DE1285670B

DE1285670B - Dental handpiece with a fluid-powered engine

Info

Publication number: DE1285670B
Application number: DED32182A
Authority: DE
Inventors: Fritz Carroll Sidney; Borden John Victor
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: 1968-12-19

Description

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

Es ist eine Reihe von zahnärztlichen Handstücken mit Gasturbinentriebwerk bekanntgeworden, die mit Drehzahlen bis zu 100000 U/min 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 erscheint. Da jedoch insbesondere Diamantschleifkörper eine Schnittgeschwindigkeit von über 30 m/sec erfordern. sind bei kleinen Werkzeugdurchmessern, wie sie z. B. bei Zahnärzten oder Graveuren üblich sind, Drehzahlen von über 300 000 U/min notwendig. 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. Die Lager laufen selbst bei relativ geringen axialen Schubkräften, wie sie z. B. durch den Arbeitsdruck des Werkzeuges entstehen, schnell heiß. Außerdem übertragen sich Schwingungen auf den Patienten, dessen Zähne mit einem Bohrer bearbeitet werden, der von einem derartigen zahnärztlichen Handstück gehalten und angetrieben wird. It is a series of gas turbine powered dental handpieces became known that work at speeds of up to 100,000 rpm. 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 no longer appears possible. Since, however, especially diamond abrasives require a cutting speed of over 30 m / sec. are for small tool diameters, how they z. B. at dentists or engravers, speeds of over 300 000 rpm is necessary. When attempting such high speeds with according to the known To achieve the principles built engines, it was found that the service life the stock sinks very quickly to values that allow the use of such engines make illusory in the practical area. The bearings run even at relatively low levels axial shear forces, as z. B. caused by the working pressure of the tool, hot quickly. In addition, vibrations are transmitted to the patient, his teeth be machined with a drill taken from such a dental handpiece is held and driven.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile auf einfache Weise zu beseitigen. Es soll ein zahnärztliches Handstück mit Turbinenantrieb geschaffen werden, das keine traumatische Wirkung auf den Patienten ausübt und andererseits derart ausgebildet ist, daß sich das Werkzeug im Betrieb axial nicht verschiebt, so daß das Werkzeug beim Angriff an dem zu bearbeitenden Gegenstand sofort anspricht. The invention is based on the object of eliminating these disadvantages in a simple manner Way to eliminate. The aim is to create a dental handpiece with a turbine drive that does not have a traumatic effect on the patient and on the other hand is designed in such a way that the tool does not move axially during operation, so that the tool responds immediately when attacking the object to be processed.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß Spielräume in den Wälzlagern eine axiale Bewegbarkeit des Rotors gestatten und daß das Strömungsmittel im Betrieb gasförmige Kissen bildet, in welchen der Rotor axial schwimmend gelagert ist. According to the invention this is achieved in that margins in allow the roller bearings an axial mobility of the rotor and that the fluid forms gaseous cushions in operation, in which the rotor is axially floating is.

Obwohl der Rotor im Gegensatz zu der Forderung, das Werkzeug im Betrieb axial nicht verschieben zu dürfen, so gelagert ist, daß er axial bewegbar ist, wird durch Hindurchleiten mindestens eines Teils des Strömungsmittels durch die Lager dafiir gesorgt, daß sich gasförmige Kissen ausbilden, so daß der Rotor im Betrieb - wenn diese Druckgaskissen vorhanden sind - sich axial nicht mehr auszulenken vermag. Dadurch wird erreicht, daß auf den Patienten beim Bearbeiten des Zahnes nicht mehr die lästigen Schwingungen übertragen werden und daß dennoch ein Heißlaufen und eine starke Abnutzung der Lager vermieden wird. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, Strömungswege für das Strömungsmittel anzulegen, die von den Stirnseiten des Rotors, d. h. von denjenigen Seiten desselben, die dem entsprechenden Wälzlager benachbart sind, hinweg und durch die Wälzlager hindurchführen. Dabei ist es besonders zweckmäßig, mindestens einen Teil des Strömungsmittels in axialer Richtung, d. h. parallel zur Rotorachse von den Stirnenden des Rotors abzuleiten, so daß es die Wälzkörper unmittelbar be- aufschlagt und besonders günstig sowohl zur Kühlung als auch zur »Polsterung« dienen kann. Although the rotor is contrary to the requirement, the tool in operation not to be allowed to move axially, is mounted so that it is axially movable by passing at least a portion of the fluid through the bearings ensures that gaseous cushions are formed so that the rotor is in operation - when these pressurized gas cushions are present - can no longer deflect axially. This ensures that the patient is no longer exposed to the treatment of the tooth the annoying vibrations are transmitted and that still an overheating and a heavy wear of the bearings is avoided. For this purpose it is necessary To create flow paths for the fluid from the end faces of the rotor, d. H. from those sides of the same which are adjacent to the corresponding roller bearing are, lead away and through the roller bearings. It is particularly useful to at least part of the fluid in the axial direction, d. H. parallel to Derive rotor axis from the front ends of the rotor, so that it is the rolling elements directly loading folds up and is particularly inexpensive both for cooling and for "cushioning" can serve.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird dafür gesorgt, daß die Strömungswege des aus dem Rotor nach beiden Seiten abgeführten Strömungsmittels so ausgebildet sind, daß durch beide Lager in der Zeiteinheit etwa gleiche Strömungsmittelmengen strömen, d. h. daß das durch die Lager strömende Strömungsmittel im wesentlichen gleichmäßig verteilt ist. In a further embodiment of the invention it is ensured that the Flow paths of the fluid discharged from the rotor to both sides are designed so that approximately the same amounts of fluid flow through both bearings in the unit of time flow, d. H. that the fluid flowing through the bearings is essentially is evenly distributed.

Dadurch ist es möglich, bei etwa gleicher Abmessung der Lager etwa gleich stark wirksame Druckgaskissen aufzubauen.This makes it possible for the bearings to have approximately the same dimensions to build up equally effective pressurized gas cushions.

Um das Werkzeug, beispielsweise einen Bohrer oder Fräser, ohne zusätzliche Hilfsmittel zu kühlen und zu reinigen, befindet sich in einer weiteren Ausbildung der Erfindung an derjenigen Stirnseite des Gehäuses, durch die das das Werkzeug tragende Ende der Rotorachse hindurchführt, eine verengte Ausströmöffnung für das Strömungsmittel, so daß dieses aus dieser wie eine Düse wirkenden Ausströmöffnung oder aus mehreren solcher Ausströmöffnungen in Richtung zum Werkzeug ausgeblasen wird. To the tool, for example a drill or milling cutter, without additional Cooling and cleaning aids is in a further training phase of the invention on that end face of the housing through which the tool the supporting end of the rotor axis, a narrowed outflow opening for the Fluid, so that this out of this acting like a nozzle discharge opening or blown out of several such outflow openings in the direction of the tool will.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird das Strömungsmittel nach seinem Durchströmen der Lager an Drosselstellen gedrosselt, die als verengte Austrittsöffnungen ausgebildet sind. Diese Drosselstellen sorgen dafür, daß sich ein gewisser Druckstau ergibt, der die Wirkung der Kissen verbessert. Dabei ist es zweckmäßig, diese verengten Ausströmöffnungen an gegenüberliegenden Stirnseiten des Turbinengehäuses anzuordnen. According to a further embodiment of the invention, the fluid after its flow through the bearings throttled at throttling points, which as narrowed Outlet openings are formed. These throttling points ensure that a certain pressure build-up results, which improves the effectiveness of the cushions. It is it is useful to have these narrowed outflow openings on opposite end faces to arrange the turbine housing.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung befindet sich der vom Strömungsmittel tangential beaufschlagte Rotor in einer ringförmigen Kammer mit verengten Austrittsöffnungen für das aus dieser Kammer zu den Lagern strömende Strömungsmittel. Diese verengten Austrittsöffnungen sind an den Stirnseiten dieser Kammer angeordnet und haben den Vorteil, daß die Lager, vermutlich durch Verminderung der Turbulenz der Strömungsmittelströmung, noch besser gekühlt werden können. According to a further embodiment of the invention is the from Fluid tangentially acted upon rotor in an annular chamber with constricted outlet openings for the fluid flowing from this chamber to the bearings. These narrowed outlet openings are arranged on the front sides of this chamber and have the advantage that the bearings, presumably by reducing the turbulence the fluid flow, can be cooled even better.

Besonders günstige Verhältnisse für die Bildung der Kissen werden dann erreicht, wenn der Radius der Mittelpunkte der Wälzkörper etwa dem Innenradius der Turbinenschaufeln entspricht, d. h. deI Schaufelgrund befindet sich im wesentlichen radial gleich weit von der Rotorachse entfernt wie die Wälzkörper. Particularly favorable conditions for the formation of the pillow will be reached when the radius of the centers of the rolling elements is approximately the inner radius corresponds to the turbine blades, d. H. The bottom of the shovel is essentially located radially equidistant from the rotor axis as the rolling elements.

In weiterer Ausbildung der Erfindung befindet sich in der Rückseite des Gehäuses eine Ausströmöffnung für das Strömungsmittel axial fluchtend mit einer durchgehenden axialen Bohrung der Rotorwelle, so daß durch diese Ausströmöffnung sowohl ein Stift zum Austreiben des Werkzeugschaftes aus der Rotorwelle als auch ein Auslaß zum Ausströmen des Strömungsmittels zur Verfügung steht. In a further embodiment of the invention is located in the rear of the housing has an outflow opening for the fluid axially in alignment with a continuous axial bore of the rotor shaft, so that through this discharge opening both a pin for driving the tool shaft out of the rotor shaft and an outlet for the outflow of the fluid is available.

Selbstverständlich ist es möglich, mit dem Strömungsmittel einen Ölnebel auf dem Strömungsweg entlangzuführen, der zur weiteren Verlängerung der Lebensdauer der Wälzlager und damit des gesamten Triebwerkes beiträgt. Of course, it is possible to use the fluid Guide oil mist along the flow path, which is used to further lengthen the Life of the roller bearings and thus of the entire engine contributes.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen sind Fig. 1 eine Seitenansicht eines zahnärztlichen Handstücks gemäß der Erfindung, F i g. 2 ein senkrechter Längsschnitt durch das in F i g. 1 gezeigte Hand stück, F i g. 3 in vergrößertem Maßstab eine Teilansicht in senkrechtem Schnitt des Kopfes des in F i g. 1 gezeigten Handstücks, F i g. 4 ein waagerechter Schnitt durch den Kopf des Handstücks nach der Linie 3-3 von F i g. 3, aus welchem insbesondere das Verhältnis der Wurzelteile der Abstände zwischen den Turbinenschaufeln zu den Wälzlagerkörpern der Lager sowie die ringförmige Kammer ersichtlich sind, in welchen der Rotor arbeitet, und F i g. 5 ein Schnitt durch eine andere Ausbildung eines Kopfes eines erfindungsgemäßen zahnärztlichen Handstücks, in dem der besseren Darstellung halber der Spielraum zwischen den Wälzkörpern und dem Innen- bzw. Außenring der Wälzlager vergrößert dargestellt ist. The invention is illustrated below with reference to in the drawings Embodiments explained in more detail. In the drawings, Fig. 1 is a side view of a dental handpiece according to the invention, FIG. 2 a vertical longitudinal section by the in FIG. 1 hand piece shown, F i g. 3 in enlarged view Scale shows a partial view in vertical section of the head of the in F i g. 1 shown Handpiece, FIG. 4 shows a horizontal section through the head of the handpiece the line 3-3 of FIG. 3, from which in particular the ratio of the root parts the distances between the turbine blades and the roller bearing bodies of the bearings as well the annular chamber in which the rotor operates can be seen, and F i G. 5 shows a section through another embodiment of a head of a head according to the invention dental handpiece, in which, for the sake of better illustration, the leeway increased between the rolling elements and the inner or outer ring of the rolling bearings is shown.

Das zahnärztliche Handstück 22 besteht aus einem Handgriff 24, der bei 26 zur leichteren Handhabung gerändelt ist und an dessen Ende ein Kopf oder Turbinengehäuse 28 befestigt ist. Das Ende des Handgriffs ist wie üblich bei 30 abgewinkelt. The dental handpiece 22 consists of a handle 24, the is knurled at 26 for easier handling and at the end of a head or Turbine housing 28 is attached. The end of the handle is as usual at 30 angled.

Das Turbinengehäuse 28 weist eine im wesentlichen zylindrische Ausnehmung 32 oder Bohrung auf, die an ihrem unteren Ende in eine Öffnung 34 übergeht. durch die sich das normalerweise untere Ende der Rotorwelle 36 erstreckt. Der Durchmesserunterschied zwischen der Rotorwelle 36 und der Öffnung 34 beträgt etwa 0,08 mm. Dieses Ende der Rotorwelle 36 ist durch ein unteres Wälzlager 38 drehbar gelagert, das einen Innenlaufring 40, einen Außenlaufring 42 und Wälzkörper 44, beim dargestellten Beispiel Kugeln, aufweist. Das untere Ende der Rotorwelle 36 ist unter Reibung im Innenlaufring 40 gleitbar. Der Außenlaufring 42 sitzt auf einer Schulter 46 im Turbinengehäuse 28 und wird dort durch einen Klemmring 48 gehalten, der bei 50 in die Ausnehmung 32 eingeschraubt ist. Am unteren Ende des Turbinengehäuses 28 ist unterhalb des Innenlaufringes 40 ein geringes Spiel im Stauraum 51 vorgesehen. The turbine housing 28 has a substantially cylindrical recess 32 or bore which merges into an opening 34 at its lower end. by which extends the normally lower end of the rotor shaft 36. The difference in diameter between the rotor shaft 36 and the opening 34 is about 0.08 mm. This end the rotor shaft 36 is rotatably supported by a lower roller bearing 38, the one Inner race 40, an outer race 42 and rolling elements 44, in the example shown Balls. The lower end of the rotor shaft 36 is frictionally in the inner race 40 slidable. The outer race 42 sits on a shoulder 46 in the turbine housing 28 and is held there by a clamping ring 48 which at 50 in the recess 32 is screwed in. At the lower end of the turbine housing 28 is below the Inner race 40 is provided with a small amount of play in the storage space 51.

Am oberen Ende der Rotorwelle 36 hat der Innenlaufring 54 des normalerweise oberen Wälzlagers 52 Preßsitz auf dem oberen Ende der Rotorwelle 36. At the upper end of the rotor shaft 36, the inner race 54 has the normally upper roller bearing 52 press fit on the upper end of rotor shaft 36.

Das obere Wälzlager 52 besitzt als Wälzkörper 56 einen Satz Lagerkugeln und einen Außenlaufring 58, der Preßsitz in einem Abstandsring60 oder Bund hat, dessen Höhe geringfügig größer ist als die der Lagerlaufringe. Das obere Ende des Abstandsringes 60 erstreckt sich über die Lagerlaufringe hinaus, so daß ein Spiel im Stauraum 61 für den Innenlaufring 54 vorhanden ist. Die Wälzlager 38 und 52 sind einander im wesentlichen gleich.The upper roller bearing 52 has a set of bearing balls as roller bodies 56 and an outer race 58 which is an interference fit in a spacer 60 or collar, whose height is slightly greater than that of the bearing races. The top of the Spacer ring 60 extends beyond the bearing races, so that a game is present in the storage space 61 for the inner race 54. The bearings 38 and 52 are essentially equal to each other.

Eine mit Außengewinde64 versehene Kappe 62 ist in die Ausnehmung 32 eingeschraubt und hält den Abstandsring 60 in Anlage an eine ringförmige Schulter 66. Sie dient daher dazu, das Wälzlager 52 zusammenzuhalten und die Rotorwelle 36 in ihrer Lage zu halten. Außerdem schließt sie das obere Ende der Ausnehmung 32 ab. An externally threaded cap 62 is in the recess 32 screwed in and holds the spacer ring 60 in contact with an annular shoulder 66. It therefore serves to hold the roller bearing 52 and the rotor shaft 36 together to hold in their position. It also closes the upper end of the recess 32 away.

Mit der Rotorwelle 36 ist der Rotor fest verbunden. Er weist in axialer und in radialer Richtung erstreckende Turbinenschaufeln 68 auf. Wie sich am besten aus F i g. 4 ergibt, sind die Turbinenschaufeln 68 an ihrer Vorderseite 70 gekrümmt; sie haben eine ebene Rückseite 72. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Rotorwelle 36 und der Rotor aus einem Stück aus insbesondere korrosionsbeständigem Metall. The rotor is firmly connected to the rotor shaft 36. He points in axial and turbine blades 68 extending in the radial direction. How best to from Fig. 4, the turbine blades 68 are curved at their front side 70; they have a flat back 72. In the preferred embodiment of the invention the rotor shaft 36 and the rotor consist of one piece, in particular corrosion-resistant Metal.

Der Durchmesser des Rotors von der Schaufelspitze zur gegenüberliegenden Schaufelspitze beträgt bei erfolgreich erprobten Handstücken 7,1 mm, während der Krümmungsradius der Vorderseite70 der Turbinenschaufeln 4,37 mm beträgt. Die ebene Fläche 72 ist mit etwa 12'/2 Grad zum Durchmesser geneigt. The diameter of the rotor from the blade tip to the opposite one The blade tip is 7.1 mm in successfully tested handpieces, while the The radius of curvature of the front side 70 of the turbine blades is 4.37 mm. The level Surface 72 is sloped approximately 12 1/2 degrees to the diameter.

Der Turbinenschaufelgrund und die Scheitel der Zwischenräume zwischen den Turbinenschaufeln 68 befinden sich im wesentlichen in axialer Ausfluchtung mit den Wälzkörpern 44, 56. Es wird angenommen, daß bei dieser Anordnung Gassäulen unter Druck in axialer Richtung von den Enden der Scheitel der Zwischenräume zwischen den Turbinenschaufeln 68 austreten und die Wälzkörper 44, 56 unmittelbar beaufschlagen, so daß sie sowohl zur Kühlung als auch zur »Polsterung« der Lagerbestandteile beitragen. The turbine blade base and the vertices of the spaces between the turbine blades 68 are substantially in axial alignment with them the rolling elements 44, 56. It is assumed that in this arrangement gas columns under Pressure in the axial direction from the ends of the vertices of the spaces between exit the turbine blades 68 and act directly on the rolling elements 44, 56, so that they contribute both to cooling and to "cushioning" the storage components.

Mit der Rotorwelle 36 fest verbunden ragen über die entgegengesetzten Stirnenden der Turbinenschaufeln 68 ein oberer Bund 74 und ein unterer Bund 76 hinaus. Diese Bunde dienen dazu, die Wälzlager 52, 38 in einem genauen Abstand vom oberen und vom unteren Ende der Turbinenschaufeln 68 zu halten. Fixedly connected to the rotor shaft 36 protrude over the opposite one Front ends of the turbine blades 68 have an upper collar 74 and a lower collar 76. These collars are used to keep the roller bearings 52, 38 at a precise distance from the top and held by the lower end of the turbine blades 68.

Da der Klemmring 48 genau gearbeitet ist, befindet er sich ebenfalls vorzugsweise in einem genauen Abstand vom unteren Ende der Turbinenschaufeln 68. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet sich ein in Fig. 3 gezeigtes ringförmiges Schild 77, das mit dem unteren Ende des Abstandsringes 60 insbesondere aus einem Stück besteht, in einem genauen Abstand von den oberen Enden der Turbinenschaufeln 68. Der Umfang der Ausströmöffnungen im Schild 77 und im Klemmring 48 befindet sich aus folgenden Gründen vorzugsweise im wesentlichen in axialer Ausfluchtung mit der Mitte der Wälzkörper 44, 56.Since the clamping ring 48 is precisely worked, it is also located preferably a precise distance from the lower end of the turbine blades 68. In the preferred embodiment of the invention there is one shown in FIG annular shield 77, which with the lower end of the spacer ring 60 in particular in one piece, at a precise distance from the tops of the turbine blades 68. The circumference of the outflow openings in the shield 77 and in the clamping ring 48 is located preferably substantially in axial alignment with the for the following reasons Center of the rolling elements 44, 56.

Die Abstände unmittelbar oberhalb und unterhalb der Turbinenschaufeln 68 zum Schild77 und zum Klemmring 48 liegen bei einem Rotor der oben beschriebenen Größe innerhalb eines Bereichs von 0,127 bis 0,635 mm. Wenn diese Abstände zu klein sind, wird eine Zustand erzeugt, der die richtige Strömung des Strömungsmittels durch die Wälzlager 38, 52 stört, zu einer mangelhaften Kühlung führt und ein sirenenartiges Geräusch hervorruft. Wenn dagegen der Raum zu groß ist, reicht das Drehmoment oftmals nicht aus und wird die Gesamtlänge des Aggregats vergrößert. Das Turbinengehäuse ist daher für den intraoralen zahnärztlichen Gebrauch zu groß. The clearances immediately above and below the turbine blades 68 to the shield 77 and to the clamping ring 48 lie in a rotor of the type described above Size within a range of 0.127 to 0.635 mm. If these distances are too small a condition is created that allows for proper flow of fluid interferes with the roller bearings 38, 52, leads to inadequate cooling and a siren-like effect Makes noise. If, on the other hand, the space is too large, the torque is often sufficient does not work and the total length of the unit is increased. The turbine casing is therefore too large for intra-oral dental use.

Die ringförmige Tasche 79 zwischen der inneren zylindrischen Fläche der Ausnehmung 32, der Oberseite des Klemmrings 48 und der Unterseite des Schildes 77 dient zur Begrenzung der die Turbinenschaufeln 68 beaufschlagenden und sich gegen diese ausdehnenden Strömungsmittel, so daß der größte Teil der durch das gasförmige Strömungsmittel während der Ausdehnung entwickelten Kraft auf die Turbinenschaufeln 68 wirksam wird und das Drehmoment erzeugt. Durch das äußere Ende des Kanals 86, das als Düse dient, strömt das Strömungsmittel während des Betriebs kontinuierlich und tangential gegen die Außenseite der Turbinenschaufeln 68. The annular pocket 79 between the inner cylindrical surface the recess 32, the top of the clamping ring 48 and the bottom of the shield 77 serves to limit the pressure on the turbine blades 68 and against each other this expanding fluid, so that most of the flow through the gaseous Fluid during expansion developed force on the turbine blades 68 takes effect and generates the torque. Through the outer end of the channel 86, which serves as a nozzle, the fluid flows continuously during operation and tangential to the outside of the turbine blades 68.

Das Strömungsmittel steht unter einem Druck von 1,4 bis 2,1 kg/cm2. Dabei wird der Gasstrahl zur Beaufschlagung der Flächen 72 der Turbinenschaufeln 68 im wesentlichen mit dem in F i g. 4 gezeigten Tangentialwinkel relativ zur Achse des Rotors und etwa in die Mitte zwischen den Enden der Turbinenschaufeln 68 gerichtet, so daß das Gas im wesentlichen gleichmäßig aus den entgegengesetzten Stirnenden der Räume zwischen den Turbinenschaufeln 68 durch die Wälzlager 38, 52 strömt. Die Mitte des Strömungsmittelstromes liegt von der durch die Spitzen der Turbinenschaufeln 68 beschriebenen kreisförmigen Bahn nach innen, wobei sich der Strom in allen Richtungen gegen die Flächen 72 bei der Berührung mit denselben ausdehnt, so daß der Turbinenläufer ein maximales Drehmoment abgeben kann. Im Halsblock 84, der in ein Metallrohr 82 eingesetzt ist, befindet sich auf der dem Kanal 86 diametral gegenüberliegenden Seite ein Schlitz 88, um Strömungsmittel aus dem Turbinengehäuse 28 radial in den Handgriff abzuleiten. Der Schlitz 88 hat einen wesentlich größeren Querschnitt als der Kanal 86, eine Bohrung, so daß sich der Druck des in die Ausnehmung 32 austretenden Strömungsmittels leicht in dieser entspannen kann und aus der Ausnehmung 32 in der Hauptsache durch den Schlitz 88 austritt. Ein Teil tritt dagegen durch die Ausströmöffnungen 78 und 80 aus. Dabei tritt das Strömungsmittel z. B. aus der ringförmigen Kammer 79 an dessen entgegengesetzten Enden durch verengte ringförmige Ausströmöffnungen zwischen dem Umfang der Mittelöffnungen im Schild 77 und im Klemmring 48 sowie in den Bunden 74 und 76 in axialer Richtung aus und von dort in die Wälzlager 38, 52 ein. Die Kappe 62 ist mit einer oder mehreren Ausströmöffnungen 78 von etwa 0,79 mm Durchmesser versehen. Diese ermöglichen, daß das Strömungsmittel aus dem oberen Ende der ringförmigen Kammer 79 austritt und zwischen dem Außenlaufring 58 und dem Innenlaufring 54 des oberen Wälzlagers 52 laufend hindurchströmt. Dadurch wird das Kühlen und das schwimmende Lagern erleichtert. Es hat den Anschein, daß diese Strömungswege die Verwirbelung des Strömungsmittels innerhalb des Gehäuses verringert. Ferner ergibt sich ein zusätzlicher Vorteil beim Ansaugen.The fluid is under a pressure of 1.4 to 2.1 kg / cm2. The gas jet is used to act on the surfaces 72 of the turbine blades 68 essentially with the one shown in FIG. 4 shown Tangential angle relative to the axis of the rotor and approximately in the middle between the ends of the turbine blades 68 directed so that the gas is substantially uniformly from the opposite Front ends of the spaces between the turbine blades 68 by the roller bearings 38, 52 flows. The center of the fluid flow is from that through the tips of the Turbine blades 68 described circular path inward, with the Current expands in all directions against surfaces 72 on contact with them, so that the turbine rotor can deliver maximum torque. In the neck block 84, which is inserted into a metal tube 82 is located on the channel 86 diametrically opposite side a slot 88 to allow fluid from the turbine housing 28 derive radially into the handle. The slot 88 has a much larger one Cross-section as the channel 86, a bore so that the pressure of the in the recess 32 exiting fluid can easily relax in this and out of the recess 32 exits mainly through the slot 88. On the other hand, a part passes through the outflow openings 78 and 80 from. The fluid occurs z. B. from the annular chamber 79 at its opposite ends by narrowed annular Outflow openings between the circumference of the central openings in the shield 77 and in the clamping ring 48 and in the collars 74 and 76 in the axial direction and from there into the roller bearings 38, 52 a. The cap 62 is provided with one or more outflow openings 78 of approximately 0.79 mm in diameter. These allow the fluid from the The upper end of the annular chamber 79 exits and between the outer race 58 and the inner race 54 of the upper roller bearing 52 flows continuously through it. Through this cooling and floating storage is made easier. It would appear that these flow paths cause the fluid to swirl within the housing decreased. Furthermore, there is an additional advantage in terms of suction.

Auch im unteren Gehäuseteil ist eine Anzahl von Ausströmöffnungen 80 von je etwa 0,53 mm Durchmesser, insbesondere drei, vorhanden. Diese sind in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen voneinander verteilt um das untere Ende der Rotorwelle 36 angeordnet. Dadurch strömt das Strömungsmittel zwischen den Laufringen des unteren Wälzlagers 38 an den Wälzkörpern 44 hindurch. Es werden Druckgas-Kissen gebildet, die die axiale Bewegbarkeit des Rotors im Betrieb begrenzen bzw. vollständig aufheben. Die Stauräume 51 und 61 begünstigen diese Kissenbildung. Die Ausströmöffnungen 80 sind geringfügig zur Achse der Rotorwelle 36 geneigt, um die Abluft gegen die Spitze des Werkzeuges 116, z. B. eines Fräsers, zu richten, der normalerweise im unteren Futterende des hohlen Schaftes 114 eingeklemmt ist, der in das Gewinde 110 der Rotorwelle 36 eingeschraubt ist.There are also a number of outflow openings in the lower part of the housing 80 each about 0.53 mm in diameter, in particular three, are present. These are in Circumferential direction at equal distances from each other distributed around the lower end the rotor shaft 36 arranged. This causes the fluid to flow between the races of the lower roller bearing 38 on the roller bodies 44 therethrough. There are pressurized gas pillows formed, which limit the axial mobility of the rotor during operation or completely lift. The storage spaces 51 and 61 promote this cushion formation. The outflow openings 80 are slightly inclined to the axis of the rotor shaft 36 to the exhaust air against the Tip of the tool 116, e.g. B. a milling cutter, which is normally in the The lower chuck end of the hollow shaft 114 is clamped into the thread 110 the rotor shaft 36 is screwed in.

Die Bohrung 90 erstreckt sich nicht völlig durch den Halsblock 84 zur ringförmigen Kammer 79, sondern steht an ihrem vorderen Ende mit einer geneigten Bohrung92 in der Hülse 94 in Verbindung, um Wasser auf den Fräser zu leiten. The bore 90 does not extend entirely through the neck block 84 to the annular chamber 79, but stands at its front end with an inclined Bore 92 in sleeve 94 in communication to direct water onto the cutter.

Ein wesentlicher Teil der der Kammer der Turbine zugeführten Luft tritt aufeinanderfolgend durch den Schlitz 88 aus. A substantial part of the air supplied to the chamber of the turbine exits through slot 88 sequentially.

Bei einer Drehzahl von mehr als 200 000 U/min kann ein ausreichendes Drehmoment erzeugt werden, so daß ein Arbeitsdruck von etwa 0,45 kg durch einen Fräser auf beispielsweise eine Zahnfläche ausgeübt werden kann, bevor der Fräser zum Stillstand kommt. At a speed of more than 200,000 rpm, a sufficient Torque can be generated so that a working pressure of about 0.45 kg through a Cutter on, for example, a tooth surface can be applied before the cutter comes to a standstill.

Obwohl bei ungewöhnlich hohen Drehzahlen gearbeitet wird, arbeiten die Lager, welche die einzigen Teile des Handstückes, die einem Verschluß ausgesetzt sind, kühl, so daß die Lebensdauer solcher Lager viele Monate beträgt. Schwingungen werden praktisch nicht mehr auf den Patienten übertragen. Although working at unusually high speeds, work the bearings, which are the only parts of the handpiece exposed to a lock are, cool, so that the life of such bearings is many months. Vibrations are practically no longer transmitted to the patient.

Für den vorgesehenen Betrieb des zahnärztlichen Handstückes kann dem gasförmigen Strömungsmittel noch ein flüssiges Schmiermittel zugesetzt werden, so daß die Wälzkörper 44, 56 zusätzlich geschmiert werden. Dazu ist z. B. Maisöl geeignet.For the intended operation of the dental handpiece, the gaseous fluid nor a liquid lubricant can be added, so that the rolling elements 44, 56 are additionally lubricated. For this purpose z. B. corn oil suitable.

Gemäß Fig. 5, bei der die Spielräume zwischen den Wälzkörpern 462 und den jeweiligen Innenlaufringen 458 und Außenlaufringen 512 vergrößert dargestellt sind, strömt ein Teil des Strömungsmittels parallel zur Achse der Rotorwelle 442 von den Stirnseiten des Rotors nach oben bzw. unten zwischen die Laufringe und von dort in den oberen Stauraum 450 und in den unteren Stauraum 550 ein, um jeweils von dort über die Ausströmöffnungen ins Freie zu gelangen. Die obere Ausströmöffnung492 fluchtet mit der Achse der Drehwelle 442 und die am unteren Turbinengehäuseteil verteilten Ausströmöffnungen 524 verlaufen parallel zu dieser Achse. According to FIG. 5, in which the clearances between the rolling elements 462 and the respective inner races 458 and outer races 512 are shown enlarged a portion of the fluid flows parallel to the axis of the rotor shaft 442 from the end faces of the rotor upwards or downwards between the races and from there in the upper storage space 450 and in the lower storage space 550, respectively from there to reach the outside through the outflow openings. The upper exhaust port 492 is aligned with the axis of the rotating shaft 442 and that on the lower turbine housing part distributed outflow openings 524 run parallel to this axis.

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 clearances in the roller bearings (38, 52) are axial Allow mobility of the rotor and that the fluid is gaseous during operation Forms cushion in which the rotor is axially floating.

2. Handpiece according to claim 1, characterized in that at least part of the fluid in the axial direction, d. H. parallel to the rotor axis, is derived from the turbine blades (68).

3. Handpiece according to claim 1 or 2 with the same roller bearings (38, 52) on each end face of the rotor, characterized in that the flow paths of the fluid discharged from the rotor to both ends are that by both rolling bearings in the unit of time approximately equal amounts of fluid stream.

4. Handpiece according to one of the preceding claims, characterized in that that the housing face through which the shaft end carrying the tool (116) protrudes, has at least one narrowed outflow opening (80, 524) through which the Fluid flows out towards the tool.

5. Handpiece according to one of the preceding claims, characterized in that that at least part of the flow medium from the rotor through the roller bearings (38, 52) and then through narrowed outlet openings (78, 80; 492, 524) flows.

6. Handpiece according to claim 5, characterized in that the narrowed Outflow openings (78, 80; 492 524) on opposite end faces of the turbine housing (28) are arranged.

7. Handpiece according to one of the preceding claims, characterized in that that the tangentially acted upon by the fluid rotor in an annular Chamber with narrowed outlet openings for the fluid in the opposite one Front sides is located, through which the ends of the rotor shaft (36; 442) extend.

8. Dental handpiece according to one of the preceding claims, characterized in that the radius of the centers of the rolling elements (44, 56; 462) corresponds approximately to the inner radius of the turbine blades (68).

9. Dental handpiece according to one of the preceding claims, characterized in that the outflow opening (78; 492) in the rear of the turbine housing (28) on the same axis as a continuous axial bore in the rotor shaft (36; 442) lies.