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Zahnärztliches Turbinen-Winkelstück für Bohrer, Schleifscheiben od.
dgl.
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Die Erfindung betrifft ein zahnärztliches Winkelstück für Bohrer,
Schleifscheiben od. dgl. mit einer im Winkelstückkopf eingebauten Turbine zum Antrieb
der Werkzeugspindel.
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Es ist ein Dentalbohrer bekannt, bei welchem die Bohrspindel durch
eine Turbine angetrieben wird.
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Die Bohrspindel ist dabei in zwei Kunststoff- bzw.
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Hartgummilagerhülsen gelagert, welche einen doppelkegelstumpfförmigen
Abschnitt der Bohrspindel von beiden Seiten zentrierend halten. Der Nachteil dieser
Ausbildung liegt insbesondere in der Lagerung, die eine hohe Drehzahl von beispielsweise
über 100000 UpM nicht zuläßt.
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Ferner haben derartige Lager einen sehr großen Verschleiß, so daß
sie häufig ausgewechselt werden müssen. Die Gleitlagerung der Werkzeugspindel verursacht
außerdem nicht unerhebliche Geräusche.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Winkelstück der eingangs
beschriebenen Art so auszubilden, daß die Werkzeugspindel selbst im Bereich ihrer
Lagerstellen keine unmittelbare Berührung mit feststehenden Teilen des Winkel stückes
hat, so daß die Werkzeugspindel mit sehr hoher Drehzahl ohne Verschleiß und geräuschfrei
angetrieben werden kann. Das Winkelstück soll einfach im Aufbau sein.
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Bei einem zahnärztlichen Winkelstück für Bohrer, Schleifscheiben
od. dgl. mit einer im Winkelstückkopf eingebauten Turbine zum Antrieb der Werkzeugspindel
ist erfindungsgemäß die den Rotor der Turbine tragende Werkzeugspindel in dem die
Turbine antreibenden Druckmittel schwimmend gelagert.
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Dadurch ist es möglich, Drehzahlen bis und über 100000 UpM im Dauerbetrieb
zu erreichen, ohne daß eine wesentliche Abnutzung der Turbinenlagerung auftritt.
Ferner arbeitet das Winkelstück praktisch fast geräuschlos.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung können die Auslaßkanäle der
Turbine und der Lagerspalte in einen gemeinsamen Auslaßkanal münden, so daß sich
ein einfacher Kreislauf für das Druckmedium ergibt.
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Zweckmäßig sind dabei der Einlaßkanal und der gemeinsame Auslaßkanal
über Leitungen mit einem Druckmittelspeicher mit Pumpe verbunden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Werkzeugspindel radial und
axial in dem durch den Druckmittelkreislauf gebildeten Mantel gelagert ist, so daß
die Lage der Werkzeugspindel zum Winkelstück sehr genau festgelegt ist. Dies kann
in vorteilhafter Weise dadurch erreicht werden, daß die Werkzeugspindel einen doppelkonusförmigen
Ansatz trägt, der in entsprechenden Ausnehmungen der Lagerschalen schwimmend gelagert
ist. Dadurch ist also die Lagerung getrennt von dem Turbinenrad an der Werkzeugspindel
vorgesehen, so daß die schwimmende Lagerung und Zentrierung der Werkzeugspindel
durch die Druckölpolster sehr genau und unabhängig von der Funktion des eigentlichen
Turbinenrades erfolgen kann. Außerdem kann dadurch die Ausbildung der Turbinenschaufeln
oder -flügel unabhängig von der Form der Lagerflächen auf die beste und wirkungsvollste
Weise erfolgen.
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Der Aufbau des erfindungsgemäßen Winkelstückes kann dadurch vereinfacht
werden, daß der Einlaßkanal und der gemeinsame Auslaßkanal im Bereich des Basiskreises
des Doppelkonusansatzes münden.
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Dadurch ergeben sich auch gleiche Druckverhältnisse an beiden gleich
ausgebildeten Konus abschnitten des Doppelkonusansatzes.
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Als Druckmittel hat sich ein harzfreies öl als besonders vorteilhaft
erwiesen.
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Um den Druck des die schwimmende Lagerung der Werkzeugspindel bildenden
Mediums unabhängig vom Druck in der Turbine festlegen zu können, ist in dem Auslaßkanal
des Lagerspaltes ein Druckventil angeordnet, derart, daß das Druckmedium aus der
schwimmenden Lagerung nur bei Überschreiten des durch das Auslaßventil vorgegebenen
Druckes in den mit der Turbine gemeinsamen Auslaßkanal der Lagerspalte einströmen
kann.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es sind dargestellt in F i g. 1 ein Winkelstück
in Ansicht und vereinfachter Darstellung, F i g. 2 ein Schnitt nach der Linie II-II
in F i g. 1, jedoch ohne Bohrer,
Fig.3 das Kopfteil des Winkelstückes
gemäß F i g. 1 in vergrößerter Darstellung und teilweise im Schnitt, wobei der Schnitt
durch die Kanäle gemäß F i g. 2 gelegt ist, Fig. 4 ein Schnitt nach der Linie IV-IV
in Fig. 3, F i g. 5 ein Schnitt nach der Linie V-V in F i g. 3, Fig. 6 der Kraftspeicher
für das Winkelstück gemäß den Fig. 1 bis 5.
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Wie F i g. 1 zeigt, weist ein erfindungsgemäßes Winkelstück einen
als Handhabe ausgebildeten Schaft 1 auf, der am einen Ende in einen Knauf 2 übergeht
und am anderen, geringfügig abgewinkelten Ende einen rechtwinklig zu diesem abgewinkelten
Ende 3 liegenden Kopf 4 aufweist. In dem Kopf 4 ist gemäß den F i g. 3 bis 5 eine
Spindel 5 gelagert, die an ihrem oberen Ende ein Turbinenrad 6 trägt. Das Turbinenrad
6 liegt in einer seinem Durchmesser entsprechenden Kammer 7 des Kopfes 4, wobei
diese Kammer 7 zwei sich gegenüberliegende, teilringförmige Nuten 8, 9 an ihrer
Innenfläche aufweist. In den zwischen den Enden der beiden Nuten 8, 9 liegenden
AbschnittenlO, 11 der Kammer 7, deren Innenflächen annähernd am Umfang des Turbinenrades
6 anliegen, sind etwa tangential zum Turbinenrad 6 gerichtete und sich diametral
zu diesem gegenübefliegende Düsenbohrungen 12 vorgesehen, die mit einem durch den
Schaft 1, 3 geführten Einlaßkanal 13 verbunden sind. Der Einlaßkanal 13 liegt außermittig
zum Schaft 1, 3 an einer Seite, derart, daß er koaxial zu der einen Düse 12 verläuft.
Außerdem ist der Einlaßkanal 13 mit einer koaxial zum Turbinenrad 6 verlaufenden,
in dem Kopf 4 an der Außenseite der einen Nut 9 vorgesehenen teilringförmigen Leitung
14 verbunden, die zu der anderen Düsenbohrung 12 geführt ist. In dem Kopf 4 ist
eine koaxial zu dieser Düsenbohrung 12 liegende und in die Leitung 14 einmündende
Öffnung vorgesehen, die durch eine Stopfschraube 15 versohlossen ist, jedoch den
Zugang zur Düsenbohrung 12 gestattet. Wird über den Einlaßkanal 13 in den Kopf 4
ein Druckmedium, wie ein harzfreies öl, eingeleitet, so gelangt dieses Druckmedium
durch die Düsen 12 auf die Schaufeln des Turbinenrades 6, so daß dieses in der eingezeichneten
Richtung angetrieben wird. Das Druckmedium wird dabei zwischen den Schaufeln des
Turbinenrades 6 bis zu den Nuten 8, 9 mitgenommen, die mit einem durch den Schaft
1, 3 geführten Saugkanal 16 verbunden sind, so daß das Druckmittel dann wieder abgesaugt
wird. Wie F i g. 5 zeigt, ist die Breite der Nuten 8, 9 größer als die axiale Erstreckung
des Turbinenrades 6, so daß das Druckmittel verhältnismäßig schnell über den Absaugkanal
16 abgesaugt werden kann, dessen Durchmesser annähernd der Breite der Nuten 8, 9
entspricht. Die das Turbinenrad 6 aufnehmende Kammer 7 ist an ihrer Außenseite durch
einen in der entsprechenden Stirnseite des Kopfes 4 angeordneten Deckel 17 verschlossen,
der mit einem Außengewinde in dem Kopf 4 gehalten ist.
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Zwischen dem Turbinenrad 6 und dem anderen, aus dem Kopf 4 ragenden
Ende 18 der Werkzeugspindel 5 weist diese einen Doppelkonusansatz 19 auf, der symmetrisch
zu seinem Basiskreis 20 ausgebildet ist. Der Doppelkonusansatz 19, der beim dargestellten
Ausführungsbeispiel einstückig mit der Spindel 5 ausgebildet ist, ist in einem Einsatzteil
21 gelagert, das in den gehäuseartigen Kopf 4 eingesetzt ist und im Durchmesser
dem Durchmesser des Turbinenrades 6
entspricht. Zwischen der Umfangsfläche des Doppelkonus
ansatzes 19 und der entsprechenden Innenfläche 22 des Lagers ist ein Lagerspalt
für das Druckmittel vorgesehen, mit welchem das Turbinenrad 6 angetrieben wird.
In diesen Lagerspalt 23 mündet an einer Seite symmetrisch zum Basiskreis 20 ein
Einlaßkanal 24 und auf der gegenüberliegenden Seite ein Auslaßkanal 25. In dem Auslaßkanal
25 ist ein durch eine Druckfeder 27 belastetes Überdrnckventil 26 angeordnet, das
durch eine Schraube 28 eingestellt werden kann. Das auf der Auslaßseite des tSberdruckventils
26 liegende Ende 25 a des Auslaßkanals 25 des Lagerspaltes 23 ist in dem abgewinkelten
Schaftende 3 in den Saugkanal 16 der Turbine 6, 7 geführt, so daß also der Lagerspalt
23 und die Turbinenkammer 7 einen gemeinsamen Kanal 16 aufweisen, über den das Druckmittel
abgeführt wird. Durch das über den Kanal 24 in den Lagerspalt 23 gedrückte Druckmittel
ist die Werkzeugspindel 5 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung schwimmend
gelagert, so daß sie mit sehr hohen Drehzahlen angetrieben werden kann.
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Zwischen dem aus dem Kopf 4 ragenden Ende 18 der Werkzeugspindel
5 und dem Doppelkonusansatz 19 ist in dem Einsatzteil 21 ein Ölfutter 29 zur Abdichtung
vorgesehen.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Werkzeugspindel 5
als Hohlspindel ausgebildet, die in einer entsprechenden Ausnehmung des Turbinenrades
6 gehalten ist. Das Turbinenrad 6 weist an seinem dem Endel8 der Werkzeugspindel
5 abgewandten Ende eine Aussparung 30 für die Aufnahme einer Feder 31 auf, deren
beide parallel verlaufende Schenkel zum Festhalten des Schaftes eines in die Spindel
5 eingeführten Bohrers 32 dienen.
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Wie Fig. 6 zeigt, sind die Kanäle des Schaftes 1, 3 am hinteren Ende
des Knaufes 2 mit Schlauchleitungen 32 bis 34 verbunden, wobei die beiden mit dem
Einlaßkanal 13 für die Turbinenkammer 7 und dem Einlaßkanal 24 für den Lagerspalt
23 verbundenen Schlauchleitungen 33, 34 zur Druckseite 35 eines Druckmittelspeichers
36 geführt sind. Die andere Schlauchleitung 32, die mit dem gemeinsamen Auslaßkanals
16 verbunden ist, ist zur Saugseite 37 des Druckmittelspeichers 36 geführt, der
zweckmäßig sowohl eine Druckpumpe als auch eine Saugpumpe aufweist.
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Das Einsatzteil 21, in welchem die Werkzeugspindel 5 mit dem Doppelkonusansatz
19 gelagert ist, ist durch zwei lagerschalenförmige Teile 38, 39 gebildet, die in
Achsrichtung der Spindel 5 hintereinanderliegen und von denen jedes eine kegelförmige
Lageraussparung aufweist.