ラーに水密的に付着されたシール膜とからなる遠心ポン
プ 【請求項４】入口と環状室の頂部を接続する流路が流れ
ガイド壁内に設けられた特許請求の範囲第３項記載の遠
心ポンプ 【請求項５】インペラーヘッドが脹らんだインペラーを
用いた特許請求の範囲第３項記載の遠心ポンプ 【請求項６】真直ぐな棒のインペラーを用いた特許請求
の範囲第３項記載の遠心ポンプ[Claim 3] An annular chamber provided within a conical casing and having its outer surface bounded by a side wall of the casing; an impeller accommodated in the annular chamber so as to be movable; a flow guide wall projecting from the center of the circular end face of the casing into the annular chamber and bounding the inner surface of the annular chamber; a spiral inlet passage formed through the flow guide wall and opening onto the inner surface of the annular chamber; an inlet connected to the annular chamber by the inlet passage and opening onto the center of the circular end face of the casing; a centrifugal pump comprising an outlet of an annular chamber extending in a circumferential direction, a base end of an impeller extending through an opening at the top of the casing, and a sealing membrane watertightly attached to the side wall of the casing covering the opening and to the impeller; [Claim 4] A centrifugal pump according to claim 3, in which a flow path connecting the inlet and the top of the annular chamber is provided in the flow guide wall; [Claim 5] A centrifugal pump according to claim 3, in which an impeller with a bulged impeller head is used; [Claim 6] A centrifugal pump according to claim 3, in which an impeller with a straight rod shape is used
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