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Zahnärztliches Handstück
Die Erfindung betrifft ein zahnärztliches Handstück mit einer im Handstückkopf angeordneten, zum Antrieb eines rotierenden Werkzeuges dienenden Druckluftturbine, deren Welle in Druckluftgleitlagern aus zwei im axialen Abstand voneinander angeordneten und in diesem Abstand gegeneinander einstellbaren, jeweils als kombinierte Radial- und Axiallagerteile ausgebildeten Lagerteil-Paaren gelagert ist, die mit sich nach aussen erweiternden konischen Lagerflächen versehen sind und von denen das eine Lagerteil-Paar aus zwei im Handstückkopf drehfest angeordneten Lagerteilen und das andere Lagerteil-Paar aus zwei auf der Antriebswelle in axialem Abstand voneinander angebrachten und mit der Antriebswelle drehbaren Laufradlagerteilen besteht.
Bei einem bekannten zahnärztlichen Handstück dieser Art werden die im Handstückkopf drehfest angeordneten Lagerteile des einen Lagerteil-Paares durch auf Innenschulter des Gehäuses des Handstückkopfes aufliegenden Anschlagringe sowie durch Dichtungsringe in ihrer gegenseitigen Lage gehalten, von denen je zwei an einem Lagerende angeordnet sind und die nicht nur zur Abdichtung dienen, sondern auch derart schräg gegeneinander gestellt sind, dass die Lagerteile unendlich kleine seitliche oder axiale Bewegungen ausführen können, wie sie zum Selbstzentrieren der Lagerteile und zur Vermeidung einer körperlichen Berührung der sich drehenden und feststehenden Lagerteile notwendig sind. Eine gegenseitige aciale Einstellung der Lagerteil-Paare ist jedoch durch diese Dichtungsringe nicht ermöglicht.
Hiezu ist vielmehr auf die als Hohlwelle ausgebildete Turbinenwelle eine Gegenmutter aufgeschraubt, mittels der auf der Hohlwelle die konischen Laufradlagerteile des andern Lagerteil-Paares sowie das zwischen diesen angeordnete Turbinenrad in ihrer richtigen Lage gehalten werden, bei der die konischen Lagerteile der beiden Lagerteil-Paare keine gegenseitige Berührung haben und die erforderlichen Lagerspalten gebildet sind. Damit diese richtige Lage erreicht werden kann, sind zwischen dem Turbinenrad und dem einen konischen Laufradlagerteil mehrere dünne Unterlegbleche angeordnet. Bei dieser Ausbildung ist zwar eine gewisse axiale Einstellung von konischen Lagerteilen einer Druckluftturbine im Handstückkopf eines zahnärztlichen Handstückes ermöglicht. Abgesehen davon, dass diese Einstellmöglichkeit jedoch für die an der Turbinen-bzw.
Antriebswelle befestigten Laufradlagerteile vorgesehen ist, kann die richtige axiale Einstellung nur in umständlicher Weise durch Zufügen oder Wegnehmen von Unterlegblechen erreicht werden, wozu es mindestens erforderlich ist, eine obere Schraubkappe des Handstückkopfes und dann die Gegenmutter von der Hohlwelle abzuschrauben, damit der obere Laufradlagerteil herausgenommen werden kann und die Stelle, an der die Unterlegbleche angeordnet sind, zugänglich wird. Ausserdem erfordert die Anordnung von je zwei Dichtung-un Halteringen an jedem Lagerende des Handstückes, dass an jedem Stirnende desselben eine Schraubkappe angeordnet ist.
Es ist weiterhin ein zahnärztliches Handstück mit Druckluftturbine und konischen Lagerteil-Paaren für die Turbinen-bzw. Antriebswelle bekannt, bei dem die Lagerteil-Paare mit einer die Lagerteile im axialen Abstand voneinander haltenden Zwischenhülse und das Turbinenlaufrad ein als Ganzes aus dem Handstückkopf herausnehmbares bzw. in diesen einsetzbares Einsatzstück bilden.
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Irgendeine gegenseitige Einstellbarkeit der Lagerteile in axialer Richtung ist jedoch bei diesem mit nur einer Schraubkappe versehenen, bekannten Handstück nicht ermöglicht, da sich die Schraubkappe beim
Einschrauben unmittelbar auf das eine Ende der Zwischenhülse und den einen Lagerteil aufsetzt und hiedurch auch das andere Ende der Zwischenhülse und den andem Lagerteil zum Aufsitzen auf den
Boden des Handstückes bringt.
Durch die Erfindung sollen diese Nachteile vermieden und ein Handstück der eingangs angegebenen Art derart ausgebildet werden, dass die konischen Lagerteile zur Bildung der erforderlichen
Lagerspalten für die Druckluftgleitlager in einfacher Weise in axialer Richtung gegeneinander eingestellt werden können, ohne dass der Zusammenbau der Lagerteile mit dem Laufrad der Turbine zu einem an sich bekannten Turbineneinsatz beeinträchtigt wird.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäss der Erfindung darin, dass den im Handstückkopf drehfest angeordneten Lagerteilen des einen Lagerteil-Paares eine diese Lagerteile axial und in entgegengesetzter Richtung auf die Lagerteile des andem Lagerteil-Paares zu elastisch nachgiebig belastende gemeinsame Spannvorrichtung zugeordnet ist, die in axialer Richtung begrenzt verschiebbar ist, und dass zur Bildung der zur Aufnahme der Lagerdruckluft notwendigen Lager-bzw. Laufspalten zwischen den beiden Lagerteil-Paaren diese mittels einer zugleich und unmittelbar an den beiden drehfest angeordneten Lagerteilen angreifenden Einstellvorrichtung in axialer Richtung entgegen dem Druck der Spannvorrichtung relativ zueinander einstellbar sind.
Vorzugsweise ist dabei die Ausbildung derart, dass die zur Einstellung der Lagerspalten dienende Einstellvorrichtung ein an dem einen Stirnende des Handstückkopfes angeordnetes und sich mit einer Sitzfläche an den einen drehfesten Gegenlagerteil anlegendes Widerlagerglied sowie ein an dem andern Stirnende des Handstückkopfes axial bewegbar angeordnetes Einstellglied aufweist, das sich mit einer Sitzfläche an den andern drehfesten Gegenlagerteil anlegt und bei seiner Betätigung die beiden Gegenlagerteile axial gegeneinander und gegenüber den beiden Laufradlagerteilen unter Änderung der Weite der Lauf- bzw. Lagerspalten verstellt. Das Widerlagerglied der Einstellvorrichtung kann in einfacher Weise durch den Boden des Handstückkopfes und das Einstellglied durch die in axialer Richtung verstellbare Schraubkappe des Handstückkopfes gebildet sein.
Weiterhin können die Sitzfläche des durch den Boden des Handstückkopfes gebildeten Widerlagergliedes und die Sitzfläche des durch die axial verstellbare Schraubkappe gebildeten Einstellgliedes der Einstellvorrichtung durch sphärisch geformte Ringflächen gebildet sein und die an diesen Sitzflächen anliegenden Teile der drehfesten Gegenlagerteile mit entsprechend geformten sphärischen Ringflächen versehen sein, so dass eine begrenzte Bewegung der drehfesten Gegenlagerteile und eine Selbstausrichtung dieser Lagerteile gegenüber den Laufradlagerteilen beim Zusammensetzen des Turbineneinsatzes ermöglicht ist.
Wenn bei einem in dieser Weise ausgebildeten Handstück die Turbine mit ihrer Welle und den Lagerteilen in dem Handstückkopf angeordnet ist, so sitzt der untere der im Handstückkopf drehfest angeordneten Lagerteile auf der Sitzfläche des Widerlagergliedes auf, das in einfacher Weise durch den Gehäuseboden des Handstückkopfes gebildet ist und einen Teil der Einstellvorrichtung darstellt. Als Einstellglied dieser Einstellvorrichtung dient hiebei die übliche Schraubkappe, und allein durch Anziehen dieser Schraubkappe auf die untere Sitzfläche zu wird die gegenseitige axiale Einstellung der Lagerteile herbeigeführt. Vorzugsweise wird diese Einstellung bei gleichzeitiger Zuführung von Druckluft in das Lager durchgeführt, wodurch ermöglicht ist, die Lager-bzw. Laufspalten schon mit Hilfe des Geräusches der laufenden Turbine richtig einzustellen.
Eine besonders zweckmässige Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn die Spannvorrichtung aus zwei Federringen und einem die Federringe im axialen Abstand voneinander haltenden Abstandsglied besteht, das wenigstens mit einem Teil das Schaufelrad der Turbine umgibt. Hiebei erfolgt die axiale Einstellung der Lagerteile durch gegenseitige axiale Verstellung der am Handstückkopf drehfest angeordneten Lagerteile, die durch die Durchbiegbarkeit der elastischen Federringe ermöglicht ist, die ihrerseits mit ihren Aussenrändern durch das Abstandsglied in gleichbleibendem axialem Abstand voneinander gehalten werden. Hiedurch wird auch eine gleichzeitige und elastische Selbsteinstellung der Laufradlagerteile gegenüber den drehfesten Lagerteilen unterstützt und ein selbsttätiger Ausgleich der Weite der zwischen diesen Lagerteilen gebildeten Lagerspalten ermöglicht.
Das die Federringe in axialem Abstand haltende Abstandsglied ist hiebei vorzugsweise als das Turbinenrad umgebende Zwischenhülse ausgebildet, an deren Stirnenden die Federringe mit ihrem äusseren Umfangsrand anliegen und von der die Federringe mit ihrem inneren Randteil bis zur Berührung mit den einander zugewendeten sphärischen Ringflächen der drehfesten Lagerteile frei nach innen vorkragen.
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Die Anordnung und Ausbildung nach der Erfindung ist besonders geeignet für Handstücke mit zusammengebautem Turbineneinsatz, der als Ganzes von der einen Stirnseite des Handstückkopfes aus in diesen einsetzbar und aus diesem herausnehmbar ist. Ein solcher Turbineneinsatz kann dann z. B. in dem Herstellungswerk genau zusammengesetzt und dort oder auch in einer Zahnarztpraxis leicht in den Kopf des Handstückes eingesetzt werden.
Wenn hiebei das Widerlagerglied der zur Bildung der Lagerspalten und zur Einstellung der Weite derselben dienenden Einstellvorrichtung, wie bereits erwähnt, durch den Boden des Handstückkopfes und das Einstellglied der Einstellvorrichtung durch die in axialer Richtung verstellbare Schraubkappe des Handstückkopfes gebildet ist, so braucht nach dem Einsetzen des Turbineneinsatzes, dessen Lagerspalten infolge des Gegeneinanderdrückens der Lagerteile durch die das eine Lagerteil-Paar elastisch nachgiebig belastende Vorrichtung völlig geschlossen und staubfrei gehalten sein können, nur die Schraubkappe auf den Handstückkopf aufgeschraubt zu werden, um an beiden Wellenlagern die Lagerspalten mit der erforderlichen Spaltweite zu bilden.
Nachstehend ist die Erfindung an Hand der in der Zeichnung als Beispiel dargestellten Ausführungsform beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen axialen Schnitt durch den Handstückkopf.
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eines in den Handstückkopf einzusetzenden rotierenden Werkzeuges versehen ist. Am Boden --20-des Handstückkopfes ist ein diesen umgebender Ringkanal --76-- angeordnet, der über eine Öffnung - mit einer Mischkammer --72-- für Druckluft und Druckwasser und mit im Umfangsabstand voneinander angeordneten, im Winkel aufeinander zu und auf die Werkzeugspitze - gerichteten Austrittsöffnungen-78-für aus dem Druckluft-Wassergemisch gebildete Sprühstrahlen versehen ist.
Der Ringkanal--76--kann etwas ungleichmässig sein, wenn ein mit der Seitenwandung des Handstückkopfes --16-- aus einem Stück bestehender Ringflansch-82-
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Aussenfläche des Kopfes genügend bearbeitet ist, auf seiner einen Seite mit einer Querbohrung zur Aufnahme eines radialen zylindrischen Zapfens --40-- versehen werden, der zur Verbindung mit dem Stiel des Handstückes dient und nach seiner Fertigstellung durch Lötung oder in anderer Weise in der Bohrung befestigt wird. Sodann kann der innere Hohlraum --86-- des Kopfes --16-- herausgearbeitet werden, worauf die notwendigen Längsbohrungen und sonstigen Bohrungen in dem Zapfen --40-- hergestellt werden können.
Ebenso kann hiebei das Innengewinde der oberen Öffnung
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desVerteilerraum --104-- im Inneren des Handstückkopfes--16--und sind mit einer Druckluft-Speicherkammer verbunden, die vorzugsweise die Druckluft sowohl zur Luftlagerung der Turbine als aus zu deren Antrieb liefert.
Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist in dem Handstückkopf --16-- ein auswechselbarer Turbineneinsatz angeordnet, der mit einer Hohlwelle --110-- versehen ist. Auf das untere Ende der Hohlwelle --110-- ist ein konischer Laufradlagerteil --112-- aufgepresst, der vorzugsweise mit einem versenkt gebohrten Sitz --114-- zur Aufnahme der Hohlwelle mit Passsitz versehen ist. Der untere Laufradlagerteil-112-ist von einem unteren drehfest angeordneten Lagerteil --116--- umgeben, dessen Einzelheiten noch erläutert werden.
Auf dem oberen Ende des
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drehfesten Lagerteiles--116--ist ein unterer elastisch verformbarer Federring--118--angeordnet, der sich gewöhnlich gegen das untere Ende einer Zwischenhülse --120-- abstützt, die entweder vor oder nach dem Aufpressen des Laufrades--96--der Turbine auf die Hohlwelle--110--eingesetzt wird. An dem oberen Ende der Zwischenhülse--120--liegt ein oberer elastisch verformbarer Federring--122--an. Zur Bildung von Anlageflächen für den unteren und den oberen Federring ist die Zwischenhülse --120-- an beiden Enden mit inneren Ringflanschen versehen.
Der obere Federring --122-- nimmt einen oberen drehfest angeordneten Lagerteil--124--auf, der dem unteren drehfesten Lagerteil--116--entsprechend ausgebildet ist und einen oberen konischen Laufradlagerteil --126-- umgibt, der beim Zusammensetzen der Teile des Turbineneinsatzes auf das obere Ende der Hohlwellw --100-- aufgepresst wird. Die Zwischenhüles --120-- bildet zusammen mit den Federringen--118, 122-- eine Spannvorrichtung, welche die drehfest angeordneten Lagerteile --116, 124-- axial und in entgegengesetzter Richtung auf die Laufradlagerteile--112, 126-- zu elastisch nachgiebig belastet.
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die Bohrung des oberen Laufradlagerteiles--126--ohne Absatz durch diesen hindurchgeht.
Beide Laufradlagerteile-112, 126-- haben konische Aussenflächen, die etwa wie die Teile einer Sanduhr axial und radial nach aussen auseinanderlaufen und vorzugsweise den gleichen Kegelwinkel aufweisen.
Insgesamt bilden die beiden Laufradlagerteile gleiche kegelstumpfförmige Lagerteile für die Hohlwelle --110--.
Die drehfesten Lagerteile-116 und 124-bestehen vorzugsweise aus selbstschmierendem Werkstoff, wie z. B. verdichtetem Graphit oder fester Kohle bzw. Homogenkohle, und sind so bearbeitet, dass sie am äusseren Umfangsrand vorzugsweise sphärisch geformte Ringflächen--128-- bilden, die sich an eine entsprechend sphärisch geformte Sitzfläche --130- am oberen Randteil des
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--88-- angeordnete--86-- des Handstückkopfes --16-- eingesetzt ist. Die inneren Kegelflächen der drehfesten Lagerteile--116, 124- entsprechen genau den konischen Aussenflächen der Laufradlagerteile - -112, 126--.
Die drehfesten Lagerteile--116, 124-- weisen an ihren einander zugekehrten inneren
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--134-- auf,--118 und 112--hindurch nach innen vorstehen. Diese Federringe können durch Belleville-Ringe gebildet sein und bis zu einem begrenzten Ausmass als flexibel angesehen werden, insbesondere in bezug auf ihre Biegung in eine von der ursprünglichen Form in axialer Richtung abweichende Form.
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Vorzugsweise ist diese Zwischenhülse durch ein Metallrohr entsprechender Wanddicke gebildet und auf einer Seite mit einem längsverlaufenden äusseren Indexvorsprung--140-versehen, der in eine entsprechende Indexnut-142--, die an der Innenseite der Seitenwandung des Handstückkopfes --16-- nahe der Verbindungsstelle mit dem Zapfen --40-- angeordnet ist, verschiebbar eingreift.
Die Indexelemente--140, 142-- haben den Zweck, eine an der einen Seite der Zwischenhülse --120-- angeordnete, nicht gezeigte Auslassöffnung und eine im Umfangsabstand von dieser in der Zwischenhülse angebrachte Einlassöffnung jeweils mit dem Einlassende einer Auslassbohrung und dem Abgabeende des Luftzuführungskanals bei Zusammensetzen des Turbineneinsatzes genau in Deckung zu bringen. Die in dem Luftzuführungskanal zugeführte Druckluft beaufschlagt die Schaufeln--94---des Turbinenrades--96--in tangialer Richtung, wodurch das Turbinenrad mit der Hohlwelle--110-und den an dieser befestigten Laufradlagerteilen--112 und 126--gedreht wird.
Im Inneren der Hohlwelle --110-- ist vorzugsweise ein Spannfutter--146--bekannter Art angeordnet, in das der Bohrer--80--oder ein anderes zur Zahnbehandlung dienendes rotierendes Werkzeug eingesetzt werden kann.
Die Bestandteile des Turbineneinsatzes werden vorzugsweise derart zusammengesetzt, dass die zusammenarbeitenden Kegelflächen der beiden Gruppen von Lagerungsteilen vorzugsweise in fester gegenseitiger Berührung sind und der obere Laufradlagerteil--126--bis in die in der Zeichnung ersichtliche Lage auf die Hohlwelle --110-- aufgezogen ist. Zwischen den drehfesten Lagerteilen und den an der Hohlwelle befestigten Laufradlagerteilen ist daher kein Laufspiel vorhanden. Alle andern Bestandteile des Turbineneinsatzes, die miteinander arbeiten, stehen ebenfalls in im wesentlichen fester gegenseitiger Berührung, wobei die drehfesten Lagerteile--116, 124-- in den mittleren Öffnungen --138- der Federringe-118 und 122-zentriert angeordnet sind.
Diese zentrierte Lage ergibt
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sich beim Zusammensetzen der Bestandteile des Turbineneinsatzes infolge der sphärischen Ausbildung der Sitzflächen von selbst.
Bei noch nicht in den Handstückkopf eingesetztem, aber für sich zusammengesetztem Turbineneinsatz werden die drehfesten Lagerteile-116, 124-- in fester Berührung mit den Laufradlagerteilen-112, 126-- durch die Federringe-118 und 122-gehalten, die an den sphärischen Ringflächen --134-- der durch die mittleren Öffnungen --138-- der Federringe zentrisch nach innen hindurchgreifenden drehfesten Lagerteile anliegen. Die zentrische Lage der
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gegenüber den Laufradlagerteilen--112 und 126--, so dass die entsprechenden Kegelflächen der Laufradlagerteile und der drehfesten Lagerteile genau und gleichmässig aneinander anliegen.
Weiterhin wird die Zwischenhülse bzw. das durch sie gebildete Abstandsglied --120-- an einer Drehbewegung, nicht dagegen an einer axialen Bewegung gehindert, obwohl letztere unter normalen Bedingungen nur in geringem Ausmass oder überhaupt nicht eintritt. Trotzdem kann sich das Abstandsglied-120-, wenn notwendig, axial verschieben, insbesondere um die sehr kleinen Bewegungen zu ermöglichen, die sich beim Selbstzentrieren der drehfesten Lagerteile und auch gegenüber den Laufradlagerteilen bei der Bildung der Lagerspalte zwischen den Lagerteilen ergeben.
Zur Trennung der oberen und unteren Verteilerräume-102, 104- voneinander ist es erwünscht, dass zwischen dem Abstandsglied - -120-- und der Innenfläche des Hohlraumes --86-- des Turbinenkopfes ein möglichst dichter
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im Umfangsabstand voneinander radial verlaufend angeordnet sind. Die Zahl und Abmessungen der Luftzuführungskanäle --148-- sind so ausgewählt, dass zwischen die konischen Lagerflächen, nachdem zwischen den oberen und unteren Laufradlagerteilen und drehfesten Lagerteilen jeweils ein Lager-bzw. Laufspalt gebildet ist, die richtige Menge an Lagerluft in richtiger Verteilung zugeführt werden kann. Die zur Lagerung der Turbine erforderliche Druckluft strömt aus dem oberen
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-148-- ein.
Diese122-begrenzt, die von den inneren Endflanschen des Abstandsgliedes-120-nach innen vorspringen und in fester Berührung mit den Ringflächen --134-- der drehfesten Lagerteile - -116, 124-- stehen. Die Verteilerräume werden daher beim Einsetzen des Turbineneinsatzes in den Handstückkopf-16-von selbst gebildet.
Wie bereits erwähnt, befinden sich alle Bestandteile des Turbineneinsatzes, wenn dieser nicht in den Handstückkopf eingesetzt ist, einschliesslich der konischen Flächen der Lagerteile in fester Berührung miteinander, die eine gegenseitige Drehbewegung der Lagerteile nicht zulässt. Dies stellt zusammen mit der noch zu erläuternden Möglichkeit, beim Einsetzen des Turbineneinsatzes in den Handstückkopf zwischen den konischen Lagerflächen der oberen und unteren Lagerteile leicht einen gewünschten Lager-bzw. Laufspalt bilden zu können, einen wesentlichen Vorteil der Erfindung dar.
Wenn die Schraubkappe-88-vom Handstückkopf-16-abgenommen ist, so kann der Turbineneinsatz in den Kopf --16-- eingesetzt werden. Hiebei setzt sich der Turbineneinsatz mit der unteren Ringfläche --128-- des unteren drehfesten Lagerteiles--116--unter Zentrierung des unteren Einsatzteiles auf den ringförmigen Sitz --130-- des Bodens --20-- auf. Die Zentrierung wird dabei durch die verhältnismässig dichte Anlage des Abstandsgliedes--120-an den Innenwandungen des Kopfes--16--erleichtert.
Sodann wird die Kappe--88--in das obere Ende des Kopfes eingeschraubt, wodurch die sphärische Ringfläche --132-- derselben in Berührung mit der oberen spärischen Ringfläche --128-- des oberen feststehenden Lagerteiles--124--kommt. Die zuerst auftretende Berührung der Kappe mit dem Turbineneinsatz ist verhältnismässig schwach und ermöglicht, dass sich das obere Ende des Turbineneinsatzes in dem Kopf des Handstückes zentriert, wobei auch ein solcher Berührungsdruck an den zusammenarbeitenden Ringflächen-128 und 130-am unteren Ende des Einsatzes auftritt und der ganze Einsatz gleichachsig in den Kopf eingefügt wird.
Bei weiterem Einschrauben der Schraubkappe --88-- wird auf den oberen drehfesten Lagerteil
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-124-- ein nachLagerteil-116-und die ringförmige Sitzfläthe --130-- des Bodens --20-- übertragen wird. Diese Aufeinanderfolge der Druckübertragung bewirkt, dass zuerst die Sitzfläche-132-gegen die
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in axialer Richtung fest auf der Hohlwelle --110-- sitzen, zwischen den drehfesten Lagerteilen - 116 und 124-und den Laufradlagerteilen die zur Bildung der Luftlager notwendigen Lager-bzw.
Laufspalten gebildet werden.
Wenn die Bildung dieser Lagerspalten beginnt, so findet sogleich ein selbsttätiger Ausgleich ihrer
Spaltweite zwischen den oberen und unteren Lagerteilen statt, der auf die Gleichartigkeit der Federringe-118 und 122-und die axiale Beweglichkeit des Abstandsgliedes-120-bei der übertragung der axialen Bewegung des oberen drehfesten Lagerteiles gegenüber dem unteren drehfesten Lagerteil zurückzuführen ist. Weiterhin sind das Laufrad--96--und die Laufradlagerteile - -112, 126-- zwischen den durch die Lagerspalten zwischen den oberen und unteren Lagerteilen gegebenen Grenzen als Ganzes'axial beweglich. Das Laufrad --96-- kann daher die selbsttätige und gleichzeitige Bildung der Lagerspalten zwischen den drehfesten Lagerteilen und den Laufradlagerteilen nicht hindern.
Die Bildung der Lagerspalten durch Einschrauben der Schraubkappe --88-- wird herbeigeführt, indem zugleich über die zur Zuführung der Lagerluft dienenden Längsbohrungen --98 und 100-des Zapfens --40-- den oberen und unteren Verteilerräumen--102 und 104-- Druckluft zugeführt wird. Die gewünschte Weite der Lagerspalten kann vorzugsweise durch Abhören des Geräusches des laufenden Schaufelrades bestimmt werden.
Zum Beispiel sind bei anfänglicher Berührung der Schraubkappe --88-- mit dem oberen drehfesten Lagerteil--124-- zwischen den Lagerteilen keine Luftspalten vorhanden, und das Schaufelrad --96-- steht noch still, obgleich seine Schaufeln --94- durch Zuführung von Antriebsluft beaufschlagt werden. Die Antriebsluft entweicht dann einfach durch die Auslassbohrung, während die Lagerluft in den Verteilerräumen-102 und 104-zurückgehalten wird.
Wenn aber die Berührung der Schraubkappe --88-- mit dem Turbineneinsatz, wie erläutert, ein axiales Zentrieren desselben in dem Kopf--16-des Handstückes herbeigeführt hat, so wird durch weiteres Einschrauben der Schraubkappe --88-- bewirkt, dass die beiden drehfesten Lagerteile gegeneinander bewegt und dabei die Lauf-bzw. Lagerspalten zwischen den Lagerteilen gebildet werden. Die zugeführte Antriebsluft übermittelt dann dem Laufrad--96--durch Beaufschlagung seiner Schaufeln --94-- eine Drehbewegung und ermöglicht den Ausgleich der Weite der Laufspalten zwischen den oberen und unteren Lagerteilen. Indessen wird hiebei zunächst ein hoher Laufton erzeugt, der anzeigt, dass die Laufspalten nocht erweitert werden müssen.
Die Steigung der Gewinde an der Schraubkappe --88-- und am oberen Ende des Handstückkopfes-16--ist verhältnismässig gering, so dass ein genaues Einstellen der Lagerspalten zwischen den Lagerteilen ermöglicht ist. Wenn daher die Kappe nur um ein geringes Mass weiter eingeschraubt wird, so werden die Lagerspalten auch nur um ein entsprechend geringes Mass gleichmässig erweitert. Wenn hiebei die richtige Weite der Lagerspalten erreicht ist, so verschwindet das singende Laufgeräusch und die Turbine läuft vollständig ruhig und lautlos.
Die Abstandseinstellung der drehfesten Lagerteile gegenüber den Laufradlagerteilen in der vorstehend beschriebenen Weise ist durch die gleichmässige Biegung der Federringe-118 und 122-der Spannvorrichtung --118,120,122-- ermöglicht. Diese Biegung der Federringe führt auch ein festes Einklemmen der feststehenden Lagerteile--116 und 124-zwischen den Umfangsrändern der
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entgegengesetzten Enden der feststehenden Lagerteile im Abstand voneinander angeordnet sind, sind diese insbesondere beim anfänglichen Zusammensetzen der Bestandteile des Turbineneinsatzes und zum grundsätzlichen Ausrichten dieser Bestandteile sehr vorteilhaft.
Wenn der zur Bildung der Lagerspalten erforderliche Druck aufgebracht wird, so greifen die vom inneren Umfangsrand der Federringe in entgegengesetzter Richtung ausgeübten und jeweils auf die Sitzflächen der Lagerteile am Boden und an der Schraubkappe wirkenden Klemmkräfte an den drehfesten Lagerteilen derart an, dass sie diese Lagerteile gegen Lageabweichungen und Drehbewegungen sichernd fest in ihrer richtigen Lage halten.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass die inneren Umfangsränder der Federringe wenigstens etwas in die Sitzflächen --128 und 134--der z. B. aus fester Kohle bzw. Homogenkohle bestehenden drehfesten Lagerteile einschneiden und so die Klemmwirkung erhöhen. Nachdem die Lagerspalten zwischen den Lagerteilen des oberen und unteren Wellenlagers in der erläuterten Weise gebildet sind, kann die Schraubkappe --88-- gegen unbeabsichtigte Drehung durch beliebige Mittel, z. B. durch
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Verkittung, Stecker od. dgl., gesichert werden.
Die zur Luftlagerung der Turbine erforderliche Druckluft kann der Druckluft-Speicherkammer von einer beliebigen Druckluftquelle aus zugeleitet werden und wird von der Speicherkammer aus über die Zuführungskanäle-98 und 100-gleichmässig in die oberen und unteren Verteilerräume
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-102, 104-- geliefert.Turbinenlaufrad-96-wird insbesondere bei freilaufender Turbine, d. h., wenn auf das z. B. durch den Bohrer --80-- gebildete Arbeitswerkzeug kein Druck ausgeübt wird, einschliesslich der
Laufradlagerteile--112 und 126-an deren beiden Enden in gleichmässigem axialem Abstand zwischen den feststehenden Lagerteilen-116 und 124-gehalten.
Weiterhin bilden die Laufradlagerteile und feststehenden Lagerteile der oberen und unteren Wellenlagerung infolge der konischen Gestaltung der Lagerflächen wirksam kombinierte Radial-und Axiallager. Auch ist bei der erläuterten Ausbildung der Druckluftgleitlager gewährleistet, dass beim Auftreten von in axialer Richtung oder in seitlicher Richtung auf die Hohlwelle --110-- und damit auch auf die Laufradlagerteile einwirkenden Kräften jeder Neigung zur Verringerung der Spaltweite zwischen den Lagerteilen ein erhöhter Widerstand entgegengesetzt wird, indem sich in dem verbleibenden Spaltraum zwischen den relativ zueinander bewegten Lagerflächen der Druck erhöht.
Selbst wenn aber solche Kräfte dazu führen sollten, dass eine tatsächliche Berührung der Lagerteile stattfindet, und die hiebei auftretende Reibung so gross sein sollte, dass die Turbine stehen bleibt, so können wegen der selbstschmierenden Eigenschaft des Werkstoffes der drehfesten Lagerteile weder an diesen noch an den Laufradlagerteilen ernsthafte Beschädigungen auftreten. Auch wird die Drehbewegung des Turbinenlaufrades nach dem Anhalten der Welle infolge einer solchen aussergewöhnlich grossen Druckkraft sofort wieder aufgenommen, sobald die Laufradwelle von dieser Kraft entlastet wird. Ferner entsteht durch die weitere Zuführung von Lagerluft und Antriebsluft bei einem gewöhnlich nur momentan erfolgenden Anhalten des Laufrades kein Schaden.
Vielmehr sichert diese weitere Luftzuführung das sofortige Wiederaufnehmen der Drehbewegung des Laufrades nach Beseitigung der Druckkraft.
Die drehfesten Lagerteile bestehen, wie bereits erwähnt, vorzugsweise aus Graphit, Homogenkohle oder einem äquivalenten Werkstoff. Jedoch bestehen die Laufradlagerteile --112 und 126-- vorzugsweise aus Metall, wie rostfreiem Stahl, Messing od. dgl. Im übrigen ist nur erforderlich, dass die zur Bildung der drehfesten Lagerteile und der Laufradlagerteile verwendeten Werkstoffe oder solche Werkstoffe, mit denen die Lagerteile überzogen sind, solcher Art sind, dass sie durch eine z. B. infolge überlastung eintretende gegenseitige Reibungsberührung nicht beschädigt werden oder sich festfressen.
Aus diesem Grunde wird wenigestens jeweils einer der Lagerteile der oberen und unteren Wellenlagerung aus selbstschmierendem Werkstoff gebildet.
Der durch die Lager-bzw. Laufspalten der Druckluftgleitlager strömende Luftfilm tritt aus den gegenüberliegenden Enden der Lagerspalten aus. Bei dem oberen Luftlager gelangt die Luft von dem oberen Ende des Lagerspaltes in den waagrechten Zwischenraum --150-- und aus diesem durch die
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Sehraubkappe-88-insSchaufeln--94--rotieren, und gelangt von diesem Hohlraum zusammen mit der die Schaufeln - -94-- verlassenden Antriebsluft über eine Auslassbohrung und den Stiel des Handstückes ins Freie.
Die aus dem Lagerspalt des unteren Luftlagers austretende Luft strömt in axialer Richtung nach innen ebenfalls in den Hohlraum ein und wird aus diesem, wie angegeben, abgeleitet. Vom unteren Rand des Lagerspaltes tritt die Luft in einen am unteren Ende des Laufradlagerteiles-112-- angeordneten waagrechten Zwischenraum --156-- über und strömt aus diesem durch die ringförmige Öffnung --158-- ab, die das untere Ende des Spannfutters--146--umgibt. Sie strömt dann an dem Schaft des Arbeitswerkzeuges entlang nach aussen und bwirkt so eine gewisse Kühlung desselben, unterstützt aber zugleich auch die aus Luft und Wasser gemischten Kühlmittelstrahlen, die aus den Öffnungen --78-- austreten.
Wegen des für die drehfesten Lagerteile--116 und 124-- vorzugsweise verwendeten selbstschmierenden Werkstoffes wird ein anderes Schmiermittel nicht benötigt, so dass sowohl als Lagerluft als auch als Antriebsluft für den Turbinenkopf des Handstückes trockene Druckluft verwendet werden kann. Die Druckluft wird jedoch vorzugsweise gefiltert, damit keine Feststoffteilchen in die sehr schmalen Laufspalten, deren Weite etwa im Bereich zwischen 0, 01 und 0, 014 mm liegt, gelangen können.
Diese Abmessungen stehen, wenn sie auch nur zur Erläuterung angegeben sind, in durchaus richtigem Verhältnis zu den Abmessungen der Lagerteile und des Handstückkopfes-16-überhaupt,
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dessen Abmessungen wegen seiner Verwendung in der Mundhöhle, auch bei Kindern, so klein wie möglich sein müssen und der z. B. einen grössten Durchmesser von 9, 5 bis 12, 7 mm bei einer grössten axialen Bemessung von ebenfalls etwa 12, 7 mm aufweist.
Wie bereits erwähnt, ist der Turbineneinsatz leicht und einfach in den Hohlraum --86-- des Handstückkopfes-16-einsetzbar oder aus diesem herausnehmbar. Vorzugsweise wird dies in einer Werkstatt durchgeführt. Wenn jedoch die Turbine nicht oder nicht richtig laufen sollte, so kann der Turbineneinsatz auch in der Zahnarztpraxis leicht herausgenommen werden, indem die Schraubkappe --88-- abgeschraubt wird. Ebenso kann dann ein neuer oder überholter Turbineneinsatz sofort in den Kopf--16--eingesetzt und der herausgenommene Turbineneinsatz instandgesetzt oder zur Reparatur gegeben werden.
Wenn gewünscht, können an der Schraubkappe--88--und an dem die obere Kopföffnung
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Kopfes angeordneten Gewinden vorzugsweise ein dichter Gewindeeingriff vorgesehen sein, so dass die durch die erwähnten Marken festgelegte Einstellung des Turbineneinsatzes für die richtige Spaltweite der Laufspalten erhalten bleibt, wenn keine andern Festlegemittel, wie Verkittung od. dgl., verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zahnärztliches Handstück mit einer im Handstückkopf angeordneten, zum Antrieb eines rotierenden Werkzeuges dienenden Druckluftturbine, deren Welle in Druckluftgleitlagern aus zwei im axialen Abstand voneinander angeordneten und in diesem Abstand gegeneinander einstellbaren, jeweils als kombinierte Radial-und Axiallagerteile ausgebildeten Lagerteil-Paaren gelagert ist, die mit sich nach aussen erweiternden konischen Lagerflächen versehen sind und von denen das eine Lagerteil-Paar aus zwei im Handstückkopf drehfest angeordneten Lagerteilen und das andere Lagerteil-Paar aus zwei auf der Antriebswelle in axialem Abstand voneinander angebrachten und mit der Antriebswelle
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drehfest angeordneten Lagerteilen des einen Lagerteil-Paares (116, 124)
eine diese Lagerteile axial und in entgegengesetzter Richtung auf die Lagerteile des andern Lagerteil-Paares (112, 126) zu elastisch nachgiebig belastende gemeinsame Spannvorrichtung (118, 120, 122) zugeordnet ist, die in axialer Richtung begrenzt verschiebbar ist, und dass zur Bildung der zur Aufnahme der Lagerdruckluft notwendigen Lager-bzw. Laufspalten zwischen den beiden Lagerteil-Paaren diese mittels einer zugleich und unmittelbar an den beiden drehfest angeordneten Lagerteilen angreifenden Einstellvorrichtung (20, 88) in axialer Richtung entgegen dem Druck der Spannvorrichtung relativ zueinander einstellbar sind.
EMI8.3