DE1147002B

DE1147002B - Dental drill handpiece

Info

Publication number: DE1147002B
Application number: DES58015A
Authority: DE
Inventors: Ernst-August Behne; Dipl-Ing Wilhelm Seegers
Original assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Current assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Priority date: 1958-04-26
Filing date: 1958-04-26
Publication date: 1963-04-11

Description

Zahnärztliches Bohrhandstück Die Erfindung bezieht sich auf ein zahnärztliches Bohrhandstück mit einem im Kopfteil angeordneten Einspannteil für das Werkzeug, einer eingebauten Schaufelradturbine für den Antrieb des Werkzeugs und einer Einströmdüse für ein durch den Handstückkörper dem Turbinenläufer in tangentialer Richtung zuzuführendes gasförmiges Druckmittel, z. B. Druckluft.Dental drill handpiece The invention relates to a dental drill Drilling handpiece with a clamping part for the tool arranged in the head part, a built-in paddle wheel turbine to drive the tool and an inlet nozzle for one to be fed through the handpiece body to the turbine runner in the tangential direction gaseous pressure medium, e.g. B. compressed air.

Infolge der außerordentlich hohen Drehzahl der Turbine wird ein Pfeifgeräusch erzeugt, das namentlich von sensiblen Patienten als sehr unangenehm empfunden wird. Verursacht wird das Pfeifgeräusch dadurch, daß die in das die Turbine enthaltende Gehäuse eintretende Luft durch die Turbinenschaufeln zerhackt und auf diese Weise zum Schwingen gebracht wird. Die Frequenz des Pfeifgeräusches ergibt sich aus der Drehzahl der Turbine und der - Schaufelzahl des Turbinenläufers, während die Lautstärke (Schalldruck) abhängig ist von der Form der Turbinenschaufeln und von der Anordnung der Einströmdüse relativ zu den Turbinenschaufeln. As a result of the extremely high speed of the turbine, there is a whistling sound which is perceived as very unpleasant, especially by sensitive patients. The whistling noise is caused by the fact that the one containing the turbine Air entering the casing through the turbine blades and chopped up in this way is made to vibrate. The frequency of the whistling sound results from the Speed of the turbine and the - number of blades of the turbine rotor, while the volume (Sound pressure) depends on the shape of the turbine blades and the arrangement the inlet nozzle relative to the turbine blades.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß beim Vorübergleiten einer Schaufelkante vor der Ausströmöffnung der Düse die Amplitude der Luftschwingung stark anwächst, um dann in dem Bereich der auf die Schaufelkante folgenden Schaufelöffnung wieder abzufallen. Bei einer derartigen Anordnung ist der Oberdeckungsgrad der einzelnen Amplituden sehr klein, so daß sich sehr große Amplituden und damit ein großer Schalldruck ergeben. The invention is based on the knowledge that when sliding past a blade edge in front of the outlet opening of the nozzle, the amplitude of the air oscillation increases strongly to then in the area of the blade opening following the blade edge to fall off again. With such an arrangement, the degree of overlap is the individual Amplitudes very small, so that there are very large amplitudes and thus a large sound pressure result.

Die Erfindung bringt eine Lösung, durch die das Pfeifgeräusch mit verhältnismäßig geringem Aufwand herabgesetzt wird. Gemäß der Erfindung besitzt die Einströmdüse eine Ausströmöffnung, die sich mindestens über zwei benachbarte Turbinenschaufeln erstreckt, wobei die Achse der Einströmdüse unter einem Winkel gegen die Turbinenschaufeln gerichtet ist, derart, daß das durch die umlaufenden Schaufeln entstehendePfeifgeräusch vermindert wird. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann für den Abfluß des wesentlichen Teiles des entspannten Druckmittels eine im Handstück und in einem an das Handstück anschließenden flexiblen Leitungsstück untergebrachte Rückführleitung vorhanden sein, die zu einer an oder nahe dem Ende des flexiblen Leitungsstücks angeordneten Ausströmöffnung führt. The invention brings a solution through which the whistling sound is reduced with relatively little effort. According to the invention possesses the inlet nozzle has an outlet opening that extends over at least two adjacent ones Turbine blades extending with the axis of the inlet nozzle at an angle is directed against the turbine blades in such a way that the rotating through the The whistling noise produced by the blades is reduced. In advantageous further training of the invention can for the drainage of the essential part of the relaxed pressure medium one in the handpiece and one in a flexible line piece connected to the handpiece There must be a housed return line leading to one at or near the end of the flexible line piece arranged discharge opening leads.

Zum Stande der Technik sei noch bemerkt, daß eine Druckluftturbine zum Antrieb von Schleifscheiben bekannt ist, bei der eine ähnliche Anordnung der Luftzuführung vorhanden ist. Es handelt sich jedoch um eine Radialturbine, bei der der Turbinenläufer mit zwei Ringen von je zwanzig Druckkanälen versehen ist, von denen der eine senkrecht zur Achse, der andere unter einem gewissen Winkel steht, um möglichst viel Druckluft von außen radial zuführen und axial abführen zu können, also eine Turbine, bei der das durch vorliegende Erfindung angegriffene Problem überhaupt nicht auftreten kann. Dasselbe trifft für ein vorbekanntes hydraulisch angetriebenes Bohrhandstück zu, bei dem das Treibwasser aus einem größeren Behälter von einer Pumpe in das Handstück gedrückt und wieder zum Behälter zurückgebracht wird. Regarding the state of the art, it should also be noted that a compressed air turbine for driving grinding wheels is known in which a similar arrangement of the Air supply is available. However, it is a radial turbine in which the turbine runner is provided with two rings of twenty pressure channels each, from where one is perpendicular to the axis, the other at a certain angle, in order to be able to supply as much compressed air as possible from the outside radially and discharge it axially, thus a turbine in which the problem attacked by the present invention cannot occur at all. The same applies to a previously known hydraulic Driven drilling handpiece too, in which the motive water comes from a larger container pushed into the handpiece by a pump and brought back to the container will.

Einzelheiten der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung in Fig. 1 bis 4 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es veranschaulicht Fig. 1 ein Winkel-Bohrhandstück in Ansicht, Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil des Handstückes nach Linie II-II, Fig. 3 einen Axialschnitt der Fig. 2 nach Linie 111-111, Fig. 4 einen Schnitt der Fig. 3 nach Linie IV-IV. Details of the invention are in the following description of a in the drawing in Fig. 1 to 4 schematically illustrated embodiment explained in more detail. It illustrates Fig. 1 an angle drilling handpiece in view, FIG. 2 shows a section through part of the handpiece along line II-II, FIG. 3 shows a Axial section of FIG. 2 along line 111-111, FIG. 4 a section according to FIG. 3 Line IV-IV.

Das Bohrhandstück gemäß Fig. 1, das als Winkelstück ausgebildet ist, weist einen Kopfteil 1 auf, der über ein stielartiges Zwischenstück 2 mit dem Handstückkörper 3 verbunden ist, durch den hindurch Kanäle für Druckluft und Druckwasser geführt sind. The drilling handpiece according to Fig. 1, which is designed as an angle piece, has a head part 1, which is connected to the handpiece body via a handle-like intermediate piece 2 3 is connected, passed through the channels for compressed air and pressurized water are.

Ein mittels einer Kupplungsvorrichtung 4 mit dem Handstückkörper gekuppeltes flexibles Leitungsstück 5 enthält Druckmittelleitungen von bzw. zu den Druckmittelbehältern.One coupled to the handpiece body by means of a coupling device 4 flexible line piece 5 contains pressure medium lines from or to the pressure medium containers.

Der Handstückkopf 1 weist gemäß Fig. 3 ein topfartiges Gehäuse 6 mit einem dem Gehäuseinnern angepaßten buchsenartigen Teil 7 auf. In den Handstückkopf ist eine Luftturbine 8 eingebaut, die mittels zweier Kugellager 9, 10 frei tragend gelagert ist. Die beiden Kugellager sind einseitig auf der Turbinenwelle 11 angeordnet und in eine aus Kunststoff oder Metall bestehende Buchse 12 eingepreßt Zwischen den beiden äußeren Laufringen der Kugellager ist ein Distanzring 13 angeordnet. Die Buchse 12 und das Gehäuse 1 sind mittels Gewinde 14 miteinander verschraubt. Hierdurch ergibt sich eine leichte Austauschbarkeit der Turbine und deren Lagerungsteile. Die Turbinenwelle 11 besitzt eine zentrische Bohrung, in die ein buchsenartiges Halterungsglied 15 für das Werkzeug 16 einsetzbar ist. According to FIG. 3, the handpiece head 1 has a pot-like housing 6 with a socket-like part 7 adapted to the interior of the housing. In the handpiece head an air turbine 8 is installed, which is cantilevered by means of two ball bearings 9, 10 stored is. The two ball bearings are on one side of the turbine shaft 11 and pressed into a socket 12 made of plastic or metal A spacer ring 13 is arranged between the two outer races of the ball bearings. The socket 12 and the housing 1 are screwed together by means of thread 14. This results in an easy interchangeability of the turbine and its bearing parts. The turbine shaft 11 has a central bore into which a sleeve-like Retaining member 15 for the tool 16 can be used.

Die Antriebsturbine weist einen trommelartigen Läufer 17 mit auf dem Trommelmantel angeordneten Turbinenschaufeln 18 auf, die unter einem Winkel gegenüber den achsparallelen Mantellinien nach Art einer Schrägverzahnung in Schrägstellung angeordnet sind. Die Trommelschaufeln können etwa in der in Fig. 2 veranschaulichten Form durch Ausfräsung zwischen zwei benachbarten Zähnen gebildet sein. Die Zuführung des Druckmittels, z. B. Druckluft, erfolgt mittels einer durch den Schlauch 5 hindurchgeführten Leitung 19, die mit einer in dem stielartigen Teil 2 angeordneten Bohrung 20 verbunden ist, an die sich ein düsenartiger Teil 21 anschließt. Durch die Einströmdüse 21 wird die Druckluft unter einem Winkel gegen die Turbinenschaufeln herangeführt. Die Einströmöffnung 22, die sich in der inneren Wandung des buchsenartigen Teils 7 befindet, ist derart ausgebildet, daß sie sich in Drehrichtung der Turbine stets über wenigstens zwei benachbarte Turbinenschaufeln, z. B. im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 die Turbinenschaufeln 18', erstreckt. Auf diese Weise ist erreicht, daß wenigstens zwei Turbinenschaufeln gleichzeitig von dem Antriebsluftstrom beaufschlagt werden. Während bei einer Anordnung, bei der jeweils nur eine Turbinenschaufel mit achsparalleler Schaufelkante an der Einströmöffnung vorübergleitet, sich die durch das Zerhacken des Luftstromes ergebenden Amplituden der Luftschwingung nur in einem verhältnismäßig geringen Grade überdecken, so daß sich sehr große Amplituden ergeben, werden bei einer Anordnung, bei der wenigstens zwei achsparallel angeordnete Turbinenschaufeln in Drehrichtung der Turbine von der Einströmöffnung überdeckt sind, die Spitzenwerte des Schalldruckes beim Vorbeistreifen der Schaufelaußenkanten an der Einströmöffnung herabgedrückt, da der Überdeckungsgrad der Schwingungsamplituden vergrößert wird. Bei einer Anordnung, bei der, wie im Fall des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels, die Schaufeln unter einem Winkel gegen die Mantellinien nach Art schrägverzahnter Zahnräder in Schrägstellung angeordnet sind, wird die augenblickliche Amplitudenspitze beim Vorbeistreifen der Schaufelaußenkante zeitlich unterteilt und abgebaut, wodurch eine weitere Verringerung des Geräuschpegels der Turbine erzielt wird. The drive turbine has a drum-like rotor 17 the drum shell arranged on turbine blades 18, which are at an angle compared to the axially parallel surface lines in the manner of a helical toothing in an inclined position are arranged. The drum blades can be illustrated, for example, in that illustrated in FIG. 2 Shape be formed by milling between two adjacent teeth. The feed of the pressure medium, e.g. B. compressed air is carried out by means of a through the hose 5 passed Line 19, which is connected to a bore 20 arranged in the stem-like part 2 is, to which a nozzle-like part 21 is connected. Through the inlet nozzle 21 the compressed air is fed against the turbine blades at an angle. The inflow opening 22, which is in the inner wall of the sleeve-like part 7 is designed such that it is always in the direction of rotation of the turbine over at least two adjacent turbine blades, e.g. B. in the embodiment 2, the turbine blades 18 ', extends. In this way it is achieved that at least two turbine blades acted upon by the drive air flow at the same time will. While in an arrangement in which only one turbine blade with axially parallel blade edge slides past the inflow opening, the through the chopping of the air flow resulting in amplitudes of the air oscillation in only one cover relatively small degrees, so that very large amplitudes result, are in an arrangement in which at least two axially parallel turbine blades are covered by the inflow opening in the direction of rotation of the turbine, the peak values the sound pressure when the outer edges of the blades brush past the inflow opening pressed down as the degree of overlap of the oscillation amplitudes is increased. In an arrangement in which, as in the case of the embodiment shown in the drawing, the blades at an angle to the surface lines in the manner of helical teeth Gears are arranged in an inclined position, the current amplitude peak becomes when the outer edge of the blade passes by, it is divided in time and broken down, whereby a further reduction in the noise level of the turbine is achieved.

Die Antriebsluft, die mit einem Ölnebel versetzt der Turbine zugeführt wird, wird nach Entspannung an den Turbinenschaufeln zu einem Teil über die Kugellager geführt, deren Schmierung durch den Ölnebel bewirkt wird, und kann durch einen zwischen der Turbinenwelle 11 und der Stirnwand 12' der Buchse 12 vorgesehenen Ringspalt 23 austreten, wobei der Austrittsquerschnitt des Ringspaltes so gerichtet ist, daß die ausströmende Luft auf den Kopf des Werkzeuges 16 auftrifft und auf diese Weise die Kühlung des Werkzeuges und der Behandlungsstelle bewirkt. Es ist ferner eine Leitung 24 im Innern des Handstückes vorgesehen, durch welche Druckwasser zugeführt wird, das aus einer Ausströmdüse 25 in Richtung auf den Bohrkopf austreten kann. Durch die Rotation des Bohrkopfes in Verbindung mit dem diesem zugeführten Teil der abströmenden Antriebsluft wird ein sprayartiges Wasser-Luft-Gemisch für die Kühlung einerseits des Bohrers und andererseits der Bohrstelle erzeugt. Die Zuführungsleitung für das Druckwasser ist ebenfalls durch das flexible Leitungsstück 5 hindurch zu einem Druckwasserbehälter geführt. The drive air, which is mixed with an oil mist, is fed to the turbine becomes, after relaxation on the turbine blades, becomes part of the ball bearings out, the lubrication of which is effected by the oil mist, and can by an between the turbine shaft 11 and the end wall 12 'of the bush 12 provided annular gap 23 exit, the exit cross section of the annular gap is directed so that the outflowing air impinges on the head of the tool 16 and in this way the Causes cooling of the tool and the treatment site. It is also a Line 24 is provided inside the handpiece, through which pressurized water is supplied which can emerge from an outlet nozzle 25 in the direction of the drill head. Through the rotation of the drill head in connection with the part supplied to it the outflowing drive air is a spray-like water-air mixture for the Cooling on the one hand of the drill and on the other hand the drilling point generated. The feed line for the pressurized water is also through the flexible line piece 5 through out of a pressurized water tank.

Der restliche, größere Teil der entspannten Antriebsluft wird aus dem Innenraum des Handstückkopfgehäuses über eine in Fig. 3 gestrichelt angedeutete Ausströmöffnung 26 in der Buchse 7 zu einem im Handstück angeordneten Sammelkanal 27 und über eine durch das flexible Leitungsstück 5 hindurchgeführte Rückführleitung zu einer am Ende des flexiblen Leitungsstückes oder nach diesem Ende angeordneten Ausströmöffnung geführt. Die Rückführung des Luftstromes wirkt sich in vorteilhafter Weise hinsichtlich des Pfeifgeräusches der Turbine aus, da durch die verhältnismäßig lange Rückführleitung die Luftschwingungen gedämpft und das Pfeifgeräusch noch weiter herabgesetzt wird. The remaining, larger part of the relaxed drive air is out the interior of the handpiece head housing via a dashed line in FIG. 3 Outflow opening 26 in the socket 7 to a collecting channel arranged in the handpiece 27 and a return line passed through the flexible line piece 5 to one arranged at the end of the flexible line piece or after this end Outflow opening out. The return of the air flow has a more advantageous effect Expose with regard to the whistling noise of the turbine, as by the relatively long return line dampens the air vibrations and continues the whistling noise is reduced.

Die Leitungen für die Druckluft- undDruckwasserführung können in einem gemeinsamen Schlauch, wie in Fig. 1 durch den Schlauch 5 angedeutet ist, untergebracht sein, statt dessen kann indes auch ein Mehrkanalschlauch vorgesehen sein, der mit dem Handstückkörper 3 kuppelbar ist und dessen Leitungen mit beispielsweise in dem Teil 2 des Handstückes angeordneten Bohrungen verbindbar sind. The lines for the compressed air and pressurized water supply can be in a common hose, as indicated in Fig. 1 by the hose 5, housed be, instead, however, a multi-channel hose can also be provided, which with the handpiece body 3 can be coupled and its lines with, for example, in the Part 2 of the handpiece arranged holes can be connected.

Bei einer Anordnung mit trommelartigem Turbinenläufer und auf dem Trommelmantel unter einem Winkel gegen die Mantellinien nach Art einer Schrägverzahnung in Schrägstellung angeordneten Turbinenschaufeln wird der Anstellwinkel so gewählt, daß das Drehmoment einen optimalen und der Axialschub einen entsprechend geringen Wert besitzt. Gegebenenfalls können die Turbinenschaufeln nach Art einer Winkelverzahnung angeordnet sein, wobei die Einströmdüse den abgewinkelten Schaufelteilen derart zugeordnet ist, daß diese jeweils gleichmäßig durch das Antriebsmittel beaufschlagt werden. In an arrangement with a drum-like turbine rotor and on the Drum shell at an angle to the surface lines in the manner of a helical toothing inclined turbine blades, the angle of attack is selected so that that the torque is optimal and the axial thrust is correspondingly low Owns value. The turbine blades can optionally be designed in the manner of angled teeth be arranged, wherein the inlet nozzle the angled blade parts in such a way is assigned that this is acted upon evenly by the drive means will.

Im Rahmen der Erfindung können die Turbinenschaufeln anstatt auf dem Trommelmantel auf einer Stirnseite des Turbinenläufers angeordnet sein, wobei die Schaufelkanten nach Radien zur Mittelachse hin gerichtet sind. Auch in diesem Falle kann eine Änderung des Anstellwinkels der Turbinenschaufeln, und zwar in diesem Falle in bezug auf die Radien, durchgeführt werden, wobei die obenerwähnten Verhältnisse bezüglich des Drehmomentes und der Anstellwinkel zu berücksichtigen sind. In the context of the invention, the turbine blades can instead of the drum shell be arranged on one end face of the turbine rotor, wherein the blade edges are directed towards radii towards the central axis. Also in this Case can change the angle of attack of the turbine blades, in this case Case with respect to the radii, with the above-mentioned ratios must be taken into account with regard to the torque and the angle of attack.

PATENTANSPROCHE: 1. Zahnärztliches Bohrhandstück mit einem im Kopfteil angeordneten Einspannteil für das Werkzeug, einer eingebauten Schaufelradturbine für den Antrieb des Werkzeugs und einer Einströmdüse für ein durch den Handstückkörper dem Turbinenläufer in tangentialer Richtung zuzuführendes gasförmiges Druckmittel, z. B. PATENT CLAIM: 1. Dental drill handpiece with one in the head part arranged clamping part for the tool, a built-in paddle wheel turbine for driving the tool and an inlet nozzle for one through the handpiece body Gaseous pressure medium to be supplied to the turbine rotor in the tangential direction, z. B.

Claims

Compressed air, characterized in that the Eiqströmdüse one Has an outflow opening that extends over at least two adjacent turbine blades extends, and that the axis of the inlet nozzle at an angle against the turbine blades is directed in such a way that the whistling sound produced by the rotating blades is decreased.

2. drilling handpiece according to claim 1, characterized in that the Turbine blades on the shell of the drum-shaped turbine runner under one Angle arranged against the axially parallel surface lines in the manner of a helical toothing are.

3. drilling handpiece according to claim 1 or 2, characterized in that that for the drain of the essential part of the relaxed pressure medium in the handpiece and housed in a flexible line piece connected to the handpiece Return line is present leading to one at or near the end of the flexible Line piece arranged discharge opening leads.

4. drilling handpiece according to claim 3, characterized in that feed and Rücührlinien for the pressure medium are arranged in a multi-channel hose.

Documents considered: French patent specification No. 1103140; U.S. Patent No. 2,799,934.