DE2004005A1 - Piezoelectric cleaning device - Google Patents
Piezoelectric cleaning deviceInfo
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- A61C17/00—Devices for cleaning, polishing, rinsing or drying teeth, teeth cavities or prostheses; Saliva removers; Dental appliances for receiving spittle
- A61C17/16—Power-driven cleaning or polishing devices
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Description
DR, EttSABETH JüNö DR. VOtKER VOSSIÜS DR JÖRGENSCHIRDEWAHN OnDR, EttSABETH JüNö DR. VOtKER VOSSIÜS DR JÖRGENSCHIRDEWAHN On
Patentanwälte - . .. - *a. Jan, 1970Patent Attorneys -. .. - * a. Jan, 1970
t München J3, CUmwstr. Jl !•!•font 34M67t Munich J3, CUmwstr. Jl ! •! • font 34M67
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SONOPTICS CORPORATION Hialeah, Florida/ V.St.A.SONOPTICS CORPORATION Hialeah, Florida / V.St.A.
Piezoelektrische ReinigungsvorrichtungPiezoelectric cleaning device
Prioritätj 30. Januar 1969, V.St.A. Anmelde-Nr.: 795Priority j January 30, 1969, V.St.A. Registration no .: 795
Die Erfindung bezieht sich auf eine piezoelektrische Reinigungsvorrichtung zum Entfernen beispielsweise von Speiseresten, Zahnstein, Verfärbungen, losen Teilchen und dergl. aus den Zähnen mittels Ultraschall.The invention relates to a piezoelectric cleaning device to remove, for example, food residues, tartar, discoloration, loose particles and the like from the teeth by means of ultrasound.
Die Anwendung magnetostriktiver Aktivierung von hierauf ansprechenden Metallegierungen zur Erzeugung von Ultra- ' schallschwingungen in einer Reinigungsspitze ist bekannt. Eine Hauptschwierigkeit bei herkömmlichen Geräten besteht je- The application of magnetostrictive activation from here on attractive metal alloys for the production of ultra- ' sound vibrations in a cleaning tip are known. One of the main difficulties with conventional devices is always
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doch in der gleichzeitigen Erzeugung zurückstrahlender Schwingungen während des Gebrauchs, welche unerwünschte Wircungen haben können. Ferner ist es bekannt, die Arbeitsspitze und den Kristall bleibend zusammenzufügen. Jedoch wird dann für verschiedene Arbeitsbedingungen, bei denen verschiedene Spitzen benötigt werden, eine Vielzahl vollständiger Werkzeuge erforderlich.but in the simultaneous generation of reflective vibrations during use, which have undesirable effects can have. It is also known to be the working tip and to put the crystal together forever. However, then for different working conditions where different Tips are needed, a variety of complete tools are required.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein einfach konstruiertes, leichtes Ultraschall-Beinigungsgerät zur besonderen Verwendung auf zahnärztlichem Gebiet zu schaffen, das mit Hilfe von Ultraschallschwingungen arbeitet, eine abnehm- und möglichst auch auswechselbare Reinigungsspitze aufweist und die Schwingungen so erzeugt, daß sie ohne irgendwelche unerwünschten Bückschwingungen unmittelbar auf die abnehm- und auswechselbare Spitze übertragen werden»In contrast, the invention is based on the object of a simply constructed, lightweight ultrasonic leg inclination device to create for particular use in the dental field, which works with the help of ultrasonic vibrations, a removable and, if possible, exchangeable cleaning tip has and generates the vibrations so that they immediately occur without any undesired back vibrations the removable and exchangeable tip can be transferred »
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß an einem Kopfende und einem Basisende eines isolierten Gehäuses abnehmbar eine obere bzw. eine untere Kappe montierbar ist, daß die untere Kappe elastisch nachgiebig ein Ende eines rohrförmigen piezoelektrischen Kristallwandlers trägt, dessen Durchmesser so bemessen ist, daß er in das Gehäuse > eingeführt werden kann, und an dieser unteren Kappe ferner Plüssigkeitsleitungen , mittels deren ein flüssiges Kühlmittel durch den Kristallwandler zum Kopfende des Gehäuses geführt wird, und elektrische Leitungen angeschlossen sind, ditThis object is achieved according to the invention in that one insulated at a head end and a base end Housing an upper or a lower cap can be detachably mounted, that the lower cap is elastically resilient at one end carries a tubular piezoelectric crystal transducer, the diameter of which is dimensioned so that it fits into the housing> can be introduced, and on this lower cap also Plüssigkeitslinien, by means of which a liquid coolant is passed through the crystal converter to the head end of the housing, and electrical lines are connected, dit
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den Wandler mit einer Schwingstromquelle verbinden, um eine Ultraschallschwingung dee Wandlers zu bewirken, daß die abnehmbare* obere Kappe üb ein abnehmbares Arbeitsstück herum angeordnet ist, das sich von der Kappe nach außen erstreckt und in einer Arbeitsspitze endet, daß zwischen dem anderen Ende dee Kristallwandlers und dem Arbeitsstück eine Verbindungseinriohtung von Arbeitsstück und Wandler vorgesehen ist, die ültraschallechwingungen von dem Kristallwandler aufnimmt, -Jedoch Rückschwingungen verhindert, und daß die Arbeitsspitze mit einer durch den Kristallwandler mit der Kühlmittelleitung in Verbindung stehenden Bohrung versehen ist, durch die das Kühlmittel naeh dem Durchströmen des Kristallwandlers als Strahl an der su reinigenden. Arbeitsfläche aus der Arbeitsspitze austritt.connect the transducer to an oscillating power source to generate a Ultrasonic vibration of the transducer causes the removable top cap to overlie a removable work piece is arranged extending outwardly from the cap and ends in a working tip that a connecting device between the other end of the crystal converter and the workpiece of work piece and transducer is provided, which picks up ultrasonic vibrations from the crystal transducer, but Prevents back vibrations, and that the working tip with a through the crystal converter with the coolant line related hole is provided through which the Coolant near the flow through the crystal converter as a jet on the surface to be cleaned. Work surface from the working tip exit.
Sie Erfindung ergibt ein mechanisch einfaches und wirku^pvolles Oberschall—Reinigungsgerät. Dieses verwendet einen zusammengesetzten Resonator, der aus einer Spitze sowie einem piezoelektrischen Kristall als dem Ausgängspunkt der Ultraechallechwingungen besteht und dessen Herstellung relativ geringe Kosten, verursacht« Das Reinigungsgerät kann störungsfrei arbeiten, ist langlebig und frei von unerwünschten Rückechwingungen« Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der neuartigen Weise, die Arbeitsspitze mit Spülwasser zu versorgen und dabei ein einfaches System zum Kühlen des Kristallwandlers und zum Befördern des Kühlmittels an die Arbeitsspitze zu schaffen«The invention results in a mechanically simple and effective one Oberschall cleaning device. This uses a composite resonator made up of a tip as well as a piezoelectric crystal as the starting point of the ultra-echo vibrations exists and its production is relatively inexpensive, causes "The cleaning device can work without interference, has a long service life and is free from undesirable back vibrations." Another advantage of the invention is the novel way of covering the working tip with rinsing water supply and thereby a simple system for cooling the crystal converter and to create for conveying the coolant to the top of the work «
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Die Erfindung wird im fplgenden an Hand echematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Es zeigen:In the following, the invention will be more echematic Drawings of two exemplary embodiments explained in more detail. Show it:
Fig» 1 einen längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,Fig »1 shows a longitudinal section through an inventive Contraption,
Pig, 2 einen entlang der Schnittlinie 2-2 in Pig. 1 geführten Schnitt,Pig, 2 one along section line 2-2 in Pig. 1 guided cut,
Pig· 2a einen entsprechenden Schnitt durch eine abgewandelte Konstruktion,Pig 2a a corresponding section through a modified construction,
Pig· 3 eine Ansicht τοη unten bzw. Stirnansicht in der Ebene der Schnittlinie 3-3 in Pig· 1 j undPig 3 shows a bottom view or a front view in FIG Plane of section line 3-3 in Pig · 1 j and
Pig· 4 einen Schnitt einer am unteren Ende der Vorrichtung vorgesehenen Einsteckklappe, durch die der in Pig* 1 dargestellten Vorrichtung ein Kühlmittel und dem Kristallwandler Strom zugeführt werden*Pig · 4 is a section of one at the lower end of the device provided flap through the one shown in Pig * 1 A coolant and the crystal converter can be supplied with electricity *
Im allgemeinen weist die erfindungsgemäfle Vorrichtung eine in einem Griffteil befestigte, abnehmbare und austauschbare Spitze auf, die so mit einem piezoelektrischen Kristall mechanisch verbunden ist, daß sie mit ihm einen zusammengesetzten Ultraschall-Resonator bildet. Die ultraschallwellen des Kristalls werden durch eine neuartige mechanische Verbin^- dung auf die Spitze übertragen, was das gewünschte schnelleIn general, the device according to the invention a detachable and exchangeable tip attached to a handle part, with a piezoelectric crystal is mechanically connected that it forms a composite ultrasonic resonator with him. The ultrasonic waves of the crystal are made by a new mechanical connection ^ - dung transferred to the tip, what the desired fast
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Abnehmen und Austauschen der Spitze ermöglicht« Der Kristall ist so; ausgebildet,, daß im wesentlichen Ultraschall-Längsschwingungen erzeugt werden, wenn er durch elektrische Impulse mit hoher Frequenz aktiviert wird, und die dadurch erzeugten Ultraschallschwingungen werden durch die neuartige Verbindung unmittelbar und ohne gleichzeitig auftretendeRemoving and replacing the tip enables “The Crystal it's so; formed ,, that essentially ultrasonic longitudinal vibrations when activated by high frequency electrical pulses, and those generated thereby Ultrasonic vibrations are immediately and without simultaneously occurring due to the novel connection
Rückschwingungen durch die Spitze auf die zu benützende Stelist Oscillations back through the tip on the stelist to be used
Ie übertragen* Der verwendete Kristall'rohrförmig ausgebildet; er besteht vorzugsweise aus Blelzirkonat-und/oder Bleititanatkeramik, die so beschaffen ist, daß sie sich bei Ultras challfrequen;zen in Längsrichtung ausdehnen und zusammenziehen kann, und ist durch die neuartige Verbindung abnehmbar Ende an Ende mit der Spitze verbunden, so daß die Ultrasehallbewegungen der Spitze in unmittelbarem Zusammenhang mit der Längsausdehnung und «zusammenziehung des aktivierten Kristalls stehen. Der Kristall kann zwar so angelegt sein, daß er bei Frequenzen zwischen 20 000 Hz und 45 000 Hz verwendetIe transferred * The crystal used is tubular; it consists preferably of blel zirconate and / or lead titanate ceramic, which is designed in such a way that it can expand and contract lengthways at ultrasound frequencies, and is detachable thanks to the novel connection Connected end to end with the tip so that the ultrasound movements of the tip are directly related to it the longitudinal expansion and contraction of the activated crystal stand. The crystal can be created so that it is used at frequencies between 20,000 Hz and 45,000 Hz
kann ■can ■
werden7, doch sind die Frequenzen bei Verwendung auf zahnärztlichem Gebiet nicht höher als 35 0Ö0 Hz« Da'jeder Kristall auf die jeweils erforderliche Frequenz angelegt sein muß, stellen der Kristall und die damit verbundene Spitze eine aufeinander abgestimmte Verbindung dar und bilden den zusammengesetzten Resonator« Der Kristall und die Verbindung mit der Spitze sind in dem Griffteil gelagert und werden dort festgehalten« Ferner ist an dem Griffteil.und der Spitze eine Wasserleitung zur Kühlung des Kristalle vorgesehen, durch diebecome 7 , but when used in the dental field the frequencies are not higher than 3500 Hz. Since each crystal must be applied to the frequency required, the crystal and the tip connected to it represent a coordinated connection and form the composite resonator "The crystal and the connection with the tip are stored in the handle part and are held there." Furthermore, a water line is provided on the handle part and the tip to cool the crystal through which
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außerdem während des Gebrauchs an der Spitze ein Wasserstrahl austreten soll·a jet of water should also emerge from the tip during use
In den Zeichnungen, insbesondere in Pig· 1, beseichnet das Bezugszeichen 10 im allgemeinen eine Reinigungsvorrichtung, die mit einem isolierten Außengehäuse 11 in Form eines rohrförmigen Griff teils asur bequemen Handhabung durch den Benutzer versehen ist. Das Gehäuse 11 kann aus Kunststoff oder jedem anderen geeigneten Isoliermaterial bestehen und weist ein Kopfende 12 mit einem Außengewinde 13 und einem in- ^ wendig verlaufenden Strömungsweg 14 kleineren Innendurchmessers auf« Das andere, untere bzw· Basisende des Griffteils ist aus noch zu erläuternden Gründen mit einem Innengewinde 15 versehen.In the drawings, particularly in Pig * 1, indicated the reference number 10 generally a cleaning device, with an insulated outer housing 11 in the form a tubular handle partly asur comfortable handling the user is provided. The housing 11 can consist of plastic or any other suitable insulating material and has a head end 12 with an external thread 13 and an internal ^ agile running flow path 14 of smaller inner diameter on «the other, lower or · base end of the handle part is provided with an internal thread 15 for reasons still to be explained.
Innerhalb des Griffteils 11 ist ein rohrförmiger piezoelektrischer Kristallwandler 16 angebracht· In der dargestellten Ausführungsform besteht dieser Kristall aus einem rohrförmigen Bleizirkonat-Bleititanat-Keramikkristall, der ^ so ausgebildet ist, daß er in seiner Längsrichtung in Ultraschalls chwingungen versetzt werden kann, wenn er durch elektrische Impulse hoher Prequena aktiviert wird, die ihm auf noch zu beschreibende Weise vermittelt werden* Dieser Kristallwandler 16 hat einen kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser des Griffteils 11 und ist, vorzugsweise wie im folgenden beschrieben, koaxial in dem Griffteil angeordnet:Inside the handle part 11 is a tubular piezoelectric Crystal converter 16 attached · In the illustrated embodiment, this crystal consists of a tubular lead zirconate lead titanate ceramic crystal, the ^ is designed so that it is ultrasound in its longitudinal direction vibrations can be caused if it is caused by electrical Impulses of high prequena are activated, which are conveyed to him in a way to be described * This crystal converter 16 has a smaller diameter than the inner diameter of the handle part 11 and is, preferably as in FIG described below, arranged coaxially in the handle part:
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Es ist ein rohrförmiger, vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl oder einem ähnlichen nichtrostenden Metall bestehender Metalleineatz 17 vorgesehen, dessen Außendurehmesser annähernd dem Innendurchmesser des Kristallwandlers 16 entspricht. Dieser Einsatz 17 weist an seiner Längserstreekung einen sich ringförmig nach außen erstreckenden Kragen 18 auf, und das Vorderende des Einsatzes ist bezüglich des unteren Ende (im vorliegenden Fall des linken Endes) des Kristallwandlers 16 so gelagert, daß der Kragen am unteren Ende des Kristallwandlere anliegt· Das Vorderende dee Einsatzes ist bei 19, beispielsweise durch einen Klebstoff auf Epoxyharzbasis, bleibend mit dem Kristallwandler 16 verbunden· Eine niohtleitende, beispielsweise aus Silikonkautschuk bestehende Wasserleitung 20 ist bleibend mit dem rückwärtigen Teil der Metalleinlage 17 verbunden, wobei ihr Vorderende an der rückwärtigen Fläche des ringförmigen Kragens 18 anliegt»A tubular metal insert 17, preferably made of stainless steel or a similar stainless metal, is provided, the outer diameter of which corresponds approximately to the inner diameter of the crystal converter 16. This insert 17 has its longitudinal extension an annularly outwardly extending collar 18, and the front end of the insert is relative to the lower one End (in the present case the left end) of the crystal converter 16 mounted so that the collar at the lower end of the Crystal converter rests · The front end of the insert is at 19, for example by an epoxy resin-based adhesive, remaining connected to the crystal converter 16 · A Non-conductive, for example made of silicone rubber The water line 20 is permanently connected to the rear part of the metal insert 17, with its front end resting against the rear surface of the annular collar 18 »
Eine Netzzuführung zu dem Kristallwandler 16 wird dadurch bewirkt, daß jeweils innen und außen auf den Kristallwandler 16 eine aus Silber oder einem anderen leitenden Metall bestehende. Schicht 21 bzw« 22 aufgeschmolzen wird· Diese Schichten sind annähernd 0,038 mm dick und erstrecken sich über etwa 9»65 mm des inneren Endes und etwa 6,35 mm der Aussenwand des Kristallwandlers 16. Sie können durch Elektroplattierung oder auf jede andere bekannte Weise aufgebracht werden. In leitendem Kontakt mit den Schichten 21 bzw. 22A power supply to the crystal converter 16 is brought about by the fact that an inside and outside of the crystal converter 16 is made of silver or another conductive metal. Layer 21 or 22 is melted. These layers are approximately 0.038 mm thick and extend about 9/65 mm of the inner end and about 6.35 mm of the outer wall of the crystal converter 16. They can be applied by electroplating or in any other known manner will. In conductive contact with layers 21 and 22, respectively
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stehende elastische Kabelverbind ung*i23 "bzw* 24 sind jeweils mittels eines geeigneten Epoxyharzes ständig mit denselben verbunden und jeweils, beispielsweise durch Weichlöten, mit zwei Verbindungsstopsein 26, 27 verbunden, die isoliert im Abstand voneinander aus einer am unteren oder rückwärtigen Ende des Griffteils 11 vorgesehenen Kappe 28 hervorragene Die Kappe 28 ist vorzugsweise aus demselben Stoff wie der Griffteil 11 und abnehmbar am rückwärtigen oder unteren Ende des Griffteils befestigt.standing elastic cable connections * i23 "or * 24 are each permanently connected to the same by means of a suitable epoxy resin and each connected, for example by soft soldering, to two connection stops 26, 27, which are isolated at a distance from one another at the lower or rear end of the handle part 11 provided cap 28 protrude e The cap 28 is preferably made of the same material as the handle part 11 and removably attached to the rear or lower end of the handle part.
Die Kappe 28 ist mit einem Aussengewindeteil 29 versehen, der in den Gewindeteil 15 am unteren Ende des Griffteils 11 geschraubt werden kann. Der maximale Durchmesser der Kappe 28 hinter dem Gewindeabschnitt 29 ist im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Griffteils 11, so daß beim Einschrauben der Kappe in das Griffteil die rückwärtigen Enden der aus Kappe und Handgriff bestehenden Anordnung miteinander abschliessen und eine ungebrochene kontinuierliche Fläche bilden, was aus noch näher zu beschreibenden Gründen erwünscht ist.The cap 28 is provided with an externally threaded part 29, the one in the threaded part 15 at the lower end of the handle part 11 can be screwed. The maximum diameter of the cap 28 behind the threaded portion 29 is substantially equal to that Outer diameter of the handle part 11, so that when screwing of the cap in the handle part, the rear ends of the arrangement consisting of the cap and the handle are closed off with one another and form an unbroken continuous surface, which is desirable for reasons to be described in more detail.
Die Kappe 28 vydst ferner eine sich axial zu ihr erstrekkende AufnahmeÖffnung 30, an welcher das rückwärtige Ende der Wasserleitung 20 vorzugsweise mit flüssigkeitsdichtem Pressiie angebracht ist, sowie einen O-förmigen Ring 30* aus Silikonkautschuk zum Abdichten auf.The cap 28 also has an axially extending one to it Receiving opening 30, at which the rear end of the water pipe 20 is preferably provided with a liquid-tight pressure is attached, as well as an O-shaped ring 30 * made of silicone rubber for sealing on.
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Dieses Aggregat der Kappe 28 mit der Wasserleitung 20 f dem Metalleinsatz 17» dem Kristallwandler 16 und den Kabelverbindungen 23 und 24 wird vom rückwärtigen Ende des Griffteils 11 her in denselben eingebaut« Zuvor jedoch wird ein Vergußüberzug 31' aus,einer geeigneten isolierenden Guß- oder Formmasse, wie z,B0 Silikonkautschuk, über der-rückwärtigen Außenoberfläche des Kristallwandlers 16, des Metalleinsatzes 17 und der elastischen Kabelverbindungen 23, 24 sowie der freiliegenden Oberfläche der Wasserleitung 20 aufgebracht« Wenn dieser Überzug 31* erhärtet, hält er das rückwärtige bzw. untere Ende des Kristallwandlers 16 fest in seiner Lage auf der Kappe 28 und bietet, wenn die Kappe dann auf das rückwärtige Gewindeende des Griffteils aufgeschraubt wird, ein elastisch-nachgiebiges Endauflager für das hintere Ende des Kristallwandlers 16, so daß dieser ordentlich schwingen kann, wenn er, wie noch zu beschreiben sein wird, elektrisch erregt wird. Ohne diese abstützende und festhaltende Wirkung der Vergußmasse treten nur unwirksame Schwingungen an dem am anderen Ende des Kristallwandlers angebrachten Arbeitsstück auf, dessen Anordnung im folgenden beschrieben wird.' ·This aggregate of the cap 28 with the water pipe 20 f the metal insert 17 "the crystal converter 16 and the cable connections 23 and 24 is installed in the same from the rear end of the handle part 11 molding composition, such as, B 0 silicone rubber applied over-rear outer surface of the crystal transducer 16, the metal insert 17 and the elastic cable connections 23, 24 and the exposed surface of the water line 20 ', when this coating 31 hardens *, he holds the rear or lower end of the crystal transducer 16 firmly in its position on the cap 28 and offers, when the cap is then screwed onto the rear threaded end of the handle part, a resilient end support for the rear end of the crystal transducer 16 so that it can vibrate properly when it, as will be described later, is electrically excited. Without this supporting and retaining effect of the potting compound, only ineffective vibrations occur on the work piece attached to the other end of the crystal converter, the arrangement of which is described below. ·
Das Arbeitsstück 31 besteht vorzugsweise aus Metall, ζβΒ0 aus nicht rostendem Stahl oder Berylliumkupfer^oder einem anderen geeigneten Material in Form eines länglichen, nadeiförmigen Abschnittes 32, der in einer in geeigneter Weise geformten Arbeitsspitze 33 endet, die für besondere zahnärztlicheThe work piece 31 is preferably made of metal, ζ β Β 0 made of stainless steel or beryllium copper ^ or another suitable material in the form of an elongated, needle-shaped portion 32 which ends in a suitably shaped working tip 33, which is used for special dental
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Behandlungsverfahren unter Verwendung von Überschall geeignet ist. Da diese Spitze entsprechend den Erfordernissen jeweils anders ausgebildet sein muß, ist es wichtig, daß das Arbeitsstück, dessen Teil sie ist, nach Wunsch von dem Kristallwandler 16 abnehmbar und austauschbar ist. Zwischen dem Vorderende des Kristallwandlers 16 und dem Arbeitsstück 31 sind besondere Verbindungs- und Befestigungsmittel erforderlich, um eine wirksame Übertragung der Längsschwingungen des elektrischTreatment method using supersonic is suitable. Since this tip according to the requirements in each case If it has to be designed differently, it is important that the workpiece of which it is a part be as desired by the crystal converter 16 is removable and interchangeable. Between the front end of the crystal converter 16 and the work piece 31 are particular ones Connection and fastening means are required to ensure effective transmission of the longitudinal vibrations of the electrical
erregten Kristallwandlers 16 zu erhalten, ohne gleichzeitig Rückschwingungen zu übertragen oder zu erzeugen» Durch diese Anordnung bilden das Arbeitsstück 31 und der Kristallwandler zusammen einen Resonator, so daß durch die besonders ausgebildete Arbeitsspitze 33 des Arbeitsstückes 31 eine wirksame zahnärztliche Behandlung möglich ist.energized crystal converter 16 to receive without simultaneously transmitting or generating back vibrations »Through this Arrangement, the work piece 31 and the crystal converter together form a resonator, so that by the specially trained Working tip 33 of the work piece 31 an effective dental treatment is possible.
Zu diesem Zweck ist die neuartige Verbindung zwischen dem Kristallwandler 16 und dem Arbeitsstück 31 mit einem rohrförmigen metallischen Impedanzwandler 34 aus nichtrostendem Stahl oder einem anderen geeigneten Metall . versehen. Der rohrförmige Innenabschnitt 35 dieses Wandlers 34 hat einen Außendurchmesser, der annähernd gleich dem Innendurchmesser des äußeren bzw. vorderen Endes des rohrförmigen Kristallwandlers 16 ist, und wird sojweit in den letzteren eingeführt, wie es seine ringförmige Schulter 36 erlaubt» Der rohrförmige Abschnitt 35 ist starr und durch einen Klebstoff 37 auf Epoxyharzbasis fest mit dem Kristallwfljidler verbunden. Der Durch-For this purpose, the novel connection between the crystal converter 16 and the work piece 31 is with a tubular metallic impedance converter 34 made of stainless steel or other suitable metal. Mistake. Of the tubular inner section 35 of this transducer 34 has an outer diameter which is approximately equal to the inner diameter of the outer or front end of the tubular crystal converter 16, and is inserted soy into the latter as its annular shoulder 36 allows the tubular portion 35 to be rigid and secured by an epoxy resin 37 adhesive firmly connected to the Kristallwfljidler. The through
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messer der ringförmigen Schulter 36 ist im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Kristallwandlers 36, ihre Umfängefläche erstreckt sich über einen Teil der länge des Wandlers nach vorne, verjüngt sich dann radial nach innen, bildet so eine abgeschrägte Ringschulterfläche 38 und endet in einem eylindrisehen, geradwandigen, rohrförmigen Abschnitt 39, dessen Außendurchmesser etwas größer ist als der des rohrförmigen Innenabschnittes 35·diameter of the annular shoulder 36 is substantially equal to the outer diameter of the crystal converter 36, its peripheral area extends over part of the length of the The transducer towards the front, then tapers radially inward, thus forming a beveled annular shoulder surface 38 and ending in a cylindrical, straight-walled, tubular section 39, the outer diameter of which is slightly larger than that of the tubular inner section 35
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Die zentrale Axialöffnung 40 des metallischen Wandlers 34 erstreckt sich durch die gesamte länge desselben und steht mit dem Innenhohlraum 41 des Kristallwanölers 16 in Verbindung. The central axial opening 40 of the metallic transducer 34 extends through the entire length of the same and is connected to the inner cavity 41 of the crystal wall 16 in connection.
Das innere Ende 42 des Arbeitsstückes -31 kann beispielsweise mit Pressita abnehmbar und austauschbar in das Vorderende der Axialöffnung 40 des Wandlers34 eingeführt werden. Bei dieser Anordnung erstreckt sich der Abschnitt 32 des Arbeitsstückes koaxial mit dem Kristallwandler 16 nach außen, "' The inner end 42 of the work piece -31 can be detachable and interchangeable in the front end, for example with Pressita the axial opening 40 of the transducer 34 can be inserted. In this arrangement, portion 32 of the work piece extends outwardly coaxially with crystal converter 16, "'
Auf das Gewinde-Kopfende des Griff teils 11 kann eine hohle abnehmbare Schraubkappe 43 aus Metall oder einem starken Kunststoff mit einem Innengewinde 44 abnehmbar aufgeschraubt werden· Diese Schraubkappe 43 weist einen hohlen Abschnitt 45 auf, dessen Innendurchmesser größer ist als die maximalen Durchmesser des Kristallwandlers 16 und des damit verbundenen Wandlers 34· Sie ist ebenfalls innen mit einer abgeschrägt·-On the threaded head end of the handle part 11 can be a hollow removable screw cap 43 made of metal or a strong one Plastic with an internal thread 44 removably screwed on This screw cap 43 has a hollow section 45 whose inner diameter is larger than the maximum Diameter of the crystal converter 16 and the associated Converter 34 It is also bevelled inside with a -
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ten Schulter 46 versehen, die der abgeschrägten, bzw. geneigten Oberfläche 38 des Wandlers benachbart, jedoch in einem Abstand von ihr angeordnet ist, und weist einen hohlen, rohrförmigen Vorderabschnitt 47 auf, dessen Öffnung 48 einen wesentlich größeren Durchmessen hat als der Abschnitt 32 des Arbeitsstückes, das sich durch die Kappe 43 und aus derselben heraus erstreckt, -ohne mit ihr irgendwo in Berührung zu kommen« th shoulder 46 provided adjacent to the beveled or inclined surface 38 of the transducer, but at a distance is arranged by her, and has a hollow, tubular front portion 47, the opening 48 of which is a substantial has a larger diameter than the portion 32 of the workpiece that extends through the cap 43 and from the same extends out without coming into contact with it anywhere "
Bin O-förmiger Ring 49 aus Gummi oder einem anderen elastisch-nachgiebigen Material, der innerhalb der Kappe 43 zwischen ihrer sich verjüngenden Schulter 46 und der abgeschrägten Schulterfläche 38 des Wandlers angeordnet ist, dient bei aufgeschraubter Kappe 43 dazu, das Vorderende des Kristallwandlers 16 sowie den Körper 32 des Arbeitsstückes axial zentriert und ausgerichtet und frei von jedem Kontakt mit Innenoberflächen des Griffteils 11 oder der Kappe 43 zu halten, undAm an O-shaped ring 49 made of rubber or other resilient material, the inside the cap 43 between its tapered shoulder 46 and the beveled Shoulder surface 38 of the transducer is arranged, when the cap 43 is screwed on, the front end of the crystal transducer 16 and the body 32 of the workpiece are axially centered and to be kept aligned and free of any contact with inner surfaces of the handle portion 11 or the cap 43, and
nachgiebigen Ä sorgt ferner für einen Gegendruck gegen den elastisch-/ Vergußüberzug 31'· The flexible Ä also provides a counter pressure against the elastic / potting coating 31 '
Die vorstehend beschriebene Reinigungsvorrichtung 10 ist mit einer Wasserzufuhrquelle sowie durch einen entfernbaren Steckteil 50 (Pig· 4) mit einer Schwingstromquelle verbunden. Der Steckteil 50 besteht aus einem rohrförmigen Körper 51» der mit Schiebesitz über der hinteren Kappe 28 und dem rückwärtigen Abschnitt des Griffteils 11 montiert werden kann. Er weist ein mit einer Wasserzufuhrquelle 53 verbundenes Wasserlei-The cleaning device 10 described above is removable with a water supply source as well Plug part 50 (Pig x 4) connected to an oscillating current source. The plug-in part 50 consists of a tubular body 51 »the with a sliding fit over the rear cap 28 and the rear portion of the handle part 11 can be mounted. He knows a water line connected to a water supply source 53
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tungsrohr 52 auf, das in das hintere Ende des Wasserleitungsrohres 20 paßt, sowie elektrische Steckhülsen 54 (von denen nur eine dargestellt ist), in welche sich die Stöpsel 26 und 27 erstrecken, wenn der Steckteil, auf- den Griffteil 11 montiert wird. Die Steckhülsen 54 sind mit einem herkömmlichen Oszillator 55 verbunden, dessen Ausgangsleistung und Frequenz je nach Wunsch verändert werden können» Die von dem Oszillator 55 gelieferte Hochfrequenzenergie "bewirkt den gewünschten piezoelektrischen Effekt und Ultraschallschwingungen des Kristallwandlers 16 und des damit verbunden Arbeitsstückes « Bei einer Betriebsfrequenz von etwa 28 900 Hz kann die an den Kristallwandler 16 angelegte Spannung im Bereich von etwa 53 bis 200 V (HF) liegen mit einer leistung von 40 W bei der gewünschten Spannung»» Die leitung bzw« Kabelverbindung 23 und die Beschichtung der Innenwand des Kristallwandlers 16 sind vorzugsweise mit der "heißen Seite" des Oszillators -55 verbunden, während die Leitung bzw. Kabelverbindung 24 und die Beschichtung der Außenwand des Wandlers 16 zum Schutz gegen eventuelle Erschütterung an der neutralen Seite angeschlossen sind.processing pipe 52, which is in the rear end of the water pipe 20 fits, as well as electrical sockets 54 (from only one of which is shown), into which the plugs 26 and 27 extend when the plug-in part is on the handle part 11 is mounted. The receptacles 54 are with a conventional Oscillator 55 connected, its output power and Frequency can be changed as desired. "The high-frequency energy supplied by the oscillator 55" causes this desired piezoelectric effect and ultrasonic vibrations of the crystal converter 16 and the work piece connected to it «At an operating frequency of about 28,900 Hz The voltage applied to the crystal transducer 16 can be in the range from around 53 to 200 V (HF) have a power of 40 W at the desired voltage »» the line or «cable connection 23 and the coating of the inner wall of the crystal converter 16 are preferably with the "hot side" of the oscillator -55 connected while the line or cable connection 24 and the coating of the outer wall of the transducer 16 to protect against possible vibrations at the neutral Side are connected.
Um eine Wasseraustrittsöffnung vorzusehen und einen Wasserstrahl mit Druck an die Spitze 33 des Arbeitsstückes 31 in der Nähe der zu behandelnden Zahnfläche zu lenken und dadurch Speisereste zu entfernen, ist das Arbeitsstück entweder mit einem sich längs erstreckenden engen Schlitz, bzw»To provide a water outlet opening and a Water jet with pressure on the tip 33 of the workpiece 31 to steer in the vicinity of the tooth surface to be treated and thereby removing leftover food is the work of either with a longitudinally extending narrow slot, or »
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einer Nut 56 versehen, oder es "besteht aus hohlem, stranggepreßtem, nichtrostendem Stahl, dessen Innendurchmesser 56* annähernd 0.6096 mm beträgt. Die jeweiligen inneren Enden dee Schlitzes, der Aussparung oder des Rohrdurchlasses stehen durch die öffnung 40 mit dem Innenraum 41 des Kristallwandlers 16 in Verbindung, und die jeweiligen äußeren Enden enden dicht bei der Arbeitsspitze 33 des Arbeitsstückes 31· Dieser enge Schlitz, bzw. Aussparung, bzw. Rohrdurchlaß bietet eine begrenzte Auslaßöffnung für das Ausspritzen von Wasser oder einem anderen Kühlmittel, das von der Wasserquelle durch das Wasserleitungsrohr 20 zu dem Innenraum 41 des Kristallwandlers 16 geführt und als Druckstrom oder Strahl auf die durch die Spitze 33 zu behandelnde Zahnfläche aufgebracht wird· Bei dieser Anordnung ist der Umlauf von Wasser oder einem anderen Kühlmittel in Längsrichtung durch den Kristallwandler 16 zum Kühlen desselben während der Benutzung des Gerätes sowie ein Druckstrahl zum Ausspülen von Speiseresten an der Arbeitsspitze 33 gewährleistet·a groove 56 provided, or it "consists of hollow, extruded, stainless steel, the inside diameter of which is 56 * approximately 0.6096 mm. The respective inner ends dee The slot, the recess or the pipe passage protrude through the opening 40 with the interior space 41 of the crystal converter 16 in connection, and the respective outer ends terminate close to the working tip 33 of the workpiece 31 · This narrow slot or recess or pipe passage offers a limited outlet opening for spraying water or another coolant supplied from the water source through the water pipe 20 to the interior space 41 of the crystal converter 16 and is applied as a pressure current or jet to the tooth surface to be treated by the tip 33 · In this case Arrangement is the circulation of water or other coolant in the longitudinal direction through the crystal converter 16 to the Cooling of the same while using the device as well as a pressure jet to rinse out food residues at the working tip 33 guaranteed
Bei Benutzung wird das geeignete Arbeitsstück 31 mit Pressitz an Ort und Stelle gebracht, die Kappe 43 festgezogen und der Steckteil 50 am rückwärtigen Ende des Griffteils aufgebracht, so daß das Wasser aus der Quelle 53 und der , Hochfrequenzstrom aus dem Oszillator 55 mit dem Kristallwandler 16 verbunden werden* Hierdurch entstehen Ultraschallschwingungen in dem Wandler 16, die durch den metallischen Wandler 34 unmittelbar auf das Arbeitsstück 33 und seineIn use, the appropriate workpiece 31 is brought with a press fit in place, the cap 43 is tightened and the plug part 50 applied on the rear end of the grip portion, so that the water from the source 53 and the, high-frequency current from the oscillator 55 to the crystal transducer 16 * This creates ultrasonic vibrations in the transducer 16, which through the metallic transducer 34 directly on the workpiece 33 and its
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Spitze 31 übertragen werden, so daß auch in der letzteren Ultraschallschwingungen erzeugt werden» Wenn das Arbeitsstüok an einem zu reinigenden Zahn eingesetzt wird, dienen diese Schwingungen dazu, auf diesen Zahnflächen angesammelten Schmutz BU beseitigen, der als Speiserest durch den aus dem Schlitz bzw. der Aussparung 56 austretenden Wasserstrahl beseitigt wird.Tip 31 are transferred so that also in the latter Ultrasonic vibrations are generated »If the work piece is used on a tooth to be cleaned, serve These vibrations help to remove dirt BU accumulated on these tooth surfaces, which is left as food residue by the Slot or the recess 56 exiting water jet eliminated will.
Der rohrförmige Kristallwandler 16 besteht aus Bleizirkonat-Bleititanat-Keramik, die sich in einzigartiger Qualität in Längsrichtung ausdehnt und zusammenzieht, wenn sie, wie beschrieben, durch elektrische Schwingungen hoher Frequenz erregt wird. Be gibt zwar Kristalle, die so beschaffen sind, daß sie diese Wirkung bei Schwingungen von 20 000 Hz bis BU 45 000 Hz erzeugen, jedoch ist die Frequenz für zahnärztliche Zwecke vorzugsweise nicht höher als 35 000 Hz. Jeder Kristall ist so beschaffen, daß er mehr oder weniger auf eine besondere Frequenz anspricht, und das austauschbare, wie beschrieben abnehmbare damit verbundene Arbeitsstück 31 ist auf den Kris-tall abgestimmt, so daß man einen auf die gewählte Frequenz ansprechenden, zusammengesetzten Resonator erhält· Vorzugsweise findet der Kontakt zwischen dem 0-förmigen Ring 49 und dem Metallwandler 34 an einem Schwingungsbauch seiner Schwingungsbewegung statt, um so eine Interferenz mit Resonanzamplituden zu verhindern.The tubular crystal converter 16 consists of lead zirconate-lead titanate ceramic, which expands and contracts in a unique quality in the longitudinal direction when it, as described, is excited by high frequency electrical vibrations. There are indeed crystals that look like this are that they produce this effect with vibrations from 20,000 Hz to BU 45,000 Hz, but the frequency is for dental Purposes preferably not higher than 35,000 Hz. Each crystal is designed to be more or less on a particular frequency appeals, and the interchangeable, like is described removable work piece 31 associated therewith matched to the crystal, so that you get one on the chosen Frequency responsive, composite resonator receives The contact between the O-shaped ring 49 and the metal transducer 34 preferably takes place at an antinode its vibrational movement instead of in order to prevent interference with resonance amplitudes.
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Die elektromechanischen Daten für die Ausführung der Erfindung geeigneter piezoelektrischer Keramikkristalle aus Bleizirkonat/Bleititanatkeramikrohren, die jeweils 28,7 KHz lang sind und einen Aussendnrchmesser von 9,525 mm und eine Wanddicke von 2,387 mm aufweisen, sind die folgenden:The electromechanical data for the implementation of the invention of suitable piezoelectric ceramic crystals made of lead zirconate / lead titanate ceramic tubes, which are each 28.7 KHz long and have an outer diameter of 9.525 mm and a wall thickness of 2.387mm are the following:
Kristall 1Crystal 1
Kristall 2Crystal 2
(mit Strontium-Additiv) (mit Niobium-Additiv)(with strontium additive) (with niobium additive)
Kopplungskoeffizienten K Coupling coefficient K
K33 K 33
K31 Piezoelektrische K 31 piezoelectric
Konstanten D,-,Constants D, -,
'31'31
r33 r 33
r31 r 31
Dielektrizitätskonstante K-Dielectric constant K-
Radiale Frequenzkonstante Radial frequency constant
Dickethickness
Elastische Konstante Elastic constant
Dichtedensity
Mechanisches Q Curie-PunktMechanical Q Curie point
YE YEYE YE
0,59
0,66
,0,340.59
0.66
, 0.34
0,64 0,70 0,350.64 0.70 0.35
χ 10~12 375 χ ΙΟ"12 χ 10 ~ 12 375 χ ΙΟ " 12
(Meter pro Volt)(Meters per volt)
-120 χ 10~12 - 170 χ ΙΟ""12 -120 χ 10 ~ 12 - 170 χ ΙΟ "" 12
(Meter pro Volt)
x ΙΟ"3 24 χ ΙΟ"3 (Meters per volt)
x ΙΟ " 3 24 χ ΙΟ" 3
(Volt-Meter pro Newton)
-11 χ ΙΟ"3 -11,5 χ 10(Volt meter per newton)
-11 χ ΙΟ " 3 -11.5 χ 10
(Volt-Meter pro Newton)(Volt meter per newton)
-3-3
13001300
1700
20001700
2000
2100 C-M
(Zyklus-Meter pro Sekunde)2100 CM
(Cycle meters per second)
1950 C-M 18001950 C-M 1800
(Zyklus-Meter pro Sekunde)(Cycle meters per second)
8,2 χ8.2 χ
6,6 χ 106.6 χ 10
7,6
600
3250C7.6
600
325 0 C
-10-10
6,1 χ 10-10grf/cm2 5,3 x 10-10grf/cm2 6.1 χ 10- 10 grf / cm 2 5.3 x 10- 10 grf / cm 2
7,67.6
6565
3650C365 0 C
009833/UOO009833 / UOO
Der Kristall 16 kann elektrisch so erregt werden,, daß er Schwingungskomponenten in einer anderen als der Längsrichtung aufweist, so daß je nach Wunsch an der Spitze verschiedene mechanische Effekte erzielt werden können. Dies kann durch Verändern der Erregungsfrequenz erreicht werden. Ausserdem kann die jeweiligeStelle, an welcher die Sapnnung an den Kristall angelegt wird, dazu verwendet werden, verschiedene Wirkungen zu erzielen. So kann z.B. durch Anlegen der Spannung über entgegengesetzten Enden des Kristalls eine Torsionswirkung,erzielt werden. Ein weiterer Paktor beim Ansprechen des Kristalls besteht in der relativen Ausdehnung der von dem Silberüberzug bedeckten Kristalloberfläche. Durch Abflachen der Spitze und durch annähernd gleiche Abmessungen von Breite und Dicke der Spitze wird eine seitliche Bewegung des äußeren Spitzenendes bewirkt, und folglich kann der Verlauf der Spitzenbewegung durch Veränderung der Spitzenform verändert werden, wenn eine andere Bewegung als nur eine Längs- oder Axialbewegung der Spitze gewünscht wird«The crystal 16 can be electrically excited so that it has vibration components in a direction other than the longitudinal direction, so that various mechanical effects can be achieved at the tip as desired. This can be achieved by changing the excitation frequency. In addition, the jeweiligeStelle to which the Sapnnung is applied to the crystal, are used to achieve different effects. For example, by applying the voltage across opposite ends of the crystal, a torsional effect can be achieved. Another factor in the response of the crystal is the relative extent of the crystal surface covered by the silver coating. By flattening the tip and by approximately equal dimensions of the width and thickness of the tip, a lateral movement of the outer tip end is effected, and consequently the course of the tip movement can be changed by changing the tip shape when a movement other than just a longitudinal or axial movement of the Tip is desired "
009 8.3 3/UÖO009 8.3 3 / UÖO
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OGA | New person/name/address of the applicant | ||
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |