Experimentelle Untersuchung der hydraulischen Verlustleistung von Herzunterstützungspumpen

€ 92.5

Kurzbeschreibung des Verlags:

Die Auslegung von Herzpumpen erfolgt nach der gängigen Kreiselpumpen-theorie, in der die Blutschädigungsneigung unberücksichtigt bleibt. Schub-spannungen, die sich im gesamten Strömungsfeld einer Pumpe wiederfin-den, werden als Hauptursache der Blutschädigung gesehen und umfassen damit sowohl die hydraulische Nutz- als auch die Verlustleistung. Numeri-sche Simulationsmethoden (CFD) haben sich als Mittel zur Unterstützung des Auslegungsprozesses und zur Vorhersage der Blutschädigung etabliert. Während die hydraulische Nutzleistung der Pumpen ausführlich validiert ist, steht eine experimentelle Validierung der hydraulischen Verlustleistungen aus. Daher wird zur Bestimmung letzterer ein Prüfstand entwickelt, mit dem langfristigen Ziel die Blutschädigungsneigung bereits in der analytischen Auslegungsphase zu berücksichtigen. Als Grundlage für die Konstruktion des Prüfstands dient die sogenannte Fontan-Pumpe. Verglichen mit klinisch ein-gesetzten Pumpen zur Unterstützung des linken bzw. rechten Ventrikels stellt die Fontan-Pumpe einen komplexeren Sonderfall dar. Sie besitzt im Vergleich kleinere hydraulische und mechanische Charakteristika sowie zwei Ein- und zwei Austritte. Der Prüfstand ist derart konzipiert, dass belie-bige rotatorisch arbeitende Strömungsmaschinen in der Leistungsklasse von Herzunterstützungspumpen charakterisierbar sind. Die Bestimmung der hydraulischen Verlustleistung wird exemplarisch an der Fontan-Pumpe durchgeführt. Zur Berücksichtigung des Einflusses der Sensorgenauigkeiten wird die relative Messunsicherheit für alle Ergebnisgrößen mit Hilfe des Gauß-Verfahrens nach DIN 1319-4 bestimmt. Bei 14 einflussnehmenden Sensoren ist für die hydraulische Verlustleistung eine relative Messunsicher-heit von unter 4% über den gesamten Betriebsbereich erreicht worden. Ke-ramische Lager- und Dichtungswerkstoffe zeigten hierbei die besten Eigen-schaften hinsichtlich der Reproduzierbarkeit der Bauteilcharakteristika. Der Vergleich der experimentellen Ergebnisse mit etablierten analytischen Be-rechnungsverfahren zeigt starke Differenzen, sodass aktuell keine zuverläs-sigen Vorhersagen der hydraulischen Verlustanteile für die Fontan-Pumpe möglich sind.

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