DE1277516B - Zahnaerztliches Handstueck mit Druckluftturbinenmotor - Google Patents

Description

• Zahnärztliches Handstück mit Druckluftturbinenmotor Die Erfindung betrifft ein zahnärztliches Handstück mit einem Druckluftturbinenmotor als Antrieb für einen in das Handstück einspannbaren Bohrer und andere rotierende Werkzeuge, bei dem der Rotor des Motors in Druckluftlagern gelagert ist.
• Bei einem solchen aus der deutschen Patentschrift 1 099 693 bekannten Handstück ist die zylindrische Mantelfläche des Rotors, die der Lagerung dient, durch das Turbinenrad in zwei Teile unterteilt.
• Jedem dieser beiden Teile der zylindrischen Mantdfläche des Rotors ist eine von zwei hohlzylindrischen Lagerbuchsen zugeordnet, deren innerer Durchmesser etwa 0,01 bis 0,02 mm größer gewählt ist als der äußere Durchmesser der Lagerteile des Rotors. Dadurch ergeben sich zwei axiale Lagerspalte. Jede der beiden Lagerbuchsen ist mit mindestens einem Kranz von radialgerichteten Düsen versehen, deren Durchmesser etwa 0,1 bis 0,2 mm beträgt. Diese Düsenkränze stehen mit einer Druckluftquelle in Verbindung, von der die beiden axialen Lagerspalte die zur Abstützung des Rotors in radialer Richtung erforderliche Druckluft erhalten. Zwischen den einander zugewandten Stirnflächen der beiden hohlzylindrischen Lagerbuchsen ist das Turbinenrad angeordnet.
• Jede der beiden Stirnflächen des Turbinenrades hat einen Abstand von etwa 0,1 bis 0,2 mm von der ihr zugewandten Stirnfläche der Lagerbuchse. Dadurch ist auf jeder der beiden Seiten des Turbinenrades ein radialer Lagerspalt geschaffen, der in den auf der gleichen Seite des Turbinenrades liegenden axialen Lagerspalt mündet. Von diesem axialen Lagerspalt aus erhält jeder der beiden radialen Lagerspalte die zur Abstützung des Rotors in axialer Richtung erforderliche Druckluft.
• Bei derartigen zahnärztlichen Handstücken haben sich Schwierigkeiten ergeben, die durch den beim Bohren entstehenden radialen und axialen Arbeitsdruck bedingt sind. Die beschriebenen Druckluftlager halten diesem Arbeitsdruck nicht mit Sicherheit stand. Dadurch kommt es leicht zum Anliegen des Rotors an den Lagerbuchsen.
• Die Erfindung hat zum Ziel, die Tragkraft der Druckluftlager ohne nennenswerte Verstärkung des Druckes der Lagerluft und ohne Vergrößern der Abmessungen des Rotors wesentlich zu erhöhen.
• Die Erfinder haben bei der Verfolgung dieses Zieles zunächst festgestellt, daß bei den bekannten Handstücken infolge Herstellungstoleranzen der beiden Lagerbuchsen des Rotors diese beiden Lagerbuchsen normalerweise nicht fluchten. Die Folge davon ist, daß mindestens einer der beiden Lagerspalte den Rotor nicht mehr zentrisch, sondern exzentrisch umgibt. Dadurch geht ein Teil der Tragkraft der Lager verloren. Die Erfinder haben weiter festgestellt, daß bei den eingangs erwähnten bekannten zahnärztlichen Hand stücken mit eingebauter Druckluftturbine und mit einer Druckluftlagerung des Rotors in zwei axialen und zwei radialen Lagerspalten durch die Druckluftversorgung der beiden radialen Lagerspalte aus den axialen Lagerspalten auch die Druckluftlagerung des Rotors in axialer Richtung wenig stabil ist. Gerade in axialer Richtung tritt aber beim Bohren ein erheblicher Arbeitsdruck auf.
• Auf diesen Beobachtungen fußt die Erfindung.
• Bei einem zahnärztlichen Handstück, enthaltend einen Druckluftturbinenmotor, der als Antrieb für ein in das Handstück einspannbares rotierendes Werkzeug dient und dessen Rotor in Druckluftlagern gelagert ist, ist erfindungsgemäß für die Lagerung der Rotorwelle im Handstückkopf eine einen einzigen axialen hohlzylindrischen Lagerspalt zur einzigen zylindrischen Mantelfläche des Rotors hin bildende einzige hohlzylindrische Lagerbuchse durch elastische Ringe, die in Abwinkelungen einerseits des hohlzylindrischen Kopfgehäuses und andererseits der Lagerbuchse liegen, radial und axial gehalten, es sind zwei radiale Lagerspalte vorhanden, die einerseits durch Teile der Stirnflächen des Rotors und andererseits durch zu diesen Stirnflächen parallel liegende Flächenteile von Lagerteilen begrenzt werden, wobei in der einzigen hohlzylindrischen Lagerbuchse mindestens ein Kranz von radialgerichteten Düsen zur Zuführung der Druckluft zu dem einzigen axialen Lagerspalt angeordnet ist und in den die beiden radialen Lagerspalte begrenzenden Lagerteilen mehrere axialgerichteteDüsen zur Zuführung der Druckluft zu den beiden radialen Lagerspalten vorgesehen sind. Auf diese Weise sind die Schwierigkeiten, die auf die bekannte Verwendung von zwei Lagerbuchsen für die Abstützung des Rotors in radialer Richtung zurückgehen, vermieden. Auch erhalten die radialen Lagerspalte unabhängig von dem einzigen axialen Lagerspalt Druckluft, deren Tragkraft durch eine geeignete Bemessung der axialgerichteten Düsen hinreichend groß gemacht werden kann.
• Zum Stande der Technik ist noch festzuhalten, daß eine durch Druckluft gelagerte und angetriebene Turbine bekannt ist, bei der der Rotor in einem aus offenbar einem Stück hergestellten Zylinder angeordnet ist. Abgesehen davon, daß es sich um größere Maschinen mit entsprechend größeren Abmessungen handelt, fehlen vor allem neben dem axialen Lagerspalt radiale Lagerspalte, die den bei zahnärztlichen Handstücken auftretenden axialen Arbeitsdruck auffangen können.
• Weiter sind luftgelagerte Kleinstturbinen mit einem Turbinenrad von 30 mm Durchmesser und wohl einem axialen und zwei radialen Lagerspalten bekannt, die zum Antrieb von Spiegelrädern, Zentrifugen usw. dienen sollen. Abgesehen von den ganz anderen Abmessungen bestehen bei diesen Geräten die oben geschilderten Probleme der zahnärztlichen Handstücke hinsichtlich des axialen und radialen Arbeitsdruckes nicht.
• Ein besonders einfacher Aufbau des Gegenlagers für den Rotor läßt sich gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung dadurch erreichen, daß die beiden Stirnflächen der einzigen hohlzylindrischen Lagerbuchse als die einen Begrenzungsflächen der beiden radialen Lagerspalte benutzt werden und daß die beiden anderen Begrenzungsflächen der beiden radialen Lagerspalte von Mantelflächen des Rotors gebildet werden, die zu den beiden Stirnflächen der einzigen hohlzylindrischen Lagerbuchse parallel liegen. Die einen Begrenzungsflächen der beiden radialen Lagerspalte und die innere Begrenzung des axialen Lagerspaltes sind dann Mantelflächen des Rotors und alle Gegenflächen sind Mantelflächen der einzigen hohlzylindrischen Lagerbuchse. Dadurch läßt sich eine große Genauigkeit der Begrenzungsflächen für alle Lagerspalte erreichen. Alle Düsen können dann in der einzigen hohlzylindrischen Lagerbuchse angeordnet sein. Der Rotor kann aus einem zylindrischen Körper, dessen Länge der einzigen hohlzylindrischen Lagerbuchse entspricht, aus je einem Wellenstumpf auf jeder Stirnseite des zylindrischen Körpers sowie aus einem Turbinenrad, festsitzend auf dem einen der beiden Wellenstümpfe, und aus einem dem Turbinenrad im Durchmesser entsprechenden ringförmigen Flansch, festsitzend auf dem anderen Wellen stumpf, bestehen.
• Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft die Ausbildung der einzigen hohlzylindrischen Lagerbuchse für den Fall, daß es erwünscht ist, mehrere Kränze von radialgerichteten Düsen in Längsrichtung der Lagerbuchse verteilt anzubringen. Dabei ist es zur Erzielung eines gleichstarken Luftdruckes an allen Düsenkränzen zweckmäßig, innerhalb der hohlzylindrischen Lagerbuchse einen hohlzylindrischen Kanal für den Druckausgleich vorzusehen, in den einerseits die Kränze der radialgerichteten Düsen und andererseits ein Kranz von Druckluftzuführungen münden. Eine Lagerbuchse mit einem solchen hohlzylindrischen Druckausgleichskanal wird am ein- fachsten dadurch erhalten, daß die Lagerbuchse fest zusammengefügt ist aus einem ersten hohlzylindrischen Körper, der an jedem Ende seiner zylindrischen Außenfläche mit einer Ringnut für je einen Ring aus elastischem Stoff zur Abstützung dieses ersten hohlzylindrischen Körpers im Gehäuse des Handstückes versehen sein kann, und einem zweiten hohlzylindrischen Körper mit an seinen beiden Stirnseiten angebrachten ringförmigen Flanschen, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser des ersten hohlzylindrischen Körpers angepaßt ist, um mittels dieser Flansche mit festem Sitz in den ersten hohlzylindrischen Körper eingeschoben werden zu können. Der zwischen den beiden Flanschen liegende Teil des zweiten hohlzylindrischen Körpers hat dann einen Abstand von der Innenfläche des ersten hohlzylindrischen Körpers, durch den der hohlzylindrische Druckausgleichskanal gebildet wird.
• Der vorstehend beschriebene Druckausgleichskanal kann in Längsnuten an der Innenfläche des ersten hohlzylindrischen Körpers der Lagerbuchse unterteilt sein, wobei die Anzahl der Längsnuten der Anzahl von Düsen entspricht, die in den Kränzen von radialgerichteten Düsen vorgesehen sind. An dem zweiten hohlzylindrischen Körper sind in diesem Fall keine Flansche erforderlich. Er besteht aus einer Buchse, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser des ersten hohlzylindrischen Körpers an den nicht mit Längsnuten versehenen Stellen so angepaßt ist, daß er festsitzend in den ersten hohlzylindrischen Körper eingeschoben werden kann.
• Obwohl durch die Erfindung die Druckluftlagerung des Rotors wesentlich verbessert wird, kann bei einem sehr starken Arbeitsdruck auf das rotierende Werkzeug ein Schleifen des Rotors an der Innenfläche der einzigen hohlzylindrischen Lagerbuchse eintreten. Um in diesem Fall die Reibungskräfte zwischen dem Rotor und der Lagerbuchse gering zu halten, kann im Rahmen der Erfindung bei Verwendung eines Rotors aus Stahl die Lagerbuchse an ihrer Innenseite aus Kohle bestehen.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Figuren erläutert, die ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes darstellen. Es zeigt Fig. 1 ein zahnärztliches Handstück in Seitenansicht, bei dem der Kopfteil, in dem die Druckluftturbine eingebaut ist, winklig zur Längsachse des Handstücks angeordnet ist, Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 vergrößertem Maßstab einen axialen Längsschnitt durch den Kopfteil des Handstücks nach Fig. 1, F i g. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. 2.
• Das in der F i g. 1 dargestellte zahnärztliche Handstückl besteht aus dem Griffteil2, dem davon abgewinkelten Stiel 3, dem zylindrischen Kopfteil 4 mit darin eingespanntem Bohrer 5 und dem in das rückwärtige Handstückende eingeführten Schlauch 6 zur Zuführung von Druckluft und Druckwasser.
• Gemäß F i g. 2 endet der Stiel 3 des Handstücks 1 in einem hohlzylindrischen Gehäuse 7, in das der eigentliche Druckluftturbinenmotor eingeschoben ist.
• Der Hohlzylinder 7 ist hinten durch die Kappe 9 abgeschlossen, die in den Zylinder eingepreßt, eingeklebt oder eingeschraubt sein kann, den vorderen Abschluß bildet eine entsprechende Abwinkelung des Zylinders. Die hohlzylindrische LagerbuchselO wird durch elastische Ringe 11, 12, die in entsprechenden Abwinkelungen einerseits des Hohlzylinders 7 bzw. der Kappe 9 und andererseits der Lagerbuchse 10 liegen, radial und axial im Winkelkopf gehalten. Der Rotor besteht aus der Rotorwellel8, dem auf das hintere Ende der Welle aufgesetzten Turbinenrad 27 und dem ringförmigen Flansch28, der an dem verjüngten vorderen Ende der Welle befestigt ist. Er ist innerhalb der einzigen hohlzylindrischen Lagerbuchse 10 in Druckluftlagern gehalten, die aus dem einzigen axialen Lagerspalt 17 und den beiden radialen Lagerspalten 20 bestehen. Dem axialen Lagerspalt 17 wird Druckluft durch den Kanal 13 im zylindrischen Kopfteil 7, über einen Kranz von Bohrungen 14 und über Kränze von radialgerichteten Düsen 16 in der einzigen Lagerbuchse 10 zugeführt. Die beiden radialen Lagerspalte 20 erhalten ihre Druckluft über die axialgerichteten Düsen 19 in der Lagerbuchse 10. Die Zuführung der Treibluft zu dem Turbinenrad 27 erfolgt über den Kanal 23 im hohlzylindrischen Gehäuse 7 und die Abführung der entspannten Treibluft und der zur Lagerung benutzten Druckluft über zentrale Öffnungen 25 und 26 im abgewinkelten Teil des Zylinders 7 und in der Abschlußkappe 9.
• Die einzige Lagerbuchse 10 ist aus mehreren Teilen fest zusammengefügt, ihr Aufbau ist aus der F i g. 3 klar erkennbar. Der hohlzylindrische Gegenkörper 10 a zur Rotorwelle 18 mit den radialgerichteten Düsenkränzen - jeder Kranz hat beispielsweise acht über den ganzen Zylinderumfang gleichmäßig verteilte Düsen 16 (F i g. 3) - besteht aus Kohle od. dgl., der äußere hohlzylindrische Körper 10 b beispielsweise aus Messing. In der Innenwand des hohlzylindrischen Körpers 10 b sind im Bereich jeder Düsenreihe - jede Reihe umfaßt beispielsweise vier Düsen 16 (F i g. 2) - je eine Längsnut 10 c eingeschnitten - also bei acht Düsenreihen acht Längsnuten (F i g. 3) -, die eine gleichmäßige Verteilung der Druckluft über alle radialgerichteten Düsen 16 sicherstellen. Für die Zuführung der Druckluft zu den Längsnuten ist je eine radialgerichtete Bohrung 14 vorhanden. Die beiden hohlzylindrischen Körper sind so aufeinander abgestimmt, daß der Außendurchmesser des inneren KörperslOa dem Innendurchmesser des äußeren Körpers 10 b an den nicht mit Längsnuten 10 c versehenen Stellen entspricht, der Kohle-Körper also in den Messing-Körper eingeklebt werden kann. Die beiden Stirnflächen der LagerbuchselO bestehen ebenfalls aus Kohle und sind in Gestalt je einer ringförmigen Scheibe 10d auf die Stirnflächen des aus den Teilen 10 a und 10 b zusammengefügten Hohlzylinders aufgeklebt, nachdem vorher die axialgerichteten Düsen 19 gebohrt sind. Jeder Düsenkranz 19 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus nur vier Düsen, die auf jede zweite Längsnut 10 c ausgerichtet sind (F i g. 3) und von hier aus mit Druckluft versorgt werden.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Zahnärztliches Handstück, enthaltend einen Druckluftturbinenmotor, der als Antrieb für ein in das Handstück einspannbares rotierendes Werkzeug dient und dessen Rotor in Druckluftlagern gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Lagerung der Rotorwelle im Handstückkopf eine einen einzigen axialen hohlzylinfrischen Lagerspalt zur einzigen zylindrischen Mantelfläche des Rotors hin bildende einzige hohlzylindrische Lagerbuchse durch elastische Ringe (11, 12), die in Abwinkelungen einerseits des hohlzylindrischen Kopfgehäuses (7) und andererseits der Lagerbuchse liegen, radial und axial gehalten ist, daß zwei radiale Lagerspalte (20) vorhanden sind, die einerseits durch Teile der Stirnflächen des Rotors (18) und andererseits durch zu diesen Stirnflächen parallelliegende Flächenteile von Lagerteilen begrenzt werden, wobei in der einzigen hohlzylindrischen Lagerbuchse (10) mindestens ein Kranz von radialgerichteten Düsen (16) zur Zuführung der Druckluft zu dem einzigen axialen Lagerspalt angeordnet ist und in den die beiden radialen Lagerspalte begrenzenden Lagerteilen mehrere axialgerichtete Düsen (19) zur Zuführung der Druckluft zu den beiden radialen Lagerspalten vorgesehen sind.
2. 2. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden radialen Lagerspalten (20) jeder einerseits durch eine der Stirnflächen der einzigen hohlzylindri schen Lagerbuchse (10) und andererseits durch eine zu dieser Stirnfläche parallelliegende Mantelfläche des Rotors (18) begrenzt wird und daß alle Düsen in der einzigen hohlzylindrischen Lagerbuchse (10) angeordnet sind.
3. 3. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (18) aus einem zylindrischen Körper, dessen Länge der Länge der einzigen hohlzylindrischen Lagerbuchse (10) entspricht, aus je einem Wellenstumpf auf jeder Stirnseite des zylindrischen Körpers, sowie aus einem Turbinenrad (27), festsitzend auf dem einen der beiden Wellenstümpfe, und aus einem dem Turbinenrad im Durchmesser entsprechenden ringförmigen Flansch (28), festsitzend auf dem anderen Wellenstumpf, besteht.
4. 4. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzige hohlzylindrische Lagerbuchse (10) aus einem ersten hohlzylindrischen Körper, versehen mit je einer Ringnut für je einen Ring (11, 12) aus elastischem Stoff an jedem Ende seiner zylindrischen Außenfläche und mit mindestens einer den Körper zwischen den beiden Ringnuten in radialer Richtung durchsetzenden Bohrung (14), und aus einem zweiten hohlzylindrischen Körper mit an seinen beiden Stirnseiten angebrachten ringförmigen Flanschen, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser des ersten hohlzylindrischen Körpers angepaßt ist, mit mehreren Kränzen von radialgerichteten Düsen (16), die den zwischen den beiden Flanschen liegenden Teil des Körpers durchsetzen, und mit axialgerichteten Düsen (19), die jeden der beiden Flansche durchsetzen, fest zusammengefügt ist.
5. 5. Zahnärztliches Handstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzige hohlzylindrische Lagerbuchse (10) fest zusammengefügt ist aus einem ersten hohlzylindrischen Körper (10 b), versehen mit je einer ringförmigen Abwinkelung für je einen Ring (11, 12) aus elastischem Stoff an jedem Ende seiner im wesentlichen zylindrischen Außenfläche und mit gleichmäßig über den Umfang seiner zylindrischen Innenfläche verteilten Längsnuten (10 c) sowie mit einem Kranz von der Anzahl der Längsnuten entsprechenden radialen Bohrungen (14), die den Körper im Bereich der Längsnuten in radialer Richtung durchsetzen, und aus einem zweiten hohlzylindrischen Körper (lOa), dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des ersten zylindrischen Körpers an den nicht mit Längsnuten versehenen Stellen angepaßt ist, mit mehreren seine Wandung durchsetzenden Kränzen von radialgerichteten Düsen (16), wobei die Anzahl der in jedem Kranz vorhandenen Düsen der Anzahl der Längsnuten (10 c) im ersten hohlzylindrischen Körper entspricht, und mit zwei ringförmigen Scheiben (10et), von denen je eine eine der beiden Stirnflächen der Lagerbuchse ab- deckt und jede in der Höhe der Längsnuten von axialgerichteten Düsen (19) durchsetzt ist.
6. 6. Zahnärztliches Hand stück nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die zur Begrenzung der Lagerspalte (17, 20) dienenden Mantelflächen des Rotors (18) aus Stahl und der zweite hohlzylindrische Körper (lOa) aus Kohle bestehen.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 147 003; USA.-Patentschrift Nr. 2 602 632; Zeitschrift >Feingerätetechnik «, 1960, Heft S. 166 bis 172.