SU1718861A1 - Способ охлаждени ультразвуковых инструментов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  k ультразвуковой технике, атомное к ультразвуковым медицинским инструментам, в которых необходимо принудительное охлаждение активных элементов. Целью изобретени   вл етс  уменьшение энергопотреблени  инструмента за счет повышени  добротности пьезопреобразовател . Дл  этого блок охлаждени  располагают в узловой зоне пьезопреобразовател , длину блока охлаждени  L устанавливают в соответствии с соотношением 0,1 Я L $0,25i где Я- длина волны в материале пьезопреобразовател  при рабочей частоте, а жидкость, например воду, подают в блок охлаждени  и далее на рабочее окончание через капилл рные трубки, крепление которых также производ т в узловых зонах. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к ультразвуко- вой технике, а точнее к ультразвуковым медицинским инструментам, в которых необходимо принудительное охлаждение активных элементов.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение энергопотреблени  инструмента за счет повышени  добротности пьезопреобразовател .

На чертеже показан инструмент дл  сн ти  зубйото камн  в стоматологии.

Инструмент содержит корпус, 1 с установленным а нем концентратором 2 со сквозным отверстием 3, трубчатый пьезоп- реобразователь 4 фиксатор осевого положени  в виде прокладки 5, блок 6 охлаждени  выполненный в аидё втулки с полостью 7, герметизирующими кольцами 8 и входным и выходным отверсти ми 9 дл  подвода и отвода жидкости. Устройство содержит также электрические контакты 10, трубку 11 дл  подвода жидкости и трубку 12 дл  подачи жидкости от блока охлаждени  к концентратору съемного наконечника 13, соединенного с помощью резьбового соединени  Т4 с концентратором, и электрические провода 15, соедин ющие пьезопреобразователь с генератором электрических колебаний ультразвуковой частоты (не показан).

Способ осуществл ют следующим образом ..

Пьезопреобразователь 4, к которому по подвод щим электрическим проводам15 через контакты 10 (боковые поверхности пьезопреобразовател  металлизированы) подводитс  электрическа  энерги , преобразует ее в продольные механические колебани . Эти колебани  передаютс  на концентратор 2,усиливаютс  им и вынужда00 00

о

ют диста ьный конец 13 (съемный наконечник ) концентратора 2 совершать продольные или изгибно-пр.одольные колебани  ультразвуковой частоты.

Жидкость, например вода, необходима  дл  орошени  в области дистального конца концентратора, подводитс  к полости 7%юка 6 охлаждени  по трубке 11, охлажда  пьезопреобразователь 4 за счет контак- f е его стенками в полости, и по трубке 12 ипасти сквозного отверсти  3 поступает на «вибрирующий дистальный конец 13, где разбрызгиваетс .

Распределение амплитуд смещений вдоль колебательной системы показано на чертеже. В пучност х смещений пьезопреобразовател  и концентратора (сечени  С-С и D-D) амплитуды смещений максимальны , в узлах смещений (сечени  В-В и А-А) минимальны. Расположение элементов креплени  в узлах смещений исключает демпфирование ими активных элементов и уменьшает тем самым потери энергии.

Благодар  расположению блока 6 охлаждени  в зоне узла смещений пьезопреобразовател  4 и расположению трубки 12 в отверстии 3 изолировано от его стенок с герметичным закреплением ее в узле смещений концентратора 2, а трубки 11 дл  подведени  жидкости - изолировано от стенок пьезопреобразовател  4 исключаетс  акустический контакт жидкости в пучност х смещений и повышаетс  добротность системы . .

Выбор длины блока охлаждени  определ етс  оптимальным режимом работы пьезопреобразовател  и выбираетс  так, чтобы его температура во врем  работы не превышала точку Кюри материала пьезопреобразовател . Дл  обычно используемых керамических материалов длина блока охлаждени  может быть менее 0,25 Я, где Я - длина волны ультразвука в материале пьезопреобразовател  на рабочей частоте. При длине 0,1 Я механизм теплообмена не обеспечивает необходимого отвода тепла.

Выполнение трубок 11 и 12 диаметром значительно меньше диаметра блока охлаждени  способствует интенсивному перемешиванию жидкости в блоке охлаждени  и увеличению отвода тепла, а использование эластичных материалов уменьшает также демпфирование.

Пример. Инструмент дл  сн ти  зубного камн  в стоматологии в 4 раза меньше энергии по сравнению с прототипом при

прочных равных характеристиках. При этом использовались следующие материалы и режи- мы работы: материал пьезокерамики - титанат бари  ТБК-3 по ГОСТ 13927-80, материал концентратора - титановый сплав ВТ-14, расход воды на охлаждение 15-50

мл/мин, рабоча  частота 44 кГц, длина блока охлаждени  0.1Я , амплитуда смещени  пьезопреобразовател  около 2 мкм, амплитуда колебаний рабочего окончани  100 мкм, потребл ема  мощность 8-10 Вт.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ охлаждени  ультразвуковых инструментов , заключающийс  в. подаче жидкости в блок охлаждени , расположенный

   внутри трубчатого пьезопреобразовател , затем на рабочее окончание инструмента, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  энергопотреблени  инструмента за счет повышени  добротности пьезопреобразовател , блок охлаждени  располагают в узловой зоне, его длину Lyc- танавливают из соотношени 

   0,.0,25Я, где Я - длина волны в материале пьезопреобразовател ,

   при этом жидкость подают через капилл рные трубки.

   i)

   э

   .CQ