CN100372507C - 一次性牙科手机风动涡轮转子连轴 - Google Patents

Abstract

一种一次性牙科手机风动涡轮转子连轴，包含涡轮转子、转轴、轴承和碟形弹簧，其特点是：涡轮转子的涡流腔平行于中心轴并形成局部圆注槽，在涡轮转子下方设有一环形气垫室，当高压气流输入时，一方面推动涡轮转子高速旋转，另一方面又在下方形成一个气垫团，气垫团对整个涡轮转子有一个向上的推力，恰与涡轮转子上轴承上方的碟形弹簧力相平衡，使整个涡轮转子在一种动平衡状态下高速运转，能达到28-32万转/分的使用要求，噪声小、轴向和径向跳动小等特点。本发明的涡轮转子和转轴设计成一整体，采用模具一次性整体注塑成型。彻底改变了金属切割加工，极大地提高了劳动生产率，降低了生产成本，可对牙科病人一次性使用，彻底避免了病人间的交叉感染。

Description

一次性牙科手机风动涡轮转子连轴

技术领域

本发明涉及医疗器械制造领域，尤指一种一次性牙科手机风动转子连轴。

背景技术

风动涡轮转子和转轴是高速牙科手机中的关键核心零部件。市场上现有的牙科高速手机的涡轮转子大都采用不锈钢或高级航空铝合金或含有铌、钛等贵重稀有合金材料制成，风动转子与转轴分别经金属切削加工，再进行装配，并且制造配合精度要求很高(涡轮转子及轴的转速为30万转/分左右)。现有的风动转子几何形状复杂，可制造性较差，必须由数控机床和专用的数控分度设备才能完成，因此加工时间和成本都相当高，难于形成规模化生产。

附图1为现有的牙科手机风动涡轮转子及轴的简图。

由于牙科高速手机使用高压气流作为动力源，当切断风源，手机在病人的口腔中停机时，即在手机头内腔形成瞬时负压，此刻，病人口腔中的血、脓、痰等就会被吸入手机头内，造成对手术器械的污染。目前高速牙科手机都是多次使用，即牙医使用同一把牙科手机为不同的牙科病人治疗。所以牙科手机在每次使用后必须进行消毒。由于该器械本身尺寸较小，且结构紧凑，往往造成消毒不彻底，非常容易造成交叉感染；若将其在高温下长时间蒸煮，以达到彻底消毒的目的，又会给牙科手机带来较大的损害，或大大降低手机的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一次性牙科手机风动涡轮转子连轴。本发明改变了风动涡轮转子和轴的设计，不需要专用的数控分度设备加工，而是采用高分子材料(工程塑料)整体注塑风动转子和转轴，能极大地提高劳动生产率，且能显著降低手机的生产成本。达到高速牙科手机一次性使用的目的，既减轻了病人的就医费用，又彻底避免了病人间的交叉感染。

本发明要解决的技术方案是：

1.外形设计的改进：把涡流腔设计成平行于中心轴线的局部圆柱槽结构(见附图2)，并在涡轮转子的下方设计一环形气垫室，当高压气流输入时，一方面推动涡轮转子高速旋转，另一方面又在下方形成一个气垫团，该气垫对整个涡轮转子有一个向上的推力，恰与涡轮转子上轴承上方的碟形弹簧力相平衡，使整个涡轮转子在一种动平衡状态下高速运转。

上述发明既保证高压气流对涡轮转子有足够大的推力(见计算过程和结果)和动态工作稳定性，又确保气动涡轮转子能够采用比较简单的加工工艺或直接通过注塑成型工艺制作。

2.由分离零件到部件集成的改进：高速牙科手机的气动涡轮转子和转轴设计成一个一体化的部件，使该关键零部件一次性整体注塑成型。

3.制造材料和成型工艺的改变：本发明的气动涡轮转子连轴采用耐高温高分子材料整体注塑成型，彻底改变了金属切削加工，极大地提高了劳动生产率，显著地降低了制造成本。采用对人体无危害的高分子化学工程材料，既减轻牙科手机头的重量，便于牙医操作，又节约了材料成本。

发明的效果

本发明的风动涡轮转子连轴采用高性能高速微型轴承支承，经装配后在给定高压气流作用下，能达到28～32万转/分的使用要求，噪声小于70dB，轴向跳动不大于0.05mm，径向跳动不大于0.01mm。

这样高速牙科手机整机销售价格完全可以降到牙科病人一次牙科门诊能够承受的尺度，能达到高速牙科手机的一次性使用的目的，既减轻了病人的就医费用，又彻底避免了病人间的交叉感染。

附图说明

图1A、B、C为现有的牙科手机和风动涡轮转子和轴的结构图。

图2A、B、C为本发明的牙科手机和风动涡轮转子连轴的结构图。

附图中标号说明

1—转轴        2—涡轮转子；

3—气垫室；    4—涡流腔；

具体实施方式

请参阅图2所示，本发明包含涡轮转子2、转轴1、轴承和碟形弹簧，其中涡轮转子的涡流腔4平行于中心轴线并形成局部圆柱槽，在涡轮转子2的下方设有一环形气垫室3，在高压气流输入时，推动涡轮转子2旋转，同时在环形气垫室3形成一个气垫团；转轴上方为圆柱体，下方为圆柱体，端部为方形连接轴，上、下转轴1与涡轮转子2设计成一整体。

其材质：采用耐高温高分子化工材料，如增强ABS，POM等。

加工工艺：采用注塑模具一次注塑成型，并作动平衡测试。

动力计算：

现有牙科手机单个涡流腔的受力面积大约等于直径为4mm的圆柱表面积的1/4，即：

A＝(sin^-1(h/2)×2)/360×2_πr×d≈3.83mm²

本发明改进后的单个涡流腔受力面积为：

A＝(sin^-1(h’)+90)/360×2πr’×d’≈4.56mm²

设气体压力P＝2.4MPa，气体消耗量Q＝28 l/min，将转子视为定轴转动的刚体，由动能定理有：

其中Iz为转动惯量，

ω为角速度，

F为作用力，

r为质心半径，

Δ为角度变化量。

由摩擦导致的能量损耗可忽略不计，可以计算出转速约为：

ω＝(2FrΔ/Iz)^1/2

n_max＝ω×r＝34×10⁴转/分。

实际使用时，气体工作压力在2.0-2.5Mpa之间，这里取工作压力系数为0.8，则实际得到的转速约为：

n_实际＝(n² _max×0.8)^1/2＝30.4×10⁴转/分能较好地满足高速手机的工作需求。

Claims (2)

1.一种一次性牙科手机风动涡轮转子连轴，包含涡轮转子、转轴、轴承、碟形弹簧，其特征在于：

所述的涡轮转子，其涡流腔平行于中心轴线并形成局部圆柱槽，在涡轮转子的下方设有一环形气垫室，以便使转子旋转的高压气流输入和形成一个气垫团，涡轮转子上轴承上方设有碟形弹簧；

所述的转轴，其上方转轴为圆柱体，下方转轴为圆柱体，端部为方形连接轴，上下转轴与转子联结成一整体。

2.根据权利要求1所述的一次性牙科手机风动涡轮转子连轴，其特征在于：

所述的涡轮转子连轴，其材质采用耐高温高分子工程塑料ABS或POM等，用模具一次注塑成型，并作动平衡测试。

Images