專利名稱：一種葉片式微型泵轉子的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種葉片式微型泵的轉子，特別涉及一種適合于無外接機械軸、流體不容許 滲漏、且泵葉輪與電機轉子合一的葉片式微型泵的轉子。該發明可應用于血液循環裝置或人 工心臟、化學藥劑及液態貴重金屬等單相或多相流體的安全輸送裝置。
技術背景由于葉片式微型泵在空間尺寸上的優勢，已在許多重要行業得到應用。目前使用的葉片 式微型泵按照葉輪的支撐結構主要分兩類 一是采用外接機械軸的形式，即直接將泵的葉輪 固定在機械軸上、且隨機械軸一起旋轉； 一是采用電磁軸承的形式。對有外接機械軸的葉片 式微型泵，由于采用機械密封或其它軸封裝置，泵內的流體與泵的外部并不能完全隔離，不 能有效防止流體的滲漏或泵內流體與外界的接觸；對使用一般電磁軸承的葉片式微型泵，雖 然克服了流體滲漏、泵內流體與外界接觸的問題，但容易在泵葉輪的后蓋板側形成一個死水 區(或稱流動滯止區)，而這個死水區在很多情況下是不利于流體輸送的，如輸送血液時就會 在死水區形成血栓。為解決死水區的問題，人們往往采取在泵葉輪的后蓋板上加設沖洗孔的 措施。然而，加設沖洗孔后，葉片式微型泵的流動難以優化和控制，導致水力效率下降。此 前，我們曾提出了一種雙吸無軸驅動的葉片式微型泵。該泵的葉輪采用雙向進口方式，解決 了微型泵作為血液泵使用時流道沖洗的問題，但微型泵內存在循環流動。對血液泵而言，循 環流動不利于減少流體微團在泵內的運動時間，使得血液泵的生理相容性變差，而且不利于 提高泵的效率。為解決上述問題，需要設計一種新的葉片式微型泵轉子結構，這種結構不僅能夠有效滿 足葉片式微型泵內流體與外界無接觸的要求，而且可有效地消除微型泵內的循環流動，使得 微型泵內的流動更加順暢、合理，使微型泵的運行效率、可靠性和耐久性更好。 發明內容本發明的目的是提出一種葉片式微型泵轉子，該結構能夠使微型泵滿足無外接機械軸、 流體不容許滲漏或流體不與泵的外界接觸的要求，而且可有效地消除微型泵內流體的循環流動，以保證泵的運行可靠性、提高微型泵的效率。 本發明的技術方案如下一種葉片式微型泵轉子，包括主葉輪，葉輪第一吸入口，葉輪第二吸入口，第一永磁體， 第二永磁體；所述的主葉輪布置在轉子的中央；第一永磁體和第二永磁體相對于主葉輪對稱 布置；所述的葉輪第一吸入口和葉輪第二吸入口與主葉輪的進口相連通，且斷面面積逐漸擴 大，其特征在于所述的葉片式微型泵轉子還包括第一輔助葉輪和第二輔助葉輪，所述的第一輔助葉輪與第二輔助葉輪分別位于轉子的兩端，且相對于主葉輪對稱布置；所述的第一輔 助葉輪和第二輔助葉輪的進口分別與葉輪第一吸入口'和葉輪第二吸入口連通；第一輔助葉輪 和第二輔助葉輪的出口分別與主葉輪出口連通。本發明的另一技術特征在于所述第一輔助葉輪和第二輔助葉輪出口的流道寬度均小于 主葉輪出口的流道寬度；且第一輔助葉輪和第二輔助葉輪出口的流道寬度與主葉輪出口的流 道寬度的比值均小于或等于1/3 ;所述的第一輔助葉輪和第二輔助葉輪的葉片間流道的斷面 面積小于主葉輪的葉片間流道的斷面面積輔助葉輪葉片間流道的總平面投影面積與主葉輪 葉片間流道的總平面投影面^^的比值小于或等于1/9。在上述方案的基礎上，本發明所述的第一輔助葉輪和第二輔助葉輪的葉片頂部幾何形狀 呈圓錐體形狀，且該圓錐體的母線與轉子軸線形成的錐角為30° 70°。本發明與現有技術相比，具有以下優點及技術效果①大部分液體分別從轉子中心進入 主葉輪，可以在主葉輪的進口形成對稱的入流條件，既有利于提高泵的水力效率，也能有效 地減小軸向水推力。②一部分液體從轉子的兩端分別進入輔助葉輪，被輔助葉輪加壓后流至 主葉輪的出口處，并與從主葉輪泵送的液體會合。這樣在整個轉子與泵殼內壁之間形成順暢 的流動通道，既沒有流動的滯止區，也沒有循環流動區域，從而提高了微型泵的效率。③轉 子兩端的輔助葉輪在泵送液體的同時，其葉片頂部可以與對應的泵殼內壁形成液體動壓軸承， 代替普通葉片泵的機械軸承，使得微型泵內液體與外部完全隔離，實現無滲漏、無污染的高 效、安全輸送。
圖1為本發明提供的葉片式微型泵轉子的主剖視圖。 圖2為圖1中A—A斷面的剖視圖。 圖3為圖1中B向的側視圖。 圖4為圖1中C向的側視圖。圖中l一第一永磁體；2 —第一輔助葉輪；3 —葉輪第一吸入口； 4 —轉子對稱線；5 —主 葉輪；6—第二永磁體7—葉輪第二吸入口； 8—第二輔助葉輪；9一第二輔助葉輪的葉片間 流道；IO —第二輔助葉輪的葉片；ll一第二輔助葉輪的外徑；12 —第二輔助葉輪的內徑；13 一主葉輪的葉片間流道；14一主葉輪的葉片；15 —主葉輪的內徑；16—主葉輪的外徑；17— 第一輔助葉輪的葉片間流道；18—第一輔助葉輪的葉片；19—第一輔助葉輪的外徑；20—第 一輔助葉輪的內徑；21 —輔助葉輪的葉片頂部；22—泵殼內壁。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的原理、結構作進一步的說明。圖1為本發明提供的葉片式微型泵轉子的主剖視圖。該葉片式微型泵轉子包括主葉輪5， 葉輪第一吸入口3，葉輪第二吸入口7，第一輔助葉輪2，第二輔助葉輪8，第一永磁體l以及第二永磁體6。主葉輪5、第一輔助葉輪2、第二輔助葉輪8、第一永磁體l以及第二永磁體6形成葉片 式微型泵的一體式轉子結構。主葉輪5布置在轉子中央，沿轉子的軸心線設有葉輪第一吸入 口 3和葉輪第二吸入口 7，它們分別與第一輔助葉輪2和第二輔助葉輪8的進口連通，且相 對于轉子對稱線4對稱布置。第一輔助葉輪2和第二輔助葉輪8分別設在轉子的兩端，且相 對于主葉輪5對稱布置，(亦相對于轉子對稱線4對稱布置)。第一永磁體1與第二永磁體6 鑲嵌在轉子的外側壁，且相對于轉子對稱線4對稱布置。主葉輪5包括一組葉片14，由相鄰 葉片形成葉片間流道13;第一輔助葉輪2包括一組葉片，由相鄰葉片形成葉片間流道17;第 二輔助葉輪8包括一組葉片，由相鄰葉片形成葉片間流道9。為保證良好的流動條件和軸向 平衡，第一輔助葉輪的葉片18與第二輔助葉輪的葉片IO完全一樣，即第一輔助葉輪的葉片 間流道17與第二輔助葉輪的葉片間流道9也完全相同。第一輔助葉輪2和第二輔助葉輪8在各自的出口 (即葉輪外徑處)的流道寬度均為b^，bu小于主葉輪5出口的流道寬度b2，且hi與b2的比值小于或等于1/3 ;第二輔助葉輪的葉片間流道9和第一輔助葉輪的葉片間流道17的斷面面積均小于主葉輪5的葉片間流道13的 斷面面積；輔助葉輪葉片間流道的總平面投影面積與主葉輪葉片間流道的總平面投影面積的 比值小于或等于1/9。第一輔助葉輪和第二輔助葉輪的葉片頂部21的幾何形狀呈圓錐體形狀，且該圓錐體的母 線與轉子軸線形成的錐角為30° 70°。 葉片式微型泵轉子的工作過程如下流體由葉輪第一吸入口 3和葉輪第二吸入口 7沿轉子的軸心線對稱地進入主葉輪5，被 主葉輪加壓后流至主葉輪出口外側的泵殼內。與此同時，少量流體在葉輪第一吸入口3和葉 輪第二吸入口 7附近分別進入第一輔助葉輪2和第二輔助葉輪8，這部分流體在離心力作用 下被輸送到輔助葉輪的外周，經泵殼與轉子之間的流道流向轉子對稱線4附近。經輔助葉輪 的兩股流體與來自主葉輪5的流體在主葉輪5的出口外側處的泵殼中匯集。這樣，整個轉子 的流道均充滿順向流動的流體，不存在任何流動滯止區域或循環流動區域。這樣，可以提高 葉片式微型泵的效率，改善葉片式微型泵的運行可靠性。
權利要求
1、一種葉片式微型泵轉子，包括主葉輪(5)，葉輪第一吸入口(3)，葉輪第二吸入口(7)，第一永磁體(1)，第二永磁體(6)；所述的主葉輪(5)布置在轉子的中央；第一永磁體(1)和第二永磁體(6)相對于主葉輪(5)對稱布置；所述的葉輪第一吸入口(3)和葉輪第二吸入口(7)與主葉輪(5)的進口相連通，且斷面面積逐漸擴大，其特征在于所述的葉片式微型泵轉子還包括第一輔助葉輪(2)和第二輔助葉輪(8)，所述的第一輔助葉輪(2)與第二輔助葉輪(8)分別位于轉子的兩端，且相對于主葉輪(5)對稱布置；所述的第一輔助葉輪(2)和第二輔助葉輪(8)的進口分別與葉輪第一吸入口(3)和葉輪第二吸入口(7)連通；第一輔助葉輪(2)和第二輔助葉輪(8)的出口分別與主葉輪出口連通。
2、 按照權利要求1所述的葉片式微型泵轉子，其特征在于所述第一輔助葉輪(2)和 第二輔助葉輪(8)出口的流道寬度均小于主葉輪(5)出口的流道寬度。
3、 按照權利要求2所述的葉片式微型泵轉子，其特征在于第一輔助葉輪和第二輔助葉 輪出口的流道寬度與主葉輪(5)出口的流道寬度的比值均小于或等于1/3 。
4、 按照權利要求1或2所述的葉片式微型泵轉子，其特征在于所述的第一輔助葉輪(2) 和第二輔助葉輪(8)的葉片間流道的斷面面積小于主葉輪(5)的葉片間流道的斷面面積。
5、 按照權利要求4所述的葉片式微型泵轉子，其特征在于輔助葉輪葉片間流道的總平 面投影面積與主葉輪葉片間流道的總平面投影面積的比值小于或等于1/9。
6、 按照權利要求1所述的葉片式微型泵轉子，其特征在于所述的第一輔助葉輪(2) 和第二輔助葉輪(8)的葉片頂部幾何形狀呈圓錐體形狀，且該圓錐體的母線與轉子軸線形成 的錐角為30° 70°。
全文摘要
一種葉片式微型泵轉子，特別涉及一種適合于無外接機械軸、流體不容許滲漏或流體不與泵的外界接觸的葉片式微型泵的轉子。該轉子主要包括主葉輪，葉輪吸入口，永磁體，第一輔助葉輪和第二輔助葉輪；主葉輪布置在轉子的中央，第一輔助葉輪與第二輔助葉輪分別位于轉子的兩端，且相對于主葉輪對稱布置；第一輔助葉輪和第二輔助葉輪的進口分別與葉輪第一吸入口和葉輪第二吸入口連通，第一輔助葉輪和第二輔助葉輪的出口分別與主葉輪出口連通。本發明可有效地形成順暢、對稱的流動條件，提高泵的水力效率，顯著減小轉子所受的軸向和徑向的流體作用力。采用該轉子的葉片式微型泵可保證泵內流體與外部的隔離，實現無滲漏、無污染的高效、安全輸送。
文檔編號F04D1/00GK101566159SQ20091008427
公開日2009年10月28日 申請日期2009年5月20日 優先權日2009年5月20日
發明者劉樹紅, 瑤 張, 易運池, 雷 朱, 羅先武, 許洪元 申請人:北京農機實習機械廠;清華大學