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Turbinengetriebenes zahnärztliches Handstück Die Erfindung bezieht
sich auf ein turbinengetriebenes zahnärztliches Handstück, bei dem der Turbinenmotor
mit Hilfe von Luftlagern frei drehbar gelagert ist.
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Bei derartigen Geräten mit extrem hohen Drehzahlen muß dafür gesorgt
werden, daß die sich drehenden Teile nicht mit der Gehäusewandung in unmittelbare
Berührung gelangen, weil hierbei wegen der großen Geschwindigkeit leicht Beschädigungen
auftreten können.
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Beim Gebrauch des Handstückes ist es unvermeidlich, daß bei dem Bohr-
oder Schleifvorgang ein starker Druck in radialer und/oder axialer Richtung auf
den Rotor ausgeübt wird, wobei das vorhandene Luftpolster zusammengedrückt wird,
so daß eine unmittelbare Berührung der sich drehenden Teile mit dem feststehenden
Gehäuse auftreten kann. Aus diesem Grund wird erfindungsgemäß die den Luftlagern
zugeführte Luft mit Öl oder einer anderen Flüssigkeit beladen oder beschickt. Weil
ein Elüssigkeitspolster härter als ein Luftpolster ist, wird beim erfindungsgemäßen
Handstück ein seitlich am Rotor auftretender Druck diesen nicht unmittelbar in Berührung
mit dem Gehäuse bringen können, wodurch eine große Schonung des empfindlichen Rotors
eintritt.
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Es ist zwar schon bekannt, den Rotor in Kugellagern zu lagern und
diese durch die Treibluft zu kühlen, wobei die Treibluft mit einem ÖInebel versetzt
wird, um die empfindlichen Kugellager zu schmieren. Diese Ausbildung hat aber den
Nachteil, daß ein Teil dieser Treibluft in die Atmungsorgane des Patienten gelangt,
so daß die Anwesenheit von Ö1 in dieser Luft als störend empfunden wird.
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Bei der Erfindung dagegen wird nur dem Teilluftstrom, der zu den
Luftlagern führt, eine Flüssigkeit zugesetzt, während die die Turbine antreibende
Luft völlig rein bleibt. Durch diese Maßnahme wird vermieden, daß der Patient einen
Teil der beigemengten Flüssigkeit einatmet. Außerdem ist die beigegebene Flüssigkeitsmenge
gegenüber der gesamten Luftmenge äußerst gering.
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Die bauliche Ausgestaltung der Vorrichtung zur Beigabe der Flüssigkeit
ist für das Wesen der Erfindung ohne Belang. Es gibt für derartige Erfordernisse
zahlreiche bekannte Ausbildungen, z. B. eine Dochtanordnung. Aber auch irgendeine
bei Verbrennungsmotoren übliche Vergasereinrichtung ist hierfür geeignet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 den Schnitt eines abnehmbaren Turbinenkopfes an dem Handstück
nach der Linie 1-1 in Fig. 3.
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F i g. 2 den Schnitt nach Linie 2-2 in F i g. 1, F i g. 3 den Schnitt
nach Linie 3-3 in F i g. 2, F i g. 4 die Ansicht von rechts auf den Kopf gemäß Fig.
1, F i g. 5 die Seitenansicht des Lagerelementes, Fig. 6 die Ansicht von rechts
auf das Lagerelement nach F i g. 5, F i g. 7 den Schnitt nach Linie 7-7 in F i g.
6, F i g. 8 den Schnitt nach Linie 8-8 in F i g. 7.
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Wie in den Zeichnungen und insbesondere in F i g. 1 bis 4 gezeigt,
ist das erfindungsgemäße Handstück mit einem Turbinenmotor 10 ausgerüstet, der mit
Spindelteilen 11 und 12 versehen ist, von denen im letzteren ein Futterl3 angeordnet
ist, das zur Aufnahme und Halterung eines nicht gezeigten Bohrers oder Fräsers dient.
Der Turbinenrotor, welcher in einer nachfolgend näher beschriebenen Weise zur freien
Drehung gelagert ist, kann durch Druckluft angetrieben werden, welche durch einen
axial gerichteten Kanal 14 im Kopf zugeführt wird, während für den Luftaustritt
aus dem Rotor ein zweiter axial gerichteter Kanal 15 vorgesehen ist. Mit 16 ist
ein Kanal bezeichnet, durch den gegebenenfalls Wasser einer Düsel7 zugeführt werden
kann, welche auf einen im Futter 13 angeordneten Bohrer oder Fräser gerichtet ist.
Der soweit beschriebene Turbinenkopf ist im wesentlichen von an sich bekannter Art,
so daß eine nähere Beschreibung seiner Bauform oder seiner Arbeitsweise hier nicht
erforderlich ist.
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Wie aus Fig. 1, 2 und 4 ersichtlich ist, ist der Kopf mit einem weiteren
axial gerichteten Kanal 18 versehen, durch den ebenfalls Druckluft zugeführt wird,
in welcher eine bestimmte Menge Öl in Form eines Nebels oder versprüht enthalten
ist. Die Ö1-zufuhr zum Luftstrom kann in irgendeiner bekannten Weise geschehen,
es können jedoch auch andere geeignete Mittel zur Erzeugung eines ölbeladenen Luftstromes
verwendet werden. Der Kanal 18 steht mit einer Kammer 19 in Verbindung, welche ihrerseits
mit einem ringförmigen Kanal 20 in Verbindung steht. Mit der Kammer 19 und mit dem
Ringkanal 20 sind ferner axial gerichtete Kanäle 21, 22 verbunden, über welche die
ölbeladene Luft ringförmigen Ausnehmungen 23, 24 zugeführt wird, die im oberen und
im unteren Lagerelement 25 bzw. 26 vorgesehen sind, in welch letzterem der Rotor
gelagert ist und welche im Außengehäuse des Turbinenkopfes befestigt sind. Die Elemente
25 und 26 sind gleichartig ausgebildet, so daß nur eines mit näheren Einzelheiten
in F i g. 5 bis 8 dargestellt ist, auf die nachfolgend Bezug genommen wird.
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Wie dargestellt, ist jedes Lagerelement mit drei in gleichen Abständen
voneinander angeordneten Aussenkungen27 versehen, von denen jede eine kleine Öffnung
28 aufweist, welche mit der inneren zylindrischen Bohrung oder Lagerfläche 34 des
Lagerelementes in Verbindung steht, so daß ölbeladene Luft, die in die Ausnehmung23(24)
eintritt, über die Öffnungen 28 an drei in gleichen Abständen voneinander befindlichen
Stellen um den Ringraum oder das Spiel zwischen der zylindrischen oder hülsenförmigen
Lagerfläche 34 des Lagerelementes und dem Spindelteil 11 (12) des Rotors zugeführt
wird.
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Das radiale Spiel zwischen der Spindel 11 (12) und der Fläche 34 kann
zwischen 0,010 668 und 0,011 430 mm betragen. Wie aus Fig. 5 bis 7 ersichtlich ist,
ist das Lagerelement ferner mit einem Flanschteil 29 versehen, der eine Begrenzung
der Ausnehmung 23 (24) mit vier in gleichen Abständen voneinander vorgesehenen Nuten
30 bildet, von denen jede eine kleine Öffnung 31 aufweist, welche mit einer Lagerfläche
32 in Verbindung steht, so daß ölbeladene Luft, welche in die Ausnehmung 23 (24)
eintritt, über die Öffnungen 31 einem Raum oder Spiel zwischen der Lagerfläche 32
und der benachbarten Fläche des Rotors 10 zugeführt wird. Das Spiel zwischen jeder
Fläche des Rotors und der benachbarten Lagerfläche 32 kann 0,05 080 bis 0,06 350
mm betragen. Wie ersichtlich, ist die Lagerfläche 32 jedes Lagerelementes mit vier
in gleichen Abständen voneinander befindlichen radial gerichteten Nuten 33 von V-förmigem
Querschnitt versehen, welche den Durchtritt von Luft aus dem Lager erleichtern,
welche Luft schließlich aus dem Kopf
über den Ableitkanal 15 austreten kann. Die
Nuten 33 haben zweckmäßig eine maximale Breite im Bereich von 0,3048 und 0,4064
mm.
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Aus dem Vorangehenden ergibt sich, daß ölbeladene Luft unter Druck
den Räumen oder dem Spiel (a) zwischen den entgegengesetzten Endflächen bzw. der
oberen und der unteren Endfläche des Rotors 10 und den benachbarten Lagerflächen
32 der Lagerelemente 25,26 zugeführt wird und (b) zwischen den Spindelteilen 11
und 12 des Rotors und den zylindrischen oder hülsenartigen Lagerflächen 34 der Lagerelemente
25, 26. Die beschriebene Anordnung ist daher derart, daß der Rotor wirksam in Luftlagern
gelagert ist. jedoch infolge des Vorhandenseins von Öl in der Luft die Dichte der
hydrodynamischen Kraft derart ist, daß ein Verdichtungsverhältnis erhalten wird,
das ausreicht, eine Berührung zwischen einem Teil des Rotors und den feststehenden
Lagerflächen während eines normalen Gebrauches des Handstückes zu verhindern. Wenn
Luft allein verwendet wird, würde die hydrodynamische Kraft nicht ausreichen, eine
solche Berührung zu verhindern, welche, wenn sie eintreten würde, zu einem sofortigen
Stillstand des Rotors und zu einem möglichen Bruch des Bohrers oder Fräsers führen
kann. Bei dem Lagerspiel von der voranstehend angegebenen Größe wurde festgestellt,
daß der optimale Eintrittsdruck für einen höchstmöglichen Wirkungsgrad etwa 4,20
kg/cm2 beträgt, die Lager jedoch auch, wenn auch mit einem verringerten Wirkungsgrad,
mit einem Druck von etwa 2,45 kg/cm2 arbeiten.
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Im vorangehenden wurde der Zusatz von Öl zu der den Lagern zuzuführenden
Luft erwähnt. Die Erfindung ist natürlich nicht auf die Verwendung von Öl beschränkt,
da in der Tat jede Flüssigkeit, die dem Luftstrom zugesetzt wird, die gewünschte
Wirkung hat. Ferner ist es nicht wesentlich, daß das Öl bzw. die Flüssigkeit in
den Luftstrom bei dessen Durchtritt zu den Lagern eingeblasen bzw. eingeführt wird,
da auch eine Anordnung ausgeführt werden kann, bei welcher lediglich Druckluft zugeführt
und Öl oder Flüssigkeit unmittelbar in die Lager eingeblasen bzw. eingeführt wird.