DE1245535B

DE1245535B - Dental air motor

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.Dental Air Motor The invention relates generally to a dental air motor for drills and other rotating tools and in particular the stable mounting of its rotor in the axial and radial direction.

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. Such air motors that are suitable 'also with speeds Running from 50,000 rpm and above still has several disadvantages. So is z. B. found very annoying that when operating the air motor by the rotating balls of the ball bearings of the rotor and through the flowing into the ball bearings Compressed air to which a lubricant is added, which acts as a siren rotating blades of the rotor in the compressed air motor a piercing high-pitched whistling sound is caused. In addition, the lubrication of the bearings suffers from the fact that after switching off the propellant air by the suction effect of the still running for a while and thereby acting as a pump rotor in the bearing drilling dust and remnants of the drilling site when Drilling flushing water to be sucked.

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. For the reasons mentioned, one has already thought of the rotor to store on compressed air. For this purpose one has considered the wave of the rotor to be surrounded by cylindrical, axial air bearing gaps on the end faces of the rotor body merge into radial air bearing gaps, the one required for storage Compressed air is supplied to the air gaps via ducts. With dental compressed air Turbines with laterally open blades can only use the radial bearing gaps be short so that they do not suffice for the strong axial pressure occurring during drilling to record. The axial bearing gaps are relatively large, nonetheless it can happen that the turbine gets stuck in its air bearings because the essentially Driving air impacting tangentially on the turbine wheel through the blades in part is deflected in the radial direction, which, especially when starting the Turbine, results in a strong radial thrust on the rotor.

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. The invention is based on the considerations that it is safe to operate Compressed air storage in the aforementioned dental motors is essential that the Drive air exerts the lowest possible radial thrust on the rotor and its radial bearing gaps extend as far as possible to the full height of the rotor body and that the siren sound that occurs with air motors is caused by a shovelless one Rotor body could be avoided.

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.In the context of the invention, a rotor body with closed, in their entire height the radial bearing gap 'delimiting end faces are used, the circular, radial slots into which the drive air from nozzles in the motor housing approximately tangential to an imaginary mean radius of the circular ring slots is blown in, so that the rotor rotation due to boundary layer friction on the slit walls is effected. The long radial bearing gaps ensure good air storage in the axial direction. The motive air is not deflected in the radial direction, caused so no strong radial thrust that affects the radial air bearing.

Außerdem sind die Schaufeln des Rotors entfallen, die den Luftstrom periodisch unterbrechen und den störenden Pfeifton erzeugen.In addition, the blades of the rotor that control the air flow are omitted interrupt periodically and generate the annoying whistling sound.

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. Further details and advantages of the invention are provided below described on the basis of five figures. It shows F i g. 1 a dental contra-angle, F i g. 2 shows a longitudinal section in the plane of the drawing through the angle head, FIG. 3 shows a Section along the line III-III of FIG. 2, F i g. 4 a section along the line IV-IV of Fig. 2, Fig. 5 shows an embodiment of the inner motor housing.

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. The in FIG. 1 shown dental handpiece 1 consists from the handle part 2, the angled handle 3 with the cylindrical angle head 4 and the connection piece 5. In the angle head 4 is a compressed air motor for the drive of the drill 6 housed, the compressed air from the line 7 via the connector 5 and is fed through the handle part 2 and the handle 3. The compressed air is used both to drive the motor and to support its rotating parts. the Compressed air released in the engine compartment and in the air bearings is passed through the conduit 8 derived from the handpiece. Pressurized water reaches the angle head via line 9 4, which emerges at the gap 10 and the drilling tool and the treatment site cools.

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'. In the angle head 4, which serves as the motor housing and the one with the covers 11, 12 is completed (these are not in Fig. -2 for the sake of clarity shown), the bearing parts 13 are used for the air bearing of the rotor 14. The rotor consists of the hollow rotor shaft 15, in which a clamping sleeve 16 and a stop 17 are fitted for the insertion of a drilling tool, and on of the shaft seated rotor body 18. The from both ends of the shaft 15 to Rotor body extending bearing journals 19 are applied to the shaft and form with the bearing parts 13 axial bearing gaps 20 on the end faces 21 of the rotor body merge into radial column 22. The supply of the bearing air to the air gaps is done in a known manner via channels provided in the handpiece 7 ', via the ring channels 23 ,. the mounting parts provided with annular grooves 13 arise in the motor housing, and via the bores 24, 24 ', which, as in F i g. 3 illustrates, for example, are offset on the periphery of the bearing parts so that Compressed air can enter the bearing gap uniformly and in sufficient quantities. The supply of the bearing clearance to the radial bearing gaps 22 is expedient not via the air gap 20, but directly via the approximately axially drilled channels 24 '.

Der Rotorkörper 18 selbst besteht aus einzelnen Scheiben 25, die gleichachsig aneinandergereiht sind. The rotor body 18 itself consists of individual disks 25 which are lined up coaxially.

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.The last disks 26 in the axial direction are used as bearing disks which, together with the bearing parts 13, form the radial air gaps 22 limit. The individual disks and the bearing disks are 0.1 mm thick of about 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.There are annular spacers 27 between the individual disks inserted, which are about the same thickness as the discs 25 themselves, so that Slits 28 of about 0.1 mm arise between the disks. Of course they can Washers and the spacers can also be made in one piece, so when assembling the rotor operations can be saved. It is Z. B. possible by deformation the discs at their inner radius in the axial direction the desired distance To determine disk surfaces from each other.

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. From the propellant air channel 7 "into which the nozzle insert 29 with the slot-shaped nozzle 30 is inserted (see. Fig. 4), the drive compressed air flows between the disks 25, which are beveled on their circumference for this purpose, into the slots a. By boundary layer friction of the compressed air on the slurry walls, which increases their roughness are sandblasted, the rotor is then set in rotation. the Compressed air, which is largely relaxed in the engine, is passed through the exhaust air duct 8 '(cf.F i G. 4) and discharged again via line 8 (see FIG. 1).

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.As the drive does not use compressed air as is the case with motors with ball bearings if an oil mist is exposed, it can also be let out directly on the handpiece, without soiling to be expected.

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. When using compressed air, the compressed air motor runs with one pressure from about 5 atü with a speed of up to a few 100,000 revolutions. It will naturally also the drive compressed air itself to the outside through the centrifugal force thrown against the motor housing so that they are no longer in their slots Can deliver drive power to the rotor. In a further development of the invention, it was therefore as indicated in FIG. 5, the inner wall of the housing of the angle head 4 in two places 31 shaped like a pocket that the compressed air thrown outwards like indicated by the arrows 32 - is introduced back into the slots.

Claims

Claims: 1. Dental air motor for drill or other rotating tools in which the shaft of the rotor body of cylindrical axial bearing air gaps is surrounded on the end faces of the rotor in radial Pass over air bearing gaps, characterized in that the radial bearing gaps (22) on the rotor side by closed end faces of the boundary layer friction its circular, radial slotted walls driven rotor body (18) are limited.

2. Motor according to claim 1, characterized in that the rotor body consists of individual coaxially lined up disks (25).

3. Motor according to claim 2, characterized in that the discs (25) by interposing spacers (27) at a distance of about 0.1 mm from each other.

4. Motor nach'Anspruch 2, characterized in that the discs (25) are tapered in their circumference.

5. Motor according to claim 3, characterized in that the discs (25) are about 0.1 mm thick and form a unit with the spacers (27).

6. Motor according to claim 2, characterized in that the discs (25) on its inner radius in the axial direction according to the desired distance of the disk surfaces are expediently deformed by about 0.1 mm from one another.

7. Motor according to claim 2, characterized in that the in the axial Direction of the last disks are designed as stable bearing disks (26).

8. Motor according to claim 7, characterized in that the bearing washers (26) have about 5 times the thickness of the remaining disks (25).

9. Motor according to claim 2, characterized in that the discs (25) are sandblasted to increase their roughness.

10. Motor according to claim 1, characterized in that the motor housing has pocket-like bulges (31) on its inside, which act as guide surfaces under the action of Centrifugal force thrown outwards Introduce compressed air back into the slots (28) of the rotor body.

11. Motor according to claim 1, characterized in that for the feed the internal clearance too the axial and radial bearing gaps separate channels (24,24 ') are provided.

Documents considered: German Auslegeschrift No. 1,099,693.