DE3939246A1 - Vorrichtung zur funkenentladung mit einer inneren auskleidung aus hitzebestaendigem, elektrisch isolierenden material sowie stosswellengenerator, insbesondere fuer die hydraulische lithotripsie - Google Patents
Vorrichtung zur funkenentladung mit einer inneren auskleidung aus hitzebestaendigem, elektrisch isolierenden material sowie stosswellengenerator, insbesondere fuer die hydraulische lithotripsieInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Funkenent
ladung mit einer inneren Auskleidung aus hitzebeständi
gem, elektrisch isolierendem Material sowie einen Stoß
wellengenerator, insbesondere für die hydraulische Li
thotripsie.
Durch die US-PS 25 49 227 ist ein Gerät zur Stoßwellen
erzeugung höherer Frequenz in einer Flüssigkeit zur
Fernzerstörung eines Zieles bekannt. Dieses Gerät ent
hält eine Vorrichtung zur Erzeugung von Stoßwellen, die
durch einen ellipsoidisch geformten und abgeschnittenen
Reflektor 80 gebildet ist und einen Hohlraum 81 ent
hält, der eine gleiche, ellipsoidisch geformte und ab
geschnittene Kammer zur Reflexion der Stoßwellen bil
det. Einer der beiden Brennpunkte des Ellipsoids ist in
der Kammer gegenüber des abgeschnittenen Teils angeord
net, und die Kammer ist mit einer Flüssigkeit 83, bei
spielsweise Öl, zur Übertragung der Stoßwellen gefüllt.
Diese Kammer ist mit einer Membran 82 geschlossen
(Fig. 3).
Die Vorrichtung zur Erzeugung von Stoßwellen enthält
gewöhnlich zwei, wenigstens zum Teil im Inneren der
Kammer 81 angeordnete Elektroden 12, 13, wobei die bei
den Elektroden dazu vorgesehen sind, eine Entladung
oder einen Lichtbogen im Brennpunkt der den abgeschnit
tenen Teil gegenüberliegenden Kammer zu erzeugen.
Es sind ferner Einrichtung 10, 11 vorgesehen, die zu
einem wählbaren Zeitpunkt eine elektrische Spannung an
zwei Elektroden 12, 13 erzeugen, und auf diese Weise
eine Entladung oder einen Lichtbogen zwischen den Elek
troden herbeiführen, wobei die Elektroden Stoßwellen in
der Flüssigkeit der Kammer hervorrufen (Fig. 3 und Sp. 7,
Z. 51 bis Sp. 9, Z. 30).
In der US-PS 25 49 227 ist ein Stromerzeuger, insbeson
dere eine Batterie 34, vorgesehen, über die ein Trans
formator 33 und ein Kondensator 11 gespeist werden
kann (Sp. 5, Z. 64 bis Sp. 6, Z. 26). Dieser Kondensator
hat eine Kapazität von 1 µF, der bis zu einer Spannung
von 15000 V geladen werden kann, um eine Entladung oder
einen Lichtbogen zwischen den Elektroden zu bestimmten
Intervallen zu erzeugen (Sp. 4, Z. 69 bis 72 und Sp. 9,
Z. 7 bis 9 und 24 bis 27).
Die Elektroden sind aus einem hochleitenden Material,
wie Kupfer oder Messing (eine Kupfer-Legierung) herge
stellt (Sp. 5, Z. 33 bis 35). Die Schaltung zur Ansteue
rung der Elektroden ist hierbei einfach aufgebaut.
Dieses Gerät wird im Bereich der Medizin, insbesondere
zur Zerstörung von Geweben eingesetzt (Sp. 3, Z. 30 bis
64). Dieses Gerät kann außerdem fur eine Untersuchung
oder eine Stimulation bestimmter Teile des Nervensy
stems verwendet werden (Sp. 3, Z. 65 bis 74).
Dieses Gerät kann zudem für die außerkörperliche Litho
tripsie eingesetzt werden.
In der FR-A-22 47 195 ist ebenfalls ein ähnliches Gerät
beschrieben, bei dem die Flüssigkeit aus Wasser besteht
(S.3, Z.23 bis 24).
Außerdem ist in der EP-A-02 61 999, bezugnehmend auf
Fig. 5, eine Speiseschaltung 12 beschrieben, über die
Elektroden 6, 8 mit elektrischem Strom versorgt werden.
Diese Schaltung enthält eine zwischengeschaltete Vor
richtung 28, bevorzugt eine Funkenstrecke, umfaßt, die
durch Funkenentladung den Stromkreis zwischen den Elek
troden 6, 8 mit Unterbrechungen schließt (vorzugsweise
Typ "Spark Gap"). Diese Elektroden 6, 8 sind in eine
Leitung 30 eingeschaltet, die eine Elektrode 6 ver
sorgt. Diese zwischengeschaltete Vorrichtung 28 kann
durch ein Gehäuse 32 gebildet werden, in dem mit Ab
stand zwei Zwischenelektroden 34, 36 angeordnet sind,
wobei dieser Abstand zur Unterbrechung des Stromkreises
ausreichend ist.
Dieser Stromkreis wird mittels eines Funkengenerators
38, beispielsweise einer Zündkerze, durch Erzeugung von
Funken geschlossen.
Zur Vermeidung eines vorzeitigen Abbrandes der Elektro
den 34, 36, ist es vorgesehen, die durch das Gehäuse 32
gebildete Kammer 33 mit einem Gasstrom, vorteilhaft mit
einem durch Einrichtungen 40, 42 gespeisten Stickstoff-
oder Luftstrom auszuspülen (Sp. 5, Z. 11 bis 44 und
Fig. 5).
Es hat sich in der Praxis als notwendig erwiesen, ein
Gehäuse größerer Dimension als zwischengeschaltete Vor
richtung zu verwenden, da zwischen den Elektroden durch
die elektrischen Entladungen eine erhebliche Wärmemenge
erzeugt wird. Trotz dieser Überdimensionierung ist die
Lebensdauer einer solchen zwischengeschalteten Vorrich
tung kurz.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung zur Funkenentladung, insbesondere eine ein
fach aufgebaute und kostengünstig herstellbare Fun
kenstrecke kleinerer Dimension zu schaffen, wobei die
Lebensdauer gegenüber den herkömmlichen Vorrichtungen
dieser Art entscheidend verbessert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Anspruches 1 gelöst.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung be
steht das Material der Auskleidung aus einer Keramik
oder einem Verbundstoff, insbesondere einem keramischen
Verbundstoff.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung ist
diese Auskleidung als koaxial zu einer Symmetrieebene
des Gehäuses ausgerichteter Zylinder ausgebildet und
verläuft vorzugsweise in der Achse wenigstens einer
Elektrode.
In einer weiteren, ebenfalls besonders vorteilhaften
Ausführung der Erfindung wird das vorgenannte Gehäuse
durch einen Zylinder gebildet, der an seinen beiden En
den durch zwei Deckel abgeschlossen ist, die wenigstens
zum Teil elektrisch leitend sind, um die vorgenannten
Elektroden zu bilden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung enthalten diese Dec
kel Aufnahmen zur Unterbringung von elektrisch leiten
den, die aktiven Teile der Elektroden bildenden Schei
ben.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er
findung enthält die Vorrichtung zur Funkenentladung
Einrichtungen zum Ausspülen des Gehäuseinneren mittels
eines Gasstromes, insbesondere Luft oder Stickstoff.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist gleich
falls ein Stoßwellengenerator, vorzugsweise mit ellip
soidischem Reflektor, vorgesehen, der mit einer solchen
Vorrichtung zur Funkenentladung ausgestattet ist.
Auf diese Weise wird durch die Erfindung eine Vorrich
tung zur Funkenentladung geschaffen ("Spark Gap"), die
im Vergleich zu den herkömmlichen Vorrichtungen zur
Funkenentladung eine kleinere Baugröße sowie eine ver
längerte Lebensdauer aufweist. Ihre Verwendung ist da
bei besonders in Stoßwellengeneratoren, vorzugsweise
mit ellipsoidischem Reflektor vorteilhaft, wobei die
Stoßwellen durch elektrische Entladung zwischen zwei in
eine Flüssigkeit, wie Wasser, eintauchenden Elektroden
erzeugt werden.
Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung werden im Zusammenhang mit der folgenden Be
schreibung eines Ausführungsbeispieles und der Zeich
nung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine schematische Gesamtdarstellung eines er
findungsgemäßen Ausführungsbeispieles,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch eine erfin
dungsgemäße Vorrichtung zur Funkenentladung.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Funkenentladung 28 in
die Speiseleitung 12 im Stromkreis eines Stoßwellenge
nerators höherer Frequenz eingeschaltet.
Der Stoßwellengenerator enthält einen ellipsoidischen
Reflektor 4, der mit einer Flüssigkeit 2, wie bei
spielsweise Wasser, gefüllt ist und eine Erzeugung von
Stoßwellen durch elektrische Entladung zwischen wenig
stens zwei Elektroden 8, 9 ermöglicht. Diese Elektroden
8, 9 sind dabei wenigstens zum Teil in einer durch den
ellipsoidischen Reflektor 4 gebildeten Kammer 10 ange
ordnet, wobei die Elektroden über eine mit einem Hoch
spannungstransformator 24 verbundene elektrische Strom
quelle 22 mit Unterbrechungen mit elektrischem Strom
gespeist werden.
Diese Speiseschaltung 12 enthält die zwischengeschal
tete Vorrichtung 28 (Funkenstrecke), um den Stromkreis
zwischen den Elektroden 8, 9 mit Unterbrechungen zu
schließen, wobei die Vorrichtung 28 in eine die Elek
trode 9 speisende Leitung 30 eingeschaltet ist.
Die andere Elektrode 8 kann mit Erde T verbunden wer
den. Eine bis zu einer Spannung zwischen 10 und 20 kV
aufladbarer Kondensator 18 mit einer Kapazität von 0,5
oder 1 µF ist in einer Leitung 20 zwischen der mit dem
Hochspannungsgenerator 24 verbundenen elektrischen
Stromquelle 22 und der Elektrode 8 angeordnet.
Die Vorrichtung 28 wird vorteilhafterweise durch ein
Gehäuse 32 gebildet, in dem zwei Zwischenelektroden 34,
36 mit Abstand zueinander angeordnet sind, wobei dieser
Abstand zur Unterbrechung des Stromkreises ausreichend
ist. Diese Zwischenelektroden 34, 36 sind in der Lei
tung 30 angeordnet.
Dieser Stromkreis wird durch Erzeugung von Funken mit
tels eines Funkengenerators 38, wie beispielsweise ei
ner Zündkerze, geschlossen. Es ist vorgesehen, daß die
durch das Gehäuse 32 gebildete Kammer 33 mit einem Gas
strom, vorteilhafterweise mit einem Luft- oder Stick
stoffstrom, ausgespült wird, der über Leitungen 40, 42
(vgl. Fig. 1) zu- bzw. abgeführt wird.
Die oben beschriebene Vorrichtung stimmt mit der in
Fig. 5 der EP-A-02 61 999 veranschaulichten Vorrichtung
überein. Insoweit wird auf die genannte Druckschrift
Bezug genommen.
In Fig. 2 der Erfindung ist eine erfindungsgemäße Aus
führung einer Vorrichtung zur Funkenentladung darge
stellt, in der für gleiche Teile dieselben, jedoch um
100 erhöhten Bezugszeichen verwendet sind.
Auf diese Weise sind die Vorrichtung zur Funkenentla
dung in Fig. 2 mit 128, die Leitung 30 der Fig. 1 in
Fig. 2 mit 130 und die Zwischenelektroden mit 134 und
136 bezeichnet. Die Zündelektrode ist mit 138 bezeich
net und ist beispielsweise durch eine Zündkerze gebil
det. Die Leitungen zur Ausspülung mit einem Gasstrom
sind mit 140 und 142 gekennzeichnet.
Gemäß der Erfindung ist das die Vorrichtung zur
Funkenentladung bildende Gehäuse 128 wenigstens zum
Teil aus elektrisch isolierendem Material, insbesondere
aus Kunststoff, wie beispielsweise Polymethacrylat,
hergestellt. Der zentrale Teil 150 liegt mit seinen in
neren Wandungen 156 seitlich neben den Elektroden 134,
136 und ist mit einer Auskleidung 162 ummantelt, die
aus hitzebeständigem, elektrisch isolierendem Material,
vorzugsweise aus einem keramischen oder einem Verbund
material, insbesondere einem keramischen Verbundmate
rial, besteht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird die Auskleidung
162 durch einen exakt koaxial zur Symmetrieebene des
Gehäuses 128 ausgerichteten Zylinder gebildet. Das Ge
häuse selbst ist im wesentlichen als Zylinder ausgebil
det, der etwa koaxial zur Symmetrieachse des Gehäuses
128 angeordnet ist, wobei diese Symmetrieachse des Ge
häuses 128 vorzugsweise durch die Symmetrieachse wenig
stens einer Elektrode 134, 136 verläuft.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfin
dung ist der aktive Teil 135, 137 der Elektroden 134,
136 in Form einer Scheibe ausgebildet (was in Fig. 2
deutlich erkennbar ist), wobei diese Scheibe beispiels
weise durch Lötung mit der zugehörigen Elektrode 134,
136 verbunden ist.
Diese scheibenförmigen Teile 135, 137 sind in einer
entsprechenden Ausnehmung 150, 152 der Elektroden 134,
136 untergebracht.
Der zentrale Teil 154 der Vorrichtung 128 kann gemäß
einer besonderen Ausgestaltung durch ein Parallelepiped
oder einen Zylinder mit einem zentralen, radial ge
richteten, ringförmigen inneren Ansatz 170 gebildet
werden. Der zentrale Teil 154 ist an seinen beiden En
den 154 a, 154 b durch zwei Deckel 172, 174 verschlossen,
die die Ausnehmungen 150, 152 für die aktiven Teile
135, 137 aufweisen. Die beiden Teile 135, 137 der Elek
troden 134, 136 sind aus einer hitzebeständigen Legie
rung hergestellt. Ein Deckel, wie der Deckel 172, kann
zur Befestigung der Zündelektrode 138 mit einer Ausneh
mung 176 versehen sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind
die Deckel 172, 174 aus einem elektrisch leitenden Ma
terial, wie Metall, hergestellt und bilden selbst die
Elektroden 134, 136. Diese Elektroden 134, 136 sind an
die elektrische Leitung 130 angeschlossen. Außerdem
ragt die Zündelektrode 138 mit ihrem freien Ende 138 a
durch eine zentrale Öffnung 180 der Elektrode 134 sowie
durch eine zentrale Offnung 182 des aktiven Teils 135
hindurch und schließt mit der freien Fläche 135 a des
aktiven Teils 135 ab (vgl. Fig. 2).
Die Elektroden 134, 136 können ebenso wie die scheiben
förmigen Teile 135, 137 aus Messing oder Kupfer herge
stellt werden.
Durch diese Konstruktion erreicht man die oben genann
ten wesentlichen technischen Vorteile, insbesondere
eine entscheidend verkleinerte Baugröße des die Vor
richtung zur Funkenentladung bildenden Gehäuses 128.
Mit Verwendung der inneren Auskleidung 162 aus einer
hitzebeständigen Legierung wird zudem eine Verlängerung
der Lebensdauer der Vorrichtung zur Funkenentladung er
reicht. Außerdem verbessert die Kombination dieser Aus
kleidung 162 mit den scheibenförmigen aktiven Teilen
135, 137 der Elektroden 134, 136 weiterhin die Lebens
dauer dieser Vorrichtung zur Funkenentladung.
Die Deckel 192, 194 bilden in der Praxis die Elektroden
134, 136 und können in geeigneter Weise mit dem zentra
len Teil 154 des Gehäuses 128 verbunden werden. Je nach
den angestrebten Vorteilen können abnehmbare oder nicht
abnehmbare Deckel 172, 174 vorgesehen werden.
Claims (8)
1. Vorrichtung zur Funkenentladung, enthaltend ein Ge
häuse (128), in dem wenigstens zwei Elektroden (134,
136) mit Abstand angeordnet sind, die einen Teil ei
ner Stromversorgungsschaltung (12) bilden, wobei der
Abstand zwischen den Elektroden (134, 136) für eine
Unterbrechung des Stromkreises ausreicht, ferner
enthaltend einen Funkengenerator, insbesondere eine
Zündelektrode (138), die das Schließen des Strom
kreises zwischen den Elektroden (134, 136) bei der
Funkenerzeugung ermöglicht, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein Teil (154) des Gehäuses (128) aus
elektrisch isolierendem Material, wie Kunststoff,
hergestellt ist, wobei seitlich neben den Elektroden
(134, 136) innere Wandungen (156) des Teils (154)
mit einer Auskleidung (162) aus hitzebeständigem
elektrisch isolierendem Material umhüllt sind.
2. Vorrichtung zur Funkenentladung gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das hitzebeständige,
elektrisch isolierende Material ein keramisches Ma
terial oder ein Verbundstoff ist, insbesondere ein
keramischer Verbundstoff.
3. Vorrichtung zur Funkenentladung gemäß einem der vor
hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Auskleidung (162) durch einen etwa koaxial zu
einer Symmetrieebene des Gehäuses (128) ausgerichte
ten und vorzugsweise durch die Achse wenigstens ei
ner Elektrode (134, 136) verlaufenden Zylinder ge
bildet wird.
4. Vorrichtung zur Funkenentladung gemäß einem der vor
hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
das Gehäuse (128) durch einen Zylinder gebildet ist,
der vorzugsweise einen inneren, radial verlaufenden
ringförmigen Ansatz (170) aufweist und an seinen
beiden Enden (154 a, 154 b) mit zwei Deckeln (172,
174) geschlossen ist.
5. Vorrichtung zur Funkenentladung gemäß Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Deckel (172, 174)
Ausnehmungen (150, 152) zur Aufnahme von aktiven
Teilen (135, 137) der Elektroden (134, 136) aufwei
sen.
6. Vorrichtung zur Funkenentladung gemäß Anspruch 4
oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aktiven
Teile (135, 137) als Scheiben ausgebildet sind und
mit der Elektrode in geeigneter Weise, wie bei
spielsweise durch Löten, verbunden sind.
7. Vorrichtung zur Funkenentladung gemäß einem der vor
hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
sie Leitungen (140, 142) zum Ausspülen des Inneren
des Gehäuses (128) mittels eines Gasstromes, insbe
sondere mittels Luft oder Stickstoff, enthält.
8. Stoßwellengenerator, insbesondere mit einem ellip
soidischen Reflektor, dadurch gekennzeichnet, daß er
eine in den vorhergehenden Ansprüchen beschriebene
Vorrichtung zur Funkenentladung enthält, wobei die
Stoßwellen durch elektrische Entladung zwischen zwei
in eine Flüssigkeit, wie Wasser, eingetauchten Elek
troden erzeugt werden.
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