TWI751884B - 手持式氣體驅動醫療設備 - Google Patents

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TWI751884B TW110101333A TW110101333A TWI751884B TW I751884 B TWI751884 B TW I751884B TW 110101333 A TW110101333 A TW 110101333A TW 110101333 A TW110101333 A TW 110101333A TW I751884 B TWI751884 B TW I751884B
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Abstract

一種手持式氣體驅動醫療設備，包括機頭，所述機頭包括外殼以及轉動地設置於所述外殼內的風輪，所述外殼內形成有容置腔收容所述風輪，所述外殼上形成有連通所述容置腔的主氣孔與排氣孔，所述外殼環繞容置腔的內壁面上設有若干凹槽，所述凹槽沿外殼的周向間隔分佈，本發明通過凹槽反射射向凹槽的旋轉氣流，造成氣流方向以及速度的改變而形成干擾氣流，即能有效降低機頭空轉時的轉速，又能有效保證機頭磨削牙齒時的扭力輸出，而且整體結構簡單、易於成型、成本可控。

Description

手持式氣體驅動醫療設備
本發明涉及醫療器械技術領域，尤其涉及一種手持式氣體驅動醫療設備。
渦輪手機通過壓縮空氣吹動風輪旋轉產生動力，常被用於磨削牙齒等。通常，渦輪手機的機頭切削轉速約為20萬轉/分鐘，以保證磨削牙齒時機頭能產生足夠的扭力，避免機頭卡停不轉或轉速過低，影響工作效率。
然而，為保證渦輪手機的切削轉速，其機頭的空載轉速高達30~45萬轉/分鐘，在很大程度上縮減了機頭軸承的使用壽命。為此，業內有採用高質量的高速軸承來承受機頭的高轉速，以提升軸承的使用時間，但高速軸承價格昂貴，這在很大程度上提高了成本；另外也有通過對機頭的主氣孔限壓來限制主氣孔處壓縮空氣的流速，實現降低機頭轉速、提高軸承使用壽命的目的，但這會使得機頭扭力不夠，影響醫生的工作。
有鑑於此，吾等發明人乃潛心進一步研究，並著手進行研發及改良，期以一較佳發明以解決上述問題，且在經過不斷試驗及修改後而有本發明之問世。
有鑑於此，提供一種可以有效解決上述問題的手持式氣體驅動醫療設備。
一種手持式氣體驅動醫療設備，包括機頭，所述機頭包括外殼以及轉動地設置於所述外殼內的風輪，所述外殼內形成有容置腔收容所述風輪，所述外殼上形成有連通所述容置腔的主氣孔與排氣孔，所述外殼環繞容置腔的壁面上設有若干凹槽，所述凹槽沿外殼的周向間隔分佈。
在一實施例中，在所述容置腔的壁面的周向上，所述凹槽分佈於主氣孔與排氣孔之間，所述凹槽整體上與主氣孔在周向上的間隔大於所述凹槽整體上與排氣孔在周向上的間隔。
在一實施例中，所述凹槽的數量為3-150個。其中，任意相鄰的兩個凹槽的中心在周向上的間隔所對應的弧長不大於半個圓周。
在一實施例中，所述凹槽相對於容置腔的壁面在徑向上的下凹深度不大於1.0mm。
在一實施例中，所述凹槽的軸向長度小於10mm，每一凹槽為相對外殼的軸線平行的連續或斷續的直槽。或者，每一凹槽為相對外殼的軸線傾斜一定角度的連續或斷續的斜槽。每一凹槽為沿容置腔的壁面呈螺旋狀延伸的螺旋槽。
在一實施例中，所述凹槽的徑向橫截面為圓弧形、抛物線型、三角形、梯形或不規則形狀。
在一實施例中，所述凹槽的壁面為圓弧形，其對應的圓弧半徑大於所述凹槽的徑向深度。
相較於現有技術，本發明手持式氣體驅動醫療設備在其外殼環繞風輪的壁面上凹陷形成凹槽，反射射向凹槽的旋轉氣流，造成氣流方向以及速度的改變而形成干擾氣流，即能有效降低機頭空轉時的轉速，又能有效保證機頭磨削牙齒時的扭力輸出，而且整體結構簡單、易於成型、成本可控。
〔本發明〕
10:機頭
11:密封圈
12:外殼
120:軸孔
122:容置腔
123:壁面
124:容置空間
125:流道
126:主氣孔
127:排氣孔
128:凹槽
129:壁面
14:後蓋
16:中軸
18:風輪
19:軸承
20:手柄
30:旋轉氣流
32:干擾氣流
[圖1]為本發明手持式氣體驅動醫療設備一實施例的結構示意圖；[圖2]為圖1所示手持式氣體驅動醫療設備的徑向剖視圖，圖中以箭頭示意內部氣流流向；[圖3]為圖1所示手持式氣體驅動醫療設備的軸向剖視圖；[圖4]為圖1所示手持式氣體驅動醫療設備的機頭外殼的軸向剖視圖；[圖5]為圖4所示外殼沿A-A線的剖視圖；[圖6]為圖5所示外殼沿B-O-B線的剖視展開圖；[圖7A-9B]示出了凹槽的不同形式。
關於吾等發明人之技術手段，茲舉數種較佳實施例配合圖式於下文進行詳細說明，俾供 鈞上深入瞭解並認同本發明。
為了便於理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中示例性地給出了本發明的一個或多個實施例，以使得本發明所 公開的技術方案的理解更為準確、透徹。但是，應當理解的是，本發明可以以多種不同的形式來實現，並不限於以下所描述的實施例。
如圖1所示，本發明一實施例的手持式氣體驅動醫療設備包括機頭10以及與機頭10連接的手柄20。所述手柄20方便使用者，如醫生等握持。請同時參閱圖2與圖3，所述機頭10包括外殼12、連接於所述外殼12上的後蓋14、轉動地設置於所述外殼12內的中軸16、以及套設於所述中軸16上的風輪18。如圖4所示，所述外殼12整體上為圓筒狀結構，內部形成有貫穿的軸孔120。所述後蓋14封蓋於外殼12的軸向一側端，所述中軸16轉動地設置於軸孔120中，中軸16的一端支撐於所述後蓋14上、另一端穿過所述外殼12的軸線另一側端並向外伸出。所述風輪18固定套設於中軸16上並帶動中軸16同步轉動，兩者可以是緊配合、鍵合、卡扣配合等。
所述外殼12的內壁面的軸向中間部分沿徑向凹陷形成一環繞所述軸孔120的容置腔122，用於設置所述風輪18。請同時參閱圖2，所述風輪18的直徑略小於所述容置腔122的直徑，風輪18在裝配於所述外殼12內之後其外邊緣與外殼12環繞所述容置腔122的壁面123在徑向上相間隔，兩者之間形成環繞所述風輪18的流道125。較佳地，所述外殼12的內壁面於容置腔122的軸向兩側端分別沿徑向凹陷形成一環繞所述軸孔120的容置空間124，所述每一容置空間124內設一軸承19，支撐所述中軸16的高速轉動。所述軸承19較佳地為滾珠軸承，軸承19的徑向外壁面129與所述外殼12的內壁面之間設置有密封圈11。
請同時參閱圖4至圖6，所述外殼12上形成有與所述容置腔122相連通的主氣孔126與排氣孔127，分別用於壓縮空氣的流入與流出。本實施例中，所述主氣孔126與排氣孔127形成於所述外殼12與手柄20相連的位置處，並正對 外殼12內的風輪18。壓縮空氣由所述主氣孔126進入外殼12的容置腔122內，沿風輪18與環繞容置腔122的壁面123之間的流道125向所述排氣孔127流動(圖2所示為順時針方向流動)形成旋轉氣流30，並最終由排氣孔127向外排出。所述旋轉氣流30流過外殼12的過程中，驅動所述風輪18帶動與之樞接的中軸16沿順時針方向轉動。在其它實施例中，所述壓縮空氣也可以形成逆時針方向轉動的旋轉氣流，進而驅動風輪18與中軸16沿逆時針方向轉動，不以本實施例為限。
如圖2、圖3所示，所述外殼12環繞容置腔122的壁面123設有若干凹槽128。在所示的實施例中，這些凹槽128是通過壁面123沿徑向凹陷而形成。所述凹槽128相對於壁面123在徑向上下凹的深度T遠小於外殼12的徑向厚度，也就是說凹槽128是未貫穿外殼12的盲槽，其徑向深度不大於1.0mm，較佳地為0.1-0.5mm。所述凹槽128在形狀上可以有多種結構，如其徑向橫截面可以是弧形、梯形、三角形、不規則形狀等。本實施例中，所述每一凹槽128的截面為圓弧形，所述圓弧的半徑R為0.5mm，凹槽128相對於壁面123下凹的深度T小於其半徑R，最大為0.3mm。
所述每一凹槽128平行於所述外殼12的軸向延伸，其軸向長度與所述風輪18的軸向高度相近並在軸向上正對所述風輪18。較佳地，所述凹槽128的軸向長度L小於10mm。本實施例中，所述凹槽128為平行於外殼12的軸向的連續直槽，其軸向長度L約為3mm。在其它實施例中，所述凹槽128也可以是相對於外殼12的軸線傾斜一定角度的斜槽(見圖7A和7B)或者也可以是沿容置腔122的壁面123呈螺旋狀延伸的螺旋槽(見圖8A和8B)等。另外，在一些實施例中，所述每一凹槽128也可以是斷續的(見圖9A和9B)。
所述凹槽128沿外殼12的內壁面的周向由主氣孔126向排氣孔127順序排布，較佳地數量為3-150個。為提高對壓縮空氣的干擾作用，任意相鄰的兩個凹槽128的中心在周向上的間隔所對應的弧長不大於半個圓周。如圖5所示，本實施例中，所述凹槽128的數量為十個，相互之間均勻間隔設置，沿氣流方向首端的凹槽128在周向上距離所述主氣孔126一定距離，末端的凹槽128在周向上相對地更靠近所述排氣孔127。換句話說，首端的凹槽128與主氣孔126之間的周向距離大於所述末端的凹槽128與排氣孔127之間的周向距離。也就是說，所述凹槽128整體上與主氣孔126之間的周向距離大於所述凹槽128整體上與排氣孔127之間的周向距離。本實施例中，所述十個凹槽128在外殼12的周向上所佔據的弧長約為半個圓周，即對應180度圓心角；相鄰的兩個凹槽128的中心在周向上的間隔所對應的弧長約為1/18個圓周，即對應20度圓心角。
所述凹槽128由外殼12環繞容置腔122的壁面123下凹而成，環繞凹槽128的壁面129與環繞容置腔122的壁面123的曲率不同，如此壁面129的各個點位的切向與壁面123的切向不同，如本實施例中，在所述凹槽128的壁面129與容置腔122的壁面123的連接處，壁面129的切向與壁面123的切向之間形成夾角α，所述夾角α約為52度。所述壓縮空氣在外殼12內沿流道125流動時，大致沿所述環繞容置腔122的壁面123流動，部分氣流會射入至凹槽128內，並在凹槽128的壁面129處被反射，如圖2所示，經過凹槽128的反射的氣流不僅在方向上產生變化，在能量上也有損失而導致速度下降，變成干擾氣流32。
本發明手持式氣體驅動醫療設備在使用時，壓縮空氣經所述主氣孔126進入機頭10的容置腔122中，沿所述風輪18與環繞容置腔122的壁面123之間的流道125高速流動，形成旋轉氣流30驅動風輪18並帶動中軸16高速轉動。由 於環繞風輪18的壁面123上形成有凹槽128，部分旋轉氣流30在沿壁面123流動的過程中進入凹槽128並被凹槽128反射，形成方向與速度均不一致的干擾氣流32，所述干擾氣流32對風輪18的高速旋轉形成阻礙，降低風輪18的轉速。所述凹槽128的數量越多，形成的干擾氣流32越多，對風輪18的降速越明顯；另外所述旋轉氣流30的速度越高，受干擾氣流32的影響越大，對風輪18的降速越明顯。
為保證本發明手持式氣體驅動醫療設備在磨削牙齒時能產生足夠的扭力，會儘量提高經過主氣孔126的壓縮空氣的流速或氣壓，讓風輪18可以獲得更大的驅動力。所述手持式氣體驅動醫療設備在空轉時，風輪18沒有負荷，其轉速相對地更高，理論上可以高達30~45萬轉/分鐘。由於凹槽128所形成的干擾氣流32對旋轉氣流30的影響，對風輪18形成阻礙，使得所述手持式氣體驅動醫療設備的實際空轉轉速明顯降低，由此使得所述軸承19可以有更長的使用壽命。所述手持式氣體驅動醫療設備在磨削牙齒時，其風輪18由於負荷的影響轉速大致會降低到20萬轉/分鐘左右，此時風輪18的轉速遠遠低於旋轉氣流30的轉速。當風輪18的轉速已經被負荷降低至約20萬轉/分鐘時，凹槽128的作用所形成的干擾氣流32對風輪18的影響基本可以忽略，保證所述手持式氣體驅動醫療設備輸出足夠的扭力，避免機頭10卡停不轉或轉速過低，保證本發明手持式氣體驅動醫療設備的工作效率。
本發明手持式氣體驅動醫療設備通過在其外殼12環繞風輪18的壁面123上設有凹槽128，射向凹槽128的旋轉氣流30被反射，造成方向以及速度的改變而形成干擾氣流32，所述干擾氣流32在機頭10空轉時對風輪18造成明顯的干擾，有效降低風輪18的轉速，延長軸承19的使用壽命；同時機頭10在磨削牙齒時受負荷的影響其風輪18的轉速本身會明顯地降低，在磨削牙齒時干擾氣 流32對風輪18的影響遠遠低於負荷的影響，因此干擾氣流32基本不會響應機頭10在磨削牙齒時的轉速，保證足夠的扭力輸出。本發明通過凹槽128的設置即能保證磨削時的扭力輸出，同時能有效降低空載時的轉速，延長軸承19的使用壽命。所述凹槽128可以通過數控車床用成型插刀做往復運動插出，也可以通過帶銑削功能的數控車床用動力頭帶銑刀加工而成，製程簡單且基本對整體成本不夠成影響。
綜上所述，本發明所揭露之技術手段確能有效解決習知等問題，並達致預期之目的與功效，且申請前未見諸於刊物、未曾公開使用且具長遠進步性，誠屬專利法所稱之發明無誤，爰依法提出申請，懇祈 鈞上惠予詳審並賜准發明專利，至感德馨。
惟以上所述者，僅為本發明之數種較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
12:外殼
122:容置腔
123:壁面
125:流道
126:主氣孔
127:排氣孔
128:凹槽
129:徑向外壁面
18:風輪
30:旋轉氣流
32:干擾氣流

Claims (10)

  1. 一種手持式氣體驅動醫療設備，包括機頭，所述機頭包括外殼以及轉動地設置於所述外殼內的風輪，其特徵在於，所述外殼內形成有容置腔收容所述風輪，所述外殼上形成有連通所述容置腔的主氣孔與排氣孔，所述外殼環繞容置腔的壁面上設有若干凹槽，所述凹槽沿外殼的周向間隔分佈，所述若干凹槽構造成用以形成對所述風輪的轉動造成阻礙的干擾氣流。
  2. 如請求項1所述之手持式氣體驅動醫療設備，其中，在所述容置腔的壁面的周向上，所述凹槽分佈於主氣孔與排氣孔之間，所述凹槽整體上與主氣孔在周向上的間隔大於所述凹槽整體上與排氣孔在周向上的間隔。
  3. 如請求項1所述之手持式氣體驅動醫療設備，其中，所述凹槽的數量為3-150個。
  4. 如請求項1所述之手持式氣體驅動醫療設備，其中，任意相鄰的兩個凹槽的中心在周向上的間隔所對應的弧長不大於半個圓周。
  5. 如請求項1所述之手持式氣體驅動醫療設備，其中，所述凹槽相對於容置腔的壁面在徑向上的下凹深度不大於1.0mm。
  6. 如請求項1至5項中任一項所述之手持式氣體驅動醫療設備，其中，所述凹槽的軸向長度小於10mm，每一凹槽為相對外殼的軸線平行的連續或斷續的直槽。
  7. 如請求項1至5項中任一項所述之手持式氣體驅動醫療設備，其中，所述凹槽的軸向長度小於10mm，每一凹槽為相對外殼的軸線傾斜一定角度的連續或斷續的斜槽。
  8. 如請求項1至5項中任一項所述之手持式氣體驅動醫療設備，其中，所述凹槽的軸向長度小於10mm，每一凹槽為沿容置腔的壁面呈螺旋狀延伸的螺旋槽。
  9. 如請求項1所述之手持式氣體驅動醫療設備，其中，所述凹槽的徑向橫截面為圓弧形、抛物線型、三角形、梯形。
  10. 如請求項8所述之手持式氣體驅動醫療設備，其中，所述凹槽的壁面為圓弧形，其對應的圓弧半徑大於所述凹槽的徑向深度。
TW110101333A 2020-06-16 2021-01-13 手持式氣體驅動醫療設備 TWI751884B (zh)

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