DE2920009A1

DE2920009A1 - Vorrichtung zum steuern der heizleistung eines zahnaerztlichen spritzhandstueckes

Info

Publication number: DE2920009A1
Application number: DE19792920009
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Kaercher; Josef Ing Grad Pabst; Helmut Ing Grad Schneider
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-05-17
Filing date: 1979-05-17
Publication date: 1980-11-20

Description

Vorrichtung zum Steuern der Heizleistung eines zahn-
ärztlichen Spritshandstückes Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern der Heizleistung eines zahnärztlichen Spritzhandstückes, welches ein im Strömungsweg eines zu erwärmenden Mediums (Luft und/oder Wasser) befindliches Heizelement enthält.
Die Steuerung der Heizleistung bei zahnärztlichen Spritzhandstücken erfolgte bisher in der Weise, daß das Heizelement mittels eines Leistungsschalters über eine fingerbetätigte Handhabe am Handstück ein- und ausgeschaltet wurde. Zur Temperatursteuerung hat man ein Bimetallrelais vorgesehen, welches die Heizleistung von einem anfangs hohen auf einen nach einer bestimmten Zeitspanne niedrigeren Wert umschaltete (DE-OS 15 66 262).
Die Ausgangstemperatur des Mediums kann bei einer solchen Anordnung nach der Aufheizung, je nach dem Rp 5 Ri / 14.5.1979 wie hoch die Eingangstemperatur. des Mediums vor dem Heizelement ist, unter Umständen sehr stark schwanken.
Nachdem die Heizelemente praktisch nur für Kurzzeitbetrieb ausgelegt sind, dort also mit Überlast betrieben werden, um die erforderliche sofortige Aufheizung des Mediums beim Durchströmen zu gewährleisten, brennen die Heizwicklungen bei einem Ausbleiben des Medienstromes schon nach sehr kurzer Zeit durch.
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der angegebenen Nachteile, insbesondere des Durchbrennens des Heizelements bei nicht vorhandenem strömenden Medium, eine Sicherstellung weitgehend konstanter Medientemperatur zu gewährleisten.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die Versorgung eines zahnärztlichen Spritzhandstückes mit einem Spritzmedium in einer Prinzipdarstellung.
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild zur Steuerung der Heizleistung des Heizelements.
Fig. 3 den Aufbau eines Strömungswächters teilweise im Längsschnitt.
Die Fig. 1 zeigt in einer Prinzipdarstellung ein zahnärztliches Spritzhandstück 1,deni von einer Medienquelle 2 ein Medium (Luft und/oder Wasser) zugeführt wird. Im Handstück 1 ist ein von einer fingerbetätigten Handhabe 3 betätigbares Ventil 4 angeordnet. Im Strömungsweg 5 des Mediums und innerhalb des Handstückes 1 sind ferner ein Heizelement 6 z. B. in Form einer Heizpatrone sowie ein steuerbarer Halbleiter 7 angeordnet.
Als steuerbarer Halbleiter ist ein temperaturabhängiger Widerstand vorgesehen, der in Strömungsrichtung gesehen nach dem Heizelement 6 im Strömungsweg 5 des Mediums angeordnet ist. Zwischen der Medienquelle 2 und dem Handstück 1 ist ein Strömungswächter 8 geschaltet, mit dem, wie nachfolgend noch näher erläutert wird, bei dem einen Ausführungsbeispiel verhindert wird, daß das Heizelement 6 bei ruhendem Medium aufgrund von Temperaturschwankungen am temperaturabhängigen Widerstand 7 eingeschaltet wird.
Anhand der Prinzipdarstellung in Fig. 2 werden zwei Verfahren zur Steuerung der Heizleistung der Spritze beschrieben. Bei beiden Ausführungen kann als temperaturabhängiger Widerstand 7 entweder ein Kalt- oder ein Heißleiter vorgesehen sein.
Beim einen Verfahren wird unter Verwendung einer Konstantstromquelle 9 der temperaturabhängige Widerstandeuf eine konstante Temperatur aufgeheizt. Bei der an sich frei wählbaren konstanten Temperatur (zweckmäßigerweise im Bereich der Körpertemperatur) liegt eine entsprechende Spannung am einen Eingang eines Differenz- bzw.
Operationsverstärker-10 an. Am anderen Eingang liegt die gleiche Spannung, von einer Referenzspannungsquelle 11 erasgt, an. Bei strömendem Medium mit einer niedrigeren Temperatur als vorgewählt, erfolgt eine Abkühlung des temperaturabhängigen Widerstandes 7, die eine Ankerung der an ihm abfallenden Spannung zur Folge hat. Diese Spannungsänderung ist in dem zu betrachtenden Temperaturbereich von etwa 100 bis 370 C als linear anzusehen.
Der Spannungsabfall am temperaturabhängigen Widerstand 7 wird im Operationsverstärker 10 mit der vorgegebenen Spannung aus der Referenzspannungsquelle 11 verglichen und daraus ein Fehlersignal gewonnen. Bei einer vorhandenen Spannungsdifferenz am Eingang des Operationsverstärkers 10 wird über dessen Ausgang ein Signal an ein Stellglied 12 gegeben, welches einen Triac 13 steuert. Der Triac 13 legt das Heizelement 6 an eine Wechselspannung bzw. trennt dieses wieder von ihr.
Als Stellglied 12 kann eine an sich bekannte Phasenanschnittsteuerung mit variablem Zündzeitpunkt vorgesehen werden. Denkbar ist auch die Verwendung von Transistoren im Schaltbetrieb die von einem pulsdauermodulierbarem Stellglied angesteuert werden, wobei eine gleichgerichtete Versorgungsspannung erforderlich ist. Anstelle des Triac 13 können auch zwei gegeneinander geschaltete Thyristoren verwendet werden.
Dadurch daß der temperaturabhängige Widerstand auf eine konstante Temperatur aufgeheizt wird, die zweckmäBigerweise bei etwa 400 C liegt, ist ein Einschalten der Heizung nur bei strömendem Medium gewährleistet. Bei ruhendem Medium kann in der Regel kein Fehlersignal erzeugt werden, so daß die Heizung ausgeschaltet bleibt.
Beim zweiten Verfahren wird der temperaturabhängige Widerstand 7 von einem konstanten Strom durchflossen, wobei der Strom so niedrig ist, daß es nicht zu einer merklichen Aufheizung des Widerstandes 7 kommt. Die Referenzspannung ist in diesem Falle an der Spannungsquelle 11 so auszulegen, daß bei Erreichen der gewünschten Medientemperatur kein Fehlersignal: -am Ausgang -des Operationsverstärkers 10 erzeugt wird. Bei darunterliegenden Temperaturen ergibt sich ein Spannungsabfåll am Widerstand 7 und damit ein Differenzsignal am Eingang des Operationsverstärkers 10. Der Operationsverstärker aktiviert das Stellglied 12, welches schließlich den Triac 13 steuert. Im Gegensatz zu der vorgenannten Lösung muß bei dieser Ausführung dafür gesorgt werden, daß die Heizung nicht bereits bei ruhendem Medium einschaltet. Zu diesem Zweck ist der in Fig. 1 bereits erwähnte und in Fig. 3 noch näher erläuterte Strömungswächter 8 vorgesehen. Mit dem Strömungswächter 8 kann die Frequenz eines Oszillators 14werstimst und über dessen Ausgang und eine Signalauswerteeinrichtung 22 das Stellglied 12 aktiviert werden.
Die Fig. 3 zeigt den Aufbau des Strömungswächters 8.
Der Strömungswächter 8 besteht im wesentlichen aus einem Hohlkörper 15 (Rohr) aus magnetisch nichtleitendem Material mit einem seitlichen Anschluß 16 für den Eintritt und einem Anschluß 17 für den Austritt des Mediums. Im Hohlkörper 15 ist zwischen einem unteren Anschlag 18 und einem oberen Anschlag 19 ein weichenmagnetischer Kern 20 bewegbar, der beim Durchströmen des Mediums seine Lage innerhalb der Anschläge 18 und 19 verändert.
Außen auf dem Hohlkörper 15 ist eine Spule 21 angeordnet, deren Abmessung in Auslenkung, also in Strömungsrichtung gesehen, gleich oder kleiner ist als die Auslenkung die der Kern 20 durch das Strömungsmedium innerhalb der Anschläge 18 und 19 erfährt. Die Spule ist frequenzbestimmender Teil des Oszillators 14; das bedeutet, daß bei einer Auslenkung des Kerns 20 die Induktivität der Spule 21 verändert wird. Aus der sich ergebenden Frequenzänderung in Folge einer Verstellung des Kerns 20 innerhalb der Begrenzungen 18 und 19 kann somit das Stellglied 12 aktiviert werden. Eine Aktivierung kann in bekannter Weise z. B. dadurch erfolgen, daß die Frequenzänderung aus dem Oszillator 14 mittels einer digitalen oder analogen Schaltungsanordnung 22 ausgewertet und ein Aktivierungssignal an das Stellglied 12 zum Durchschalten des Triac 13 gegeben wird.
Bei den vorbeschriebenen beiden Ausführungen ist von der Verwendung eines Heißleiters ausgegangen worden.
Bei Verwendung eines Kaltleiters ist eine entsprechende Änderung der Eingänge am Operationsverstärker 10 (Vertauschung der + Eingänge) erforderlich.

Claims

Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Steuern der Heizleistung eines zahnärztlichen Spritzhandstückes, welches ein im Strömungsweg des zu erwärmenden Mediums (Luft und/oder Wasser) befindliches Heizelement enthält, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Strömungskanal (5) und - in Strömungsrichtung gesehen - nach dem Heizelement (6) ein temperaturabhängiger Widerstand (7) angeordnet ist, der von einer Stromquelle (9) gespeist wird, und daß ein eine Spannungsänderung am temperaturabhängigen Widerstand (7) infolge einer Temperaturänderung des strömenden Mediums aufnehmendes Signalerzeugungsglied (10) vorhanden ist, welches eine Spannungsänderung mit einer vorgegebenen Spannung (11) vergleicht und bei vorhandener Differenz ein Ausgangssignal an ein Stellglied (12) zur Steuerung des Heizelementes im Sinne einer An- oder Abschaltung des Heizelements an eine bzw. von einer Spannungsquelle gibt.
2. Vorrichtung zum Steuern der Heizleistung eines zahnärztlichen Spritzhandstückes, welches ein im Strömungsweg des zu erwärmenden Mediums (Luft und/oder Wasser) befindliches Heizelement enthält, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Strömungskanal (5) und - in Strömungsrichtung gesehen - nach dem Heizelement (6) ein temperaturabhängiger Widerstand (7) angeordnet ist, der von einer Stromquelle (9) gespeist wird, und daß ein eine Spannungsänderung am tenparaturabhängigen Widerstand (7) infolge einer Temperaturänderung des strömenden Mediums aufnehmendes Slgnalerzeugungsglied (10) vorhanden ist, welches eine Spannungsänderung mit einer vorgegebenen Spannung (11) vergleidit und bei vorhandener Differenz ein Ausgangssignal an ein Stellglied (10) zur Steuerung des Heizelementes (6) im Sinne einer An- oder Abschaltung des Heizelements an eine bzw. von einer Spannungsquelle gibt und daß ein zwischen der Mediumsversorgungsquelle (2) und dem Heizelement (6) angeordneter Strömungswächter (8) vorgesehen ist, der bei strömendem Medium das Stellglied (12) aktiviert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c < g e -k e n n z e i c h n e t , daß der temperaturabhängige Widerstand (7) mittels einer Konstantstromquelle (9) auf eine konstante Temperatur gehalten wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der temperaturabhängige Widerstand (7) von einer Stromquelle (9) mit einem konstanten Strom gespeist wird, dessen Betrag so gering ist, daß er zu keiner merklichen Aufheizung des Widerstandes (7) führt.
5. Vorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Signalerzeugungsglied ein an sich bekannter Operationsverstärker (10) verwendet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Stellglied (12) eine Schaltung mit Phasenanschnittssteuerung und variablem Zündzeitpunkt vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Strömungswächter ein Hohlkörper (15), vorzugsweise ein Rundhohlkörper, aus magnetisch nichtleitendem Material vorgesehen ist, der an seinem einen Ende eine Medieneintri-t-ts- (16) und an seinem anderen Ende eine Medien- austrittsöffnung (17) enthält, daß im Durchflußkanal des Hohlkörpers (15) ein Kern (20) aus weichmagnetischem Material verstellbar geführt ist, der seine Lage in Abhängigkeit vom Durchfluß ändert, und daß außen auf dem Hohlkörper (is) und innerhalb des Verstellweges (18, 19) des Kerns (20) eine Induktionsspule (21) angeordnet ist, deren Induktivität bei Verstellung des Kerns (20) durch das strömende Medium geändert wird, und daß die Spule frequenzbestimmender Teil eines Oszillators (74) ist, der bei Frequenzänderung über eine entsprechende Schaltungsanordnung (22) ein Aktivierungssignal auf das Stellglied (12) gibt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Hohlkörper (15) vertikal angeordnet ist, so daß als Rückstellkraft für den weichmagnetischan Kern (20) die Erdanziehungskraft wirkt.