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Zahnärztliches Handstück
Die Erfindung betrifft ein zahnärztliches Handstück mit einer im Handstückkopf angeordneten, zum Antrieb eines rotierenden Werkzeuges dienenden Druckluftturbine, deren Welle in Druckluftgleitlagern aus zwei im axialen Abstand voneinander angeordneten und in diesem Abstand gegeneinander einstellbaren, jeweils als kombinierte Radial- und Axiallagerteile ausgebildeten Lagerteil-Paaren gelagert ist, die mit sich nach aussen erweiternden konischen Lagerflächen versehen sind und von denen das eine Lagerteil-Paar aus zwei im Handstückkopf drehfest angeordneten Lagerteilen und das andere Lagerteil-Paar aus zwei auf der Antriebswelle in axialem Abstand voneinander angebrachten und mit der Antriebswelle drehbaren Laufradlagerteilen besteht.
Bei einem bekannten zahnärztlichen Handstück dieser Art werden die im Handstückkopf drehfest angeordneten Lagerteile des einen Lagerteil-Paares durch auf Innenschulter des Gehäuses des Handstückkopfes aufliegenden Anschlagringe sowie durch Dichtungsringe in ihrer gegenseitigen Lage gehalten, von denen je zwei an einem Lagerende angeordnet sind und die nicht nur zur Abdichtung dienen, sondern auch derart schräg gegeneinander gestellt sind, dass die Lagerteile unendlich kleine seitliche oder axiale Bewegungen ausführen können, wie sie zum Selbstzentrieren der Lagerteile und zur Vermeidung einer körperlichen Berührung der sich drehenden und feststehenden Lagerteile notwendig sind. Eine gegenseitige aciale Einstellung der Lagerteil-Paare ist jedoch durch diese Dichtungsringe nicht ermöglicht.
Hiezu ist vielmehr auf die als Hohlwelle ausgebildete Turbinenwelle eine Gegenmutter aufgeschraubt, mittels der auf der Hohlwelle die konischen Laufradlagerteile des andern Lagerteil-Paares sowie das zwischen diesen angeordnete Turbinenrad in ihrer richtigen Lage gehalten werden, bei der die konischen Lagerteile der beiden Lagerteil-Paare keine gegenseitige Berührung haben und die erforderlichen Lagerspalten gebildet sind. Damit diese richtige Lage erreicht werden kann, sind zwischen dem Turbinenrad und dem einen konischen Laufradlagerteil mehrere dünne Unterlegbleche angeordnet. Bei dieser Ausbildung ist zwar eine gewisse axiale Einstellung von konischen Lagerteilen einer Druckluftturbine im Handstückkopf eines zahnärztlichen Handstückes ermöglicht. Abgesehen davon, dass diese Einstellmöglichkeit jedoch für die an der Turbinen-bzw.
Antriebswelle befestigten Laufradlagerteile vorgesehen ist, kann die richtige axiale Einstellung nur in umständlicher Weise durch Zufügen oder Wegnehmen von Unterlegblechen erreicht werden, wozu es mindestens erforderlich ist, eine obere Schraubkappe des Handstückkopfes und dann die Gegenmutter von der Hohlwelle abzuschrauben, damit der obere Laufradlagerteil herausgenommen werden kann und die Stelle, an der die Unterlegbleche angeordnet sind, zugänglich wird. Ausserdem erfordert die Anordnung von je zwei Dichtung-un Halteringen an jedem Lagerende des Handstückes, dass an jedem Stirnende desselben eine Schraubkappe angeordnet ist.
Es ist weiterhin ein zahnärztliches Handstück mit Druckluftturbine und konischen Lagerteil-Paaren für die Turbinen-bzw. Antriebswelle bekannt, bei dem die Lagerteil-Paare mit einer die Lagerteile im axialen Abstand voneinander haltenden Zwischenhülse und das Turbinenlaufrad ein als Ganzes aus dem Handstückkopf herausnehmbares bzw. in diesen einsetzbares Einsatzstück bilden.
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Irgendeine gegenseitige Einstellbarkeit der Lagerteile in axialer Richtung ist jedoch bei diesem mit nur einer Schraubkappe versehenen, bekannten Handstück nicht ermöglicht, da sich die Schraubkappe beim
Einschrauben unmittelbar auf das eine Ende der Zwischenhülse und den einen Lagerteil aufsetzt und hiedurch auch das andere Ende der Zwischenhülse und den andem Lagerteil zum Aufsitzen auf den
Boden des Handstückes bringt.
Durch die Erfindung sollen diese Nachteile vermieden und ein Handstück der eingangs angegebenen Art derart ausgebildet werden, dass die konischen Lagerteile zur Bildung der erforderlichen
Lagerspalten für die Druckluftgleitlager in einfacher Weise in axialer Richtung gegeneinander eingestellt werden können, ohne dass der Zusammenbau der Lagerteile mit dem Laufrad der Turbine zu einem an sich bekannten Turbineneinsatz beeinträchtigt wird.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäss der Erfindung darin, dass den im Handstückkopf drehfest angeordneten Lagerteilen des einen Lagerteil-Paares eine diese Lagerteile axial und in entgegengesetzter Richtung auf die Lagerteile des andem Lagerteil-Paares zu elastisch nachgiebig belastende gemeinsame Spannvorrichtung zugeordnet ist, die in axialer Richtung begrenzt verschiebbar ist, und dass zur Bildung der zur Aufnahme der Lagerdruckluft notwendigen Lager-bzw. Laufspalten zwischen den beiden Lagerteil-Paaren diese mittels einer zugleich und unmittelbar an den beiden drehfest angeordneten Lagerteilen angreifenden Einstellvorrichtung in axialer Richtung entgegen dem Druck der Spannvorrichtung relativ zueinander einstellbar sind.
Vorzugsweise ist dabei die Ausbildung derart, dass die zur Einstellung der Lagerspalten dienende Einstellvorrichtung ein an dem einen Stirnende des Handstückkopfes angeordnetes und sich mit einer Sitzfläche an den einen drehfesten Gegenlagerteil anlegendes Widerlagerglied sowie ein an dem andern Stirnende des Handstückkopfes axial bewegbar angeordnetes Einstellglied aufweist, das sich mit einer Sitzfläche an den andern drehfesten Gegenlagerteil anlegt und bei seiner Betätigung die beiden Gegenlagerteile axial gegeneinander und gegenüber den beiden Laufradlagerteilen unter Änderung der Weite der Lauf- bzw. Lagerspalten verstellt. Das Widerlagerglied der Einstellvorrichtung kann in einfacher Weise durch den Boden des Handstückkopfes und das Einstellglied durch die in axialer Richtung verstellbare Schraubkappe des Handstückkopfes gebildet sein.
Weiterhin können die Sitzfläche des durch den Boden des Handstückkopfes gebildeten Widerlagergliedes und die Sitzfläche des durch die axial verstellbare Schraubkappe gebildeten Einstellgliedes der Einstellvorrichtung durch sphärisch geformte Ringflächen gebildet sein und die an diesen Sitzflächen anliegenden Teile der drehfesten Gegenlagerteile mit entsprechend geformten sphärischen Ringflächen versehen sein, so dass eine begrenzte Bewegung der drehfesten Gegenlagerteile und eine Selbstausrichtung dieser Lagerteile gegenüber den Laufradlagerteilen beim Zusammensetzen des Turbineneinsatzes ermöglicht ist.
Wenn bei einem in dieser Weise ausgebildeten Handstück die Turbine mit ihrer Welle und den Lagerteilen in dem Handstückkopf angeordnet ist, so sitzt der untere der im Handstückkopf drehfest angeordneten Lagerteile auf der Sitzfläche des Widerlagergliedes auf, das in einfacher Weise durch den Gehäuseboden des Handstückkopfes gebildet ist und einen Teil der Einstellvorrichtung darstellt. Als Einstellglied dieser Einstellvorrichtung dient hiebei die übliche Schraubkappe, und allein durch Anziehen dieser Schraubkappe auf die untere Sitzfläche zu wird die gegenseitige axiale Einstellung der Lagerteile herbeigeführt. Vorzugsweise wird diese Einstellung bei gleichzeitiger Zuführung von Druckluft in das Lager durchgeführt, wodurch ermöglicht ist, die Lager-bzw. Laufspalten schon mit Hilfe des Geräusches der laufenden Turbine richtig einzustellen.
Eine besonders zweckmässige Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn die Spannvorrichtung aus zwei Federringen und einem die Federringe im axialen Abstand voneinander haltenden Abstandsglied besteht, das wenigstens mit einem Teil das Schaufelrad der Turbine umgibt. Hiebei erfolgt die axiale Einstellung der Lagerteile durch gegenseitige axiale Verstellung der am Handstückkopf drehfest angeordneten Lagerteile, die durch die Durchbiegbarkeit der elastischen Federringe ermöglicht ist, die ihrerseits mit ihren Aussenrändern durch das Abstandsglied in gleichbleibendem axialem Abstand voneinander gehalten werden. Hiedurch wird auch eine gleichzeitige und elastische Selbsteinstellung der Laufradlagerteile gegenüber den drehfesten Lagerteilen unterstützt und ein selbsttätiger Ausgleich der Weite der zwischen diesen Lagerteilen gebildeten Lagerspalten ermöglicht.
Das die Federringe in axialem Abstand haltende Abstandsglied ist hiebei vorzugsweise als das Turbinenrad umgebende Zwischenhülse ausgebildet, an deren Stirnenden die Federringe mit ihrem äusseren Umfangsrand anliegen und von der die Federringe mit ihrem inneren Randteil bis zur Berührung mit den einander zugewendeten sphärischen Ringflächen der drehfesten Lagerteile frei nach innen vorkragen.
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Die Anordnung und Ausbildung nach der Erfindung ist besonders geeignet für Handstücke mit zusammengebautem Turbineneinsatz, der als Ganzes von der einen Stirnseite des Handstückkopfes aus in diesen einsetzbar und aus diesem herausnehmbar ist. Ein solcher Turbineneinsatz kann dann z. B. in dem Herstellungswerk genau zusammengesetzt und dort oder auch in einer Zahnarztpraxis leicht in den Kopf des Handstückes eingesetzt werden.
Wenn hiebei das Widerlagerglied der zur Bildung der Lagerspalten und zur Einstellung der Weite derselben dienenden Einstellvorrichtung, wie bereits erwähnt, durch den Boden des Handstückkopfes und das Einstellglied der Einstellvorrichtung durch die in axialer Richtung verstellbare Schraubkappe des Handstückkopfes gebildet ist, so braucht nach dem Einsetzen des Turbineneinsatzes, dessen Lagerspalten infolge des Gegeneinanderdrückens der Lagerteile durch die das eine Lagerteil-Paar elastisch nachgiebig belastende Vorrichtung völlig geschlossen und staubfrei gehalten sein können, nur die Schraubkappe auf den Handstückkopf aufgeschraubt zu werden, um an beiden Wellenlagern die Lagerspalten mit der erforderlichen Spaltweite zu bilden.
Nachstehend ist die Erfindung an Hand der in der Zeichnung als Beispiel dargestellten Ausführungsform beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen axialen Schnitt durch den Handstückkopf.
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eines in den Handstückkopf einzusetzenden rotierenden Werkzeuges versehen ist. Am Boden --20-des Handstückkopfes ist ein diesen umgebender Ringkanal --76-- angeordnet, der über eine Öffnung - mit einer Mischkammer --72-- für Druckluft und Druckwasser und mit im Umfangsabstand voneinander angeordneten, im Winkel aufeinander zu und auf die Werkzeugspitze - gerichteten Austrittsöffnungen-78-für aus dem Druckluft-Wassergemisch gebildete Sprühstrahlen versehen ist.
Der Ringkanal--76--kann etwas ungleichmässig sein, wenn ein mit der Seitenwandung des Handstückkopfes --16-- aus einem Stück bestehender Ringflansch-82-
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Aussenfläche des Kopfes genügend bearbeitet ist, auf seiner einen Seite mit einer Querbohrung zur Aufnahme eines radialen zylindrischen Zapfens --40-- versehen werden, der zur Verbindung mit dem Stiel des Handstückes dient und nach seiner Fertigstellung durch Lötung oder in anderer Weise in der Bohrung befestigt wird. Sodann kann der innere Hohlraum --86-- des Kopfes --16-- herausgearbeitet werden, worauf die notwendigen Längsbohrungen und sonstigen Bohrungen in dem Zapfen --40-- hergestellt werden können.
Ebenso kann hiebei das Innengewinde der oberen Öffnung
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desVerteilerraum --104-- im Inneren des Handstückkopfes--16--und sind mit einer Druckluft-Speicherkammer verbunden, die vorzugsweise die Druckluft sowohl zur Luftlagerung der Turbine als aus zu deren Antrieb liefert.
Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist in dem Handstückkopf --16-- ein auswechselbarer Turbineneinsatz angeordnet, der mit einer Hohlwelle --110-- versehen ist. Auf das untere Ende der Hohlwelle --110-- ist ein konischer Laufradlagerteil --112-- aufgepresst, der vorzugsweise mit einem versenkt gebohrten Sitz --114-- zur Aufnahme der Hohlwelle mit Passsitz versehen ist. Der untere Laufradlagerteil-112-ist von einem unteren drehfest angeordneten Lagerteil --116--- umgeben, dessen Einzelheiten noch erläutert werden.
Auf dem oberen Ende des
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drehfesten Lagerteiles--116--ist ein unterer elastisch verformbarer Federring--118--angeordnet, der sich gewöhnlich gegen das untere Ende einer Zwischenhülse --120-- abstützt, die entweder vor oder nach dem Aufpressen des Laufrades--96--der Turbine auf die Hohlwelle--110--eingesetzt wird. An dem oberen Ende der Zwischenhülse--120--liegt ein oberer elastisch verformbarer Federring--122--an. Zur Bildung von Anlageflächen für den unteren und den oberen Federring ist die Zwischenhülse --120-- an beiden Enden mit inneren Ringflanschen versehen.
Der obere Federring --122-- nimmt einen oberen drehfest angeordneten Lagerteil--124--auf, der dem unteren drehfesten Lagerteil--116--entsprechend ausgebildet ist und einen oberen konischen Laufradlagerteil --126-- umgibt, der beim Zusammensetzen der Teile des Turbineneinsatzes auf das obere Ende der Hohlwellw --100-- aufgepresst wird. Die Zwischenhüles --120-- bildet zusammen mit den Federringen--118, 122-- eine Spannvorrichtung, welche die drehfest angeordneten Lagerteile --116, 124-- axial und in entgegengesetzter Richtung auf die Laufradlagerteile--112, 126-- zu elastisch nachgiebig belastet.
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die Bohrung des oberen Laufradlagerteiles--126--ohne Absatz durch diesen hindurchgeht.
Beide Laufradlagerteile-112, 126-- haben konische Aussenflächen, die etwa wie die Teile einer Sanduhr axial und radial nach aussen auseinanderlaufen und vorzugsweise den gleichen Kegelwinkel aufweisen.
Insgesamt bilden die beiden Laufradlagerteile gleiche kegelstumpfförmige Lagerteile für die Hohlwelle --110--.
Die drehfesten Lagerteile-116 und 124-bestehen vorzugsweise aus selbstschmierendem Werkstoff, wie z. B. verdichtetem Graphit oder fester Kohle bzw. Homogenkohle, und sind so bearbeitet, dass sie am äusseren Umfangsrand vorzugsweise sphärisch geformte Ringflächen--128-- bilden, die sich an eine entsprechend sphärisch geformte Sitzfläche --130- am oberen Randteil des
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--88-- angeordnete--86-- des Handstückkopfes --16-- eingesetzt ist. Die inneren Kegelflächen der drehfesten Lagerteile--116, 124- entsprechen genau den konischen Aussenflächen der Laufradlagerteile - -112, 126--.
Die drehfesten Lagerteile--116, 124-- weisen an ihren einander zugekehrten inneren
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--134-- auf,--118 und 112--hindurch nach innen vorstehen. Diese Federringe können durch Belleville-Ringe gebildet sein und bis zu einem begrenzten Ausmass als flexibel angesehen werden, insbesondere in bezug auf ihre Biegung in eine von der ursprünglichen Form in axialer Richtung abweichende Form.
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Vorzugsweise ist diese Zwischenhülse durch ein Metallrohr entsprechender Wanddicke gebildet und auf einer Seite mit einem längsverlaufenden äusseren Indexvorsprung--140-versehen, der in eine entsprechende Indexnut-142--, die an der Innenseite der Seitenwandung des Handstückkopfes --16-- nahe der Verbindungsstelle mit dem Zapfen --40-- angeordnet ist, verschiebbar eingreift.
Die Indexelemente--140, 142-- haben den Zweck, eine an der einen Seite der Zwischenhülse --120-- angeordnete, nicht gezeigte Auslassöffnung und eine im Umfangsabstand von dieser in der Zwischenhülse angebrachte Einlassöffnung jeweils mit dem Einlassende einer Auslassbohrung und dem Abgabeende des Luftzuführungskanals bei Zusammensetzen des Turbineneinsatzes genau in Deckung zu bringen. Die in dem Luftzuführungskanal zugeführte Druckluft beaufschlagt die Schaufeln--94---des Turbinenrades--96--in tangialer Richtung, wodurch das Turbinenrad mit der Hohlwelle--110-und den an dieser befestigten Laufradlagerteilen--112 und 126--gedreht wird.
Im Inneren der Hohlwelle --110-- ist vorzugsweise ein Spannfutter--146--bekannter Art angeordnet, in das der Bohrer--80--oder ein anderes zur Zahnbehandlung dienendes rotierendes Werkzeug eingesetzt werden kann.
Die Bestandteile des Turbineneinsatzes werden vorzugsweise derart zusammengesetzt, dass die zusammenarbeitenden Kegelflächen der beiden Gruppen von Lagerungsteilen vorzugsweise in fester gegenseitiger Berührung sind und der obere Laufradlagerteil--126--bis in die in der Zeichnung ersichtliche Lage auf die Hohlwelle --110-- aufgezogen ist. Zwischen den drehfesten Lagerteilen und den an der Hohlwelle befestigten Laufradlagerteilen ist daher kein Laufspiel vorhanden. Alle andern Bestandteile des Turbineneinsatzes, die miteinander arbeiten, stehen ebenfalls in im wesentlichen fester gegenseitiger Berührung, wobei die drehfesten Lagerteile--116, 124-- in den mittleren Öffnungen --138- der Federringe-118 und 122-zentriert angeordnet sind.
Diese zentrierte Lage ergibt
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sich beim Zusammensetzen der Bestandteile des Turbineneinsatzes infolge der sphärischen Ausbildung der Sitzflächen von selbst.
Bei noch nicht in den Handstückkopf eingesetztem, aber für sich zusammengesetztem Turbineneinsatz werden die drehfesten Lagerteile-116, 124-- in fester Berührung mit den Laufradlagerteilen-112, 126-- durch die Federringe-118 und 122-gehalten, die an den sphärischen Ringflächen --134-- der durch die mittleren Öffnungen --138-- der Federringe zentrisch nach innen hindurchgreifenden drehfesten Lagerteile anliegen. Die zentrische Lage der
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gegenüber den Laufradlagerteilen--112 und 126--, so dass die entsprechenden Kegelflächen der Laufradlagerteile und der drehfesten Lagerteile genau und gleichmässig aneinander anliegen.
Weiterhin wird die Zwischenhülse bzw. das durch sie gebildete Abstandsglied --120-- an einer Drehbewegung, nicht dagegen an einer axialen Bewegung gehindert, obwohl letztere unter normalen Bedingungen nur in geringem Ausmass oder überhaupt nicht eintritt. Trotzdem kann sich das Abstandsglied-120-, wenn notwendig, axial verschieben, insbesondere um die sehr kleinen Bewegungen zu ermöglichen, die sich beim Selbstzentrieren der drehfesten Lagerteile und auch gegenüber den Laufradlagerteilen bei der Bildung der Lagerspalte zwischen den Lagerteilen ergeben.
Zur Trennung der oberen und unteren Verteilerräume-102, 104- voneinander ist es erwünscht, dass zwischen dem Abstandsglied - -120-- und der Innenfläche des Hohlraumes --86-- des Turbinenkopfes ein möglichst dichter
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im Umfangsabstand voneinander radial verlaufend angeordnet sind. Die Zahl und Abmessungen der Luftzuführungskanäle --148-- sind so ausgewählt, dass zwischen die konischen Lagerflächen, nachdem zwischen den oberen und unteren Laufradlagerteilen und drehfesten Lagerteilen jeweils ein Lager-bzw. Laufspalt gebildet ist, die richtige Menge an Lagerluft in richtiger Verteilung zugeführt werden kann. Die zur Lagerung der Turbine erforderliche Druckluft strömt aus dem oberen
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-148-- ein.
Diese122-begrenzt, die von den inneren Endflanschen des Abstandsgliedes-120-nach innen vorspringen und in fester Berührung mit den Ringflächen --134-- der drehfesten Lagerteile - -116, 124-- stehen. Die Verteilerräume werden daher beim Einsetzen des Turbineneinsatzes in den Handstückkopf-16-von selbst gebildet.
Wie bereits erwähnt, befinden sich alle Bestandteile des Turbineneinsatzes, wenn dieser nicht in den Handstückkopf eingesetzt ist, einschliesslich der konischen Flächen der Lagerteile in fester Berührung miteinander, die eine gegenseitige Drehbewegung der Lagerteile nicht zulässt. Dies stellt zusammen mit der noch zu erläuternden Möglichkeit, beim Einsetzen des Turbineneinsatzes in den Handstückkopf zwischen den konischen Lagerflächen der oberen und unteren Lagerteile leicht einen gewünschten Lager-bzw. Laufspalt bilden zu können, einen wesentlichen Vorteil der Erfindung dar.
Wenn die Schraubkappe-88-vom Handstückkopf-16-abgenommen ist, so kann der Turbineneinsatz in den Kopf --16-- eingesetzt werden. Hiebei setzt sich der Turbineneinsatz mit der unteren Ringfläche --128-- des unteren drehfesten Lagerteiles--116--unter Zentrierung des unteren Einsatzteiles auf den ringförmigen Sitz --130-- des Bodens --20-- auf. Die Zentrierung wird dabei durch die verhältnismässig dichte Anlage des Abstandsgliedes--120-an den Innenwandungen des Kopfes--16--erleichtert.
Sodann wird die Kappe--88--in das obere Ende des Kopfes eingeschraubt, wodurch die sphärische Ringfläche --132-- derselben in Berührung mit der oberen spärischen Ringfläche --128-- des oberen feststehenden Lagerteiles--124--kommt. Die zuerst auftretende Berührung der Kappe mit dem Turbineneinsatz ist verhältnismässig schwach und ermöglicht, dass sich das obere Ende des Turbineneinsatzes in dem Kopf des Handstückes zentriert, wobei auch ein solcher Berührungsdruck an den zusammenarbeitenden Ringflächen-128 und 130-am unteren Ende des Einsatzes auftritt und der ganze Einsatz gleichachsig in den Kopf eingefügt wird.
Bei weiterem Einschrauben der Schraubkappe --88-- wird auf den oberen drehfesten Lagerteil
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-124-- ein nachLagerteil-116-und die ringförmige Sitzfläthe --130-- des Bodens --20-- übertragen wird. Diese Aufeinanderfolge der Druckübertragung bewirkt, dass zuerst die Sitzfläche-132-gegen die
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in axialer Richtung fest auf der Hohlwelle --110-- sitzen, zwischen den drehfesten Lagerteilen - 116 und 124-und den Laufradlagerteilen die zur Bildung der Luftlager notwendigen Lager-bzw.
Laufspalten gebildet werden.
Wenn die Bildung dieser Lagerspalten beginnt, so findet sogleich ein selbsttätiger Ausgleich ihrer
Spaltweite zwischen den oberen und unteren Lagerteilen statt, der auf die Gleichartigkeit der Federringe-118 und 122-und die axiale Beweglichkeit des Abstandsgliedes-120-bei der übertragung der axialen Bewegung des oberen drehfesten Lagerteiles gegenüber dem unteren drehfesten Lagerteil zurückzuführen ist. Weiterhin sind das Laufrad--96--und die Laufradlagerteile - -112, 126-- zwischen den durch die Lagerspalten zwischen den oberen und unteren Lagerteilen gegebenen Grenzen als Ganzes'axial beweglich. Das Laufrad --96-- kann daher die selbsttätige und gleichzeitige Bildung der Lagerspalten zwischen den drehfesten Lagerteilen und den Laufradlagerteilen nicht hindern.
Die Bildung der Lagerspalten durch Einschrauben der Schraubkappe --88-- wird herbeigeführt, indem zugleich über die zur Zuführung der Lagerluft dienenden Längsbohrungen --98 und 100-des Zapfens --40-- den oberen und unteren Verteilerräumen--102 und 104-- Druckluft zugeführt wird. Die gewünschte Weite der Lagerspalten kann vorzugsweise durch Abhören des Geräusches des laufenden Schaufelrades bestimmt werden.
Zum Beispiel sind bei anfänglicher Berührung der Schraubkappe --88-- mit dem oberen drehfesten Lagerteil--124-- zwischen den Lagerteilen keine Luftspalten vorhanden, und das Schaufelrad --96-- steht noch still, obgleich seine Schaufeln --94- durch Zuführung von Antriebsluft beaufschlagt werden. Die Antriebsluft entweicht dann einfach durch die Auslassbohrung, während die Lagerluft in den Verteilerräumen-102 und 104-zurückgehalten wird.
Wenn aber die Berührung der Schraubkappe --88-- mit dem Turbineneinsatz, wie erläutert, ein axiales Zentrieren desselben in dem Kopf--16-des Handstückes herbeigeführt hat, so wird durch weiteres Einschrauben der Schraubkappe --88-- bewirkt, dass die beiden drehfesten Lagerteile gegeneinander bewegt und dabei die Lauf-bzw. Lagerspalten zwischen den Lagerteilen gebildet werden. Die zugeführte Antriebsluft übermittelt dann dem Laufrad--96--durch Beaufschlagung seiner Schaufeln --94-- eine Drehbewegung und ermöglicht den Ausgleich der Weite der Laufspalten zwischen den oberen und unteren Lagerteilen. Indessen wird hiebei zunächst ein hoher Laufton erzeugt, der anzeigt, dass die Laufspalten nocht erweitert werden müssen.
Die Steigung der Gewinde an der Schraubkappe --88-- und am oberen Ende des Handstückkopfes-16--ist verhältnismässig gering, so dass ein genaues Einstellen der Lagerspalten zwischen den Lagerteilen ermöglicht ist. Wenn daher die Kappe nur um ein geringes Mass weiter eingeschraubt wird, so werden die Lagerspalten auch nur um ein entsprechend geringes Mass gleichmässig erweitert. Wenn hiebei die richtige Weite der Lagerspalten erreicht ist, so verschwindet das singende Laufgeräusch und die Turbine läuft vollständig ruhig und lautlos.
Die Abstandseinstellung der drehfesten Lagerteile gegenüber den Laufradlagerteilen in der vorstehend beschriebenen Weise ist durch die gleichmässige Biegung der Federringe-118 und 122-der Spannvorrichtung --118,120,122-- ermöglicht. Diese Biegung der Federringe führt auch ein festes Einklemmen der feststehenden Lagerteile--116 und 124-zwischen den Umfangsrändern der
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entgegengesetzten Enden der feststehenden Lagerteile im Abstand voneinander angeordnet sind, sind diese insbesondere beim anfänglichen Zusammensetzen der Bestandteile des Turbineneinsatzes und zum grundsätzlichen Ausrichten dieser Bestandteile sehr vorteilhaft.
Wenn der zur Bildung der Lagerspalten erforderliche Druck aufgebracht wird, so greifen die vom inneren Umfangsrand der Federringe in entgegengesetzter Richtung ausgeübten und jeweils auf die Sitzflächen der Lagerteile am Boden und an der Schraubkappe wirkenden Klemmkräfte an den drehfesten Lagerteilen derart an, dass sie diese Lagerteile gegen Lageabweichungen und Drehbewegungen sichernd fest in ihrer richtigen Lage halten.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass die inneren Umfangsränder der Federringe wenigstens etwas in die Sitzflächen --128 und 134--der z. B. aus fester Kohle bzw. Homogenkohle bestehenden drehfesten Lagerteile einschneiden und so die Klemmwirkung erhöhen. Nachdem die Lagerspalten zwischen den Lagerteilen des oberen und unteren Wellenlagers in der erläuterten Weise gebildet sind, kann die Schraubkappe --88-- gegen unbeabsichtigte Drehung durch beliebige Mittel, z. B. durch
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Verkittung, Stecker od. dgl., gesichert werden.
Die zur Luftlagerung der Turbine erforderliche Druckluft kann der Druckluft-Speicherkammer von einer beliebigen Druckluftquelle aus zugeleitet werden und wird von der Speicherkammer aus über die Zuführungskanäle-98 und 100-gleichmässig in die oberen und unteren Verteilerräume
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-102, 104-- geliefert.Turbinenlaufrad-96-wird insbesondere bei freilaufender Turbine, d. h., wenn auf das z. B. durch den Bohrer --80-- gebildete Arbeitswerkzeug kein Druck ausgeübt wird, einschliesslich der
Laufradlagerteile--112 und 126-an deren beiden Enden in gleichmässigem axialem Abstand zwischen den feststehenden Lagerteilen-116 und 124-gehalten.
Weiterhin bilden die Laufradlagerteile und feststehenden Lagerteile der oberen und unteren Wellenlagerung infolge der konischen Gestaltung der Lagerflächen wirksam kombinierte Radial-und Axiallager. Auch ist bei der erläuterten Ausbildung der Druckluftgleitlager gewährleistet, dass beim Auftreten von in axialer Richtung oder in seitlicher Richtung auf die Hohlwelle --110-- und damit auch auf die Laufradlagerteile einwirkenden Kräften jeder Neigung zur Verringerung der Spaltweite zwischen den Lagerteilen ein erhöhter Widerstand entgegengesetzt wird, indem sich in dem verbleibenden Spaltraum zwischen den relativ zueinander bewegten Lagerflächen der Druck erhöht.
Selbst wenn aber solche Kräfte dazu führen sollten, dass eine tatsächliche Berührung der Lagerteile stattfindet, und die hiebei auftretende Reibung so gross sein sollte, dass die Turbine stehen bleibt, so können wegen der selbstschmierenden Eigenschaft des Werkstoffes der drehfesten Lagerteile weder an diesen noch an den Laufradlagerteilen ernsthafte Beschädigungen auftreten. Auch wird die Drehbewegung des Turbinenlaufrades nach dem Anhalten der Welle infolge einer solchen aussergewöhnlich grossen Druckkraft sofort wieder aufgenommen, sobald die Laufradwelle von dieser Kraft entlastet wird. Ferner entsteht durch die weitere Zuführung von Lagerluft und Antriebsluft bei einem gewöhnlich nur momentan erfolgenden Anhalten des Laufrades kein Schaden.
Vielmehr sichert diese weitere Luftzuführung das sofortige Wiederaufnehmen der Drehbewegung des Laufrades nach Beseitigung der Druckkraft.
Die drehfesten Lagerteile bestehen, wie bereits erwähnt, vorzugsweise aus Graphit, Homogenkohle oder einem äquivalenten Werkstoff. Jedoch bestehen die Laufradlagerteile --112 und 126-- vorzugsweise aus Metall, wie rostfreiem Stahl, Messing od. dgl. Im übrigen ist nur erforderlich, dass die zur Bildung der drehfesten Lagerteile und der Laufradlagerteile verwendeten Werkstoffe oder solche Werkstoffe, mit denen die Lagerteile überzogen sind, solcher Art sind, dass sie durch eine z. B. infolge überlastung eintretende gegenseitige Reibungsberührung nicht beschädigt werden oder sich festfressen.
Aus diesem Grunde wird wenigestens jeweils einer der Lagerteile der oberen und unteren Wellenlagerung aus selbstschmierendem Werkstoff gebildet.
Der durch die Lager-bzw. Laufspalten der Druckluftgleitlager strömende Luftfilm tritt aus den gegenüberliegenden Enden der Lagerspalten aus. Bei dem oberen Luftlager gelangt die Luft von dem oberen Ende des Lagerspaltes in den waagrechten Zwischenraum --150-- und aus diesem durch die
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Sehraubkappe-88-insSchaufeln--94--rotieren, und gelangt von diesem Hohlraum zusammen mit der die Schaufeln - -94-- verlassenden Antriebsluft über eine Auslassbohrung und den Stiel des Handstückes ins Freie.
Die aus dem Lagerspalt des unteren Luftlagers austretende Luft strömt in axialer Richtung nach innen ebenfalls in den Hohlraum ein und wird aus diesem, wie angegeben, abgeleitet. Vom unteren Rand des Lagerspaltes tritt die Luft in einen am unteren Ende des Laufradlagerteiles-112-- angeordneten waagrechten Zwischenraum --156-- über und strömt aus diesem durch die ringförmige Öffnung --158-- ab, die das untere Ende des Spannfutters--146--umgibt. Sie strömt dann an dem Schaft des Arbeitswerkzeuges entlang nach aussen und bwirkt so eine gewisse Kühlung desselben, unterstützt aber zugleich auch die aus Luft und Wasser gemischten Kühlmittelstrahlen, die aus den Öffnungen --78-- austreten.
Wegen des für die drehfesten Lagerteile--116 und 124-- vorzugsweise verwendeten selbstschmierenden Werkstoffes wird ein anderes Schmiermittel nicht benötigt, so dass sowohl als Lagerluft als auch als Antriebsluft für den Turbinenkopf des Handstückes trockene Druckluft verwendet werden kann. Die Druckluft wird jedoch vorzugsweise gefiltert, damit keine Feststoffteilchen in die sehr schmalen Laufspalten, deren Weite etwa im Bereich zwischen 0, 01 und 0, 014 mm liegt, gelangen können.
Diese Abmessungen stehen, wenn sie auch nur zur Erläuterung angegeben sind, in durchaus richtigem Verhältnis zu den Abmessungen der Lagerteile und des Handstückkopfes-16-überhaupt,
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dessen Abmessungen wegen seiner Verwendung in der Mundhöhle, auch bei Kindern, so klein wie möglich sein müssen und der z. B. einen grössten Durchmesser von 9, 5 bis 12, 7 mm bei einer grössten axialen Bemessung von ebenfalls etwa 12, 7 mm aufweist.
Wie bereits erwähnt, ist der Turbineneinsatz leicht und einfach in den Hohlraum --86-- des Handstückkopfes-16-einsetzbar oder aus diesem herausnehmbar. Vorzugsweise wird dies in einer Werkstatt durchgeführt. Wenn jedoch die Turbine nicht oder nicht richtig laufen sollte, so kann der Turbineneinsatz auch in der Zahnarztpraxis leicht herausgenommen werden, indem die Schraubkappe --88-- abgeschraubt wird. Ebenso kann dann ein neuer oder überholter Turbineneinsatz sofort in den Kopf--16--eingesetzt und der herausgenommene Turbineneinsatz instandgesetzt oder zur Reparatur gegeben werden.
Wenn gewünscht, können an der Schraubkappe--88--und an dem die obere Kopföffnung
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Kopfes angeordneten Gewinden vorzugsweise ein dichter Gewindeeingriff vorgesehen sein, so dass die durch die erwähnten Marken festgelegte Einstellung des Turbineneinsatzes für die richtige Spaltweite der Laufspalten erhalten bleibt, wenn keine andern Festlegemittel, wie Verkittung od. dgl., verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zahnärztliches Handstück mit einer im Handstückkopf angeordneten, zum Antrieb eines rotierenden Werkzeuges dienenden Druckluftturbine, deren Welle in Druckluftgleitlagern aus zwei im axialen Abstand voneinander angeordneten und in diesem Abstand gegeneinander einstellbaren, jeweils als kombinierte Radial-und Axiallagerteile ausgebildeten Lagerteil-Paaren gelagert ist, die mit sich nach aussen erweiternden konischen Lagerflächen versehen sind und von denen das eine Lagerteil-Paar aus zwei im Handstückkopf drehfest angeordneten Lagerteilen und das andere Lagerteil-Paar aus zwei auf der Antriebswelle in axialem Abstand voneinander angebrachten und mit der Antriebswelle
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drehfest angeordneten Lagerteilen des einen Lagerteil-Paares (116, 124)
eine diese Lagerteile axial und in entgegengesetzter Richtung auf die Lagerteile des andern Lagerteil-Paares (112, 126) zu elastisch nachgiebig belastende gemeinsame Spannvorrichtung (118, 120, 122) zugeordnet ist, die in axialer Richtung begrenzt verschiebbar ist, und dass zur Bildung der zur Aufnahme der Lagerdruckluft notwendigen Lager-bzw. Laufspalten zwischen den beiden Lagerteil-Paaren diese mittels einer zugleich und unmittelbar an den beiden drehfest angeordneten Lagerteilen angreifenden Einstellvorrichtung (20, 88) in axialer Richtung entgegen dem Druck der Spannvorrichtung relativ zueinander einstellbar sind.
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Dental handpiece
The invention relates to a dental handpiece with a compressed air turbine, which is arranged in the handpiece head and serves to drive a rotating tool, the shaft of which is mounted in compressed air plain bearings of two axially spaced apart and adjustable at this distance from each other, each designed as a combined radial and axial bearing pairs which are provided with outwardly widening conical bearing surfaces and of which one pair of bearing parts consists of two bearing parts arranged in a rotationally fixed manner in the handpiece head and the other pair of bearing parts consists of two impeller bearing parts mounted on the drive shaft at an axial distance from one another and rotatable with the drive shaft .
In a known dental handpiece of this type, the bearing parts of the one pair of bearing parts, which are arranged in a rotationally fixed manner in the handpiece head, are held in their mutual position by stop rings resting on the inner shoulder of the housing of the handpiece head and by sealing rings, two of which are arranged at one end of the bearing and not only serve to seal, but are also placed at an angle to each other that the bearing parts can perform infinitely small lateral or axial movements, as are necessary for self-centering of the bearing parts and to avoid physical contact with the rotating and stationary bearing parts. A mutual aciale adjustment of the bearing part pairs is not made possible by these sealing rings.
For this purpose, a lock nut is screwed onto the turbine shaft, which is designed as a hollow shaft, by means of which the conical impeller bearing parts of the other pair of bearing parts and the turbine wheel arranged between them are held in their correct position on the hollow shaft, in which the conical bearing parts of the two bearing part pairs are not have mutual contact and the necessary bearing gaps are formed. So that this correct position can be achieved, several thin shims are arranged between the turbine wheel and the one conical impeller bearing part. With this design, a certain axial adjustment of conical bearing parts of a compressed air turbine in the handpiece head of a dental handpiece is made possible. Apart from the fact that this setting option is for the turbine or.
If impeller bearing parts attached to the drive shaft are provided, the correct axial adjustment can only be achieved in a cumbersome manner by adding or removing shims, for which it is at least necessary to unscrew an upper screw cap of the handpiece head and then unscrew the lock nut from the hollow shaft so that the upper impeller bearing part can be removed and the point where the shims are arranged becomes accessible. In addition, the arrangement of two sealing rings and retaining rings at each bearing end of the handpiece requires a screw cap to be arranged at each end of the same.
It is also a dental handpiece with a compressed air turbine and conical bearing part pairs for the turbine or. Drive shaft is known in which the bearing part pairs with an intermediate sleeve holding the bearing parts at an axial distance from one another and the turbine runner form an insert that can be removed as a whole from the handpiece head or inserted into it.
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However, any mutual adjustability of the bearing parts in the axial direction is not possible in this known handpiece, which is provided with only one screw cap, since the screw cap is in the
Screwing in directly on one end of the intermediate sleeve and the one bearing part and thereby also the other end of the intermediate sleeve and the other bearing part to sit on the
Brings the bottom of the handpiece.
The invention is intended to avoid these disadvantages and to design a handpiece of the type specified at the beginning in such a way that the conical bearing parts to form the necessary
Bearing gaps for the compressed air plain bearings can easily be set against one another in the axial direction without the assembly of the bearing parts with the impeller of the turbine to form a turbine insert known per se being impaired.
The solution to this problem is according to the invention that the bearing parts of the one pair of bearing parts, which are arranged in a rotationally fixed manner in the handpiece head, are assigned a common clamping device that loads these bearing parts axially and in the opposite direction onto the bearing parts of the other pair of bearing parts to elastically resiliently loading Direction is limitedly displaceable, and that to form the bearing or bearing required to receive the compressed air from the bearing. Running gaps between the two pairs of bearing parts, these can be adjusted relative to one another in the axial direction against the pressure of the tensioning device by means of an adjusting device acting simultaneously and directly on the two non-rotatably arranged bearing parts.
Preferably, the design is such that the adjusting device used to adjust the bearing gaps has an abutment member which is arranged on one end of the handpiece head and rests with a seat on the one non-rotatable counter-bearing part and an adjusting member which is axially movable on the other end of the handpiece head and which rests with a seat on the other non-rotatable counter-bearing part and, when actuated, moves the two counter-bearing parts axially against one another and with respect to the two impeller bearing parts, changing the width of the running or bearing gaps. The abutment member of the adjustment device can be formed in a simple manner by the base of the handpiece head and the adjustment member by the screw cap of the handpiece head which is adjustable in the axial direction.
Furthermore, the seat surface of the abutment member formed by the bottom of the handpiece head and the seat surface of the adjustment member formed by the axially adjustable screw cap of the adjustment device can be formed by spherically shaped annular surfaces and the parts of the non-rotatable counter-bearing parts resting on these seat surfaces can be provided with correspondingly shaped spherical annular surfaces, see above that a limited movement of the non-rotatable counter bearing parts and a self-alignment of these bearing parts with respect to the impeller bearing parts when assembling the turbine insert is made possible.
If, in a handpiece designed in this way, the turbine with its shaft and the bearing parts is arranged in the handpiece head, the lower of the bearing parts that are non-rotatably arranged in the handpiece head sits on the seat of the abutment member, which is formed in a simple manner by the housing base of the handpiece head and represents part of the adjustment device. The usual screw cap is used as the adjusting member of this adjusting device, and the mutual axial adjustment of the bearing parts is brought about by tightening this screw cap towards the lower seat surface. This setting is preferably carried out with the simultaneous supply of compressed air into the bearing, which enables the bearing or Adjust running gaps correctly with the help of the noise of the running turbine.
A particularly expedient embodiment of the invention is obtained when the tensioning device consists of two spring washers and a spacer member which keeps the spring rings at an axial distance from one another and which at least partially surrounds the impeller of the turbine. The axial adjustment of the bearing parts takes place by mutual axial adjustment of the bearing parts, which are arranged in a rotationally fixed manner on the handpiece head, which is made possible by the flexibility of the elastic spring washers, which in turn are held at a constant axial distance from one another by their outer edges by the spacer. This also supports a simultaneous and elastic self-adjustment of the impeller bearing parts with respect to the non-rotatable bearing parts and enables automatic compensation of the width of the bearing gaps formed between these bearing parts.
The spacer member that keeps the spring washers at an axial distance is preferably designed as an intermediate sleeve surrounding the turbine wheel, at the ends of which the spring washers rest with their outer circumferential edge and from which the spring washers with their inner edge part free up to contact with the facing spherical ring surfaces of the non-rotating bearing parts protruding inwards.
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The arrangement and design according to the invention is particularly suitable for handpieces with an assembled turbine insert, which can be inserted into and removed from the handpiece head as a whole from one end face thereof. Such a turbine insert can then, for. B. can be assembled exactly in the manufacturing plant and easily inserted into the head of the handpiece there or in a dental practice.
If the abutment member of the adjustment device used to form the bearing gaps and to adjust the width of the same, as already mentioned, is formed by the base of the handpiece head and the adjustment member of the adjustment device is formed by the axially adjustable screw cap of the handpiece head, then after the insertion of the Turbine insert, the bearing gaps of which can be kept completely closed and dust-free as a result of the bearing parts being pressed against one another by the device which loads one pair of bearing parts elastically, only the screw cap needs to be screwed onto the handpiece head in order to form the bearing gaps with the required gap width on both shaft bearings .
The invention is described below with reference to the embodiment shown as an example in the drawing. The only figure in the drawing shows an axial section through the handpiece head.
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a rotating tool to be inserted into the handpiece head is provided. At the bottom --20 - of the handpiece head a surrounding ring channel --76-- is arranged, which via an opening - with a mixing chamber --72-- for compressed air and pressurized water and with circumferentially spaced, angularly towards each other and open the tool tip - directed outlet openings -78-is provided for spray jets formed from the compressed air-water mixture.
The annular channel - 76 - can be somewhat uneven if an annular flange -82- made of one piece with the side wall of the handpiece head --16--
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The outer surface of the head is sufficiently machined, on one side with a transverse bore for receiving a radial cylindrical pin --40--, which is used to connect to the handle of the handpiece and after its completion by soldering or in another way in the bore is attached. The inner cavity --86-- of the head --16-- can then be worked out, whereupon the necessary longitudinal bores and other bores can be made in the pin --40--.
The internal thread of the upper opening can also be used here
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of the distribution chamber --104 - inside the handpiece head - 16 - and are connected to a compressed air storage chamber, which preferably supplies the compressed air both for the air bearing of the turbine and for its drive.
In the illustrated embodiment of the invention, an exchangeable turbine insert is arranged in the handpiece head --16--, which is provided with a hollow shaft --110--. A conical impeller bearing part --112-- is pressed onto the lower end of the hollow shaft --110--, which is preferably provided with a countersunk drilled seat --114-- for receiving the hollow shaft with a snug fit. The lower impeller bearing part-112-is surrounded by a lower non-rotatable bearing part -116 ---, the details of which will be explained later.
On the top of the
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non-rotatable bearing part - 116 - a lower elastically deformable spring ring - 118 - is arranged, which is usually supported against the lower end of an intermediate sleeve --120--, which either before or after the impeller is pressed on - 96-- the turbine on the hollow shaft - 110 - is used. On the upper end of the intermediate sleeve - 120 - an upper elastically deformable spring ring - 122 - rests. To create contact surfaces for the lower and upper spring washers, the intermediate sleeve --120-- is provided with inner ring flanges at both ends.
The upper spring ring --122-- receives an upper non-rotatably arranged bearing part - 124 - which is designed corresponding to the lower non-rotatable bearing part - 116 - and surrounds an upper conical impeller bearing part --126 - which, when the Parts of the turbine insert are pressed onto the upper end of the hollow shaft --100--. The intermediate sleeve --120-- together with the spring washers - 118, 122-- forms a tensioning device that moves the non-rotatable bearing parts --116, 124-- axially and in the opposite direction towards the impeller bearing parts - 112, 126-- resiliently loaded.
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the bore of the upper impeller bearing part - 126 - passes through it without a shoulder.
Both impeller bearing parts - 112, 126 - have conical outer surfaces, which diverge axially and radially outward, roughly like the parts of an hourglass, and preferably have the same cone angle.
Overall, the two impeller bearing parts form the same frustoconical bearing parts for the hollow shaft --110--.
The non-rotatable bearing parts 116 and 124 are preferably made of self-lubricating material, such as. B. compressed graphite or solid coal or homogeneous carbon, and are processed in such a way that they preferably form spherically shaped ring surfaces on the outer circumferential edge - 128 - which are attached to a correspondingly spherical seat surface --130- on the upper edge part of the
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--88-- arranged - 86-- of the handpiece head --16-- is inserted. The inner conical surfaces of the non-rotatable bearing parts - 116, 124- correspond exactly to the conical outer surfaces of the impeller bearing parts - -112, 126--.
The non-rotatable bearing parts - 116, 124 - point to their inner facing
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--134-- on, - 118 and 112 - protrude inwards through. These spring rings can be formed by Belleville rings and can be viewed as flexible to a limited extent, in particular with regard to their bending into a shape that deviates from the original shape in the axial direction.
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This intermediate sleeve is preferably formed by a metal tube of the appropriate wall thickness and provided on one side with a longitudinal outer index projection - 140 - which is inserted into a corresponding index groove - 142 - which is located on the inside of the side wall of the handpiece head - 16 - near the Connection point with the pin --40-- is arranged, engages displaceably.
The purpose of the index elements - 140, 142 - is to have an outlet opening (not shown) arranged on one side of the intermediate sleeve --120-- and an inlet opening arranged at a circumferential distance therefrom in the intermediate sleeve, each with the inlet end of an outlet bore and the discharge end of the air supply duct when assembling the turbine insert exactly in congruence. The compressed air supplied in the air supply channel acts on the blades - 94 - of the turbine wheel - 96 - in a tangial direction, whereby the turbine wheel with the hollow shaft - 110 - and the impeller bearing parts - 112 and 126 - attached to it rotates becomes.
In the interior of the hollow shaft - 110 - a chuck - 146 - of a known type is preferably arranged, into which the drill - 80 - or another rotating tool used for dental treatment can be inserted.
The components of the turbine insert are preferably assembled in such a way that the cooperating conical surfaces of the two groups of bearing parts are preferably in firm mutual contact and the upper impeller bearing part - 126 - is pulled onto the hollow shaft --110 - up to the position shown in the drawing is. There is therefore no running play between the non-rotatable bearing parts and the impeller bearing parts fastened to the hollow shaft. All other components of the turbine insert that work with one another are also in essentially firm mutual contact, with the non-rotatable bearing parts - 116, 124 - being arranged centered in the middle openings --138- of the spring washers 118 and 122.
This centered position results
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when assembling the components of the turbine insert due to the spherical design of the seat surfaces.
When the turbine insert has not yet been inserted into the handpiece head but is assembled separately, the non-rotatable bearing parts-116, 124 - are held in firm contact with the impeller bearing parts-112, 126 - by the spring rings-118 and 122-which are attached to the spherical ring surfaces --134-- the non-rotatable bearing parts that reach through the center openings --138-- in the center of the spring washers are in contact. The centric position of the
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opposite the impeller bearing parts - 112 and 126 - so that the corresponding conical surfaces of the impeller bearing parts and the non-rotatable bearing parts are exactly and evenly against one another.
Furthermore, the intermediate sleeve or the spacer --120-- formed by it is prevented from rotating, but not from axial movement, although the latter occurs only to a small extent or not at all under normal conditions. Nevertheless, the spacer 120- can, if necessary, move axially, in particular to allow the very small movements that result when the bearing parts are self-centering and also with respect to the impeller bearing parts when the bearing gaps are formed between the bearing parts.
In order to separate the upper and lower distribution chambers-102, 104- from one another, it is desirable that between the spacer element - 120 - and the inner surface of the cavity - 86 - of the turbine head there is as close a gap as possible
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are arranged to run radially at a circumferential distance from one another. The number and dimensions of the air supply channels --148 - are selected so that between the conical bearing surfaces, after a bearing or bearing between the upper and lower impeller bearing parts and non-rotatable bearing parts. Running gap is formed, the correct amount of internal clearance can be supplied in the correct distribution. The compressed air required to mount the turbine flows out of the upper one
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-148-- a.
These122-limited, which protrude from the inner end flanges of the spacer-120-inward and are in firm contact with the annular surfaces -134- of the non-rotatable bearing parts -116, 124-. The distribution spaces are therefore formed by themselves when the turbine insert is inserted into the handpiece head 16.
As already mentioned, all components of the turbine insert, when it is not inserted into the handpiece head, including the conical surfaces of the bearing parts, are in firm contact with one another, which does not allow a mutual rotary movement of the bearing parts. This, together with the option to be explained below, of easily creating a desired bearing or bearing between the conical bearing surfaces of the upper and lower bearing parts when the turbine insert is inserted into the handpiece head. Being able to form a running gap is a significant advantage of the invention.
When the screw cap-88-has been removed from the handpiece head-16, the turbine insert can be inserted into the head -16-. Here, the turbine insert with the lower annular surface --128-- of the lower non-rotatable bearing part - 116 - with the centering of the lower insert part on the annular seat --130-- of the bottom --20--. The centering is facilitated by the relatively tight contact of the spacer - 120 - on the inner walls of the head - 16.
The cap - 88 - is then screwed into the upper end of the head, whereby the spherical ring surface --132 - of the same comes into contact with the upper spherical ring surface --128 - of the upper fixed bearing part - 124 -. The initial contact of the cap with the turbine insert is relatively weak and allows the upper end of the turbine insert to be centered in the head of the handpiece, such contact pressure also occurring on the cooperating annular surfaces 128 and 130 at the lower end of the insert and the whole insert is inserted into the head on the same axis.
If the screw cap --88-- is screwed in further, the upper non-rotating bearing part will be attached
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-124-- a post-bearing part-116- and the ring-shaped Sitzfläthe --130-- of the floor --20-- is transferred. This succession of pressure transmission causes the seat-132-first to move against the
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sit firmly in the axial direction on the hollow shaft - 110 -, between the non-rotatable bearing parts - 116 and 124 - and the impeller bearing parts, the bearings or bearings required to form the air bearings.
Running gaps are formed.
When these bearing gaps begin to form, they are automatically compensated for
Gap width between the upper and lower bearing parts instead, which is due to the similarity of the spring washers-118 and 122-and the axial mobility of the spacer-120-in the transmission of the axial movement of the upper rotationally fixed bearing part relative to the lower rotationally fixed bearing part. Furthermore, the impeller - 96 - and the impeller bearing parts - 112, 126 - are axially movable as a whole between the limits given by the bearing gaps between the upper and lower bearing parts. The impeller --96-- can therefore not prevent the automatic and simultaneous formation of the bearing gaps between the non-rotatable bearing parts and the impeller bearing parts.
The formation of the bearing gaps by screwing in the screw cap --88 - is brought about by simultaneously opening the upper and lower distribution chambers - 102 and 104 - through the longitudinal bores - 98 and 100 - of the journal - 40 - which are used to supply the bearing clearance. - Compressed air is supplied. The desired width of the bearing gaps can preferably be determined by listening to the noise of the rotating paddle wheel.
For example, when the screw cap --88 - comes into contact with the upper non-rotating bearing part - 124 - there are no air gaps between the bearing parts, and the paddle wheel --96 - is still at a standstill, although its blades --94- are through Supply of drive air are applied. The drive air then simply escapes through the outlet bore, while the bearing air is held back in the distribution rooms-102 and 104-.
If, however, the contact of the screw cap --88 - with the turbine insert, as explained, has brought about an axial centering of the same in the head - 16 - of the handpiece, then further screwing in of the screw cap --88 - causes the two non-rotatable bearing parts moved against each other and thereby the running or. Bearing gaps are formed between the bearing parts. The supplied drive air then transmits a rotary movement to the impeller - 96 - by acting on its blades --94 - and enables the width of the running gaps between the upper and lower bearing parts to be compensated. In the meantime, a high-pitched running tone is generated, which indicates that the running gaps still have to be widened.
The pitch of the thread on the screw cap --88 - and at the upper end of the handpiece head - 16 - is relatively small, so that the bearing gaps between the bearing parts can be set precisely. If, therefore, the cap is screwed in only a small amount, the bearing gaps are only widened evenly by a correspondingly small amount. When the correct width of the bearing gaps is reached, the singing running noise disappears and the turbine runs completely quietly and silently.
The adjustment of the distance between the non-rotatable bearing parts and the impeller bearing parts in the manner described above is made possible by the uniform bending of the spring washers-118 and 122-of the tensioning device -118, 120, 122-. This bending of the spring washers also ensures that the fixed bearing parts - 116 and 124 - are firmly clamped between the peripheral edges of the
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opposite ends of the stationary bearing parts are arranged at a distance from one another, these are very advantageous in particular when initially assembling the components of the turbine insert and for fundamentally aligning these components.
When the pressure required to form the bearing gaps is applied, the clamping forces exerted in the opposite direction by the inner circumferential edge of the spring washers and acting on the seating surfaces of the bearing parts on the floor and on the screw cap attack the non-rotatable bearing parts in such a way that they counteract these bearing parts Keep deviations in position and rotational movements securely in their correct position.
In practice it has been shown that the inner peripheral edges of the spring washers at least slightly into the seat surfaces - 128 and 134 - of the z. B. from solid coal or homogeneous coal existing non-rotatable bearing parts cut and thus increase the clamping effect. After the bearing gaps between the bearing parts of the upper and lower shaft bearings have been formed in the manner explained, the screw cap can --88-- against unintentional rotation by any means, e.g. B. by
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Putty, plug or the like., Are secured.
The compressed air required for air storage of the turbine can be fed to the compressed air storage chamber from any compressed air source and is evenly transferred from the storage chamber via the supply channels 98 and 100 to the upper and lower distribution rooms
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-102, 104--. Turbine impeller-96- is especially used when the turbine is free-running, i. i.e., if the z. B. no pressure is exerted on the work tool formed by the drill --80--, including the
Impeller bearing parts - 112 and 126 - held at both ends at an even axial distance between the stationary bearing parts - 116 and 124 -.
Furthermore, the impeller bearing parts and fixed bearing parts of the upper and lower shaft bearings form effectively combined radial and axial bearings due to the conical design of the bearing surfaces. The above-mentioned design of the compressed air plain bearings also ensures that when forces occur in the axial direction or in the lateral direction on the hollow shaft --110 - and thus also on the impeller bearing parts, an increased resistance opposes any tendency to reduce the gap width between the bearing parts is increased by increasing the pressure in the remaining gap between the bearing surfaces that are moved relative to one another.
But even if such forces should lead to actual contact between the bearing parts and the resulting friction should be so great that the turbine stops, because of the self-lubricating property of the material, the non-rotating bearing parts can neither be used on them nor on the Serious damage occurs to the impeller bearing parts. The rotational movement of the turbine runner is also immediately resumed after the shaft has stopped as a result of such an unusually large compressive force as soon as the impeller shaft is relieved of this force. Furthermore, the further supply of bearing air and drive air does not cause any damage if the impeller is usually only stopped momentarily.
Rather, this additional air supply ensures the immediate resumption of the rotary movement of the impeller after the pressure force has been removed.
As already mentioned, the non-rotatable bearing parts are preferably made of graphite, homogeneous carbon or an equivalent material. However, the impeller bearing parts - 112 and 126 - are preferably made of metal, such as stainless steel, brass or the like. Otherwise, it is only necessary that the materials used to form the non-rotatable bearing parts and the impeller bearing parts or those materials with which the bearing parts are coated, are of such a nature that they are covered by e.g. B. due to overload occurring mutual frictional contact are not damaged or seize.
For this reason, at least one of the bearing parts of the upper and lower shaft bearings is made of self-lubricating material.
The through the warehouse or. The air film flowing through the gaps in the pneumatic plain bearings emerges from the opposite ends of the bearing gaps. In the case of the upper air bearing, the air passes from the upper end of the bearing gap into the horizontal space --150 - and out of this through the
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Sehraubkappe-88-insSchaufeln - 94 - rotate, and from this cavity, together with the drive air leaving the blades - -94--, it passes through an outlet hole and the handle of the handpiece to the outside.
The air emerging from the bearing gap of the lower air bearing also flows inward in the axial direction into the cavity and is diverted from it, as indicated. From the lower edge of the bearing gap, the air passes into a horizontal space --156-- arranged at the lower end of the impeller bearing part-112-- and flows out of this through the annular opening --158-- which is the lower end of the chuck- -146 - surrounds. It then flows outward along the shank of the working tool and thus has a certain cooling effect, but at the same time also supports the jets of coolant, which are mixed with air and water and exit the openings --78 -.
Because of the self-lubricating material preferably used for the non-rotatable bearing parts - 116 and 124 - no other lubricant is required, so that dry compressed air can be used both as bearing air and as drive air for the turbine head of the handpiece. However, the compressed air is preferably filtered so that no solid particles can get into the very narrow running gaps, the width of which is approximately in the range between 0.01 and 0.014 mm.
These dimensions, even if they are only given for explanation, are in an entirely correct relationship to the dimensions of the bearing parts and the handpiece head-16-in general,
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whose dimensions must be as small as possible because of its use in the oral cavity, even in children, and the z. B. has a largest diameter of 9.5 to 12.7 mm with a largest axial dimension of also about 12.7 mm.
As already mentioned, the turbine insert can be easily and simply inserted into the cavity -86- of the handpiece head-16-or removed from it. This is preferably done in a workshop. However, if the turbine does not run or does not run properly, the turbine insert can easily be removed in the dental practice by unscrewing the screw cap --88 -. Likewise, a new or overhauled turbine insert can then be immediately inserted into the head - 16 - and the removed turbine insert can be repaired or given for repair.
If desired, on the screw cap - 88 - and on the top head opening
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Head arranged threads should preferably be provided a tight thread engagement, so that the setting of the turbine insert determined by the marks mentioned for the correct gap width of the running gaps is retained if no other fixing means such as cement or the like are used.
PATENT CLAIMS:
1.Dental handpiece with a compressed air turbine which is arranged in the handpiece head and is used to drive a rotating tool, the shaft of which is mounted in compressed air plain bearings made up of two bearing part pairs, each configured as combined radial and axial bearing parts, which are arranged at an axial distance from one another and can be adjusted at this distance from one another, which are provided with outwardly widening conical bearing surfaces and of which one pair of bearing parts consists of two bearing parts arranged non-rotatably in the handpiece head and the other pair of bearing parts consists of two mounted on the drive shaft at an axial distance from one another and with the drive shaft
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non-rotatably arranged bearing parts of one pair of bearing parts (116, 124)
one of these bearing parts is assigned axially and in the opposite direction to the bearing parts of the other bearing part pair (112, 126) to form elastically resiliently loading joint clamping device (118, 120, 122) which is limitedly displaceable in the axial direction, and that to form the for receiving the storage compressed air necessary storage or. Running gaps between the two pairs of bearing parts, these can be adjusted relative to one another in the axial direction against the pressure of the tensioning device by means of an adjusting device (20, 88) acting simultaneously and directly on the two rotationally fixed bearing parts.
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