DE1253865B

DE1253865B - Dental handpiece with a fluid-powered engine

Info

Publication number: DE1253865B
Application number: DED26323A
Authority: DE
Inventors: Dr John Victor Borden; Caroll Sidney Fritz
Original assignee: Dentists Supply Company of New York
Current assignee: Dentists Supply Company of New York
Priority date: 1957-01-18
Filing date: 1957-08-28
Publication date: 1967-11-09

Description

Zahnärztliches Handstück mit strömungsmittelgetriebenem Triebwerk Die Erfindung betrifft ein zahnärztliches Handstück mit strömungsmittelgetriebenem Triebwerk, bei dem die Rotorachse der Turbine über Wälzlager am Gehäuse gelagert ist.Dental handpiece with fluid-powered drive The invention relates to a dental handpiece with a fluid-driven Drive unit in which the rotor axis of the turbine is mounted on the housing via roller bearings is.

Es ist eine Reihe von zahnärztlichen Handstücken mit Gasturbinentriebwerk bekanntgeworden, die mit Drehzahlen bis zu 100000 Ulmin arbeiten. Es hat sich jedoch bei diesen bekannten Triebwerken insbesondere für zahnärztliche Handstücke gezeigt, daß die Lagerung bei diesen hohen Drehzahlen eine so große Reibung hat und einem so großen Verschleiß unterworfen ist, daß eine Steigerung der Drehzahlen mit bekannten technischen Mitteln nicht mehr möglich ist. Da jedoch insbesondere Diamantschleifkörper eine Schnittgeschwindigkeit von über 30m/sec erfordern, sind bei kleinen Werkzeugdurchmessern, wie sie z.. B. bei Zahnärzten oder Graveuren üblich sind, Drehzahlen von über 300 000 U/min notwendig. It is a series of gas turbine powered dental handpieces became known that work with speeds of up to 100,000 Ulmin. It has, however shown in these known thrusters in particular for dental handpieces, that the storage at these high speeds has so much friction and one is subject to so much wear that an increase in the speed with known technical means is no longer possible. Since, however, especially diamond abrasives require a cutting speed of over 30m / sec, are for small tool diameters, as they are common for dentists or engravers, for example, speeds of over 300 000 rpm is necessary.

Bei dem Versuch, derartig hohe Drehzahlen mit nach den bekannten Grundsätzen gebauten Triebwerken zu erreichen, zeigte es sich, daß die Lebensdauer der Lager sehr schnell auf Werte absinkt, die eine Verwendung derartiger Triebwerke im praktischen Bereich illusorisch machen.When attempting such high speeds with according to the known principles built engines, it was found that the life of the bearings drops very quickly to values that make it possible to use such engines in practice Make the area illusory.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Triebwerk für zahnärztliche Handstücke od. dgl. zu schaffen, welches mit den in der Zahnarztpraxis zur Verfügung stehenden Beaufschlagungsdrücken höchste Drehzahlen erreicht, wobei die Lebensdauer der Lagerelemente so groß ist, daß ein wirtschaftlicher, ungestörter Betrieb möglich ist. It is the object of the invention, an engine for dental handpieces od. The like. To create, which with the in the dental practice available application pressures reached highest speeds, whereby the life of the bearing elements is so long that an economical, undisturbed Operation is possible.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß im Gehäuse außer einer Hauptaustrittsöffnung mit Drosselwirkung für das Preßgas Drosselöffnungen vorgesehen sind, durch die ein Teil des aus der Turbine austretenden Preßgases unter Durchströmung der Wälzlager nach außen tritt, und daß die Wälzkörper dieser Wälzlager gegenüber ihren Lagerringen ein solches Spiel haben, daß zwischen ihnen und den Lagerringen ein die Lagerreibung herabsetzendes Gaspolster entsteht. According to the invention this is achieved in that except in the housing a main outlet opening with a throttling effect for the compressed gas throttle openings are provided, through which a part of the compressed gas emerging from the turbine under Flow through the roller bearing to the outside occurs, and that the rolling elements of these rolling bearings have such a play against their bearing rings that between them and the Bearing rings creates a gas cushion which reduces the bearing friction.

Es ist nun zwar bekannt, Wälzlager mit einem Spiel im Anlieferungszustand zu liefern, das jedoch in Betrieb bei Erwärmung des Lagers abnimmt. Ein solches Spiel hat lediglich die Aufgabe, dem Wälzlager eine ausreichende Reserve an Spiel mitzugeben, um im betriebswarmen Zustand einen Restbetrag an Spiel zur Verfügung zu haben, um ein Klemmen der Wälzkörper zwischen den Ringen, also ein Versagen des Lagers, zu hindern. In keinem bekannten Fall reicht ein solches Spiel aus, um die Wälzkörper auf einem sie allseits umgebenden Gaspolster zu tragen. It is now known, rolling bearings with a game in the delivery condition which, however, decreases in operation as the bearing heats up. One such The only task of play is to give the roller bearing a sufficient reserve of play in order to have a remaining amount of game available when it is at operating temperature to have to prevent the rolling elements from jamming between the rings, i.e. a failure of the Camp to prevent. In no known case is such a game enough to get the To carry rolling elements on a gas cushion surrounding them on all sides.

Es ist ferner bekannt, bei Gleitlagern eine Luftschmierung vorzusehen. Luftgeschmierte Gleitlager galten bisher sogar als den Wälzlager überlegen, denn es ist sogar vorgeschlagen worden, bei Drehzahlen über 30 000 U/min, für die sich Wälzlager nach herrschender Meinung nicht eigneten, luftgegeschmierte Gleitlager zu verwenden. It is also known to provide air lubrication in slide bearings. Air-lubricated plain bearings were even considered to be superior to roller bearings, because It has even been suggested, at speeds above 30,000 rpm, for which According to the prevailing opinion, air-lubricated plain bearings are not suitable for rolling bearings to use.

Das Bekanntsein luftgeschmierter Gleitlager konnte die Verwendung von die Lagerreibung herabsetzenden Gaspolstern bei Wälzlagern aber auch aus dem Grunde nicht nahelegen, weil die Betriebsbedingungen bei Wälz- und Gleitlagern wegen der rollenden Reibung im einen und der gleitenden Reibung im anderen Fall nicht vergleichbar sind. The familiarity of air-lubricated plain bearings made it possible to use them of the bearing friction reducing gas cushions in rolling bearings but also from the Reason not obvious because the operating conditions for roller and plain bearings because of rolling friction in one case and sliding friction not in the other are comparable.

Vorteilhafterweise führt die Hauptaustrittsöffnung über eine Drossel zur Atmosphäre. Dies hat den Vorteil, daß ein gewisser Rückdruck im Turbinengehäuse erzeugt wird. Die Beschaffenheit des Gaspolsters hängt vom Druckgefälle zwischen dem Arbeitsraum der Turbine und der Atmosphäre über die gedrosselten Austrittsöffnungen ab. The main outlet opening advantageously leads via a throttle to the atmosphere. This has the advantage that a certain back pressure in the turbine housing is produced. The nature of the gas cushion depends on the pressure gradient between the working space of the turbine and the atmosphere via the throttled outlet openings away.

Im Interesse einer einwandfreien Einstellung des Gaspolsters kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Drossel als federbelastetes Überdruckventil ausgebildet sein, und die Feder dieses obere druckventils kann zu diesem Zweck durch ein verstellbares Widerlager abgestützt sein. In the interest of a correct adjustment of the gas cushion according to a further feature of the invention, the throttle as a spring-loaded pressure relief valve educated be, and the spring of this upper pressure valve can be adjusted for this purpose by an Be supported abutment.

Vorteilhafterweise können bei einem solchen Handstück käfigfreie Wälzlager verwendet werden. Advantageously, with such a handpiece, cage-free Rolling bearings are used.

Wenn zu beiden Seiten des Läufers Wälzlager angeordnet sind, können die Drosselöffnungen an gegenüberliegenden Stirnseiten des Turbinengehäuses angeordnet sein. Nach einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung können die Drosselöffnungen derart bemessen sein, daß die durch beide Wälzlager in der Zeiteinheit hindurchströmenden Gasmengen etwa gleich sind. Die gleichmäßige Verteilung der Gasmengen auf beide Lager ist im Interesse der gleichmäßigen Bildung der Gaspolster in beiden Lagern wünschenswert. If roller bearings are arranged on both sides of the rotor, can the throttle openings are arranged on opposite end faces of the turbine housing be. According to an advantageous feature of the invention, the throttle openings be dimensioned so that the flowing through both rolling bearings in the unit of time Gas quantities are about the same. The even distribution of the gas quantities on both Bearing is in the interest of the even formation of the gas cushions in both bearings desirable.

Wenn ferner die werkzeugseitigen Drosselöffnungen gegenüber der Achse der Läuferwelle in Strömungsrichtung einwärts gegen die Spitze des Werkzeuges geneigt sind, ergibt sich der weitere Vorteil einer Abkühlung des Werkzeuges und der Sauberhaltung der Frässtelle. If, furthermore, the throttle openings on the tool side opposite the axis of the rotor shaft inclined in the direction of flow towards the tip of the tool there is the further advantage of cooling the tool and keeping it clean the milling point.

Nach einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung können zwischen dem Arbeitsraum des Läufers und den Wälzlagern angeordnete, gegen die Bahnen der Wälzkörper der Wälzlager gerichtete Lenkkanäle vorgesehen sein. Diese Lenkkanäle begünstigen die Kühlwirkung des Luftstromes. According to an advantageous feature of the invention, between the Working space of the rotor and the rolling bearings arranged against the paths of the rolling elements the roller bearing directed steering channels can be provided. These steering channels favor the cooling effect of the air flow.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht eines zahnärztlichen Handstücks gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine Draufsicht des in Fig.1 gezeigten zahnärztlichen Handstücks, F i g. 3 eine Unteransicht des in F i g. 1 gezeigten zahnärztlichen Handstücks, F i g. 4 einen senkrechten Längsschnitt durch das in F i g. 1 gezeigte Handstück, Fig. 5 in vergrößertem Maßstab eine Teilansicht in senkrechtem Schnitt des Kopfes des in F i g. 1 gezeigten Handstücks, welcher Konstruktionseinzelheiten zeigt, F i g. 6 einen waagerechten Schnitt durch den Kopf des Handstücks nach der Linie 6-6 der F i g. 5, aus welchem insbesondere das Verhältnis der Wurzelteile der Abstände zwischen den Turbinenschaufeln zu den Wälzlagerkörpern der Lager sowie der Ringraum ersichtlich sind, in welchem die Umfangsteile der Turbinenschaufeln arbeiten, F i g. 7 eine Ansicht in waagerechtem Schnitt durch den Kopf des Handstücks nach der Linie 7-7 der Fig. 5, F i g. 8 eine senkrechte auseinandergezogene Darstellung des in Fig.5 gezeigten Kopfes des Handstücks, wobei einige Teile in senkrechtem Schnitt dargestellt sind, F i g. 9 eine graphische Darstellung, welche die Bereiche der Betriebsgrenzen der durch die Eintrittsdrücke hervorgerufenen Rückdrücke im Kopf des Handstücks sowie den bevorzugten Bereich der Rückdrücke relativ zum Eintrittsdruck zeigt, F i g. 10 eine Seitenansicht eines im Kopfende des Handgriffs des Handstücks verwendeten Halsblocks, Fig. 11 eine Rückansicht des in Fig. 10 gezeigten Halsblocks, F i g. 12 eine Vorderansicht des in F i g. 10 gezeigten Halsblocks, F i g. 13 eine Teilansicht im Längsschnitt einer anderen Ausführungsform des Gasauslaßkanals mit einem selbsttätig arbeitenden Regelventil zur Regelung des Gasaustritts aus der Kammer im Kopf mit einem gleichmäßigen Druck, Fig. 14 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 14-14 der F i g. 4, welche das rückseitige Ende der Verengungsscheibe im Handgriff 24 zeigt. The invention is in the following with reference to the drawings on a Embodiment explained in more detail. It shows F i g. 1 is a side view of a dental handpiece according to the invention, Fig. 2 is a plan view of the in Fig.1 dental handpiece shown, FIG. 3 is a bottom view of the in FIG. 1 dental handpiece shown, FIG. 4 is a vertical longitudinal section that in Fig. 1, FIG. 5 shows a partial view on an enlarged scale in a vertical section of the head of the in F i g. 1 handpiece shown, which Construction details are shown in FIG. 6 a horizontal section through the head of the handpiece according to the line 6-6 in FIG. 5, from which in particular the relationship the root parts of the distances between the turbine blades and the rolling bearing bodies the bearing and the annulus can be seen in which the peripheral parts of the turbine blades work, F i g. 7 is a view in horizontal section through the head of the handpiece along line 7-7 of FIG. 5, FIG. 8 is a vertical exploded view of the head of the handpiece shown in Fig.5, with some parts in vertical Section are shown, F i g. 9 is a graph showing the areas the operating limits of the back pressures caused by the inlet pressures in Head of the handpiece and the preferred range of back pressures relative to the inlet pressure shows F i g. Figure 10 is a side view of a head end of the handle of the handpiece neck block used, Fig. 11 is a rear view of the neck block shown in Fig. 10, F i g. 12 is a front view of the FIG. 10 neck blocks shown, F i g. 13 a Partial view in longitudinal section of another embodiment of the gas outlet channel with an automatically operating control valve to regulate the gas outlet from the Chamber in the head with a uniform pressure, Fig. 14 is a view in section the line 14-14 of FIG. 4, which is the back end of the constriction disk in the handle 24 shows.

Das in den Zeichnungen gezeigte Handstück 22 besteht aus einem Handgriff 24, der bei 26 zur leichteren Handhabung gerändelt ist und an dessen Ende ein Triebwerksgehäuse 28 befestigt ist. Das Ende der Handgriffe ist bei 30 abgewinkelt, wie dies bei Winkelhandstücken üblich ist. The handpiece 22 shown in the drawings consists of a handle 24, which is knurled at 26 for easier handling and at its end an engine housing 28 is attached. The end of the handles are angled at 30 as is the case with angled handpieces is common.

Das Triebwerksgehäuse28 weist eine im wesentlichen zylindrische Bohrung 32 auf, die an ihrem unteren Ende in eine Öffnung 34 übergeht, durch welche sich das normalerweise untere Ende der Läuferwelle 36 des Triebwerks erstreckt. Das normalerweise untere Ende der Läuferwelle 36 ist über ein unteres Wälzlager 38 drehbar gelagert, das aus einem Innenlaufring40, einem Außenlaufring 42 und lose gehaltenen Wälzkörpern, beim dargestellten Beispiel aus Kugeln 44, besteht. Das untere Ende der Läuferwelle 36 ist im inneren Laufring 40 eingepreßt. The engine casing 28 has a substantially cylindrical bore 32, which merges at its lower end into an opening 34 through which the normally lower end of the rotor shaft 36 of the engine extends. That usually The lower end of the rotor shaft 36 is rotatably supported by a lower roller bearing 38, that consists of an inner race 40, an outer race 42 and loosely held rolling elements, in the example shown consists of balls 44. The lower end of the rotor shaft 36 is pressed into the inner race 40.

Der äußere Laufring42 des Lagers sitzt auf einer Schulter 46 im Gehäuse 28 und wird in seiner Lage an dieser Schulter durch einen Klemmring 48 gehalten, der in die Bohrung 32 bei 50 eingeschraubt ist, wobei am unteren Ende des Gehäuses 28 unterhalb des inneren Laufringes 40 ein geringes Spiel 51 vorgesehen ist. Bei einem Handstück, das sich für alle Arten von zahnärztlichen Fräsarbeiten bewährt hat, beträgt der Außendurchmesser des äußeren Laufringes 42 6,35 mm, der Innendurchmesser des Innenlaufringes 3,18 mm und der Durchmesser jeder der fünfzehn Kugeln 44 1 mm, zwischen den Laufringen besteht eine seitliche Radialbeweglichkeit von zwischen 0,007 mm und 0,13 mm, und die Höhe beider Laufringe beträgt etwa 2,38 mm.The outer race 42 of the bearing rests on a shoulder 46 in the housing 28 and is held in its position on this shoulder by a clamping ring 48, which is screwed into the bore 32 at 50, at the lower end of the housing 28 below the inner race 40 a slight play 51 is provided. at a handpiece that has proven itself for all types of dental milling work the outer diameter of the outer race 42 is 6.35 mm, the inner diameter of the inner race 3.18 mm and the diameter of each of the fifteen balls 44 1 mm, between the races there is a lateral radial mobility of between 0.007mm and 0.13mm, and the height of both races is about 2.38mm.

Der Innenlaufring des Wälzlagers 52 ist am oberen Ende der Läuferwelle 36 mit Preßsitz angebracht. The inner race of the rolling bearing 52 is at the upper end of the rotor shaft 36 attached with a press fit.

Das obere Lager 52 besteht aus einem äußeren Laufring 58, der mit Preßsitz in einem Abstandsring 60 sitzt, einem inneren Laufring 54 und lose sitzenden Lagerkugeln 56. Die Höhe des Ringes 60 ist etwas größer als die der Laufringe 54, 58, so daß sein oberes Ende über die Lagerlaufringe hinaus nach oben vorspringt und ein Spiel 61 an der oberen Stirnseite des Lagers 52 gebildet ist. Die Lager 38 und 52 sind im wesentlichen gleich.The upper bearing 52 consists of an outer race 58, which with An interference fit is seated in a spacer ring 60, an inner race 54 and loosely seated Bearing balls 56. The height of the ring 60 is slightly greater than that of the races 54, 58, so that its upper end projects upwards beyond the bearing races and a game 61 is formed on the upper end face of the bearing 52. Camps 38 and 52 are essentially the same.

Eine Kappe 62, die vorzugsweise mittels Gewinde 64 in der Bohrung 32 sitzt, hält den Abstandsring 60 in Anlage an einer ringförmigen Schulter 66 und dient so dazu, das Lager 52 zusammenzuhalten und die Welle 36 in ihrer Lage zu halten sowie das obere Ende der Ausnehmung 32 abzuschließen. A cap 62, which preferably has threads 64 in the bore 32 sits, holds the spacer ring 60 in contact with an annular shoulder 66 and thus serves to hold the bearing 52 together and to hold the shaft 36 in place and to complete the upper end of the recess 32.

Mit der Welle 36 ist ein Turbinenläufer fest verbunden, der sich in axialer und in radialer Richtung erstreckende Flügel oder Schaufeln 68 aufweist. Wie am besten aus F i g. 6 ersichtlich, sind die Schaufeln 68 an ihrer Vorderseite 70 gekrümmt und haben eine ebene Rückseite 72. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die Welle 36 und der Läufer aus einem Stück, beispielsweise aus einem korrosionsbeständigen Metall, sein. Der Durchmesser des Läufers von Schaufelspitze zu Schaufelspitze beträgt bei erfolgreich arbeitenden Handstücken 7,1 mm während der Krümmungsradius der Vordersite der Schaufeln 4.37 mm beträgt. Die ebene Fläche 72 ist mit etwa 121,'-0 zum Durchmesser geneigt. Es wurde festgestellt. daß bei einer in der beschriebenen Weise bemessenen Turbine das eintretende Gas die ebene Fläche 72 beaufschlagen und sich gegen diese ausdehnen kann, um eine maximale, die Turbine um ihre Drehachse antreibende Kraftkomponente zu erzielen. With the shaft 36 a turbine runner is firmly connected, which Has blades or blades 68 extending in the axial and radial directions. As best seen in Fig. 6, the blades 68 are on their front side 70 curved and have a flat back 72. In the preferred embodiment of the invention, the shaft 36 and the rotor can be made in one piece, for example made of a corrosion-resistant metal. The diameter of the rotor from the tip of the blade to the tip of the shovel for successfully working handpieces 7.1 mm while the radius of curvature of the front side of the blades is 4.37 mm. the flat surface 72 is inclined at about 121 ° to the diameter. It was determined. that in the case of a turbine dimensioned in the manner described, the gas entering can act on the flat surface 72 and expand against it to a maximum, to achieve the power component driving the turbine around its axis of rotation.

Wie insbesondere aus F i g. 6 ersichtlich, liegt der Schaufelgrund im wesentlichen über den Wälzkörpern, d. h. den Kugeln 44 und 56. Bei dieser Anordnung wird der Gasstrom unter Druck axial von den Enden der Scheitel der Zwischenräume zwischen den Schaufeln 68 austreten und auf die Kugel 44 und 56 strömen, so daß sie sowohl zur Kühlung als auch zur Bildung des angestrebten Gaspolsters beitragen. As in particular from FIG. 6 shows that the blade base is located essentially above the rolling elements, d. H. the balls 44 and 56. In this arrangement the gas flow is under pressure axially from the ends of the vertices of the interstices exit between the blades 68 and flow onto the ball 44 and 56, so that they contribute both to cooling and to the formation of the desired gas cushion.

Diese letztere Wirkung wird weiter unten näher erläutert.This latter effect is explained in more detail below.

An den gegenüberliegenden Stirnseiten der Turbinenschaufeln sind an der Welle ein oberer Bund 74 und ein unterer Bund 76 vorgesehen. Diese Bunde dienen dazu, die Lager 52 und 38 in einem genauen Abstand vom oberen und vom unteren Ende der Turbinenschaufeln zu halten. Da der Klemmring 48 genau gearbeitet ist, befindet er sich ebenfalls vorzugsweise in einem genauen Abstand vom unteren Ende der Turbinenschaufeln 68. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet sich ein in Fig.5 gezeigtes ringförmiges Schild77, das mit dem unteren Ende des Abstandsringes 60 aus einem Stück bestehen kann, in einem genauen Abstand von den oberen Enden der Schaufeln 68. Der Umfang der Mittelöffnungen im Schild 77 und der Öffnungen 134 im Klemmring 48 befindet sich vorzugsweise im wesentlichen in axialer Ausfluchtung mit der Mitte der Wälzkörper 44 und 56 für einen nachstehend näher beschriebenen Zweck. On the opposite end faces of the turbine blades are an upper collar 74 and a lower collar 76 are provided on the shaft. These covenants serve to keep the bearings 52 and 38 at a precise distance from the top and bottom Hold the end of the turbine blades. Since the clamping ring 48 is worked precisely, it is also preferably at a precise distance from the lower end of turbine blades 68. In a preferred embodiment of the invention an annular shield 77 shown in FIG. 5, which is connected to the lower end of the Spacer ring 60 may be made in one piece, at a precise distance from the upper ends of the blades 68. The perimeter of the central openings in the shield 77 and the Openings 134 in the clamping ring 48 are preferably substantially in the axial direction Alignment with the center of the rollers 44 and 56 for a closer look below described purpose.

Es wurde gefunden, daß die Abstände zwischen den Turbinenschaufeln 68 und dem Schild 77 einerseits und dem Klemmring 48 andererseits kritisch sind. Bei einem Motor der beschriebenen Größe sollen diese Abstände zwischen 0,125 und 0,65 mm liegen. Wenn diese Abstände zu klein sind, wird ein Zustand erzeugt, der die richtige Strömung des Antriebsgases durch die Lager stört, zu einer mangelhaften Kühlung führt und ein sirenenartiges Geräusch hervorruft, während, wenn der Raum zu groß ist, kein ausreichendes Drehmoment erzeugt wird, es sei denn, die Gesamtlänge des Aggregates würde vergrößert, was ja gerade vermieden werden soll. It was found that the distances between the turbine blades 68 and the shield 77 on the one hand and the clamping ring 48 on the other hand are critical. For a motor of the size described, these distances should be between 0.125 and 0.65 mm. If these distances are too small, a condition is created that interferes with the correct flow of the drive gas through the bearings, resulting in an inadequate one Cooling leads and makes a siren-like sound while if the room is too large, sufficient torque will not be generated unless the overall length of the unit would be enlarged, which is precisely what is to be avoided.

Bei der vorangehend beschriebenen Konstruktion ist etwa die äußere Hälfte der Turbinenschaufeln in einer ringförmigen Tasche 79 aufgenommen, welche von der inneren zylindrischen Fläche der Bohrung 32, der Oberseite des Klemmringes 48 und der Unterseite des Schildes 77 begrenzt ist. Diese ringförmige Tasche 79 dient zur Begrenzung der äußeren Teile der Schaufeln 68 und der die Schaufeln beaufschlagenden und sich gegen diese ausdehnenden Gase, so daß der größere Teil der durch die Gase während der Ausdehnung entwickelten Kraft auf die Turbinenschaufeln wirksam wird, um in der Welle 36 ein Drehmoment zu erzeugen. In the construction described above is about the outer Half of the turbine blades received in an annular pocket 79, which from the inner cylindrical surface of bore 32, the top of the clamping ring 48 and the underside of the shield 77 is limited. This annular pocket 79 serves to limit the outer parts of the blades 68 and those acting on the blades and against these expanding gases, so that the greater part of the flow through the gases the force developed during the expansion acts on the turbine blades, to generate a torque in the shaft 36.

Den einzigen möglichen Strömungsweg für den Austritt der Gase aus dem ringförmigen Hohlraum 79 an dessen Enden bilden schmale ringförmige Öff- nungen, die zwischen dem Umfang der Mittelöffnungen im Schild 77 und im Ring 48 sowie in den Bund 74 und 76 gebildet sind und in die Wälzlager 38, 52 führen. The only possible flow path for the gases to exit the annular cavity 79 at its ends form narrow annular openings nings, between the periphery of the central openings in shield 77 and ring 48 as well as in the collar 74 and 76 are formed and lead into the roller bearings 38, 52.

Da die Scheitel der Zwischenräume zwischen den Schaufeln 68 sich im wesentlichen in axialer Ausfluchtung mit den Wälzkörpern jedes Lagers befinden und sich der Turbinenläufer bei seinem Umlauf zweimal so schnell bewegt wie die Wälzkörper, werden die Wälzkörper ständig von aufeinanderfolgenden Gasströmen beaufschlagt. Dabei können der Spalt zwischen dem inneren Umfang des Schildes 77 und dem Bund 74, der Spalt zwischen dem Klemmring 48 und dem Bund 76 sowie zusätzliche Axialkanäle 134 im Klemmring 48 als Lenkeinrichtungen dienen, die die aus der Tasche79 austretende Luft gegen die Bahnen der Wälzkörper 56 bzw. 44 lenken. Since the apex of the spaces between the blades 68 are are essentially in axial alignment with the rollers of each bearing and the turbine runner rotates twice as fast as that Rolling bodies, the rolling bodies are constantly acted upon by successive gas flows. The gap between the inner circumference of the shield 77 and the collar 74, the gap between the clamping ring 48 and the collar 76 and additional axial channels 134 in the clamping ring 48 serve as steering devices which the emerging from the pocket 79 Direct air against the paths of the rolling elements 56 and 44, respectively.

Es wurde festgestellt, daß die Größe des Drehmoments am Werkzeugschaft und die Weichheit des Betriebs mit verengenden Auslässen, wie sie z. B. durch das Schild 77 und den Ring 48 vorgesehen sind, besser sind. It was found that the magnitude of the torque on the tool shank and the smoothness of the constricting outlet operation, e.g. B. by the Shield 77 and the ring 48 are provided, are better.

Die Kappe 62 ist mit einer oder mehreren gedrosselten Gasauslaßbohrungen 78 versehen, durch die das Gas aus dem oberen Ende des Ringraums79, das zwischen dem äußeren Laufring 58 und dem inneren Laufring 54 des oberen Lagers 52 hindurchströmt, austritt. Diese Anordnung erleichtert das Kühlen und die Bildung des Gaspolsters in dem Lager und verringert die Verwirbelung des Gases innerhalb des Gehäuses. Ferner ergibt sich, wie weiter unten näher erläutert wird, ein zusätzlicher Vorteil. The cap 62 is provided with one or more throttled gas outlet bores 78 provided, through which the gas from the upper end of the annular space 79, which between flows through the outer race 58 and the inner race 54 of the upper bearing 52, exit. This arrangement facilitates cooling and the formation of the gas cushion in the bearing and reduces the turbulence of the gas within the housing. Further As will be explained in more detail below, there is an additional advantage.

Im unteren Ende des Gehäuses sind mehrere, vorzugsweise drei, gedrosselte Gasaustrittsöffnungen 80 vorgesehen, die in gleichmäßigen Abständen um das untere Ende der Welle 36 angeordnet sind, um das Austreten des vom Läufer abströmenden Gases zwischen den Laufringen 40 und 42 des unteren Lagers 38 an den Wälzkörpern 44 vorbei und die Bildung eines Gaspolsters in diesem Lager zu gewährleisten. Ferner sind die Kanäle 80 etwas zur Achse der Welle 36 geneigt, um das ausströmende Gas gegen die Spitze eines Werkzeuges zu richten, welches normalerweise im unteren Ende der Turbinenwelle sitzt. In the lower end of the housing there are several, preferably three, throttled Gas outlet openings 80 are provided, which are evenly spaced around the lower End of the shaft 36 are arranged to prevent the outflow from the rotor Gas between the races 40 and 42 of the lower bearing 38 on the rolling elements 44 and to ensure the formation of a gas cushion in this camp. Further the channels 80 are inclined slightly to the axis of the shaft 36, around the outflowing gas aimed at the tip of a tool, which is usually in the lower end the turbine shaft is seated.

Wie F i g. 4, 5, 6, 8 und 10 zeigen, besteht ein am Turbinengehäuse liegender Teil des Handgriffs aus einem dünnen Metallrohr 82, in dessen Ende ein Halsblock 84 sitzt. Der Halsblock 84 ist mit einer Axialbohrung 86 versehen, deren äußeres Ende als Düse dient, um einen Gasstrahl kontinuierlich tangential gegen den Außenabschnitt der Turbinenschaufeln 68 zu richten. Die Bohrung 86 ist so ausgebildet, daß der Gasstrahl auf die Flächen 72 der Schaufeln 68 im wesentlichen in dem in Fig. 6 gezeigten Tangentialwinkel gegen die Achse des Turbinenläufers etwa in der Mitte der Turbinenschaufeln gerichtet ist, so daß das Gas im wesentlichen gleichmäßig aus den entgegengesetzten Enden der Räume zwischen den Schaufeln und durch die Lager austritt. Like F i g. 4, 5, 6, 8 and 10 show there is an on the turbine housing lying part of the handle made of a thin metal tube 82, in the end of a Neck block 84 is seated. The neck block 84 is provided with an axial bore 86, the outer end serves as a nozzle to a gas jet continuously tangential against straighten the outer portion of the turbine blades 68. The bore 86 is designed so that the gas jet on the surfaces 72 of the blades 68 essentially in the in Fig. 6 shown tangential angle against the axis of the turbine rotor approximately in the Center of the turbine blades is directed so that the gas is substantially uniform from opposite ends of the spaces between the blades and through the bearings exit.

Die Mitte des Gasstroms liegt von der durch die Spitzen der Schaufeln 68 beschriebenen kreisförmigen Bahn nach innen, wobei sich der Strom der Schaufeln bei der Benihrung mit den Flächen 72 in allen Richtungen ausdehnt, so daß der Turbinenläufer ein maximales Drehmoment abgeben kann.The center of the gas flow is from that through the tips of the blades 68 described circular path inwards, with the flow of the blades when in contact with the surfaces 72 expands in all directions, so that the turbine runner can deliver a maximum torque.

Im Halsblock ist auf der der Bohrung 86 diametral gegenüberliegenden Seite ein Schlitz88 ausgebildet, um Gas aus dem Turbinengehäuse radial in den Handgriff abzuleiten. Wie sich am besten aus Fig.12 ergibt, hat der Schlitz 88 einen wesentlich größeren Querschnitt als die Bohrung 86, so daß sich der Druck des in die Ausnehmung 32 austretenden Gases leicht in dieser entspannen kann und das entspannte Gas aus der Ausnehmung 32 in der Hauptsache durch den Schlitz 88 austritt, während ein Teil durch die Bohrung78 in der Kappe und durch die Bohrungen 80 im Gehäuse 28 austritt. In the neck block is on the hole 86 diametrically opposite Side a slot88 formed, to get gas from the turbine casing derive radially into the handle. As can best be seen from Fig. 12, the Slot 88 has a much larger cross section than the bore 86, so that the pressure of the gas emerging into the recess 32 relax slightly in this can and the expanded gas from the recess 32 mainly through the slot 88 exits, while a part through the bore 78 in the cap and through the bores 80 exits in the housing 28.

Hierbei ist zu beachten, daß infolge des geringen Abstandes der Einlaßbohrung 86 vom Auslaßschlitz 88 das Gas etwas weniger als 360° um das Gehäuse herumströmt, bevor es austritt, so daß der größtmögliche Anteil der in dem sich im Gehäuse entspannenden Gas enthaltenen Energie für den Antrieb der Turbine ausgenutzt wird. It should be noted that due to the small distance between the inlet bore 86 from the outlet slot 88 the gas flows a little less than 360 ° around the housing, before it emerges, so that the greatest possible proportion of the in the case is relaxing The energy contained in the gas is used to drive the turbine.

Der Halsblock ist ferner mit einer weiteren Bohrung 90 versehen, die an ihrem vorderen Ende mit einer geneigten Bohrung 92 in der Hülse 94 (F i g. 5) in Verbindung steht, die dazu dient, Wasser auf den Fräser zu leiten. Im Halsblock 84 ist noch eine Bohrung 87 vorgesehen, die sich von dessen hinterem Ende nach innen erstreckt und die größer ist als die Einströmbohrung 86 und mit dieser in Verbindung steht. Mit den Bohrungen 87 und 90 sind Rohre 96 und 98 z. B. durch Hartlötung verbunden, welche zur Gas- bzw. Wasserzufuhr dienen. Die äußeren Enden dieser Rohre erstrecken sich zum hinteren Ende des Handgriffs 22 und durch dieses zur Verbindung mit biegsamen Rohren, durch die die Gas- bzw. Wasserzufuhr erfolgt. The neck block is also provided with a further bore 90, which at its front end with an inclined bore 92 in the sleeve 94 (F i g. 5) which is used to direct water onto the cutter. In the neck block 84 a bore 87 is also provided, which extends from its rear end inward extends and which is larger than the inflow bore 86 and in communication therewith stands. With the bores 87 and 90 pipes 96 and 98 z. B. connected by brazing, which are used for gas or water supply. The outer ends of these tubes extend to the rear of the handle 22 and through it for connection to flexible ones Pipes through which the gas or water is supplied.

Das Rohr 82 ist an einer Stelle, die sich vom Halsblock nach außen im Abstand befindet, mit einer Scheibe 100 versehen, die Bohrungen 102 und 104 für die Hindurchführung der Wasser- und Luftrohre 94 und 96 aufweist. Der Umfang dieser Bohrungen liegt fest an der Außenfläche dieser Rohre an, so daß eine Gaskammer begrenzt wird, in welcher das austretende Gas auf einem bestimmten Druck, z. B. bei der hier beschriebenen Größe des Handstücks und der Turbine zwischen 0,07 und 0,35 kg/cm2 gehalten wird. Dieser Druck hängt, entsprechend der nachstehend erläuterten graphischen Darstellung in F i g. 9 vom Beaufschlagungsdruck ab. The tube 82 is at a point that extends outward from the neck block located at a distance, provided with a washer 100, the holes 102 and 104 for the passage of the water and air pipes 94 and 96 has. The scope of this Bores rests firmly on the outer surface of these pipes, so that a gas chamber is limited is, in which the escaping gas at a certain pressure, z. B. at this one described size of the handpiece and the turbine between 0.07 and 0.35 kg / cm2 is held. This pressure depends, according to the graph discussed below Representation in FIG. 9 depends on the loading pressure.

Wie ersichtlich, muß das aus dem Gehäuse durch den Auslaßkanal oder Schlitz 88 im Halsblock 84 austretende Gas durch die Auslaßöffnung 106 in der Scheibe 100 hindurchtreten, wobei durch die Verengung des Kanals 106 ein Rückdruck innerhalb der Gaskammer im Rohr 82 erzeugt wird, der eine wichtige Wirkung auf den Betrieb der Turbine hat. Es wurde beobachtet, daß durch einen zu hohen Gegendruck die Turbine beträchtlich verlangsamt wird und daß bei zu niederem Gegendruck, d. h. wenn das Gas frei austritt, für die Erzielung der gewünschten hohen Geschwindigkeit übermäßig hohe Eintrittsdrücke erforderlich sind.As can be seen, the must from the housing through the outlet channel or Slit 88 in neck block 84 exits gas through outlet opening 106 in the disc 100 pass through, with a back pressure inside through the narrowing of the channel 106 The gas chamber is created in the pipe 82, which has an important effect on the operation the turbine has. It was observed that the turbine is slowed down considerably and that if the back pressure is too low, d. H. if that Gas escapes excessively for the achievement of the desired high speed high inlet pressures are required.

Es wurde festgestellt, daß die verengte Öffnung 106 so bemessen sein soll, daß der Rückdruck das durch die Kurven in F i g. 9 dargestellte Verhältnis zum Eintrittsdruck haben soll. Diese Kurven wurden nach Werten aufgezeichnet, die aus dem Betrieb von Handstücken der erwähnten Größe unter Verwendung der beschriebenen Lager erhalten wurden. Dabei hat der Einlaßkanal 86 einen Durchmesser von 1,18 mm, die Bohrung 78 in der Kappe 62 einen Durchmesser von 0,79 mm, die drei Bohrungen 80 je einen Durchmesser von 0,53 mm, während der Unterschied in den Durchmessern zwischen der Welle 36 und der Bohrung 34 im Gehäuse 28 etwa 0,08 mm beträgt. Alle erwähnten Bohrungen, Kanäle und Ringräume um den unteren Stummel der Welle 36 sind Öffnungen, durch welche Gas zusätzlich zu dem durch die verengte Öffnung 106 gebildeten Hauptauslaß austreten kann. The narrowed opening 106 was found to be sized is intended that the back pressure that is indicated by the curves in F i g. 9 relationship shown should have to the inlet pressure. These curves were recorded according to values that from the operation of handpieces of the size mentioned using those described Bearings were received. The inlet channel 86 has a diameter of 1.18 mm, the bore 78 in the cap 62 has a diameter of 0.79 mm, the three bores 80 each a diameter of 0.53mm, while the difference in diameters between the shaft 36 and the bore 34 in the housing 28 is approximately 0.08 mm. All mentioned bores, channels and annular spaces around the lower stub of the shaft 36 are Openings through which gas in addition to that formed by the narrowed opening 106 Main outlet can escape.

In F i g. 9 sind außer den Kurven A und B für den höchsten und den niedrigsten relativen Rückdruck in der Ausnehmung 32 des Kopfes 28 auch ein optimaler Bereich der Rückdrücke durch eine Kurve C dargestellt. Rückdrücke, welche zwischen den Maxima-und Minimakurven liegen, ermöglichen einen zufriedenstellenden Betrieb des Handstücks, jedoch liefert der bevorzugte Bereich der Rückdrücke entlang Kurve C relativ zum Eintrittsdruck die besten Betriebsbedingungen hinsichtlich Drehzahl, Drehmoment, Laufruhe und Schwingungs- bzw. Erschütterungsfreiheit, und damit hinsichtlich des Schutzes des Patienten gegen Trauma. Wie ferner aus der Kurve ersichtlich, liegen die vorzugsweisen Beaufschlagungsdrücke im niederen Druckbereich und stehen im allgemeinen in jeder zahnärztlichen Ordination zur Verfügung. Es sind daher keine zusätzlichen Hochdruckverdichter nötig. In Fig. 9 are except for curves A and B for the highest and the lowest relative back pressure in the recess 32 of the head 28 is also an optimal one Range of back pressures represented by a curve C. Back pressures between the maximum and minimum curves allow satisfactory operation of the handpiece, however, provides the preferred range of back pressures along the curve C relative to the inlet pressure the best operating conditions in terms of speed, Torque, smoothness and freedom from vibrations or vibrations, and thus with regard to protecting the patient against trauma. As can also be seen from the curve, lie the preferred application pressures in the lower pressure range and are generally available available in every dental practice. There are therefore no additional ones High pressure compressor required.

Der äußere Endteil des Handgriffs 24 hat vorzugsweise einen größeren Durchmesser als das Rohr 82. The outer end portion of the handle 24 preferably has a larger one Diameter than the tube 82.

Auf das äußere Ende des Handgriffes ist ein End-bzw. Spannringlll auQeschraubt, der ein Filter, beispielsweise eine Drahtmaschenscheibe 113 aus korrosionsbeständigem Material od. dgl., hält. Die Rohre 96 und 98 erstrecken sich durch Öffnungen in der Filterscheibe für den Eintritt von Wasser und Gas.On the outer end of the handle is an end or. Clamping ringlll auQeschraubt that a filter, for example a wire mesh disc 113 made of corrosion-resistant Material or the like., Holds. The tubes 96 and 98 extend through openings in FIG the filter disc for the entry of water and gas.

Die Aufgabe der Filterscheibe bzw. des Siebs 113 besteht darin, von der Turbine stammende Geräusche großer Tonhöhe zu dämpfen. Vorzugsweise wird statt oder zusätzlich zum Sieb 113 das äußere Ende des Handgriffs 22 mit einem korrosionsbeständigen Metallgewebe oder mit Metallwolle abgedichtet, um die Filterwirkung zu steigern.The task of the filter disk or the sieve 113 is to remove from to dampen high pitch noises coming from the turbine. Preferably is held or in addition to the sieve 113, the outer end of the handle 22 with a corrosion-resistant one Metal mesh or sealed with metal wool to increase the filter effect.

Der Turbinenläufer ist mit einem Klemmfutter für einen zahnärztlichen Fräser od. dgl. versehen, das eine Gewindebohrung 110 aufweist, welche sich vom unteren Ende der Welle 6 nach innen fast zu deren oberem Ende erstreckt. Das obere Ende der Bohrung 110 steht mit einer Öffnung 112 von kleinerem Durchmesser als die Bohrung 110 in Verbindung, welche sich axial durch das obere Ende der Welle erstreckt und eine ringförmige Schulterll2' bildet. The turbine runner is with a clamping chuck for a dental Mill od. The like. Provided, which has a threaded hole 110, which extends from the lower end of the shaft 6 extends inwardly almost to the upper end thereof. The top End of the bore 110 stands with an opening 112 of smaller diameter than that Bore 110 in communication which extends axially through the upper end of the shaft and forms an annular shoulder 11 '.

Eine Hülse 114 aus einem ausdehnbaren Reibungsmaterial, wie Polyäthylen od. dgl., deren Außendurchmesser im wesentlichen gleich dem Gewindespitzendurchmesser in der Bohrung 110 ist, wird in die erwähnte Gewindebohrung eingeschoben, bis sie sich in Anlage an der ringförmigen Schulter 112' am oberen Ende der Bohrung befindet. Der Innendurchmesser der Hülse 114 ist geringfügig kleiner als der Außendurchmesser des Schafts eines Fräsers 116, der axial in die Hülse von deren unterem Ende aus eingedrückt wird. Beim Einführen des Fräsers in die dehnbare Hülse wird diese erweitert und paßt sich der Form der Gewindegänge in der Bohrung an, wie in F i g. 5 gezeigt. Dies hat einen festen Reibungssitz zwischen der Hülse und dem Fräser zur Folge, verhindert das Herausfallen des Fräsers und ermöglicht ferner, daß der Fräser in jeder gewünschten Längsstellung im Klemmfutter gehalten werden kann. Der Gewindeeingriff der Bohrung mit der Hülse verhindert ferner das unbeabsichtigte Herausziehen der Hülse, beispielsweise beim Herausnehmen eines Fräsers. Da der Fräser durch Reibungssitz in der Hülse gehalten wird, kann er mit verschiedener Tiefe eingesetzt werden, wodurch innerhalb bestimmter Grenzen die Notwendigkeit vermieden wird, Fräser von verschiedener Länge vorzusehen. Ferner können bei Verwendung von Hülsen verschiedener Dicke Fräser mit Schäften benutzt werden, die einen kleineren Durchmesser als dargestellt besitzen. Dies ist vorteilhaft, da das Hauptprinzip der Arbeitsweise des Handstücks für einen bestmöglichen Wirkungsgrad viel mehr in der Drehzahl statt in der Massenträgheit liegt.A sleeve 114 made from an expandable friction material such as polyethylene or the like, the outer diameter of which is essentially equal to the thread tip diameter is in the bore 110, is inserted into the aforementioned threaded hole until it is in abutment with the annular shoulder 112 'at the top of the bore. The inner diameter of the sleeve 114 is slightly smaller than the outer diameter of the shank of a milling cutter 116 which extends axially into the sleeve from its lower end is pushed in. When the milling cutter is inserted into the expandable sleeve, it is expanded and adapts to the shape of the threads in the bore, as in FIG. 5 shown. This results in a tight friction fit between the sleeve and the milling cutter, prevents the cutter from falling out and also enables the cutter to be in can be held in any desired longitudinal position in the clamping chuck. Of the Thread engagement the bore with the sleeve also prevents the unintentional withdrawal of the Sleeve, for example when removing a milling cutter. Because the cutter by friction fit is held in the sleeve, it can be used with different depths, whereby within certain limits the need is avoided to use different milling cutters Length to be provided. Furthermore, milling cutters can be used when using sleeves of different thicknesses be used with shafts that have a smaller diameter than shown. This is beneficial as the main principle of how the handpiece works for one best possible efficiency much more in speed than in inertia lies.

Das Einsetzen des Fräsers in die Hülse wird durch die im oberen Ende der Welle 36 vorgesehene Öffnung 112 erleichtert, da in der Hülse keine Luft eingeschlossen wird, die diesem Einsetzen Widerstand leisten würde. Ferner ermöglicht die Öffnung 112, daß irgendwelches Material, das in das Klemmfutter gelangt ist, dadurch herausgesaugt werden kann, daß die Luft rasch durch die Öffnung nach dem Hindurchtreten durch das obere Lager hindurchtritt und über den Auslaßkanal 78 in der Kappe 72 ausströmt. The insertion of the milling cutter into the sleeve is done through the in the upper end The opening 112 provided in the shaft 36 is facilitated since no air is trapped in the sleeve that would resist this onset. It also enables the opening 112 that any material that has got into the clamping chuck will be sucked out thereby can be that the air rapidly through the opening after passing through the upper bearing passes and flows out via the outlet channel 78 in the cap 72.

Außerdem kann, falls ein Fräser von seinem Schaft abbricht, der abgebrochene Schaft dadurch leicht aus der Hülse 114 entfernt werden, daß ein dünner Draht durch die Öffnung 112 eingeführt und der abgebrochene Schaft aus der Hülse herausgeschoben wird.In addition, if a milling cutter breaks off its shank, the broken one can The shaft can be easily removed from the sleeve 114 by passing a thin wire through it the opening 112 is inserted and the broken shaft pushed out of the sleeve will.

Das Handstück wird über geeignete Ventile an eine Preßluftquelle und gegebenenfalls an die Wasserleitung angeschlossen, die beide normalerweise in einem zahnärztlichen Ordinationsraum vorhanden sind. Für die Preßluft wird vorzugsweise ein Druck zwischen 1,4 und 2,1 kg/cm2 verwendet. Die Preßluftquelle soll bei diesem Druck etwa 301/min liefern. Die Luft strömt im Handstück durch das Rohr 96, tritt durch die als Düse wirkende Bohrung 86 im Halsblock 84 aus und beaufschlagt als Hochdruckstrahl tangential die Axialschaufeln68 des Turbinenläufers, wie in Fig. 6 gezeigt, wobei sie gegen die ebenen Flächen 72 des Turbinenläufers expandiert und den Turbinenläufer mit einer Drehzahl bis über100 000 Ulmin, je nach der Einstellung des Lufteinlaßventils, antreibt. Die Entspannung des Gases dauert fast während 3600 um das Innere des Gehäuses herum an. The handpiece is connected to a compressed air source via suitable valves and possibly connected to the water pipe, both of which are normally in a dental practice room are available. For the compressed air is preferred a pressure between 1.4 and 2.1 kg / cm2 is used. The compressed air source should be in this Deliver pressure about 301 / min. The air flows in the handpiece through the tube 96, occurs through the bore 86 acting as a nozzle in the neck block 84 and acted upon as High pressure jet tangentially the axial blades68 of the turbine rotor, as in Fig. 6, expanding against the flat surfaces 72 of the turbine runner and the turbine runner with a speed of over 100,000 rpm, depending on the setting of the air inlet valve. The expansion of the gas lasts almost during 3600 around the inside of the case.

Der Expansionsbereich ist auf die ringförmige Tasche 79 begrenzt, welche durch die Gehäusebohrung, den Klemmring 48 und das ringförmige Schild 77 oder, falls kein Schild 77 vorgesehen ist, durch das obere Lager und den Abstandsring gebildet wird.The expansion area is limited to the annular pocket 79, which through the housing bore, the clamping ring 48 and the annular shield 77 or, if shield 77 is not provided, through the upper bearing and spacer ring is formed.

In der Zwischenzeit tritt überschüssige Luft aus dem oberen und dem unteren Ende der Räume zwischen den Turbinenschaufeln68 an deren Wurzelflächen aus und gelangt durch verengte ringförmige Öffnungen auf die Wälzkörper zwischen den Innen-und den Außenlaufringen der Lager 44 und 52. In the meantime, excess air comes out of the top and the lower end of the spaces between the turbine blades68 at their root surfaces and passes through narrowed annular openings on the rolling elements between the Inner and outer races of bearings 44 and 52.

Dieses austretende Gas hat das Betreben, die Walzkörper so zu umhüllen, daß diese miteinander und mit den Laufflächen der äußeren und inneren Laufringe keine metallische Berührung haben. Dies ist in etwas übertriebener Form in F i g. 5 dargestellt. Dabei werden außerdem Öldämpfe im Gas auf die benachbarten Teile jedes Lagers geschleudert, so daß diese bei Nichtbestehen des Luftpolsters, z. B. beim Anlaufen oder bei starken seitlichen Arbeitsdrücken, zusätzlich geschmiert werden.This escaping gas tends to envelop the rolling bodies in such a way that that these with each other and with the running surfaces of the outer and inner races have no metallic contact. This is in somewhat exaggerated form in FIG. 5 shown. In the process, oil vapors in the gas are also transferred to the neighboring parts each bearing thrown, so that this is in the absence of the air cushion, z. B. when starting or with strong lateral working pressures, additionally lubricated will.

Das aus den Lagern austretende Gas strömt durch die Öffnung 78 in der Kappe sowie durch die Auslaßkanäle 80 im unteren Teil des Gehäuses aus und wird durch die letzteren zur Kühlung gegen den Fräser gerichtet. The gas exiting the bearings flows through opening 78 in FIG the cap as well as through the outlet channels 80 in the lower part of the housing and is directed by the latter for cooling against the cutter.

Ein wesentlicher Teil der der Turbine zugeführten Luft tritt durch den Schlitz 88 und die verengte Austrittsöffnung 106 aus, welche den Gasdruck innerhalb der Turbinenkammer auf dem obenerwähnten Druck relativ zum Eintrittsdruck hält. Dieser bewirkt ein Drehmoment, bei dem ein ausreichender Arbeitsdruck von etwa 0,45 kg durch einen Fräser auf beispielsweise eine Zahnfläche ausgeübt werden kann. A substantial part of the air supplied to the turbine passes through the slot 88 and the narrowed outlet opening 106, which the gas pressure within the turbine chamber maintains the above-mentioned pressure relative to the inlet pressure. This causes a torque at which a sufficient working pressure of about 0.45 kg can be exerted by a milling cutter on, for example, a tooth surface.

Selbst wenn einige Fräser durch diesen Druck abgebremst werden, treten keine Schädigungen des Triebwerkes auf. Die Verwendung eines relativ niedrigen Arbeitsdrucks ist außerdem ein Sicherheitsfaktor, um unbeabsichtigtes oder versehentliches Schneiden mit dem Fräser zu verhindern. Jedoch wird dadurch infolge der sehr hohen Drehzahlen die Arbeitsgeschwindigkeit selbst durch harten Zahnemail nicht vermindert.Even if some cutters are slowed down by this pressure, pedal no damage to the engine. The use of a relatively low working pressure is also a safety factor to prevent accidental or accidental cutting to prevent with the cutter. However, this is due to the very high speeds the working speed is not reduced even by hard enamel.

Die bevorzugte empfohlene Bohrtechnik, besonders für das Entfernen des Emails, wenn z. B. ein Zahn für die Aufnahme einer Krone vorbereitet werden soll, ist eine leichte, dem Bürsten ähnliche Werkzeugführung. Das Schneiden von Zahnmaterial und anderen harten Stoffen, wie z. B. von Dentalmetallen, geht ungewöhnlich rasch und sicher vor sich, wobei praktisch keine traumatischen Wirkungen beim Patienten auftreten und dieser kaum empfindet, daß gebohrt oder geschnitten wird. Das Schneiden geschieht bei Bedarf unter gleichzeitiger Spülung der Zahnfläche und des Fräsers, während der Bohrer ständig durch aus dem unteren Ende des Turbinenkopfes in Richtung auf den Fräser und den Zahn austretende Luft gekühlt wird. The preferred recommended drilling technique, especially for removal of the email, if z. B. a tooth can be prepared to receive a crown is a light tool guide similar to brushing. The cutting of Tooth material and other hard materials, such as B. of dental metals is unusual quickly and safely in front of you, with practically no traumatic effects on the patient occur and he hardly feels that they are drilling or cutting. The cutting If necessary, the tooth surface and the cutter are rinsed at the same time, while the drill is constantly going through from the lower end of the turbine head towards Air escaping onto the cutter and the tooth is cooled.

Obwohl bei ungewöhnlich hohen Drehzahlen gearbeitet wird, arbeiten die Lager, welche die einzigen Teile des Handstücks sind, die einem Verschleiß ausgesetzt sind, praktisch ohne Reibung kühl und werden gegebenenfalls durch Öl leicht geschmiert, so daß die Lebensdauer solcher Lager viele Monate betragen kann. Ferner kann das Auswechseln der Lager und der Klemmfutterhülse einfach und rasch durch den Zahnarzt oder einen Assistenten unter Verwendung eines zusammengesetzten Werkzeugs einfacher Bauart geschehen. Although working at unusually high speeds, work the bearings, which are the only parts of the handpiece subject to wear are cool, with practically no friction and are lightly lubricated by oil if necessary, so that the life of such bearings can be many months. Furthermore, this can The dentist can quickly and easily replace the bearings and the clamping chuck sleeve or an assistant using a compound tool easier Type of construction happen.

Eine andere Ausführungsform der Verengung für den Gasaustritt durch das hintere Ende des Handgriffs 22 ist in F i g. 13 dargestellt. Statt einer festen Öffnung 106 in der Scheibe 100, wie vorangehend beschrieben, kann eine andere Form einer gesteuerten und verstellbaren Verengung verwendet werden, von der Einzelheiten in beispielsweiser Ausführungsform in der Zeichnung gezeigt sind. Wie ersichtlich, ist ein zylindrischer Stopfen 118 durch Hartlötung oder in anderer Weise im Inneren des Rohrs 82, benachbart dessen äußerem Ende, befestigt. Dieser Stopfen ist mit geeigneten Bohrungen zur Hindurchführung der Gas- und Wasserzufuhrrohre 96 und 98 versehen. Another embodiment of the constriction for the gas outlet through the rear end of the handle 22 is shown in FIG. 13 shown. Instead of a fixed one Opening 106 in disk 100, as previously described, may have a different shape a controlled and adjustable narrowing can be used from the details are shown in an exemplary embodiment in the drawing. As can be seen is a cylindrical plug 118 by brazing or otherwise internally of the tube 82, adjacent the outer end thereof. This stopper is with suitable bores for the passage of the gas and water supply pipes 96 and 98 Mistake.

Der Stopfen ist ferner mit einer Gasaustrittsbohrung 120 versehen, die sich in seiner Längsrichtung durchgehend erstreckt und deren inneres oder Einlaßende bei 122 verengt ist, während ihr äußeres Ende mit einem Innengewinde 124 versehen ist. Benachbart dem verengten Ende 122 ist ein Kugelrückschlagventil 126 beweglich, das, wenn es sich auf seinem Sitz befindet, das verengte Ende der Bohrung 120 verschließt. Zwischen der Kugel 126 und dem inneren Ende eines mit einem Gewinde versehenen Sitzes 130, der in dem mit einem Gewinde versehenen Ende 124 der Bohrung 120 axial verstellbar ist, ist eine Druckfeder 128 von verhältnismäßig geringer Kraft angeordnet, welche mit Hilfe des Gewindesitzes in ihrer Spannung verändert werden kann, so daß der durch sie gegen die Kugel 126 ausgeübte Druck verändert werden kann. Der Sitz 130 ist mit einer mittigen Bohrung 132 von polygonaler Form versehen, so daß ein Drehwerkzeug eingesetzt werden kann, beispielsweise ein Spezialschlüssel, um eine Verstellung des Sitzes 130 zur Veränderung des Drucks der Feder 128 im Sinn einer Erhöhung oder Verminderung desselben vornehmen zu können. Die Öffnung 132 ist vorzugsweise größer als der Durchmesser der verengten Öffnung 122, so daß der gesteuerte Gasaustritt, wie er durch den Druck des aus dem Rohr 82 austretenden Gases gegen die Kugel 126 und die Feder 128 bewirkt wird, nicht behindert wird. Durch die beschriebene Ventilanordnung läßt sich innerhalb des Gehäuses 28 ein gesteuerter Druck erzielen, selbst wenn der Eintrittsgasdruck sich während des Betriebs des Handstücks verändert. The stopper is also provided with a gas outlet bore 120, which extends continuously in its longitudinal direction and its inner or inlet end is narrowed at 122, while its outer end is provided with an internal thread 124 is. Adjacent the narrowed end 122 is a ball check valve 126 movable, which, when it is on its seat, is the narrowed end of the bore 120 locks. Between the ball 126 and the inner end of one with a thread provided seat 130 which is in the threaded end 124 of the bore 120 is axially adjustable, a compression spring 128 is relatively smaller Force arranged, which changes with the help of the thread seat in their tension can be so that the pressure exerted by them against the ball 126 changes can be. The seat 130 is polygonal in shape with a central bore 132 provided so that a turning tool can be used, for example a special key, an adjustment of the seat 130 to change the pressure of the spring 128 in mind to be able to increase or decrease the same. The opening 132 is preferably larger than the diameter of the narrowed opening 122 so that the controlled gas leakage, as determined by the pressure of the exiting pipe 82 Gas against the ball 126 and the spring 128 is effected, is not hindered. The valve arrangement described can be a controlled within the housing 28 Achieve pressure even if the inlet gas pressure changes during operation of the Handpiece changed.

Zum Einsetzen des Werkzeugs wird die Klemmfutterhülse 114 in die Gewindebohrung 110 der Welle 36 eingesetzt, bis sie an der ringförmigen Schulter 112' zur Anlage kommt. Hierauf wird z. B. ein Fräser 116 in die Hülse 114 eingesteckt, wodurch diese in das Gewinde 110 eingedrückt und eine axiale Bewegung der Hülse relativ zur Welle 36 verhindert wird. Das Einsetzen des Fräsers 116 in die Hülse 114 kann dadurch erleichtert werden, daß vorher das obere Ende des Fräserschafts in ein Gleitmittel eingetaucht wird. To insert the tool, the clamping chuck sleeve 114 is inserted into the Threaded hole 110 of shaft 36 is inserted until it rests on the annular shoulder 112 'comes to the plant. Thereupon z. B. inserted a milling cutter 116 into the sleeve 114, whereby this is pressed into the thread 110 and an axial movement of the sleeve relative to the shaft 36 is prevented. Inserting the reamer 116 into the sleeve 114 can be made easier by removing the upper end of the cutter shank beforehand is dipped in a lubricant.

Da die Hülse vorzugsweise aus einem geeigneten Harz wie Polyäthylen hergestellt ist, wird diese durch die normalen von den Zahnärzten für das Einsetzen von Fräsern in die üblichen Bohrfutter verwendete Gleitmittel nicht beschädigt. Das Auswechseln der Hülse 114 erfolgt in einfacher Weise durch das Einsetzen eines längsgerippten Werkzeugs, wobei die Hülse durch Herausschrauben aus der Gewindebohrung 110 entfernt wird.Since the sleeve is preferably made of a suitable resin such as polyethylene This is established by the normal by the dentists for insertion Lubricant used by milling cutters in common drill chucks is not damaged. The replacement of the sleeve 114 is carried out in a simple manner by inserting a longitudinally ribbed tool, the sleeve by unscrewing it from the threaded hole 110 is removed.

Die Lebensdauer der Lager beträgt selbst bei ungewöhnlich großer Beanspruchung mehrere Monate, besonders wenn das dem Läufer für dessen Antrieb zugeführte Gas vor seinem Eintritt in das Turbinengehäuse 28 gefiltert wird. Es können dann keine Fremdkörperteilchen in die Lager eintreten und falls solche in die Hülse 114 gelangen, beispielsweise beim Einsetzen eines Fräsers, werden diese sofort durch die Öffnung 112 im oberen Ende der Welle 36 und durch die Öffnungen 78 in der Kappe 62 abgesaugt. The service life of the bearings is even with unusually long ones Stress for several months, especially if the rotor is supplied to drive it Gas is filtered before it enters the turbine housing 28. It can then no foreign matter particles enter the bearings and, if so, into the sleeve 114 get through, for example when inserting a milling cutter, these are immediately carried out opening 112 in the top of shaft 36 and through openings 78 in the cap 62 sucked off.

Obwohl vorgesehen ist, daß eine begrenzte Menge Schmieröl, beispielsweise ein leichtes Mineralöl, in das eintretende Gas vorzugsweise in Form eines Nebels eingebracht wird und ein Teil dieses Gases durch die Kanäle 80 und die Öffnung78 aus dem Gehäuse 28 in den Mundraum eines Patienten austritt, ist diese Gasmenge geringfügig im Vergleich zu der, welche durch das äußere Ende des Handgriffs des Handstücks austritt. Da die zur Schmierung der Lager benötigte Ölmenge sehr klein ist, kann höchstens ein außerordentlich kleiner Bruchteil des Öls in die Mundhöhle eines Patienten gelangen. Das für eine solche Schmierung verwendete Mineralöl ist sehr wirksam, billig und leicht erhältlich, und der Patient wird auch nicht durch die Schmierung der Lager des Handgriffs belästigt. Maisöl ist z. B. ein gut geeignetes Schmiermittel. Although it is intended that a limited amount of lubricating oil, for example a light mineral oil, in the entering gas preferably in the form of a mist is introduced and a portion of this gas through the channels 80 and the opening 78 emerges from the housing 28 into the oral cavity of a patient, this amount of gas is slightly compared to that which is passed through the outer end of the handle of the Handpiece emerges. Because the amount of oil required to lubricate the bearings is very small is, at most an extremely small fraction of the oil can get into the oral cavity of a patient. That for one such lubrication used is mineral oil very effective, cheap and readily available, and the patient will not get through either the lubrication of the bearings of the handle is troublesome. Corn oil is z. B. a suitable one Lubricant.

Vorzugsweise wird Luft für den Antrieb der Turbine des Handstücks verwendet. Es können jedoch auch andere, nicht toxisch wirkende Gase verwendet werden. Da kleine Mengen des Schmieröls im Rohr 82 aus dem Abgas kondensieren können, ist die verengte Gasauslaßöffnung 106 vorzugsweise so angeordnet, daß sie in normaler Arbeitsstellung an der unteren Seite der Scheibe 100 liegt (z. B. die Bohrung 120 im Block 118 bei der in Fig. 13 dargestellten Ausführungsform) und dadurch sich ansammelndes Öl leicht durch das äußere Ende des Handgriffs 22 entfernt werden kann. Air is preferably used to drive the turbine of the handpiece used. However, other, non-toxic gases can also be used. Since small amounts of the lubricating oil in the pipe 82 can condense from the exhaust gas the narrowed gas outlet port 106 is preferably arranged so that it is in normal Working position is on the lower side of the disc 100 (e.g. the bore 120 in block 118 in the embodiment shown in FIG. 13) and thereby any accumulating oil can be easily removed through the outer end of the handle 22.

Aus dem Vorangehenden ergibt sich, daß das durch die Erfindung geschaffene zahnärztliche Handstück mit einer Turbine von hoher Drehzahl einen revolutionären Fortschritt in der Technik darstellt. From the foregoing it can be seen that what is created by the invention dental handpiece with a turbine of high speed a revolutionary one Represents advancement in technology.

Die extrem hohe Drehzahl, die Einfachheit der Konstruktion, die geringe Baugröße, das geringe Gewicht, das Fehlen von Kabeln und Zahnrädern und das völlig schwingungsfreie Arbeiten beim Betrieb ergeben ein Instrument, das, da bei der Benutzung des Handstücks keine traumatischen Wirkungen auftreten, vom Patienten sehr angenehm empfunden wird und für diesen noch weitere Annehmlichkeiten bringt und außerdem dem Zahnarzt eine leichte Handhabung und eine gute Sicht in der Mundhöhle ermöglicht. Es werden nur klein bemessene biegsame Zuführungsschläuche für das Gas zum Antrieb der Turbine und das Wasser zum Spülen und Kühlen des Fräsers benötigt. Die Zufuhr von Gas und Wasser läßt sich leicht durch Ventile regeln, die zweckmäßig entweder durch Hand- oder durch Fußbedienung betätigt werden.The extremely high speed, the simplicity of the construction, the low Size, the low weight, the lack of cables and gears and that completely Vibration-free work during operation results in an instrument that, because in use of the handpiece, no traumatic effects occur, which is very pleasant for the patient is felt and for this brings even more comforts and also allows the dentist easy handling and a good view of the oral cavity. Only small, flexible supply hoses are used for the gas for the drive the turbine and the water needed to flush and cool the cutter. The feed of gas and water can be easily regulated by valves, which are expedient either can be operated by hand or foot control.

Es können normale Niederdruckpreßluftbehälter, wie sie praktisch heute jedem Zahnarzt zur Verfügung stehen, zum Antrieb der Turbine und des Fräsers des Handstücks mit außerordentlich hohen Drehzahlen von bis über 100 000 U/min dienen. Das Gehäuse der Turbine am äußeren Ende des Handgriffs ist von gleicher Größe oder kleiner als die bekannten im Handel erhältlichen zahnärztlichen Handstücke. Normal low-pressure compressed air tanks can be used, as they come in handy are available to every dentist today to drive the turbine and the milling cutter of the handpiece are used at extraordinarily high speeds of up to over 100,000 rpm. The housing of the turbine at the outer end of the handle is of the same size or smaller than the known commercially available dental handpieces.

Die mit dem erfindungsgemäßen Handstück erreichte Schwingungsfreiheit und das Fehlen von behindernden Antriebsmitteln und der Fortfall aller Riemen und Zahnräder bedeuten einen bei den gegenwärtig verwendeten Handstücken nicht erreichbaren Vorteil sowohl für den Patienten als auch für den Zahnarzt. Diese Vorteile ergeben sich aus den Merkmalen der Erfindung und deren Wirkung im Handstück, die, wie angenommen werden kann, darin besteht, daß der Läufer und die Wälzlager in einem Gas- oder Luftkissen gelagert arbeiten. Das Gewicht des Läufers ist außerordentlich klein, und Fräser mit Schäften von den kleinsten im Handel erhältlichen Größen arbeiten in dem erfindungsgemäßen Handstück mit höchstem Wirkungsgrad, wobei angenommen werden kann, daß die Drehzahl der wesentlichste Faktor ist, der zu den hohen Schnittgeschwindigkeiten bei sehr leichtem Druck auf das Handstück führt. Die unter Ausnutzung der Massenträgheit betriebenen verhältnismäßig schweren Klemmfutter der üblichen langsam laufenden Handstücke erfordern dagegen die Ausübung eines weit stärkeren Drucks durch den Zahnarzt. Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion ist daher kein Schwungrad notwendig.The freedom from vibration achieved with the handpiece according to the invention and the absence of obstructive drive means and the elimination of all belts and Gears mean something unattainable with the handpieces currently in use Advantage for both the patient and the dentist. These advantages result from the features of the invention and their effect in the handpiece, which, as assumed can be, is that the rotor and the rolling bearings in a gas or Working with air cushions. The weight of the runner is extremely small, and cutters work with shanks of the smallest commercially available sizes in the handpiece according to the invention with the highest efficiency, which are assumed can that the speed is the most important factor that leads to the high cutting speeds with very light pressure on the handpiece. Taking advantage of the inertia operated relatively heavy clamping chucks of the usual slow-running Handpieces, on the other hand, require the exertion of a far greater pressure by the Dentist. In the construction according to the invention, therefore, no flywheel is necessary.

Das durch den Läufer des erfindungsgemäßen Handstücks abgegebene Drehmoment hängt von dem diesem zugeführten Luftdruck ab, jedoch reichen verhältnismäßig niedrige Drücke, vorzugsweise zwischen 1,4 und 2,1 kg, ohne weiteres aus. das gewünschte Betriebsdrehmoment zu liefern, welches in Verbindung mit den hohen Drehzahlen das Erreichen hoher Schnittgeschwindigkeiten selbst bei hartem Zahnemail und harten Dentalmetallen ermöglicht, ohne daß durch den Zahnarzt ein wesentlicher Druck ausgeübt werden muß. Die sehr geringe Massenträgheit des leichten Läufers ergibt den zusätzlichen Vorteil, daß der Antrieb rasch zum Stillstand kommt, wenn das Gasventil geschlossen wird oder der Fräser zu stark oder zu schnell durch den Zahnarzt gegen die durch den Fräser zu schneidende Fläche gedrückt wird. Andererseits wird jedoch die Höchstdrehzahl des Läufers sofort wieder erreicht, wenn der Turbine wieder Gas zugeführt wird oder der Fräser von dem Hindernis, das seinen Stillstand herbeigeführt hat, befreit wird. Bei den bisher verwendeten Handstükken haben die viel schwereren Klemmfutter eine weit größere Massenträgheit und erfordern daher im Gegensatz zum Handstück gemäß der Erfindung eine relativ lange Beschleunigungszeit. That delivered by the runner of the handpiece according to the invention Torque depends on the air pressure supplied to it, but are relatively sufficient low pressures, preferably between 1.4 and 2.1 kg, easily. the wished To deliver operating torque, which in connection with the high speeds Achieving high cutting speeds even with hard and hard enamel Dental metals made possible without substantial pressure being exerted by the dentist must become. The very low inertia of the light runner results in the additional The advantage is that the drive comes to a standstill quickly when the gas valve is closed or the cutter is too strong or too fast by the dentist against the through surface to be cut is pressed. On the other hand, however, the maximum speed becomes of the rotor is reached again immediately when gas is fed back into the turbine or the cutter is freed from the obstacle that has brought it to a standstill. With the handpieces used so far, the much heavier clamping chucks have one far greater inertia and therefore require in contrast to the handpiece according to the invention has a relatively long acceleration time.

Claims

Claims: 1. Dental handpiece with fluid-driven Drive unit in which the rotor axis of the turbine is mounted in the housing via roller bearings is, characterized in that in the housing, in addition to a main outlet opening (88) with a throttling effect for the compressed gas throttle openings (78, 80) are provided through the part of the compressed gas emerging from the turbine with a flow through the Rolling bearing (38, 52) to the outside, and that the rolling elements (44, 56) of these rolling bearings have such a play against their bearing rings that between them and the Bearing rings creates a gas cushion which reduces the bearing friction.

2. Handpiece according to claim 1, characterized in that the outlet opening (88) leads to the atmosphere via a throttle (106; 122, 126).

3. Handpiece according to claim 2, characterized in that the throttle (122, 126) is designed as a spring-loaded pressure relief valve.

4. Handpiece according to claim 3, characterized in that the spring (128) of the pressure relief valve is supported on an adjustable abutment (130).

5. Handpiece according to one of claims 1 to 4, characterized by the use of cage-free roller bearings known per se.

6. Handpiece according to one of claims 1 to 5, characterized in that that roller bearings are arranged on both sides of the rotor and the throttle openings are arranged on opposite end faces of the turbine housing.

7. Handpiece according to claim 6, characterized in that the throttle openings (78, 80) are dimensioned such that the two rolling bearings (38, 56) in the unit of time the gas quantities flowing through are approximately the same.

8. Handpiece according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the tool-side throttle openings (80) opposite the axis of the rotor shaft (36) inclined inwardly in the direction of flow towards the tip of the tool (116) are.

9. Handpiece according to one of claims 1 to 8, characterized by arranged between the working space of the rotor and the roller bearings, against the tracks the rolling elements (44, 56) directed steering channels.

Considered publications: German Patent Specifications No. 357 117, 383 289, 455 504, 456 128, 561 203, 880 979, 939 994; Austrian patent specification No. 163 217; Swiss patent specification No. 246 509: French patent specification No. 591,352; U.S. Patent Nos. 2,180,993, 2,762,457; Magazines: »Dental Rundschau ”, 1954, no. 11, pp. 344, 345; "Feingerätetechnik", 1955, no. 7, p. 291 bis 296; Company typeface: »SKF Ball Bearings, Roller Bearings«. Catalog No. 1760, December 1947, p.36.