CH627360A5 - Dental handpiece - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dentalhandstück gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Als Antriebsfluid wird normalerweise ein Gas wie Luft verwendet. Bekannte Hochgeschwindigkeits-Dentalhandstücke kommen schon bei verhältnismässig kleinen, in Gegenrichtung zur Drehrichtung wirkenden Belastungen, wie sie etwa beim Bohren eines Zahns auftreten, zum Stillstand. Die starke Ab-bremsung zeigt für den Fall der Luftlagerung die Kurve a der Fig. 6, die bei einer Ausgangsdrehzahl von etwa 500 000 U/min bereits bei 100 p endet. Das heisst, unterhalb von etwa 350 000 U/min sind bekannte, luftgelagerte Dentalhandstücke unbrauchbar. Die auf mittlere Drehgeschwindigkeiten (300 000 bis 400 000 U/min) ausgerichteten kugelgelagerten Dentalhandstücke kommen bei einer Belastung von 230 bis 250 p im Bereich 300 000 bis 350 000 U/min zum Stillstand. Die Rücksichtnahme auf diese Nachteile verlängert die Bearbeitungszeiten, wobei der Patient grössere Schmerzen zu ertragen hat und obendrein bei Zeittarif grössere Summen für die Behandlung zu zahlen hat.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Dentalhandstücks der eingangs genannten Art, um die Nachteile bekannter Ausführungen zu vermeiden und um insbesondere eine grössere Schneidleistung zu erzielen, wenn möglich in einem grösseren Drehgeschwindigkeitsbereich. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 definierten Massnahmen erreicht.

Die Erfindung eignet sich sowohl für luftgelagerte wie auch für kugel- oder rollengelagerte Rotoren. Es werden keine zusätzlichen Bauteile benötigt, denn die beträchtlichen Vorteile werden durch besondere Formgebung der Schaufeln d.h. auf rein konstruktivem Wege erzielt.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des Dentalhandstücks sind in den Ansprüchen 2 bis 5 umschrieben.

Um benachbarte Rotorkammern strömungsmässig miteinander zu verbinden, können die Aussparungen an den Stirnseiten gemäss Anspruch 4 oder am äusseren Umfang des Turbinenrotors gemäss Anspruch 5 angeordnet sein.

Bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstands sind nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen:

Fig. 1 ein Dentalhandstück im Axialschnitt;

Fig. 2 und 3 einen Turbinenrotor des Dentalhandstücks der Fig. 1 in schaubildlicher Darstellung bzw. Stirnansicht;

Fig. 4 ein zweites Dentalhandstück im Axialschnitt;

Fig. 5 einen Turbinenrotor des Dentalhandstücks der Fig. 4 in schaubildlicher Darstellung; und

Fig. 6 ein Drehzahl-Last-Diagramm zur Erläuterung der Leistungsfähigkeit (Kurve a nicht erfindungsgemäss).

Beim Dentalhandstück der Fig. 1 bis 3 ist der Rotor 2 luftgelagert, während letzterer beim Dentalhandstück der Fig. 4 und 5 kugelgelagert ist. In beiden Fällen weist das Dentalhandstück einen Schaft 1 eines Schneidwerkzeugs auf, der mittels einer Wellen Vorrichtung 5 abgestützt ist. Letztere weist die Welle 20 des Turbinenrotors 2 und Wellenhülsen 23, 22 auf, welche in bzw. über der Welle 20 angeordnet sind. Ein Lagerteil 6 weist einen radialen Spalt 7 auf, der im Abstand zwischen dem Lagerteil 6 und der Wellenvorrichtung 5 angeordnet ist, ferner einen Druckspalt 8, der im Abstand in bezug auf einen vertikalen Flansch 220 angeordnet ist. Zwischen einem Aussenläufer 62 des Lagerteils 6 und einem Gehäuse 9 sind O-Ringe 10 unter Druck festgehalten. Auf diese Weise ist der Lagerteil 6 mit dem Gehäuse 9 verbunden. Der Lagerteil 6 weist Lufteinströmöffnungen 11,12 auf, um Luft in die Spalte 7, 8 einströmen zu lassen. Ferner ist ein Luftzufuhrkanal 13 für die Turbinenschaufeln 21 vorgesehen, ein Entlüftungskanal 14, eine Luftzufuhrkanal 15 zum Lagerteil 6, ein Abschlussdeckel 16 und ein Luftabströmkanal 17 für den Lagerteil 6. Bei derartigen Dentalhandstücken wird bekanntlich Druckluft von den Zufuhrkanälen 13,15 zugeführt, um die Turbinenschaufeln 21 anzutreiben und um den Schaft 1 in den Spalten 7, 8 zu lagern. In Fig. 4 und 5 ist die Ausbildung ähnlich, jedoch ist die Wellenvorrichtung 5 mittels Kugellagern 4 abgestützt. Bei beiden Dentalhandstücken ist ferner die rechte Hälfte ähnlich ausgebildet wie die zugeordnete linke Hälfte.

Die Wirkungsweise ist folgende:

Die vom Kanal 13 unter Druck in die Rotorkammern 18 zugeführte Druckluft beaufschlagt nacheinander die Schaufeln 21, um den Rotor 2 zu drehen. Ein Teil dieser Luft geht nacheinander portionsweise durch entweder an den Stirnseiten (Fig. 1 bis 3) oder am äusseren Umfange des Turbinenrotors 2 (Fig. 4 und 5) im Abstand voneinander angeordnete Aussparungen 3, um benachbarte Rotorkammern strömungsmässig miteinander zu verbinden.

Bekanntlich wendet sich bei derartigen Turbinenanordnungen der grösste Teil der Luft, der mit den Turbinenschaufeln 21 in Berührung gekommen ist, gegen die innere Umfangs-wandseite des Gehäuses 9. Ein Teil des Moments wird auf diese Weise in ein Drehmoment für die Schaufeln 21 umgewandelt. Bei den bekannten Turbinenschaufeln wird im allgemeinen die Blindstruktur in bezug auf die Nachbarschaufeln innerhalb des Beaufschlagungsdruckbereichs der Luft angewendet. Die Luft, die nach der genannten Beaufschlagung der Turbinenschaufeln 21 ihre Richtung geändert hat, trifft dann sehr hart auf den inneren Umfang des Gehäuses 9. Die zu diesem Zeitpunkt erzeugte Reibung spendet das obengenannte Moment. Die Energie wird also verringert, die zur Erzeugung eines Drehmoments der Schaufeln 21 zur Verfügung steht. Auf diese Weise wird die Leistungsfähigkeit beim Schneiden auch stark herabgesetzt. Beim beschriebenen Dentalhandstück gelangt aber die Luft nach der Beaufschlagung einer Schaufel 21 teilweise durch deren Aussparung 3 hindurch in die in Drehrichtung benachbarte Rotorkammer 18 und trifft dort auf die nächste Schaufel der Rotorkammer. Auf diese Weise wird der Reibungsverlust der Energie gering, der aufgrund der Beaufschlagung des Gehäuses 9 erfolgt. Auf diese Weise wird es möglich, das Drehmoment des Rotors 2 ganz erheblich zu verbessern.

Die Kurve b in Fig. 6 gilt für das beschriebene Dentalhand5

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stück bei Luftlagerung und zeigt ein viel besseres Arbeitsverhalten als bekannte Dentalhandstücke dieser Art. Auf diese Weise ist das Schneiden jetzt nicht nur bei den bisher unzugänglichen Geschwindigkeiten von ungefähr 550 000 U/min, sondern auch bei mittleren Geschwindigkeiten und niederen Geschwindigkeiten bis herunter zu 100 000 U/min möglich.

Im Drehzahl-Last-Diagramm der Fig. 6 liegt die Kurve b durchweg deutlich über der Kurve a, d.h. bei gleicher Last ist das übertragene Drehmoment deutlich grösser bzw. bei gleichem Drehmoment ist die Belastbarkeit deutlich besser. Ausserdem ist die Kurve b länger d.h. der Arbeitsbereich geht bis zu 160 p anstatt 100 p Belastung. Beim bekannten Dentalhandstück (Kurve a) bleibt der Rotor bei 100 p stehen und darunter ist seine Drehzahl durchweg deutlich kleiner als beim beschriebenen Dentalhandstück. Diese Tatsache genügt, um den durch die Erfindung erzielbaren Drehmomentanstieg zu erläutern.

Beim kugelgelagerten zweiten Dentalhandstück gemäss 5 Fig. 4 und 5 bleibt der Rotor bei 300 bis 380 g entsprechend 450 000 bis 350 000 U/min stehen (bekanntes kugelgelagertes Dentalhandstück: 230 bis 250 g entsprechend 350 000 bis 300 000 U/min). Das genügt, um die durch die Erfindung erzielbare Erweiterung des Arbeitsbereiches zu erläutern. Wie io schon erwähnt, werden alle diese Vorteile nur durch Formgebung, d. h. auf rein konstruktivem Wege erzielt. Die Anzahl, Ausbildung und Anordnung der Aussparungen können beliebig gewählt werden, um benachbarte Rotorkammern strömungsmässig zu verbinden.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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1. Dentalhandstück mit einem durch ein unter Druck stehendes Antriebsfluid mit hoher Geschwindigkeit antreibbaren Turbinenrotor (2), der mit dem Schaft (1) eines Schneidwerkzeugs verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (21) des Turbinenrotors (2) für das Antriebsfluid Aussparungen (3) aufweisen, die die Arbeitsflächen für das Antriebsfluid begrenzen.

2. Dentalhandstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbinenrotor luftgelagert ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Dentalhandstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbinenrotor kugel- oder rollengelagert ist.

4. Dentalhandstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (3) an den Stirnseiten des Turbinenrotors (2) angeordnet sind, um benachbarte Rotorkammern strömungsmässig miteinander zu verbinden (Fig. 1 bis 3).

5. Dentalhandstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (3) am äusseren Umfange des Turbinenrotors (2) angeordnet sind, um benachbarte Rotorkammern strömungsmässig miteinander zu verbinden (Fig. 4 und 5).