CH686863A5

CH686863A5 - Dentalinstrument mit luftbetriebener Turbine.

Info

Publication number: CH686863A5
Application number: CH338293A
Authority: CH
Inventors: Wilhelm Brugger
Original assignee: Buermoos Dentalwerk
Priority date: 1992-11-11
Filing date: 1993-11-11
Publication date: 1996-07-31
Also published as: ATA222392A; FR2697746A1; FR2697746B1; DE4338243A1; AT400668B; DE4338243C2

Description

1

CH 686 863 A5

2

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein zahnärztliches Handoder Winkelstück mit Luftturbine.

Bei derartigen Instrumenten wird die Luft der Turbine durch eine Düse mit kleinem Querschnitt zugeführt und wirkt nach Art einer Peltonturbine aufgrund ihrer kinetischen Energie. Die Abluft wird von einer Stelle wieder abgeführt, die, in Drehrichtung der Turbine gesehen, knapp vor der Einblasdüse liegt.

Eine andere Art von Turbine ist ebenfalls bekannt geworden: Dabei ist auf der axial gesehen einen Seite der Turbine eine Druckkammer vorgesehen, von der die Luft durch mehrere auf einem Umfang liegende Bohrungen in schräger Richtung auf die Turbine geleitet wird. Auf der axial gesehen anderen Seite der Turbine ist eine Sammelkammer von Einbauten frei gehalten, von der die Abluft abgeleitet wird.

Nachteilig ist bei dieser Bauweise die grosse axiale Baulänge, die Schwierigkeit der Abdichtung der Einlasskammer und gegebenenfalls der Sammelkammer gegenüber der Turbinenwelle, der axiale Abstand der Einmündungen der Luftleitungen und besonders die Abdichtung zwischen Druckkammer und dem ihr benachbarten Turbinenlager.

Eine wiederum andere Konstruktion ist aus der DE-PS 1 094 921 bekannt geworden: Dabei wird ein Luftstrom auf nicht näher erläuterte Weise einem Turbinenläufer zugeführt, der in einer zylindrischen Kammer rotiert und axial an beiden Enden von Kugellagern getragen wird. Die Abluft tritt durch die Kugellager axial aus und wird von zwei schrägen Sammelkanälen zurück in die Mittelebene und in einen Abluftkanal geleitet.

Dabei ist die Möglichkeit erwähnt, den Läufer exzentrisch im Gehäuse zu lagern. Warum dies geschieht und welche Effekte damit erreicht werden, wird nicht angegeben. Interessanterweise bildet sich durch die dargestellte Exzentrizität ein Ringspalt zwischen Läufer und Gehäuse aus, dessen Breite zuerst zunimmt und dann abnimmt, was zu unerwünschten axialen RückStrömungen aus dem Bereich der Kugellager in den Spaltbereich führt.

Aus der AT-PS 371 329 und der DD-PS 142 940 sind Lamellenmotoren für zahnärztliche Handstücke bekannt geworden, die aber wegen der internen Reibung und dem dadurch bedingten Verschleiss keine grosse Verbreitung gefunden haben.

Aus der SU-A 1 149 921 ist ein Antrieb bekannt, bei dem ein Reuleaux-Dreieck als Rotor verwendet wird, das spielfrei in einem quadratischen Gehäuse umläuft, wobei seine Achse sich fortwährend verschiebt. Die Luft wird dieser Turbine durch vier Düsen aus einem Kanal mit gleichbleibendem Querschnitt zugeführt.

Die bei der Behandlung mit einem solchen Instrument beim Patienten auftretenden Schmerzen verhindern jeden Einsatz trotz der angeblich verbesserten Bohrleistung.

Die eingangs erläuterten zahnärztlichen Instrumente sind seit vielen Jahren bekannt und haben sich auf Grund ihrer Vorteile weitgehend durchgesetzt. Diese Vorteile sind die Annehmlichkeiten für den Patienten zufolge der extrem hohen Drehzahlen derartiger Turbinen, die dadurch mögliche hohe Arbeitsleistung, die geringe Baugrösse u.ähnl.

Es sind diese Instrumente aber auch mit Nachteilen behaftet, die die gleichen Ursachen wie die Vorteile haben und somit systemimmanent sind: Durch die hohe Drehzahl kommt es zu einem hohen und in seiner Tonhöhe unangenehmen Geräuschpegel; zu hohen Ultraschallanteilen im Geräusch, die zwar nicht mehr hörbar, aber für den Benutzer, der regelmässig und langzeitig mit solchen Instrumenten arbeitet, lästig und zum Teil der Gehörkraft abträglich sind; zu höchstfrequenten Vibrationen mit geringen Amplituden, die unangenehm und für die Gesundheit des Benutzers schädlich sind.

Die Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile zu vermeiden, ohne dass die Vorteile der vorbekannten Instrumente verloren gehen und beruht auf der Erkenntnis, dass ein grosser Teil der vorgenannten Probleme durch das stossartige Durchlaufen der einzelnen Turbinenschaufeln durch den Antriebsluftstrahl bedingt ist.

Es werden erfindungsgemäss die oben genannten Probleme dadurch wesentlich reduziert oder vollständig vermieden, dass die Antriebsluft dem Schaufelkranz der Turbine an mehreren Stellen oder kontinuierlich über einen grösseren Umfangs-bereich, bevorzugt über fast den gesamten Umfang, zugeführt wird.

Durch diese Massnahmen wird das periodische Eintreten einer Turbinenschaufel in den Luftstrom vermieden bzw. werden bei Vorsehen mehrerer Lufteintrittsöffnungen die entsprechenden Stösse wesentlich reduziert, was auch eine merkliche Verringerung der Vibrationen im hörbaren und im Ultraschallbereich mit sich bringt, wobei das Drehmoment der Turbine vergleichmässigt und dadurch die Laufcharakteristik der Turbine verbessert wird, ohne dass die Drehzahl nachteilig beeinflusst wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, dabei zeigt die Fig. 1 den Kopf eines dentalen Instrumentes mit einer erfindungsgemäss ausgestalteten Turbine im Schnitt entlang der Linie l-l der Fig. 2,

die Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1 und die Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsart in einem Schnitt analog zur Fig. 2.

In Fig. 1 ist der vorderste Teil eines dentalen Instrumentes mit einer Turbine 1 dargestellt. Die Turbine 1, die aus einem Wellenzapfen und einem Laufschaufelkranz besteht, ist in Kugellagern 2, 3 gelagert und wird von einem Luftstrom angetrieben, wobei in Fig. 1 nur der Kanal R für den Rücktransport der abgearbeiteten Luft strichliert dargestellt ist.

Die weiteren in Fig. 1 dargestellten nicht unmittelbar zur Turbine gehörenden Bauteile, wie der Druckknopf, der eine Spannzange im Inneren der Turbinenwelle zum Werkzeugwechsel betätigt und die Austrittsdüsen für Kühlwasser und -luft o.dergl., die schräg zum Werkzeug hin gerichtet sind, sind

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

2

3

CH 686 863 A5

4

für die vorliegende Erfindung ohne Interesse und werden daher nicht weiter erläutert.

Als erfindungswesentlicher Teil ist der Kanal 4 im Spalt zwischen der Turbine 1 und dem durch den Instrumentenkopf 5 gebildeten Gehäuse der Turbine zu erkennen.

Wie aus Fig. 2 besser ersichtlich ist, liegt diese Kanal 4 im Bereich der Schnittebene II-II und bildet eine Fortsetzung des Treibluftkanals 6, in dem der Strom der Treibluft durch den Pfeil T angedeutet ist. Die axiale Höhe des Kanales 4 ist deutlich geringer als die Höhe der Turbine 1 und im wesentlichen gleich der Höhe des Treibluftkanales 6. Der (radiale) Querschnitt des Ringkanals 4, der im Schnitt der Fig. 1 als taschenförmige Ausnehmung erscheint, verengt sich in Richtung der Treibluftströmung sukzessive, sodass die Treibluft kontinuierlich in den Drehbereich der Turbinenschaufeln 7 gedrängt wird.

Durch diese Massnahme wird die periodisch schlagende Beaufschlagung der Turbinenschaufeln 7, wie sie gemäss dem Stand der Technik, bei dem der Treibluftkanal 6 mit einer einzigen Öffnung in den Turbinenbereich mündete, erfolgte, vollständig vermieden. Die Beaufschlagung erfolgt daher, ohne dass Vibrationen angeregt bzw. angefacht werden.

Das Ende des Ringkanales liegt vor dem Beginn eines Ausströmkanales 8, von dem die abgearbeitete Luft (Pfeil R) in den Rückströmkanal 9 gelangt. Durch diesen Winkelabstand zwischen dem Ringkanal 4 und dem Ausströmkanal 8 wird ein weitgehendes Abarbeiten der in der Treibluft enthaltenen kinetischen Energie sichergestellt.

Fig. 3 ist ein Schnitt analog zum Schnitt der Fig. 2 bei einer Variante eines erfindungsgemässen Dentalinstrumentes. Bei dieser Variante ist eine Ringwand 12 zwischen dem Ringraum 4 und der Turbine vorgesehen, deren innere Oberfläche etwa in dem Bereich verläuft, in dem bei Turbinen gemäss dem Stand der Technik die innere Oberfläche der Turbinenkammer verläuft.

Zwischen dem Ringraum 4 und der Turbinenkammer sind Verbindungen in Form mehrerer Öffnungen 10 vorgesehen, wobei der Abstand (Um-fangswinkel) benachbarter Öffnungen, entsprechend deren Teilung t deutlich verschieden von der Rotorschaufelteilung T sein muss und gegebenenfalls variabel ist. Auf diese Weise werden die Stösse beim Eintritt der Turbinenschaufeln in die einzelnen Luftströme deutlich verringert und zeitlich so versetzt, dass es zu keiner gleichphasigen Addition kommt.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 ist für einen grösseren Luftdurchsatz bei etwas niedrigerer Drehzahl und höherem Drehmoment als die Ausführungsform nach Fig. 3 gedacht.

Claims

Patentansprüche

1. Dentalinstrument mit luftbetriebener Turbine (1), mit einem Treibluftzufuhrkanal (6) und einem Abluftkanal (9), dadurch gekennzeichnet, dass der Treibluftzufuhrkanal (6) in einen im wesentlichen in der Rotormittelebene liegenden, um die Turbine führenden Ringkanal (4) mündet, dessen Querschnitt sich, in Drehrichtung der Turbine (1) gesehen, verkleinert.

2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkanal (4) zur Turbine (1) hin offen ist.

3. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ringkanal (4) und der Turbine (1) eine Ringwand (12) vorgesehen ist, die mehrere Öffnungen (10) aufweist, wobei der als Umfangswinkel gemessene Abstand (t) benachbarter Öffnungen unterschiedlich von der Rotorschaufelteilung (T) ist.

4. Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die als Umfangswinkel gemessenen Abstände (t) benachbarter Öffnungen (10) der Ringwand (12) unterschiedlich voneinander sind.

5. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Höhe des Ringkanales (4) kleiner als die axiale Höhe der Turbine (1) ist.

6. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Höhe des Ringkanales (4) im wesentlichen der Höhe des Treibluftkanales (6) entspricht.

7. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Ringkanal (4) über zumindest 180° des Turbinen-umfanges erstreckt.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3