Vorrichtungen zur axialen Förderung von fluiden Medien sind bekannt. Diese auch als Axialpumpen bezeichneten Einrichtungen werden insbesondere zur schonenden Förderung von Fluiden in medizinischen Bereichen eingesetzt. So wird in der Veröffentlichung"Heart Replacement Artificial Heart 5", Seiten 245 bis 252, Springer Verlag, Tokio 1996, eine axiale Blutpumpe zur Unterstützung eines erkrankten Herzens beschrieben, die in den Brustraum eines Patienten implantierbar ist.

Eine ähnliche Vorrichtung ist auch in der US- Patentschrift 4957504 beschrieben.

In der DE 196 54 834 Al ist eine Herzpumpe beschrieben, bei der in einem blutführenden rohrförmigen feststehenden Hohlkörper ein rotierendes rohrförmiges Förderteil eingepaßt ist, das eine geeignete Beschaufelung aufweist und bei der Rotation das Blut in axialer Richtung durch-den rohrförmigen Hohlkörper transportiert. An den beiden Stoßkanten zwischen dem

feststehenden Hohlkörper und dem rotierenden Förderteil entstehen Ringspalte. Das Abdichten dieser Ringspalte bereitet außerordentlich große Schwierigkeiten, da die bisher bekannten Axialdichtungen einen hohen Energieverbrauch aufwiesen, der in der Regel den Einsatz als Herz-Unterstützungspumpen stark einschränkt.

Desweiteren entstehen im strömenden Medium im Ringspaltbereich häufig Turbulenzen, die insbesondere bei der Förderung von biologischen Flüssigkeiten nachteilig sein können. Diese Turbulenzen sind zurückzuführen auf die bisher üblichen und bekannten Abdichtungen der Ringspalte bei Axialpumpen dieser Art.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur axialen Förderung von fluiden Medien anzubieten, die eine reibungsarme und keine Turbulenzen erzeugende Abdichtung zwischen dem feststehenden rohrförmigen Hohlkörper und dem rotierenden rohrförmigen Förderteil aufweist und bei der Dichtungsmittel nicht vom zu fördernden fluiden Medium aufgenommen werden können.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß die Ringspalte zwischen den rohrförmigen feststehenden Hohlkörpern und dem rotierenden Förderteil eine Magnetflüssigkeitsdichtung aufweisen.

Hier wird als Abdichtungsmittel eine sogenannte Magnetflüssigkeit eingesetzt. Magnetflüssigkeiten sind stabile Dispersionen mit superparamagnetischen Eigenschaften. Die Dispersionen bestehen im allgemeinen aus der magnetischen Komponente, aus amphiphilen Zusätzen und einer Trägerflüssigkeit. Als magnetische

Komponente werden ferri-oder ferrommagnetische Teilchen verwendet, deren Teilchengröße zwischen 3 und 50nm liegt. Die Teilchen erhalten durch die sogenannten amphiphilen Zusätze entweder hydrophile oder hydrophobe Eigenschaften und können dadurch homogen entweder in wäßrigen oder organischen Trägerflüssigkeiten fein verteilt werden. Die Zusammensetzung der Magnetflüssigkeit richtet sich nach ihrer Anwendung, nach der die erwünschte Sättigungsmagnetisierung und die chemische Zusammensetzung festgelegt wird. Die Sättigungsmagnetisierung bestimmt die Wechselwirkung der Magnetflüssigkeit im Magnetfeld. Je stärker die Magnetisierung ist, um so größere Druckunterschiede kann die Dichtung aushalten.

Die Trägerflüssigkeit besteht bei diesen Anwendungen aus hochsiedenden Flüssigkeiten, um ein Verdampfen der Trägerflüssigkeit zu vermeiden. Die Art der amphiphilen Zusätze (Tenside) richtet sich sowohl nach der verwendeten magnetischen Komponente als auch nach der Trägerflüssigkeit. Die Art der Tenside bestimmt ihre Fixierung an der Teilchenoberfläche der magnetischen Komponente beziehungsweise die Löslichkeit der Teilchen in der jeweiligen Trägerflüssigkeit.

Vorteilhafterweise können die Trägerflüssigkeiten je nach dem Charakter des fluiden Mediums ölartige oder wäßrige Flüssigkeiten sein.

Bei der axialen Förderung von ölartigen Fluiden bietet sich z. B. der Einsatz einer Magnetflüssigkeit auf Wasserbasis an, da die Wechselwirkungen zwischen den beiden Medien auf diese Weise minimiert werden können.

Die Wechselwirkungen zwischen dem zu fördernden Medium und der Magnetflüssigkeit werden jedoch in erster Linie so gut wie vollständig dadurch vermieden, daß die

Magnetflüssigkeit durch die erfindungsgemäße Anwendung eines magnetischen Feldes vollständig im Ringspalt fixiert wird.

Diese Abdichtung hat sich als außerordentlich reibungsarm erwiesen, so daß der Energieaufwand zur Erzeugung der Rotation stark minimiert werden kann und eine Erwärmung des zu fördernden Mediums nicht oder nur gering auftritt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles und der Figuren 1 bis 8 näher erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 einen axialen Halbschnitt einer Förder- vorrichtung, Fig. 2 eine Detaildarstellung der Magnetflüssig- keitsdichtung, Fig. 3 eine Detaildarstellung der Magnetflüssig- keitsdichtung mit angesetzter Magnet- anordnung, Fig. 4a eine Axialansicht der Magnetflüssigkeits- dichtung mit einem Ringmagneten, Fig. 4b eine Axialansicht der Magnetflüssigkeits- dichtung mit zwei einzelnen Magneten, Fig. 5 eine Detaildarstellung der Magnetflüssig- keitsdichtung mit Barriere zur Verhinderung der Anziehung,

Fig. 6a beispielhafte Darstellungen der Ausbildung bis der Stirnflächen, Fig. 6b Fig. 7 eine Detaildarstellung der Magnetflüssig- keitsdichtung mit unsymmetrisch aufgesetzten Magneten, Fig. 8 eine Detaildarstellung der Magnetflüssig- keitsdichtung mit unsymmetrisch angesetzten Magneten.

In Fig. 1 ist ein Halbschnitt einer beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Fördervorrichtung dargestellt. Die Förderrichtung des fluiden Mediums ist mit einem Pfeil gekennzeichnet. Das fluide Medium wird durch einen Eingangskonnektor 7 in den Pumpenbereich eingeführt. Der Eingangskonnektor 7 ist feststehend. In einem sich daran anschließenden Läuferrohr 1 ist ein Laufrad 2 befestigt. Daran schließt sich ein Ausgangskonnektor 10 an, der ein sogenanntes Leitrad 11 starr befestigt enthält. Zwischen dem Läuferrohr 1 und dem Eingangskonnektor 7 auf der einen Seite und dem Ausgangskonnektor 10 und dem Läuferrohr 1 auf der anderen Seite sind ein Eingangsringspalt 16 bzw. ein Ausgangsringspalt 17 ausgebildet. Um den Eingangsringspalt 16 und den Ausgangsringspalt 17 herum sind eine Eingangsdichtung 8 und eine Ausgangsdichtung 12 angeordnet. An der Außenseite des Laufrades 2 ist ein Motorläufer 3 befestigt, der mit einem Motorstator 4 für eine Rotationsbewegung des Läuferrohres 1 und damit Laufrades 2 sorgt. Die Energieversorgung für diesen Antrieb ist hier nicht dargestellt. Der gesamte Pumpenbereich ist mit einem feststehenden

Eingangsgehäuse 9, Ausgangsgehäuse 13 und Läufergenäuse 5 abgedeckt. Der Motorstator 4 ist direkt am Läufergehäuse 5 starr angebracht. Das Läufergehäuse 5 wird durch eine Eingangshalterung 14 und eine Ausgangshalterung 15 vom Eingangsgehäuse 9 und Ausgangsgehäuse 13 getrennt. Die Eingangshalterung 14 und die Ausgangshalterung 15 haltern je ein Lager 6, die die Stabilisierung der Rotationsbewegung des Laufrades 2 gewährleisten.

In Fig. 2 ist im Detail in Schnittdarstellung eine Magnetflüssigkeitsdichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die als Eingangsdichtung 8 und/oder als Ausgangsdichtung 12 vorgesehen ist, dargestellt, wobei hier und auch in den weiteren Figuren 3 bis 8 zur übersichtlichen Darstellung die Magnetflüssigkeitsdich- tung im Detail unter Weglassen der Fördervorrichtung dargestellt ist. Die Darstellung der beispielhaften Ausgestaltungen der Magnetflüssigkeitsdichtung erfolgt an den Rohrwänden 104a und 105a der Rohre 10.4 und 105 im Bereich von Rohrenden 109 und 110. Die Rohrenden 9 und 10 sind soweit einander genähert, daß ei. n durch Stirnflächen 114 und 115 begrenzter Ringspalt 101 entsteht.

Die Magnetflüssigkeitsdichtung gemäß Fig. 2 besteht aus einer Magnetanordnung 108 und einer hier nicht dargestellten, im Ringspalt 101 fixierten Magnet- flüssigkeit 111. Die Magnetanordnung 108 enthält einen Magneten 106, der ringförmig oder ringförmig diskret verteilt um den Ringspalt 101 herum positioniert ist, und sogenannte Polschuhe 102 und 103, die der Weiterleitung des magnetischen Flusses und der optimale Orientierung des magnetischen Feldes im Ringspalt 101 dienen. Der'Polschuh 103 ist mit der

Rohrwand 105a verbunden. Der Polschuh 102 bildet mit der Rohrwand 104a einen Nebenspalt 107. Der Magnet 106 wird oberhalb des Ringspaltes 101 vom Polschuh 103 gehaltert. Die Rohrenden 109 und 110 sind über die Polschuhe 102 und 103 mit dem Magneten 106 magnetisch leitend verbunden. Der zwischen dem Polschuh 102 der Magnetanordnung 108 und der Rohrwand 104a ausgebildete Nebenspalt 107 ist in seiner Größe so ausgeführt, daß eine Übertragung des magnetischen Feldes vom Magneten 106 über den Polschuh 102 auf das Rohrende 109 möglich ist. Der Nebenspalt 107 ermöglicht eine flexible Kopplung der beiden Rohre 104 und 105. Die Weiterleitung des magnetischen Flusses über die Polschuhe 102 und 103 führen zur Ausbildung eines magnetischen Nord-und Südpoles an den Rohrenden 109 und 110, zwischen denen die Magnetflüssigkeit 111 gehalten wird.

Fig. 3 zeigt eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, deren zu verbindende Rohre 104 und 105 aus nicht magnetisierbarem Material bestehen. Hier ist es erforderlich, daB die Polschuhe 102 und 103 stirnseitig an den Rohrenden 109 und 110 der nicht magnetisierbaren Rohren 104 und 105 angesetzt werden. Der Polschuh 102 ist zur Erhaltung des Nebenspalts 107 zweigeteilt.

Direkt am Magnet 106 anliegend ist ein Magnetteil 102a des Polschuhes 102 und am Rohrende 109 ein Rohrteil 102b des Polschuhes 102 stirnseitig angesetzt. Das Rohrteil 102b und das Magnetteil 102a bilden den Nebenspalt 107. Zwischen dem stirnseitig angesetzten Polschuh 103 und dem Rohrteil 102b des Polschuhes 102 wird der Ringspalt 101 gebildet, der die erforderliche unterschiedliche magnetische Polung zur Fixierung der Magnetflüssigkeit 111 aufweist.

Fig. 4a und 4b zeigen Axialansichten der erfindungsgemäßen Vorrichtung vom Rohr 104 aus gesehen.

Die beiden Ansichten sind teilweise aufgeschnitten, um die Ausbildung des Magneten 106 zu erkennen. Bei dieser Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird von einem kreisförmigen Querschnitt der zu verbindenden Rohre 104 und 105 ausgegangen. In Fig. 4a ist ein ringförmig angeordneter Magnet 106 vorgesehen, der zwischen den Polschuhen 102 und 103 fixiert ist. In Fig. 4b dagegen sind zwei gegenüberliegende Einzelmagnete 106 angeordnet, die ebenfalls zwischen den Polschuhen 102 und 103 fixiert sind. Die Polschuhe 102 und 103 besitzen hier eine andere Form. Diese Form ist erforderlich, um die Magnetfeld-Ausbildung in Richtung des Ringspaltes 101 zu optimieren. Das Rohr 104 bildet mit dem Polschuh 102 den Nebenspalt 107. In Fig. 4b sind beispielhaft zwei Magneten 106 in einzelner Anordnung dargestellt, jedoch in Abhängigkeit von zu lösenden Dichtungsproblematiken zwischen zwei Rohren 104 und 105 ist die weitere Anordnung von Magneten 106 vorteilhafterweise möglich. Dazu wäre es dann erforderlich, die Form der Polschuhe 102 und 103 anzupassen.

Die Ausbildung der magnetischen Felder zwischen den Stirnflächen 114 und 115 der Rohrenden 109 und 110 kann bei nicht ausreichender Fixierung der Rohre 104 und 105 aufgrund der magnetischen Anziehung zu einer Verengung des Ringspaltes 101 führen. Nachteiligerweise kann dadurch Magnetflüssigkeit 111 aus dem Ringspalt 101 austreten bzw. die Flexibilität dieser Rohrverbindung wird durch die Verkleinerung des Ringspaltes 101 eingeschränkt. Die beispielhafte Ausgestaltung von Fig.

5 erlaubt durch die Anordnung einer umlaufenden Barriere 112, die mit dem Pblschuh 102 einen Axialspalt

113 bildet, eine magnetische Gegenkraft aufzubauen, die der Anziehung zwischen den Stirnflächen 114 und 115 entgegenwirkt. Das wird dadurch erreicht, daß die Barriere 112 gegenüber dem Polschuh 102 ebenfalls magnetisch gepolt ist.

In Fig. 6a bis 6g werden unterschiedliche Ausführungsformen des Ringspaltes 101 bzw. der Stirnflächen 114 und 115, die den Ringspalt 101 in axialer Richtung begrenzen, gezeigt. Im Ringspalt 101 ist die Magnetflüssigkeit 111 angeordnet.

In einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung gemäß Fig. 7 ist der Magnet 106 der Magnetanordnung 108 unmittelbar auf der Rohrwand 105a befestigt. Der Polschuh 102 überträgt das magnetische Feld über den Nebenspalt 107 hinweg auf das Rohrende 109 des weichmagnetischen Rohres 104.

In der beispielhaften Ausgestaltung gemäß Fig. 8 ist der Magnet 106 am Rohrende 110 angeordnet, wobei der Magnet 106 als Ringmagnet ausgeführt ist. Unmittelbar am Magneten 106 ist ein Polring 116 angebracht, der mit seiner Stirnfläche 114 und der Stirnfläche 115 des Rohrendes 109 den Ringspalt 101 bildet. Der Polschuh 103 wird den Magneten 106 und den Ringspalt 101 übergreifend zum Rohrende 109 geführt. Hier bildet er mit der Rohrwand 104a des weichmagnetischen Rohres 104 den Nebenspalt 107.

Bezugszeichenliste 1 101 Ringspalt 2 Laufrad 102 Polschuh 102a Magnetteil 3 Motorläufer 102b Rohrteil 4 Motorstator 103 Polschuh 5 Rohr104 66Lager 104a Rohrwand 7 Eingangskonnektor 105 Rohr 8 Eingangsdichtung 105a Rohrwand 9 Eingangsgehause 106 Magnet 10 Ausgangskonnektor 107 Nebenspalt 108Magnetanordnung11Leitrad 12 Ausgangsdichtung 109 Rohrende 13 Ausgangsgehause 110 Rohrende 14 Magnetflüssigkeit 15 Ausgangshalterung 112 Barriere 16 Eingangsringspalt 17 Ausgangsringspalt Stirnfläche 115 Stirnfläche 116 Polring