CN107920867A - 用于空气抛光装置的粉末室和空气抛光装置 - Google Patents

用于空气抛光装置的粉末室和空气抛光装置 Download PDF

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Abstract

一种用于空气抛光装置(80)的粉末室(10)，其沿着轴线(c)从顶端(t)延伸到底端(b)，所述粉末室(10)包括至少两个壁部(11；12)。在该粉末室中：第一壁部(11)相对于轴线(c)形成第一角度(α11)；第二壁部(12)相对于轴线(c)形成第二角度(α12)；这些角度(α11；α12)是在从轴线(c)到相应的壁部(11；12)的测量方向(md)上被测量的，由此获得锐角；将从顶端(t)去往底端(b)的测量方向(md)记为正，且将从底端(b)去往顶端(t)的测量方向(md)记为负；第二壁部(12)被布置在第一壁部(11)下方；并且第二角度(α12)小于第一角度(α11)。

Description

用于空气抛光装置的粉末室和空气抛光装置
技术领域
本发明涉及用于空气抛光装置的粉末室且涉及空气抛光装置。
背景技术
空气抛光装置，特别是包括粉末室的空气抛光装置，被用在喷砂技术中，例如牙科领域中。在这一技术中，粉末被用来进行牙科疾病预防，其中该粉末是低磨蚀性粉末，例如碳酸氢钠、碳酸钙、甘氨酸(glycine)或赤藓糖醇(erythritol)。为了避免损坏牙齿，该粉末具有在平均上为大约100μm～大约13μm范围内的小粒径。从粉末室取出粉末主要有两种方法：一种方法是通过从粉末室的顶部注入空气来实现的，另一种方法是通过从粉末室的底部注入空气来实现的。
第二种方法能够输送最准确的粉末流量，并且使得能够实现最好的治疗效果。然而，该系统存在有其他不同的问题：粉末需要向上流动到吸入式喷嘴，但是众所周知的是，细小粉末(<100μm)的流动是难以控制的。此外，粉末室的完全排空并非一直都能实现，并且在粉末室的排空过程中粉末流动会表现出不规则性。
专利文献EP 2 193 758 B1使用了具有两个斜面的粉末室。这种系统可能具有变化的流量并且在粉末室内可能具有相对较高的残余，因为粉末可能由于自我阻塞(self-blockade)而被堵在粉末室内。专利文献EP 0 119 021 B2使用了具有两个倾角的简单锥体。然而，为了使该系统正常工作，必须选择由相对较大的颗粒(近似100μm)组成的粉末。克服该问题的另一个解决方案是如专利文献GB 2 347 372 A中所描述的，通过使用某个振动系统来彻底改变粉末输送过程。这种系统是复杂的，并且也存在有使用非常细的粉末的问题。
因此，本发明的一个目的是提供如下的空气抛光装置和用于该空气抛光装置的粉末室：该空气抛光装置能够实现非常恒定的流量、良好的流动控制，并且能够以在粉末室内没有粉末残余或只有很低粉末残余的方式提供改善的排空行为。
发明内容
该目的通过根据权利要求1所述的用于空气抛光装置的粉末室和根据权利要求14所述的空气抛光装置来实现。本发明的附加优点和本发明的优选实施例的特征在从属权利要求中予以限定。
根据本发明，用于空气抛光装置的粉末室沿轴线从顶端延伸至底端，所述粉末室包括沿所述轴线延伸的至少两个壁部。第一壁部相对于所述轴线形成第一角度。第二壁部相对于所述轴线形成第二角度。这些角度是在从所述轴线到相应的所述壁部的测量方向上被测量的，由此获得锐角。将从所述顶端去往所述底端的测量方向计为正，并且将从所述底端去往所述顶端的测量方向计为负。所述第二壁部被布置在所述第一壁部的下方/毗连于所述第一壁部。所述第二角度小于所述第一角度。
根据一个实施例，所述粉末室沿所述轴线从所述顶端延伸到所述底端，所述粉末室包括所述至少两个壁部。所述第二壁部被布置在所述第一壁部的下方。所述第一壁部相对于所述轴线逐渐变细。所述第二壁部包括至少与所述第一壁部的最小横截面一样大的最大横截面面积。
所述粉末室例如可以填充有低磨蚀性粉末，例如碳酸氢钠、碳酸钙、甘氨酸或诸如赤藓糖醇等糖醇，该低磨蚀性粉末被加压空气加速从而形成空气/粉末混合物。为此目的，所述粉末室包括例如空气入口。根据一个实施例，所述空气/粉末混合物经由出口而被传输到空气抛光装置，该空气抛光装置适于处理可能被添加至一股水流等的所述空气/粉末混合物。
根据一个实施例，通过化油器(carburetor)技术和涡流(swirling)的组合来使空气和粉末进行混合。在这种情况下，文丘里管(venturi tube)被布置在粉末室内/位于粉末室内。文丘里管的开口/入口位于粉末室的入口附近。从粉末室的入口去往文丘里管的开口/入口的(加压)气流携带或传输位于上述两个入口之间或附近的粉末。换句话说，粉末被吸入文丘里管中。粉末的粒径优选地在平均上小于大约100μm，例如在大约5μm～50μm的范围内，最好在大约10μm～40μm的范围内。
通常，将粉末研磨且筛分以获得所需的粒径或颗粒尺寸。例如，筛分过程允许选择出小于或大于所需值的颗粒(在粒化后)。这意味着：“平均”并不一定表示粒径的均匀分布。相反，可以分拣出例如小于5μm或大于70μm的颗粒或者小于10μm以及大于40μm的颗粒。根据一个实施例，例如，(在粒化后)分拣出大于大约35μm的颗粒。这并不一定表示绝大多数颗粒都具有35μm的粒径。
如前面所提及的，这样细的粉末不能很好地下落。因此，正如从现有技术中已知的，粉末室的排空是不太好的，并且粉末流动会在排空过程中显示出不规则的现象。这是因为，由于吸入的作用，粉末水平面从粉末室的中部下降，直到创建出一些空气通道，这会导致粉末流量变化。为了使这种效应最小化，一种解决方案是建立一个朝向粉末室的底端的锥体。然而，存在的问题是：这种锥体在粉末向粉末室的底部流动的过程中会引起粉末堆积，从而阻碍粉末室的运作(所谓的自我阻塞)。这种堆积是因为粉末的微小尺寸和该(单)锥体的几何形状而造成的。
优选地，根据本发明的粉末室打破了粉末会在沿着从粉末室的顶端到底端的重力方向下落的过程中发生堆积的倾向。这是通过如下的第二壁部的设计来实现的：该第二壁部被布置在第一壁部下方、且该第二壁部具有比第一壁部的角度小的角度(因此，第二壁部比第一壁部更“平行于”垂直方向)。因此，为粉末提供了更多的空间，这就防止了堆积效应或使得堆积效应最小化。
为了定义角度，必须考虑测量方向。如果测量方向是从顶端指向底端，则角度被计为正，反过来则角度被计为负。正角度从0°到<90°，负角度从0°到>-90°。+/-90°的角度意味着相应的壁部不再沿着轴线“延伸”。因此，角度小于/大于+/-90°。+/-0°的角度意味着相应的壁部相对于轴线平行地取向。因此，举例来说并且为了解释测量方案，第一角度例如可以为12°，且这时第二角度为0°或-14°。“0”“小于”“12”。同样，“-14”“小于”“12”。
根据一个实施例，所述粉末室包括相对于所述轴线形成第三角度的第三壁部。这里，所述第三角度大于所述第二角度，且所述第三壁部被布置在所述第二壁部的下方。因此，所述粉末室的所述第三壁部独自地—就像所述第一壁部那样—(再次)相对于所述轴线逐渐变细。
换句话说，粉末室的第一壁部或“第一容积”的特征在于：相对于形成粉末室的开口的入口横截面面积，横截面面积缩小高达60％，优选地高达75％，其中该缩小至少与具有20°(最大70°)的壁角的锥体状/漏斗状腔室的情况下一样大。
粉末室的第二壁部或“第二容积”具有可以增大或减小的横截面面积，其中所述增大处于高达50％的范围内，优选地处于高达30％的范围内，其中所述减小处于高达10％的范围内，并且其中平均的横截面缩小至少与具有20°的壁角的锥体状/漏斗状腔室的情况下一样大。横截面增大可以是任意的。然而，根据优选的实施例，第二壁部的横截面面积保持基本恒定。
第三壁部的底端或粉末室的底端(“第三容积”)的特征各自在于：与入口横截面面积(参见下文所述的底板)相比，横截面缩小高达7％，优选地高达5％以下，其中平均的横截面缩小至少与具有20°(最大70°)的壁角的锥体状/漏斗状腔室的情况下一样大。
第三壁部的设计导致粉末室的在其底端处的容积非常小。如果文丘里管位于粉末室内，则在该文丘里吸入式系统周围的小容积的粉末室会使得在粉末室的完全排空过程中该文丘里系统的环境是恒定的，这使得流量非常恒定。
另一个优点在于，因为粉末室的底部容积(换句话说，吸入容积或第三容积(其由第三壁部形成))非常小，所以留在粉末室内的残余粉末变得非常少。
必须提及的是，粉末室不仅可以与位于粉末室中间的文丘里系统(例如如同从中心对称的粉末室知晓的)一起使用。粉末室也可以被用于把文丘里管放置在粉末室的一侧处的侧放式粉末室。原理保持不变。
根据一个实施例，第一壁部可以相对于所述轴线基本上平行地取向。
根据优选的实施例，第一壁部以形成大于0的第一角度的方式朝着所述轴线倾斜。因此，第一壁部形成相对于所述轴线逐渐变细的第一锥体或凹坑(pit)。如已经提到的那样，锥体或凹坑在现有技术中是已知的。然而，沿着重力方向，所述粉末室还包括第二壁部，其中第二壁部相对于所述轴线形成的第二角度比由第一壁部形成的第一角度小。这避免了粉末的堆积并且能够实现非常恒定的流量。
根据另一实施例，第一角度和/或第三角度为至少大约20°，优选地为至少大约27°。第二角度基本上为0°。这意味着，第二壁部相对于所述轴线基本上平行地取向，由此形成一种凹坑。因此，粉末室被设计成“双锥体”，其中，这两个锥体由被设计成凹坑的第二壁部连接起来。由第一壁部形成的第一锥体从顶端到底端逐渐变细，并且根据一个实施例，该第一锥体具有大于大约50°(优选地大于大约55°)的角度。这同样适用于由第三壁部形成的第二锥体。第二锥体的角度有助于减少残余粉末的量。
由于粉末室包括不同的壁部，所以这些不同的壁部限定了不同的容积。根据一个实施例，由第三壁部限定的粉末室的容积小于粉末室的整个容积的25％。如前面已经说明的，留在粉末室内的残余粉末变得非常少。
根据另一实施例，所述粉末室包括底板，根据优选的实施例，该底板基本上是平坦的。该底板避免了设置于粉末室的底端处的空气入口或喷嘴各自的阻塞/堵塞。根据一些实施例，该底板的直径在大约3mm～25mm的范围内，优选地在大约4mm～20mm的范围内，特别优选地在大约10mm的范围内。当然，如果粉末室不是旋转对称的，则上述这些值也可以转用到例如矩形或方形底板。
根据另一实施例，空气入口或喷嘴延伸到粉末室中，特别地延伸到由第三壁部形成的容积内。这种设计可以达到与上述底板类似的效果。在粉末室的底端与喷嘴之间延伸的距离优选地处于大约1mm～5mm的范围内。根据具体的实施例，底板可以与延伸到粉末室中的空气入口或喷嘴组合。可替代地，空气入口或喷嘴不延伸到粉末室中，因此，上述距离也可以为0。
根据另一实施例，第二壁部的长度为至少大约5mm。例如，第一壁部的长度与第二壁部的长度之间的比率在大约10～0.1的范围内，优选地在大约5～0.5的范围内。
根据另一实施例，第二壁部的长度与第三壁部的长度之间的比率小于1。
在另一实施例中，该比率在大约10～0.1的范围内，例如在大约5～0.5的范围内。这种设计提供了小的第三容积，并且由第二容积提供了足够的空间从而防止粉末发生堆积。
根据另一实施例，第一壁部的长度与第二壁部的长度之间的比率大于1，这使得高的填充容积能够与防阻塞/堵塞效果相结合。
能够使流量恒定、使流动控制良好、并且能够以粉末室内没有粉末残余或只有很少粉末残余的方式提供改善的排空行为的典型设计参数(特别是各壁部的长度和角度)如下：第一壁部的长度在大约20mm～50mm的范围内，优选地在大约25mm的范围内；第二壁部的长度在大约5mm～20mm的范围内，优选地在大约10mm的范围内；第三壁部的长度在大约10mm～20mm的范围内，优选地在大约12mm的范围内；第一角度在大约20°～70°的范围内，优选地在大约25°～50°的范围内，特别优选地在大约30°的范围内；第二角度在大约-70°～20°的范围内，优选地在大约-20°～5°的范围内，特别优选地在大约0°的范围内；第三角度在大约20°～70°的范围内，优选地在大约25°～50°的范围内，特别优选地在大约30°的范围内。
根据另一实施例，粉末室的在垂直于轴线的方向上延伸的横截面为多边形，例如矩形、四边形、正方形等等。它也可以是圆的、椭圆的等等。根据优选的实施例，粉末室是旋转对称的。因此，所述轴线可以理解为中心轴线。
根据一个实施例，各壁部在(粉末室的)侧视图中是直的。可替代地，它们也可以是弯曲的或曲面的或不规则的，特别地是凹面或凸面。在这种情况下，各角度特别地是平均角度，其中这些角度是通过相应的切线来确定的。当然，粉末室也可以包括直的和曲面的/弯曲的壁部。如果壁部是曲面的或弯曲的，则壁部的角度不是恒定的。然而，壁部的每一个无限小的“小部分”都满足角度要求。这意味着，壁部可以是无限小的。如前面已经提及的，粉末室并非必须是旋转对称的。因此，从俯视图看，粉末室并非必须是圆的(特别地是圆形的)，而是也可以是例如多边形、星形等。这意味着，一个壁部可以与中心轴线形成不同的角度。尽管如此，该壁部的至少一个区域满足了角度要求，使得可以有效地避免粉末的阻塞。
根据另一实施例，粉末室的顶端包括密封部。例如，该密封部包括例如由塑料制成的被形成为环的密封元件。该密封部适于将粉末室相对于容器密封住。通常，粉末室被设计成/始于被定位且被安置在如下容器内：该容器可以被布置在空气抛光装置处。优选地，粉末室的顶端也适于安置且定位有插入件，其中所述插入件例如包括文丘里管。
根据另一实施例，底端包括空气入口。例如，空气入口被设计为适于安置喷嘴的开口，或者被设计为作为喷嘴而被设计/形成的开口。该喷嘴适于将(加压)空气引入或导入粉末室中。
根据本发明，空气抛光装置包括根据本发明的粉末室。优选地，该空气抛光装置包括容器，该容器适于将粉末室布置在该容器中。因此，根据一个实施例，可以容易地从空气抛光装置中移除粉末室和/或容器。
例如，空气抛光装置包括基础装置，所述基础装置包括一个或多个连接区域。该(这些)连接区域适于将容器安置和连接到所述基础装置。所述基础装置适于向粉末室提供空气，并且适于将空气/粉末混合物从粉末室中抽出。根据一个实施例，例如，柔性管被布置在所述基础装置处。例如，该柔性管包括具有喷嘴的手持取样机(hand sample)。根据一个实施例，可以向所述基础装置中或所述喷嘴中的空气/粉末混合物添加一股水流。
根据另一实施例，粉末室适于直接安装到所述基础装置。因此，粉末室包括容器的特征，或者反过来，容器包括粉末室的特征。
参考附图，在本发明的优选实施例的以下说明中示出了本发明的其他优点和特征。各实施例的特征和特点在本发明的范围内进行组合是被明确地允许的。
附图说明
图1示出了用于定义角度的测量方案；
图2示出了空气抛光装置的两种工作原理；
图3示出了包括第一壁部和第二壁部的粉末室；
图4示出了包括三个壁部的粉末室；
图5示出了包括三个壁部的粉末室的另一实施例；
图6示出了包括具有三个壁部的粉末室的容器；
图7a示出了粉末室，特别是底端；
图7b示出了包括底板的粉末室；
图8示出了空气抛光装置的透视图。
具体实施方式
图1示出了用于定义角度的测量方案。轴线c被示出为从粉末室(未图示)的顶端t延伸到该粉末室的底端b。第一壁部11和第二壁部12沿着轴线c延伸。这两个壁部仅作为实例来解释测量方向md。从轴线c到第一壁部11测量出第一角度α11，由此获得锐角。这同样适用于在第二壁部12与轴线c之间形成的第二角度α12。如果测量方向md是从顶端t指向底端b，则角度被计为正。如果测量方向md是从底端b指向顶端t，则角度被计为负。正角度从0°到<90°，负角度从0°到>-90°。
图2示出了空气抛光装置特别是粉末室10的两种工作原理。例如，粉末室10中填充有粉末1，例如碳酸氢钠粉末，该粉末被加压空气加速。该加压空气经由空气入口20进入粉末室10中。空气/粉末混合物经由出口30例如通过管道被输送到添加有水的喷嘴。在图2的左图的设计中，通过化油器技术和涡流的组合来使空气和粉末混合。因此，文丘里管83位于粉末室10内。在另一种类型(右图所示)中，仅通过涡流来形成空气/粉末混合物。
图3示出了从顶端t到底端b沿着轴线c延伸的粉末室10。粉末室10包括第一壁部11和第二壁部12。第一壁部11与轴线c形成第一角度α11。第二壁部12与轴线c形成第二角度α12。根据一个实施例，第一角度为至少20°，优选地为至少大约27°。从图3可以看出，第二角度较小。这为位于粉末室内的粉末提供了更多的空间。沿着轴线c，第一壁部11具有用于形成适当容积的长度l11并且第二壁部12具有用于形成适当容积的长度l12。
图4示出了与从图3中所知的粉末室类似的粉末室10。然而，粉末室10还包括第三壁部13。第二壁部12以形成凹坑的方式相对于轴线c基本上平行地取向。换句话说，第二角度α12基本上为0°，因此与第一壁部11的第一角度α11相比是较小的。第三壁部13的第三角度α13大于第二壁部12的第二角度α12。这三个壁部11、12和13从顶端t到底端b沿着轴线c延伸，并且分别具有长度l11、l12或l13，以便形成/限定适当的容积。图4示出了“双锥体”设计。第一角度α11和第三角度α13为至少大约20°，优选地为至少大约25°或为至少大约27°。这意味着这两个锥体的角度为至少大约50°，优选地为至少大约55°。
图5示出了包括三个壁部11、12、13的粉末室10的另一实施例，该三个壁部11、12、13沿着轴线c从顶端t延伸到底端b。第一壁部11相对于轴线c形成第一角度α11。第一角度α11大于0°，因此形成第一锥体。第二壁部12的第二角度α12小于第一角度α11。特别地，第二角度α12为负，由此可以非常有效地防止自我阻塞。由第三壁部13形成的第三角度α13大于第二角度α12。实际上，类似于第一角度α11，第三角度α13又是正的(形成第二锥体)，由此，形成了非常小的第三容积，这优化了排空行为并且减少了留在粉末室10内的残余粉末。
图6示出了在空气抛光装置中使用的容器80。在容器80内布置有粉末室10。粉末室10包括第一壁部11、第二壁部12和第三壁部13。粉末室10沿着轴线c从顶端t延伸到底端b。粉末室10的顶端t包括密封部40，该密封部特别地将第一壁部11相对于容器80密封住。粉末室10的底端b包括空气入口20。在图6所示的实施例中，粉末室10的顶端t适于布置有插入件82。插入件82包括文丘里管83。出口30适于将空气/粉末混合物引入/引导至空气抛光装置(未图示)。有利的是，第三壁部13的壁不汇聚成顶点。相反，形成有平坦的底板14，该底板14适于避免由于粉末室10内的粉末而导致空气入口20的堵塞。图7a和图7b以更详细的方式来说明这个方面。
图7a示出了粉末室10，特别地示出了底端b和第三壁部13。空气入口20延伸到粉末室10中，特别地延伸到由第三壁部13形成的容积中。在底端b与空气入口20的喷嘴22之间延伸的距离l22优选地在大约1mm～5mm的范围内。这防止了空气入口20或者喷嘴22各自被粉末堵塞/阻塞。
图7b示出了与图7a所示的粉末室类似的粉末室10。然而，在底端b处形成有底板14。根据一些实施例，直径d14在大约3mm～25mm的范围内，优选地在大约4mm～20mm的范围内，特别地在大约10mm范围内。底板14避免了空气入口20或喷嘴22各自的阻塞/堵塞。从图7b可以看出，喷嘴22也稍微延伸到由第三壁部13形成的容积内。这增加了底板14的效果。
图8以举例的方式示出了包括两个容器80的空气抛光装置90，这两个容器80被布置在空气抛光装置90的基础装置处。柔性管92被布置在该基础装置处。柔性管92终止于包括喷嘴96的手持取样机94中。优选地，如果(已插入的)粉末室是空的，则可以容易地移除容器80。可替代地，只要被布置在容器内的粉末室可以被移除以便插入一个新的(满的)粉末室即可。
附图标记列表
1 粉末
10 粉末室
11 第一壁部
12 第二壁部
13 第三壁部
14 底板
d14 直径(底板)
α11 角度(第一壁部)
α12 角度(第二壁部)
α13 角度(第三壁部)
l11 第一壁部的长度
l12 第二壁部的长度
l13 第三壁部的长度
20 (空气)入口
22 喷嘴
l22 距离(喷嘴-底端之间)
30 出口
40 密封部
80 容器
82 插入件
83 文丘里管
84 螺纹
90 空气抛光装置
92 柔性管
94 手持取样机
96 喷嘴
c 轴线
t 顶端
b 底端
md 测量方向

Claims (14)

1.一种用于空气抛光装置(80)的粉末室(10)，
所述粉末室(10)沿着轴线(c)从顶端(t)延伸到底端(b)，且所述粉末室(10)包括至少两个壁部(11；12)，
其中，第一壁部(11)相对于所述轴线(c)形成第一角度(α11)，
其中，第二壁部(12)相对于所述轴线(c)形成第二角度(α12)，
其中，所述第一、第二角度(α11,α12)是在从所述轴线(c)到相应的所述第一、第二壁部(11；12)的测量方向(md)上被测量的，由此获得锐角，
其中，将从所述顶端(t)去往所述底端(b)的所述测量方向(md)计为正，
其中，将从所述底端(b)去往所述顶端(t)的所述测量方向(md)计为负，
其中，所述第二壁部(12)被布置在所述第一壁部(11)下方，
并且其中，所述第二角度(α12)小于所述第一角度(α11)。
2.根据权利要求1所述的粉末室(10)，其包括：
第三壁部(13)，所述第三壁部(13)相对于所述轴线(c)形成第三角度(α13)，
其中，所述第三角度(α13)大于所述第二角度(α12)，
并且其中，所述第三壁部(13)被布置在所述第二壁部(12)下方。
3.根据权利要求1或2所述的粉末室(10)，
其中，所述第一壁部(11)朝着所述轴线(c)倾斜，由此形成大于0的所述第一角度(α11)。
4.根据权利要求2或3所述的粉末室(10)，
其中，所述第一角度(α11)和/或所述第三角度(α13)为至少15°，优选地为至少25°。
5.根据前面权利要求中任一项所述的粉末室(10)，其中，所述第二角度(α12)基本上为0°。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的粉末室(10)，
其中，由所述第三壁部(13)限定的所述粉末室(10)的容积(v13)小于所述粉末室(10)的整个容积的25％。
7.根据前面权利要求中任一项所述的粉末室(10)，其中，所述第二壁部(12)的长度(l12)为至少大约5mm。
8.根据权利要求7所述的粉末室(10)，其中，所述第二壁部(12)的长度(l12)与所述第三壁部(13)的长度(l13)之间的比率小于1。
9.根据权利要求7至8中任一项所述的粉末室(10)，其中，所述第一壁部(11)的长度(l11)与所述第二壁部(12)的长度(l12)之间的比率大于1。
10.根据前面权利要求中任一项所述的粉末室(10)，其中，所述粉末室(10)是旋转对称的。
11.根据前面权利要求中任一项所述的粉末室(10)，其中，所述顶端(t)包括密封部(40)。
12.根据前面权利要求中任一项所述的粉末室(10)，其中，所述底端(b)包括空气入口(20)。
13.根据前面权利要求中任一项所述的粉末室(10)，其中，文丘里管(83)被布置在所述粉末室(10)中或所述粉末室(10)处。
14.一种空气抛光装置(90)，其包括根据权利要求1至13中任一项所述的粉末室(10)。
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