Способ охлаждения ультразвуковых инструментов

(51)5 . А 61 В 17/32 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМФфПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ УЛЪТРАЗВУКОВЪХ ИНСТРУМЕНТОВ(57) Изобретение относится к ультразвуковой технике, а точное к ультразвуковым ме.дицинским инструментам, в которых Изобретение относится к ультразвуковойтехнике, а точнее к ультразвуковьи 4 медицинским инструментам, в которых необходимо принудительное охлаждение активных элементов.Целью изобретения является уменьшение энергопотребления инструмента за счет повышения добротности пьезопреобразователя.На чертеже показан инструмент для снятия зубйого камня в стоматологии.Инструмент содержит корпус 1 с установленным в нем концентратором 2 со сквозным отверстием 3, трубчатый пьезопреобразователь 4, фиксатор осевого положения в виде прокладки 5, блок. 6 охлаждения, выполненный в аиде втулки с полостью 7, герметйзирующими кольцами 8 и входным и выходным отверстиями 9 для подвода и отвода жидкости. Устройство сонеобходимо принудительное охлаждение . активных элементов, Целью изобретения является уменьшение энергопотребления инструмента за счет повышения добротности пьезопреобразователя, Для этого блок охлаждения располагают в узловой зоне пьезопреобразователя, длину блока охлаждения . устанавливают в соответствии с соотношением 0,1 (,10,2 Ц, где 1- длина волны в материале пьезопреобразователя при рабочей частоте, а жидкость, например воду, подают в блок охлаждения и далее на рабочее окончание через капиллярные трубки, крепление которых также производят в узловых зонах. 1 ил. держит также электрические контакты 10, трубку 11 для подвода жидкости и трубку 12 для подачи жидкости от блокй охлаждения к концентратору сьемного наконечника 13, соединенного с помощью резьбового соединения 14 с концентратором, и электрические провода 15, соединяющие пьезопреобразователь с генератором электрических колебаний ультразвуковой частоты (не показан),Способ осуществляют следующим образом.Пьезопреобразователь 4, к которому по подводящим электрическим проводам 15 через контакты 10 (боковые поверхности пьезопреобразователя металлиэированы) подводится электрическая энергия, преобразует ее в продольные механические колебания, Эти колебания передаются на концентратор 2, усиливаются им и вынужда 1718861ют дистальный конец 13 (сьемный наконечник) концентратора 2 совершать продольные илй изгибно-продольные колебания ультразвуковой частоты.Жидкость, например вода, необходимая для орошения в области дистального койца.концентратора, подводится к полости Т едока 6 охлаждения.по трубке 11, охлаждай пьезопреобразователь 4 за счет контакъф с его стенками в полости, и по трубке 12 п части сквозного отверстия 3 поступает на вибрирующий дистальный конец 13, где рэзбрызгивается,Распределение амплитуд смещений вдоль колебательной системы показано на чертеже. В пучностях смещений пьезопреобразователя и концентратора (сечения С-С и 0-0) амплитуды смещений максимальны, в узлах смещений (сечения В-В и А-А) минимальны. Расположение элементов крепления в узлах смещений исключает демпфирование ими активных элементов и уменьшает тем самым потери энергии,Благодаря расположению блока 6 охлаждения в зоне узла смещений пьезопреобразователя 4 и расположению трубки 12 в отверстии 3 изолировано от его стенок с герметичным закреплением ее в узле смещений концентратора 2, а трубки 11 для подведения жидкости - изолировано от стенок пьезопреобразователя 4 исключается акустический контакт жидкости в пучностях смещений и повышается добротность системы.Выбор длины блока охлаждения определяется оптимальным режимом работы пьезопреобразователя и выбирается так, чтобы его температура во время работы не превышала точку Кери материала пьеэопреобразователя. Для обычно используемых керамических материалов длина блока охлаждения может быть менее 0,25 А, где А - длина волны ультразвука в материале пьезопреобраэователя на рабочей частоте, Придлине 0,1 1 механизм теплообмена не обеспечивает необходимого отвода тепла.Выполнение трубок 11 и 12 диаметром5 значительно меньше диаметра блока охлаждения способствует интенсивному переме-.шиванию жидкости в блоке охлаждения иувеличению отвода тепла, а использованиеэластичных материалов уменьшает также10 демпфирование.П р и м е р. Инструмент для снятиязубного камня в стоматологии в 4 раза меньше энергии по сравнению с прототипом припрочных равных характеристиках. При этом ис 15 пользовались следующие материалы и режи-,мы работы: материал пьезокерамики -титанат бария ТБКпо ГОСТ 13927-80, материал концентратора - титановый сплавВТ, расход воды на охлаждение 15-5020 мл/мин, рабочая частота 44 кГц, длина блока охлаждения О,М, амплитуда смещенияпьезопреобразователя около 2 мкм, амплитуда колебаний рабочего окончания 100мкм, потребляемая мощность 8-10 Вт.25Формула изобретенияСпособ охлаждения ультразвуковых инструментов, заключающийся в. подаче жидкости в блок охлаждения, расположенный30 внутри трубчатого пьезопреобразователя,затем на рабочее окончание инструмента,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюуменьшения энергопотребления инструмента за счет повышения добротности пье 35 зопреобр.азователя, блок охлаждениярасполагают в узловой зоне, его длину 1 устанавливают из соотношения0,111 0,251,где А- длина волны в материале пьезопре 40 образователя,при этом жидкость подают через капиллярные трубки,1718861Составитель Ю, Ильиныхдактор О.Юрковецкая Техред М,Моргентал Корректор С. Ше Заказ 713 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5роизводственно-издательский комбинат "Патент"., г. Ужгород, ул.Гагарина, 101