DE1245535B

DE1245535B - Zahnaerztlicher Druckluftmotor

Info

Publication number: DE1245535B
Application number: DES78898A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Brunner; Dipl-Ing Artur Jung
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1962-04-07
Filing date: 1962-04-07
Publication date: 1967-07-27

Description

Zahnärztlicher Druckluftmotor Die Eftindung betrifft im allgemeinen einen zahnärztlichen Druckluftmotor für Bohrer und andere rotierende Werkzeuge und im besonderen die in axialer und radialer Richtung stabile Lagerung seines Rotors.
Solche Druckluftmotoren, die geeignet sind, 'auch mit Drehzahlen von 50 000 U/min und darüber zu laufen, weisen noch mancherlei Nachteile auf. So wird z. B. sehr störend empfunden, daß beim Betreib des Druckluftmotors durch die umlaufenden Kugeln der Kugellager des Rotors und durch die in die Kugellager einströmende Druckluft, der ein Schmiermittel zugesetzt ist, wobei durch die als Sirene wirkenden umlaufenden Schaufeln des Rotors im Druckluftmotor ein durchdringender hoher Pfeifton hervorgerufen wird. Außerdem leidet die Schmierung der Lager dadurch, daß nach Abschalten der Treibluft durch die Saugwirkung des noch eine Zeitlang weiterlaufenden und dabei als Pumpe wirkenden Rotors in die Lager Bohrstaub und Reste des die Bohrstelle beim Bohren bespülenden Wassers eingesaugt werden.
Aus den genannten Gründen hat man schon daran gedacht, den Rotor auf Druckluft zu lagern. Man hat zu diesem Zweck in Betracht gezogen, die Welle des Rotors von zylindrischen, axialen Luftlagerspalten zu umgeben, die an den Stirnflächen des Rotorkörpers in radiale Luftlagerspalte übergehen, wobei die zur Lagerung benötigte Druckluft über Kanäle den Luftspalten zugeführt wird. Bei zahnärztlichen Druckluft turbinen mit seitlich offenen Schaufeln können dabei die radialen Lagerspalte nur kurz sein, so daß sie nicht ausreichen, den beim Bohren auftretenden starken Axialdruck aufzunehmen. Die axialen Lagerspalte sind zwar verhältnismäßig großflächig, trotzdem kann es vorkommen, daß die Turbine in ihren Luftlagern festläuft, weil die im wesentlichen tangential auf das Turbinenrad prallende Treibluft durch die Schaufeln zum Teil in radialer Richtung umgelenkt wird, wodurch sich, insbesondere beim Anlaufen der Turbine, ein starker Radialschub auf den Rotor ergibt.
Die Erfindung baut auf den Uberlegungen auf, daß es für eine betriebssichere Druckluftlagerung bei den genannten zahnärztlichen Motoren wesentlich ist, daß die Antriebsluft einen möglichst geringen Radialschub auf den Rotor ausübt und dessen radiale Lagerspalte sich möglichst bis zur vollen Höhe des Rotorkörpers erstrecken und daß der bei Druckluftmotoren auftretende Sirenenton durch einen schaufellosen Rotorkörper vermieden werden könnte.
Im Rahmen der Erfindung wird ein Rotorkörper mit geschlossenen, in ihrer ganzen Höhe die radialen Lagerspalte' begrenzenden Stirnflächen verwendet, der kreisringförmige, radiale Schlitze aufweist, in die die Antriebsluft aus Düsen im Motorgehäuse etwa tangential zu einem gedachten mittleren Radius der Kreisringschlitze eingeblasen wird, so daß durch Grenzschichtreibung an den Schlitzwänden die Rotordrehung bewirkt wird. Die langen radialen Lagerspalte gewährleisten eine gute Luftlagerung in axialer Richtung. Die Treibluft wird nicht in radialer Richtung umgelenkt, verursacht also keinen starken Radialschub, der die radiale Luftlagerung beeinträchtigt.
Außerdem sind die Schaufeln des Rotors entfallen, die den Luftstrom periodisch unterbrechen und den störenden Pfeifton erzeugen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend an Hand von fünf Figuren beschieben Es zeigt F i g. 1 ein zahnärztliches Winkelstück, F i g. 2 einen Längsschnitt in der Zeichenebene durch den Winkelkopf, Fig.3 einen Schnitt nach der LinieIII-III der Fig. 2, F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2, F i g. 5 eine Ausgestaltung des Motorinnengehäuses.
Das in der F i g. 1 gezeigte zahnärztliche Winkelhandstück 1 besteht aus dem Griffteil 2, dem abgewinkelten Stiel 3 mit dem zylindrischen Winkel- kopf 4 und dem Anschlußstück 5. Im Winkelkopf 4 ist ein Druckluftmotor für den Antrieb des Bohrers 6 untergebracht, dem Druckluft aus der Leitung 7 über das Anschlußstück 5 und durch den Griffteil 2 sowie den Stiel 3 zugeführt wird. Die Druckluft dient sowohl zum Antrieb des Motors als auch zur Lagerung seiner rotierenden Teile. Die in dem Motorraum und in den Luftlagern entspannte Druckluft wird durch die Leitung 8 aus dem Handstück abgeleitet. Über die Leitung 9 gelangt Druckwasser zum Winkelkopf 4, welches am Spalt 10 austritt und das Bohrwerkzeug sowie die Behandlungsstelle kühlt.
In dem Winkelkopf 4, der als Motorgehäuse dient und der mit den Deckeln 11, 12 abgeschlossen ist (diese sind in F i g. -2 der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt), sind die Lagerungsteile 13 für die Luftlagerung des Rotors 14 eingesetzt. Der Rotor besteht aus der hohlen Rotorwelle 15, in welche eine Spannhülse 16 und ein Anschlag 17 für das Einsetzen eines Bohrwerkzeuges eingepaßt sind, und dem auf der Welle sitzenden Rotorkörper 18. Die von den beiden'Enden der Welle 15 bis zum Rotorkörper sich erstreckenden Lagerzapfen 19 sind auf die Welle aufgebracht und bilden mit den Lagerungsteilen 13 axiale Lagerspalte 20, die an den Stirnflächen 21 des Rotorkörpers in radiale Spalte 22 übergehen. Die Zuführung der Lagerluft zu den Luftspalten geschieht in bekannter Weise über im Handstück vorgesehene Kanäle 7', über die Ringkanäle 23,. die durch den Einbau der mit Ringnuten versehenen Lagerungsteile 13 in das Motorgehäuse entstehen, und über die Bohrungen 24, 24', die, wie in F i g. 3 beispielsweise veranschaulicht, am Umfang der Lagerteile versetzt sind, damit Druckluft gleichmäßig und in ausreichendem Maß in die Lagerspalte eintreten kann. Die Zuführung der Lagerluft zu den radialen Lagerspalten 22 erfolgt zweckmäßigerweise nicht über den Luftspalt 20, sondern direkt über die etwa axial gebohrten Kanäle 24'.
Der Rotorkörper 18 selbst besteht aus einzelnen Scheiben 25, die gleichachsig aneinandergereiht sind.
Die in axialer Richtung jeweils letzten Scheiben 26 sind als Lagerscheiben ausgebildet, die zusammen mit den Lagerungsteilen 13 die radialen Luftspalte 22 begrenzen. Die einzelnen Scheiben haben eine Dicke von 0,1 mm und die Lagerscheiben von etwa 0,5 mm.
Zwischen die einzelnen Scheiben sind ringförmige Distanzstücke 27 eingefügt, die etwa von der gleichen Dicke sind wie die Scheiben 25 selbst, so daß zwischen den Scheiben Schlitze 28 von etwa 0,1 mm entstehen. Natürlich können die Scheiben und die Distanzstücke auch aus einem Stück gefertigt sein, damit beim Zusammenbau des Rotors Arbeitsgänge gespart werden können. Es ist z. B. möglich, durch Verformung der Scheiben an ihrem Innenradius in axialer Richtung den gewünschten Abstand der Scheibenflächen voneinander zu bestimmen.
Aus dem Treibluftkanal 7", in den das Düseneinsatzstück 29 mit der schlitzförmigen Düse 30 gesteckt ist (vgl. Fig.4), strömt die Antriebsdruckluft zwischen die zu diesem Zweck an ihrem Umfang abgeschrägten Scheiben 25 in die Schlitze ein. Durch Grenzschichtreibung der Druckluft an den Schlitzwänden, die zur Erhöhung ihrer Rauhigkeit sandgestrahlt sind, wird der Rotor dann in Drehung versetzt. Die im Motor weitgehend entspannte Druckluft wird durch den Abluftkanal 8' (vgl. F i g. 4) und über die Leitung 8 (vgl. Fig. 1) wieder abgeführt.
Da die Antriebs druckluft nicht wie bei kugelgelagerten Motoren mit einem ÖInebel versetzt ist, kann man sie auch direkt am Handstück austreten lassen, ohne daß Verschmutzungen zu erwarten sind.
Der Druckluftmotor läuft bei Verwendung von Preßluft mit einem Druck von etwa 5 atü mit einer Drehzahl bis zu einigen 100 000 Umdrehungen. Dabei wird natürlich durch die Zentrifugalkraft auch die Antriebsdruckluft selbst nach außen gegen das Motorgehäuse geschleudert, so daß sie nicht mehr in den Schlitzen ihre Antriebskraft an den Rotor abgeben kann. In Weiterbildung der Erfindung wurde daher, wie in F i g: 5 angegeben, die Gehäuseinnenwandung des Winkelkopfes 4 an zwei Stellen 31 derart taschenartig ausgeformt, daß die nach außen geschleuderte Druckluftwie durch die Pfeile 32 angedeutet - wieder in die Schlitze eingeleitet wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Zahnärztlicher Druckluftmotor für Bohrer oder andere rotierende Werkzeuge, bei dem die Welle des Rotorkörpers von zylindrischen axialen Lagerluftspalten umgeben ist, die an den Stirnflächen des Rotors in radiale Luftlagerspalte übergehen, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Lagerspalte (22) rotorseitig durch geschlossene Stirnflächen des durch Grenzschichtreibung an seinen kreisringförmigen, radialen Schlitzwänden angetriebenen Rotorkörpers (18) begrenzt sind.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotorkörper aus einzelnen gleichachsig aneinandergereihten Scheiben (25) besteht.
3. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (25) durch die Zwischenlage von Distanzstücken (27) in einem Abstand von etwa 0,1 mm voneinander angeordnet sind.
4. Motor nach'Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (25) an ihrem Umfang verjüngt sind.
5. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (25) etwa 0,1 mm dick sind und mit den Distanzstücken (27) eine Einheit bilden.
6. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (25) an ihrem Innenradius in axialer Richtung entsprechend dem gewünschten Abstand der Scheibenflächen voneinander zweckmäßigerweise um etwa 0,1 mm verformt sind.
7. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in axialer Richtung jeweils letzten Scheiben als stabile Lagerscheiben (26) ausgebildet sind.
8. Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerscheiben (26) etwa die Sfache Dicke der übrigen Scheiben (25) aufweisen.
9. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (25) zwecks Erhöhung ihrer Rauhigkeit sandgestrahlt sind.
10. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorgehäuse auf seiner Innenseite taschenartige Ausbuchtungen (31) aufweist, die als Leitflächen die unter der Wirkung der Zentrifugalkraft nach außen geschleuderte Druckluft wieder in die Schlitze (28) des Rotorkörpers einleiten.
11. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zuführung der Lagerluft zu den axialen und' radialen Lagerspalten getrennte Kanäle (24,24') vorgesehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 099 693.