Насос для перекачки крови

Область техники
Полезная модель относится к медицинским устройствам, обеспечивающим перекачивания биологических жидкостей, например, крови, в частности к искусственным, в том числе имплантируемым, органам человека или животного, обеспечивающим кровообращение в живом организме.
Уровень техники
Известно устройство - насос для перекачивания биологических жидкостей (заявка на патент РФ №92002578, дата публикации 10.04.1997 г. ). Насос представляет собой полый корпус с осевым входным и тангенциальным выходным патрубками. В камере насоса установлены ведущий и ведомые диски. Между ведущим диском и торцевой поверхностью корпуса неподвижно установлен профилированный диск, в поверхности которого выполнены радиальные канавки со скругленным профилем. Канавки заканчиваются в центральной зоне диска наклонными отверстиями. Угловые расстояния между соседними канавками составляют 30-90°.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является Насос искусственного сердца (патент РФ №2091086, дата публикации 27.09.1997). Насос включает сферический разъемный герметичный корпус с окнами и расположенный в нем ротор. Ротор образован из диска и шарнирно соединенного с ним полудиска. Причем диск делит корпус на две полусферы, одна из которых имеет упомянутые окна, а полудиск делит ее на рабочие камеры. Ведомый элемент представляет собой полудиск. Ведущий диск установлен в кольцевой паз, выполненном по линии разъема полусфер, с возможностью вращения. Рабочие камеры заполнены рабочей жидкостью. Окна герметично перекрыты упругими мембранами и расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости диска. В другой полусфере расположено приводное устройство вращения ротора и изменения угла наклона полудиска к диску, соединенное с ротором при помощи шарнира. Шарнир состоит из водила и стержня и расположенного в углублении, находящемся в центре шарнирного соединения ротора.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является расширения арсенала технических средств данного назначения.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что в насосе для перекачки крови, содержащем первый диск и второй диск, первый ограничительный элемент, второй ограничительный элемент, третий ограничительный элемент и четвертый ограничительный элемент, первый краевой элемент и второй краевой элемент, центральный элемент, кольцо, вал, постоянные магниты, электромагниты, утяжелители, первую входную трубку и вторую входную трубку, первую выходную трубку и вторую выходную трубку, при этом первый диск ограничен первой боковой поверхностью и второй боковой поверхностью, расположенными параллельно друг другу, и первым внешним краем, первый диск в зоне первого внешнего края снабжен зубьями с образованием второго конического зубчатого колеса, в первом диске выполнено осевое отверстие, выполненное круглым и сквозным, первый диск снабжен первым рабочим выступом, первый рабочий выступ образован за счет выполнения в первом диске со стороны осевого отверстия первого выреза, дальняя от оси часть которого образована первой ограничивающей поверхностью, первый рабочий выступ снабжен первым торцом и вторым торцом, расположенными в одной плоскости, параллельной оси первого диска, в первом рабочем выступе со стороны, обращенной к центру первого диска, установлены первые постоянные магниты, в первом диске с противоположной стороны от первого рабочего выступа установлен первый утяжелитель, второй диск ограничен третьей боковой поверхностью и четвертой боковой поверхностью, расположенными параллельно друг другу, а также вторым внешним краем, во втором диске соосно второму диску расположено центральное отверстие, выполненное сквозным и круглым во втором диске со стороны третьей боковой поверхности соосно второму диску выполнено центральное углубление, в котором размещены зубья с образованием второго цилиндрического зубчатого колеса, второй диск со стороны второго внешнего края снабжен вторым рабочим выступом, образованным за счет выполнения во втором диске со стороны второго внешнего края второго выреза, ближняя к оси часть которого образована второй ограничивающей поверхностью, второй рабочий выступ снабжен третьим торцом и четвертым торцом, расположенными в одной плоскости, параллельной плоскости оси второго диска, во втором диске со стороны четвертой боковой поверхности соосно второму диску выполнено кольцевое углубление, в кольцевом углублении соосно второму диску размещено кольцо, которое снабжено вторыми электромагнитами, во втором диске установлены вторые постоянные магниты, вторые постоянные магниты установлены с обеспечением возможности взаимодействия со вторыми электромагнитами, во втором диске с противоположной стороны от второго рабочего выступа установлен второй утяжелитель, вал снабжен первым коническим зубчатым колесом и первым цилиндрическим зубчатым колесом, центральный элемент состоит из первой части с первой объемообразующей поверхностью и второй части со второй объемообразующей поверхностью, первая часть и вторая части размещены с противоположных сторон от второго диска и соединены друг с другом через центральное отверстие, при этом первая часть расположена со стороны третьей боковой поверхности, вторая часть расположена со стороны четвертой боковой поверхности, а первая объемообразующая поверхность и вторая объемообразующая поверхность направлены в противоположные стороны друг от друга, в первой части и второй части установлены первые электромагниты, первое цилиндрическое зубчатое колесо и второе цилиндрическое зубчатое колесо установлены с возможностью взаимодействия друг с другом, первое коническое зубчатое колесо и второе коническое зубчатое колесо установлены с возможностью взаимодействия друг с другом, первый диск и второй диски расположены ортогонально друг другу, при этом первый рабочий выступ поверхностью, обращенной к центру первого диска, контактирует с, по крайней мере, частью первой объемообразующей поверхности и с, по крайней мере, частью второй объемообразующей поверхности, обращенных к первому диску с возможностью вращения первого диска относительно центрального элемента, каждый ограничительный элемент снабжен двумя ортогонально расположенными стенками, одна из которых обращена к части первого диска, другая обращена к части второго диска, при этом каждый ограничительный элемент расположен с противоположной стороны относительно первого диска и второго диска по отношению к двум ближайшим к нему ограничительным элементам, первый краевой элемент расположен со стороны второго внешнего края второго диска и со стороны второй боковой поверхности первого диска, второй краевой элемент расположен со стороны второго внешнего края второго диска и со стороны первой боковой поверхности первого диска, первый диск и второй диски, центральный элемент, ограничительные элементы и краевые элементы установлены с возможностью образования ими первого рабочего объема, второго рабочего объема, третьего рабочего объема и четвертого рабочего объема, кольцо зафиксировано неподвижно относительно ограничительных элементов, первый и второй диски, вал с первым цилиндрическим колесом и первым коническим зубчатыми колесами, центральный элемент и стержень установлены с возможностью вращательного движения первого диска и второго диска относительно ограничительных элементов, краевых элементов, центрального элемента и кольца с одинаковой угловой скоростью и формирования первого рабочего объема между вторым торцом, частью третьей боковой поверхности, частью первой объемообразующей поверхности, частью первой ограничивающей поверхности и частями обращенных к первому диску стенок ограничительных элементов, расположенных со стороны третьей боковой поверхности, с последующим увеличением первого рабочего объема за счет удаления второго торца от третьей боковой поверхности в процессе вращения первого диска, и формирования третьего рабочего объема между третьим торцом, частью первой боковой поверхности, частью второй ограничивающей поверхности, частью второго краевого элемента и частями обращенных к второму диску стенок ограничительных элементов, расположенных со стороны первой боковой поверхности, с последующим увеличением третьего рабочего объема за счет удаления третьего торца от первой боковой поверхности в процессе вращения второго диска, и последующим одновременным замещением элементов, образующих первый рабочий объем, второго торца частью третьей боковой поверхности за счет перекрытия вторым диском первого рабочего выступа с последующим уменьшением первого рабочего объема до его ликвидации за счет приближения первого торца к третьей боковой поверхности в процессе вращения первого диска, и с замещением в составе элементов, образующих третий рабочий объем, третьего торца частью первой боковой поверхности за счет перекрытия первым диском второго рабочего выступа с последующим уменьшением третьего рабочего объема до его ликвидации за счет приближения четвертого торца к первой боковой поверхности в процессе вращения второго диска, а также с одновременным формированием второго рабочего объема между вторым торцом, частью четвертой боковой поверхности, частью второй объемообразующей поверхности, частью первой ограничивающей поверхности и обращенных к первому диску стенок ограничительных элементов, расположенных со стороны четвертой боковой поверхности, с последующим увеличением второго рабочего объема за счет удаления второго торца от четвертой боковой поверхности в процессе вращения первого диска, и формированием четвертого рабочего объема между третьим торцом, частью второй боковой поверхности, частью второй ограничивающей поверхности, частью первого краевого элемента и обращенных к первому диску стенок ограничительных элементов, расположенных со стороны второй боковой поверхности, с последующим увеличением четвертого рабочего объема за счет удаления третьего торца от второй боковой поверхности в процессе вращения второго диска, а также с последующим одновременным замещением в составе элементов, образующих второй рабочий объем, второго торца частью четвертой боковой поверхности за счет перекрытия вторым диском первого рабочего выступа с последующим уменьшением второго рабочего объема до его ликвидации за счет приближения первого торца к четвертой боковой поверхности в процессе вращения первого диска, и замещением в составе элементов, образующих четвертый рабочий объем, третьего торца частью второй боковой поверхности за счет перекрытия первым диском второго рабочего выступа с последующим уменьшением четвертого рабочего объема до его ликвидации за счет приближения четвертого торца ко второй боковой поверхности в процессе вращения второго диска, причем первая входная трубка подсоединена с возможностью поступления крови в первый рабочий объем и третий рабочий объем, вторая входная трубка подсоединена с возможностью поступления крови во второй рабочий объем и четвертый рабочий объем, первая выходная трубка подсоединена с возможностью поступления в нее крови из первого рабочего объема и третьего рабочего объема, а вторая выходная трубка подсоединена с возможностью поступления в нее крови из второго рабочего объема и четвертого рабочего объема.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежом (фиг. 1-18), где на фиг. 1 показан второй диск в разрезе, на фиг. 2 показан второй диск, на фиг. 3 показан первый диск, на фиг. 4 показан центральный элемент, на фиг. 5 показано кольцо в разрезе, на фиг. 6 показан частичный разрез сборки из первого диска, второго диска, центрального элемента, стержня и кольца, на фиг. 7 показана частичная сборка с установленным валом и показаны зубчатые передачи, на фиг. 8 показана частичная сборка с установленными ограничительными элементами, на фиг. 9 показан вид корпуса с установленной в нем электрической обмоткой, на фиг. 10 схематично показано расположение первой входной трубки, второй входной трубки, первой выходной трубки и второй выходной трубки (вид сверху), на фиг. 11 схематично показано расположение первой входной трубки, второй входной трубки, первой выходной трубки и второй выходной трубки (вид спереди с частичным поворотом), на фиг. 12-18 схематично показаны рабочие объемы в разные моменты вращения первого диска и второго диска.
Раскрытие полезной модели
На фигурах обозначены: второй рабочий выступ 1, второй контактный участок 2, второй постоянный магнит 3, кольцевое углубление 4, центральное углубление 5, центральное отверстие 6, вторая ограничительная поверхность 7, центральная втулка 8, вторая внутренняя поверхность 9, второй вырез 10, третья внутренняя поверхность 11, первый рабочий выступ 12, первый контактный участок 13, первый внутренняя поверхность 14, первый внешний край 15, первый утяжелитель 16, осевое отверстие 17, первый вырез 18, первая ограничительная поверхность 19, первое углубление 20, первая часть 21, прямолинейный край 22, вторая часть 23, второе углубление 24, первый электромагнит 25, первая объемообразующая поверхность 26, вторая объемообразующая поверхность 27, кольцо 28, первый диск 29, центральный элемент 30, первый торец 31, третий торец 32, второй диск 33, стержень 34, четвертый торец 35, второй торец 36, первое коническое зубчатое колесо 37, вал 38, вторе цилиндрическое зубчатое колесо 39, первое цилиндрическое зубчатое колесо 40, второе коническое зубчатое колесо 41, ограничительный элемент 42, краевой элемент 43, корпус 44, источник питания 45, первая входная трубка 46, первая выходная трубка 47, вторая входная трубка 48, вторая выходная трубка 49, первая боковая поверхность 50, третий рабочий объем 51, второй рабочий объем 52, вторая боковая поверхность 53, четвертая боковая поверхность 54, третья боковая поверхность 55, первый рабочий объем 56, четвертый рабочий объем 57.
Основными элементами насоса для перекачки крови (далее по тексту - насос) являются первый диск 29, второй диск 33, ограничительные элементы 42, краевые элементы 43, вал 38, центральный элемент 30 и кольцо 28.
Первый диск 29 выполнен в виде прямого кругового цилиндра. При этом высота цилиндра значительно меньше, чем его диаметр. Первый диск 29 имеет две параллельные поверхности: первую боковую поверхность 50 и вторую боковую поверхность 53 и соединяющий эти боковые поверхности между собой с внешней стороны первый внешний край 15.
Первый внешний край 15 выполнен в виде цилиндрической поверхности. Здесь и далее под цилиндрической поверхностью понимаем поверхность, выполненную в виде цилиндрической поверхности прямого кругового цилиндра.
В зоне первого внешнего края 15 расположены соответствующие зубья, предназначенные для осуществления конической зубчатой передачи с внешним зацеплением. При этом соответствующие зубья могут быть расположены как непосредственно по самому первому внешнему краю 15, так и на некотором расстоянии от него с выполнением соответствующего углубления. Все зубья, расположенные в зоне первого внешнего края 15, образуют второе коническое зубчатое колесо 41. При этом здесь и далее под термином соответствующие зубья понимаем зубья, образующие данный элемент.
В первом диске 29 выполнено осевое отверстие 17. Отверстие представляет собой внутреннюю сквозную пустоту согласно определению, приведенному, например, в Идеографическом словаре русского языка на сайте https://ideographic.academic.ru/980/отверстие, дата обращения 25.10.2019 г. Осевое отверстие 17 выполнено круглым в поперечном сечении (в том числе в виде цилиндрической или сферической поверхности). Осевое отверстие 17 расположено соосно первому диску 29. В первом диске 29 со стороны осевого отверстия 17 выполнен первый вырез 18. В сечении перпендикулярном оси первого диска 29 первый вырез 18 имеет форму половины кольца. Внутренний диаметр указанной половины кольца равен диаметру осевого отверстия 17, а внешний диаметр указанной половины кольца меньше диаметра первого диска 29. При этом первый вырез 18 и осевое отверстие 17 не имеют видимых разделений между собой, т.е. представляют собой общую сквозную пустоту в теле первого диска 29.
За счет выполнения в первом диске 29 осевого отверстия 17 и первого выреза 18 образован первый рабочий выступ 12. Первый рабочий выступ 12 представляет собой часть первого диска 29, выступающую в сторону центра первого диска 29, и ограниченную со стороны центра первого диска 29 первым контактным участком 13, а также первым торцом 31 и вторым торцом 36, описанными далее.
За счет наличия в первом диске 29 осевого отверстия 17 и первого выреза 18 в первом диске 29 образована первая внутренняя поверхность 14. Первая внутренняя поверхность 14 состоит из поверхностей, обращенных к центру первого диска 29. Первая внутренняя поверхность 14 выполнена в виде частей шарового пояса, т.е. сферических поверхностей двух различных диаметров, и поверхностей, соединяющих данные сферические поверхности. Шаровой пояс представляет собой часть шарового слоя, шаровой слой в свою очередь представляет собой часть шара, заключенную между двумя секущими параллельными плоскостями, называемыми основаниями, и шаровым поясом или шаровой зоной, представляющей собой кривую поверхность шарового слоя, URL: http://www.fxyz.ru/формулы_по_геометрии/формулы_объема/объем_шарового_слоя/, дата обращения 25.10.2019 г.
Одна часть первой внутренней поверхности 14, соединяющая сферические поверхности разного диаметра и расположенная на первом диске 29 со стороны приближения (при вращении в процессе работы насоса) ко второму диску 33, представляет собой первый торец 31.
Другая часть первой внутренней поверхности 14, соединяющая сферические поверхности разного диаметра и расположенная на первом диске 29 со стороны удаления (при вращении в процессе работы насоса) от второго диска 33, представляет собой второй торец 36.
Первый торец 31 и второй торец 36 расположены в одной плоскости, параллельной плоскости оси первого диска 29.
Часть первой внутренней поверхности 14, представляющая собой сферическую поверхность наименьшего диаметра, и ограничивающая первый рабочий выступ 12 со стороны центра первого диска 29 представляет собой первый контактный участок 13.
Часть первой внутренней поверхности 14, представляющая собой сферическую поверхность наибольшего диаметра со стороны центра первого диска 29 представляет собой первую ограничивающую поверхность 19.
В первом диске 29 установлены соответствующие постоянные магниты (далее по тексту именуемые первые постоянные магниты). Первые постоянные магниты расположены в первом рабочем выступе 12 со стороны первого контактного участка 13.
При этом в первом диске 29 с противоположной стороны от первого рабочего выступа 12 установлен соответствующий утяжелитель (далее по тексту именуемый первый утяжелитель 16). В частном случае первый утяжелитель 16 установлен в части первого диска 29, в которой выполнен первый вырез 18. Первый утяжелитель 16 выполнен из более тяжелого материала, для балансировки вращения. В результате центр масс совпадает с центром первого диска 29.
Второй диск 33 выполнен в виде шарового слоя. Во втором диске 33 со стороны его внешнего диаметра выполнен второй вырез 10. Второй вырез 10 выполнен как часть шарового слоя наибольший диаметр которого совпадает с внешним диаметром второго диска 33, а наименьший диаметр выполнен меньше, чем внешний диаметр второго диска 33. При этом вследствие выполнения во втором диске 33 второго выреза 10 образована часть второго диска 33, выступающая вовне, которая представляет собой второй рабочий выступ 1.
Второй рабочий выступ 1 ограничен вторым контактным участком 2, третьим торцом 32 и четвертым торцом 35.
Второй диск 33 имеет две параллельные поверхности (основания шарового слоя): третью боковую поверхность 55 и четвертую боковую поверхность 54 и соединяющий эти поверхности между собой с внешней стороны второй внешний край. Второй внешний край выполнен в виде частей шарового пояса или шаровой зоны, т.е. сферических поверхностей двух различных диаметров, а именно внешнего диаметра второго диска 33 и наименьшего диаметра второго выреза 10, а также поверхностей, их соединяющих.
Одна часть второго внешнего края, соединяющая сферические поверхности разного диаметра и расположенная на втором диске 33 со стороны удаления (при вращении в процессе работы насоса) от первого диска 29, представляет собой третий торец 32.
Другая часть второго внешнего края, соединяющая сферические поверхности разного диаметра и расположенная на втором диске 33 со стороны приближения (при вращении в процессе работы насоса) к первому диску 29, представляет собой четвертый торец 35.
Третий торец 32 и четвертый торец 35 расположены в одной плоскости, параллельной плоскости оси второго диска 33.
Часть второго внешнего края, представляющая собой сферическую поверхность наибольшего диаметра, представляет собой второй контактный участок 2.
Часть второго внешнего края, представляющая собой сферическую поверхность наименьшего диаметра, представляет собой вторую ограничивающую поверхность 7.
Во втором диске 33 соосно второму диску 33 выполнено центральное отверстие 6. Центральное отверстие 6 выполнено круглым (круглое отверстие отверстие, которое в сечении, ортогональном оси, имеет форму круга).
В центральной части второго диска 33 соосно второму диску выполнено центральное углубление 5. Центральное углубление 5 выполнено круглым (круглое углубление углубление, которое в сечении, ортогональном оси, имеет форму круга). Центральное углубление 5 выполнено со стороны третьей боковой поверхности 55. В центральном углублении 5 размещены соответствующие зубья с образованием второго цилиндрического зубчатого колеса 39.
В частном случае второе цилиндрическое зубчатое колесо 39 может быть образовано на второй внутренней поверхности 9, выполненной цилиндрической. На второй внутренней поверхности 9 расположены соответствующие зубья, предназначенные для осуществления цилиндрической зубчатой передачи с внутренним зацеплением.
В частном случае в центральной части второго диска 33 может быть выполнена центральная втулка 8. Центральная втулка 8 выполнена со стороны центрального углубления 5. При этом отверстие центральной втулки 8 совпадает с центральным отверстием 6 второго диска 33. Высота центральной втулки 8 в частном случае равна толщине второго диска 33 (т.е. его размеру по оси).
Во втором диске 33 со стороны четвертой боковой поверхности 54 соосно второму диску 33 выполнено кольцевое углубление 4. Наименьший диаметр кольцевого углубления 4 выполнен большего диаметра чем диаметр второй внутренней поверхности 9. Наибольший диаметр кольцевого углубления 4 представляет собой третью внутреннюю поверхность 11 и выполнен меньше, чем наименьший диаметр второго внешнего края. Кольцевое углубление 4 выполнено с обеспечением возможности размещения в нем кольца 28.
Во втором диске 33 вблизи кольцевого углубления 4, например, в частном случае со стороны третьей внутренней поверхности 11, установлены соответствующие постоянные магниты (далее по тексту именуемые вторые постоянные магниты 3).
Во втором диске 33 с противоположной стороны от второго рабочего выступа 1 установлен соответствующий утяжелитель (далее по тексту именуемый - второй утяжелитель). Второй утяжелитель установлен в части второго диска 33, не имеющей второго рабочего выступа 1. Второй утяжелитель может быть выполнен одиночным или состоящим из нескольких частей. Второй утяжелитель выполнен из более тяжелого материала, для балансировки вращения, в результате центр масс совпадает с центром второго диска 33.
Первый диск 29 и второй диск 33 расположены ортогонально друг другу. Первый диск 29 и второй диск 33 расположены таким образом, что оси первого диска 29 и второго диска 33 пересекаются и расположены перпендикулярно друг другу. При этом точки вращения первого диска 29 и второго диска 33 совпадают.
Ограничительные элементы 42 представляют собой части конструкции насоса, участвующие в образовании первого рабочего объема 56, второго рабочего объема 52, третьего рабочего объема 51 и четвертого рабочего объема 57 (далее по тексту совместно именуемые рабочими объемами) и ограничивающие рабочие объемы со стороны боковых поверхностей соответствующего диска (первого диска 29 или второго диска 33. В насосе установлено четыре ограничительных элемента 42. Каждый ограничительный элемент 42 снабжен двумя ортогонально расположенными стенками, одна из которых обращена к соответствующей части первого диска 29, другая обращена к соответствующей части второго диска 33. При этом каждый ограничительный элемент 42 расположен с противоположной стороны относительно первого диска 29 и второго диска 33 по отношению к двум ближайшим к нему ограничительным элементам 42. Один ограничительный элемент 42 расположен со стороны угла, образованного первой боковой поверхностью 50 и третьей боковой поверхностью 55, другой ограничительный элемент 42 расположен со стороны угла, образованного четвертой боковой поверхностью 54 и первой боковой поверхностью 50, следующий ограничительный элемент 42 расположен со стороны угла, образованного второй боковой поверхностью 53 и четвертой боковой поверхностью 54, и оставшийся ограничительный элемент 42 расположен со стороны угла, образованного третьей боковой поверхностью 55 и второй боковой поверхностью 53. Ограничительные элементы 42 могут быть выполнены как отдельные элементы конструкции насоса, или соединены с образованием единого элемента. В частном случае возможно выполнение ограничительных элементов 42 как элементов корпуса 44 насоса.
Стенки ограничительных элементов 42, обращенные к дискам, выполнены с обеспечением герметичности насоса для перекачки крови. При этом стенки прилегают к первому диску 29 и второму диску 33 достаточно прочно для обеспечения герметичности насоса и свободного движения частей механизма относительно друг друга. Для обеспечения герметичности могут быть использованы различные уплотнительные элементы.
Краевые элементы 43 выполнены в виде полуколец, расположенных со стороны внешнего периметра второго диска 33. При этом внутренний диаметр краевых элементов 43 равен наибольшему диаметру второго диска 33, а толщина краевых элементов 43 равна толщине второго диска 33. При этом допускаются отклонения, разрешенные для соблюдения условия герметичности данного типа устройств. Краевых элементов 43 в насосе использовано два-первый краевой элемент и второй краевой элемент, расположенных с противоположных сторон от первого диска 29. При этом первый краевой элемент расположен со стороны второй боковой поверхности 53, второй краевой элемент расположен со стороны первой боковой поверхности 50. Краевые элементы 43 со стороны, обращенной ко второму диску 33, выполнены как часть сферической поверхности. Краевые элементы 43 могут быть выполнены как два отдельных элемента конструкции насоса, или соединены с образованием единого элемента. В частном случае возможно выполнение краевых элементов 43 как элементов корпуса 44 насоса.
Для фиксации первого диска 29 и второго диска 33 выполнен центральный элемент 30.
Центральный элемент 30 представляет собой элемент в виде шарового слоя, изготовленный путем отсечения от шара двух одинаковых сегментов, и состоит из двух частей: первой части 21 и второй части 23, образованных путем вырезания в центральной части шарового слоя полосы, равной по ширине толщине второго диска 33. Толщина центрального элемента 30, т.е. расстояние между основаниями шарового слоя, образующего центральный элемент 30, равна толщине первого диска 29. Первая часть 21 и вторая часть 23 ограничены каждая соответствующим прямолинейным краем 22, объемообразующей поверхностью (криволинейный край или часть шарового пояса или шаровой зоны) и двумя параллельными поверхностями (основаниями шарового слоя). При этом первая часть 21 ограничена первой объемообразующей поверхностью 26, а вторая часть 23 ограничена второй объемообразующей поверхностью 27.
Первая часть 21 и вторая часть 23 соединены друг с другом через центральное отверстие 6 посредством стержня 34 и расположены с противоположных сторон второго диска 33 перпендикулярно второму диску 33. При этом первая часть 21 расположена со стороны третьей боковой поверхности 55, а вторая часть расположена со стороны четвертой боковой поверхности 54. В первой части 21 выполнено первое углубление 20, во второй части 23 выполнено второе углубление 24 со стороны соответствующего прямолинейного края 22.
В первой части 21 вблизи первой объемообразующих поверхностей 26 и во второй части 23 вблизи второй объемообразующих поверхностей 27 установлены соответствующие электромагниты (далее по тексту именуемые - первые электромагниты 25).
Первый диск 29 контактирует частью своей первой внутренней поверхности 14, а именно частью сферической поверхности меньшего диаметра или первым контактным участком 13, с первой объемообразующей поверхностью 26 и второй объемообразующей поверхностью 27 центрального элемента 30. Кроме того, в определенные моменты времени первый диск 29 первым контактным участком 13 контактирует с частью второго внешнего края второго диска 33, а именно сферической поверхностью меньшего диаметра или второй ограничивающей поверхностью 7.
Второй диск 33 соединен с центральным элементом 30, посредством стержня 34 с круглым поперечным сечением, пропущенного через центральное отверстие 6 и установленным в первом углублении 20 и втором углублении 24. Такое соединение обеспечивает возможность вращения второго диска 33 вокруг своей оси, а также относительно центрального элемента 30, и предотвращает смещение второго диска 33.
Конструкция насоса обеспечивает наличие в устройстве замкнутых рабочих объемов. При этом первый диск 29, второй диск 33, центральный элемент 30, ограничительные элементы 42 и краевые элементы 43 установлены с обеспечением возможности образования ими, первого рабочего объема 56, второго рабочего объема 52, третьего рабочего объема 51 и четвертого рабочего объема 57.
Синхронизатор представляет собой средство синхронизации вращения первого диска 29 и второго диска 33. Синхронизатор выполнен с обеспечением возможности синхронизации вращения первого диска 29 и второго диска 33 таким образом, что начало формирования первого рабочего объема 56 совпадает с моментом замещения среди элементов, образующих второй рабочий объем 52, второго торца 36 четвертой боковой поверхностью 54, и начало формирования третьего рабочего объема 51 совпадает с моментом замещения среди элементов, образующих четвертый рабочий объем 57 третьего торца 31 второй боковой поверхностью 53, а начало формирования второго рабочего объема 52 совпадает с моментом замещения среди элементов, образующих первый рабочий объем 56 второго торца 36 третьей боковой поверхностью 55, и начало формирования четвертого рабочего объема 57 совпадает с моментом замещения среди элементов, образующих третий рабочий объем 51 третьего торца 32 первой боковой поверхностью 50. Синхронизатор состоит из вала 38 с первым цилиндрическим зубчатым колесом 40 и первым коническим зубчатым колесом 37.
Вал 38 зафиксирован в соответствующем ограничительном элементе 42 насоса (например, посредством выполнения в нем специальных отверстий, в которые вставлен вал 38 или любых иных креплений, предотвращающих смещение вала 38) с возможностью вращения. Передача крутящего момента с вала 38 на первый диск 29 и второй диск 33 происходит посредством соответствующих зубчатых передач. Для этого на противоположных концах вала 38 жестко закреплены первое цилиндрическое зубчатое колесо 40 и первое коническое зубчатое колесо 37.
Первое цилиндрическое зубчатое колесо 40 предназначено для зацепления со вторым цилиндрическим зубчатым колесом 39. При этом первый диск 29 обращен центральным углублением 5 в сторону вала 38.
Для синхронизации второго диска 33 (по отношению к первому диску 29) предназначено зубчатая передача первое коническое зубчатое колесо 37 и второе коническое зубчатое колесо 41.
Рабочие объемы не являются постоянными (т.е. в разные моменты времени рабочие объемы могут быть образованы разными поверхностями, кроме того, в определенные моменты времени некоторые объемы могут быть равны нулю). Поэтому описание рабочих объемов приведено в соответствии с циклами работы насоса. При этом выполнение, размещение и соединения первого диска 29, второго диска 33, вала 38 с первым цилиндрическим зубчатым колесом 40 и первым коническим зубчатым колесом 37, центрального элемента 30 и стержня 34 осуществлено с обеспечением возможности вращательного движения первого диска 29 и второго диска 33 относительно ограничительных элементов 42, краевых элементов 43, центрального элемента 30 и кольца 28 с одинаковой угловой скоростью.
Первый рабочий объем 56 ограничен вторым торцом 36, частью третьей боковой поверхности 55, частью первой ограничивающей поверхности 19, частью первой объемообразующей поверхности 26 и частями обращенных к первому диску 29 стенок ограничительных элементов 42, расположенных со стороны третьей боковой поверхности 55 при впуске перекачиваемой жидкости в первый рабочий объем 56. При выпуске жидкости из первого рабочего объема 56 первый рабочий объем 56 ограничен первым торцом 31, частью третьей боковой поверхности 55, частью первой ограничивающей поверхности 19, частью первой объемообразующей поверхности 26 и частями обращенных к первому диску 29 стенок ограничительных элементов 42, расположенных со стороны третьей боковой поверхности 55.
Второй рабочий объем 52 ограничен вторым торцом 36, частью четвертой боковой поверхности 54, частью первой ограничивающей поверхности 19, частью второй объемообразующей поверхности 27 и обращенных к первому диску 29 стенок ограничительных элементов 42, расположенных со стороны четвертой боковой поверхности 54, при впуске жидкости. При выпуске жидкости из второго рабочего объема 52 второй рабочий объем 52 ограничен первым торцом 31, частью четвертой боковой поверхности 54, частью первой ограничивающей поверхности 19, частью второй объемообразующей поверхности 27 и обращенных к первому диску 29 стенок ограничительных элементов 42, расположенных со стороны четвертой боковой поверхности 54.
Третий рабочий объем 51 ограничен третьим торцом 32, частью первой боковой поверхности 50, второй ограничивающей поверхностью 7, частью второго краевого элемента 43 и частями обращенных ко второму диску 44 стенок ограничительных элементов 42, расположенных со стороны первой боковой поверхности 50 при впуске жидкости. При выпуске жидкости из третьего рабочего объема 51 третий рабочий объем 51 ограничен четвертым торцом 35, второй ограничивающей поверхностью 7, частью первой боковой поверхности 50, частью второго краевого элемента 43 и частями обращенных ко второму диску 33 стенок ограничительных элементов 42, расположенных со стороны первой боковой поверхности 50.
Четвертый рабочий объем 57 ограничен третьим торцом 32, частью второй боковой поверхности 53, второй ограничивающей поверхностью 7, частью первого краевого элемента 43 и обращенных к первому диску 29 стенок ограничительных элементов 42, расположенных со стороны второй боковой поверхности 53 при впуске жидкости. При выпуске жидкости из четвертого рабочего объема 57 четвертый рабочий объем 57 ограничен четвертым торцом 35, частью второй боковой поверхности 53, второй ограничивающей поверхностью 7, частью первого краевого элемента 43 и обращенных к первому диску 29 стенок ограничительных элементов 42, расположенных со стороны второй боковой поверхности 53.
В стенках ограничительных элементов 42 выполнено восемь отверстий: четыре входных отверстия и четыре выходных отверстия. Входные отверстия необходимы для впуска перекачиваемой жидкости. Выходные отверстия необходимы для выпуска перекачиваемой жидкости. При этом в области каждого рабочего объема в соответствующей стенке выполнено одно входное отверстие и одно выходное отверстие. Входные отверстия выполнены и расположены в месте начала формирования соответствующего рабочего объема (в месте отдаления второго торца 36 от третьей боковой поверхности 55, в месте отдаления третьего торца 32 от первой боковой поверхности 50, в месте отдаления третьего торца 32 от второй боковой поверхности 53 и в месте отдаления второго торца 32 от четвертой боковой поверхности 54) с обеспечением возможности их перекрытия соответствующей боковой поверхностью первого диска 29 или второго диска 33 при начале уменьшения соответствующего рабочего объема. Выходные отверстия выполнены и расположены в месте минимального размера соответствующего рабочего объема (приближения первого торца 31 к третьей боковой поверхности 55, первого торца 31 к четвертой боковой поверхности 54, четвертого торца 35 к первой боковой поверхности 50 и четвертого торца 35 ко второй боковой поверхности 53) с обеспечением возможности перекрытия соответствующей боковой поверхностью первого диска 29 или второго диска 33 в процессе образования соответствующего рабочего объема и его увеличения.
Входные отверстия первого рабочего объема 56 и третьего рабочего объема 51 подсоединены к первой входной трубке 46 с обеспечением возможности одновременного поступления в первый рабочий объем 56 и третий рабочий объем 51 жидкости из первой входной трубки 46. Входные отверстия второго рабочего объема 52 и четвертого рабочего объема 57 подсоединены ко второй входной трубке 48 с обеспечением возможности одновременного поступления во второй рабочий объем 52 и четвертый рабочий объем 57 жидкости из второй входной трубки 48. Выходные отверстия первого рабочего объема 56 и третьего рабочего объема 51 подсоединены к первой выходной трубке 47 с обеспечением возможности одновременного выпуска в первую выходную трубку 17 жидкости из первого рабочего объема 56 и третьего рабочего объема 51. Выходные отверстия второго рабочего объема 52 и четвертого рабочего объема 57 подсоединены ко второй выходной трубке 49 с обеспечением возможности одновременного выпуска во вторую выходную трубку 49 жидкости из второго рабочего объема 52 и четвертого рабочего объема 57.
Кольцо 28 выполнено с наибольшим диаметром приблизительно равным или немного меньше диаметра третьей внутренней поверхности 11 кольцевого углубления 4. Наименьший диаметр кольца 28 выполнен приблизительно равным или немного больше наименьшего диаметра кольцевого углубления 4. Толщина кольца 28 выполнена равной или немного меньше глубины кольцевого углубления 4. Кольцо 28 размещено в кольцевом углублении 4 соосно второму диску 33. Кольцо 28 зафиксировано неподвижно относительно ограничительных элементов 42.
В кольце 28 установлены соответствующие электромагниты (далее по тексту именуемые - вторые электромагниты). Вторые электромагниты равномерно распределены по всему периметру кольца 28. При этом размещение вторых постоянных магнитов 3 и вторых электромагнитов выполняют на наиболее близком расстоянии друг от друга для повышения эффективности их взаимодействия.
Корпус 44 выполнен с обеспечением возможности размещения в нем всех составных частей насоса. В частном случае корпус 44 может быть выполнен по форме близкой к форме сферы. В частном случае корпус 44 состоит из двух частей, соединяемых между собой любым известным образом, применимым для данного вида устройств. В корпусе 44 выполнены соответствующие отверстия для вывода первой входной трубки 46, первой выходной трубки 47, второй входной трубки 48 и второй выходной трубки 49. При этом ограничительные элементы 42 и/или краевые элементы 43 могут быть выполнены как составные части корпуса 44 или могут быть размещены внутри него. Между корпусом 44 и стенками ограничительных элементов 42, обращенными к соответствующему диску, образованы полости. В указанных полостях в частном случае могут быть размещены системы управления вращением и источники питания.
Источники питания 45 выполнены с обеспечением возможности электрического питания первых электромагнитов 25 и вторых электромагнитов, размещенных в кольце 28 и центральном элементе 30. В качестве источников питания 45 могут быть применены, например, ядерные микробатареи или аккумуляторные батареи. В частном случае в качестве источников питания 45 в корпусе 44 устанавливают электрическую обмотку (контур) для бесконтактной подзарядки, например, по стандарту Qi (стандарт питания), описанному, например, на сайте https://ru.wikipedia.org/wiki/Qi_(стандарт_питания), дата обращения 31.10.2019 г., при помещении устройства во внутрь живого организма.
Осуществление полезной модели
Полезная модель реализуется следующим образом. Изготавливают первый диск 29, второй диск 33, ограничительные элементы 42, краевые элементы 43, корпус 44, центральный элемент 30, вал 38 с первым цилиндрическим зубчатым колесом 40 и первым коническим зубчатым колесом 37, первую входную трубку 46, вторую входную трубку 48, первую выходную трубку 47 и вторую выходную трубку 49. В первой части 21 и второй части 23 центрального элемента 30 устанавливают первые электромагниты 25, а также в кольце 28 устанавливают вторые электромагниты. В первом диске 29 устанавливают первые постоянные магниты и первые утяжелители 16 и во втором диске 33 устанавливают вторые постоянные магниты 3 и вторые утяжелители описанным выше образом. Во втором диске 33 в кольцевом углублении 4 соосно второму диску 33 устанавливают кольцо 28. Второй диск 33 устанавливают между первой частью 21 и второй частью 23 центрального элемента 30 при помощи стержня 34, пропущенного через центральное отверстие 6 и закрепленного концами в первой части 21 и второй части 23 со стороны их прямолинейных краев 22. На центральный элемент 30 устанавливают первый диск 29. Вал 38 с расположенными на нем первым цилиндрическим зубчатым колесом 40 и первым коническим зубчатым колесом 37 соединяют с первым диском 29 и вторым диском 33 для обеспечения зубчатой передачи. Устанавливают ограничительные элементы 42 и краевые элементы 43 с обеспечением герметичности первого рабочего объема 56, второго рабочего объема 52, третьего рабочего объема 51 и четвертого рабочего объема 57. Также для обеспечения герметичности устанавливают уплотнительные элементы, например, прокладки. Подсоединяют первую входную трубку 46, вторую входную трубку 48, первую выходную трубку 47 и вторую выходную трубку 49 к соответствующим отверстиям в стенках ограничительных элементов 42 с обеспечением герметичности соединения. Устанавливают источники питания и обеспечивают их соединение с первыми электромагнитами 25 и вторыми электромагнитами. Все элементы при необходимости располагают в корпусе 44.
Насос устанавливают внутри тела человека. К первой входной трубке 46 подсоединяют кровеносный сосуд, в том числе артерию или вену (далее по тексту -сосуд) подводящий кровь малого круга (или иного) кровообращения. Ко второй входной трубке 48 подсоединяют сосуд, подводящий кровь большого круга (или иного) кровообращения. К первой выходной трубке 47 подсоединяют сосуд, отводящий кровь в малый круг кровообращения. Ко второй выходной трубке 49 подсоединяют сосуд, отводящий кровь в большой круг кровообращения.
Запуск устройства обеспечивает начало вращения первого диска 29 и второго диска 33. Вращение осуществляется под действием переменного магнитного поля, излучаемого первыми электромагнитами 25 и вторыми электромагнитами на первые постоянные магниты и вторые постоянные магниты 3. При этом первые электромагниты 25 и вторые электромагниты получают питание от источников питания 45.
Синхронизацию движения первого диска 29 и второго диска 33 осуществляет вал 38 с первым коническим зубчатым колесом 37 и первым цилиндрическим зубчатым колесом 40, так как зубья первого цилиндрического зубчатого колеса 40 находятся в зацеплении с зубьями второго цилиндрического зубчатого колеса 39, а зубья первого конического зубчатого колеса 37 находятся в зацеплении с зубьями второго конического зубчатого колеса 41. Вращение первого диска 29 и вращение второго диска 33 происходит с одинаковой угловой скоростью. Вращение первого диска 29 и второго диска 33 синхронизировано таким образом, что первый рабочий выступ 12 проходит через второй вырез 10, а второй рабочий выступ 1 проходит через первый вырез 18.
За счет удаления третьего торца 32 от первой боковой поверхности 50 и удаления второго торца 36 от третьей боковой поверхности 55, возникает третий рабочий объем 51 и первый рабочий объем 56 соответственно. Со стороны соответствующих входных отверстий происходит снижение давления (разрежение) и происходит всасывание жидкости из первой входной трубки 46 в третий рабочий объем 51 и в первый рабочий объем 56, возникающие в данном насосе в один момент времени (фиг. 12). Третий торец 32 продолжает удаление от первой боковой поверхности 50, второй торец 36 продолжает удаление от третьей боковой поверхности 55 (фиг. 13). При этом выходные отверстия первого рабочего объема 56 и третьего рабочего объема 51 перекрыты первым рабочим выступом 12 и вторым рабочим выступом 1. При достижении максимального значения первого рабочего объема 56 и третьего рабочего объема 51 происходит открытие соответствующих выходных отверстий (фиг. 14). Жидкость поступает в первую выходную трубку 47. При этом происходит одновременное замещение в составе элементов, образующих первый рабочий объем 56, второго торца 36 частью третьей боковой поверхности 55 за счет перекрытия вторым диском 33 первого рабочего выступа 12 и замещение в составе элементов, образующих третий рабочий объем 51, третьего торца 32 частью первой боковой поверхности 50 за счет перекрытия первым диском 29 второго рабочего выступа 1.
Далее происходит образование второго рабочего объема 52 за счет удаления второго торца 36 от четвертой боковой поверхности 54 и четвертого рабочего объема 57 за счет удаления третьего торца 32 от второй боковой поверхности 53 (фиг. 15). Со стороны соответствующих входных отверстий происходит снижение давления (разрежение) и происходит всасывание жидкости из второй входной трубки 48 во второй рабочий объем 52 и в четвертый рабочий объем 57. Четвертый рабочий объем 57 и второй рабочий 52 объем увеличиваются. Третий торец 32 продолжает удаление от второй боковой поверхности 53, а второй торец 36 продолжает удаление от четвертой боковой поверхности 54 (фиг. 16). В этот момент за счет приближения первого торца 31 к третьей боковой поверхности 55 и приближения четвертого торца 35 к первой боковой поверхности 50 первый рабочий объем 56 и третий рабочий объем 51 начинают уменьшение. Постепенно происходит выпуск жидкости в первую выходную трубку 47 через соответствующие выходные отверстия, расположенные в местах максимального уменьшения первого рабочего объема 56 и третьего рабочего объема 51 (фиг. 16). Под местами уменьшения условно понимаем места, где четвертый торец 35 максимально приближен к первой боковой поверхности 50, а первый торец 31 максимально приближен к третьей боковой поверхности 55, при этом первый рабочий объем 56 и третий рабочий объем 51 минимальны, но еще не равны нулю (фиг. 17).
В момент, когда первый диск 29 и второй диск 33 достигают нейтрального положения третий рабочий объем 51 и первый рабочий объем 56 ликвидируются, т.е. равны нулю. Первый диск 29 и второй диск 33 проходят через нейтральное положение. При этом происходит одновременное замещение в составе элементов, образующих второй рабочий объем 52, второго торца 36 частью четвертой боковой поверхности 54 за счет перекрытия вторым диском 33 первого рабочего выступа 12 и замещение в составе элементов, образующих четвертый рабочий объем 57, третьего торца 32 частью второй боковой поверхности 53 за счет перекрытия первым диском 29 второго рабочего выступа 1 (фиг. 18).
Далее за счет удаления третьего торца 32 от первой боковой поверхности 50 и удаления второго торца 36 от третьей боковой поверхности 55 возникают третий рабочий объем 51 и первый рабочий объем 56. А четвертый рабочий объем 57 и второй рабочий объем 52 начинают уменьшение за счет приближения четвертого торца 35 ко второй боковой поверхности 53 и приближения первого торца 31 к четвертой боковой поверхности 54. При этом постепенно происходит выпуск жидкости во вторую выходную трубку 49 через соответствующие выходные отверстия, расположенные в местах максимального уменьшения четвертого рабочего объема 57 и второго рабочего объема 52 (фиг. 12). Под местами уменьшения условно понимаем места, где четвертый торец 35 максимально приближен ко второй боковой поверхности 53, а первый торец 31 максимально приближен к четвертой боковой поверхности 54, при этом четвертый рабочий объем 57 и второй рабочий объем 52 минимальны, но еще не равны нулю (фиг. 13). Таким образом происходит начало нового цикла транспортирования (перекачивания) жидкости.
Таким образом, выполнение насоса описанным выше образом обеспечивает расширения арсенала технических средств данного назначения.