AT400668B - Dentalinstrument mit luftbetriebener turbine - Google Patents

Description

AT 400 668 B

Die Erfindung betrifft ein zahnärztliches Hand- oder Winkelstück mit einer luftbetriebenen Turbine, mit einem Treibluftzufuhrkanal und einem Abluftkanal.

Bei derartigen Instrumenten wird die Luft der Turbine durch eine Düse mit kleinem Querschnitt zugeführt und wirkt nach Art einer Peltonturbine aufgrund ihrer kinetischen Energie. Die Abluft wird von einer Stelle wieder abgeführt, die, in Drehrichtung der Turbine gesehen, knapp vor der Einblasdüse liegt.

Eine andere Art von Turbine ist ebenfalls bekannt geworden: Dabei ist auf der axial gesehen einen Seite der Turbine eine Druckkammer vorgesehen, von der die Luft durch mehrere auf einem Umfang liegende Bohrungen in schräger Richtung auf die Turbine geleitet wird. Auf der axial gesehen anderen Seite der Turbine ist eine Sammelkammer von Einbauten frei gehalten, von der die Abluft abgeleitet wird.

Nachteilig ist bei dieser Bauweise die große axiale Baulänge, die Schwierigkeit der Abdichtung der Einlaßkammer und gegebenenfalls der Sammelkammer gegenüber der Turbinenwelle, der axiale Abstand der Einmündungen der Luftleitungen und besonders die Abdichtung zwischen Druckkammer und dem ihr benachbarten Turbinenlager.

Eine wiederum andere Konstruktion ist aus der DE 1 094 921 C bekannt geworden: Dabei wird ein Luftstrom auf nicht näher geoffenbarte Weise einem Turbinenläufer zugeführt, der in einer zylindrischen Kammer rotiert und axial an beiden Enden von Kugellagern getragen wird. Die Abluft tritt durch die Kugellager axial aus und wird von zwei schrägen Sammelkanälen zurück in die Mittelebene und in einen Abluftkanal geleitet.

Dabei ist die Möglichkeit erwähnt und dargestellt, den Läufer exzentrisch im Gehäuse zu lagern. Warum dies geschieht und weiche Effekte damit erreicht werden, wird nicht angegeben. Interessanterweise bildet sich durch die dargestellte Exzentrizität ein Ringspalt zwischen Läufer und Gehäuse aus, dessen Breite zuerst zunimmt und dann abnimmt, was zu unerwünschten axialen Rückströmungen aus dem Bereich der Kugellager in den Spaltbereich führt.

Aus der AT 371 329 B und der DD 142 940 C sind Lamellenmotoren für zahnärztliche Handstücke bekannt geworden, die aber wegen der internen Reibung und dem dadurch bedingten Verschleiß keine große Verbreitung gefunden haben.

Aus der SU 1 149 921 A ist ein Antrieb bekannt, bei dem ein Reuleaux-Dreieck als Rotor verwendet wird, das spielfrei in einem quadratischen Gehäuse umläuft, wobei seine Achse sich fortwährend verschiebt. Die Luft wird dieser Turbine durch vier Düsen aus einem Kanal mit gleichbleibendem Querschnitt zugeführt.

Die bei der Behandlung mit einem solchen unrund laufenden Instrument beim Patienten auftretenden Schmerzen verhindern jeden Einsatz trotz der angeblich verbesserten Bohrleistung.

Die eingangs erläuterten zahnärztlichen Instrumente sind seit vielen Jahren bekannt und haben sich auf Grund ihrer Vorteile weitgehend durchgesetzt. Diese Vorteile sind die Annehmlichkeiten für den Patienten zufolge der extrem hohen Drehzahlen derartiger Turbinen, die dadurch mögliche hohe Arbeitsleistung, die geringe Baugröße u.ähnl.

Es sind diese Instrumente aber auch mit Nachteilen behaftet, die die gleichen Ursachen wie die Vorteile haben und somit systemimmanent sind: Durch die hohe Drehzahl kommt es zu einem hohen und in seiner Tonhöhe unangenehmen Geräuschpegel; zu hohen Ultraschailanteiien im Geräusch, die zwar nicht mehr hörbar, aber für den Benutzer, der regelmäßig und langzeitig mit solchen Instrumenten arbeitet, lästig und zum Teil der Gehorkraft abträglich sind; zu höchstfrequenten Vibrationen mit geringen Amplituden, die unangenehm und für die Gesundheit des Benutzers schädlich sind.

Die Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile zu vermeiden, ohne daß die Vorteile der vorbekanrrten Instrumente verloren gehen und beruht auf der Erkenntnis, daß ein großer Teil der vorgenannten Probleme durch das stoßartige Durchlaufen der einzelnen Turbinenschaufein durch den Antriebsluftstrahl bedingt ist.

Es werden erfindungsgemäß die oben genannten Probleme dadurch wesentlich reduziert oder vollständig vermieden, daß der Treibluftzufuhrkanal in einen im wesentlichen in der Rotormittelebene liegenden, um die Turbine führenden Ringkanal mündet, dessen Querschnitt sich, in Drehrichtung der Turbine gesehen, verkleinert.

Dieser Ringkanal kann entweder zur Turbine hin offen sein oder es kann eine Ringwand zwischen dem Ringkanal und der Turbine vorgesehen sein, die mehrere Öffnungen aufweist.

Durch diese Maßnahmen wird das periodische Eintreten einer Turbinenschaufel in den Luftstrom vermieden bzw. werden bei Vorsehen mehrerer Lufteintrittsöffnungen die entsprechenden Stöße wesentlich reduziert, was auch eine merkliche Verringerung der Vibrationen im hörbaren und im Ultraschallbereich mit sich bringt, wobei das Drehmoment der Turbine vergleichmäßigt und dadurch die Laufcharakteristik der Turbine verbessert wird, ohne daß die Drehzahl nachteilig beeinflußt wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert, dabei zeigt die Fig. 1 den Kopf eines dentalen Instrumentes mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten Turbine im Schnitt entlang der Linie l-l der Fig. 2, ’iW· I ^'! ' ''ii* Nil.

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Claims (6)

1. AT 400 668 B die Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie ll-ll der Fig. 1 und die Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsart in einem Schnitt analog zur Fig. 2. In Fig. 1 ist der vorderste Teil eines dentalen Instrumentes mit einer Turbine 1 dargestellt. Die Turbine 1, die aus einem Wellenzapfen und einem Laufschaufelkranz besteht, ist in Kugellagern 2, 3 gelagert Land 5 wird von einem Luftstrom angetrieben, wobei in Fig. 1 nur der Kanal R für den Rücktransport der abgearbeiteten Luft strichliert dargestellt ist. Die weiteren in Fig. 1 dargestellten nicht unmittelbar zur Turbine gehörenden Bauteile, wie der Druckknopf, der eine Spannzange im Inneren der Turbinenwelle zum Werkzeugwechsel betätigt und <Se Austrittsdüsen für Kühlwasser und -luft o.dergl., die schräg zum Werkzeug hin gerichtet sind, sind für de io vorliegende Erfindung ohne Interesse und werden daher nicht weiter erläutert. Als erfindungswesentlicher Teil ist der Ringkanal 4 im Spalt zwischen der Turbine 1 und dem durch den Instrumentenkopf 5 gebildeten Gehäuse der Turbine zu erkennen. Wie aus Fig. 2 besser ersichtlich ist, liegt dieser Ringkanal 4 im Bereich der Schnittebene INI und bildet eine Fortsetzung des Treibluftkanals 6, in dem der Strom der Treibluft durch den Pfeil T angedeutet 75 ist. Die axiale Höhe des Ringkanales 4 ist deutlich geringer als die Höhe der Turbine 1. Der (radiale) Querschnitt des Ringkanals 4, der im Schnitt der Fig. 1 als taschenförmige Ausnehmung erscheint, verengt sich in Richtung der Treibluftströmung sukzessive, sodaß die Treibluft kontinuierlich in den Drehbereich der Turbinenschaufeln 7 gedrängt wird. Durch diese Maßnahme wird die periodisch schlagende Beaufschlagung der Turbinenschaufeln 7, wie 20 sie gemäß dem Stand der Technik, bei dem der Treibluftkanal 6 mit einer einzigen Öffnung in den Turbinenbereich mündete, erfolgte, vollständig vermieden. Die Beaufschlagung erfolgt daher, ohne daß Vibrationen angeregt bzw. angefacht werden. Das Ende des Ringkanales liegt vor dem Beginn eines Ausströmkanales 8, von dem die abgearbeitete Luft (Pfeil R) in den Rückströmkanal 9 gelangt. Durch diesen Winkelabstand zwischen dem Ringkanal 4 und 25 dem Ausströmkanal 8 wird ein weitgehendes Abarbeiten der in der Treibluft enthaltenen kinetischen Energie sichergestellt. Fig. 3 ist ein Schnitt analog zum Schnitt der Fig. 2 bei einer Variante eines erfindungsgemäßen Dentalinstrumentes. Bei dieser Variante ist eine Ringwand 12 zwischen dem Ringraum 4 und der Turbine vorgesehen, deren innere Oberfläche etwa in dem Bereich verläuft, in dem bei Turbinen gemäß dem Stand 30 der Technik die innere Oberfläche der Turbinenkammer verläuft. Zwischen dem Ringraum 4 und der Turbinenkammer sind Verbindungen in Form mehrerer Öffnungen 10 vorgesehen, wobei der Abstand (Umfangswinkel) benachbarter Öffnungen, entsprechend deren Teilung t deutlich verschieden von der Rotorschaufelteilung T sein muß und gegebenenfalls variabel ist. Auf diese Weise werden die Stöße beim Eintritt der Turbinenschaufeln in die einzelnen Luftströme deutlich verringert 35 und zeitlich so versetzt, daß es zu keiner gleichphasigen Addition kommt. Die Ausführungsform nach Fig. 2 ist für einen größeren Luftdurchsatz bei etwas niedrigerer Drehzahl und höherem Drehmoment als die Ausführungsform nach Fig. 3 gedacht. Patentansprüche 40 1. Dentalinstrument mit luftbetriebener Turbine (1), mit einem Treibluftzufuhrkanal (6) und einem Abluftkanal (9), dadurch gekennzeichnet, daß der Treibluftzufuhrkanal (6) in einen im wesentlichen in der Rotormittelebene liegenden, um die Turbine führenden Ringkanal (4) mündet, dessen Querschnitt sich, in Drehrichtung der Turbine (1) gesehen, verkleinert. 45
2. 2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (4) zur Turbine (1) hin offen ist.
3. 3. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ringkanal (4) und der so Turbine (1) eine Ringwand (12) vorgesehen ist, die mehrere Öffnungen (10) aufweist, wobei der als Umfangswinkel gemessene Abstand (t) benachbarter Öffnungen unterschiedlich von der Rotorschaufelteilung (T) ist.
4. 4. Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Umfangswinkel gemessenen 55 Abstände (t) benachbarter Öffnungen (10) der Ringwand (12) unterschiedlich voneinander sind.
5. 5. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Höhe des Ringkanales (4) kleiner als die axiale Höhe der Turbine (1) ist. 3 AT 400 668 B
6. 6. Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ringkanal (4) über zumindest 180' des Turbinenumfanges erstreckt. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 4