CN104427953B - 牙科处理仪器 - Google Patents
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Abstract
一种牙科处理仪器(1)，其具有借助压缩空气来驱动工具(3)的涡轮机(4)，所述处理仪器包含设置在涡轮机腔室(5)中的且围绕着纵轴线(7)旋转的转子(6)，所述转子具有一直延伸至所述转子(6)端侧(13)的叶片(11)。所述涡轮机腔室(5)具有与所述端侧(13)相对而置的壁板(10)，并且具有朝向回风通道(8)的压缩空气排出孔(12)，其中所述排出孔(12)在设置时，要使得至少所述叶片(11)的部分在围绕着所述纵轴线(7)旋转时从所述排出孔(12)的旁边掠过。所述涡轮机腔室(5)还具有与所述端侧(13)相邻的干扰轮廓空间(15)，其中所述转子(6)的所述叶片(11)面向所述干扰轮廓空间的所述端侧(13)朝所述干扰轮廓空间(15)是敞开的，并且在所述干扰轮廓空间(15)中设置有干扰轮廓(9)，所述干扰轮廓由至少一个沿所述纵轴线(7)方向在高度h上延伸的隆起(14)构成，并设置在与所述端侧(13)相对而置的壁板(10)上。
Description
技术领域
本发明涉及一种牙科处理仪器，其具有借助压缩空气来驱动工具的涡轮机。设置在涡轮机腔室中的且围绕着纵轴线旋转的转子具有一直延伸至转子端侧的叶片。涡轮机腔室具有与端侧相对而置的壁板，并且具有朝向回风通道的压缩空气排出孔，其中排出孔在涡轮机腔室中的设置，要使得至少转子叶片的部分在围绕着纵轴线旋转时从排出孔的旁边掠过。
背景技术
已知的具有涡轮驱动器的牙科处理仪器，也称为牙科涡轮机，是利用处于压力之下的空气来驱动转子的。空气的动能通过脉冲交换在转子叶片上产生力的冲击。力的冲击在转子上形成转矩，与此相适应的转速在空转时主要取决于从喷嘴中流出的空气的速度。对空转转速，即涡轮机在无负载时的运转而言，转矩以及可用功率趋向于零，在典型的方式中，半速的空转转速时会产生最大功率。但是，为了提高最大功率而提高空转转速对轴承的使用寿命是不利的，并且对涡轮机的噪音特性也不利。
由DE 100 60 152 B4已知一种牙科的涡轮机手动件(Handstück)，其中转子为了提高转矩设置有第一和第二涡轮并且设置有连接通道，以使压缩介质从第一涡轮转向至第二涡轮。在实施例中，第二涡轮被两次穿流，这就制动了转子并且降低了转速。
本发明的目的是，降低空转转速，但最大的转矩或有效功率并不受到明显地限制，从而改善使用寿命和噪音特性。
发明内容
按本发明的牙科处理仪器具有借助压缩空气来驱动工具的涡轮机，并且包含设置在涡轮机腔室中的且围绕着纵轴线旋转的转子，转子具有一直延伸至转子端侧的叶片。涡轮机腔室具有与端侧相对而置的壁板，并且具有朝向回风通道的压缩空气排出孔，其中排出孔在涡轮机腔室中的设置，要使得至少转子叶片的部分在围绕着纵轴线旋转时从排出孔的旁边掠过。涡轮机腔室具有与端侧相邻的干扰轮廓空间，其中转子叶片面向干扰轮廓空间的端侧朝干扰轮廓空间是敞开的，并且在干扰轮廓空间中设置有干扰轮廓，干扰轮廓由至少一个沿纵轴线方向延伸的隆起形成，并设置在与端侧相对而置的壁板上。
涡轮机腔室的干扰轮廓空间中的干扰轮廓改变了位于干扰轮廓空间中的气流的方向，即在转子的作用下沿圆周方向通过干扰轮廓环流的流动方向变为沿纵轴线朝转子的流动方向，并且产生明显取决于转速的制动力。干扰轮廓空间中的空气的圆周速度在干扰轮廓的区域中小于转子的圆周速度，并且产生动压头(Staudruck)，从而逆着转子的旋转方向产生转矩，由此降低了转速。因为第三级别中的制动功率取决于转速，所以制动功率在低转速时明显小于高转速时的制动功率，其中制动功率能够通过干扰轮廓的几何形状与各自的涡轮机相匹配。
这种空转制动器没有磨损部件，能够简单、安全且成本低廉地制成。此外不必改变已知涡轮机的转子或叶片的几何形状。
有利的是，设置在干扰轮廓空间中的干扰轮廓在圆周方向上与排出孔具有一定间隔，即朝转子的旋转方向看干扰轮廓与排出孔呈至少0°，优选10°至50°，尤其优选30°的角度范围。
如果干扰轮廓直接设置在出口中，则一部分用来制动的空气可能会直接通过排出孔漏出，从而降低了制动功率和制动效果。干扰轮廓与排出孔的间隔如呈现出0°以上，尤其是30°的角度时，制动效果提高，干扰轮廓空间中的干扰轮廓的环流在很大程度上与出口涡流的影响无关，并且在最大程度上与其无关地发挥其效应，因此该效应是可规划的。
因此，干扰轮廓与排出孔的间隔呈现出30°的角度时是尤其适宜的，因为这样干扰轮廓也足够远地远离用来驱动转子的喷嘴。这样，一方面由用来驱动转子的压缩空气喷嘴引起的边缘效应得以衰减，另一方面喷嘴的效果也不会受制动器的影响。与喷嘴间隔更大还意味着更小的功率损失。已证实，干扰轮廓与排出孔的间隔呈现出30°的角度是一个有利的折衷，其中功率在额定转速时最大且空转转速最小。
有利的是，设置在干扰轮廓空间中的干扰轮廓在纵轴线方向上具有至少0.25mm的高度，并且干扰轮廓和转子端侧之间的间隙跨度为1mm，优选0.1mm。这表明，在此尺寸情况下空转时期望的制动功率和制造公差之间取得了有利的折衷。
有利的是，干扰轮廓在圆周方向上看具有宽度b，该宽度在叶片的外圆周上测得，同时遮盖最多两个叶片并且至少是0.1mm，其中已证实，如果该宽度b相当于隆起14的高度h，则可获得良好的效果。对于宽度b和高度h来说，0.9mm的数值是尤其适宜的。
在外圆周上达到最高的流动速度，并且气流转向至另一流动方向上还会导致最大的速度差，因此制动效果最高。由于转子支承在轴上，所以干扰轮廓的延伸不能超出该轴。
有利的是，将干扰轮廓空间布置在转子的上方。干扰轮廓通常在具有附加构件和盖子的盖子组件中加工形成，所述干扰轮廓虽然在上方需要两个构件的相互协调，即一方面是盖子组件的附加构件，另一方面是头部壳体的构件，以实现干扰轮廓相对于出口通道的准确定位，但具有制动器的现有涡轮机仅需更换老旧的盖子便可实现简单的改进，并因此重新装备现有的涡轮机。
另一优点在于，作用于制动器的力也作用在盖子或额外的构件上，并且将它们上紧。因此，对于只能用力拧紧的盖子组件来说不再可能发生自动的松脱，前提在于：盖子组件是右螺纹且安装在顺时针旋转的涡轮机中。
有利的是，将干扰轮廓空间布置在转子下方偏向工具侧的位置。如果干扰轮廓被安排在头部部件中的工具侧，则能够在头部壳体的制造过程，即切削加工过程中，准确地确定干扰轮廓相对于出口通道的位置。干扰轮廓的角度位置只需一个加工步骤在唯一一个构件内形成，因此干扰轮廓能够在制造技术方面简单地且以更高的精度制造出来。此外，该布局还能更充分地利用头部壳体中供使用的位置，并且避免头部部件相对于涡轮机颈部伸出来。
为了达到最大的制动效果，这两个布局也可同时实现，其中必须确保转子或叶片的两个端面都是敞开的。
但干扰轮廓空间相对于轴还可额外地在径向方向上形成边界，例如通过壳体成形或通过具有朝转子突出的凸肩的圆盘，凸肩与转子殻共同作用。因此封闭了干扰轮廓空间，并且能够以有效的方式实现流动引导。
有利的是，将干扰轮廓设置在制动器腔室的壁板的外圆周上，并且局部或完全地朝凸肩径向延伸。
有利的是，在转子的叶片面向干扰轮廓空间的端侧上设置制动轮廓，与干扰轮廓共同作用。这样做的优点在于能够提高制动功率，因为制动轮廓在转子的设计特别考虑到了这种变化的气流。尤其是，制动轮廓在纵轴线的方向上具有高度，该高度是叶片高度的至少5%，优选超过15%，最高是75%。
有利的是，干扰轮廓空间通过盖子组件形成边界，盖子组件由至少一个盖子和中间部件构成，中间部件支承着盖子并且与壳体相连。
附图说明
借助附图阐述了本发明。其中：
图1在侧视图中示出了牙科处理仪器，其具有按本发明的用于涡轮机的空转制动器；
图2在详细的纵向剖面图中示出了图1的具有涡轮机腔室的涡轮机，该涡轮机腔室具有干扰轮廓空间和设置在其中的干扰轮廓；
图3在穿过涡轮机腔室的横截面中示出了图2的涡轮机；
图4在具有干扰轮廓的端壁的视图中示出了无转子的涡轮机腔室；
图5示出了在按本发明的涡轮机腔室中具有制动轮廓的转子；
图6示出了备选的实施方式，其具有通过凸肩形成边界的干扰轮廓空间。
具体实施方式
图1在局部分解的侧视图中示意性地示出了牙科处理仪器1，它具有被施加压缩空气的涡轮机4，以便驱动在头部部件2中支承和驱动的工具3。涡轮机4包含涡轮机腔室5，转子6绕着纵轴线7可旋转地支承在涡轮机腔室中。在头部部件2自身中对转子6的支承以及转子6与工具3的共同作用没有示出，就此而言请参照例如开头引用的文献资料中的背景技术，从背景技术中已知各种不同的解决方案。处理仪器1具有中间轴线27，中间轴线也延伸通过头部部件2。
除了未示出的压缩空气输入以外，在头部部件2中设置有回风通道8，回风通道将压缩空气从涡轮机腔室5中导出来，因此压缩空气通过把柄部件被引导至处理仪器的耦合部件，这同样和背景技术中已知的一样。
在图1中已经可看到，涡轮机腔室设计有干扰轮廓9，它与转子6一起设置在涡轮机腔室5中。在图2和图3中阐述了干扰轮廓9的功能以及与其余功能构件的共同作用。
在图2中详细地示出了具有转子6的涡轮机腔室5，图示一如既往仅为一张原理图，在该原理图中为了简化已经省略了转子6的支承。干扰轮廓9设置在涡轮机腔室5的壁板10上。转子6具有叶片11，它为了改善效率使设计用于驱动涡轮机的压缩空气发生偏转。从叶片11中流出的压缩空气，也称为废气，通过排出孔12离开涡轮机腔室5，排出孔将涡轮机腔室5与回风通道8连接起来，压缩空气流入回风通道8。
排出孔12在涡轮机腔室5中的设置，要使得转子6的端侧13以及叶片11的部分在围绕着纵轴线7旋转时在排出孔12的旁边掠过。
转子的端侧13相对于叶片11是敞开的，因此空气也能通过端侧13从叶片中流出。
干扰轮廓9设置在与端侧13相对而置的壁板10上，采取隆起14的形式，因此在涡轮机腔室5的内部从功能上看形成了干扰轮廓空间15，干扰轮廓9容纳在干扰轮廓空间中。排出孔12还沿着纵轴线7在高度上延伸，部分甚至超出了干扰轮廓空间15。其后果是，排出孔12具有出口横截面，其尺寸在设定时，要使得叶片11的部分以及至少一部分被引导经过干扰轮廓9的空气在排出孔12的旁边掠过。
干扰轮廓9的隆起14能够通过一个或多个在壁板10上突出的肋条亦或撑条构成，如从图3尤其是图4中制动轮廓的视图中看到的一样。隆起14设置在干扰轮廓空间15中的外圆周上。
干扰轮廓空间15中的隆起14使得转子6形成的环绕气流在转子6端侧上发生了转向，这一转向通过箭头16示意性地示出。在隆起14上，通过干扰轮廓的气流发生了横截面收窄的情形。在此，位于干扰轮廓空间15中的那部分废气在从干扰轮廓9旁边掠过时被压入位于叶片11之间的、叶片间距为k的叶片腔26中，该叶片间距提供了叶片空容积(Schaufelleervolumen)。这样使空气粒子发生延迟，从而逆着旋转方向将压力有针对性地施加给了转子叶片。该效应在干扰轮廓的区域内表现明显，越往上走表现越弱。在经过干扰轮廓后，该效应在很大程度上衰减。
干扰轮廓9在圆周方向上看具有图3和图5所示的宽度b，该宽度可同时遮盖最多两个叶片11并且在外圆周上测量至少是0.1mm，其中已证实，如果该宽度相当于隆起14的高度h，则可获得良好的效果。对于宽度b和高度h来说，0.9mm的数值是尤其适宜的。
干扰轮廓9的形状能够在流体技术方面加以优化。
在图3中，图2中的涡轮机以穿过涡轮机腔室5的横截面形式绘出，其中采用隆起14形式的干扰轮廓9用虚线表现出来，因为干扰轮廓处于另一平面中。
与图2所示不同的是，这里的回风通道8与进风通道21侧向相邻，因此排出孔12能够在涡轮机腔室5的整个高度上延伸。为了用已知的方式改善效率，一直延伸到转子毂35的叶片11也可以是弯曲的。两个相邻的叶片11借助转子毂35来形成叶片腔26的边界。
图4在干扰轮廓空间15的壁板10的视图中示出了无转子的涡轮机腔室，其具有采取隆起14形式的干扰轮廓。隆起14在流动方向上看的前方边缘与排出孔12的前方边缘36具有以纵轴线7为基准的圆周侧间隔，此间隔在圆周方向上看相当于约20°的角度α，只要考虑到了与排出孔12前方边缘36的间隔，隆起可以设置在整个圆周的任意位置上。已证实，当角度α相对于排出孔12为30°时能获得尤其良好的结果。
也可设置多个隆起，以提高制动效果，但已证实，一个隆起已经足够了。
隆起14从外圆周径向朝内延伸，其径向长度l在此占据了整个可供使用的空间，并且相当于虚线示出的转子6的半径r的0.5倍。
边界可通过以下方式形成，即虚线示出的转子具有未示出的轴承轴，该轴承轴伸入到头部部件2中，从而总是把涡轮机腔室5限定在中间位置。此外还设置有凸肩33，它径向地形成干扰轮廓空间15的边界。
图5中的内容表示，转子6能够在其端侧13上设置制动轮廓25，制动轮廓布置在叶片11上，结束于干扰轮廓空间15中，结束时与干扰轮廓14保持一定间隔，其中间隙18当前以制动轮廓25为准。涡轮机腔室5在此必须整体上具有更高的高度。干扰轮廓9的形状能够在流动技术方面加以优化，其中隆起14也具有宽度b和高度h。
如图6所示，干扰轮廓空间15相对于转子轴28还能额外地在径向方向上通过朝转子6突出的凸肩33限定，凸肩分别与转子6形成间隙，从而实现共同作用，该转子轴借助上方轴承29和下方轴承30直接支承或通过中间部件31的中间连接支承在头部2上。因此，干扰轮廓空间15相对于转子轴28和轴承29、30封闭，并且以有效的方式将用于制动的气流引导至采用隆起14形式的干扰轮廓9。转子6的叶片11在径向方向上结束于图3所示的转子毂35中，因此在图4中额外示出的凸肩33与图3中示出的转子毂35相对而置。
中间部件31拧入头部部件2中并且承载着上方轴承29，上方轴承通过O形环34弹性地支承。
Claims (12)
1.一种牙科处理仪器(1)，其具有借助压缩空气来驱动工具(3)的涡轮机(4)，所述处理仪器包含设置在涡轮机腔室(5)中的且围绕着纵轴线(7)旋转的转子(6)，所述转子具有一直延伸至所述转子(6)端侧(13)的叶片(11)，其中所述涡轮机腔室(5)具有与所述端侧(13)相对而置的壁板(10)，并且具有朝向回风通道(8)的压缩空气排出孔(12)，其中所述排出孔(12)在设置时，要使得至少所述叶片(11)的部分在围绕着所述纵轴线(7)旋转时从所述排出孔(12)的旁边掠过，其特征在于，所述涡轮机腔室(5)具有与所述端侧(13)相邻的干扰轮廓空间(15)，其中所述转子(6)的所述叶片(11)面向所述干扰轮廓空间的所述端侧(13)朝所述干扰轮廓空间(15)是敞开的，并且在所述干扰轮廓空间(15)中设置有干扰轮廓(9)，所述干扰轮廓由至少一个沿所述纵轴线(7)方向在高度h上延伸的隆起(14)形成，并设置在与所述端侧(13)相对而置的所述壁板(10)上。
2.根据权利要求1所述的牙科处理仪器，其特征在于，设置在所述干扰轮廓空间(15)中的所述干扰轮廓(9)与排出孔(12)间隔开来，此间隔在朝转子的旋转方向上看呈现出至少0°的角度α。
3.根据权利要求2所述的牙科处理仪器，其特征在于，所述角度α处于10°至50°之间。
4.根据权利要求3所述的牙科处理仪器，其特征在于，所述角度α是30°。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的牙科处理仪器，其特征在于，设置在所述干扰轮廓空间(15)中的所述干扰轮廓(9)在所述纵轴线(7)的方向上具有至少0.25mm的高度h，并且所述干扰轮廓(9)和所述转子(6)的所述端侧(13)之间的间隙s的跨度为1mm以下。
6.根据权利要求5所述的牙科处理仪器，其特征在于，宽度b在所述叶片(11)的外圆周上测得，至少为0.1mm，最多能同时遮盖住两个叶片。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的牙科处理仪器，其特征在于，所述干扰轮廓空间(15)设置在所述转子(6)上方。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的牙科处理仪器，其特征在于，所述干扰轮廓空间(15)设置在所述转子(6)下方偏向于所述工具(3)的位置。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的牙科处理仪器，其特征在于，所述干扰轮廓空间(15)在内部的径向上通过与所述转子(6)共同作用的凸肩(33)来形成边界。
10.根据权利要求9所述的牙科处理仪器，其特征在于，所述干扰轮廓(9)设置在制动器腔室(15)的壁板(10)的外圆周上，并且局部或完全地朝所述凸肩(33)径向延伸。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的牙科处理仪器，其特征在于，在所述转子(6)的所述叶片(11)面向所述干扰轮廓空间(15)的所述端侧(13)上设置有制动轮廓(25)，它与所述干扰轮廓(9)共同作用。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的牙科处理仪器，其特征在于，所述干扰轮廓空间(15)能够由盖子组件形成边界，所述盖子组件由至少一个盖子(32)和中间部件(31)构成，所述中间部件支承着所述盖子并且与壳体相连。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |