Ультразвуковий інструмент

Заявляемое изобретение относится к аппаратуре, принцип работы которой основан на применении ультразвука, и может быть использовано в различных областях техники и медицины. Известен ультразвуковой инструмент [1], содержащий корпус и связанную с ним колебательную систему, включающую передний и задний волноводы, преобразователь электрических сигналов в механические колебания и рабочий наконечник, установленный на переднем волноводе. Связь колебательной системы с корпусом обеспечивается следующим образом. Передний волновод имеет фланец, одной стороной упирающийся в уступ передней части корпуса. В другую сторону фланца упирается втулка, удерживаемая от продольного перемещения заглушкой с бортиком, опирающимся на торец корпуса. Устройство работает следующим образом. При подключении пьезопреобразователя к источнику электрических сигналов, механические колебания ультразвуковой частоты, возникающие в пьезокерамических элементах, передаются через волноводы рабочему наконечнику (ножу, фрезе, игле и т.д.) и позволяют ему обеспечить выполнение заданной технологической операции. При этом корпус и колебательная система имеют большую поверхность контакта, определяемую трапециевидным контуром поперечного сечения выступа-фланца переднего волновода. Эта поверхность складывается из двух конических поверхностей и одной цилиндрической. Большая поверхность контакта корпуса и колебательной системы обуславливает повышение вибраций и разогрев корпуса до такого состояния, что оператору трудно удерживать его в руках. Описанная конструкция инструмента характеризуется большими непроизводительными затратами электроэнергии, нетехнологична при разборке-сборке в случае необходимости проведения ремонта и создает неудобства при работе, т.к. оператор держит вибрирующий инструмент за горячую ручку-корпус. Таким образом конструктивные особенности описанного инструмента определяют его перечисленные выше недостатки. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является ручной ультразвуковой инструмент [2], содержащий корпус и связанную с ним колебательную систему, включающую пьезоэлектрический преобразователь, передний и задний волноводы и рабочий наконечник. Связь колебательной системы с корпусом осуществлена с помощью металлической шайбы, установленной между пьезокерамическими шайбами и упирающейся во внутреннюю поверхность корпуса. Колебательная система удерживается в собранном состоянии с помощью элемента 21 [2]. Устройство-прототип работает по такому же принципу, что и устройство-аналог. Поверхность контакта колебательной системы и корпуса определяется высотой и диаметром металлической шайбы и является цилиндрической. Конфигурация контактной поверхности определяют передачу на корпус колебаний преимущественно в радиальном направлении в отличие от аналога, в котором конические поверхности контакта вызывают колебания как в продольном, так и в радиальном направлении. Таким образом при использовании устройствапрототипа оператор ощущает меньшую степень вибрации корпуса и меньший его разогрев, чем в устройстве-аналоге. Однако эти параметры остаются еще достаточно высокими, что неблагоприятно отражается на операторе. Таким образом основными недостатками устройства-прототипа являются достаточно высокие вибрация и разогрев корпуса, а также значительные непроизводительные энергетические затраты. Заявляемое изобретение позволяет уменьшить вибрации корпуса и его разогрев, а также снизить непроизводительные энергетические затраты. Указанный технический результат достигается тем, что в ультразвуковом инструменте, содержащем корпус и связанную с ним колебательную систему, включающую пьезоэлектрический преобразователь, передний и задний волноводы и рабочий наконечник, связь колебательной системы с корпусом осуществлена с помощью элементов пальцевого типа, расположенных по окружности перпендикулярно поверхности волновода и установленных свободно в сквозных отверстиях, выполненных в корпусе и неподвижно в оппозитных отверстиям гнездах, выполненных в волноводе. А элемент пальцевого типа и соответствующее ему гнездо представляют собой, например, резьбовую пару "винт - гайка". Конструктивное выполнение связи колебательной системы с корпусом с помощью элементов пальцевого типа позволяет многократно снизить контактную поверхность, так как, контакт пальцевого элемента с корпусом происходит только по периметру близкому к наружному краю сквозного отверстия, что соответственно уменьшает колебания, передаваемые на корпус, а следовательно его вибрацию, разогрев и энергопотери. На фиг.1 представлен общий вид устройства, продольный разрез; на фиг.2 - продольный разрез пальцевого соединения фиг.1. Устройство содержит корпус 1 и связанную с ним колебательную систему, включающую пьезокерамический преобразователь 2, передний 3 и задний 4 волноводы и рабочий наконечник 5, закрепленный на переднем волноводе 3. Колебательная система связана с корпусом 1 с помощью элементов пальцевого типа 6, расположенных по окружности перпендикулярно поверхности переднего волновода 3. Пальцевые элементы 6 установлены свободно в сквозных отверстиях 7, выполненных в корпусе 1, и неподвижно в оппозитных отверстиям гнездах 8, выполненных в переднем волноводе 3. Сквозные отверстия 7, выполненные в корпусе 1, имеют расширение под головку пальцевых элементов б, например, винтов, а коническая поверхность 9. связывающая расширенную и более узкую части отверстий 7, является именно той поверхностью, на которую опирается головка винта - пальцевого элемента 6. При этом контакт пальцевого элемента 6 с корпусом 1 осуществляется практически по линии, т.е. площадь соприкосновения минимальная. Следовательно и площадь, по которой передаются вибрации колебательной системы корпусу минимальная. Такая конструктивная особенность связи корпуса 1 с колебательной системой определяет минимальную вибрацию корпуса инструмента, его небольшой разогрев и резкое снижение непроизводительных энергозатрат. Соединение типа "винт - гайка", описанное в качестве примера выполнения связи корпуса 1 с колебательной системой, является не единственным конструктивным решением. Элементы пальцевого типа могут быть не только резьбовыми, но и с любой формой поперечного сечения, например, квадратного, прямоугольного, круглого, овального с закреплением в теле волновода по соответствующей посадке. Существо заявляемого решения сводится к обеспечению конструктивными средствами минимальной площади взаимного контакта неподвижной и подвижной части инструмента, что и достигнуто, так как этот контакт осуществляется по линии, а не по плоскости, как в известных решениях. Заявляемое устройство работает следующим образом. Пьезокерамический преобразователь 2 подсоединяется к источнику электрических сигналов (на фиг.1 не показан). Возникающие в пьезокерамических элементах механические колебания ультразвуковой частоты передаются через волноводы рабочему наконечнику, выполняющему заданную технологическую операцию. При этом вибрации колебательной системы практически не передаются через пальцевые элементы корпусу 1 благодаря минимальной поверхности соприкосновения неподвижной и подвижной части инструмента (контакт по линии). Заявляемый ультразвуковой инструмент может быть широко использован в медицине при операциях, т.к. при ультразвуковом рассечении кости обеспечиваются гладкий бескровный, безоскольчатый и быстроосуществимый распил костной ткани и низкая степень травмирования окружающих тканей и минимальные кровопотери при удалении опухолей и резекции части органов, а также в различных областях техники в качестве высокоточного обрабатывающего инструмента.