CN112955093B - 牙科涡轮机 - Google Patents
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Abstract
一种由加压空气驱动的牙科涡轮机，包括具有涡轮机腔室(2)的头部壳体(1)和转子轴(3)，转子轴(3)使用抗摩擦轴承(8a)安装有不可旋转安装的涡轮机叶轮(13)。抗摩擦轴承(8a)的外圈(10a)在轴向方向延伸到涡轮机腔室(2)中。涡轮机叶轮(13)包括环形腹板(16a)，环形腹板(16a)与抗摩擦轴承(8a)的外圈(10a)同心布置，并且与外圈(10a)一起形成间隙密封部(17a)。该间隙密封部(17a)在外圈(10a)与环形腹板(16a)之间在轴向方向延伸，并防止在涡轮机叶轮(13)惯性旋转期间液体和灰尘颗粒吸入涡轮机腔室(2)中。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于通过加压空气驱动牙科制备工具的牙科涡轮机。
背景技术
这类牙科涡轮机是已知的，例如，从申请人的欧洲专利2 874 558已知。在头部壳体中，布置有涡轮机腔室，并且使用滚柱轴承可旋转地安装转子轴。转子轴包括用于接纳制备工具的插口，该制备工具例如是用于在牙洞或牙冠上加工的牙钻或钻头。布置在涡轮机腔室中的涡轮机叶轮不可旋转地安装至转子轴。涡轮机腔室还包括用于驱动涡轮机叶轮的加压空气的入口和出口。
涡轮机腔室需要尽可能抵靠转子轴密封。因此，防止了操作期间加压空气不受控制的排放。更重要的是，在加压空气供应被切断后，被污染的液体(例如，唾液或血液)和/或其他污染物(例如，来自被加工的牙齿的碎屑)不被吸入涡轮机腔室内部，因为涡轮机叶轮由于其惯性，在切断后保持运转，暂时在涡轮机腔室中产生真空。
DE 43 20 532 C1公开了一种牙科涡轮机驱动器，该驱动器具有作为负载变化的函数的自动速度控制。调节装置布置在转子盘与转子盘壳体之间的出口通道中，出口通道的截面受到调节装置和环形壳体壁限制。调节装置构造成使得，由于旋转力，它在转子盘旋转期间改变其形状和/或位置，使得有效横截面积随着旋转速度的增加而减小，并且随着旋转速度的降低而增加。
EP 0 974 308 A1描述了一种涡轮机手持件，其具有在压力介质供应被切断之后并且当涡轮机叶轮保持运转时通过排放管线预释放加压空气的装置。因此，即使在压力介质供应被切断后涡轮机叶轮保持运转时，在涡轮机腔室中也不会产生泵功能和真空。因此防止了吸入或回吸。
DE 11 2006 000 658 T5和相对应文献WO 2006/101133描述了一种用于防止回吸的手持件和方法，包括：限定在头部中的缓冲腔室，空气由于离心力而被迫进入该缓冲腔室中；通道，其用于将积聚的空气排放到大气中并且包括安装在出口与涡轮机叶轮之间的周向壁，用于对从叶轮向出口移动的空气提供阻力。因此，实现了在驱动空气供应停止后，在叶轮惯性旋转期间，不会有污染物被吸入手持件内部。
DE 195 29 668 A1公开了一种牙科涡轮机手持件，其包括布置在排放管线中的阀。该阀是可控的，使得它根据排放管线中的压力、流速或流量而关闭。回吸效应将因此而减轻。
另一种将涡轮机腔室和随后的回流通道与转子轴充分分离的简单方法是在手持件的壳上提供壁。然而，这种分离在制造过程中需要相当大的空间和特别的精度。
因此，所解决的技术问题是以简单的方式有效地防止转子惯性旋转期间液体和碎片的吸入，这允许成本高效的制造和操作。
发明内容
对于根据本专利权利要求1的前序部分的牙科涡轮机，该目的通过转子轴的抗摩擦轴承的外圈和环形腹板实现，该外圈在轴向方向延伸到涡轮机腔室中，该环形腹板不可旋转地固定到转子轴，并且与抗摩擦轴承的外圈同心地布置。环形腹板和外圈一起形成间隙密封部。该目的还通过根据权利要求10的牙科制备器械来实现。
根据本发明的间隙密封部由环形腹板和外圈形成，通过以相对高的流动阻力对抗惯性旋转中的涡轮机叶轮的吸力，该间隙密封部高效地将涡轮机腔室的流动区与旋转的转子轴分开。因此，根据本发明的用于牙科制备器械的(牙科)涡轮机的构造减少了不期望的流体和灰尘颗粒的吸入，直到检测极限。
涡轮机腔室与转子轴之间的根据本发明的间隙密封部由同心环形腹板形成。间隙的相对侧由本发明的抗摩擦轴承的外圈形成。由于密封部是非接触式密封部，因此不会发生磨损。只需要很小的空间是另一个优点。
环形腹板可以作为单独的部分直接布置在转子轴处，并且不可旋转地安装在转子轴处。不可旋转地安装意味着腹板相对于转子轴是抗扭矩的，并且在周向位置固定。允许腹板相对于轴在轴向方向移位。优选地，环形腹板固定在转子轴上。替代地，环形腹板可以布置在抗摩擦轴承的内圈处，或者可以与其一体形成。它也可以与转子轴一体形成。
优选地，环形腹板围绕抗摩擦轴承的外圈同心布置。优选地，间隙密封部在外圈与环形腹板之间在轴向方向上延伸。因此，环形腹板与外圈的延伸到涡轮机腔室中的部分轴向重叠。间隙密封部延伸到此重叠区域。因此，牙科涡轮机的构造高度(即，轴向长度)特别低。
在优选实施例中，涡轮机叶轮包括环形腹板。腹板优选不可旋转地安装在涡轮机叶轮上，特别优选地固定在涡轮机叶轮上。有利地，形成间隙密封部的环形腹板与涡轮机叶轮一体形成。在涡轮机腔室与转子轴之间形成间隙密封部不必需一个单独的附加部件；同心环形腹板仅需要与涡轮机叶轮一体形成。环形腹板优选地在涡轮机叶轮轮毂处形成一种套环，该套环与抗摩擦轴承的外圈轴向重叠。优选地，环形腹板在周向方向与转子轴同轴布置。
为了达到最佳的密封效果，已经证明如果间隙密封部的轴向长度比环形腹板与抗摩擦轴承的外圈之间的径向距离大数倍是有利的。由于在加压空气供应被切断后，即当叶轮空转时，涡轮机叶轮相对较快地减速，因此间隙密封部的轴向长度，即环形腹板与外圈重叠的区域，不必很大就能产生有效密封所需的流动阻力。环形腹板与外圈之间的径向距离在0.05毫米与0.3毫米之间，优选地在间隙密封部的轴向长度0.1毫米与2.0毫米之间，已经证明是足够的和有利的。特别有利的是环形腹板与外圈之间的径向距离至多为0.2毫米，进一步优选地至多为0.1毫米，优选地结合间隙密封部的轴向长度至少为0.2毫米。
在根据本发明的牙科涡轮机的一个特别优选的实施例中，带有不可旋转安装的涡轮机叶轮的转子轴使用两个同轴的抗摩擦轴承安装在头部壳体中，其中两个抗摩擦轴承彼此相距一定轴向距离布置。然后，两个抗摩擦轴承的外圈(优选地镜像对称地)在轴向方向并在相对侧延伸到涡轮机腔室中，优选地彼此面对。涡轮机叶轮布置在两个抗摩擦轴承之间，并且优选地具有两个彼此轴向相对定位的环形腹板。优选地，两个环形腹板与抗摩擦轴承的相应外圈同心布置，并且每个环形腹板与相应相邻外圈一起形成间隙密封部。这允许在与涡轮机腔室相对的两端密封转子轴，而不需要额外的部件，例如壁或径向密封环。
当然，也可以想到这样的实施例，其中提供了上抗摩擦轴承和下抗摩擦轴承，但是其仅在一个抗摩擦轴承处包括根据本发明的布置和间隙密封部。例如，与外圈同心布置的环形腹板可以设置在下抗摩擦轴承处，而例如由设置在覆盖物上的腹板或突出部、手持件的保持环或壳体部分形成的防止吸入不期望流体的相对应密封部可以设置在上抗摩擦轴承处。
作为在外圈与环形腹板之间提供轴向间隙密封部的替代或补充，间隙密封部也可以在径向方向上延伸。在这种情况下，外圈的自由顶侧完全或部分地形成间隙密封部的壁。
附图说明
在下文中，参照附图描述本发明的两个示例性实施例。在图中:
图1a示出了牙科涡轮机的竖直截面图；
图1b示出了沿着图1a中的线A-A的水平截面图；
图2以透视图显示了根据图1a的牙科涡轮机的抗摩擦轴承和涡轮机叶轮；
图3以竖直截面图示出了牙科涡轮机的替代实施例。
具体实施方式
图1中所示的牙科涡轮机具有圆柱形头部壳体1，在该壳体内布置有圆形涡轮机腔室2。中空的转子轴3围绕竖直轴线可旋转地安装在头部壳体1中。转子轴3在其下端开口，并包括用于接纳制备工具(未示出)的卡盘4，所述卡盘4包括环形夹爪4a、4b。可轴向移动的插陷部5布置在转子轴3的上端。挺杆5延伸到夹爪4a、4b中，并且可以将它们推开以释放制备工具。布置在挺杆5上端的挺杆保持器5a从转子轴3伸出。头部壳体1上的保持环6同心地围绕转子轴3布置。压盖7安装在保持环6中，使其可轴向移动，压盖7在其上端盖住牙科涡轮机。压盖7、挺杆保持器5a、挺杆5和夹爪4a、4b用于解锁制备工具(未示出)，以将其从转子轴3释放。
使用两个抗摩擦轴承8a、8b将转子轴3安装在头部壳体1中，其中两个抗摩擦轴承8a、8b布置成彼此相距一定轴向距离。抗摩擦轴承8a、8b的内圈9a、9b不可旋转地安装并固定在转子轴3上。抗摩擦轴承8a、8b的外圈10a、10b不可旋转地安装至头部壳体1，优选地固定到头部壳体1。形成为O形环的径向密封环11a、11b将外圈10a、10b抵靠头部壳体1密封。
这里，抗摩擦轴承8a、8b被设计成滚珠轴承，其滚珠12a、12b在内圈9a、9b与外圈10a、10b之间的保持架(未示出)内滚动(参见图1b)。
涡轮机叶轮13布置在两个抗摩擦轴承8a、8b之间的中间，所述涡轮机叶轮13具有圆柱形的轮毂14和径向向外部伸出的叶片15。涡轮机叶轮13的轮毂14不可旋转地安装至转子轴3，这里它固定在轴3上。
涡轮机叶轮13优选地由一片金属形成。环形腹板16a、16b形成在轮毂14与叶片15之间的过渡区域中。环形腹板16a、16b优选彼此轴向相对布置(图2)。
外圈10a、10b各自在轴向方向上在相对侧部分地延伸到涡轮机腔室2中，彼此面对。在该示例性实施例中，外圈10a、10b延伸大约三分之一进入涡轮机腔室2(图1a)。涡轮机叶轮13的每个环形腹板16a、16b围绕其相邻的外圈10a或10b同心布置，并且在外圈延伸到涡轮机腔室2中的其轴向长度的区域中与外圈重叠。
环形腹板16a、16b的内侧和外圈10a、10b的自由外侧形成间隙密封部17a、17b，间隙密封部17a、17b分别在外圈10a与环形腹板16a之间和/或外圈10b与环形腹板16b之间在轴向方向延伸。这些非接触间隙密封部17a、17b抵靠抗摩擦轴承8a、8b的外圈10a、10b密封旋转的该涡轮机叶轮13。
当加压空气供应被切断时，涡轮机叶轮13在没有驱动的情况下保持旋转，并且在该操作状态下暂时在涡轮机腔室2中产生真空。如果没有间隙密封部，就不能完全防止流体和灰尘通过转子轴3和/或沿着转子轴3被吸入抗摩擦轴承8a、8b的内圈9a、9b与外圈10a、10b之间的空间。然而，间隙密封部17a、17b可以高效地防止流体被吸入并通过间隙密封部17a、17b的曲折路径而到达涡轮机腔室2的内部。对于流体，特别是水、唾液或血液，间隙密封部17a、17b具有比空气高得多的流动阻力。这就是为什么当涡轮机叶轮在没有驱动的情况下保持旋转时，间隙密封部17a、17b实际上完全防止了流体和灰尘的不期望的吸入。
图3所示的牙科涡轮机的第二实施例与图1所示的实施例的不同之处仅在于抗摩擦轴承的设计不同，以及涡轮机叶轮以略微不同的方式形成。因此，相同的部件由相同的附图标记来标识。
在图3中，抗摩擦轴承20a、20b具有截面为L形的外圈21a、21b。外圈21a、21b伸入涡轮机腔室2中的部分向外部呈矩形弯曲，从而形成沿径向方向延伸的短径向腹板22a、22b。
涡轮机叶轮23在轮毂24与叶片25之间的过渡区域中具有稍微更宽的环形腹板26a、26b。因此，由外圈21a、21b和环形腹板26a、26b形成的间隙密封部27a、27b在径向方向延伸。当涡轮机叶轮23保持旋转时，这些间隙密封部27a、27b也非常高效地防止污染流体回吸到涡轮机腔室2中。
作为图3所示实施例的替代，外圈21a、21b也可以构造成类似于图1a的外圈10a、10b。环形腹板16a、16b可以与外圈10a、10b轴向对准，使得间隙密封部27a、27b将形成在外圈10a、10b的短侧与环形腹板16a、16b之间，并且因此也径向延伸。为了令人满意地防止不期望的抽吸效应，仅仅外圈和环形腹板的径向宽度需要尺寸足够大。
具有L形环形腹板的实施例也是可以想到的。
同样，可以想到环形腹板布置在转子轴处或与转子轴一体形成的实施例。环形腹板也可以布置在抗摩擦轴承的内圈上或者与抗摩擦轴承的内圈一体地形成。在这两种情况下，环形腹板可以远离轴径向延伸；例如，它的轮廓可以是直线的，也可以是L形或T形的。
Claims (11)
1.用于通过加压空气驱动牙科制备工具的牙科涡轮机，包括:
头部壳体(1)，在所述头部壳体内部形成涡轮机腔室(2)，
转子轴(3)，所述转子轴使用抗摩擦轴承(8a，8b；20a、20b)可旋转地安装在所述头部壳体(1)中，并且具有用于接纳所述牙科制备工具的卡盘，
涡轮机叶轮(13，23)，所述涡轮机叶轮布置在所述涡轮机腔室(2)中并且不可旋转地安装至所述转子轴(3)，
其特征在于
所述抗摩擦轴承(8a,8b；20a,20b)的外圈(10a,10b；21a,21b)在轴向方向延伸到所述涡轮机腔室(2)中，
不可旋转地安装至所述转子轴(3)的环形腹板(16a,16b；26a,26b)与所述抗摩擦轴承(8a,8b；20a,20b)的外圈(10a,10b；21a,21b)同心地布置，并且与所述外圈一起形成间隙密封部(17a,17b；27a,27b)。
2.根据权利要求1所述的牙科涡轮机，其特征在于，所述环形腹板(16a，16b)同心地围绕所述抗摩擦轴承(8a，8b)的外圈(10a，10b)布置，并且所述间隙密封部(17a，17b)在轴向方向上在所述外圈与所述环形腹板之间延伸。
3.根据权利要求2所述的牙科涡轮机，其特征在于，所述环形腹板(16a，16b)沿着所述抗摩擦轴承(8a，8b)的所述外圈(10a，10b)的延伸到所述涡轮机腔室(2)中的部分的轴向长度延伸。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的牙科涡轮机，其特征在于，所述环形腹板(16a，16b)布置在所述涡轮机叶轮(13)处。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的牙科涡轮机，其特征在于，所述间隙密封部(17a，17b)的所述轴向长度比环形腹板(16a，16b)与外圈(10a，10b)之间的距离大数倍。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的牙科涡轮机，其特征在于，环形腹板(16a，16b)与外圈(10a，10b)之间的径向距离在0.05毫米与0.3毫米之间。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的牙科涡轮机，其特征在于，所述间隙密封部(17a，17b)的轴向长度在0.1毫米与2.0毫米之间。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的牙科涡轮机，其特征在于
所述转子轴(3)使用两个同轴抗摩擦轴承(8a，8b)安装在所述头部壳体(1)中，所述两个同轴抗摩擦轴承布置成彼此相距一定轴向距离，
所述两个同轴抗摩擦轴承(8a，8b)的外圈(10a，10b)在相对侧在轴向方向延伸到所述涡轮机腔室(2)中，
所述涡轮机叶轮(13)布置在所述两个同轴抗摩擦轴承(8a，8b)之间，并且具有两个环形腹板(16a，16b)，所述两个环形腹板彼此轴向相对地定位，并且与所述两个同轴抗摩擦轴承(8a，8b)的相应外圈(10a，10b)同心地布置，并且每个环形腹板与相应的相邻外圈(10a，10b)一起形成间隙密封部(17a，17b)。
9.根据权利要求1所述的牙科涡轮机，其特征在于，所述间隙密封部(27a，27b)在径向方向上在所述抗摩擦轴承(20a，20b)的所述外圈(21a，21b)与所述涡轮机叶轮(23)的所述环形腹板(26a，26b)之间延伸。
10.根据权利要求4所述的牙科涡轮机，其特征在于，所述环形腹板(16a，16b)与所述涡轮机叶轮(13)一体形成。
11.利用根据权利要求1-10中任一项所述的牙科涡轮机来驱动制备工具的牙科制备器械。
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