DE3532405A1 - Piezoelektrischer wandler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen piezoelektrischen Wand­ ler zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen, die von dem sich nach distal im Querschnitt verringernden Wandlerab­ schluß über sich berührende Ankuppelflächen auf eine zur Steinzertrümmerung im Körper dienende, ankuppelbare Sonotro­ de übertragen werden.

Bei bekannten piezoelektrischen Wandlern, z.B. nach den DE-Patentschriften 20 20 345, 20 53 982 oder 20 65 681, wird eine Sonotrode bzw. eine Schwingungssonde auf das Ge­ windeende einer den Wandler durchlaufenden und die Keramik­ scheiben zwischen den beiden Metallkörpern einspannenden Schraube aufgeschraubt.Die bekannten Verbindungsarten zwi­ schen Sonotrode und Wandler besitzen den Nachteil, daß die Schalleinkopplung durch den Übergang zur Sonde und die Grö­ ße und Beschaffenheit des Übergangsbereiches nicht nahtlos erfolgt,sondern Unregelmäßigkeiten aufweist,so daß sich da­ raus ein nicht kontrollierbares Schwingungsverhalten mit Herabsetzung der Leistung ergibt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die die Ultraschall­ schwingungen vom piezoelektrischen Wandler auf die Sonotrode übertragenden Schalleinkopplungsflächen bei einem kontinuier­ lichen Übergang nahtlos ständig in Kontakt zu halten , auch wenn entgegengesetzte Axial- und Torsionsbewegungen aufgrund der unterschiedlichen Massen von Wandler und Sonotrode auf­ treten.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung darin, daß die Sonotrode mit einem konisch auslaufenden Zwischenelement unlösbar verbunden ist, welches durch eine mit dem Zwischen­ element als Kopf eine Einheit bildende und in das distale Wandlerende einschraubbare Dehnschraube formelastisch an das distale Ende des Wandlers ankuppelbar ist.

Nach der Erfindung ist also das Zwischenelement zwischen Schwingungssonde bzw. Sonotrode und Wandler zur Anwendung gekommen, mit dem die Sonotrode unlösbar verbunden ist und welches praktisch eine formelastische Dehnschraube bildet, die in das distale Wandlerende so einschraubbar ist, daß nach dem Einschrauben eine Dehnungsspannung bestehen bleibt, durch die ein Lösen des Zwischenelementes mit Sonotrode vom Wandler verhindert wird, selbst wenn die vorerwähnten gegen­ sätzlichen Axial- und Torsionsschwingungen auftreten. Es werden also die Einkuppelflächen ständig unter Spannung in Kontakt gehalten, so daß ein kontinuierlicher Übergang und eine optimale Einkupplung des Ultraschallsignals in die Sono­ trode sichergestellt ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 einen piezoelektrischen Wandler nach der Erfindung in schematischer Seitenansicht,

Fig. 2 das distale vergrößerte Wandlerende mit der an­ kuppelbaren Sonotrode im Achsschnitt,

Fig. 2a den gleichen Achsschnitt wie in Fig. 2 mit Änderung der Einkupplungsflächen,

Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie III bis III der Fig. 2.

Nach dem Zeichnungsbeispiel ist ein piezoelektrischer Wand­ ler 1 in bekannter Weise aufgebaut und besitzt ein sich konusstumpfförmig verringerndes distales Ende 2 mit einer ringförmigen Einkuppelfläche 3. Die Schwingungssonde bzw. Sonotrode 4 ist unlösbar in ein Zwischenelement 5 einge­ setzt. Dieses Zwischenelement 5 bildet den Kopf einer form­ elastischen Dehnungsschraube 6.

Das konisch zur Sonotrode 4 auslaufende Zwischenelement 5 wird mit der Dehnungsschraube 6 in eine mit Innengewinde versehene Achsbohrung des distalen Wandlerendes 2 einge­ schraubt, bis die Schraube 6 gedehnt wird und dadurch eine axial zum Wandler 1 gerichtete Spannung besitzt, durch die das Zwischenelement mit seiner Basis in Kontakt mit der Einkuppelfläche 3 gehalten wird, wobei die Spannung beim Einschrauben der Schraube 6 so gewählt wird, daß eine Lockerung des Zwischenelementes 5 nicht eintreten kann. Zum Einschrauben der Schraube 6 ist das Zwischenelement 5 bzw. der Schraubenkopf 5 mit äußeren Angriffsflächen 7 für ein Werkzeug, z.B. Mehrkantflächen 7 für einen Schrau­ benschlüssel, versehen. Es kann auch eine Querbohrung für einen Steckschlüssel zur Anwendung kommen.

Durch das Instrument verläuft ein axialer Kanal für die Zu- und Abfuhr einer Spülflüssigkeit. Um deren Eindringen in den Verschraubungsbereich zu verhindern, ist ein ring­ förmiges Dichtungselement 8 vorgesehen, welches aber auch am proximalen Ende der Schraube 6 vorgesehen werden kann.

Nach der Erfindung ist es vorteilhaft, die Einkuppelfläche 3 des Zwischenelementes 5 nach Fig. 2a kegelstumpfförmig auszubilden, um dadurch einen kontinuierlichen Übergang zwischen distalem Wandlerende 2 und dem Zwischenelement 5 zu gewährleisten, wobei hierdurch gleichzeitig eine axiale Zentrierung der Sonotrode 4 erfolgt. Durch diese Zentrierung kann nach Herstellung der Schraubverbindung auch eine nach­ trägliche Überarbeitung der Außenflächen der Teile 2 und 5 erfolgen, um eine übergangslose Oberfläche aller Teile 2,5 und 4 zu erreichen.

Claims (3)

1. Piezoelektrischer Wandler zur Erzeugung von Ultraschall­ schwingungen, die von dem sich nach distal im Querschnitt verringernden Wandlerabschluß über sich berührende Ein­ kuppelflächen auf eine zur Steinzertrümmerung im Körper dienende, ankuppelbare Sonotrode übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (4) mit einem distal konisch auslaufendem Zwischenelement (5) unlös­ bar verbunden ist, welches durch eine mit dem Zwischen­ element als Kopf eine Einheit bildende und in das di­ stale Wandlerende einschraubbare Dehnschraube (6) form­ elastisch an das distale Ende (3) des Wandlers (1) an­ kuppelbar ist.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankuppelfläche (3) des Zwischenelementes (5) mit einem die Dehnungsschraube (6) an der Basis umgebenden Konus versehen ist , der in eine angepaßte Konusausnehmung des distalen Wandlerendes (3) eingreift.

3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenelement (5) mit Abstand von ihrer An­ kuppelfläche (3) mit einem Profil (7) zum Angriff eines das Zwischenelement verdrehenden Werkzeuges versehen ist.