CN113015499B - 用于牙科预备器械中的转子的反向流制动 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有在涡轮壳体(2)中由推进剂(TG)驱动的涡轮叶轮(3)的转子(1)、具有这种转子(1)的牙科预备器械(20)和用于操作这种预备器械(20)的方法(100)，其中至少一部分推进剂(TG)在与涡轮叶轮(3)的旋转方向(DR)相反地撞击在涡轮叶轮(3)的驱动叶片(3)中的至少一个上之后通过回流通道(6)流回径向环绕涡轮叶轮(3)的内壁(21)中的出气开口(51)，该内壁(21)在扇段(KS)中包括至少一个回流通道(6)，该回流通道至少从进气开口(41)延伸直至出气开口(51)，其允许至少一部分推进剂(TG)在与涡轮叶轮(3)的旋转方向相反地撞击在驱动叶片(31)中的至少一个上之后通过回流通道(6)流回到出气开口(51)，其中，涡轮壳体(2)在轴向方向(AR)上具有在驱动叶片(31)和内壁之间的表面的至少一个横截面延伸部(8)，所述横截面延伸部延伸直至回流通道(6)。

Description

用于牙科预备器械中的转子的反向流制动

技术领域

本发明涉及一种转子、具有这种转子的牙科预备器械以及用于操作这种牙科预备器械的方法。

背景技术

在已知的具有涡轮驱动器(也称为牙科涡轮)的牙科预备器械中，使用压缩空气来驱动转子(涡轮叶轮加外围部件)。空气的动能通过动量交换对转子的叶片产生力冲击。通过该力冲击在转子上形成转矩，并且所设定的转速首先取决于空转时从喷嘴出来的空气的速度。空转转速、因此空转时转子的运行、转矩以及因而可用功率为零，而最大功率典型设置在空转转速的一半处。然而，增加空转转速以增加最大功率对支座寿命和牙科涡轮的噪声性能具有不利影响。因此，试图通过较高的涡轮壳体来影响转子的转速，例如在印刷公报DE 10 2012 212 483 A1中描述的那样。

印刷公报DE 43 20 532 C1公开了一种牙科涡轮，其中布置有调节器来调整其旋转部件在叶轮和叶轮壳体之间的出口空气的流动路径中的涡轮转速，该调节器在旋转过程中由于离心力而改变其形状和/或位置，使得有效横截面随着转速的增大而减小，随着转速的减小而增大。调节器可以是罐形的弹簧盘，该罐形的弹簧盘布置成其成角度边缘在其凹部中面向叶轮。但是，该方案需要附加的部件来调整涡轮的转速，从而使牙科涡轮的结构复杂化，并导致生产成本增加。诸如调节器之类的附加部件也使牙科涡轮不那么鲁棒，并妨碍了最简单，最紧凑的设计。

将期望的是，提供一种具有长寿命的、噪音降低的牙科预备器械，其拥有不复杂的构造，具有鲁棒性，并且可以以紧凑的设计、低的生产成本来生产。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有长寿命的、噪音降低的牙科预备器械，该牙科预备器械也具有不复杂的构造，具有鲁棒性，并且可以以紧凑的设计、低的生产成本来生产。

该目的通过一种用于驱动牙科预备器械的工具的转子来实现，该转子具有：

﹣安装在涡轮壳体中的涡轮叶轮，该涡轮叶轮具有多个驱动叶片，

﹣其中，涡轮壳体由径向环绕涡轮叶轮的内壁以及在上方和下方包绕内壁的覆盖表面形成，

﹣至少一个进气通道，该进气通道具有进气开口，用于容许推进剂进入涡轮壳体以便驱动涡轮叶轮，和

﹣至少一个出气通道，该出气通道具有出气开口，用于一旦涡轮叶轮已经被驱动，就引导推进剂离开涡轮壳体，

其中，进气开口和出气开口在最大为180°的扇段内布置在内壁中，

其中，内壁在扇段中包括至少一个回流通道，该回流通道至少部分地从进气开口延伸直至出气开口，

其中，回流通道允许至少一部分推进剂在与涡轮叶轮的旋转方向相反地撞击在驱动叶片中的至少一个上之后通过回流通道流回到出气开口，并且

其中，在轴向方向上，涡轮壳体具有位于驱动叶片和内壁之间的表面的至少一个横截面延伸部，该横截面延伸部延伸直至回流通道。

涡轮壳体由两个覆盖表面和径向环绕涡轮叶轮的内壁形成，涡轮叶轮在所述两个覆盖表面之间旋转，该内壁通常是圆柱形的。上覆盖表面也可以称为盖，下覆盖表面也可以称为底座。在本发明中，代替涡轮壳体的覆盖表面，覆盖表面之间的内壁的在牙科预备器械中远离牙科预备器械的手持部的部分被表示为涡轮壳体的端面。相应地，内壁的与涡轮壳体的端面相对的一侧被表示为面向手持部的一侧或称为手侧。驱动叶片与内壁之间的表面是驱动叶片与内壁之间的空间在径向方向上的横截面表面。

在本发明中，术语“径向”表示从圆心向外的方向，而术语“径向环绕”表示围绕一部件的圆形轨道。相反，将平行于涡轮叶轮的旋转轴线的方向表示为轴向方向。

这样，横截面延伸部由在覆盖表面中的一个中的凹部形成，该横截面延伸部沿着轴向方向在驱动叶片和覆盖表面之间具有第一距离，沿着推进剂在回流通道中流动的方向观察，该第一距离至少在回流通道的区域上沿着返回的推进剂的方向延伸至少直至出气开口的外端，并且所述横截面延伸部在其他区域中沿着轴向方向在驱动叶片和覆盖表面之间具有至少一个第二距离，其中第二距离短于第一距离。沿着返回的气体的方向观察，出气开口的外端是出气开口的后端。然而，这样，横截面延伸部在驱动叶片和内壁之间延伸。因此，在轴向方向上扩大的相关横截面表面在径向方向上位于涡轮叶轮的驱动叶片和内壁之间。相反，该横截面延伸部不表示在涡轮壳体的覆盖表面和涡轮叶轮的驱动叶片之间在驱动叶片上方或下方沿着轴向方向位于保持环中的可能通道。

因此，横截面延伸部(覆盖表面中的台阶部)直接布置在出气开口处，或者以几度(优选小于5°)的角度，在横截面开口、涡轮叶轮的旋转轴线和出气开口的外端之间伸展。通过横截面延伸部在出气开口中的这种紧密布置，由横截面延伸部产生的涡流直接对着出气开口或位于出气开口处。

在出气开口前方的涡轮叶轮的旋转方向上，在出气开口区域中沿着轴向方向位于驱动叶片和环绕的内壁之间的横截面延伸部(横截面表面的延伸部)导致由涡轮叶轮携带的推进剂在从覆盖表面到涡轮叶轮的距离从第二距离增加到第一距离的位置处旋流。一方面，在该处形成的这种基本上静止的涡流抽取从驱动叶片回跳(recoil)的推进剂，并增强推进剂通过回流通道的反向流动，此外，还将通过回流通道流回到出气开口的至少一部分推进剂引导成对着驱动叶片的指向旋转方向的一侧，并因此由于撞击而使涡轮叶轮减速。随着涡轮叶轮转速的增加，这种效应得到加强，这是因为撞击在驱动叶片上的返回气体与驱动叶片的速度之间的速度差随着涡轮叶轮转速的增加而增加，由此产生的取决于转速的制动效应随转速而显著增加。由于牙科预备器械的转子的最大功率是在空转转速的一半处获得的，因此在这些相对较低的转速下的功率损耗相当低，而在较高转速下，制动效应导致期望的明显功率损耗，这改善了牙科预备器械的噪声性能，并且有利于涡轮叶轮的支座寿命。推进剂可以例如是压缩空气。因为横截面延伸部可以布置在出气开口附近或直接布置在出气开口处，所以在驱动叶片的相对的前侧上已经发生碰撞之后，用于制动的那部分推进剂可能会直接通过出气开口从涡轮壳体中泄漏出来，造成无制动功率并且因此制动力降低。由此，涡轮壳体中的气体路径被保持为最小，并且涡轮壳体被相应地设计得更紧凑。在一个实施例中，回流通道在进气开口的内壁中延伸直至出气开口。

这样，相邻布置的进气开口和出气开口不布置成彼此直接毗邻，而是在进气开口和出气开口之间存在环绕的内壁的一区域，其中，内壁的该区域在环绕涡轮叶轮的方向上不具有任何大的扩展部，使得进气开口和出气开口确实位于内壁的手侧上。牙科预备器械中面向后面的手持部的内壁的所有区域均由同一侧表示，由此进气开口和出气开口之间的角度小于180°，该角度在转子的旋转轴线上伸展。在另外的实施例中，带有进气开口和出气开口的扇段可以布置在牙科预备器械的一个手侧上。

根据本发明的转子的优点是在不将最大转矩或最大功率减小到任何相关程度的情况下减小空转转速，由此所使用的支座既低维护又低磨损。此外，根据本发明的成就不需要转子或牙科预备器械中的任何额外的安装空间，不需要任何额外的部件。结果，涡轮壳体可以至少在轴向方向上被设计得更紧凑，并且由于制造原因仅因添加了回流通道而更易于生产。而且，不必改变对于涡轮叶轮或驱动叶片而言已知的转子就能利用根据本发明的涡轮壳体设计达到期望的效果。

与回流通道结合，利用涡轮叶轮和覆盖表面之间的距离(从第二距离增加到第一距离)，通过在驱动叶片和内壁之间延伸且一直延伸到回流通道的表面的横截面延伸部实现上述优点，由此以指定方式在涡轮叶轮处产生涡流，通过该涡流，推进剂以与涡轮叶轮的旋转方向相反地流动通过回流通道，并且以指定方式被偏转成对着涡轮叶轮的驱动叶片，结果是减慢了速度。这样，制动效果明显取决于转速，但几乎不影响最大功率，这是因为最大功率是在空转转速的一半处实现的。因此可以进一步减小转子的直径。

因此，根据本发明的转子使得具有长寿命的牙科预备器械成为可能，该牙科预备器械还具有简单的构造，具有鲁棒性，并且可以以紧凑的设计、低的生产成本来生产。

在一个实施例中，回流通道在相对于涡轮叶轮的旋转轴线的相同轴向高度处环绕涡轮叶轮。结果，提供了从进气开口直至出气开口的连续的回流通道，这并没有特别限制用于布置进气开口和出气开口的几何自由空间。因此，返回的推进剂以最短的路径达到涡流，从而为容置的驱动叶片提供期望的制动效果。例如，回流通道的底侧由底表面提供，或者回流通道的顶侧由涡轮壳体的覆盖表面提供。

在另外的实施例中，沿着涡轮叶轮的旋转轴线方向观察，进气开口和/或出气开口相对于回流通道布置成一个在另一个的上方或下方。在此，进气开口和/或出气开口可以布置在回流通道的上方，或者回流通道可以布置在进气开口和/或出气开口的上方。因为进气开口和/或出气开口布置成相对于回流通道偏移，所以回流通道可以被容许进入涡轮壳体的内壁，因而不会破坏进气开口和/或出气开口。此外，回流通道因此可以具有大的流动横截面。取决于回流通道是布置在进气开口和出气开口的上方还是下方，返回的推进剂撞击在驱动叶片的上区域(上侧)或下区域(下侧)上。

在一个实施例中，回流通道被引导在涡轮壳体的环绕的内壁中，所述回流通道具有平行于涡轮叶轮的径向方向的横截面表面，使得与进气开口和/或出气开口相比，至少横截面表面的中心(该表面的几何焦点)在径向方向上更远离涡轮叶轮，优选地，与进气开口和/或出气开口相比，整个回流通道在径向方向上都更远离涡轮叶轮。结果，涡轮壳体也可以在径向方向上设计得甚至更紧凑，并且在制造方面更易于生产。在一个实施例中，横截面延伸部一直延伸到涡轮叶轮下方。

在另外的实施例中，进气开口和出气开口均具有中心(几何焦点)，所述中心相对于涡轮叶轮的旋转轴线布置在相同的轴向高度处。在这种几何结构中，回流通道可以设计成具有最大的几何自由度。

在另外的实施例中，出气开口和回流通道朝向彼此对准，驱动叶片的轮廓成形为使得推进剂的传播方向通过撞击在驱动叶片上而偏转90°至175°，优选120°至170°，甚至更优选150°至165°。从推进剂到驱动叶片的动力传递在较大的角度处最大，其中该角度的理想角度180°将导致返回的推进剂破坏流回到驱动叶片的推进剂的气流，这将对涡轮叶轮的驱动具有负面影响。在这方面，气流偏转小于180°的角度是有利的。角度越小，两种气流上存在的干扰就越小。然而，随着角度减小，驱动叶片上的动力传递减小，结果转子在小于90°的偏转角下不能被最佳地驱动。

在另外的实施例中，覆盖表面以弯曲轮廓从与涡轮叶轮相距第一距离到与涡轮叶轮相距第二距离。弯曲轮廓表示没有任何锋利边缘的三维设计轮廓。弯曲轮廓使得返回的推进剂可以以指定方式偏转到涡流，以便由此在驱动叶片的方向上增大偏转(或者如果部件的布置相反，则减小偏转)。例如，成直角的边缘将相反地导致撞击该壁的至少一部分推进剂从覆盖表面而不是驱动叶片升起，因此回流的一部分不能按需要用于产生制动力。

在另外的实施例中，进气通道至少在进气开口的区域中成形为喷嘴，以便使推进剂定向地偏转到驱动叶片上。由于喷嘴的形状，可以精确设置流向驱动叶片的推进剂和在撞击在驱动叶片上之后流回的推进剂之间的偏转角，结果两种气流导致最少可能的干扰。优选地，这样一来，喷嘴迫使产生推进剂流，该推进剂流在旋转轴线上的投影相对于旋转轴线成不等于90°的角度，优选地该角度小于80°或大于100°，以便使两种气流(流向驱动叶片的推进剂和在撞击驱动叶片后流动远离驱动叶片的推进剂)彼此充分分开。

涡轮叶轮的驱动叶片的轮廓可以具有自由形式，其中，驱动叶片的前侧和后侧的轮廓还可以在径向方向上不同或者可以相同。在一些实施例中，在径向上进一步向内，前侧和后侧之间的轮廓同样可以彼此不同。例如，沿着径向方向观察，驱动叶片至少在沿着旋转方向观察的前侧上可以具有不对称轮廓、V形轮廓或波浪形轮廓，其中驱动叶片的该前侧沿着涡轮叶轮的旋转方向指向后面。该侧的轮廓的设计使得由于返回的推进剂撞击在驱动叶片的前侧(沿着旋转方向观察)上而实现确定且优化的制动效应成为可能。在另一个实施例中，涡轮叶轮本身同样可以具有覆盖表面和/或底表面。然而，这些覆盖表面和底表面不应与涡轮壳体的覆盖表面相混淆，而是应构成附加设计。涡轮叶轮的覆盖表面和/或底表面可以部分地包括凹部，或者驱动叶片被部分地从顶表面和/或底表面中排除。

在另外的实施例中，第一距离与第二距离之间的比率迫使产生涡流，该涡流将通过回流通道返回的推进剂重新定向成对着驱动叶片的面向涡流(W)的区域。因此，气流被设计成可以实现最大的制动效应。

在另外的实施例中，驱动叶片的面向涡流的区域布置成使返回的推进剂以80°至100°的角度撞击该区域。通过使返回的推进剂基本上垂直地撞击在驱动叶片的相对区域上而在驱动叶片上施加最大的制动力。

在另外的实施例中，转子包括第二回流通道，其中进气开口和出气开口相对于涡轮叶轮的旋转轴线在内壁中沿着环行方向布置在两个回流通道之间，其中，涡轮壳体的另一个覆盖表面在涡轮叶轮的轴向方向上也具有延伸到第二回流通道的横截面延伸部，结果产生了两个单独的涡流，并且通过其返回的推进剂分别从上方和下方偏转到涡轮叶轮的驱动叶片上。结果，可以在驱动叶片上对称地施加制动效应，这一方面增加了制动力，另一方面提供了涡轮叶轮的对称负载以及因而提供了支座的对称负载。

在另外的实施例中，在内壁中布置有另外的开口，用于引导另外的部件(优选，光纤)通过。由于根据本发明的进气开口和出气开口以及回流通道的布置在涡轮壳体的内壁中具有足够的自由空间来提供另外的通道，因此在回流通道中或在预备器械中除了推进剂供应和推进剂移除之外的另外的部件可以毫无困难地集成。例如，可以将光纤引导到涡轮壳体中以照亮工具，

本发明还涉及一种牙科预备器械，其具有布置在头部中的根据本发明的转子，所述转子借助于由手持部供应的推进剂来驱动优选可更换的工具。转子在头部中安装有对应的支座并且被密封而不受环境影响。头部还引导工具，例如钻头或不同的牙科工具。牙科预备器械由牙医使用手持部引导。典型地，压缩空气用作推进剂。用于产生压缩空气的压缩机被布置在牙科预备器械的外部并且以适当的方式连接到所述牙科预备器械以供应压缩空气。因此，根据本发明的牙科预备器械构成了具有长寿命的噪音降低的器械，该器械还具有简单的构造，具有鲁棒性，并且可以以紧凑的设计、小的生产成本来生产。

本发明还涉及一种用于操作牙科预备器械的方法，该牙科预备器械具有布置在头部中的根据本发明的转子，所述转子用于利用安装在涡轮壳体中的涡轮叶轮驱动工具，其中，涡轮壳体由径向环绕涡轮叶轮的内壁以及在上方和下方包绕内壁的覆盖表面形成，所述方法包括以下步骤：

﹣容许由手持部供应的推进剂通过进气开口经由进气通道进入涡轮壳体中，以便驱动带有多个驱动叶片的涡轮叶轮；

﹣使推进剂的至少一部分在与涡轮叶轮的旋转方向相反地撞击在驱动叶片中的至少一个上之后反向流动通过回流通道到达出气开口，其中进气开口和出气开口在最大为180°的扇段内布置在涡轮壳体的内壁中，回流通道在该扇段中至少部分从进气开口一直延伸到出气开口；

﹣通过涡轮壳体在推进剂中产生涡流，该涡轮壳体在轴向方向上具有位于驱动叶片和内壁之间的表面的至少一个横截面延伸部，该横截面延伸部一直延伸到回流通道；

﹣通过沿回流通道返回的推进剂的至少一部分在涡轮叶轮上产生取决于转速的制动力，通过涡流将气体与涡轮叶轮的旋转方向相反地偏转到驱动叶片上；和

﹣通过至少一个出气通道经由出气开口引导返回的推进剂离开。

因此，根据本发明的用于操作牙科预备器械的方法构成了这样的一种方法，通过该方法可以以噪音降低的方式、长寿命地操作牙科预备器械，同时还具有简单的构造，具有鲁棒性，并且能够以紧凑的设计、小的生产成本来生产。

上面列出的实施例可以独立地或彼此任意组合地使用，以设计根据本发明的装置和根据本发明的方法。

附图说明

在下面的附图中详细示出了本发明的这些和其他方面。

图1以剖开视图示出了穿过涡轮壳体的内壁的根据本发明的转子的实施例的透视图，其中(a)在内壁中仅气体入口和气体出口以及(b)在内壁中附加地具有另外的开口；

图2是沿着涡轮叶轮的旋转轴线穿过根据本发明的转子或根据本发明的牙科预备器械的实施例的涡轮壳体的侧向截面，其中示意性示出了用以驱动涡轮叶轮的推进剂流动；

图3是沿着涡轮叶轮的旋转轴线穿过根据本发明的转子或根据本发明的牙科预备器械的实施例的涡轮壳体的侧向截面，其中示意性地示出了用以使涡轮叶轮减速的推进剂流动；

图4是根据本发明的牙科预备器械的实施例的示意图；

图5是根据本发明的用于操作牙科预备器械的方法的实施例的示意图。

具体实施方式

图1以剖开视图示出了穿过涡轮壳体2的内壁21的根据本发明的转子1的实施例的透视图，其中(a)在内壁21中仅具有进气开口41和出气开口51，以及(b)在内壁21中附加地具有另外的开口71。用于驱动工具10的转子1包括安装在涡轮壳体2中的涡轮叶轮3，该涡轮叶轮3具有多个驱动叶片31(参见图2和3)，为清楚起见，此处未示出。这样，涡轮壳体2由径向环绕涡轮叶轮3的内壁21以及从上方和下方包绕该内壁21的覆盖表面24形成。此外，涡轮壳体2包括：至少一个进气通道4，该进气通道具有进气开口41，用于容许推进剂TG进入涡轮壳体2中，以便驱动涡轮叶轮3；和至少一个出气通道5，该出气通道具有出气开口51，用于一旦涡轮叶轮3已经被驱动便引导推进剂TG离开涡轮壳体2。进气开口41和出气开口51在最大为180°的扇段KS内布置在涡轮壳体2的内壁21中，其中，环绕的内壁21在扇段KS中包括至少一个回流通道6，所述回流通道至少从进气开口41延伸直至出气开口51。外端中的每个表示相应开口的位于背离相邻开口的端部上的那一侧。这样一来，回流通道6被设计成使得推进剂TG的至少一部分在与涡轮叶轮3的旋转方向相反地(参见图2和3中的该位置)撞击在驱动叶片31中的至少一个上之后通过回流通道6流回到出气开口51，其中，在轴向方向AR上，涡轮壳体2的下覆盖表面24具有延伸到回流通道6的横截面延伸部8。横截面延伸部8由下覆盖表面24中的凹部形成，该横截面延伸部沿着轴向方向AR在驱动叶片31和覆盖表面24之间具有第一距离D1，沿着在回流通道6中流动的推进剂TG方向观察，该第一距离D1至少在回流通道6的区域22上延伸，沿着返回的推进剂TG的方向至少一直延伸到出气开口51的外端，并且该横截面延伸部在其他区域23中沿着轴向方向AR在驱动叶片31和覆盖表面24之间具有至少一个第二距离D2，其中第二距离D2小于第一距离D1。第二距离也可以接近零。在此，横截面延伸部8沿着涡轮叶轮3的旋转方向DR布置在出气开口51的前面不远，其中在横截面延伸部8、涡轮叶轮3的旋转轴线R以及出气开口51的外端51a之间伸展的角度Q优选为仅几度，优选小于5°，或为0°。在横截面延伸部8在出气开口51中的这种紧密布置中，由横截面延伸部8产生的涡流W直接对着出气开口51或位于出气开口51处。

在此，回流通道6在进气开口41和出气开口51下方相对于涡轮叶轮3的旋转轴线R在相同的轴向高度处环绕涡轮叶轮3。沿着涡轮叶轮3的旋转轴线R的方向观察，进气开口41和出气开口51两者因此都布置在回流通道6的上方。回流通道6在涡轮壳体2的环绕的内壁21中被引导，其带有在涡轮叶轮3的径向方向上的横截面表面61，使得与进气开口41和出气开口51相比，横截面表面61的至少几何焦点在径向方向RR上更远离涡轮叶轮3。另外，在此，进气开口41和出气开口51均具有中心(几何焦点)，所述中心相对于涡轮叶轮3的旋转轴线R布置在相同的轴向高度处。在一个实施例中，横截面延伸部8延伸到涡轮叶轮3的下方。此外，至少在出气开口51的区域中，覆盖表面21以弯曲轮廓从与涡轮叶轮3相距第一距离D1延伸至与涡轮叶轮3相距第二距离D2。在进气开口41的区域中也是如此。在此处未示出的另外的实施例中，涡轮壳体2可以包括附加的第二回流通道6，其中，进气开口41和出气开口51相对于涡轮叶轮3的旋转轴线R在内壁21中沿着轴向方向AR布置在这两个回流通道6之间，结果产生了两个单独的涡流W，并且通过其返回的推进剂TG分别从上方和下方偏转到涡轮叶轮3的驱动叶片31上。在图1b的实施例中，在进气开口41和出气开口51之间的内壁21中额外布置有另外的开口71，用于引导另外的部件(优选，光纤)通过。

图2示出了沿涡轮叶轮3的旋转轴线R穿过根据本发明的转子1或根据本发明的牙科预备器械20的实施例的涡轮壳体2的的侧向截面，其中示意性地示出了用于驱动涡轮叶轮3的推进剂TG的流动。除了转子1之外附加地，还示出了牙科预备器械20的连接到该转子的手持部40的一部分。在此，出气开口51(未明确示出)和回流通道6朝向彼此对准，驱动叶片31的轮廓成形为使得推进剂TG的传播方向通过沿着涡轮叶轮3的旋转方向DR撞击在驱动叶片31上而偏转约130°。进气通道4在进气开口41的区域中成形为喷嘴，该喷嘴将推进剂以定向方式推动到驱动叶片31。喷嘴产生的推进剂流沿着这样的方向向下指向，所述方向相对于与旋转平面相关的水平进气开口或平行进气开口与涡轮叶轮3的旋转轴线R成角度，以便使流入的推进剂TG不会被回流的推进剂TG破坏，如白色箭头TG所示的那样。然后，返回的推进剂TG沿着涡轮壳体2的覆盖表面24平行于覆盖表面24流动，这导致沿着第三箭头TG的流动方向。在此，回流通道6在涡轮壳体2的环绕的内壁21中被引导，其带有在涡轮叶轮3的径向方向上的横截面表面61，使得与至少出气开口51相比，整个回流通道6在径向方向RR上都更远离涡轮叶轮3。横截面表面61位于进气开口41和在进气开口后面的进气通道4的下方，并且也通过下覆盖表面24的凹部位于涡轮叶轮3的下方。在此为了说明性目的而明确地示出了涡轮壳体2的端面21s和手侧21h。横截面延伸部8(在此以侧向截面示出在俯视图中)由下覆盖表面24中的凹部形成，其中，覆盖表面24从沿着轴向方向AR在驱动叶片31与覆盖表面24之间的第二距离D2回跳到沿着轴向方向AR在驱动叶片31和覆盖表面24之间的第一距离D1，其中第二距离D2短于第一距离D1。

图3示出了沿着涡轮叶轮3的旋转轴线R穿过根据本发明的转子1或根据本发明的牙科预备器械20的实施例的涡轮壳体2的侧向截面，其中示意性地示出了用以使涡轮叶轮3减速的推进剂TG的流动。除转子1之外附加地，还示出了牙科预备器械20的与该转子相连接的手持部40的一部分。沿着径向方向RR观察，驱动叶片31至少在沿着旋转方向DR观察的前侧上具有波形轮廓，其中，两个区域(两侧)32的轮廓都沿着涡轮叶轮3的旋转方向指向后面。在此，选择第一距离D1和第二距离D2之间的比率，使得将在回跳的覆盖表面24的横截面延伸部8处产生的涡流W(由白色圆圈示意性示出)的大小设置成使得其将通过回流通道6返回的推进剂TG偏转成对着驱动叶片31的面向涡流W的区域32(此处为下区域或下侧)。此处，面向涡流W的区域32布置成使得返回的推进剂TG(由白色箭头示意性示出)以80°到100°的角度撞击区域32。涡轮壳体2的覆盖表面24位于驱动叶片31的上方和下方。涡轮壳体2的端面21s位于右手侧。在另外的实施例中(在此未明确示出)，转子1的涡轮壳体2包括第二回流通道，其中，进气开口41和出气开口51相对于涡轮叶轮3的旋转轴线R在内壁21中沿轴向方向AR布置在这两个回流通道6之间，其中涡轮壳体2的另一个覆盖表面24在涡轮叶轮2的轴向方向AR上也具有延伸到第二回流通道6的横截面延伸部8，结果产生了两个单独的涡流W(在涡轮叶轮2的下覆盖表面24附近的示出的涡流W和在涡轮叶轮2的上覆盖表面24附近的未示出的附加的涡流W)，通过其返回的推进剂TG分别从上方和下方偏转到涡轮叶轮3的驱动叶片31上。

图4示出了根据本发明的牙科预备器械20的实施例的示意图，该牙科预备器械具有布置在头部30中的根据本发明的转子1，该转子借助于由手持部40供给的推进剂TG来驱动工具10，该工具优选地是可更换的。进气通道和出气通道在此未详细示出。另外，牙科预备器械20还可以包括一个或多个另外的通道，这些另外的通道通过至少一个另外的开口71(参见图1b)被引导到涡轮壳体中。附加的通道可以例如容置光纤，所述光纤通过该另外的开口71进入涡轮壳体中。

图5示出了根据本发明的用于操作牙科预备器械20的方法100的实施例的示意图，该牙科预备器械具有布置在头部30中的根据本发明的转子1，所述转子用于利用安装在涡轮壳体2中的涡轮叶轮3驱动工具10，其中涡轮壳体2由径向环绕涡轮叶轮3的内壁21以及在上方和下方包绕该内壁21的覆盖表面24形成，所述方法包括以下步骤：容许步骤110，容许由手持部40供应的推进剂TG通过进气通道4经由进气开口41进入到涡轮壳体2中，以便驱动带有多个驱动叶片31的涡轮叶轮3；反向流动步骤120，使推进剂TG的至少一部分在与涡轮叶轮3的旋转方向DR相反地撞击在驱动叶片31中的至少一个上之后反向流动通过回流通道6到达出气开口51，其中，进气开口41和出气开口51在最大为180°的扇段KS内布置在涡轮壳体2的内壁21中，并且回流通道6在该扇段KS中至少部分地从进气开口41一直延伸到出气开口51；涡流产生步骤130，通过涡轮壳体2在推进剂TG中产生涡流W，该涡轮壳体在轴向方向AR上具有在驱动叶片31和内壁21之间的表面的至少一个横截面延伸部8，所述横截面延伸部延伸直至回流通道6；制动力产生步骤140，沿着回流通道6返回的推进剂TG的至少一部分在涡轮叶轮3上产生取决于转速的制动力，通过涡流W将气体与涡轮叶轮3的旋转方向DR相反地偏转到驱动叶片31上；和引导步骤150，经由出气开口51引导返回的推进剂TG通过至少一个出气通道5离开。

此处所示的实施例仅构成本发明的示例，因此不应将其理解为限制性的。本领域技术人员考虑的替代实施例同样被本发明的保护范围覆盖。

附图标记列表

1 根据本发明的转子

2 涡轮壳体

21 涡轮头的内壁

21h 内壁的手侧

21s 内壁的端面

22 涡轮叶轮和覆盖表面之间的具有第一距离的区域

23 涡轮叶轮和覆盖表面之间的具有第二距离的区域

24 覆盖表面(上和下)

3 涡轮叶轮

31 驱动叶片

32 驱动叶片的区域，被返回的推进剂撞击

4 进气通道

41 进气开口

5 出气通道

51 出气开口

51a 沿着返回的推进剂的方向观察的出气开口的外端

6 回流通道

61 沿着径向方向的回流通道的横截面表面

71 涡轮壳体的内壁中的另外的开口

8 横截面延伸部

10 工具

20 根据本发明的牙科预备器械

30 预备器械的头部

40 预备器械的手持部

100 根据本发明的方法

110 容许推进剂进入涡轮壳体中，以便驱动涡轮叶轮

120 使推进剂的至少一部分与涡轮叶轮的旋转方向相反地反向流动通过回流通道到达出气开口

130 通过沿着轴向方向在驱动叶片之间的表面的横截面延伸部在推进剂中产生涡流

140 通过涡流由偏转到驱动叶片上的返回的推进剂在涡轮叶轮上产生取决于转速的制动力

150 经由出气开口引导返回的推进剂离开

AR 平行于涡轮叶轮的旋转轴线的轴向方向

D1 内壁和涡轮叶轮之间的第一距离

D2 内壁和涡轮叶轮之间的第二距离

DR 涡轮叶轮的旋转方向

KS 回流通道所在的扇段

Q 沿着返回的推进剂的方向观察，横截面延伸部、涡轮叶轮的旋转轴线和出气开口的端部之间的角度

R 涡轮叶轮的旋转轴线

RR 从涡轮叶轮的旋转轴线观察的径向方向

TG 推进剂

W 涡流

Claims (24)

1.一种用于驱动牙科预备器械(20)的工具(10)的转子(1)，所述转子具有：

安装在涡轮壳体(2)中的涡轮叶轮(3)，所述涡轮叶轮(3)具有多个驱动叶片(31)，

其中，所述涡轮壳体(2)由径向环绕所述涡轮叶轮(3)的内壁(21)以及在上方和下方包绕所述内壁(21)的覆盖表面形成，

至少一个进气通道(4)，所述进气通道具有进气开口(41)，所述进气开口用于容许推进剂(TG)进入所述涡轮壳体(2)中，以便驱动所述涡轮叶轮(3)，以及

至少一个出气通道(5)，所述出气通道具有出气开口(51)，所述出气开口用于一旦所述涡轮叶轮(3)已经被驱动，就引导所述推进剂(TG)离开所述涡轮壳体(2)，

其中，所述进气开口(41)和所述出气开口(51)在最大为180°的扇段(KS)内布置在所述内壁(21)中，

其中，所述内壁(21)在所述扇段(KS)中包括至少一个回流通道(6)，所述回流通道至少部分地从所述进气开口(41)延伸直至所述出气开口(51)，

其中，所述回流通道(6)允许所述推进剂(TG)的至少一部分在与所述涡轮叶轮(3)的旋转方向(DR)相反地撞击在所述驱动叶片(31)中的至少一个上之后通过所述回流通道(6)流回到所述出气开口(51)，并且

其中，在轴向方向(AR)上，所述涡轮壳体(2)具有位于所述驱动叶片(31)和所述内壁(21)之间的表面的至少一个横截面延伸部(8)，所述横截面延伸部延伸直至所述回流通道(6)，所述横截面延伸部(8)由所述覆盖表面之一中的凹部形成。

2.根据权利要求1所述的转子(1)，其特征在于，

所述横截面延伸部沿着轴向方向(AR)在所述驱动叶片(31)和所述覆盖表面之间具有第一距离(D1)，沿着所述推进剂在所述回流通道(6)中的流动方向观察，所述第一距离至少在所述回流通道(6)的区域(22)上沿着回流的推进剂(TG)的方向延伸至少直至所述出气开口(51)的外端，并且

所述横截面延伸部沿着轴向方向(AR)在所述驱动叶片(31)和所述覆盖表面之间具有在另一区域(23)中的至少一个第二距离(D2)，其中，所述第二距离(D2)短于所述第一距离(D1)。

3.根据权利要求1或2所述的转子(1)，其特征在于，

所述回流通道(6)相对于所述涡轮叶轮(3)的旋转轴线(R)以相同的轴向高度环绕所述涡轮叶轮(3)。

4.根据权利要求1或2所述的转子(1)，其特征在于，

沿着所述涡轮叶轮(3)的所述旋转轴线(R)的方向观察，所述进气开口(41)和/或所述出气开口相对于所述回流通道(6)布置成一个在另一个的上方或下方。

5.根据权利要求4所述的转子(1)，其特征在于，

所述回流通道(6)在所述涡轮壳体(2)的环绕的所述内壁(21)中被引导，所述回流通道具有平行于所述涡轮叶轮(3)的径向方向的横截面表面(61)，使得与所述进气开口(51)和/或所述出气开口(61)相比，至少所述横截面表面(61)的中心在径向方向上更远离所述涡轮叶轮(3)。

6.根据权利要求1或2所述的转子(1)，其特征在于，

所述横截面延伸部(8)延伸至所述涡轮叶轮(3)的下方。

7.根据权利要求1或2所述的转子(1)，其特征在于，

所述进气开口(41)和所述出气开口(51)均具有中心，所述中心相对于所述涡轮叶轮(3)的所述旋转轴线(R)布置在相同的轴向高度处。

8.根据权利要求1或2所述的转子(1)，其特征在于，

带有所述进气开口(41)和所述出气开口(51)的扇段(KS)能够布置在所述牙科预备器械(20)的一个手侧(21h)上。

9.根据权利要求1或2所述的转子(1)，其特征在于，

所述出气开口(51)和所述回流通道(6)朝向彼此对准，并且所述驱动叶片(31)的轮廓形成为使得所述推进剂(TG)的传播方向通过撞击在所述驱动叶片(31)上而偏转90°至175°。

10.根据权利要求2所述的转子(1)，其特征在于，

所述覆盖表面(24)以弯曲轮廓从与所述涡轮叶轮(3)相距的所述第一距离(D1)延伸到与所述涡轮叶轮(3)相距的所述第二距离(D2)。

11.根据权利要求1或2所述的转子(1)，其特征在于，

所述进气通道(5)至少在所述进气开口(51)的区域中成形为喷嘴，以便将所述推进剂(T G)以定向方式引导到所述驱动叶片(31)上。

12.根据权利要求2所述的转子(1)，其特征在于，

所述第一距离(D1)和所述第二距离(D2)之间的比率迫使产生涡流(W)，所述涡流将通过所述回流通道(6)返回的推进剂(TG)重新定向成对着所述驱动叶片(31)的面向所述涡流(W)的区域(32)。

13.根据权利要求12所述的转子(1)，其特征在于，

至少面向所述涡流(W)的所述区域(32)布置成使返回的推进剂(TG)以80°至100°的角度撞击所述区域(32)。

14.根据权利要求1或2所述的转子(1)，其特征在于，

所述转子还具有第二回流通道，其中所述进气开口(41)和所述出气开口(51)相对于所述涡轮叶轮(3)的所述旋转轴线(R)在所述内壁(21)中沿环绕方向布置在所述回流通道(6)和所述第二回流通道之间，

其中所述涡轮壳体(2)的另一覆盖表面(24)也具有横截面延伸部(8)，该另一覆盖表面(24)的横截面延伸部沿所述涡轮叶轮(3)的轴向方向(AR)延伸到所述第二回流通道，结果产生了两个单独的涡流(W)，并且通过其返回的推进剂(TG)分别从上方和下方偏转到所述涡轮叶轮(3)的所述驱动叶片(31)上。

15.根据权利要求1或2所述的转子(1)，其特征在于，

在所述内壁(21)中布置有用于引导另外的部件通过的至少一个另外的开口(71)。

16.根据权利要求5所述的转子(1)，其特征在于，与所述进气开口(51)和/或所述出气开口(61)相比，整个所述回流通道(6)在径向方向上都更远离所述涡轮叶轮(3)。

17.根据权利要求9所述的转子(1)，其特征在于，所述推进剂(TG)的传播方向通过撞击在所述驱动叶片(31)上而偏转120°至170°。

18.根据权利要求17所述的转子(1)，其特征在于，所述推进剂(TG)的传播方向通过撞击在所述驱动叶片(31)上而偏转150°至165°。

19.根据权利要求11所述的转子(1)，其特征在于，所述喷嘴(51)迫使推进剂流相对于所述涡轮叶轮(3)的旋转轴线(R)成不等于90°的角度。

20.根据权利要求19所述的转子(1)，其特征在于，所述角度小于80°或大于100°。

21.根据权利要求15所述的转子(1)，其特征在于，所述另外的部件是光纤。

22.一种牙科预备器械(20)，所述牙科预备器械具有布置在头部(30)中的根据前述权利要求中任一项所述的转子(1)，所述转子借助于由手持部(40)供应的推进剂(TG)驱动工具(10)。

23.根据权利要求22所述的牙科预备器械(20)，其特征在于，所述工具(10)是可更换的。

24.一种用于操作牙科预备器械(20)的方法(100)，所述牙科预备器械具有布置在头部(30)中的根据权利要求1至21中任一项所述的转子(1)，所述转子用于利用安装在涡轮壳体(2)中的涡轮叶轮(3)驱动工具(10)，其中所述涡轮壳体(2)由径向环绕所述涡轮叶轮(3)的内壁(21)以及在上方和下方包绕所述内壁(21)的覆盖表面形成，所述方法包括以下步骤：

容许步骤(110)：容许由手持部(40)供应的推进剂经由进气通道(4)通过进气开口(41)进入到所述涡轮壳体(2)中，以便驱动带有多个驱动叶片(31)的所述涡轮叶轮(3)；

反向流动步骤(120)：使所述推进剂(TG)的至少一部分在与所述涡轮叶轮(3)的旋转方向(DR)相反地撞击在所述驱动叶片(31)中的至少一个上之后反向流动通过回流通道(6)到达出气开口(51)，其中，所述进气开口(41)和所述出气开口(51)在最大为180°的扇段(KS)内布置在所述涡轮壳体(2)的所述内壁(21)中，并且所述回流通道(6)在所述扇段(KS)中至少部分地从所述进气开口(41)延伸直至出气开口(51)；

涡流产生步骤(130)：通过所述涡轮壳体(2)在所述推进剂(TG)中产生涡流(W)，所述涡轮壳体在轴向方向(AR)上具有位于驱动叶片(31)和内壁(21)之间的表面的至少一个横截面延伸部(8)，所述横截面延伸部延伸直至所述回流通道(6)，所述横截面延伸部(8)由所述覆盖表面之一中的凹部形成；

制动力产生步骤(140)：通过沿着所述回流通道(6)返回的所述推进剂(TG)的至少一部分在所述涡轮叶轮(3)上产生取决于转速的制动力，通过所述涡流(W)将气体与所述涡轮叶轮(3)的所述旋转方向(DR)相反地偏转到所述驱动叶片(31)上；

引导步骤(150)：经由所述出气开口(51)引导返回的所述推进剂(TG)通过至少一个出气通道(5)离开。

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