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Versorgungseinrichtung für zahnärztliche Bohrhandstücke Die Erfindung
bezieht sich auf zahnärztliche Bohrhandstücke mit in ihrem Kopfteil eingebauter,
in Kugellagern gelagerter Druckluftturbine für 200000 und mehr Umdrehungen pro Minute.
Bei diesen Handstücken ist es üblich, die entspannte Treibluft zumindest teilweise
dazu zu verwenden, die Kugellager zu schmieren und zu kühlen und weiter auch dem
Werkzeug und der Behandlungsstelle einen Kühlluftstrom zuzuführen. Zu diesem Zweck
ist die Treibluft mit einem Ölnebel versetzt und tritt zum Teil durch einen ringförmigen
Spalt zwischen der Turbinenwelle und der Vorderwand des Gehäuses zum Bohrer hin
aus, während der größere Teil der entspannten Treibluft durch das Handstück und
vorteilhafterweise eine Anschlußleitung hindurch bis in den Geräteständer zurückgeführt
wird.
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Sobald die Druckluft beispielsweise durch ein Magnetventil abgeschaltet
wird, wird die kinetische Energie des Rotors teils durch Reibung in den Kugellagern,
teils durch Luftwirbel im Turbinenraum, teils durch eine Pumpwirkung der Rotorschaufeln
vernichtet. Ist eine Rückleitung durch das Handstück und gegebenenfalls weiter durch
einen an das Handstück sich anschließenden Schlauch vorhanden, pumpt nach Abschalten
der Treibluft der auslaufende Rotor die Luft aus dem Turbinenraum vorzugsweise in
diesen Rückführungskanal. Es entsteht ein Unterdruck in der Turbinenkammer, der
Luft nachzusaugen versucht. Da die Treibluftleitung durch das Magnetventil vom Kompressor
abgeschaltet ist, kann Luft nur durch den Spalt zwischen der Turbinenwelle und dem
Gehäuse einströmen, was zur Folge haben kann, daß abgetragene Zahnsubstanz od. dgl.,
die sich auf dem Turbinengehäuse niedergeschlagen hat, in das vordere Kugellager
und den Turbinenraum hineingelangt. Eine derartige Verschmutzung der Kugellager
würde zur baldigen Auswechslung der Lager zwingen.
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Um diesem überstand abzuhelfen, ist bei zahnärztlichen Bohrhandstücken
mit in ihrem Kopfteil eingebauter, in Kugellagern gelagerter Druckluftturbine für
200 000 und mehr Umdrehungen pro Minute, bei denen die vom Geräteständer zugeführte,
mit einem Ölnebel versetzte Treibluft durch die Kugellager hindurch teilweise zum
Bohrer hin austritt, teilweise durch das Handstück und vorteilhafterweise eine Anschlußleitung
bis in den Geräteständer zurückgeführt wird, erfindungsgemäß eine Vorrichtung vorgesehen,
die beim Abschalten der Treibluft automatisch in Tätigkeit tritt und kurzzeitig,
vorteilhafterweise bis zum Auslaufen des Rotors, einen Überdruck im Turbinenraum
und in der Rückleitung
aufrechterhält, so daß keine Luft vom Bohrer her durch den
Ringspalt zwischen der Turbinenwelle und dem Gehäuse in das vordere Kugellager und
den Turbinenraum eindringen kann. Diese Vorrichtung kann aus einem an die Treibluftleitung
hinter dem Absperrventil angeschlossenen Luftvorratsbehälter bestehen, der durch
eine Ausströmdüse mit der Leitung verbunden ist und nach Schließen des Absperrventils
Druckluft nachliefert. Es kann auch in der Rückleitung ein insbesondere elektromagnetisch
gesteuertes Absperrventil angeordnet sein, das zwangläufig mit dem Abschalten der
Treibluft die Rückleitung absperrt. Besonders empfehlenswert sind in der Rückleitung
eingebaute Absperrventile, die in Abhängigkeit von dem in der Treibluft- oder Rückluftleitung
jeweils herrschenden Druck die Rückleitung offenhalten oder schließen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch
unter Fortlassen für die Erläuterung der Erfindung nicht wesentlicher Teile dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 ein zahnärztliches Druckluft-Bohrhandstück mit Zu- und Rückleitung
und mit für die Funktion wesentlichen Organen der Versorgungseinrichtung, Fig. 2
einen Schnitt durch den Winkelkopf des Handstückes, Fig. 3 bis 6 verschiedene andere
Ausführungen der Versorgungseinrichtung, Fig. 7 einen Entöler mit in ihm eingebautem
Ventil gemäß der Erfindung.
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Das zahnärztliche Bohrhandstück nach Fig. 1 besteht aus dem Griffteil
1, dem abgebogenen Stiel2, dem die Turbine enthaltenden Winkelkopf 3 mit dem
Bohrwerkzeug
4. Das hintere Ende des Handstückes ist durch einen Schlauch 5 mit dem durch eine
gestrichelte Umrandung 6 angedeuteten Geräteständer verbunden. In dem Schlauch liegen
die -Druckluftzuleitung 7 und die Luftrückleitung 8. Die außerdem noch erforderliche
Wasserzuleitung ist im Interesse einer guten Übersichtlichkeit der Zeichnung fortgelassen.
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In dem in Fig. 2 dargestellten Schnitt durch den Winkelkopf 3 sieht
man die Turbine mit ihren Schaufeln 8, der in Kugellagern 10, 11 gelagerten Turbinenwelle
12, den mittels einer Spannhülse 13 im Hohlraum der Welle auswechselbar gehaltenen
Schaft 14 des Bohrwerkzeuges 4. Die durch das Handstück hindurch zugeführte Treibluft
stößt tangential auf das Schaufelrad 9 und entweicht axial nach vorn und hinten
durch die Kugellager 10, 11. Der größere Teil der zwar entspannten, aber noch Überdruck
aufweisenden Treibluft wird durch die Rückleitung 8 zum Geräteständer 6 zurückgeführt,
ein kleinerer Teil strömt durch den Ringspalt 15 zwischen der Turbinenwelle und
dem Gehäuse des Winkelkopfes zum Bohrer hin aus.
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Die Versorgung der Turbine mit Treibluft erfolgt von einem nicht
dargestellten Kompressor aus über das Reduzierventil 16, das zweckmäßigerweise elektromagnetisch
gesteuerte Absperrventill7, den die Treibluft mit einem Ölnebel versetzenden Behälter
18 und die im Schlauch 5 liegende Zuleitung 7 zum Handstück. Erfindungsgemäß ist
an diese Treibluftleitung ein Luftvorratsbehälter 19 angeschlossen, der mit einer
Ausströmdüse 20 versehen ist. Sobald das Ventil 17 beispielsweise von einem Fußschalter
aus geöffnet wird, füllt sich auch der Vorratsbehälter 19 dem Druck in der Treibluftleitung
entsprechend mit Luft von etwa 2,5 atü. Wird nun das Ventil 17 wieder geschlossen,
nimmt also der Druck in der Treibluftleitung langsam ab, so tritt die Luft aus dem
Vorratsbehälter 19 durch die Düse 20 aus und liefert so viel Druckluft nach, daß
dadurch die Auslaufzeit des Rotors nicht wesentlich vergrößert wird, jedoch immer
ein gewisser Überdruck im Turbinenraum und der Rückleitung so lange vorhanden ist,
wie der Rotor noch umläuft.
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Gemäß der Ausführung nach Fig. 3 wird der Überdruck in der Luftleitung
bis zum Auslaufen des Rotors durch das Magnetventil 21 aufrechterhalten, das zwangläufig
mit dem Schließen des Ventils 17 die Rückleitung absperrt. Die in der Treib- und
Rückführungsleitung noch vorhandene Druckluft kann sich dann nur über den Ringspalt
15 ausgleichen, so daß ein Ansaugen von Luft und Bohrstaub durch diesen. Ringspalt
unmöglich ist.
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Die Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung
in Gestalt eines Membranventils 22, das zwischen der Treibluftleitung 7 und der
Rückluftleitung 8 angeordnet ist. Die im Ventilgehäuse eingespannte Membran 23 bildet
mit der einen Ventilwand 24 eine Kammer 25, die über das Rohrstück 26 mit der Treibluftleitung7
verbunden ist. Eine zweite Ventilkammer 27 liegt in der Rückleitung 8. Die Mitte
der Membran 23 ist durch einen Stab 28 mit einem Glied 29 starr verbunden, das unter
dem Druck einer Feder 30 in der Lage ist, die Rückleitung abzusperren. Sobald das
Ventil 17 geöffnet wird, strömt Druckluft durch das Rohrstück 26 in die Ventilkammer
25, hebt die Membran 23 gegen die Kraft der Feder 30 an und öffnet dadurch
die Rückleitung
8. Wenn dann bei jeweiliger Unterbrechung der Zahnbehandlung das Ventil 17 geschlossen
wird, nimmt der Druck in der Treibluftleitung 7 ab,- unter Wirkung der Feder 30
senkt sich die Membran, das Absperrorgan 29 sperrt, wie in der Figur dargestellt,
die Rückleitung 8, so daß ein gewisser Überdruck in der Rückleitung erhalten bleibt.
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Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 5
ähnelt der Ausführungsform nach Fig. 4. Es ist auch ein Membranventil 31 vorhanden,
dessen Membran 32 mit der Ventilwand 33 eine Kammer 34 bildet, die über die Leitung
35 mit der Treibluftleitung7 in Verbindung steht. In dem anderen Teil des Ventilgehäuses
ist eine Feder 36 untergebracht, die der Membran 32 anliegt und im Sinne einer Verkleinerung
des Raumes der Kammer 34 wirkt. Mit der Kammer 34 ist über ein Rohrstück 37 ein
Ventilraum38 verbunden, der in der Rückleitung 8 Iiegt und so ausgebiIdet ist, daß
durch den Teller 39, der durch einen Stab 40 starr mit der Membran 32 verbunden
ist, entweder das Rohr 37 oder die Rückleitung g absperrbar ist. Wird das Venteil
17 geöffnet, tritt von der Treibluftleitung 7 über das Rohr 35 Druckluft in die
Kammer 34 ein, hebt die Membran und gleichzeitig den Teller 39, so daß der Teller
das Rohrstück 37 zum Ventilraum 38 hin ab sperrt und die Rückleitung 8 geöffnet
ist. Sobald das Ventil 17 geschlossen wird, senkt sich die Membran 32 unter der
Wirkung der Feder 36 und damit auch der Teller39, so daß die in der Kammer 34 vorhandene
Druckluft durch das Rohrstück 37 in den Ventilraum 38 und damit in die Rückleitung
8 einströmen kann. Der Ventilteller 39 legt sich dann unten auf urrd sperrt damit
die Öffnung in der Rückleitung 8 ab, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Es steht
die Treibluftleitung7 über die Leitung 35, die Kammer 34, das Rohrstück 37 mit der
Rückleitung 8 in Verbindung, so daß ein Druckausgleich in beiden Leitungen vor sich
geht und ein gewisser Überdruck im Turbinenkopf erhalten bleibt, bis der Rotor 9
ausgelaufen ist und der Überdruck sich durch den Ringspalt 15 ausgeglichen hat.
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Die Fig. 6 zeigt eine weitere einfache Ausführungsform der Vorrichtung
gemäß der Erfindung in Gestalt eines feder-- oder gewichtbelasteten Kugelventils
41,. das beim Absinken des Luftdruckes in der Rückleitung 8- unter einen vorbestimmten
Wert die Rückleitung schließt. Gemäß Fig. 7 kann dieses Kugelventil in einen Behälter
42 eingebaut sein, der dazu dient, der durch die Rückleitung zurückströmenden Luft
soweit als möglich das Öl zu entziehen, bevor sie in die freie Luft austritt. Der
Behälter 42 ist so aufgebaut, daß auch die Zuführungsleitungen für Luft und Wasser
durch ihn hindurchgehen, also der Schlauch 5, der als gemeinsame Umfüllung für alle
vom Geräteständer dem Drucklufthandstück zuzuführenden Leitungen dient, unmittelbar
an ihn angeschlossen werden kann. In Fig. 7 ist der Wasserzuführungsstutzen mit
43, der Luftzuführungsstutzen mit 44 bezeichnet. An die Stutzen werden die flexiblen
Zuführungsleitungen, beispielsweise die- Leitung-7 an den Stutzen 44, angeschlossen.
Die Schraubmuffe 45, die auf eine Dichtungsscheibe 46 drückt, sorgt für zuverlässige
Abdichtung.
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Der Eintritt der Rückluft in den Behälter 42 ist durch den Pfeil 47
angedeutet. Die Rückluft fließt durch die Rohrleitungen bzw. Bohrungen 48, 49, 50
und
schließlich durch das Kugelventil 51 hindurch, verliert dabei
ihr Ö1, das sich unten im Behälter 42 sammelt, und tritt schließlich durch die Bohrung
52, von der zweckmäßigerweise mehrere vorhanden sind, ins Freie. Das Kugelventil
besteht aus der Kugel 53, die mit der Endöffnung des Rohres 50 einen zuverlässigen
Ventilsitz bildet, einem auf der Kugel aufliegenden, in einem Hohlzylinder 54 geführten,
beispielsweise zylindrischen Körper 55 und einer beliebig einstellbaren Überwurfkappe
56. Der Ventilraum besitzt mehrere Luftaustrittsöffnungen 57. Durch die Überwurfkappe
56 wird der Hubraum des Ventils begrenzt. Das Ventil ist so gewählt, daß beispielsweise
bei einem Druck über etwa 0,1 atü die gewichtbelastete Kugel 53 angehoben wird und
die Rückluft durch die Bohrungen57 und 52 frei austreten kann. Sinkt jedoch nach
Schließen des Magnetventils 17 der Druck in der Rückleitung 8 unter O,latü, sperrt
die Kugel die Rückleitung 8 ab, so daß ein weiteres Absinken des Luftdrucks über
die Luftrückführung nicht möglich ist und ein gewisser Überdruck in der Rückleitung
solange erhalten bleibt, bis der Rotor 9 zum Stillstand gekommen ist und der Überdruck
in den Leitungen durch den Ringspalt 15 nach außen ausgeglichen ist.