CZ342398A3 - Systém pro automatické nastavení vzdálenosti elektrod jiskrové dráhy v elektrohydraulických systémech s rázovou vlnou - Google Patents

Description

Systém pro automatické nastavení vzdálenosti elektrod jiskrové dráhy v elektrohydraulických systémech s rázovou vlnou.

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu a zařízení pro automatickou justáž a regulaci vzdálenosti elektrod jiskrové dráhy elektrohydraulického systému pro vytváření rázových vln.

Dosavadní stav techniky

Z dokumentu DE-PS-23 51 247 je znám přístroj pro bezdotykovou destrukci konkrementů, například ledvinových kamenů, v tělech živých tvorů, u kterého se k vytváření rázových vln používá jiskrový výboj pod vodou. Výboj probíhá na jiskrové dráze, která je uspořádána v ohnisku reflektoru - dokumenty DE-PS-2 635 635, DE-OS-2 418 631, EP-0 124 686.

K regulaci energie rázové vlny se v těchto systémech mění velikost nabíjecího napětí kondenzátoru, který se vybíjí. Podle vyššího nebo nižšího napětí vznikají silnější nebo slabší jiskry a tím se mění tlak rázové vlny a velikost teraupeuticky účinného ohniska a tím v konečném důsledku také aplikovaná energie rázové vlny. V těchto systémech nelze napětí libovolně zvyšovat a následně opět snižovat, aniž by nebyla zapotřebí výměna jiskrové dráhy, protože vzdálenost elektrod má pro průběh vybíjení rozhodující význam. Čím větší je vzdálenost elektrod, tím vyšší je také potřebné minimální napětí pro spuštění jiskrového výboje. Protože tyto systémy používají jiskrové dráhy s pevně nastavenou vzdáleností elektrod a protože vzdálenost elektrod se v důsledku

známého opalování elektrod za provozu zvětšuje, je jiskrová dráha v průběhu provozu funkceschopná jen při zvyšujícím se napětí, takže rázové vlny s nízkou celkovou energií nebo nižšími tlaky jsou opět možné teprve po výměně jiskrové dráhy. Životnost jiskrových drah je proto malá. Jestliže se naproti tomu pro vyšší napětí použije méně opotřebená jiskrová dráha, to jest jiskrová dráha s menší vzdáleností elektrod, zůstane nevyužita větší část uložené primární energie. Část energie způsobí průraz okolního prostředí a transformuje se na akustickou energii, zybtek se pak přemění na tepelnou energii a nezúčastní se vytváření rázové vlny.

Dále jsou známy jiskrové dráhy, u kterých lze opalovaní kompenzovat dostavováním elektrod, čímž se kompenzují výše uvedené nedostatky - viz dokumenty EP-0-349 915, EP-C 242 237. Tyto jiskrové dráhy však mají nevýhodu spočívající v tom, že se musejí dostavovat manuálně nebo je lze dostavit pouze v jednom směru - viz dokument EP-C 242 237.

Úkolem vynálezu je nalezení způsobu a zařízení pro automatické přizpůsobení vzdálenosti elektrod zvolenému napětí a dosáhnout takto při terapeutické aplikaci toho, že po celou dobu životnosti jiskrové dráhy lze provádět s libovolnou četností výboje s vyšším nebo nižším napětím.

Podstata vynálezu

Princip vynálezu spočívá v tom, že se přímo měří regulovaná veličina, to jest hodnota napětí a průběh napětí ke spuštění jiskry, a na základě zjištěné odchylky od požadované hodnoty této veličiny se elektrody jiskrové dráhy nastavují na takovou hodnotu, která dovoluje optimální využití uložené energie při

-3její přeměně v rázovou vlnu.

Podle význakové části nároku 1 se měří vybíjecí křivka jiskrové dráhy a porovnává se s požadovanými hodnotami vybíjecí křivky. Při správné justáži vzdálenosti elektrod jiskrové dráhy vykazuje měřený signál vybíjecí křivky určitý typický průběh. Jestliže je vzdálenost hrotů elektrod příliš velká, nedojde na jiskrové dráze k úplnému výboji a měřený signál se odchyluje od typického průběhu. Jestliže je vzdálenost hrotů elektrod příliš malá, odchyluje se měřený signál od typického průběhu opět, protože přeskok jiskry je touto malou vzdáleností usnadněn. Cílem vynálezu je justovat vzdálenost elektrod tak, aby měřený signál vybíjecí křivky odpovídal typickému průběhu optimálního výboje. Podle vynálezu se toho dosahuje tím, že signál měřené vybíjecí křivky se porovnává s požadaovanými hodnotami vybíjecí křivky a podle zjištěné odchylky se automaticky koriguje vzdálenost elektrod jiskrové dráhy.

Podle význakové části nároku 2 se měří napěťový průběh nabíjecí a vybíjecí křivky kondenzátoru, porovnává se s požadovanou nabíjecí a vybíjecí křivkou a podle zjištěné odchylky se automaticky koriguje vzdálenost elektrod jiskrové dráhy. Způsob podle nároku 2 předpokládá, že vybíjení vysokonapěťového kondenzátoru neprobíhá jako obvykle přímo přes jiskrovou dráhu, nýbrž přes další kondenzátor, který se opět vybitím sebe sama při maximálním nabití vybíjí přes jiskrovou dráhu. Podle Obr. 3 je napětí na kondenzátoru C2 určeno dvěma procesy. Kondenzátor C2 se nabíjí jednak přes tlumivku L1 z kondenzátoru C1, zároveň je však kondenzátor C2 vybíjen svodem přes jiskrovou dráhu. Vzdálenost hrotů elektrod podvodní jiskrové dráhy se podle vynálezu automaticky justuje v závislosti na napětí na kondenzátoru C2 a stavu elektrod. Toto při správném justování vede k samočinnému vybití

vysokonapěťového kondenzátoru C2 přes paralelně k němu připojenou podvodní jiskrovou dráhu při maximálním nabití. Je-li vzdálenost hrotů elektrod příliš malá, dojde k výboji přes podvodní jiskrovou dráhu dříve, než vysokonapěťový kondenzátor C2 dosáhne svého předem zvoleného nabití. Je-li vzdálenost hrotů elektrod příliš velká, dojde přes podvodní jiskrovou dráhu pouze k částečnému vybití poté, kdy se překročilo maximální nabití vysokonapěťového kondenzátoru C2 a svodem přes odpor vody se část náboje opět ztratila, popřípadě nedojde k žádnému výboji. V obou případech je uložená energie využita jen neúplně. Úkolem vynálezu je, aby se nezávisle na zvoleném nabíjecím napětí dosáhlo vybití vysokonapěťového kondenzátoru C2 při maximálním nabití. Dosahuje se toho tím, že se měří napěťový průběh nabíjecí křivky vysokonapěťového kondenzátoru C2, porovnává se s požadovanou nabíjecí křivkou a vzdálenost elektrod jiskrové dráhy se automaticky koriguje podle zjištěné odchylky, takže výboj přes jiskrovou dráhu proběhne při maximálním nabití vysokonapěťového kondenzátoru. Odchylka od požadované nabíjecí křivky se zjišťuje pomocí vyhodnocovacího obvodu, který pak podle výsledku vyhodnocení dává regulačnímu orgánu signál k provedení korektury.

Jeden z možných způsobů zjišťování odchylky vybíjecí křivky od požadované vybíjecí křivky je popsán na základě vyhodnocovacího obvodu, který je předmětem závislého nároku. Na Obr. 3 při přípustné toleranci vybíjecího napětí znamená Umax nejvyšší a tudíž žádoucí vybíjecí napětí a Umiň nejnižši přípustné napětí při zohlednění stavu nabití kondenzátoru, jakož i stavu vybití v důsledku svodu mezi elektrodami. Jestliže výboj proběhne při U < Umiň, rozpozná vyhodnocovací obvod, zda se přitom jedná o nedostatečné nabití nebo o zpětný pokles napětí v důsledku svodu. Po vyhodnocení signalizuje vyhodnocovací obvod regulačnímu orgánu provedení korektury. Tohoto se φ ·

- 5dosáhne tak, že k transformovanému signálu nabíjecího napětí vysokonapěťového kondenzátoru se přičítá 50 % záporného referenčního napětí - viz Obr. 1a). Integrací této křivky ve tvaru poloviny sinusovky a následným invertováním se získá výstupní signál, jehož strmě spadající bok se porovnává s horní a spodní referenční hodnotou - viz Obr. 1b). Tyto referenční hodnoty leží poblíž průchodu výstupního signálu nulou. Jestliže vybití vysokonapěťového kondenzátoru proběhne poblíž maxima nabíjecí křivky, nachází se výstupní signál mezi horní a spodní referenční hodnotou - viz Obr. 1c). Dojde-li k vybití předtím než se dosáhlo maximálního nabití vysokonapěťového kondenzátoru a nachází-li se výstupní signál nad horní referenční hodnotou, je toto statisticky podchyceno. Vzdálenost elektrod se musí při vícenásobně se opakujícím výskytu této situace zvětšit. Dojde-li k vybití poté, co bylo dosaženo maximálního nabití vysokonapěťového kondenzátoru, popřípadě nedojde-li k žádnému vybití a výstupní signál se nachází pod spodní referenční hodnotou, je toto statisticky podchyceno. Vzdálenost elektrod se musí při vícenásobně se opakujícím výskytu této situace zmenšit.

Další provedení způsobu podle nároků 1 a 2 spočívá v tom, že vyhodnocování vybíjecí a nabíjecí křivky vysokonapěťového kondenzátoru se kombinuje se statistickým podchycením počtu a napětí jednotlivých impulsů. Opotřebení elektrod se pak zjišťuje statististicky na základě počtu a napětí získávaných impulsů. Výsledek statistického vyhodnocení se využije k automatickému korigování elektrod.

Zařízení k provádění předmětného způsobu sestává z půlelipsoidu i, podvodní jiskrové dráhy 2, motoru 3 s převodem 4, elektronické vyhodnocovací

• · · · · · ·· · · · · · · · · jednotky 5 a vysokonapěťového kondenzátoru 12, který je spojen s vnitřním vodičem 6 a vnějším vodičem 9 jiskrové dráhy 2. Konstrukce zařízení podle vynálezu je znázorněna na Obr. 2. Podvodní jiskrovou dráhu 2, která sestává z pohyblivého vnitřního vodiče 6 s elektrodovým hrotem 7, izolátoru 8 a vnějšího vodiče 9 s klecí 10 a nehybným elektrodovým hrotem 11. lze zasunout do půlelipsoidu 1. Pohyblivý vnitřní vodič 6 je přes převod 4 spojen s motorem 3, který je ovládán regulační elektronikou. Při příliš malé nebo velké vzdálenosti elektrodových hrotů 7, H je vnitřní vodič 6 posouván podle vynálezu dopředu nebo zpět.

Výhodnost tohoto způsobu spočívá v možnosti měnit po celou dobu životnosti elektrod při již použitých elektrodách v průběhu ošetření libovolně energii rázové vlny, aniž by se jiskrová dráha musela vyměňovat nebo ručně nastavovat. Dosáhne se tak prodloužení životnosti jiskrové dráhy a optimalizuje se využití elektrohydralického zařízení pro vytváření rázových vln při aplikacích, například v ortopedii, při kterých se působí zčásti velmi vysokými a zčásti velmi malými energiemi rázové vlny a tlaky. Vynález kromě toho umožňuje trvale produkovat rázové vlny s konstatní energií. Vynález také vede k optimálnímu využití primární energie, čímž se zvyšuje účinnost.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob přizpůsobení vzdálenosti elektrod (7, 11) jiskrové dráhy (2) v elektrohydraulických systémech s rázovou vlnou, vyznačující se t í m, že se zjišťuje vybíjecí křivka jiskrové dráhy (2), tato se porovnává s požadovanými hodnotami vybíjecí křivky a podle zjištěné odchylky se automaticky koriguje vzdálenost elektrod (7, 11) jiskrové dráhy (2).
2. 2. Způsob přizpůsobení vzdálenosti elektrod (7, 11) jiskrové dráhy (2) pro vytváření rázových vln nabíjecímu napětí kondenzátorů (12), vyznačující se tím, že se měří průběh napětí nabíjecí a vybíjecí křivky kondenzátorů (12), tento se porovnává s požadovanou nabíjecí a vybíjecí křivkou a podle zjištěné odchylky se automaticky koriguje vzdálenost elektrod (7, 11) jiskrové dráhy (2), takže výboj přes jiskrovou dráhu (2) nastává při maximálním napětí vysokonapěfového kondenzátem (12).
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že k transformovanému signálu měřeného průběhu vybíjecího napětí se přičítá 50 % záporného referenčního napětí a integrací této křivky ve tvaru poloviny sinusovky a následným invertováním se vytváří výstupní signál, jehož strmě spadající bok se porovnává s referenčními hodnotami a při odpovídajícím poklesu pod referenční hodnoty nebo překročení referenčních hodnot se přizpůsobuje vzdálenost elektrod (7, 11).

   ···· *·

   -84. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že počet a napětí impulsů se zjišťuje statisticky a z těchto hodnot se vypočte faktor pro nastavení, který opět vede k automatické korekci vzdálenosti elektrod (7, 11) pomocí elektromechanického nebo hydraulického pohonu (3, 4).