DE4130796A1 - Elektrisch antreibbare stosswellenquelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrisch antreibbare Stoßwellen­ quelle für akustische Stoßwellen, welche eine Spulenanordnung und eine dieser gegenüberliegend angeordnete Membran aufweist.

Derartige Stoßwellenquellen finden beispielsweise in der Medi­ zin Verwendung, wo z. B. sie zur nichtinvasiven Zertrümmerung von Konkrementen, zur Behandlung von pathologischen Gewebever­ änderungen oder zur Behandlung von Knochenleiden eingesetzt werden. Die Funktion derartiger Stoßwellenquellen beruht dar­ auf, daß bei Beaufschlagung der Spulenanordnung mit einem Hoch­ spannungsimpuls Ströme in die aus elektrisch leitendem Material gebildete Membran induziert werden, die dem in der Spulenanord­ nung fließenden Strom entgegengerichtet sind. Infolge der durch den Stromfluß in der Spulenanordnung bzw. der Membran entste­ henden entgegengesetzten Magnetfelder werden Abstoßungskräfte auf die Membran ausgeübt, die diese schlagartig von der Spule wegbewegen. Hierdurch wird in ein an die Membran angrenzendes akustisches Ausbreitungsmedium ein Druckimpuls eingeleitet, der sich auf seinem Weg durch das Ausbreitungsmedium infolge von dessen nichtlinearen Kompressionseigenschaften zu einer Stoß­ welle aufstellt. Im folgenden wird der Einfachheit halber stets von Stoßwellen gesprochen. Die Stoßwelle wird, falls dies er­ forderlich ist, durch geeignete Fokussierungsmittel, z. B. eine akustische Linse, oder durch geeignete Formgebung der Stoßwel­ lenquelle, z. B. kugelkalottenförmige Ausbildung von Membran und Spule, auf eine Fokuszone konzentriert. Stoßwellenquelle und zu beschallendes Objekt werden in geeigneter Weise akustisch mit­ einander gekoppelt und relativ zueinander derart ausgerichtet, daß sich der zu beschallende Bereich in der Fokuszone befindet.

Um eine möglichst weitgehende Wandlung der der Stoßwellenquelle zugeführten elektrischen Energie in akustische Stoßenergie zu erreichen, ist es erforderlich, die Membran möglichst nahe bei der Spulenanordnung anzubringen. Dies ist jedoch nur bedingt möglich, da infolge der zwischen der Spulenanordnung und der Membran vorhandenen Potentialdifferenz zur Vermeidung von Span­ nungsüberschlägen ein Mindestabstand eingehalten werden muß. Spannungsüberschläge würden die Wirkung der Stoßwellenquelle beeinträchtigen und zu Beschädigungen der Membran und damit zu deren vorzeitigem Ausfall führen. Im Interesse einer ausrei­ chenden Lebensdauer der Membran muß daher der Abstand zwischen Membran und Spulenanordnung so gewählt werden, daß sich bei der Wandlung der elektrischen Energie in akustische Stoßenergie nur ein sehr geringer Wirkungsgrad einstellt. Abgesehen davon, daß dies grundsätzlich unbefriedigend ist, ist damit der Nachteil verbunden, daß aufwendige Maßnahmen zur Abfuhr der wegen des geringen Wirkungsgrades bei der Stoßwellenerzeugung anfallenden beträchtlichen Verlustware getroffen werden müssen.

Um im Vergleich zu einer Stoßwellenquelle der eingangs genann­ ten Art mit einer aus Metall gebildeten Membran, wie sie bei­ spielsweise in der US-PS 46 74 505 beschrieben ist, eine Ver­ besserung zu erzielen, ist im Falle einer in der EP-A-02 66 538 beschriebenen Stoßwellenquelle vorgesehen, daß die Membran eine Isolierstoffscheibe aufweist, auf der elektrisch leitfähige Ab­ schnitte in Form von konzentrischen Ringen angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich eine sehr große Länge der im Falle von Spannungsüberschlägen zu überwindenden Isolationsstrecke, mit der Folge, daß die Membran relativ nahe bei der Spulenanordnung angeordnet werden kann.

Eine weitere Stoßwellenquelle der eingangs genannten Art ist aus der EP-A-02 56 232 bekannt. Hier besteht die Spule aus zwei hintereinandergeschalteten, sich deckenden, in parallelen Flä­ chen liegenden Lagen besteht, wobei die zu der Membran die kleinere Potentialdifferenz aufweisende Lage der Spule der Membran unmittelbar gegenüberliegend angeordnet ist. Da die an der Spulenanordnung anliegende Spannung über der Spule abfällt, liegt im Falle der zweilagigen Spule zwischen der Membran und der dieser direkt benachbarten Lage eine Potentialdifferenz vor, die geringer als der Betrag der an der Spule anliegenden Spannung ist. Die Membran kann sich also relativ dicht bei der Spule befinden.

Da auch bei diesen beiden Stoßwellenquellen der Wirkungsgrad nicht voll zu befriedigen vermag, liegt der Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, eine Stoßwellenquelle der eingangs genannten Art so auszubilden, daß diese einen hohen Wirkungsgrad bei der Energiewandlung aufweist, ohne daß damit die Gefahr von Span­ nungsüberschlägen zwischen der Spulenanordnung und der Membran verbunden ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach einem ersten Lösungs­ prinzip durch eine elektrisch antreibbare Stoßwellenquelle für akustische Stoßwellen gelöst, welche eine Spulenanordnung und eine dieser gegenüberliegend angeordnete Membran aufweist, wo­ bei die Membran mehrere voneinander elektrisch isolierte elek­ trisch leitfähige Abschnitte aufweist, die in mehreren Schich­ ten angeordnet sind. Infolge der Anordnung der elektrisch leit­ fähigen Abschnitte in mehreren Schichten ergibt sich eine ver­ besserte elektromagnetische Wechselwirkung. Ein die Spulenan­ ordnung beaufschlagender Hochspannungsimpuls mit einer bestimm­ ten Spitzenspannung und Impulsform führt also im Falle einer erfindungsgemäßen Stoßwellenquelle zu höheren Abstoßungskräften als im Falle einer herkömmlichen Stoßwellenquelle ohne ge­ schichtet aufgebaute Membran.

Gemäß einem zweiten Lösungsprinzip wird die Aufgabe durch eine elektrisch antreibbare Stoßwellenquelle für akustischen Stoß­ wellen gelöst, welche eine Spulenanordnung und eine dieser gegenüberliegend angeordnete Membran aufweist, wobei die Mem­ bran elektrisch leitfähiges Material enthält und die Spulen­ anordnung mehrere voneinander elektrisch isolierte und paral­ lelgeschaltete Wicklungen aufweist, die in mehreren Schichten angeordnet sind. Ähnlich wie im Falle des zuerst beschriebenen Lösungsprinzips ergibt sich auch hier eine verbesserte elek­ tromagnetische Wechselwirkung zwischen der Spulenanordnung und der Membran, die diesmal aus dem geschichteten Aufbau der Spu­ lenanordnung resultiert.

Nach einem dritten Lösungsprinzip wird die genannte Aufgabe durch eine elektrisch antreibbare Stoßwellenquelle für akusti­ sche Stoßwellen gelöst, welche eine Spulenanordnung und eine dieser gegenüber liegend angeordnete Membran aufweist, wobei die Membran mehrere voneinander elektrisch isolierte elektrisch leitfähige Abschnitte aufweist, die in mehreren Schichten ange­ ordnet sind, und die Spulenanordnung mehrere voneinander elek­ trisch isolierte und parallelgeschaltete Wicklungen aufweist, die in mehreren Schichten angeordnet sind. Im Falle dieses Lösungsprinzips weisen also sowohl die Membran als auch die Spulenanordnung einen geschichteten Aufbau auf, mit der Folge, daß sich eine besonders gute elektromagnetische Wechselwirkung ergibt.

Im Falle sämtlicher Lösungsprinzipien beruht die verbesserte elektromagnetische Wechselwirkung darauf, daß sich durch den geschichteten Aufbau ein günstigerer, insbesondere streuungs­ ärmerer Verlauf der magnetischen und elektrischen Feldlinien ergibt. Die verbesserte elektromagnetische Wechselwirkung äußerst sich wie erwähnt in einer Steigerung der zwischen Spulen­ anordnung und Membran auftretenden Abstoßungskräfte, so daß sich ein verbesserter Wirkungsgrad bei der Wandlung von elek­ trischer Energie in akustische Stoßenergie ergibt.

Um eine Verbesserung der elektrischen Spannungsfestigkeit der Stoßwellenquelle zu erzielen, sieht eine Variante der Erfindung vor, daß die elektrisch leitfähigen Abschnitte einer Schicht der Membran die Zwischenräume zwischen den elektrisch leitfähi­ gen Abschnitten wenigstens der unmittelbar benachbarten Schicht zumindest teilweise überlappen. Auf diese Weise wird eine kapa­ zitive Koppelung der elektrisch leitfähigen Abschnitte unter­ einander erreicht, mit der Folge, daß sich die gesamte Be­ triebsspannung der Stoßwellenquelle gleichmäßig in Potential­ differenzen zwischen den einzelnen elektrisch leitfähigen Ab­ schnitten aufteilt. Die zwischen den elektrisch leitfähigen Ab­ schnitten untereinander sowie zwischen den elektrisch leitfähi­ gen Abschnitten und den jeweils benachbarten Bereichen der Spu­ lenanordnung vorliegenden Potentialdifferenzen sind also ver­ gleichsweise gering, so daß die Gefahr von Spannungsüberschlä­ gen praktisch ausgeschlossen ist und unter Umständen sogar eine Verringerung des Abstandes zwischen Membran und Spulenanordnung mit dem Vorteil einer weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades möglich ist. Eine besonders gute kapazitive Koppelung und damit besonders gleichmäßige Potentialdifferenzen lassen sich erzie­ len, wenn mehrere aufeinander folgende Schichten elektrisch leitfähige Abschnitte in Form von konzentrischen Ringen auf­ weisen und die konzentrischen Ringe der Schichten derart ver­ setzt zueinander angeordnet sind, daß die konzentrischen Ringe einer Schicht die ringförmigen Zwischenräume zwischen den kon­ zentrischen Ringen der unmittelbar benachbarten Schicht über­ lappen.

Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades ist möglich, wenn die Windungen der Wicklung einer Schicht der Spulenanordnung die Zwischenräume zwischen den Windungen der Wicklung wenig­ stens der unmittelbar benachbarten Schicht zumindest teilweise überlappen. Hierdurch wird erreicht, daß die Spulenanordnung ein sehr homogenes und auch streuungsarmes elektromagnetisches Feld erzeugt, was sich in einer Verbesserung der elektromagne­ tischen Wechselwirkung zwischen Spulenanordnung und Membran und somit einer Verbesserung des Wirkungsgrades niederschlägt. Eine weitere Verminderung der Inhomogenitäten des mittels der Spu­ lenanordnung erzeugten elektromagnetischen Feldes und damit eine nochmalige Steigerung des Wirkungsgrades lassen sich er­ zielen, wenn die Windungen der Wicklungen mehrerer aufeinander­ folgender Schichten spiralförmig angeordnet sind und die Wick­ lungen der Schichten ,derart versetzt zueinander angeordnet sind, daß die Windungen der Wicklung einer Schicht den zwischen den Windungen der Wicklung der unmittelbar benachbarten Schicht befindlichen spiralförmigen Zwischenraum überlappen. Die vor­ stehenden Ausführungen gelten sinngemäß auch für Membranen mit einander in der jeweils beschriebenen Weise entsprechender Wei­ se (siehe Patentansprüche 4 und 5) überlappenden elektrisch leitfähigen Abschnitten.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß auf der der Spulenanordnung abgewandten Seite der Mem­ bran eine elektrisch leitfähige Beschichtung vorgesehen ist, welche von den elektrisch leitfähigen Abschnitten isoliert ist. Durch Verbinden der Beschichtung mit einem Abschirmpotential, z. B. Erdpotential, ergibt sich eine wirksame Abschirmung der Stoßwellenquelle, mit dem Vorteil, daß Beeinträchtigungen be­ nachbarter elektronischer Geräte und Leitungen durch von der Stoßwellenquelle abgestrahlte Störungen weitgehend vermindert ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen in schematischer Darstel­ lung:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Stoß­ wellenquelle,

Fig. 2 eine Ansicht der Membran der Stoßwellenquelle nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht der Spulenanordnung der Stoßwellenquelle gemäß Fig. 1, und

Fig. 4 ein Detail einer Variante der erfindungsgemäßen Stoßwel­ lenquelle in grob schematischer Darstellung.

Die erfindungsgemäße Stoßwellenquelle weist ein nur teilweise dargestelltes etwa rohrförmiges Gehäuse 1 auf, das einen mit einer Flüssigkeit als akustisches Ausbreitungsmedium für die Stoßwellen gefüllten Raum 3 enthält und an seinem einen Ende durch eine Membran 2 abgeschlossen ist. Der elektrisch leit­ fähiges Material enthaltenden Membran 2 gegenüberliegend ist eine Spulenanordnung 4 mit spiralförmig angeordneten Windungen vorgesehen, wobei zwischen der Membran 2 und der Spulenanord­ nung 4 eine Isolierfolie 5 angeordnet ist. Die Spulenanordnung 4 ist auf einer Auflagefläche 6 eines Isolators 7 angeordnet, der in einer Kappe 8 aufgenommen ist. Die Membran 2, die Iso­ lierfolie 5 und die den Isolator 7 mit der Spulenanordnung 4 enthaltende Kappe 8 sind mittels Schrauben 9 an dem Gehäuse 1 befestigt. Zur Fixierung der Spulenanordnung 4 an der Auflage­ fläche 6 des Isolators 7 ist die Spulenanordnung 4 auf der Auf­ lagefläche 6 verklebt. Die Spulenanordnung 4 ist über Leiter 10 und 11, die durch Bohrungen in dem Isolator 7 und der Kappe 8 nach außen treten, an eine schematisch dargestellte Hochspan­ nungsversorgung 13 angeschlossen, die die Spulenanordnung 4 mit Hochspannungsimpulsen beaufschlagt. Infolge der hierbei durch die Spulenanordnung 4 fließenden impulsartigen Ströme wird die Membran 2 schlagartig von der Spulenanordnung 4 abgestoßen, was zur Ausbildung einer Stoßwelle in der Flüssigkeit im Raum 3 führt.

Im Falle der erfindungsgemäßen Stoßwellenquelle ist die Membran 2 als Multilayerstruktur ausgeführt und enthält eine Vielzahl von voneinander isolierten elektrisch leitfähigen Abschnitten, die in mehreren Schichten, im Falle des dargestellten Ausfüh­ rungsbeispieles drei Schichten, angeordnet sind. In den Fig. 1 und 2 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils nur die innersten und äußersten elektrisch leitfähigen Abschnitte der einzelnen Schichten mit Bezugszeichen versehen, wobei die in­ nersten die Bezugszeichen 14a, 14b, 14c und die äußersten die Bezugszeichen 15a, 15b, 15c tragen. Bei den Abschnitten 14a, 15a handelt es sich um leitfähige Abschnitte der der Spulenan­ ordnung 4 unmittelbar benachbarten Schicht. Die entsprechenden Abschnitte der von der Spulenanordnung 4 entferntesten Schicht sind mit 14c und 15c bezeichnet. Sämtliche leitfähigen Ab­ schnitte mit Ausnahme der innersten Abschnitte 14a und 14c der der Spulenanordnung 4 unmittelbar benachbarten bzw. der von dieser entferntesten Schicht, die von kreisförmiger Gestalt sind, sind als in bezug auf die Mittelachse M der Stoßwellen­ quelle konzentrische Ringe von im wesentlichen gleicher Breite b ausgeführt. Dabei sind die leitfähigen Abschnitte der einzel­ nen Schichten derart versetzt zueinander angeordnet, daß die konzentrischen Ringe einer Schicht die ringförmigen Zwischen­ räume zwischen den leitfähigen Abschnitten der unmittelbar be­ nachbarten Schicht jeweils vollständig überlappen. Im Falle des dargestellten Ausführungsbeispieles ist die Anordnung der Schichten derart gewählt, daß der mittlere Durchmesser eines ringförmigen Zwischenraumes dem mittleren Durchmesser des den entsprechenden ringförmigen Zwischenraum überlappenden leit­ fähigen Abschnittes entspricht, sowie dies anhand der mittleren Durchmesser d und D in Fig. 1 für einen Zwischenraum und einen leitfähigen Abschnitt beispielhaft dargestellt ist. Die leit­ fähigen Abschnitte sind aus Metallfolie, beispielsweise Kup­ fer- oder Silberfolie, gebildet und jeweils auf der der Spulen­ anordnung 4 zugewandten Seite von Isolierstoffolien 16a, 16b, 16c, beispielsweise durch Kleben, angebracht. Die einzelnen aus den Isolierstoffolien 16a, 16b und 16c mit den jeweils darauf angebrachten elektrisch leitfähigen Abschnitten gebildeten Schichten sind miteinander flächenhaft, beispielsweise durch Kleben, verbunden. Die der Spulenanordnung abgewandte Seite der Isolierstoffolie 16c ist mit einer elektrisch leitfähigen Be­ schichtung 17, beispielsweise einer Metallfolie, versehen, die im wesentlichen die gesamte Isolierstoffolie 16c bedeckt. Die durch die Isolierfolie 16c von den leitfähigen Abschnitten elektrisch isolierte Beschichtung 17 ist auf ihrer dem akusti­ schen Ausbreitungsmedium zugewandten Seite mit einer Lage 18 eines kavitationsfesten Werkstoffes, beispielsweise Gummi, ver­ sehen, wobei die Lage 18 mit der Beschichtung 17 beispielsweise durch eine Klebung verbunden sein kann. Die Beschichtung 17 ist mit einem Abschirmpotential, nämlich Erdpotential 19, verbun­ den, wobei im Falle des dargestellten Ausführungsbeispieles in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise der eine Anschluß der Hoch­ spannungsversorgung 13 Erdpotential führt.

Auch bei der Spulenanordnung 4 handelt es sich um eine Multi­ layerstruktur, die mehrere voneinander elektrisch isolierte und parallelgeschaltete Wicklungen 20a, 20b, 20c aufweist, die in einer entsprechenden Anzahl von Schichten, also drei Schichten angeordnet sind. In den Fig. 1 und 3 sind aus Gründen der Über­ sichtlichkeit jeweils nur die innersten und äußersten Windungen der Wicklungen 20a, 20b, 20c mit Bezugszeichen versehen, wobei die innersten Windungen die Bezugszeichen 21a, 21b, 21c und die äußersten Windungen die Bezugszeichen 22a, 22b, 22c tragen. Bei der Wicklung 20a handelt es sich um die der Membran 2 unmittel­ bar benachbarte Wicklung. Die Wicklung 20c ist die von der Mem­ bran 2 entfernteste Wicklung. Sämtliche Windungen der Wicklungen 20a, 20b, 20c sind mit der im wesentlichen konstanten Breite B ausgeführt. Dabei sind die Wicklungen 20a, 20b, 20c der einzel­ nen Schichten derart versetzt zueinander angeordnet, daß die Windungen der Wicklung einer Schicht den zwischen den Windungen der Wicklung der unmittelbar benachbarten Schicht befindlichen spiralförmigen Zwischenraum vollständig überlappen. Im Falle des dargestellten Ausführungsbeispieles ist die Anordnung der Schichten derart gewählt, daß an beliebigen Stellen der Spulen­ anordnung 4 der mittlere Krümmungsradius des jeweiligen spiral­ förmigen Zwischenraumes dem mittleren Krümmungsradius der den spiralförmigen Zwischenraum an der betrachteten Stelle über­ lappenden Windung entspricht, so wie dies anhand der mittleren Krümmungsradien r und R in Fig. 3 für eine Stelle der Spulen­ anordnung 4 beispielhaft dargestellt ist. Die Windungen der einzelnen Wicklungen 20a, 20b, 20c sind aus Metallfolie, bei­ spielsweise Kupfer- oder Silberfolie, gebildet. Die Wicklungen 20a und 20b sind jeweils auf der der Membran 2 zugewandten Seite von Isolierstoffolien 23a, 23b angebracht. Die Wicklung 20c ist auf der von der Membran 2 abgewandten Seite der Iso­ lierstoffschicht 23b angebracht. Die Verbindung der Wicklungen 20a, 20b, 20c mit den Isolierstoffschichten 23a, 23b kann bei­ spielsweise durch Kleben erfolgen. Die Isolierstoffschichten 23a und 23b mit den jeweils darauf angebrachten Wicklungen 20a bzw. 20b, 20c sind miteinander flächenhaft, beispielsweise durch Kleben, verbunden. Die gesamte Spulenanordnung 4 ist mit der Auflagefläche 6 des Isolators flächenhaft, beispielsweise durch Kleben, verbunden.

Die Wicklungen 20a, 20b, 20c der Spulenanordnung 4 sind paral­ lelgeschaltet. Zu diesem Zweck sind die innersten und äußersten Windungen 21a, 21b, 21c bzw. 22a, 22b, 22c der Wicklungen 20a, 20b, 20c mit Kontaktfahnen 24a, 24b, 24c bzw. 25a, 25b, 25c versehen. Diese sind jeweils von einer Bohrung 26 bzw. 27 durchsetzt, die in aus der Leiterplattentechnologie im Zusam­ menhang mit mehrlagigen gedruckten Schaltungen bekannter Weise, "durchkontaktiert" sind, so daß die Wicklungen 20a, 20b, 20c jeweils im Bereich ihrer Kontaktfahnen 24a, 24b, 24c bzw. 25a, 25b, 25c elektrisch leitend miteinander verbunden sind. In die Bohrungen 26, 27 sind die Leitungen 10, 11 eingelötet. Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispieles sind die Wicklungen 20a und 20c deckungsgleich angeordnet. Dies ist in Fig. 3, die eine Ansicht der der Membran 2 zugewandten Seite der Spulenanordnung 4 zeigt, dadurch veranschaulicht, daß die in ausgezogenen Lini­ en dargestellte Wicklung 20a auch mit den zu der Wicklung 20c gehörigen Bezugszeichen versehen ist. In analoger Weise sind die elektrisch leitfähigen Abschnitte der der Spulenanordnung unmittelbar benachbarten und der von dieser entferntesten Schicht der Membran 2 deckungsgleich angeordnet. Dies ist in Fig. 2, die eine Ansicht der der Spulenanordnung 4 zugewandten Seite der Membran 2 zeigt, dadurch veranschaulicht, daß die in ausgezogenen Linien dargestellten leitfähigen Abschnitte 14a und 15a der der Spulenanordnung 4 unmittelbar benachbarten Schicht der Membran auch mit den zu der von der Spulenanordnung 4 entferntesten Schicht gehörigen Bezugszeichen 14c und 15c versehen sind. Falls mehr als drei Schichten vorgesehen sind, empfiehlt es sich die leitfähigen Abschnitte bzw. die Wicklun­ gen der einzelnen Schichten derart anzuordnen, daß zum einen die leitfähigen Abschnitte bzw. Wicklungen der ungeradzahligen Schichten zueinander deckungsgleich angeordnet sind und zum andern die elektrisch leitfähigen Abschnitte bzw. Wicklungen der geradzahligen Schichten zueinander deckungsgleich ange­ ordnet sind.

Alternativ zu der dargestellten Anordnung besteht auch die Mög­ lichkeit, die leitfähigen Abschnitte bzw. Wicklungen der ein­ zelnen Schichten derart anzuordnen, daß die leitfähigen Ab­ schnitte bzw. die Windungen der Wicklung einer Schicht die Zwi­ schenräume zwischen den leitfähigen Abschnitten bzw. den Win­ dungen der Wicklung der unmittelbar benachbarten Schicht nur teilweise überlappen. In diesem Falle würden beispielsweise in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise erst die elektrisch leit­ fähigen Abschnitte bzw. Windungen der Wicklung der jeweils übernächsten Schicht die Zwischenräume zwischen den leitfähigen Abschnitten bzw. den Windungen der Wicklung einer Schicht voll­ ständig überlappen. Eine Übereinstimmung der mittleren Durch­ messer d und D bzw. der Krümmungsradien r und R in der im Zu­ sammenhang mit den Fig. 1 bis 3 beschriebenen Weise wäre für die erste und die fünfte Schicht, die zweite und die sechste Schicht, die dritte und die siebte Schicht usw. gegeben. Eine deckungsgleiche Anordnung der leitfähigen Abschnitte bzw. der Wicklungen wäre für die erste und die neunte Schicht, die zwei­ te und die zehnte Schicht, die dritte und die elfte Schicht usw. gegeben.

Durch den geschichteten Aufbau von Membran 2 und Spulenanord­ nung 4 in Form von Multilayerstrukturen ergibt sich ein gün­ stiger, insbesondere streuungsarmer Verlauf der magnetischen und elektrischen Feldlinien. Hieraus resultiert eine verbes­ serte elektromagnetische Wechselwirkung zwischen Spulenanord­ nung 4 und Membran 2, die einen verbesserten Wirkungsgrad bei der Wandlung von elektrischer Energie in akustische Energie ermöglicht. Eine weitere Verbesserung der elektromagnetischen Wechselwirkung und damit des Wirkungsgrades wird dadurch er­ zielt, daß sich die Windungen der Wicklungen 20a, 20b, 20c der Spulenanordnung 4 in der beschriebenen Weise überlappen, da diese Maßnahme zu einem sehr homogenen elektromagnetischen Feld führt. Eine nochmalige Verbesserung des Wirkungsgrades bzw. der Lebensdauer der Membran wird dadurch erreicht, daß sich die elektrisch leitfähigen Abschnitte der Membran 2 wie beschrieben überlappen. Hierdurch ist eine kapazitive Koppelung der leit­ fähigen Abschnitte untereinander erreicht, mit der Folge, daß zwischen den einzelnen leitfähigen Abschnitten gleichmäßig aufgestellte Potentialdifferenzen vorliegen, so daß die Gefahr von Spannungsüberschlägen praktisch ausgeschlossen ist. Eine gleichmäßige Aufteilung der Potentialdifferenzen kann durch eine nicht dargestellte elektrisch leitende Verbindung des leitfähigen Abschnittes 14a mit dem Leiter 11 und des leit­ fähigen Abschnittes 15a mit dem Leiter 10 weiter gefördert werden.

Die Dicken der leitfähigen Abschnitte, der Isolierstoffolien 16a, 16b, 16c der Beschichtung 17, der Lage 18, der Wicklungen 20a, 20b, 20c sowie der Isolierstoffschichten 23a, 23b sind in den Fig. 1 und 4 aus Gründen der Übersichtlichkeit stark über­ trieben dargestellt. Dabei sind die leitfähigen Abschnitte und die Wicklungen als in die sie jeweils tragende Isolierstoffolie bzw. Isolierstoffschicht in einer solchen Weise eingelassen dargestellt, daß sich eine ebene Oberfläche ergibt. Dies muß im Falle der praktischen Ausführung der Stoßwellenquelle nicht zwangsläufig so sein, da die Dicke der leitfähigen Abschnitte bzw. Wicklungen sehr gering, z. B. kleiner als 10^-4 m, sein kann. In diesem Falle sind die zur Verbindung der einzelnen Schichten vorgesehenen und in den Fig. nicht dargestellten Klebstoffschichten ohne weiteres in der Lage, für den erforder­ lichen Ausgleich zu sorgen. Die einzelnen Schichten können übrigens auch auf foto-chemischem Wege ähnlich wie eine ge­ druckte Schaltung aus einer mit einer elektrisch leitfähigen Schicht, beispielsweise einer Kupferschicht, kaschierten elek­ trisch isolierenden Kunststoffolie oder -schicht hergestellt werden.

Infolge des Umstandes, daß die Beschichtung 17 mit Erdpotential 19 als Abschirmpotential verbunden ist, ergibt sich eine wirk­ same Abschirmung der Stoßwellenquelle, so daß von der Stoßwel­ lenquelle abgestrahlte Störungen weitgehend vermindert sind. Diese Wirkung wird weiter gefördert, wenn das Gehäuse 1 aus elektrisch leitfähigem Material gebildet ist und infolge seines Anlegens an der Beschichtung 17 ebenfalls auf Erdpotential 25 liegt.

Anders als im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispieles, wo sowohl die Membran 2 als auch die Spulenanordnung 4 als Multi­ layerstrukturen ausgeführt sind, besteht auch die Möglichkeit, nur für die Membran 2 oder die Spulenanordnung 4 einen ge­ schichteten Aufbau vorzusehen.

Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispieles sind die leit­ fähigen Abschnitte der einzelnen Schichten und die Wicklungen 20a, 20b, 20c der einzelnen Schichten in zueinander parallelen ebenen Flächen angeordnet. Es besteht jedoch auch die Möglich­ keit, anstelle ebener Flächen beispielsweise sphärisch gekrümm­ te Flächen mit dem Resultat vorzusehen, daß eine Stoßwellen­ quelle mit in an sich bekannter Weise sphärisch gekrümmter Membran und Spulenanordnung entsteht.

Claims (10)

1. Elektrisch antreibbare Stoßwellenquelle für akustische Stoß­ wellen, welche eine Spulenanordnung (4) und eine dieser gegen­ überliegend angeordnete Membran (2) aufweist, wobei die Membran (2) mehrere voneinander elektrisch isolierte elektrisch leit­ fähige Abschnitte (14a, 14b, 14c, 15a, 15b, 15c) aufweist, die in mehreren Schichten angeordnet sind.

2. Elektrisch antreibbare Stoßwellenquelle für akustische Stoß­ wellen, welche eine Spulenanordnung (4) und eine dieser gegen­ überliegend angeordnete Membran (2) aufweist, wobei die Membran (2) elektrisch leitfähiges Material enthält und die Spulenan­ ordnung (4) mehrere voneinander elektrisch isolierte und paral­ lelgeschaltete Wicklungen (20a, 20b, 20c) aufweist, die in mehreren Schichten angeordnet sind.

3. Elektrisch antreibbare Stoßwellenquelle für akustische Stoß­ wellen, welche eine Spulenanordnung (4) und eine dieser gegen­ überliegend angeordnete Membran (2) aufweist, wobei die Membran (2) mehrere voneinander elektrisch isolierte elektrisch leit­ fähige Abschnitte (14a, 14b, 14c, 15a, 15b, 15c) aufweist, die in mehreren Schichten angeordnet sind, und die Spulenanordnung (4) mehrere voneinander elektrisch isolierte und parallelge­ schaltete Wicklungen (20a, 20b, 20c) aufweist, die in mehreren Schichten angeordnet sind.

4. Stoßwellenquelle nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Abschnitte einer Schicht die Zwischenräume zwischen den elek­ trisch leitfähigen Abschnitten wenigstens der unmittelbar be­ nachbarten Schicht zumindest teilweise überlappen.

5. Stoßwellenquelle nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mehrere aufeinander folgende Schichten elektrisch leitfähige Abschnitte in Form von konzen­ trischen Ringen aufweisen und daß die konzentrischen Ringe der Schichten derart versetzt zueinander angeordnet sind, daß die konzentrischen Ringe einer Schicht die ringförmigen Zwischen­ räume zwischen den konzentrischen Ringen der unmittelbar be­ nachbarten Schicht überlappen.

6. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Windungen der Wicklung einer Schicht die Zwischenräume zwischen den Windungen der Wicklung wenigstens der unmittelbar benachbarten Schicht zumindest teilweise überlappen.

7. Stoßwellenquelle nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Windungen der Wicklungen (20a, 20b, 20c) mehrerer aufeinander folgender Schichten spiral­ förmig angeordnet sind und daß die Wicklungen (20a, 20b, 20c) der Schichten derart versetzt zueinander angeordnet sind, daß die Windungen der Wicklung (20a, 20b, 20c) einer Schicht den zwischen den Windungen der Wicklung (20a, 20b, 20c) der unmit­ telbar benachbarten Schicht befindlichen spiralförmigen Zwi­ schenraum überlappen.

8. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Abschnitte der einzelnen Schichten und/oder die Wicklungen (20a, 20b, 20c) der einzelnen Schichten in zueinan­ der parallelen Flächen angeordnet sind.

9. Stoßwellenquelle nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Flächen eben sind.

10. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß auf der der Spulenanordnung (4) abgewandten Seite der Membran (2) eine elektrisch leitfähige Beschichtung (17) versehen ist, welche von den elektrisch leitfähigen Abschnitten isoliert ist.