DE102015209511A1 - A rotor shaft for a cardiac assist system, cardiac assist system and method of manufacturing a rotor shaft for a cardiac assist system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Rotorwelle (102) für ein Herzunterstützungssystem. Die Rotorwelle (102) umfasst zumindest einen Lagerabschnitt (600, 602) zum Lagern der Rotorwelle (102) in einem Rotorwellenträger sowie zumindest ein in dem Lagerabschnitt (600, 602) angeordnetes Strukturelement (608) zum Erzeugen eines Fluidfilms in einem Schmierspalt zwischen dem Lagerabschnitt (600, 602) und dem Rotorwellenträger beim Drehen der Rotorwelle (102) in einem Fluid.The invention relates to a rotor shaft (102) for a cardiac assist system. The rotor shaft (102) comprises at least one bearing section (600, 602) for supporting the rotor shaft (102) in a rotor shaft carrier and at least one structural element (608) arranged in the bearing section (600, 602) for generating a fluid film in a lubrication gap between the bearing section (600, 602) and the rotor shaft carrier when rotating the rotor shaft (102) in a fluid.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims.
Herz-Kreislauf-Erkrankungen zählen nach wie vor zu den häufigsten Todesursachen. Insbesondere die Herzinsuffizienz stellt heute den häufigsten Anlass für eine Krankenhauseinweisung bei älteren Patienten dar. Cardiovascular disease remains one of the leading causes of death. Heart failure, in particular, is the most common cause of hospitalization in the elderly today.
Die nichtmedikamentöse Therapie der Herzinsuffizienz im Endstadium besteht in der Herztransplantation und alternativ in der Implantation sogenannter mechanischer Kreislaufunterstützungssysteme, etwa eines Herzunterstützungssystems, englisch ventricular assist device oder kurz VAD. Durch die Verwendung kleiner Axial- oder Radialpumpen statt großer pneumatischer Pumpen konnte die Komplikationsrate gesenkt und die Prognose signifikant verbessert werden. Solche Herzunterstützungssysteme werden zunehmend als dauerhafter Ersatz zur Herztransplantation verwendet.The non-drug therapy of end-stage heart failure consists in heart transplantation and alternatively in the implantation of so-called mechanical circulatory support systems, such as a cardiac assist system, English ventricular assist device or VAD for short. By using small axial or radial pumps instead of large pneumatic pumps, the complication rate was lowered and the prognosis significantly improved. Such cardiac assist systems are increasingly being used as a permanent replacement for heart transplantation.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Rotorwelle für ein Herzunterstützungssystem, ein Herzunterstützungssystem und ein Verfahren zum Herstellen einer Rotorwelle für ein Herzunterstützungssystem gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Against this background, with the approach presented here, a rotor shaft for a cardiac assist system, a cardiac assist system and a method for manufacturing a rotor shaft for a cardiac assist system according to the main claims are presented. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim device are possible.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft eine Rotorwelle für ein Herzunterstützungssystem, wobei die Rotorwelle folgende Merkmale aufweist:
zumindest einen Lagerabschnitt zum Lagern der Rotorwelle in einem Rotorwellenträger; und
zumindest ein in dem Lagerabschnitt angeordnetes Strukturelement zum Erzeugen eines Fluidfilms in einem Schmierspalt zwischen dem Lagerabschnitt und dem Rotorwellenträger beim Drehen der Rotorwelle in einem Fluid.The approach presented here provides a rotor shaft for a cardiac assist system, the rotor shaft having the following features:
at least one bearing section for supporting the rotor shaft in a rotor shaft carrier; and
at least one arranged in the bearing portion structural element for generating a fluid film in a lubrication gap between the bearing portion and the rotor shaft carrier when rotating the rotor shaft in a fluid.
Bei dem Herzunterstützungssystem kann es sich beispielsweise um eine intrakardiale Pumpe zur mechanischen Herzunterstützung handeln, wobei die Pumpe etwa als hydrostatische oder hydrodynamische Pumpe realisiert sein kann. Ferner kann es sich bei dem Herzunterstützungssystem um eine Pumpe handeln, in der diese beiden physikalischen Wirkprinzipien miteinander kombiniert sind. Die Rotorwelle kann beispielsweise als Verdrängerbauteil oder schaufel- oder propellerförmig ausgeführt sein. Unter einem Lagerabschnitt kann ein Abschnitt einer Mantel- oder Stirnfläche der Rotorwelle verstanden werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Lagerabschnitt um einen Wellenzapfen der Rotorwelle oder einen zwischen zwei Wellenzapfen befindlichen Abschnitt der Mantelfläche der Rotorwelle handeln. Unter einem Rotorwellenträger kann ein Lagerträger verstanden werden, der ausgebildet sein kann, um die Rotorwelle in axialer oder radialer Richtung zu lagern. Der Rotorwellenträger kann beispielsweise Teil eines Gehäuses oder eines Käfigs des Herzunterstützungssystems sein. Unter einem Strukturelement kann eine Erhebung oder eine Vertiefung zur Profilierung einer Oberfläche der Rotorwelle verstanden werden. Unter einem Fluidfilm kann ein Schmierfilm verstanden werden. Bei dem Fluid kann es sich um eine Flüssigkeit, insbesondere um Blut, handeln.By way of example, the cardiac assist system may be an intracardiac pump for mechanical cardiac assist, wherein the pump may be implemented as a hydrostatic or hydrodynamic pump. Furthermore, the cardiac assist system may be a pump in which these two physical principles of action are combined. The rotor shaft can be designed, for example, as a displacement component or in the form of a blade or propeller. A bearing section can be understood as meaning a section of a mantle or end face of the rotor shaft. For example, the bearing section may be a shaft journal of the rotor shaft or a section of the lateral surface of the rotor shaft located between two shaft journal. A rotor shaft carrier can be understood as a bearing carrier which can be designed to support the rotor shaft in the axial or radial direction. The rotor shaft carrier may for example be part of a housing or a cage of the cardiac assist system. A structural element can be understood to be a raised area or a depression for profiling a surface of the rotor shaft. A fluid film may be understood to mean a lubricating film. The fluid may be a liquid, in particular blood.
Der hier beschriebene Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass ein Rotor einer hydrostatischen oder hydrodynamischen Herzunterstützungspumpe mithilfe einer geeigneten Strukturierung einer Oberfläche des Rotors, etwa in Form mikrostrukturierter Wellenzapfen, derart gelagert werden kann, dass der Rotor außer beim Erstanlauf der Pumpe nach der chirurgischen Implantation ausschließlich im Beanspruchungsregime der Fluidreibung betrieben wird. Durch eine derartige hydrodynamische Lagerung des Rotors kann gewährleistet werden, dass ein ausreichender trennender Fluidfilm zwischen einem oder mehreren Wellenzapfen des Rotors und sonstigen zur Lagerung der Wellenzapfen erforderlichen Bauteilen vorhanden ist. Vorteilhafterweise kann hierdurch der sogenannte Ausklinkpunkt auf der Stribeck-Kurve zu sehr kleinen Drehzahlen hin verschoben werden.The approach described here is based on the finding that a rotor of a hydrostatic or hydrodynamic cardiac assist pump can be supported by means of a suitable structuring of a surface of the rotor, for instance in the form of microstructured shaft journals, such that the rotor is exclusively after the first implantation of the pump after the surgical implantation operated in the stress regime of fluid friction. By such a hydrodynamic bearing of the rotor can be ensured that a sufficient separating fluid film between one or more shaft journals of the rotor and other components required for the storage of the shaft journals is present. Advantageously, the so-called notching point on the Stribeck curve can thereby be displaced at very low rotational speeds.
Ein solcher Rotor bietet den Vorteil einer hohen Zuverlässigkeit. Ferner kann durch den Rotor Nullförderung vermieden werden und die Leistungsaufnahme einer mechanischen Antriebseinheit der Herzunterstützungspumpe reduziert werden. Dadurch, dass Misch- oder Grenzreibung minimiert werden kann, können Ausfälle der Pumpe und damit verbundene, unter Umständen lebensbedrohliche Konsequenzen für den betreffenden Patienten verhindert werden.Such a rotor offers the advantage of high reliability. Furthermore, zero promotion can be avoided by the rotor and the power consumption of a mechanical drive unit of the cardiac assist pump can be reduced. Minimizing mixed or boundary friction can prevent failures of the pump and associated life-threatening consequences for the patient.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Strukturelement eine Vertiefung sein. Ein solches Strukturelement in Form einer Vertiefung kann sehr einfach und kostengünstig realisiert werden.According to one embodiment, the structural element may be a depression. Such a structural element in the form of a depression can be realized very simply and inexpensively.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn eine Längsachse des Strukturelements und eine Längsachse der Rotorwelle in unterschiedliche Richtungen orientiert sind. Dadurch können je nach Strömungsrichtung, -art und -stärke bestimmte Strömungseffekte hervorgerufen werden, die die Erzeugung und Aufrechterhaltung des Fluidfilms im Schmierspalt begünstigen können. Beispielsweise ist es dadurch möglich, bereits bei sehr niedrigen Drehzahlen der Rotorwelle einen dauerhaften Fluidfilm zu erzeugen.Furthermore, it is advantageous if a longitudinal axis of the structural element and a longitudinal axis of the rotor shaft are oriented in different directions. As a result, depending on the flow direction, type and strength certain flow effects can be caused that the generation and Maintaining the fluid film in the lubrication gap can favor. For example, it is thereby possible to produce a permanent fluid film even at very low rotational speeds of the rotor shaft.
Der Lagerabschnitt kann sich beispielsweise radial um einen Endabschnitt der Rotorwelle erstrecken. Alternativ oder zusätzlich kann sich der Lagerabschnitt entlang einer Stirnseite der Rotorwelle erstrecken. Der Endabschnitt kann etwa ein Wellenzapfen der Rotorwelle sein. Dadurch wird eine radiale bzw. axiale Lagerung der Rotorwelle ermöglicht. The bearing portion may, for example, extend radially around an end portion of the rotor shaft. Alternatively or additionally, the bearing portion may extend along an end face of the rotor shaft. The end portion may be about a shaft journal of the rotor shaft. As a result, a radial or axial bearing of the rotor shaft is made possible.
Je nach Ausführungsform kann das Strukturelement kreis-, ellipsen-, näpfchen-, rauten-, kegel-, zylinder-, keil-, spiral- und/oder tragflächenförmig ausgestaltet sein. Dadurch kann das Strukturelement je nach Ausgestaltung des Herzunterstützungssystems flexibel an unterschiedliche Strömungsverhältnisse angepasst werden. Somit können Effizienz und Zuverlässigkeit des Herzunterstützungssystems gesteigert werden.Depending on the embodiment, the structural element may be configured in the form of circles, ellipses, cups, diamonds, cones, cylinders, wedges, spirals and / or wings. As a result, the structural element can be adapted flexibly to different flow conditions, depending on the design of the cardiac assist system. Thus, the efficiency and reliability of the cardiac assist system can be increased.
Es ist ferner von Vorteil, wenn das Strukturelement an zumindest zwei Stellen unterschiedlich tief und/oder hoch ist. Beispielsweise kann die Tiefe des Strukturelements ausgehend von einer ersten Kante zu einer der ersten Kante gegenüberliegenden zweiten Kante gleichmäßig größer werden. Auch durch diese Ausführungsform lassen sich die strömungsbeeinflussenden Eigenschaften des Strukturelements je nach Einsatzzweck optimieren.It is also advantageous if the structural element is at least two different depths and / or high. For example, the depth of the structural element can be uniformly larger starting from a first edge to a second edge opposite the first edge. Also by this embodiment, the flow-influencing properties of the structural element can be optimized depending on the application.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine Bodenfläche des Strukturelements die Form eines Tragflächenprofils aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein umlaufender Rand des Strukturelements die Form eines solchen Tragflächenprofils aufweisen. Unter einem Tragflächenprofil kann ein im weitesten Sinne tropfenförmiges Profil verstanden werden, das insbesondere dem Querschnitt eines Flugzeugflügels gleichen kann. Unter einer Bodenfläche kann ein Grund des Strukturelements verstanden werden. Unter einem umlaufenden Rand kann eine Kante verstanden werden, die eine Öffnung eines als Vertiefung ausgestalteten Strukturelements begrenzt. Mithilfe eines solchen Strukturelements kann bereits bei relativ niedrigen Drehzahlen der Rotorwelle ein ausreichend dicker, konstanter Schmierfilm im Schmierspalt erzeugt werden.According to a further embodiment, a bottom surface of the structural element may have the shape of an airfoil profile. Alternatively or additionally, a peripheral edge of the structural element may also have the shape of such an airfoil profile. Under a wing profile can be understood in the broadest sense teardrop-shaped profile, which can in particular the same cross-section of an aircraft wing. A bottom surface can be understood as a ground of the structural element. A peripheral edge can be understood as meaning an edge which delimits an opening of a structural element designed as a depression. By means of such a structural element, a sufficiently thick, constant lubricating film can be produced in the lubricating gap even at relatively low rotational speeds of the rotor shaft.
Je nach Ausführungsform kann das Strukturelement eine Länge zwischen 1 nm und 500 µm, eine Breite zwischen 1 nm und 100 µm oder eine Tiefe zwischen 1 nm und 20 µm aufweisen. Dadurch kann das Strukturelement als Mikrostruktur realisiert werden.Depending on the embodiment, the structural element may have a length between 1 nm and 500 μm, a width between 1 nm and 100 μm or a depth between 1 nm and 20 μm. As a result, the structural element can be realized as a microstructure.
Besonders günstig ist es, wenn die Rotorwelle zumindest ein in dem Lagerabschnitt angeordnetes weiteres Strukturelement zum Erzeugen des Fluidfilms aufweist. Dadurch können Zuverlässigkeit und Effizienz des Herzunterstützungssystems erhöht werden.It is particularly favorable if the rotor shaft has at least one further structural element arranged in the bearing section for producing the fluid film. This can increase the reliability and efficiency of the cardiac assist system.
Von Vorteil ist ferner, wenn die Rotorwelle zumindest einen Fluidkanal zum fluidischen Verbinden des Strukturelements und des weiteren Strukturelements aufweist. Dadurch kann ein Abreißen des Fluidfilms verhindert werden.It is furthermore advantageous if the rotor shaft has at least one fluid channel for fluidically connecting the structural element and the further structural element. Thereby, a tearing of the fluid film can be prevented.
Hierbei können das Strukturelement und das weitere Strukturelement in unterschiedliche Richtungen orientiert sein. Auch durch diese Ausführungsform kann die hydrodynamische Lagerung der Rotorwelle möglichst reibungs- und verschleißarm ausgelegt werden.In this case, the structural element and the further structural element can be oriented in different directions. Also by this embodiment, the hydrodynamic bearing of the rotor shaft can be designed as friction and wear as possible.
Die Rotorwelle kann zudem eine Mehrzahl von in dem Lagerabschnitt angeordneten Strukturelementen zum Erzeugen des Fluidfilms aufweisen. Insbesondere können die Strukturelemente entlang zumindest einer Geraden und, zusätzlich oder alternativ, zumindest einer Kurve aneinandergereiht sein. Dadurch kann eine strahlen- oder wellenförmige, insbesondere beispielsweise spiralförmige Anordnung der Strukturelemente realisiert werden.The rotor shaft can also have a plurality of structural elements arranged in the bearing section for producing the fluid film. In particular, the structural elements can be arranged along at least one straight line and, additionally or alternatively, at least one curve. As a result, a radiant or wavy, in particular, for example, helical arrangement of the structural elements can be realized.
Denkbar ist auch, dass sich die Strukturelemente spiralförmig um eine Mantelfläche der Rotorwelle erstrecken. Zusätzlich oder alternativ können sich die Strukturelemente spiralförmig entlang einer Stirnfläche der Rotorwelle, beispielsweise um einen Mittelpunkt der Stirnfläche, erstrecken. Dadurch kann eine besonders reibungsarme radiale bzw. axiale Lagerung der Rotorwelle realisiert werden.It is also conceivable that the structural elements extend spirally around a lateral surface of the rotor shaft. Additionally or alternatively, the structural elements may extend spirally along an end face of the rotor shaft, for example around a center of the end face. This allows a particularly low-friction radial or axial bearing of the rotor shaft can be realized.
Der hier beschriebene Ansatz schafft zudem ein Herzunterstützungssystem mit folgenden Merkmalen:
einem Rotorwellenträger; und
einer drehbar in dem Rotorwellenträger gelagerten Rotorwelle gemäß einer der hier beschriebenen Ausführungsformen.The approach described here also provides a cardiac assist system with the following features:
a rotor shaft carrier; and
a rotatably mounted in the rotor shaft carrier rotor shaft according to one of the embodiments described herein.
Ein solches Herzunterstützungssystem, etwa eine Axial- oder Radialpumpe, bietet den Vorteil einer kompakten Bauform, einer besonders hohen Zuverlässigkeit, eines geringen Verschleißes und somit einer langen Lebensdauer.Such a heart support system, such as an axial or radial pump, offers the advantage of a compact design, a particularly high reliability, low wear and thus a long life.
Schließlich schafft der hier vorgeschlagene Ansatz ein Verfahren zum Herstellen einer Rotorwelle für ein Herzunterstützungssystem, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Bereitstellen der Rotorwelle mit zumindest einem Lagerabschnitt zum Lagern der Rotorwelle in einem Rotorwellenträger; und
Ausformen zumindest eines Strukturelements in dem Lagerabschnitt, wobei das Strukturelement derart ausgeformt wird, dass beim Drehen der Rotorwelle in einem Fluid ein Fluidfilm in einem Schmierspalt zwischen dem Lagerabschnitt und dem Rotorwellenträger erzeugt wird.Finally, the approach proposed herein provides a method of manufacturing a rotor shaft for a cardiac assist system, the method comprising the steps of:
Providing the rotor shaft with at least one bearing portion for supporting the rotor shaft in a rotor shaft carrier; and
Forming at least one structural element in the bearing portion, wherein the structural element in such a way is formed that when rotating the rotor shaft in a fluid, a fluid film is generated in a lubrication gap between the bearing portion and the rotor shaft carrier.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. The approach presented here also creates a device that is designed to perform the steps of a variant of a method presented here in appropriate facilities to drive or implement. Also by this embodiment of the invention in the form of a device, the object underlying the invention can be solved quickly and efficiently.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon. The device may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based embodiment, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.Also of advantage is a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above is used, especially when the program product or program is executed on a computer or a device.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. It shows:
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.
Die bei der Fluidförderung auf die Rotorwelle wirkenden Kräfte, die bei einer hydrostatischen Pumpe als Verdrängerbauteil und bei einer hydrodynamischen Pumpe als Laufrad in Schaufel- oder Propellerform ausgeführt sein kann und je nach Ausführungsform zusätzliche Bauteile zur Strömungsführung aufweisen kann, werden durch ein oder mehrere Lager in radialer oder axialer Rotorwellenrichtung aufgenommen.The forces acting on the rotor shaft during the fluid delivery, which may be designed as impeller in a hydrostatic pump and a hydrodynamic pump impeller in blade or propeller shape and depending on the embodiment may have additional components for flow guidance, are by one or more bearings in received radial or axial rotor shaft direction.
Wie anhand der Stribeck-Kurve
An die Grenzreibung schließt sich das Beanspruchungsregime der Mischreibung an, das durch Festkörperreibung und einen zunehmenden Anteil an Fluidreibung gekennzeichnet ist.The boundary friction is followed by the stress regime of mixed friction, which is characterized by solid friction and an increasing proportion of fluid friction.
Ab einem für das tribologische System der Fluidenergiemaschine spezifischen und diskret auftretenden Belastungszustand kann dann die Fluidenergiemaschine durch Erhöhung der Rotorwellendrehzahl nach dem Ausklinkpunkt C in einem ausschließlich durch Flüssigkeitsreibung gekennzeichneten Beanspruchungsregime betrieben werden. From a load state that is specific and discrete for the tribological system of the fluid energy machine, the fluid energy machine can then be operated by increasing the rotor shaft speed after the release point C in a load regime characterized exclusively by fluid friction.
In diesem Beanspruchungsregime werden die relativ zueinander bewegten Bauteile des tribologischen Systems derart durch einen als Schmierfilm fungierenden Fluidfilm in einem Schmierspalt voneinander getrennt, dass die Bauteile keinen Festkörperkontakt mehr miteinander haben.In this stress regime, the relatively moving components of the tribological system are separated from each other by a fluid film acting as a lubricating film in a lubrication gap that the components no longer have solid state contact with each other.
Die beiden Lagerabschnitte
Beispielhaft sind die im ersten Lagerabschnitt
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die beiden Lagerabschnitte
Wie in
Bei den Strukturelementen
Je nach Ausführungsform können Mikrostrukturen als Strukturelemente
Je nach Ausführungsform können die Strukturelemente
Die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele gelten sowohl für radiale als auch für axiale Rotorwellenlagerungen. Hierbei sind die Strukturelemente in Form von Mikrostrukturen, insbesondere in Form von Vertiefungen, alternativ oder zusätzlich auch in Form von Erhebungen, in beliebiger Weise, insbesondere in einem Winkel zwischen 0 und 90 Grad, zur Längsachse der Rotorwelle angeordnet. Ferner kann die Grundfläche der Mikrostrukturen aus einer beliebigen Kombination verschiedener Flächenprofile realisiert sein. Beispielsweise kann die Mikrostruktur eine Fläche aufweisen, deren Größe und Form sich ausgehend von der Oberfläche bis zum Strukturgrund ändern. Tiefe und Form der Mikrostrukturen können in beliebiger Weise miteinander kombiniert sein, insbesondere können die Mikrostrukturen in zusammenhängenden Bändern mit zunehmender oder abnehmender Tiefe oder Form oder mit einem lokalen Tiefenmaximum miteinander kombiniert sein.The embodiments described above apply to both radial and axial rotor shaft bearings. Here, the structural elements in the form of microstructures, in particular in the form of depressions, alternatively or additionally also in the form of elevations, in any desired manner, in particular at an angle between 0 and 90 degrees, arranged to the longitudinal axis of the rotor shaft. Furthermore, the base of the microstructures can be realized from any combination of different surface profiles. For example, the microstructure may have an area whose size and shape change from the surface to the structural ground. The depth and shape of the microstructures may be combined in any manner, and in particular the microstructures may be combined in contiguous bands of increasing or decreasing depth or shape or at a local maximum depth.
Eine jeweilige Länge der Mikrostrukturen liegt beispielsweise zwischen 1 nm und 500 µm.A respective length of the microstructures is, for example, between 1 nm and 500 μm.
Eine jeweilige Breite der Mikrostrukturen liegt beispielsweise zwischen 1 nm und 100 µm.A respective width of the microstructures is, for example, between 1 nm and 100 μm.
Eine jeweilige Tiefe der Mikrostrukturen liegt beispielsweise zwischen 1 nm und 20 µm.A respective depth of the microstructures is, for example, between 1 nm and 20 μm.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die makroskopisch gefertigte Oberfläche der Rotorwelle im Schritt
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.
Claims (15)
Priority Applications (2)
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