DE506939C

DE506939C - Device for generating high-frequency vibrations, in particular for medical purposes

Info

Publication number: DE506939C
Application number: DEW66831D
Authority: DE
Original assignee: PREL ELEKTROMEDIZINISCHE APP G
Current assignee: PREL ELEKTROMEDIZINISCHE APP G
Priority date: 1924-08-12
Filing date: 1924-08-12
Publication date: 1930-09-11

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung hochfrequenter Schwingungen, insbesondere für medizinische Zwecke. Derartige Apparate werden bekanntlich in der Regel von Ärzten, Schwestern u. dgl. benutzt, d. h. von Personen, die keine besonderen technischen Kenntnisse haben. Zum Betriebe derartiger Apparate stehen in ärztlichen Behandlungszimmern, Ambulatorien, Kliniken, Krankenhäusern u.dgl. nur Verteilernetze mit normaler Spannung als Betriebsstromquelle zur Verfügung, und es war bisher nur'unter Zuhilfenahme komplizierter, in der Bedienung schwieriger Apparaturen möglich, von solchen Betriebsstromquellen ausgehend die für diese Apparate erforderlichen außerordentlich hohen Frequenzen und Spannungen zu erzeugen.The invention relates to a device for generating high-frequency vibrations, in particular for medical purposes. It is well known that such devices are generally used by doctors, nurses and the like, d. H. by people who have no special technical knowledge. To operate such Apparatus can be found in medical treatment rooms, outpatient departments, clinics and hospitals and the like. Only distribution networks with normal voltage are available as an operating power source, and so far it has only been available with the aid Complicated equipment that is difficult to operate is possible, starting from such operating power sources the ones for them Apparatus required to generate extremely high frequencies and voltages.

Es ist zwar in der Technik für drahtlose Nachrichtenübermittlung bereits bekannt,While it is well known in the wireless messaging art,

so hochfrequente Schwingungen mittels eines an die Betriebsstromquelle angeschlossenen Schwingungskreises zu erzeugen, zu dessen Kapazität ein aus einer Löschfunkenstrecke und der Primärspule eines Teslatransformators bestehender Stromkreis parallel liegt. Allein die zur Aufladung der Kapazität erforderlichen Stromquellen müssen immerhin Spannungen von einigen tausend Volt zu liefern vermögen, wenn auch während des Betriebes eine gewisse, sozusagen automatische Spannungssteigerung an der Kapazität durch Einschalten von Drosseln in die Zuleitungen zur Stromquelle erreicht werden kann.such high-frequency vibrations by means of a connected to the operating power source To generate the oscillation circuit, to its capacity one from a quenching spark gap and the primary coil of a Tesla transformer existing circuit is in parallel. Only the power sources required to charge the capacity must at least Able to deliver voltages of a few thousand volts, even if during operation a certain, so to speak automatic, voltage increase in the capacitance by switching on chokes in the supply lines to the power source can be achieved.

Die Erfindung ermöglicht es, Schwingungen mit der für den Betrieb medizinischer Apparate erforderlichen außerordentlich hohen Frequenz und Spannung durch einfachen Anschluß der betreffenden Apparate an ein Verteilernetz mit normaler Spannung zu erzeugen, indem die Kapazität und Induktivität des an das Verteilernetz angeschlossenen primären Schwingungskreises derart bemessen und abgestimmt wird, daß dieser sich bei seinem Anschalten an das Verteilernetz in Resonanz mit dessen Frequenz befindet, wenn dieLöschfunkenstrecke arbeitet, und daß die hierbei an der Kapazität auftretenden Teilspannungen zum Betätigen der Löschfunkenstrecke ausreichen, die bei den Entladungen der Kapazität durch Anstoßen der Teslaspule die gewünschten hochfrequenten Schwingungen erzeugt. Durch diese Ausnutzung der an sich bekannten Resonanzerscheinungen wird eine Umformung der ursprünglichen Betriebsfrequenz auf die geforderte Hochfrequenz in weit höherem Umfange erreicht, als es durch die bloße Wirkung eines Stromkreises mit einer Teslaspule allein eintritt.The invention makes it possible to use vibrations with the medical Apparatus required extremely high frequency and voltage through simple connection to generate the equipment concerned to a distribution network with normal voltage, by the capacitance and inductance of the primary connected to the distribution network Oscillating circuit is dimensioned and tuned in such a way that this is in his Connection to the distribution network is in resonance with its frequency when the quenching spark gap works, and that the partial voltages occurring at the capacitance are sufficient to operate the quenching spark gap, the one desired during the discharges of the capacitance by hitting the Tesla coil generated high-frequency vibrations. This utilization of the known resonance phenomena is a Conversion of the original operating frequency to the required high frequency in far greater extent than is achieved by the mere action of a circuit with a Tesla coil occurs alone.

Auf der Zeichnung ist in Abb. ι eine gemäß der Erfindung ausgeführte Einrichtung für Wechselstrombetrieb dargestellt.On the drawing is in Fig. Ι a device designed according to the invention for AC operation shown.

Es bedeuten w die Betriebsstromquelle, I und m swei Selbstinduktionsspulen, die erfindungsgemäß elektrisch getrennt, aber magnetisch vereinigt, auf denselben Eisenkern gewickelt sind und deren gesamte Selbstinduktion L der Größe nach bezeichnet werden ίο möge. Hierdurch wird unter Ausnutzung der Gegeninduktivität der beiden Spulen eine bedeutende Material- und Gewichtsersparnis erzielt. It denotes w the operating current source , I and m swei self-induction coils, which according to the invention are electrically separated but magnetically combined, wound on the same iron core and whose total self-induction L may be designated according to size. In this way, by utilizing the mutual inductance of the two coils, a significant saving in material and weight is achieved.

Die beiden Hälften der Selbstinduktion sperren das Netz gegen das Eindringen schädlicher Hochfrequenzschwingungen, indem sie zugleich als Hochfrequenzdrosseln wirken.The two halves of the self-induction block the network against the penetration of harmful substances High-frequency vibrations by acting as high-frequency chokes at the same time.

k ist ein Kondensator mit der Kapazität C, / eine an sich bekannte Löschfunkenstrecke. k is a capacitor with the capacitance C, / a known quenching spark gap.

ϊο % ist die Primär- und t die Sekundärwicklung des Teslatransformators. Das eine Ende der letzteren liegt frei, während das andere entweder mit dem Niederspannungskreis unmittelbar verbunden ist oder in bekannter Weiseϊο % is the primary and t the secondary winding of the Tesla transformer. One end of the latter is exposed, while the other is either directly connected to the low-voltage circuit or in a known manner

as über einen Kondensator an diesem Kreis liegt, um die Hochspannungsklemmebzw. denTeslatransformator selbst vom Netz zu isolieren.as is connected to this circuit via a capacitor, around the high-voltage terminal or the Tesla transformer isolate yourself from the grid.

Die Größe der Selbstinduktion L und die der Kapazität C ist so gewählt, daß die Re-The size of the self-induction L and that of the capacitance C is chosen so that the re-

sonanzbedingung ω L ■= ι : ω C für die Kreisfrequenz ω des angewandten Wechselstromes nahezu erfüllt ist. Die Abstimmung auf Resonanz wird unter Berücksichtigung der zum Kondensator parallel geschalteten Funkenstrecke vorgenommen. Diese wirkt während des Betriebs als Ohmscher Widerstand, so daß die Größe der Kapazität hierdurch scheinbar verändert wird. Bei etwaigem Aussetzen der Funkenstrecke oder deren Kurz-Schluß wird der vorher vorhandene Resonanzzustand gestört, der Kreis w,1, k, m, w nimmt infolgedessen bedeutend weniger Energie aus der Wechselstromquelle w auf als während des normalen Betriebes.sonance condition ω L ■ = ι: ω C for the angular frequency ω of the applied alternating current is almost fulfilled. The tuning to resonance is carried out taking into account the spark gap connected in parallel to the capacitor. This acts as an ohmic resistance during operation, so that the size of the capacitance is apparently changed as a result. If the spark gap is interrupted or short-circuited, the previously existing resonance state is disturbed, the circuit w, 1, k, m, w as a result takes significantly less energy from the alternating current source w than during normal operation.

Hierdurch ist es möglich, den Strom /, der im Kreise w, I, k, m, w fließt, bis zu einem Grenzwert anwachsen zu lassen, der lediglich von dem Ohmschen Widerstand der SpulenZundw abhängt. Die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung ist hierbei praktisch gleich Null, so daß tatsächlich beträchtliche Energie in dem Schwingungskreis fließt.This makes it possible to let the current /, which flows in the circle w, I, k, m, w increase up to a limit value that only depends on the ohmic resistance of the coilsZundw. The phase shift between current and voltage is practically zero, so that in fact considerable energy flows in the oscillating circuit.

Da die Teilspannung an der Kapazität proportional mit dem durch sie fließenden Strom steigt, ist es ohne weiteres möglich, die Kapazität so zu wählen, daß die an ihr erzeugten Teilspannungen zum Betriebe der Löschfunkenstrecke ausreichen.Because the partial voltage across the capacitance is proportional to the current flowing through it increases, it is easily possible to choose the capacity so that that generated on it Partial voltages are sufficient to operate the quenching spark gap.

Ein Maß für die im Hochfrequenzkreis k, f, m, k auftretende Hochfrequenzenergie ist dann der Ausdruck E = ^x/₂ CV², wobei V die Teilspannung an der Kapazität C bedeutet. Der Kreis h, f, n_} k bildet somit einen Stoßkreis, der die Teslaspule ί in ihrer Eigenfrequenz anstößt, wobei dieEigenf requenz des Stoßkreises gleich derjenigen der Teslaspule zu machen ist, unter Berücksichtigung der bei entsprechend fester Kopplung dieser beiden Spulen auftretenden Verstimmung der Schwingungsfrequenzen. A measure of the high-frequency energy occurring in the high-frequency circuit k, f, m, k is then the expression E = ^x / ₂ CV ² , where V means the partial voltage across the capacitance C. The circle h, f, n _} k thus forms a collision circle that pushes the Tesla coil ί in its natural frequency, whereby the natural frequency of the collision circle is to be made equal to that of the Tesla coil, taking into account the detuning of the oscillation frequencies that occurs with a correspondingly tight coupling of these two coils .

Abb. 2 zeigt eine Ausführung, bei der wahlweise Wechsel- oder Gleichstrom zum Betriebe verwendet werden kann.Fig. 2 shows an embodiment in which alternating or direct current is used for operation can be used.

Die Anordnung der Selbstinduktionsspulen/ und m ist dieselbe wie bereits beschrieben. Zwischen beide wird der Unterbrecher, bestehend aus Unterbrecherspuleu und Kontaktstelle/, eingebaut, zu der die Kapazität k und die Stoßkreisspule η parallel liegen. DieUnterbrecherkontakte sind in bekannter Weise so ausgebildet, daß sie auch als Löschfunkenstrecke dienen können.The arrangement of the self-induction coils / and m is the same as already described. The interrupter, consisting of interrupter coil u and contact point /, is installed between the two, to which the capacitance k and the impulse circuit coil η are parallel. The breaker contacts are designed in a known manner so that they can also serve as a quenching spark gap.

Bei Gleichstrombetrieb wirkt der Unterbrecher durch Erzeugung hoher Öffnungsextraspannungen, die ihrerseits die Kapazität k aufladen. Diese entlädt sich über die Funkenstrecke f des Unterbrechers, so daß der Kreis k, f, n, k als Stoßkreis wirkt.In the case of direct current operation, the interrupter acts by generating high extra opening voltages, which in turn charge the capacitance k. This discharges through the spark gap f of the interrupter, so that the circle k, f, n, k acts as a collision circle.

Bei Verwendung von Wechselstrom wird erfindungsgemäß die Unterbrecherspule w kurzgeschlossen, so daß die Unterbrecherkontakte/ nunmehr als Elektroden der Löschfunkenstrecke wirken, nachdem sie selbstverständlich auf die erforderliche Entfernung eingestellt worden sind.When using alternating current, the interrupter coil w is short-circuited according to the invention, so that the interrupter contacts / now act as electrodes of the quenching spark gap, after they have of course been set to the required distance.

Claims

Patent claims:

i. Device for generating high-frequency vibrations, in particular for medical purposes, with an oscillation circuit connected to the operating power source, to its capacitance one consisting of a quenching spark gap and the primary coil of a Tesla transformer Impact circuit lies in parallel, characterized by the dimensioning and coordination of the capacitance and inductance of the low-frequency Oscillating circuit, such that this turns on when it is switched on Distribution network with normal voltage in resonance with the frequency of the distribution network is when the quenching spark gap is working, and that the partial voltages occurring in the capacitance sufficient to operate the dissolving spark gap, which is carried out in a manner known per se when the capacitance is discharged Pushing the Tesla coil generates the desired high-frequency vibrations.

2. Device according to claim 1, da- uo characterized in that the induction of the oscillation circuit in two coils

is resolved, which lie on either side of the capacitance to both feed lines to protect against high-frequency vibrations being exceeded.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the two Induction coils have a common iron core and are connected in such a way that they are activated when the operating current flows through them magnetize the iron core in the same way.

4. Device according to claim 1, in which for the purpose of optional use for Direct or alternating current the contacts of the direct current in direct current operation chopping self-interrupter are designed such that they are like a Ability to work extinguishing spark gap, characterized by a device for short-circuiting the excitation winding of the self-breaker in AC operation.

1 sheet of drawings