Druckluft-Speiseeinrichtung für zahnärztliche Bohrhandstücke
Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckluft Speiseeinrichtung für zahnärztliche Bohrhandstücke mit in ihrem Kopfteil eingebauter, in Kugellagern gelagerter Druckluftturbine für 200 000 und mehr Umdrehungen pro Minute.
Bei diesen Handstücken ist es üblich, mindestens einen Teil der entspannten Treibluft dazu zu verwenden, die Kugellager zu schmieren und dem Bohrer und der Behandlungsstelle einen Luftstrom zuzuführen. Zu diesem Zweck ist die Treibluft mit einem ÖInebel versetzt und so geführt, dass mindestens ein Teil davon vom Turbinenraum aus durch die Lager strömt und zu einem Teil durch einen ringförmigen Spalt um die Turbinenwelle herum zum Bohrer hin aus tritt, während ein anderer Teil der entspannten Treibluft durch das Handstück hindurch zurückgeführt wird und entweder am Handstückende austritt oder über eine bis in das Handstück hineinreichende Luftrückleitung bis in das Gehäuse der Speiseeinrichtung zurückgeführt wird.
Sobald die Druckluft, beispielsweise durch ein Magnetventil, abgeschaltet wird, wird die kinetische Energie des Rotors teils durch Reibung in den Kugellagern, teils durch Luftwirbel im Turbinenraum, teils durch eine Pumpwirkung der Rotorschaufeln vernichtet. Nach Abschalten der Treibluft pumpt daher der auslaufende Rotor die Luft aus dem Turbinenraum in die Luftrückführung. Dadurch entsteht ein Unterdruck in der Turbinenkammer, der Luft nachzusaugen versucht. Da die Treibluftzuleitung durch das Magnetventil vom Kompressor abgeschaltet ist, strömt Luft durch den Spalt um die Turbinenwelle ein, was zur Folge haben kann, dass abgetragene Zahnsubstanz oder dergleichen, die sich auf dem Turbinengehäuse niedergeschlagen hat, in das vordere Kugellager und den Turbinenraum hineingelangt. Eine derartige Verschmutzung der Kugellager würde zur baldigen Auswechslung der Lager zwingen.
Diesem Ubelstande wird durch die Erfindung abgeholfen. Bei einer Druckluft-Speiseeinrichtung für zahnärztliche Bohrhandstücke mit in ihrem Kopfteil eingebauter, in Kugellagern gelagerter Druckluftturbine für 200 000 und mehr Umdrehungen pro Minute, bei denen die zugeführte, mit einem Ölnebel versetzte Treibluft vom Turbinenraum aus mindestens zu einem Teil durch die Kugellager strömt und teilweise zum Bohrer hin austritt, während ein anderer Teil der entspannten Treibluft durch das Handstück hindurch zurückgeführt wird, vorzugsweise über eine Luftrückleitung bis in das Gehäuse der Speiseeinrichtung hinein, ist erfindungsgemäss eine Vorrichtung vorgesehen, die beim Abschalten der Treibluft automatisch in Tätigkeit tritt und kurzzeitig, vorteilhafterweise bis zum Auslaufen des Rotors,
einen Überdruck im Turbinenraum und in der Rückleitung aufrechterhält. Somit kann keine Luft vom Bohrer her durch den Ringspalt um die Turbinenwelle herum in das vordere Kugellager und in den Turbinenraum eindringen.
Die Vorrichtung nach der Erfindung kann in einem an die Treibluftleitung hinter dem Absperrventil über eine Düse angeschlossenen Luftvorratsbehälter bestehen. Nach Schliessen des Absperrventils liefert dieser Vorratsbehälter Druckluft nach. Es kann auch in der Rückleitung ein insbesondere elektromagnetisch gesteuertes Absperrventil angeordnet sein, das zwangsläufig mit dem Abschalten der Treibluft die Rückleitung ab sperrt. Besonders empfehlenswert ist ein in der Rückleitung eingebautes Absperrventil, das in Abhängigkeit von dem in der Treibluftleitung oder in der Luftrückleitung abnehmenden Druck die Rückleitung schliesst und abhän gig von dem in diesen Leitungen wieder ansteigenden Druck die Rückleitung wieder öffnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch unter Fortlassen für die Erläuterung der Erfindung nicht wesentlicher Teile dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 ein zahnärztliches Druckluft-Bohrhandstück mit Zu- und Rückleitung und mit für die Funktion wesentlichen Organen der Druckluft-Speiseeinrichtung,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Winkelkopf des Handstückes,
Fig. 3-6 verschiedene andere Ausführungen der Druckluft-Speiseeinrichtung,
Fig. 7 einen Entöler mit in ihm eingebautem Ventil gemäss der Erfindung.
Das zahnärztliche Bohrhandstück nach Fig. 1 besteht aus dem Griffteil 1, dem abgebogenen Stiel 2, dem die Turbine enthaltenden Winkelkopf 3 mit dem Bohrwerkzeug 4. Das hintere Ende des Handstückes ist durch einen Schlauch 5 mit der durch eine gestrichelte Umrandung 6 angedeuteten Druckluft-Speiseeinrichtung verbunden. In dem Schlauch liegen die Druckluftzuleitung 7 und die Luftrückleitung 8. Die ausserdem noch erforderliche Wasserzuleitung ist im Interesse einer guten tXbersichtlich- keit der Zeichnung fortgelassen.
In dem in Fig. 2 dargestellten Schnitt durch den Winkelkopf 3 sieht man die Turbine mit ihren Schaufeln 9, der in Kugellagern 10, 11 gelagerten Turbinenwelle 12, den mittels einer Spannhülse 13 im Hohlraum der Welle auswechselbar gehaltenen Schaft 14 des Bohrwerkzeuges 4. Die durch das Handstück hindurch zugeführte Treibluft stösst tangential auf das Schaufelrad 9 und entweicht axial nach vorn und hinten durch die Kugellager 10, 11.
Der grössere Teil der zwar entspannten, aber noch Überdruck aufweisenden Treibluft wird durch die Rückleitung 8 zur Speiseeinrichtung 6 zurückgeführt, ein kleinerer Teil strömt durch den Ringspalt 15 zwischen der Turbinenwelle und dem Gehäuse des Winkelkopfes zum Bohrer hin aus.
Die Versorgung der Turbine mit Treibluft erfolgt von einem nicht dargestellten Kompressor aus über das Reduzierventil 16, das zweckmässigerweise elektromagnetisch gesteuerte Absperrventil 17, den die Treibluft mit einem Ölnebel versetzenden Behälter 18 und die im Schlauch 5 liegende Zuleitung 7 zum Handstück. An diese Treibluftleitung ist ein Luftvorratsbehälter 19 angeschlossen, der mit einer Ausströmdüse 20 versehen ist. Sobald das Ventil 17, beispielsweise von einem Fusschalter aus, geöffnet wird, füllt sich auch der Vorratsbehälter 19 dem Druck in der Treibluftleitung entsprechend mit Luft von etwa 2,5 atü.
Wird nun das Ventil 17 wieder geschlossen, nimmt also der Druck in der Treibluftleitung langsam ab, so tritt die Luft aus dem Vorratsbehälter 19 durch die Düse 20 aus und liefert so viel Druckluft nach, dass dadurch die Auslaufzeit des Rotors nicht wesentlich vergrössert wird, jedoch immer ein gewisser Überdruck im Turbinenraum und der Rückleitung solange vorhanden ist, als der Rotor noch umläuft.
Gemäss der Ausführung nach Fig. 3 wird der Uberdruck in der Luftleitung bis zum Auslaufen des Rotors durch das Magnetventil 21 aufrechterhalten, das zwangsläufig mit dem Schliessen des Ventils 17 die Rückleitung absperrt. Die in der Treib- und Rückführungsleitung noch vorhandene Druckluft kann sich dann nur über den Ringspalt 15 ausgleichen, so dass ein Ansaugen von Luft und Bohrstaub durch diesen Ringspalt unmöglich ist.
Die Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform gemäss der Erfindung in Gestalt eines Membranventils 22, das zwischen der Treibluftleitung 7 und der Rückluftleitung 8 angeordnet ist. Die im Ventilgehäuse eingespannte Membran 23 bildet mit der einen Ventilwand 24 eine Kammer 25, die über das Rohrstück 26 mit der Treibluftleitung 7 verbunden ist. Eine zweite Ventilkammer 27 liegt in der Rückleitung 8. Die Mitte der Membran 23 ist durch einen Stab 28 mit einem Glied 29 starr verbunden, das unter dem Druck einer Feder 30 in der Lage ist, die Rückleitung abzusperren. Sobald das Ventil 17 ge öffnet wird, strömt Druckluft durch das Rohrstück 26 in die Ventilkammer 25, hebt die Membran 23 gegen die Kraft der Feder 30 an und öffnet dadurch die Rückleitung 8.
Wenn dann bei jeweiliger Unterbrechung der Zahnbehandlung das Ventil 17 geschlossen wird, nimmt der Druck in der Treibluftleitung 7 ab, unter Wirkung der Feder 30 senkt sich die Membran, das Absperrorgan 29 sperrt, wie in der Figur dargestellt, die Rückleitung 8, so dass ein gewisser Überdruck in der Rückleitung erhalten bleibt.
Die Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung nach Fig. 5 ähnelt der Ausführungsform nach Fig. 4. Es ist auch ein Membranventil 31 vorhanden, dessen Membran 32 mit der Ventilwand 33 eine Kammer 34 bildet, die über die Leitung 35 mit der Treibluftleitung 7 in Verbindung steht. In dem anderen Teil des Ventilgehäuses ist eine Feder 36 untergebracht, die der Membran 32 anliegt und im Sinne einer Verkleinerung des Raumes der Kammer 34 wirkt. Mit der Kammer 34 ist über ein Rohrstück 37 ein Ventilraum 38 verbunden, der in der Rückleitung 8 liegt und so ausgebildet ist, dass durch den Teller 39, der durch einen Stab 40 starr mit der Membran 32 verbunden ist, entweder das Rohr 37 oder die Rückleitung 8 absperrbar ist.
Wird das Ventil 17 geöffnet, tritt von der Treibluftleitung 7 über das Rohr 35 Druckluft in die Kammer 34 ein, hebt die Membran und gleichzeitig den Teller 39, so dass der Teller das Rohrstück 37 zum Ventilraum 38 hin absperrt und die Rückleitung 8 geöffnet ist.
Sobald das Ventil 17 geschlossen wird, senkt sich die Membran 32 unter der Wirkung der Feder 36 und damit auch der Teller 39, so dass die in der Kammer 34 vorhandene Druckluft durch das Rohrstück 37 in den Ventilraum 38 und damit in die Rückleitung 8 einströmen kann. Der Ventilteller 39 legt sich dann unten auf und sperrt damit die Rückleitung 8 ab, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Es steht die Treibluftleitung 7 über die Leitung 35, die Kammer 34, das Rohrstück 37 mit der Rückleitung 8 in Verbindung, so dass ein Druckausgleich in beiden Leitungen vor sich geht und ein gewisser Überdruck im Turbinenkopf erhalten bleibt, bis der Rotor 9 ausgelaufen ist und der Überdruck sich durch den Ringspalt 15 ausgeglichen hat.
Die Fig. 6 zeigt eine weitere einfache Ausführungsform der Vorrichtung gemäss der Erfindung in Gestalt eines feder- oder gewichtbelasteten Kugelventils 41, das beim Absinken des Luftdruckes in die Rückleitung 8 unter einen vorbestimmten Wert die Rückleitung schliesst. Gemäss Fig. 7 kann dieses Kugelventil in einen Behälter 42 eingebaut sein, der dazu dient, der durch die Rückleitung zurückströmenden Luft soweit als möglich das Öl zu entziehen, bevor sie in die freie Luft austritt. Der Behälter 42 ist so aufgebaut, dass auch die Zuführungsleitungen für Luft und Wasser durch ihn hindurchgehen, also der Schlauch 5, der als gemeinsame Umhüllung für alle dem Drucklufthandstück zuzuführenden Leitungen dient, unmittelbar an ihn angeschlossen werden kann. In Fig. 7 ist der Wasserzuführungsstutzen mit 43, der Luftzuführungsstutzen mit 44 bezeichnet.
An die Stutzen werden die flexiblen Zuführungsleitungen, beispielsweise die Leitung 7 an den Stutzen 44, angeschlossen. Die Schraubmuffe 45, die auf eine Dichtungsscheibe 46 drückt, sorgt für zuverlässige Abdichtung. Der Eintritt der Rückluft in den Behälter 42 ist durch den Pfeil 47 angedeutet. Die Rückluft fliesst durch die Rohrleitungen bzw. Bohrungen 48, 49, 50 und schliesslich durch das Kugelventil 51 hindurch, verliert dabei ihr Ö1, das sich unten im Behälter 42 sammelt, und tritt schliesslich durch die Bohrung 52, von der zweckmässigerweise mehrere vorhanden sind, ins Freie.
Das Kugelventil besteht aus der Kugel 53, die mit der End öffnung des Rohres 50 einen zuverlässigen Ventilsitz bildet, einem auf der Kugel aufliegenden, in einem Hohlzylinder 54 geführten, beispielsweise zylindrischen Körper 55 und einer beliebig einstellbaren Überwurfkappe 56. Der Ventilraum besitzt mehrere Luftaustrittsöffnungen 57. Durch die Überwurfkappe 56 wird der Hubraum des Ventils begrenzt. Das Ventil ist so gewählt, dass beispielsweise bei einem Druck über etwa 0,1 atü die gewichtbelastete Kugel 53 angehoben wird und die Rückluft durch die Bohrungen 57 und 52 frei austreten kann.
Sinkt jedoch nach Schliessen des Magnetventils 17 der Druck in der Rückleitung 8 unter 0,1 atü, sperrt die Kugel die Rückleitung 8 ab, so dass ein weiteres Absinken des Luftdrucks über die Luftrückführung nicht möglich ist und ein gewisser Über- druck in der Rückleitung solange erhalten bleibt, bis der Rotor 9 zum Stillstand gekommen ist und der Überdruck in den Leitungen durch den Ringspalt 15 nach aussen ausgeglichen ist.