EP0457037B1 - Funkenstrecke für die Lithotripsie - Google Patents

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EP0457037B1
EP0457037B1 EP91105911A EP91105911A EP0457037B1 EP 0457037 B1 EP0457037 B1 EP 0457037B1 EP 91105911 A EP91105911 A EP 91105911A EP 91105911 A EP91105911 A EP 91105911A EP 0457037 B1 EP0457037 B1 EP 0457037B1
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spark gap
insulation
conductor
outer conductor
inner conductor
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EP91105911A
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EP0457037A1 (de
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Harald Dipl.-Phys. Eizenhöfer
Michael Dr.-Ing. Müller
Friedrich Dr.-Ing. Überle
Reiner Dr. Rer. Nat. Schultheiss
Peter Dipl.-Ing. Buchbauer
Herbert Weiler
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Dornier Medizintechnik GmbH
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Dornier Medizintechnik GmbH
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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
    • G10K15/00—Acoustics not otherwise provided for
    • G10K15/04—Sound-producing devices
    • G10K15/06—Sound-producing devices using electric discharge

Definitions

  • the invention relates to a spark gap for underwater shock wave generation, in particular for non-invasive lithotripsy, with a coaxial arrangement of an inner conductor (IL) with an inner electrode, an insulation (I) and an outer conductor (AL) with a bracket (B) and an outer electrode.
  • IL inner conductor
  • I insulation
  • AL outer conductor
  • Such a spark gap is known from DE-PS 26 35 635 and forms the preamble of claim 1. From DE-PS 35 43 881 a spark gap with optimized field line distribution is known.
  • the object of the invention is to improve a spark gap for the generation of shock waves in such a way that it can be produced more cheaply.
  • the ratio of the inner diameter of the outer conductor to the outer diameter of the inner conductor is preferably in the range from 3: 1 to 8: 1.
  • the length of the inner conductor is preferably 20-60% of the length of the outer conductor.
  • the field line inclination is optimized, which results in a more uniform ignition (less scatter) and a longer service life. This is achieved by suitable shaping of the interface between the insulator tip and water in the tip region of the inner conductor, in accordance with the features disclosed in DE-PS 35 43 881 , in particular the stronger version of the insulator tip. This results in a field line focusing (constriction) on the axis, which leads to a more uniform spark jump.
  • a bracket with an even number of arms is used to hold the outer electrode. This results in less shading of the shock wave than in models with more arms, higher efficiency and a longer service life if the arms are dimensioned accordingly.
  • they can consist of 2 mm thick material, e.g. from steel.
  • the spark gap is surrounded by a second insulation which has projections which engage in incisions in the outer conductor and extend as far as the inner insulation. This gives the spark gap high mechanical stability.
  • Both figures each show an embodiment of a spark gap according to the invention.
  • the inner conductor IL is separated from the outer conductor AL by the insulation I.
  • the coaxial design of the two conductors IL and AL can be clearly seen.
  • the outer conductor AL is surrounded by a second insulation I2.
  • the two arms of the bracket B, which carry the outer conductor electrode, are fastened to the outer conductor AL on the left-hand side.
  • the inner conductor IL tapers on the left side to the inner electrode, which lies opposite the outer electrode.
  • the inner conductor IL has a strong embossing (corrugation) with which it is anchored in the injection molded part of the insulation I.
  • the outer diameter of the inner conductor IL is relatively small compared to the inner diameter of the outer conductor.
  • the outer conductor AL is considerably longer than the inner conductor IL and protrudes far beyond the inner conductor at the rear end of the spark gap.
  • the spark gap has a cavity HO inside the insulation I, which is open in the direction of the rear end of the spark gap and which is delimited in the opposite direction by the inner conductor IL itself and its enclosure by the insulation I.
  • the cavity HO has a length, measured along the main axis of the spark gap, of several cm.
  • the insulation I carries this inner conductor IL and protects it from shifts.
  • the cavity HO in the insulation I runs like a cylinder or - as drawn here - slightly conical and can thus be used for easy placement on the current-carrying connector.
  • the outer conductor insulation I2 is reinforced in a ring, so that the spark gap at this ring can be easily pulled out of the device.
  • FIG. 1 shows a section through a spark gap according to the invention along the line A-A.
  • the coaxial structure with the inner conductor IL, the surrounding insulation I, the outer conductor AL and the second insulation I2 can be clearly seen again.
  • the cut A-A is made at the point where the outer conductor AL has openings through which the outer insulation I2 can penetrate through to the inner insulation I, which provides a kind of snap lock for the secure connection and the simple production of the entire spark gap.
  • Fig. 2 shows an embodiment of a spark gap according to the invention with twisted bracket arms B, which thereby show a stronger spring action.
  • the entire length of the arms extending from the insulator does not run parallel to the main axis of the spark gap, but instead twisted (axis of rotation is equal to the main axis of the spark gap).
  • axis of rotation is equal to the main axis of the spark gap.
  • bracket arms come out of the insulator parallel to the main axis of the spark gap, run somewhat obliquely after a kink, and run again parallel to the main axis to the front after another kink.

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  • Surgical Instruments (AREA)
  • Spark Plugs (AREA)
  • Insulators (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Funkenstrecke für die Unterwasser-Stosswellenerzeugung, insbesondere für die nicht-invasive Lithotripsie, mit koaxialer Anordnung eines Innenleiters (IL) mit Innenelektrode, einer Isolierung (I) und eines Aussenleiters (AL) mit Bügel (B) und Aussenelektrode.
  • Eine solche Funkenstrecke ist aus der DE-PS 26 35 635 bekannt und bildet den Oberbegriff des Anspruchs 1. Aus der DE-PS 35 43 881 ist eine Funkenstrecke mit optimierter Feldlinienverteilung bekannt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Funkenstrecke für die Stosswellenerzeugung dahingehend zu verbessern, dass sie preisgünstiger hergestellt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einer Funkenstrecke mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände von Unteransprüchen.
  • Die erfindungsgemäße Funkenstrecke weist einen Innenleiter auf, dessen Aussendurchmesser relativ gering gegenüber dem Innendurchmeesser des Aussenleiters ist. Der Innenleiter ist außerdem wesentlich kürzer als der Aussenleiter, und der Aussenleiter ragt am hinteren Ende der Funkenstrecke über den Innenleiter hinaus. Die Funkenstrecke weist innerhalb der Isolierung einen Hohlraum auf, welcher in Richtung des hinteren Endes der Funkenstrecke offen ist und in der entgegengesetzten Richtung durch den Innenleiter selbst und dessen Umfassung durch die Isolierung begrenzt ist, so daß eine Art "Hut-Form" der Isolierung entsteht.
    Durch die innenliegende Innenleiterkontaktierung wird Material eingespart, was zu geringeren Herstellkosten und über das geringere Gewicht auch zu geringeren Transportkosten führt. Eine Ausführung der erfindungsgemäßen Funkenstrecke weist durch einen dickeren Bügel zur Aussenleiterspitze eine höhere mechanische Festigkeit auf, wodurch eine höhere Standzeit folgt. In einer weiteren Ausführung kann eine Verdrehung der Bügelarme um die Längsachse der Funkenstrecke vorgesehen sein, so daß eine federnde Wirkung entsteht. Die Arme des Bügels laufen dann nicht parallel zur Längsachse der Funkenstrecke, sondern schliessen mit ihr einen Winkel ≠ 0° ein, was sie wie eine Torsionsfeder wirken lässt. Das Bügelmaterial kann bei allen Ausführungen gleich oder ähnlich dem Spitzenmaterial gewählt werden. Die Isolierung wird bevorzugt aus einem Spritzguß-Kunststoff hergestellt und erfüllt die Funktionen:
    • a) Mechanische Halterung der Innenleiterspitze
    • b) Elektrische Isolierung zwischen Innen- und Aussenleiter.
    Der Innenleiter kann nunmehr relativ klein dimensioniert sein, z.B. durch einen relativ schmalen Metallstift realisiert sein. Die mechanische Stabilität wird jetzt - im Gegensatz zu bisherigen Funkenstrecken, deren Formgebung im wesentlichen dem Innenleiter folgte - von der Isolierung aufgebracht werden. Durch diese Metalleinsparung kann das Gesamtgewicht der Funkenstrecke reduziert werden.
  • Das Verhältnis von Innendruchmesser des Aussenleiters zu Aussendurchmesser des Innenleiters liegt bevorzugt in dem Bereich von 3:1 bis 8:1. Die Länge des Innenleiters beträgt bevorzugt 20 - 60 % der Länge des Aussenleiters.
    In einer Ausführungsform ist die Feldlinienneigung optimiert, wodurch sich ein gleichmässigeres Zünden (geringere Streuung) und eine längere Standzeit ergeben. Dies wird durch geeignete Formgebung der Grenzfläche zwischen Isolatorspitze und Wasser im Spitzenbereich des Innenleiters erreicht, entsprechend den in der DE-PS 35 43 881 offenbarten Merkmalen, insbesondere der stärkeren Ausführung der Isolatorspitze. Dadurch wird eine Feldlinienfokussierung (Einschnürung) auf die Achse erzielt, die zu einem gleichmässigeren Funkensprung führt.
  • In einer vorteilhaften Ausführung wird ein Bügel mit einer geraden Zahl von Armen, insbesondere mit nur zwei Armen zum Halten der Aussenelektrode verwendet. Dadurch ergeben sich eine geringere Abschattung der Stosswelle als bei den Modellen mit mehr Armen, ein höherer Wirkungsgrad und eine längere Standzeit, wenn die Arme entsprechend dimensioniert sind. In einer Ausführung können sie aus 2 mm starkem Material bestehen, z.B. aus Stahl.
  • In einer weiteren Ausführung ist die Funkenstrecke von einer zweiten Isolierung umgeben, die Vorsprünge aufweist, die in Einschnitte des Aussenleiters eingreifen und bis zur inneren Isolierung reichen. Dadurch erhält die Funkenstrecke eine hohe mechanische Stabilität.
  • Die Erfindung wird anhand zweier Figuren näher erläutert.
  • Beide Figuren zeigen je eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Funkenstrecke. Der Innenleiter IL ist durch die Isolierung I vom Aussenleiter AL getrennt. Deutlich zu erkennen ist die koaxiale Ausführung der beiden Leiter IL und AL. Der Aussenleiter AL wird hier von einer zweiten Isolierung I2 umgeben. Am Aussenleiter AL sind auf der linken Seite die zwei Arme des Bügels B befestigt, die die Aussenleiterelektrode tragen. Der Innenleiter IL verjüngt sich auf der linken Seite zur Innenelektrode, die der Aussenelektrode gegenüber liegt. Der Innenleiter IL weist eine starke Prägung (Riffelung) auf, mit der er in dem Spritzgußteil der Isolierung I verankert ist. Deutlich zu erkennen ist, dass der Aussendurchmesser des Innenleiters IL relativ gering ist gegenüber dem Innendurchmesser des Aussenleiters. Der Aussenleiter AL ist wesentlich länger als der Innenleiter IL und ragt am hinteren Ende der Funkenstrecke weit über den Innenleiter hinaus. Die Funkenstrecke weist innerhalb der Isolierung I einen Hohlraum HO auf, welcher in Richtung des hinteren Endes der Funkenstrecke offen ist und der in der entgegengesetzten Richung durch den Innenleiter IL selbst und dessen Umfassung durch die Isolierung I begrenzt ist. Der Hohlraum HO hat in dieser Ausführung eine Länge, gemessen entlang der Hauptachse der Funkenstrecke, von mehreren cm.
  • Die Isolierung I trägt diesen Innenleiter IL und schützt ihn vor Verschiebungen. Der Hohlraum HO in der Isolierung I läuft zylinderartig oder - wie hier gezeichnet - leicht konisch und kann so zum leichten Aufsetzen auf den stromzuführenden Stecker verwendet werden. Am hinteren Ende ist die Aussenleiterisolierung I2 ringförmig verstärkt, so daß die Funkenstrecke an diesem Ring leicht aus dem Gerät herausgezogen werden kann.
  • Die Figur 1 zeigt unten einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe Funkenstrecke entlang der Linie A-A. Deutlich zu erkennen ist wieder der koaxiale Aufbau mit dem Innenleiter IL, der umgebenden Isolierung I, dem Aussenleiter AL und der zweiten Isolierung I2. Der Schnitt A-A ist an der Stelle gelegt, an der der Aussenleiter AL Durchbrechungen aufweist, durch die die die äussere Isolierung I2 bis zur inneren Isolierung I durchgreifen kann, wodurch eine Art Schnappverschluß für den sicheren Verbund und die einfache Herstellung der gesamten Funkenstrecke gegeben ist.
  • Fig. 2 zeigt eine Ausführung einer erfindungsgemässen Funkenstrecke mit verdrehten Bügelarmen B, die dadurch eine stärkere Federwirkung zeigen. Die Arme laufen hier in ihrer gesamten aus dem Isolator stehenden Länge nicht parallel zur Hauptachse der Funkenstrecke, sondern dagegen verdreht (Drehachse ist gleich Hauptachse der Funkenstrecke). Möglich - aber nicht gezeigt - ist auch eine Ausführung, bei der die Bügelarme parallel zur Hauptachse der Funkenstrecke aus dem Isolator herauskommen, nach einem Knick etwas schräg dazu verlaufen und nach einem weiteren Knick wieder parallel zur Hauptachse bis nach vorne verlaufen.

Claims (5)

  1. Funkenstrecke für die Unterwasser-Stosswellenerzeugung, insbesondere für die nicht-invasive Lithotripsie, mit koaxialer Anordnung eines Innenleiters (IL) mit Innenelektrode, einer Isolierung (I) und eines Aussenleiters (AL) mit Bügel (B) und Aussenelektrode, wobei der Außendurchmesser des Innenleiters (IL) relativ gering ist gegenüber dem Innendurchmesser des Aussenleiters (AL), dadurch gekennzeichnet, dass
    - der Innenleiter (IL) wesentlich kürzer ist als der Aussenleiter (AL) und der Aussenleiter (AL) am hinteren Ende der Funkenstrecke über den Innenleiter (IL) hinausragt,
    - die Funkenstrecke innerhalb der Isolierung (I) einen Hohlraum (HO) enthält, welcher in Richtung des hinteren Endes der Funkenstrecke offen ist und der in der entgegengesetzten Richtung durch den Innenleiter (IL) selbst und dessen Umfassung durch die Isolierung (I) begrenzt ist.
  2. Funkenstrecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügel (B) eine gerade Zahl von Armen, insbesondere zwei Arme hat.
  3. Funkenstrecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenleiter (AL) von einer zweiten Isolierung (I2) umgeben ist.
  4. Funkenstrecke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenleiterisolierung (I2) hinten ringförmig vergrössert ist.
  5. Funkenstrecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine verdrehte Gestaltung der Arme des Bügels (B), so dass diese ganz oder teilweise in einem Winkel ≠ 0° gegen die Längsachse der Funkenstrecke verlaufen.
EP91105911A 1990-05-18 1991-04-13 Funkenstrecke für die Lithotripsie Expired - Lifetime EP0457037B1 (de)

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