DE3622352C1 - Funkenstrecke mit Elektrodenspitzen unterschiedlicher Geometrie - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Funkenstrecke mit zwei Elektroden, die eine unterschiedliche Geometrie aufweisen, zur Erzeugung von Stoßwellen für die berührungsfreie Zerstörung von Konkrementen in Körpern von Lebewesen.

Aus der DE-PS 23 51 247 ist eine Vorrichtung mit Fokussierkammer zum Zerkleinern von Konkrementen, die sich im Körper eines Lebewesens befinden, bekannt, wobei die Fokussierkammer ein Teil eines Rotationsellipsoiden ist, in dessen einem Brennpunkt Stoßwellen durch Funkenentladung erzeugbar sind. Die Kammer ist dabei mit einer Flüssigkeit gefüllt und das zu zerkleinernde Konkrement befindet sich im zweiten Brennpunkt des Ellipsoiden. Mittels einer Funkenstrecke wird durch elektrische Unterwasserfunkentladung die in einem Kondensator gespeicherte Energie in mechanische Stoßwellenenergie umgewandelt. Durch Zündung dieser Funkenentladung in einem Brennpunkt des Rotationsellipsoiden lassen sich nahezu punktförmig im zweiten Brennpunkt Stoßwellen hoher Amplitude (< 1 kbar mit geringen Impulslängen < 1 µsec) erzeugen, die in Körpern von Lebewesen befindliche Konkremente auf diese Weise in abgangsfähige Bruchstücke zerkleinern können.

Aus der DE-PS 26 35 635 ist eine Funkenstrecke gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt Diese weist aus einer Halterung herausragende Elektroden in Ausführungsformen auf, bei denen einmal eine Elektrode verlängert und über eine Schleife zurückgeführt ist, so daß sich die Elektroden axial gegenüberliegen, und bei denen andererseits eine Elektrode als Joch oder Käfig ausgebildet ist, welcher eine Büchse mit Bohrung zur Befestigung einer Elektrodenspitze trägt. Das Joch oder der Käfig kann dabei aus zwei oder mehr metallischen Bügeln bestehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Funkenstrecke mit Elektroden zu entwickeln, bei der die Standzeit der Elektroden deutlich höher ist als die herkömmlicher Elektroden und deren Verschiebung des ersten Brennpunktes sehr gering ist, so daß ein konstanter Druckverlauf der Stoßwellenamplituden erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Funkenstrecke gemäß dem Oberbegriff durch die im Anspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Um eine hohe Effizienz der Stoßwellen zur Zerkleinerung von Konkrementen in Körpern von Lebewesen zu erzielen, muß der Druckverlauf der Stoßwellenamplituden möglichst konstant gehalten werden. Dazu ist die möglichst exakte Einhaltung des ersten Brennpunktes nötig, da die Reflektorgeometrie so ausgelegt ist, daß die Fokussierung der im ersten Brennpunkt erzeugten, nahezu kugelgeometrischen Stoßwellen im zweiten Brennpunkt nur dann optimal ist. Bereits eine geringe Verschiebung des ersten Fokussierpunktes, beispielsweise durch unterschiedlichen Abbrand der Elektrodenspitzen, bewirkt, daß sich die Stoßwellen nicht mehr exakt im zweiten Brennpunkt fokussieren lassen und die dort befindlichen Konkremente nicht bestmöglich zerkleinert werden. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, die Verschiebung des ersten Fokussierpunktes so gering wie möglich zu halten.

Die Erfindung wird anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine vergrößerte Darstellung des Funkenkanals zwischen den beiden Elektroden,

Fig. 2 eine Funkenstrecke mit käfiggehaltener Außenleiterelektrode und erfindungsgemäßen Elektrodenspitzen,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Funkenstrecke nach Fig. 2.

Fig. 1 zeigt einen Funkenkanal 2 zwischen Außenleiterelektrodenspitze 4 und Innenleiterelektrodenspitze 6 einer Funkenstrecke. Bei verschiedenen ursprünglichen Radienverhältnissen von Innenleiterelektrodenspitze 6 zu Außenleiterelektrodenspitze 4 erfolgt der Abbrand an beiden Elektroden unterschiedlich. Dabei wird der Radius bei beiden Elektroden bei gleicher Entfernung vom Ende der Elektrodenlängsachse gemessen. Wird im ungünstigsten Fall der Innenleiterradius kleiner gewählt als der Außenleiterradius, so ist die Diskrepanz zwischen den Abbränden besonders groß. Nähert sich jedoch das Verhältnis der ursprünglichen Radien von Innen- zu Außenleiterelektrodenspitze dem Wert 1,2, dann gleichen sich die Abbrände der beiden Elektroden aneinander an, da bei gleichem Spitzendurchmesser der Abbrand der Innenleiterelektrodenspitze 6 ca. 1,2mal größer ist als der Abbrand der Außenleiterelektrodenspitze 4. Im Mittel erfolgt der flächenbezogene Abbrand bei der Innenleiterelektrode (Kathode) 6 30-50% schneller als bei der Außenleiterelektrode (Anode) 4.

Daher wird der Durchmesser der Innenleiterelektrodenspitze 6 erfindungsgemäß erhöht. Das ideale Verhältnis vom Durchmesser der Innenleiterelektrodenspitze 6 zum Durchmesser der Außenleiterelektrodenspitze 4 liegt zwischen 1,1 : 1 und 1,3 : 1.

In der Mitte des Funkenkanals 2 liegt der Fokussionspunkt 8, der aufgrund des angepaßten Durchmessers der mit unterschiedlichem Abbrand beaufschlagten Elektrodenspitzen 4, 6 auch bei höherer Zahl der erzeugten Stoßwellen immer exakt an dieser Stelle positioniert bleibt. Die Kanten der Elektrodenspitzen 4 und 6 werden beispielsweise durch Trommelschleifen entgratet. Dadurch wird vermieden, daß scharfe Kanten und Spitzen entstehen, an denen der Funken bevorzugt überspringen würde.

Die Elektrodenspitzen 4 und 6 können abgeflacht sein. Ihr Profil ist kegelstumpfförmig mit einem Kegelwinkel von 20°. Die so gestalteten Spitzen lassen sich geometrisch reproduzierbarer herstellen als herkömmliche runde Spitzen. Das bei runden Spitzen ausgeschöpfte Fertigungstoleranzmaß von ± 0,1 mm läßt sich bei abgeflachten Spitzen auf ± 0,02 mm herabsetzen. Kleine Fertigungstoleranzen bedeuten aber eine höhere Reproduzierbarkeit der erzeugten Stoßwellen und damit konstantere Druckverläufe.

Nach einem Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser der Elektrodenspitzen folgender:

Die Innenleiterelektrodenspitze 6 weist einen Durchmesser von 1,0 ± 0,02 mm auf und die Außenleiterelektrodenspitze 4 einen Durchmesser von 0,8 ± 0,02 mm, gemessen bei gleicher Entfernung vom Ende der Elektroden.

Die Fig. 2 und 3 zeigen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, bei der der rohrförmige Außenleiter 10 in einen Käfig 12 übergeht, der aus mehreren metallischen Bügeln 20 besteht, nach DE-PS 26 35 635. Die Elektrodenspitze 4 ist direkt an den Bügeln 20 angeschweißt, die mit einer isolierenden Kunststoffhülse 22 ummantelt sind. Die Elektrode 6 ist in einem Dämpfer 24 aus Kunststoff gehalten.

Abgeflachte Spitzen bewirken eine Einengung der Durchmessertoleranzen und dienen einer reproduzierbaren Fertigung. Verschiedene Durchmesser von Innen- und Außenleiterelektrodenspitzen gewährleisten eine deutlich verlängerte Standzeit der Elektroden, eine geringere Verschiebung des Fokussionspunktes und damit ein besseres Druckverhalten der Stoßwelle, eine genauere Fokussierung der Stoßwelle im zweiten Brennpunkt des Rotationsellipsoiden und eine effektivere Zertrümmerung der Konkremente.

Claims (5)

1. Funkenstrecke mit zwei Elektroden, die eine unterschiedliche Geometrie aufweisen, zur Erzeugung von Stoßwellen für die berührungsfreie Zerstörung von Konkrementen in Körpern von Lebewesen, mit einer Innenelektrode und einer Außenelektrode, die sich axial gegenüberliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Spitzen (4, 6) der beiden Elektroden, bei gleichem Abstand vom Ende der Elektroden gemessen, unterschiedlich sind.

2. Funkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (4, 6) der beiden Elektroden abgeflacht sind.

3. Funkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchmesserverhältnis von Innenelektrodenspitze (6) zu Außenelektrodenspitze (4) zwischen 1.1 : 1 und 1.3 : 1 liegt.

4. Funkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchmesserverhältnis von Innenelektrodenspitze (6) zu Außenelektrodenspitze (4) bei 1.2 : 1 liegt.

5. Funkenstrecke nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der Elekrodenspitzen (4, 6) durch Schleifen (Trovalieren) entgratet sind.