DE3504189A1

DE3504189A1 - Protective discharge device for a capacitor in a shockwave generator

Info

Publication number: DE3504189A1
Application number: DE19853504189
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 8524 Neunkirchen Schlee
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-02-07
Filing date: 1985-02-07
Publication date: 1986-08-07

Abstract

A shockwave generator (1) is provided with a protective discharge device (23). Said device (23) comprises a disc (25) in which a first channel (29) is arranged. Located in the first channel (29) is a spiral spring (31) which produces the contact between a capacitor (12) and an inner conductor (35) of a charging cable (21). If the charging cable (21) is removed from the shockwave generator (1), then the spiral spring (31) is relieved of stress until it touches a sleeve (38) which is connected to earth via a resistor (45, 47); the resistor (45, 47) is in this case located in a further channel (41, 43). In this way, the capacitor (12) is forced to discharge as soon as the charging cable (21) is pulled off. <IMAGE>

Description

Schutzentladevorrichtung für einen Kondensator in einemProtective discharge device for a capacitor in one

Stoßwellengenerator Die Erfindung betrifft eine Schutzentladevorrichtung für einen Kondensator, der zur Energiespeicherung bei einem Stoßwellengenerator und zur Entladung über eine Funkenstrecke vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der Kondensator dabei in den Stoßwellengenerator integriert.Shock wave generator The invention relates to a protective discharge device for a capacitor that is used to store energy in a shock wave generator and is provided for discharge via a spark gap. Preferably the capacitor is integrated into the shock wave generator.

In der medizinischen Technik hat die berührungslose Zertrümmerung von Konkrementen mittels Stoßwellen in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Es sind unterschiedliche Einrichtungen dazu bekannt geworden. Zum Beispiel ist aus der DE-OS 23 51 247 eine Unterwasserfunkenstrecke bekannt, welche eine Druckwelle erzeugt, die über einen Ellipsoiden auf das zu zerstörende Konkrement, z. B. einen Nierenstein, fokussiert wird. Eine in der DE-OS 33 12 014 beschriebene Vorrichtung sieht dagegen vor, eine konkav gekrümmte Flachspule mit einem Spannungsimpuls zu beaufschlagen, so daß eine davor gelagerte Membran die Druckwelle erzeugt. Der Spannungsimpuls wird hierbei mit Hilfe eines Kondensators erzeugt, der über eine Funkenstrecke schlagartig entladen wird. In beiden Fällen wird mit hohen Spannungen, z. B. größer als 10 kV, operiert. Sicherheitsmaßnahmen, um das Bedienungspersonal vor den möglichen Folgen einer ungewollten Entladung des Kondensators zu schützen, sind bisher nicht im einzelnen beschrieben worden.In medical technology, contactless destruction has of concretions by means of shock waves has become increasingly important in recent years won. Different institutions have become known for this. For example is known from DE-OS 23 51 247 an underwater spark gap, which a pressure wave generated, which via an ellipsoid on the calculus to be destroyed, z. B. a Kidney stone that is in focus. A device described in DE-OS 33 12 014 provides, however, a concave curved flat coil with a voltage pulse act on, so that a membrane mounted in front of it generates the pressure wave. The voltage pulse is generated here with the help of a capacitor, which suddenly flows over a spark gap is discharged. In both cases, high voltages, e.g. B. greater than 10 kV, operated on. Safety measures to keep the operating personnel from the possible consequences to protect an unwanted discharge of the capacitor, are so far not in detail has been described.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schutzentladevorrichtung für den Kondensator bei einem Stoßwellengenerator so auszugestalten, daß der Kondensator zwangsentladen wird, sobald das zugehörige Ladekabel entfernt ist.The object of the invention is to provide a protective discharge device for the Capacitor in a shock wave generator like this shape that the capacitor is forcibly discharged as soon as the associated charging cable is removed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Anschluß vorhanden ist, der an einen Belag des Kondensators und an die Funkenstrecke angeschlossen ist, daß eine Buchse am Gehäuse des Stoßwellengenerators vorhanden ist, die zur Aufnahme eines Ladekabels für den Kondensator vorgesehen ist, daß die Buchse eine elektrisch leitende Hülse umfaßt, daß die Hülse über einen elektrischen Widerstand an Masse gelegt ist, und daß zwischen dem Anschluß und der Hülse eine elektrisch leitfähige Feder angeordnet ist, deren erstes Ende fest mit dem Anschluß verbunden ist und deren zweites Ende im entspannten Zustand die Hülse berührt.This object is achieved according to the invention in that a connection is present, which is connected to a coating of the capacitor and to the spark gap is that a socket on the housing of the shock wave generator is available, which for Receipt of a charging cable for the capacitor is provided that the socket a electrically conductive sleeve comprises that the sleeve has an electrical resistance is connected to ground, and that between the connection and the sleeve an electrical conductive spring is arranged, the first end of which is fixedly connected to the terminal and its second end touches the sleeve in the relaxed state.

Vorteil dieser Vorrichtung ist, daß das Entfernen des Ladekabels direkt mit einer mechanischen Bewegung verbunden wird, die den Kondensator einseitig erdet. Im nicht betriebsbereiten Zustand ist der Stoßwellengenerator somit elektrisch ungefährlich.The advantage of this device is that the charging cable can be removed directly is connected to a mechanical movement that grounds the capacitor on one side. In the non-operational state, the shock wave generator is therefore electrically harmless.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in drei Figuren dargestellt sind, in Verbindung mit den Unteransprüchen.Further advantages of the invention emerge from the description of FIG Embodiments, which are shown in three figures, in connection with the Subclaims.

Es zeigen: Fig. 1 den schematischen Aufbau eines Stoßwellengenerators mit integriertem Kondensator, Fig. 2 eine Schutzentladevorrichtung, die in der Einrichtung gemäß Figur 1 im Betriebszustand integriert ist, und Fig. 3 die Schutzentladevorrichtung gemäß Figur 2 mit entferntem Ladekabel.1 shows the schematic structure of a shock wave generator with an integrated capacitor, Fig. 2 shows a protective discharge device in the device is integrated in the operating state according to FIG. 1, and FIG. 3 shows the protective discharge device according to Figure 2 with the charging cable removed.

In der Figur 1 ist mit 1 ein als Stoßwellenrohr ausgebildeter Stoßwellengenerator bezeichnet, der sich in seinem Aufbau in fünf wesentliche Komponenten unterteilen läßt.In FIG. 1, 1 is a shock wave generator designed as a shock wave tube which is divided into five essential components in its structure leaves.

Es sind dies ein Steuer- und Meßteil 3, eine Druckgasfunkenstrecke 5, ein kapazitiver Energiespeicherteil 7, ein Druckwandlerteil 9 und ein Fokussierungsteil 11 mit Linse lla. In dem Energiespeicherteil 7 befindet sich ein Kondensator 12, welcher zylinderförmig ausgebildet ist. Seine Achse 13 fällt mit der des Stoßwellengenerators 1 zusammen. Ein Belag des Kondensators 12 ist mit einem zentrisch angeordneten Anschlußteil 15 versehen, das mit einer Elektrode 17 verbunden ist. Dieser ersten Elektrode 17 ist im Abstand von einigen Millimetern eine zweite Elektrode 18 zugeordnet. In der zwischen den Elektroden 17, 18 liegenden Funkenstrecke wird bei Zündung im Stoßwellengenerator 1 eine Funkenentladung erzeugt. Das Anschlußteil 15 besitzt einen Knotenpunkt 19, an welchem ein Ladekabel 21 zum Laden des Kondensators 12 angeschlossen ist. Der Anschluß des Ladekabels 21 erfolgt über eine Schutzentladevorrichtung 23, die anhand der Figuren 2 und 3 näher beschrieben ist.These are a control and measuring part 3, a compressed gas spark gap 5, a capacitive energy storage part 7, a pressure transducer part 9 and a focusing part 11 with lens lla. In the energy storage part 7 there is a capacitor 12, which is cylindrical. Its axis 13 coincides with that of the shock wave generator 1 together. A coating of the capacitor 12 is provided with a centrally arranged connection part 15 which is connected to an electrode 17. This first electrode 17 a second electrode 18 is assigned at a distance of a few millimeters. In the Spark gap lying between electrodes 17, 18 is generated in the shock wave generator when it is ignited 1 creates a spark discharge. The connector 15 has a node 19, to which a charging cable 21 for charging the capacitor 12 is connected. Of the The charging cable 21 is connected via a protective discharge device 23, which is based on Figures 2 and 3 is described in more detail.

Nach den Figuren 2 und 3 umfaßt die Schutzentladevorrichtung 23 einen scheibenförmigen Grundkörper oder eine Scheibe 25, die aus einem elektrisch nicht leitenden Material, wie z. B. Kunststoff oder Kunstharz, besteht.According to Figures 2 and 3, the protective discharge device 23 comprises a disk-shaped base body or a disk 25, which consists of an electrically non conductive material, such as B. plastic or synthetic resin.

Polystyrol ist ein geeignetes Material. Die Scheibe 25 ist von einem elektrisch leitfähigen Gehäuse oder Ring 26 umgeben, z. B. aus Messing, das außen versilbert ist.Polystyrene is a suitable material. The disk 25 is from one surrounded electrically conductive housing or ring 26, e.g. B. made of brass, the outside is silver-plated.

Dieser Ring 26 ist elektrisch an Masse gelegt. Der Außendurchmesser der Scheibe 25 ist so bemessen, daß er an den inneren Durchmesser des Stoßwellengenerators 1 angrenzt.This ring 26 is electrically connected to ground. The outside diameter the disk 25 is dimensioned so that it fits the inner diameter of the shock wave generator 1 adjoins.

Die Scheibe 25 hat in ihrem Zentrum eine Öffnung oder Bohrung 27, durch welche das stabförmige Anschlußteil 15 hindurchgeführt ist. Der erwähnte Knotenpunkt 19 am An- schlußteil 15 befindet sich innerhalb der Scheibe 25. Die Scheibe 25 weist einen ersten Kanal 29 auf, der radial innerhalb der Scheibe 25 verläuft. Im ersten Kanal 29 befindet sich eine Spiralfeder 31 aus elektrisch leitendem Material. Die Spiralfeder 31 befindet sich (in Fig. 2) im zusammengedrückten Zustand. Ihr eines Ende ist fest mit dem Knotenpunkt 19 verbunden. An ihrem anderen Ende ist eine Kontaktscheibe 33 befestigt. An der Kontaktscheibe 33 liegt der in den Kanal 29 eingeführte Innenleiter 35 des Ladekabels 21 an. Der Innenleiter 35 ist an seinem Ende verdickt, so daß er einen guten elektrischen Übergang zu der Kontaktscheibe 33 bildet.The disc 25 has an opening or hole 27 in its center, through which the rod-shaped connecting part 15 is passed. The aforementioned node 19 on arrival The final part 15 is located within the disk 25. The disc 25 has a first channel 29 which is radially inside the disc 25 runs. In the first channel 29 there is a spiral spring 31 made of electrical conductive material. The spiral spring 31 is (in Fig. 2) in the compressed State. One of its ends is firmly connected to node 19. On her other A contact disk 33 is attached at the end. The in is located on the contact disk 33 the inner conductor 35 of the charging cable 21 introduced into the channel 29. The inner conductor 35 is thickened at its end so that it has a good electrical transition to the Contact disk 33 forms.

In der Arbeitsstellung von Figur 2 ist die Spiralfeder 31 durch Druck von dem Innenleiter 35 in gespanntem Zustand gehalten. Am äußeren Ende des ersten Kanals 29 befindet sich eine Buchse 37, die eine Hülse 38 aus elektrisch leitendem Material, z.B. Messing umfaßt. Der Innendurchmesser der Hülse 38 ist so bemessen, daß das Ladekabel 21, wenn es bis zu seinem Außenschirm abisoliert ist, stramm in der Hülse 38 sitzt. Der Außenmantel des als Koaxialkabel ausgelegten Ladekabels 21 ist also mit der Hülse 38 elektrisch verbunden. Am Rand der Scheibe 25 ist außen um den ersten Kanal 29 herum eine Klemmvorrichtung 39 fest angebracht, mit der das Ladekabel 21 in seiner Position gehalten wird.In the working position of Figure 2, the spiral spring 31 is by pressure held by the inner conductor 35 in a tensioned state. At the far end of the first Channel 29 is a socket 37, which has a sleeve 38 made of electrically conductive Material such as brass. The inner diameter of the sleeve 38 is dimensioned so that the charging cable 21, when it is stripped to its outer shield, tight in the sleeve 38 is seated. The outer sheath of the charging cable designed as a coaxial cable 21 is therefore electrically connected to the sleeve 38. At the edge of the disc 25 is outside a clamping device 39 firmly attached around the first channel 29, with which the Charging cable 21 is held in place.

Durch die Scheibe 25 sind auch ein zweiter und ein dritter Kanal 41 bzw. 43 geführt. Die beiden Kanäle 41, 43 sind als Sehnen durch die Scheibe 25 gelegt, wobei ein Ende jedes Kanals 41 bzw. 43 an der Hülse 38 endet. Jeder Kanal 41, 43 dient zur Aufnahme eines Widerstandes 45 bzw. 47, der das an der Hülse 38 anliegende elektrische Potential des Kondensators 12 in der Schutzstellung (Fig.A second and a third channel 41 are also located through the disk 25 or 43 out. The two channels 41, 43 are laid as tendons through the disc 25, one end of each channel 41 or 43 terminating at the sleeve 38. Each channel 41, 43 is used to accommodate a resistor 45 or 47, which is applied to the sleeve 38 electrical potential of the capacitor 12 in the protective position (Fig.

3) gegen Masse ableitet. Die Widerstände 45, 47 sind hochspannungsfest ausgelegt. Der Spannungswert richtet sich nach der maximal möglichen Ladespannung bzw. der maximal am Kondensator 12 anliegenden Spannung. Ihr Wert kann z. B. im Bereich von 1 bis 10 Megaohm liegen.3) to ground. The resistors 45, 47 are high voltage resistant designed. The voltage value is based on the maximum possible charging voltage or the maximum voltage applied to the capacitor 12. Their value can e.g. B. in Range from 1 to 10 megohms.

Die Verbindung der Widerstände 45, 47 zu der Buchse 37 hin wird ebenfalls über ein geeignetes leitfähiges Federelement 49 bzw. 51 hergestellt. Das Federelement 49, 51 kann ebenfalls eine Spiralfeder mit Kontaktscheibe am Ende umfassen. Jeweils ein Ende ist mit dem Gehäusering 26 verbunden.The connection of the resistors 45, 47 to the socket 37 is also made produced via a suitable conductive spring element 49 or 51. The spring element 49, 51 can also comprise a spiral spring with a contact disk at the end. Respectively one end is connected to the housing ring 26.

In der Figur 3 ist dieselbe Vorrichtung wie in der Figur 2 dargestellt, allerdings mit abgezogenem Ladekabel 21.In the figure 3 the same device is shown as in the figure 2, but with the charging cable 21 disconnected.

Dadurch wird die Spiralfeder 31 nicht mehr im gespannten Zustand gehalten. Sie hat sich entspannt, so daß ihre Kontaktscheibe 33 an der Hülse 38 anliegt. Auf diese Weise entsteht über dem Gehäusering 26, die Widerstände 45 und 47, die Hülse 38, die Kontaktscheibe 33, die Spiralfeder 31, den Knotenpunkt 19 und über das Anschlußteil 15 eine elektrische Verbindung zwischen Masse und dem Belag des Kondensators 12. Über diese elektrische Verbindung wird der Kondensator 12 bei Entfernen des Ladekabels 21 zwangsweise entladen.As a result, the spiral spring 31 is no longer held in the tensioned state. It has relaxed so that its contact disk 33 rests against the sleeve 38. on in this way, the resistors 45 and 47 and the sleeve are created above the housing ring 26 38, the contact disk 33, the spiral spring 31, the node 19 and over the connecting part 15 an electrical connection between ground and the coating of the capacitor 12. The capacitor 12 is connected via this electrical connection when the charging cable is removed 21 forcibly discharged.

Vorteil der gezeigten Schutzentladevorrichtung 23 ist, daß der Stoßwellengenerator 1, sobald das Ladekabel 21 entfernt ist, keine spannungsführenden Teile mehr aufweist. Dieses erhöht die Bedienungssicherheit gegenüber dem Personal. Durch Anordnung der Schutzentladevorrichtung 23 innerhalb der Scheibe 25 kann sie auf einfache Weise montiert und auch ausgewechselt werden.The advantage of the protective discharge device 23 shown is that the shock wave generator 1, as soon as the charging cable 21 is removed, no longer has any live parts. This increases the operational safety vis-à-vis the staff. By arranging the Protective discharge device 23 within the pane 25 can do it in a simple manner mounted and also replaced.

8 Patentansprüche 3 Figuren Bezugszeichenliste 1 Stoßwellengenerator 3 Steuer- und Metzteil 5 Druckgasfunkenstrecke 7 Energiespeicherteil 9 Druckwandlerteil 11 Fokussierungsteil 12 Kondensator 13 Achse (Kondensator) 15 Anschlußteil 17 erste Elektrode 18 zweite Elektrode 19 Knotenpunkt 21 Ladekabel 23 Schutzentladevorrichtung 25 Scheibe 27 Öffnung der Bohrung 29 erster Kanal 31 Spiralfeder 33 Kontaktscheibe 35 Innenleiter 37 Buchse 38 Hülse 39 Klemmvorrichtung 41, 43 zweiter Kanal 45, 47 Widerstände 49, 51 Federelement8 claims 3 figures LIST OF REFERENCE SIGNS 1 shock wave generator 3 Control and Metz part 5 Pressurized gas spark gap 7 Energy storage part 9 Pressure converter part 11 focusing part 12 condenser 13 axis (condenser) 15 connecting part 17 first Electrode 18 second electrode 19 node 21 charging cable 23 protective discharge device 25 disc 27 opening of the bore 29 first channel 31 spiral spring 33 contact disc 35 inner conductor 37 socket 38 sleeve 39 clamping device 41, 43 second channel 45, 47 Resistors 49, 51 spring element

Claims

Patentansprüche 1. Schutzentladevorrichtung für einen Kondensator, der zur Energiespeicherung bei einem Stoßwellengenerator und zur Entladung über eine Funkenstrecke vorgesehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Anschlußteil (15) vorhanden ist, das an einen Belag des Kondensators (12) und an die Funkenstrecke angeschlossen ist, daß eine Buchse (37) am Gehäuse des Stoßwellengenerators (1) vorhanden ist, die zur Aufnahme eines Ladekabels (21) für den Kondensator (12) vorgesehen ist, daß die Buchse (37) eine elektrisch leitende Hülse (38) umfaßt, daß die Hülse (38) über einen elektrischen Widerstand (45, 47) an Masse gelegt ist, und daß zwischen dem Anschlußteil (15) und der Hülse (38) eine elektrisch leitfähige Feder (31) angeordnet ist, deren erstes Ende fest mit dem Anschlußteil (15) verbunden ist und deren zweites Ende im entspannten Zustand die Hülse (38) berührt.Claims 1. Protective discharge device for a capacitor, that for energy storage in a shock wave generator and for discharge a spark gap is provided, d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that a connection part (15) is present, which is attached to a coating of the capacitor (12) and is connected to the spark gap that a socket (37) on the housing of the shock wave generator (1) is available, which is used to accommodate a charging cable (21) for the capacitor (12) it is provided that the socket (37) comprises an electrically conductive sleeve (38), that the sleeve (38) is connected to ground via an electrical resistor (45, 47), and that between the connecting part (15) and the sleeve (38) an electrically conductive Spring (31) is arranged, the first end of which is fixedly connected to the connecting part (15) and its second end touches the sleeve (38) in the relaxed state.

2. Schutzentladevorrichtung nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Feder (31) an ihrem zweiten Ende mit einer Kontaktscheibe (33) versehen ist.2. Protection discharge device according to claim 1, d a -d u r c h g e k It is noted that the spring (31) has a contact disc at its second end (33) is provided.

3. Schutzentladevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Ladekabel (21) ein Koaxialkabel ist.3. protective discharge device according to claim 1 or 2, d a d u r c h it is not noted that the charging cable (21) is a coaxial cable.

4. Schutzentladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Feder als Spiralfeder (31) ausgebildet und in einem ersten Kanal (29) angeordnet ist.4. protective discharge device according to one of claims 1 to 3, d a it is indicated that the spring is designed as a spiral spring (31) and is arranged in a first channel (29).

5. Schutzentladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Widerstand (45, 47) in einem zweiten Kanal (41 bzw. 43) angeordnet ist.5. Protective discharge device according to one of claims 1 until 4, that the resistor (45, 47) in one second channel (41 or 43) is arranged.

6. Schutzentladevorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der erste und/oder der zweite Kanal (41, 43) eine erste bzw.6. protective discharge device according to claim 4 or 5, d a d u r c h it is noted that the first and / or the second channel (41, 43) have a first resp.

zweite Bohrung in einer Kunstharz- oder Kunststoffscheibe (25) ist.second hole in a synthetic resin or plastic disc (25).

7. Schutzentladevorrichtung nach Anspruch 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kunstharz- oder Kunststoffscheibe (25) rund ist sowie zentrisch und senkrecht zur Achse des Stoßwellengenerators (1) liegt.7. protective discharge device according to claim 6, d a -d u r c h g e k It is noted that the synthetic resin or plastic disc (25) is round and is central and perpendicular to the axis of the shock wave generator (1).

8. Schutzentladevorrichtung nach Anspruch 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Anschlußteil (15) zentrisch im Stoßwellengenerator (1) liegt.8. protective discharge device according to claim 7, d a -d u r c h g e k It is noted that the connecting part (15) is centered in the shock wave generator (1) lies.