EP0275427A1 - Stosswellenrohr - Google Patents

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EP0275427A1
EP0275427A1 EP87117767A EP87117767A EP0275427A1 EP 0275427 A1 EP0275427 A1 EP 0275427A1 EP 87117767 A EP87117767 A EP 87117767A EP 87117767 A EP87117767 A EP 87117767A EP 0275427 A1 EP0275427 A1 EP 0275427A1
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EP
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membrane
shock wave
wave tube
cavitation
coil
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EP87117767A
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Franz Dipl.-Ing. Grasser (Fh)
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated

Definitions

  • the invention relates to a shock wave tube with a coil carrier and with a metallic membrane arranged in front of the coil for generating shock waves in a liquid.
  • a shock wave tube for crushing concrements in a patient, for example to crushing kidney stones.
  • a shock wave tube which has a coil holder made of ceramic for longer durability.
  • a flat coil is attached to the front of the coil carrier.
  • An insulating film and a round membrane made of electrically conductive material are attached in front of the flat coil by means of a retaining ring.
  • the membrane By applying a discharge pulse to the flat coil, the membrane is suddenly moved away from the flat coil, so that the membrane is exposed to high mechanical forces.
  • the membrane consists of a beryllium bronze, for example.
  • On the side of the membrane facing the flat coil e.g. applied a silver layer.
  • shock wave tube Due to the high pressure pulse emitted, for example 100 bar, the materials of such a shock wave tube are heavily stressed by the discharges. For example, after a few thousand deflections of the membrane, the shock impulses cause material to migrate in the middle of the membrane, which can even result in a hole in the membrane. As a result, the liquid can penetrate through the membrane, so that an adequate insulation gap is no longer guaranteed. This also destroys the flat coil and makes the entire shock wave tube unusable.
  • the invention is based on the object of designing a shock wave tube of the type mentioned at the outset in such a way that the strength of the membrane and thus the durability of the entire shock wave tube are increased.
  • the object is achieved in that the membrane on the side facing the liquid is covered by a cavitation-resistant layer. This prevents excessive liquid cavitation, which is responsible for hollowing out the membrane, so that the membrane can withstand a higher number of shock waves without being significantly damaged.
  • the cavitation-resistant layer consists of rubber, which can be vulcanized onto the membrane, for example as a thin film.
  • a likewise cavitation-resistant layer is obtained if titanium nitrite or titanium carbide is applied to the membrane.
  • the membrane has high strength when e.g. consists of copper-beryllium bronze. The conductivity and thus the mode of action of the membrane is increased if e.g. the surface of the side of the membrane facing the coil is silver-plated.
  • a shock wave tube 1 is partially shown, which has a coil carrier 2, for example made of aluminum oxide ceramic, on the front side of which a discharge coil designed as a flat coil 3 is glued with the aid of a synthetic resin 4.
  • An insulating film 6 is placed as an intermediate layer between the flat coil 3 and a membrane 5.
  • the flat coil 3, the insulating film 6 and the membrane 5 are pressed together tightly by a retaining ring 7, which is fastened to the coil carrier 2 in a suitable manner.
  • the coils 3, the membrane 5 and the insulating film 6 arranged between them is drawn at a distance from each other.
  • the membrane 5 can for example consist of a copper-beryllium bronze. However, it can also be made from a copper alloy, for example “K 75” or aluminum or an aluminum alloy.
  • the membrane 5 can be coated on the side facing the flat coil 3 with a conductive layer 8, e.g. Silver be refined.
  • a conductive layer 8 e.g. Silver be refined.
  • a layer 9 which can be made of rubber, for example, is applied to the side of the membrane 5 that faces the liquid.
  • the layer 9 can either consist of a thin rubber film lying on the membrane 5 or a thin rubber film is vulcanized onto the membrane 5.
  • a short electrical voltage pulse of high amplitude is applied to the flat coil 3.
  • the electro-magnetic field generated in this way causes the membrane 5 to move suddenly away from the flat coil 9.
  • the membrane 5, however, is pressed firmly against the flat coil 3 on its circumference with the interposition of the insulating film 6.
  • the repulsive movement is ideally generated approximately uniformly over the free surface of the membrane 5, whereby a shock wave P is emitted.
  • a short-term vacuum is created on its surface, which causes the water mass to hit the membrane at supersonic speed. Such a process would slowly destroy the untreated membrane 5.
  • a cavitation-resistant layer 9 to the membrane 5 is prevented.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stoßwellenrohr mit einem Spulenträger (2) und mit einer vor der Spule (3) angeordneten Membran (5) zur Erzeugung von Stoßwellen in einer Flüssigkeit. Die Membran (5) ist auf der der Flüssigkeit zugewandten Seite durch eine kavitationsfeste Schicht (9) abgedeckt, so daß eine Materialauswanderung aufgrund von Flüssigkeitskavitation bei der Membran (5) verhindert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Stoßwellenrohr mit einem Spulenträ­ger und mit einer vor der Spule angeordneten metallischen Mem­bran zur Erzeugung von Stoßwellen in einer Flüssigkeit. Sie bezieht sich insbesondere auf ein Stoßwellenrohr zum Zertrüm­mern von Konkrementen in einem Patienten, beispielsweise auf die Nierenstein-Zertrümmerung.
  • In der DE-OS 35 02 751 ist ein derartiges Stoßwellenrohr be­schrieben, das zur längeren Haltbarkeit einen Spulenträger aus Keramik aufweist. Auf der Stirnseite des Spulenträgers ist eine Flachspule befestigt. Durch einen Haltering sind vor der Flach­spule eine Isolierfolie und davor eine runde Membran aus elek­trisch leitendem Material befestigt. Durch Anlegen eines Ent­ladungsimpulses an die Flachspule wird die Membran schlagartig von der Flachspule wegbewegt, so daß die Membran hohen mechani­schen Kräften ausgesetzt ist. Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit besteht die Membran beispielsweise aus einer Beryl­liumbronze. Auf der der Flachspule zugewandten Seite der Mem­bran ist zur Erhöhung der Leitfähigkeit z.B. eine Silberschicht aufgetragen.
  • Aufgrund des hohen abgegebenen Druckimpulses von z.B. 100 bar werden die Materialien eines solchen Stoßwellenrohres durch die Entladungen stark beansprucht. So entstehen beispielsweise nach einigen tausend Auslenkungen der Membran durch die Stoßimpulse Materialauswanderungen in der Mitte der Membran, die sogar dazu führen können, daß in der Membran ein Loch entsteht. Dadurch kann die Flüssigkeit durch die Membran dringen, so daß eine ausreichende Isolationsstrecke nicht mehr gewährleistet ist. Dadurch wird auch die Flachspule zerstört und das gesamte Stoß­wellenrohr unbrauchbar.
  • Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Stoßwellenrohr der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß die Festigkeit der Membran und damit die Haltbarkeit des gesamten Stoßwellen­rohres erhöht werden.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mem­bran auf der der Flüssigkeit zugewandten Seite durch eine kavi­tationsfeste Schicht abgedeckt ist. Dadurch wird eine übermäs­sige Flüssigkeitskavitation, die für das Aushöhlen der Membrane verantwortlich ist, verhindert, so daß die Membran eine höhere Anzahl von Stoßwellen aushält, ohne nennenswert beschädigt zu werden.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die kavitationsfeste Schicht aus Gummi besteht, die beispielsweise als dünne Folie auf der Membran aufvulkanisiert sein kann. Eine ebenfalls kavi­tationsfeste Schicht erhält man, wenn Titan-Nitrit oder Titan-­Carbid auf die Membran aufgetragen wird. Die Membran weist eine hohe Festigkeit auf, wenn sie z.B. aus Kupfer-Berylliumbronze besteht. Die Leitfähigkeit und damit die Wirkungsweise der Mem­bran wird erhöht, wenn z.B. die Oberfläche der der Spule zuge­wandten Seite der Membran versilbert ist.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
  • In der Figur ist ein Stoßwellenrohr 1 teilweise dargestellt, das einen Spulenträger 2, beispielsweise aus Aluminiumoxid-­Keramik, aufweist, auf dessen Stirnseite eine als Flachspule 3 ausgeführte Entladungsspule mit Hilfe eines Kunstharzes 4 auf­geklebt ist. Zwischen der Flachspule 3 und einer Membran 5 ist eine Isolierfolie 6 als Zwichenlage gelegt. Die Flachspule 3, die Isolierfolie 6 sowie die Membran 5 werden durch einen Rück­haltering 7, der am Spulenträger 2 in geeigneter Weise befe­stigt ist, eng aneinandergepreßt zusammengehalten. Aus Gründen einer besseren Übersicht sind die Spulen 3, die Membran 5 sowie die dazwischen angeordnete Isolierfolie 6 jeweils im Abstand voneinander gezeichnet.
  • Die Membran 5 kann beispielsweise aus einer Kupfer-Beryllium­bronze bestehen. Sie kann aber auch aus einer Kupferlegierung, beispielsweise "K 75" oder Aluminium bzw. einer Aluminiumlegie­rung erstellt sein.
  • Zur Erhöhung der Leitfähigkeit der Membran 5 und damit zur Er­zeugung effektiverer Stoßwellen kann die Membran 5 auf der der Flachspule 3 zugewandten Seite mit einer leitfähigen Schicht 8, z.B. Silber veredelt sein. Dies ist aber nur erforderlich, wenn die Eigenleitfähigkeit des Membranmaterials zu gering ist. Auf der der Flüssigkeit zu gerichteten Seite der Membran 5 ist zur Verhinderung von Flüssigkeitskavitationen eine Schicht 9 aufge­tragen, die beispielsweise aus Gummi bestehen kann. Hierbei kann die Schicht 9 entweder aus einer dünnen, auf der Membran 5 anliegenden Gummifolie bestehen oder es ist eine dünne Gummi­folie auf die Membran 5 vulkanisiert. Es ist aber auch denkbar, auf die Membran 5 eine Schicht 9 aus Titan-Nitrit oder Titan-­Carbid aufzutragen. Diese Materialien weisen eine größere Fe­stigkeit in bezug auf die Flüssigkeitskavitation als Beryllium­bronze auf.
  • Während des Betriebes des Stoßwellenrohre 1 wird auf die Flach­spule 3 ein kurzer elektrischer Spannungsimpuls von hoher Am­plitude gegeben. Das so erzeugte elektro-magnetische Feld be­wirkt, daß sich die Membran 5 schlagartig von der Flachspule 9 weg bewegt. Die Membran 5 ist jedoch an ihrem Umfang unter Zwi­schenlage der Isolierfolie 6 fest an die Flachspule 3 gedrückt. Die abstoßende Bewegung wird im Idealfall annähernd gleichmäßig über der freien Fläche der Membran 5 erzeugt, wodurch eine Stoßwelle P ausgesandt wird. Bei Beendigung des Auslenkprozes­ses der Membran 5 entsteht an ihrer Oberfläche kurzzeitig ein Unterdruck, der bewirkt, daß die Wassermasse mit Überschallge­schwindigkeit auf die Membran auftrifft. Ein derartiger Vorgang würde die unbehandelte Membran 5 langsam zerstören. Durch die Anbringung einer kavitationsfesten Schicht 9 auf der Membran 5 wird dieses aber unterbunden.
  • Dadurch wird eine Vergrößerung der Lebensdauer der Membran und damit des gesamten Stoßwellenrohres erzielt.

Claims (7)

1. Stoßwellenrohr mit einem Spulenträger 2 und mit einer vor der Spule (3) angeordneten metallischen Membran (5) zur Er­zeugung von Stoßwellen in einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5) auf der der Flüssigkeit zugewandten Seite durch eine kavitationsfeste Schicht (9) abgedeckt ist.
2. Stoßwellenrohr nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß die kavitationsfeste Schicht (9) aus Gummi besteht.
3. Stoßwellenrohr nach Anspruch 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Gummi als dünne Folie auf der Membran (5) aufvulkanisiert ist.
4. Stoßwellenrohr nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß die kavitationsfeste Schicht (9) aus Titan-Nitrit besteht.
5. Stoßwellenrohr nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß die kavitationsfeste Schicht (9) aus Titan-Carbid besteht.
6. Stoßwellenrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­durch gekennzeichnet, daß die Membran (5) aus Kupfer-Berylliumbronze besteht.
7. Stoßwellenrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­durch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der der Spule (3) zugewandten Seite der Membran (5) versilbert ist.
EP87117767A 1986-12-15 1987-12-01 Stosswellenrohr Expired - Lifetime EP0275427B1 (de)

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EP0275427B1 EP0275427B1 (de) 1991-09-11

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