DE2219790A1 - Verfahren zur einleitung von sproedbruechen - Google Patents

Description

Reimar Pohlman 51 Aachen» den 21.4.1972 Manfred Cichos Verfahren zur Einleitung von Sprödbrüchen

Es ist bekannt, mit Hilfe von Ultraschallschwingungen harte und spröde Materialien zu bearbeiten. Hierbei wird ein beliebig profiliertes zu Längsschwingungen erregtes Werkzeug unter Zwischengabe einer Borkarbidsuspension in das zu bearbeitende Material eingesenkt. Auf diesem Wege lassen sich Durchbrüche, Gesenke usw. in harte und spröde Materialien einbringen.

Das vorliegende Verfahren verfolgt einen ganz anderen Zweck, nämlich in harten und spröden Körpern Sprödbrliche zu erzielen, die fraglichen Körper zu zertrümmern, ,in StUcke zu zersprengen oder gegebenenfalls in einer vorgegebenen Linienführung zu trennen. Als Beispiel für den erstgenannten Vorgang sei die Zertrümmerung von Harnsteinen genannt. Der in der menschlichen Blase befindliche Harnstein soll hierbei so weit zertrümmert bzw. zerkleinert werden, daß die Trümmer mühelos abgesaugt oder auf natürlichem Wege aus der Blase entfernt werden können. Für den zweiten Vorgang sei als Beispiel das Glasschneiden genannt. Hier kommt es darauf an, die in einem vorgegebenen Linienzug angeritzte Glasscheibe durch einen Sprödbruch entlang der vorgezeichneten Linienführung zu trennen.

Versucht man mit Hilfe von Ultraschallschwingungen Sprödbrüche durchzuführen, so lassen sich beispielsweise bei der Harnsteinzertrümmerung relativ weiche Steinarten wie Phosphatsteine mehr oder weniger schnell durch Ultraschallschwingungen abbauen. Härtere Sorten hingegen wie Uratsteine, Oxalatsteine lassen sich nur außerordentlich langsam oder überhaupt nicht in kleinere Trümmer zerlegen. Beim Glasschneiden gelingt es beispielsweise nicht, in dickeren Scheiben - und nur diese sind technisch interessant - durch Berührung mit einem Ultraschallübertrager den Bruchvorgang auszulösen.

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Untersuchungen haben nun gezeigt, daß es möglich ist, Sprödbrüche dadurch einzuleiten, daß ein stab- oder rohrförmiger Ultraschallschwinger unter Zwischenschaltung eines Prallkörpers den zu brechenden Körper berührt. Die zersprengende Wirkung der Ultraschallschwingungen wird dadurch um Größenordnungen gesteigert, daß zwischen den eigentlichen Ultraschallschwinger, beispielsweise ein Mason-Horn, und den zu brechenden Körper ein Prallkörper zwischengeschaltet wird, der jede beliebige Form besitzen kann. Er soll möglichst hart und unnachgiebig sowie locker zwischen dem Ultraschallschwinger und dem zu brechenden Körper angeordnet sein. Dieser hochelastische Körper ist in der Lage, aus den periodisch auf ihn'einwirkenden Ultraschallschwingungen statistisch Impulsstöße zu "sammeln" und diese in sehr kurzen und höchst intensiven Schlagstößen auf den zu brechenden Körper zu übertragen. Es hat sich gezeigt, daß diese gesammelten hochintensiven Impulsstöße Größenordnungen erreichen und Schlagkräfte auszulösen vermögen, welche die vom Ultraschallübertrager periodisch übertragenen Druckspitzen um ein Vielfaches über steigen und in der Lage sind, die gewünschten Sprödbrüche auszulösen. Auch die härtesten Harnsteinsorten (Urat- und Oxalatsteine) können hiermit abgebaut, angeritzte Glasscheiben bis zu 25 mm Dicke mit einer derartigen Anordnung getrennt werden.

Die Figuren zeigen beispielsweise Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens:

Figur 1 zeigt den Arbeitsteil einer Rohrsonde zur Zertrümmerung von Harnsteinen.

Figur 2 zeigt eine Vorrichtung zur Trennung vorgeritzter Glasscheiben.

In Fig. 1 stellt 1 das mit Ultraschall zu Längsschwingungen angeregte Rohr dar. Die Schwingungsrichtung ist durch Doppelpfeil gekennzeichnet. Mit 2 ist der Prallkörper bezeichnet,

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der hier beispielsweise als Rohr ausgebildet ist und an seinem Arbeitsende eine Verzahnung 7 trägt. Durch die Längsschwingungen des Rohres 1 werden Impulse auf den Prallkörper 2 übertragen, die sich in der oben beschriebenen Weise zu sehr hohen Impulsspitzen aufsteige™ wenn der Prallkörper 2 locker in dem Rohr 1 gehaltert ist. Die wesentliche Prallfläche befindet sich an der Stelle 3. Die lockere Halterung ist dadurch gewährleistet, daß eine hinreichende Toleranz in der Schaftführung 4 vorgesehen ist und das Herausfallen des Prallkörper 2 aus dem Rohr 1 beispielsweise durch einen lockeren Sprengring 5, der in einen Schlitz 6 des Prallkörpers 2 eingreift, verhindert wird. Die Zähne 7 des als Rohrstück ausgebildeten Prallkörpers 2 sind verschränkt angeordnet, damit nur Trümmer in das Rohr 1 eindringen können, deren Durchmesser kleiner als derjenige des Rohres ist, so daß ein müheloses Absaugen.der Trümmer durch " Rohr 1 hindurch möglich wird. Die Zähne 7 sind zweckmäßiger- ^v weise trapezförmig, mit ihrer breiten Seite zur Stirnseite. ... hin gerichtet, ausgebildet, damit sie sich bei einem weniger spröden Material nicht festfressen sondern selbstätig frei bohren können.

Die beschriebene Ausführung stellt lediglich ein Beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens dar.

Fig. 2 zeigt ein Vorrichtungsbeispiel zur.Trennung einer Glasscheibe. Ein stabförmiger, in Richtung des Doppelpfeiles schwingender Ultraschallschwinger 1' trägt an seinem Arbeitsende den als Kugel ausgebildeten Prallkörper 2¹. Die Prallfläche ist mit 3' bezeichnet. Das Herausfallen der Kugel wird wiederum durch einen in den Stab 1' eingelassenen Sprengring 5¹ verhindert. Die Anordnung berührt die an der Stelle 9¹ angeritzte Glasscheibe 8'. Durch die beschriebene Impulsakkumulierung werden so kräftige und zahlreiche Stöße gegen die Glasscheibe gerichtet, daß der gewünschte Sprödbruch entlang der Reißlinie 9¹ erfolgt.

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Es können beliebige weitere Anordnungen und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens gezeigt werden, jedoch sollen diese beiden Beispiele genügen, um die sehr verschiedenartigen Anwendungs- und Einsatzgebiete des Verfahrens zu veranschaulichen.

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Claims (4)

22197 Patentansprüche

1. Verfahren zur Einleitung von Sprödbrüchen dadurch gekennzeichnet, daß ein stab- oder rohrförmiger Ultraschall schwinger unter Zwischenschaltung eines Prall körpers den zu brechenden Körper berührt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Prallkörper als mit verschränkten Zähnen ausgerüstetes Rohrstück ausgebildet ist.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß das abgeräumte Material durch den rohrförmigen Prallkörper und den rohrförmigen UlJraschallschwinger abgesaugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Prallkörper aus einer Kugel oder einem Bolzen besteht.

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