AT7450U2 - Brems- und prüfvorrichtung für dentalturbinen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brems- und Prüfvorrichtung für Dentalluftturbinen deren Leistungen in Bereichen von einigen Watt liegen für die Ermittlung der Leistung und zur Erfassung der Antriebsmomente welche in einer Turbinenaufnahme (2) gespannt und in Axialrichtung der Turbinenspannzange (13) durch eine Verschiebevorrichtung (3) geführt ist, verbunden durch die Bremswelle (4) mit der zweiteiligen Bremsluftturbine (9), ausgestatteten mit zwei Turbinenräder (5) und (7) mit der sowohl ein Brems- als ein zusätzliches Antriebsmoment erzeugt werden kann, wodurch der gesamte Arbeitsbereich bis zur Nenndrehzahl der zu prüfenden Dentalluftturbine (1) simuliert werden kann, wobei das auftretende Bremsmoment durch einen, mit dem Gehäuse (9) der zweiteiligen Bremsluftturbine (9) verbundenen, Drehmomentsensor (10), erfasst wird.

Description

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 AT 007 450 U 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brems- und Prüfvorrichtung für Dentalluftturbinen deren Leistungen in Bereichen von einigen Watt liegen für die Ermittlung der Leistung und zur Erfassung der Antriebsmomente, welche in einer Turbinenaufnahme gespannt und in Axialrichtung der Turbinenspannzange durch eine Verschiebevorrichtung geführt ist, verbunden durch die Bremswelle mit der zweiteiligen Bremsluftturbine, die sowohl ein Brems- als ein zusätzliches Antriebsmoment erzeugen kann, wodurch der gesamte Arbeitsbereich bis zur Nenndrehzahl der zu prüfenden Dentalluftturbine simuliert werden kann, wobei das auftretende Bremsmoment durch einen, mit dem Gehäuse der zweiteiligen Bremsluftturbine verbundenen, Drehmomentsensor, erfasst wird. Das Antriebsmoment von Dentalluftturbinen ist sehr klein. Daher ist es wesentlich, dass eine Bremsvorrichtung so gestaltet ist, dass das gesamte Antriebs-, Brems-, und Prüfsystem möglichst wenig beeinträchtigt wird. Für die Ermittlung der Leistung und die Charakterisierung des Betriebsverhaltens von Luftturbinen wird üblicherweise die Drehzahl und das Drehmoment der Turbine erfasst, wobei z.B. der Betriebsluftdruck der Turbinen konstant gehalten wird und eine geeignete Bremsvorrichtung ein Bremsmoment auf die Antriebswelle überträgt. Durch Variation des Bremsmomentes kann das Betriebsverhalten über den gesamten Leistungsbereich des Dentalluftturbine zwischen Leerlaufdrehzahl ohne Last und maximal möglichem Drehmoment bei Stillstand der Turbine untersucht werden. Bei der Untersuchung der Dentalluftturbine können, wegen der geringen Baugröße der zu untersuchenden Turbine sowie der sehr geringen Drehmomente bei teilweise sehr hohen Drehzahlen bis 500 000 U/min übliche Verfahren zur Erfassung des Betriebsverhalten von Kleinmotoren, sowohl zu Aufbringung des Bremsmomentes, als auch zur Messung von Drehzahl und Drehmoment, nicht eingesetzt werden. Für das definierte Abbremsen von Antriebswellen sind unterschiedliche Verfahren bekannt: • Verfahren zum Messen von Drehmomenten bei großen Elektroantrieben (z.B. Industriemotoren mit Leistungen größer 0,5 kW) nach der Methode des Pron/schen Zaums. • Messung der Stromaufnahme bei großen und mittleren Elektroantrieben als indirekte Erfassung des Drehmoments. Bei kleinen Elektroantrieben führt diese Methode wegen der Reibungsverluste in den Lagerungen zu großen Messfehlern. • Vorrichtung mit Bremsmotor: Bei dieser Lösung gibt es Probleme mit der Zentrierung der Prüf- und Bremsmotorwelle. Die Leerlaufdrehzahl des Prüfantriebs wird durch die Reibungsverluste des Bremsmotors nicht erreicht. • Vorrichtung mit Schwungscheiben: Bei dieser Methode ist die Schwungscheibe direkt auf der Antriebswelle befestigt. Ihr Trägheitsmoment wird so groß gewählt, dass man aus dem Verhältnis von größtem Drehmoment zu Trägheitsmoment die gewünschte Winkelbeschleunigung erhält. Hier gibt es Probleme mit Resonanzschwingungen, die durch Unwuchtskräfte hervorgerufen werden. Ausserdem entsteht eine zusätzliche Belastung der Wellenlagerung in axialer Richtung durch die Schwungscheibe. • Vorrichtung mit Wirbelstrombremse: Mit der Bremsanordnung nach dem Wirbelstromprinzip können keine vollständigen Hochlaufkennlinien aufgenommen werden, da die Wirbelstrombremsen bei kleinen Drehzahlen unwirksam sind und bei starken Sattelmomenten ein großer Drehzahlbereich übersprungen wird. • Vorrichtung mit Bremse aus „Hysteresematerial“: Nachteil ist hier die Wärmeentwicklung im Hysteresematerial. Sie ist proportional zu dem Moment und kann nur über die Luft bzw. den zu prüfenden Antrieb abgeführt werden. Auch die Adaption von Hysterese und Magnetgestell auf verschiedene Wellendurchmesser bringt Schwierigkeiten mit sich. • Vorrichtung für hochtourige Turbinen mit Bremsbacken: Die höchsttourigen Turbinen (Drehzahl bis 500 000 U/min) werden in der Dentaltechnik verwendet. Die Turbinen haben einen maximale Leistung von rund 10 Watt und ein maximales Moment von 3 mNm. Nachteil dieser Methode ist die radiale Belastung der Turbinenlager durch die Bremsbacken. • Vorrichtung für Kleinantriebe nach der Unifilarmethode. Die z.B. geprüfte Motorwelle wied auf die gewünschte Drehzahl gebracht und langsam mittels Bremsbacken gebremst. Mit dieser Messvorrichtung kann man störungsfrei Kennlinien von Motoren mit Leistungen im Bereich von 50 Watt bis rund 500 Watt bestimmen. • Eine Brems- und Messvorrichtung für Elektrizitätszähler ist aus dem AT 004979U2 bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird die Ferrarisscheibenwelle abgebremst und das abgegebene 2 55 AT 007 450 U 2

Bremsmoment der Welle durch ein torsionsweiches Element erfasst. • Eine Vorrichtung ist aus dem AT 403 960 B bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird ein Bremskörper an der Welle des zu prüfenden Motors angebracht. Durch Eintauchen des Bremskörpers in ein mit einem Medium mit definierter Viskosität gefülltes Gefäß wird der Motor abge-5 bremst. Das abgegebene Drehmoment des Motors wird auf dem Gefäß gemessen. Mit die ser Messvorrichtung kann man störungsfrei Kennlinien von Motoren mit Leistungen im Mikrowattbereich erfassen.

Alle genannten Bremsmethoden sind für Dentalturbinen nicht geeignet.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bremsvorrichtung zu schaffen, die zur Erfassung 10 des Betriebsverhaltens von Dentalluftturbinen geeignet sind.

Dies wird bei einer Brems- und Prüfvorrichtung der anfangs genannten Art dadurch erreicht, dass die Bremswelle der zweiteiligen Bremsturbine, die in der Turbinenspannzange befestigt und mit zwei Turbinenrädern ausgestattet ist, wobei ein Turbinenrad so ausgelegt ist, dass bei Beaufschlagung mit Druckluft ein Bremsmoment auf die Welle der zu prüfenden Dentalluftturbine ausge-15 übt wird, jedoch das zweite Turbinenrad dafür ausgelegt ist, dass ein zusätzliches Antriebsmoment erzeugt werden kann.

Dies ist erforderlich, um die mit der zweiteiligen Bremsluftturbine belastete Dentalluftturbine auf Nenndrehzahl zu beschleunigen. Dadurch kann die Dentalluftturbine stufenlos von Nenndrehzahl bis zum Stillstand abgebremst werden. 20 Das von der zweiteiligen Bremsluftturbine insgesamt aufgebrachte Drehmoment wird von einem mit dem Gehäuse der zweiteiligen Bremsluftturbine verbundenen Drehmomentensensor gemessen.

Damit ist es möglich, sowohl Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien von Dentalturbinen aufzu-zeichnen, als auch Drehmomentänderungen über die Zeit bei konstanter Drehzahl sowie Dreh-25 Zahländerungen über die Zeit bei konstantem Belastungsmoment zu erfassen.

Weitere Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Brems- und Prüfvorrichtung mit Drehmomentsensor in Messposition in 3-dimensionaler Darstellung. 30 Die zu prüfende Dentalluftturbine 1 wird in einer passenden Turbineaufnahme 2 mechanisch eingespannt. Die Turbineaufnahme 2 kann mit der Dentalluftturbine 1 in einer Führung 3 in Axialrichtung der Turbinenspannzange 13, vorzugsweise motorisch verschoben werden.

Das Abbremsen der Dentalluftturbine 1 wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Turbineaufnahme 2 mit der zu prüfenden Dentalluftturbine 1 in der Führung 3 nach unten verschoben 35 und durch Turbinenspannzange 13 mit der Bremswelle 4 der zweiteiligen Bremsluftturbine 9 verbunden wird.

Die Bremswelle 4 trägt eine mit zwei Turbinenrädem 5 und 7 ausgestattete Bremsluftturbine 9, wobei das Turbinenrad 5 bei Beaufschlagung des Druckluftanschlusses 6 mit Druckluft ein Bremsmoment erzeugt und das zweite Turbinenrad 7 bei Beaufschlagung des Druckluftanschlusses 8 mit 40 Druckluft ein zusätzliches Antriebsmoment erzeugt, welches benötigt wird, um die zu prüfende Dentalluftturbine 1 auf Nenndrehzahl zu beschleunigen, da die Belastung der Dentalluftturbine 1 durch die Bremswelle 4 mit dem Turbinenrad 5 und dem Turbinenrad 7 zu groß ist, um allein ohne Hilfsantriebsmoment die Nenndrehzahl zu erreichen.

Das Gehäuse der zweiteiligen Bremsluftturbine 9 überträgt das auftretende Bremsmoment auf 45 einen Drehmomentsensor 10.

Eine exakte Ausrichtung der Bremswelle 4 in der Turbinenspannzange 13 der Dentalluftturbine 1 ermöglichen Linearverschiebetische 11 in x-Richtung und 12 in y-Richtung, indem der, starr mit der zweiteiligen Bremsluftturbine 9 verbundene, Drehmomentsensor 10 positioniert wird. Für die Drehzahlmessung von kleinen und mini Luftturbinen müssen hier berührungslose 50 Messverfahren eingesetzt werden. Bekannte Methoden sind optische, induktive sowie kapazitive Abtastungen von auf der Welle befestigten, mitrotierenden Elementen, wie z.B. Lochwellen, Zahnwellen, reflektierenden Flächen usw.

Die Automatisierung des Messvorganges wird dadurch erreicht, dass zuerst die Dentalturbine 1 mit Bremsturbine 5 mit Hilfe von Anlaufturbine 9 auf die gewünschte Nenndrehzahl gebracht wird 55 und danach mit einem Proportionalventil die Druckluft dem Druckluftanschluss 8 wieder reduziert 3

Claims (5)

1. AT 007 450 U 2 wird, sodass sich ein erstes Bremsverhalten einstellt und im Gegensatz wird bei der Bremsturbine 5 zunehmend Druck am Druckluftanschluss 6 aufgebaut wird was eine Bremsung der Dentalluftturbine bis zum Stillstand verursacht, so dass eine automatische Erfassung einer Drehzahl-Bremsmoment-Kennlinie erfolgen kann. Bei geeigneter Dimensionierung der Bremsvorrichtung 5 können dadurch alle möglichen Arbeitspunkte der zu prüfenden Dentalturbine erfasst werden. ANSPRÜCHE: 10 15 20 25 1. Brems- und Prüfvorrichtung für Dentalluftturbinen für die Ermittlung der Leistung und zur Erfassung der Antriebsmomente welche in einer Turbinenaufnahme (2) gespannt und in Axialrichtung der Turbinenspannzange (13) durch eine Verschiebevorrichtung (3) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremswelle (4) der zweiteiligen Bremsluftturbine (9) mit der zu prüfenden Dentalluftturbine (1) durch die Turbinenspannzange (13) verbunden ist.
2. 2. Brems- und Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiteilige Bremsluftturbine (9) mit zwei Turbinenrädern (5), (7) ausgestattet ist.
3. 3. Brems- und Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet dass ein Turbinenrad (5) der zweiteiligen Bremsluftturbine (9) so ausgelegt ist, dass bei Beaufschlagung mit Druckluft ein Bremsmoment auf die Turbinenwelle (4) der zu prüfenden Dentalluftturbine (1) ausgeübt wird, und das zweite Turbinenrad (7) der zweiteiligen Bremsluftturbine (9) so ausgelegt ist, dass bei Beaufschlagung mit Druckluft ein zusätzliches Antriebsmoment erzeugt werden kann.
4. 4. Brems- und Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsmoment über das Gehäuse der zweiteiligen Bremsluftturbinen (9) auf einen Drehmomentsensor (10) übertragen und von diesen gemessen wird.
5. 5. Brems- und Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Linearver-schiebetische (11), (12) eine genaue Justierung der Bremswelle (4) gegenüber der Turbinenspannzange (13) in der Dentalluftturbine (1) ermöglichen. 30 HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN 35 40 45 50 4 55