DE2332313A1 - Turbine, insbesondere fuer zahnaerztliche zwecke - Google Patents

Description

Dr. A. ULLRICH · Dr. T. ULLRICH

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Die Erfindung betrifft Verbesserungen an kleinen, hochtourigen Turbinen mit Gaslagerung. Die Erfindung betrifft insbesondere gasbetriebene Turbinen mit Gaslagerung zur Verwendung in zahnärztlichen Werkzeuggriffen und Griffen, die mit solchen Turbinen ausgerüstet sind. Der Einfachheit halber werden die Turbinen nachstehend als "luftbetriebene, luftgelagerte Turbinen¹* bezeichnet, da Luft das am meisten verwendete Gas ist. Ss ist selbstverständlich, dass die Beschreibung gleiohermassen anwendbar 1st auf Turbinen, in denen ein anderes Gas als Luft verwendet wird.

Kleine luftbetriebene Turbinen haben mit sehr beträchtlichem Vorteil als Antriebsmaschinen in zahnärztlichen Griffstüoken Eingang gefunden, da sie imstande sind, Schneidwerkzeuge, Bohrer und dergleichen mit sehr viel höheren Geschwindigkeiten anzutreiben als die älteren bandgetriebenen Systeme. Dieser Vorteil ist besonders bemerkenswert im Falle der luftgelagerten, luftbetriebenen Turbinen, die eine Stützkonstruktion aufweisen und einen Werkzeug aufnehmenden Rotor mit axial getrennten Lagerflächen und Lagerhilfsmitteln enthalten, die um die Lagerfläohen angeordnet sind, wobei die Lager mit Hilfsmitteln zum Einführen von Luft in den Raun zwischen den Lagerflächen des Rotors und den Innenflächen der Lagerhilfsmittel zur Bildung eines Luftlagers ausgerüstet sind.

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Die luftbetriebenen, luftgelagerten Turbinen haben jedoch bei ihrer Anwendung in zahnärztlichen Instrumenten einen erheblichen Nachteil, nämlich ihr verhältnismässig grosses Ausmass. Während die in zahnärztlichen Griffstücken verwendeten Turbinen sehr klein sind, ist es Tatsache, dass das Ausmass des die Turbine enthaltenden Kopfteiles des Griffs im allgemeinen grosser ist als dasjenige eines älteren, herkömmlichen Kopfteils und dass diese Vergrösserung des Kopfs sich bei der Benutzung als sehr nachteilig erweisen kann, beispielsweise durch Behinderung der Sicht auf Teile des zu behandelnden Zahns, und seine Grosse macht das Arbeiten an den hinteren Zähnen besonders schwierig, insbesondere bei der Behandlung von Kindern·

Es ist deshalb ein Merkmal der Erfindung, eine kleine, hoohtourige, luftbetriebene, luftgelagerte Turbine zu schaffen, die zur Verwendung in zahnärztlichen Griffen geeignet ist und die im allgemeinen kleinere Gesamtdimensionen hat als diejenigen ähnlicher Turbinen, die bisher für solche Zwecke verwendet worden sind. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere luftbetriebene, luftgelagerte Turbinen, bei denen die Lagerung über eine Drucklageranordnung erfolgt und die Lagerhilfsmittel nachgiebig in der Abstützung mit Hilfe eines nachgiebigen, zusammenpressbaren Mediums montiert sind. Solche Turbinen sind beispielsweise in den britischen Patentschriften 1.018.300, 1.189.884, I.I96.656, I.254.565 und I.27I.262 beschrieben. Im allgemeinen wird der Rotor in diesen Vorrichtungen durch zwei voneinander unabhängig in der allgemeinen Stützkonstruktion montierten Lagerelementen durch ein nachgiebig zusammendrückbares Medium gestützt, das jedes Lagerelement umgibt und einen gasdichten Verschluss zwischen dem Lagerelement und der Stützkonstruktion bildet.

In allen Turbinen dieser Art sind die La.; ^r aus zwei Elementen gebildet, einem äusseren Element, das mit den nachgiebigen Stützhilfsmitteln in Eingriff steht, und einem inne-

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ren Element, das das Lager kennzeichnet. Es wurde nun gemäss der vorliegenden Erfindung gefunden, dass ein solches Lagerteil von einheitlicher Konstruktion sein und ein einfaches Element mit einer Aussenflache enthalten muss, die mit Hilfsmitteln zum Eingriff mit einem Paar nachgiebigen umgebenden Stützteilen ausgestattet sein muss, zwischen denen ein oder mehrere Durchbrüche von der Aussenseite zur Innenseite des Teils vorhanden sein müssen, so dass Luft zur Lagerspalte durchtreten kann, die durch die Innenfläche des Lagers und die Aussenf lache des Rotors gebildet wird.

Demgemäss sieht eine Ausführungsforra der vorliegenden Erfindung eine gasbetriebene, gasgelagerte Turbine vor mit einer Stützkonstruktion, einem das Werkzeug aufnehmenden Rotor mit axial voneinander getrennten Lagerflächen und Hilfsmitteln aus zwei Lagerelementen, die unabhängig voneinander und nachgiebig in der Stützkonstruktion mit Hilfe eines Paares nachgiebiger Stützteile montiert sind und die das Lagerelement umgeben, in welchem jedes Lagerelement von einheitlicher Konstruktion und mit einem oder mehreren Durchbrüohen von der Aussen- zur Innenfläche des Elements ausgestattet ist.

Die Lagerelemente sind zweokmässlg aus einem hitzebeständigen harten Material, wie Wolframkarbid oder Siliziumnitrid, hergestellt. Die nachgiebigen Stützteile, die jedes Lagerelement in der Stützkonstruktion nachgiebig aufnehmen, bestehen zweokmässig aus O-Ringen und um die Wirkungen eines "selbst erzeugten Wirbels" (wie in der britischen Patentschrift LOI8.3OO beschrieben) zu überwinden, sind diese O-Ringe zweckmässig aus weichem Material hergestellt. Für den Fall, dass die nachgiebigen Stützhilfsmittel andere Querschnitte als die O-Rlnge besitsen, ist es wünschenswert, um die Wirkungen eines "selbst ausgelösten Wirbels" zu überwinden und dabei zu gestatten, dass die Turbine eine sehr hohe Geschwindigkeit erreicht (beispielsweise in der Qrössenordnung von 500.000 Umdrehungen pro Minute oder mehr), dass

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die nachgiebigen Stützhilfsmittel mechanisch äquivalent sind, d.h. die selbe Nachgiebigkeit und Zusammendrückbarkeit aufweisen wie die O-Ringe aus weichem Material. So können beispielsweise nachgiebige Stützteile verwendet werden, die die Form von L- oder U-fÖrmigen Dichtungen oder V-förmigen Dichtungen aufweisen, wie in der britischen Patentschrift I.254.563 beschrieben ist, und die aus verhältnismässig hartem Material hergestellt, aber noch mechanisch den O-Ringen aus weichem Material äquivalent sind.

Die Verwendung von einheitlichen Lagerelementen gemäss der Erfindung macht es möglich, die Gesamtdimensionen der Turbinen gemäss der Erfindung bedeutend herabzusetzen; so beträgt beispielsweise der Durchmesser einer Turbine gemäss der Erfindung etwa 9 mm im Vergleich zu einem Durchmesser von etwa 11 mm bei einer Turbine, die gemäss der britischen Patentschrift 1.O18.J5OO hergestellt ist,und die Gesamtlänge des Turbinengehäuses gemäss der vorliegenden Erfindung beträgt etwa 11 mm im Vergleich zu 14 mm bei einer Turbine herkömmlicher Art. Es bedarf keiner Erwähnung, dass diese Zahlen entsprechend.der obigen Kombination eine sehr beachtliche Abnahme des Volumens darstellen, so dass die Turbinen gemäss der vorliegenden Erfindung für zahnärztliche Zwecke weitaus besser geeignet sind.

Ein anderer Vorteil des Lagerungssystems gemäss der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass als Ergebnis dieser Verringerung im äusseren Lagerdurchmesser der effektive Lagerbereich und die Belastungsfähigkeit des Lagersystems erhöht wird und deshalb können Turbinen mit dem Lagersystem gemäsE der vorliegenden Erfindung zur Anwendung grösserer Schneiddrucke verwendet werden, ohne Überlastung des LagersysteiHS. Auf diese Weise können die Lagersysterae gemäss der vorliegenden Erfindung zur Verbesserung herkömmlicher gasgelagerter, gasbetriebener Turbinen verwendet werden.

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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert:

Pig. 1 stellt die Teilschnittansicht einer zahnärztlichen Turbine an der Linie I - I gemäss Fig. 2 dar;

Fig. 2 zeigt eine entgegengesetzte Schnittansicht an der Linie II - II nach Fig. 1; und

Fig. jj ist der Schnitt eines Lagers an der Linie III III nach Fig. 1.

Die Turbine enthält ein hohles Gehäuse 1, das an beiden Enden offen ist. Das eine Ende des Gehäuses besitzt eine zentrale öffnung koaxial mit einem Rotor 2, so dass das eine Ende jj des Rotors mit Spielraum austreten kann und ein Einsteckende in der Bohrung Ja bildet, in das die Welle eines normalen (nicht dargestellten) Zahnbohrers eingeführt werden kann. Das andere Ende des Gehäuses ist vollkommen offen und der Durchmesser ist grosser als der grösste Durchmesser des Rotors 2, um die Einführung des Rotors und seiner Lager von diesem Ende her zu gestatten. In der Nähe des letztgenannten offenen Endes befindet sich ein äusserlich angeordnetes Schraubgewinde 4 zur Aufnahme einer scheibenförmigen Endplatte 5 für das Gehäuse.

Das Gehäuse ist nahezu zentral mit einer inneren zylindrischen Fläche 6 von etwas grösserem Durohmesser als die angrenzenden Flächen 7 und δ ausgerüstet« wobei die Fläche 6 nahezu dem Mittelteil des Rotors, auf dem sich die Turbinenschaufein 9 befinden, entspricht und so einen Luftkanal 10 bildet.

Ein Innenkanal 11 für Druckluft verläuft zum Schaft 12 des Turbinengehäuses und tritt mit einer Eintrittsöffnung IJ in den Kanal 10 ein, wodurch die Luft folglich vom Kanal 10 durch eine Absaugöffnung 14 weiterströmt. Die zwei nahezu gleiohen zylindrischen Flächen 7 und 8 auf jeder Seite der zentralen Fläche 6 sind koaxial und von gleichem Durch-

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messer und dienen zur Aufnahme zweier ähnlicher Lagerelemente 15 und 16.

Der Innenkanal 11 für Druckluft besitzt zwei Hilfskanäle 18 und 19, die sich in das Innere des Gehäuses mit den öffnungen 20 und 21 öffnen und die jeweils an den koaxialen Flächen 7 und 8 des Gehäuses angebracht sind.

Jedes Lagerelement 15* l6 besitzt auf seiner äusseren zylindrischen Fläche zwei ähnliche Umfangsrillen 22, von denen jede einen O-Ring 2J5 aufnimmt. Zwischan den Rillen 22 befindet sich die Rille 24 mit sechs flachen Flächen, von denen jede ein Radialloch 26 besitzt, so dass die Luftzufuhr zu den öff igen 20 und 21 atattfinden kann, um nach den inneren Lagerflächen der Lagerelemente 15 und 16 weiter zu strömen.

Jedes Lagerelement 15, X6 ist inr- rh.alb einer der zylindrischen Flächen 7 oder 8 des Gehäuses 1 angeordnet und wird darin durch ein Paar axial voneinander angeordneten Gummi-O-Ring en 23 gestützt, von denen jeder in einer Aussenrille 22 gehalten ist. Diese O-Ringe 23 dienen nicht nur zur Montage der Lagerelemente 15, 16 im Gehäuse 1, sondern dichten auch den zugeführten Luftstrom in der Mitte für die Turbinenschaufeln ab, so dass dieser nicht nach auswärts treten kann ausserhalb der Lagerelemente 15* l6 nach den Enden des Gehäuses 1.

Während die Erfindung besonders unter Bezugnahme auf gasbetriebene, gasgelagerte Turbinen abgestellt ist, ist es selbstverständlich, dass das Lagerungssystem gemäss der Erfindung auch bei anderen, kleinen, hochtourigen Rotationsmaschinen mit Gaslagerung, wie beispielsweise Elektromotoren, verwendet werden kann.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   β..! ..ίΊ as ca aase ras sas

   ) Gasbetriebene, gasgelagerte Turbine, insbesondere für zahnärztliche Zwecke, mit einer Stützvorrichtung, einem Werkzeug aufnehmenden Rotor mit axial im Abstand voneinander angeordneten Lagerflächen und Lagerhilfsmitteln aus zwei Lagerelementen, beispielsweise aus Wolframkarbid oder Siliziumnitrid, von denen jedes unabhängig und nachgiebig in der Stützkonstruktion mit Hilfe eines Paares nachgiebiger Stützteile, die das Lagerelement umgeben, montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Lagerelement (15# 16) von einheitlicher Konstruktion und mit einer oder mehreren DurohbrUchen versehen ist, die sich von der äusseren zur inneren Fläche des Elements erstrecken.
2. 2.) Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebigen Stützteile aus O-Ringen (2J) bestehen.
3. 2·) Turbine nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, dass die nachgiebigen Stützteile L-, U- oder V-geformte Dichtungen darstellen.
4. 4.) Turbine nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebigen Stützteile in einem Paar ringförmiger Rillen (22) auf der Aussenfläche des Lagerelements (15, 16) montiert sind.
5. 5.) Turbine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (15* 16) mit einer Anzahl am Umfang und mit gleichem Abstand angeordneten.Offnungen (26) versehen ist, die sich von der Aussen- zur Innenfläche des Elements erstrecken.

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6. 6.) Turbine nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, dass, sich die öffnungen einwärts von einer ringförmigen Rille (24) auf der Aussenfläche des Lagerelements erstrekken„

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