CH618235A5 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Lamellenmotor, insbesondere für ärztliche, z.B. zahnärztliche Handstücke, bestehend aus einem hülsenförmigen, den Stator bildenden Gehäuse mit kreiszylindrischer Innenwandung und einem innerhalb der Innenwandung des Gehäuses angeordneten Rotor, dessen Drehachse zu der Achse der kreiszylindrischen Innenwandung parallel verläuft und gegenüber letzterer versetzt ist, wobei in Längsschlitzen des Rotors mit ihren äusseren Enden zu der kreiszylindrischen Innenwandung sich hin erstreckende Lamellen radial beweglich gelagert sind, und wobei in den Raum zwischen dem Rotor und der kreiszylindrischen Innenwandung mindestens eine Lufteinlassöffnung für Druckluft und mindestens eine Luftauslassöffnung einmündet.
Bei Beaufschlagung des Motors mit Druckluft tritt letztere durch die Lufteinlassöffnung(en) in den Raum zwischen Rotor und kreiszylindrischer Innenwandung und schiebt die nächstliegende, am weitesten aus dem Rotor herausstehende Lamelle vor sich her, so dass der Rotor zu drehen beginnt und die nächste Lamelle von der Druckluft beaufschlagt wird. Die Drehzahl des Lamellenmotors kann z.B. etwa 20 000 bis 100 000 U/min betragen.
Ein solcher Lamellenmotor ist durch die DE-OS 2 304 666 bekannt. Bei Drehung des Rotors unterliegen die an der kreiszylindrischen Innenwandung anliegenden und entlangschleifenden äusseren Enden der nacheinander mit Druckluft beaufschlagten Lamellen wegen der hierbei stossweise stärker und schwächer werdenden Gleitreibung einer hohen, Vibrationen hervorrufenden Beanspruchung, wobei zwischen den äusseren Enden der Lamellen und der Innenwand Leckluft durchtritt, so dass die Motorleistung vermindert wird. Durch entsprechende Werkstoffwahl können zwar die Festigkeits- bzw. Gleiteigenschaften sowohl der Lamellen als auch der Innenwandung verbessert werden. Wählt man aber z.B. für die Lamellen als Werkstoff von guter Festigkeit Hartgewebe, so tritt bei einem Nasswerden der Lamellen, z.B. beim Sterilisieren des in ein chirurgisches oder zahnärztliches Handstück eingebauten Lamellenmotors ein Aufquellen der Lamellen ein, was ein Blockieren des Rotors zur Folge hat. Wählt man als Lamellenwerkstoff von guter Gleiteigenschaft z.B. Teflon (PTFE-Kunststoff) so tritt wegen der geringen Festigkeit dieses Kunststoffes ein schneller Verschleiss ein. Wählt man für die kreiszylindrische Innenwandung als Werkstoff von guter Gleiteigenschaft z.B. Nitrierstahl, so tritt beim Nasswerden ein Rosten ein. Darüber hinaus verursacht die Gleitreibung zwischen den äusseren Lamellenenden und der kreiszylindrischen Innenwandung eine grosse Erwärmung und störende Geräusche.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen pneumatischen Lamellenmotor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem eine Gleitreibung zwischen den äusseren Lamellenenden und der kreiszylindrischen Innenwandung vermieden ist, so dass eine besondere Werkstoffwahl nicht nötig ist.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass zwischen der kreiszylindrischen Innenwandung des Gehäuses und den äusseren Enden der Lamellen ein gegenüber der genannten Innenwandung frei drehbarer, zur Innenwandung koaxialer Lagerring angeordnet ist, an welchem die Lamellen mit ihren äusseren Enden anliegen, wobei die Lufteinlassöffnung(en) und die Luftauslassöffnung(en) zweckmässig in den Raum zwischen Rotor und Lagerring einmünden. Die genannten Öffnungen könnten auch im Bereich der Ringstirnwand an einem Ende des Lagerringes einmünden, jedoch müsste dann der Lagerring an diesem Ende für den ungehinderten Luftdurchgang etwas kürzer als die kreiszylindrische Innenwandung des Gehäuses sein.
Dadurch, dass die äusseren Lamellenenden bei der vorgeschlagenen Ausbildung nicht mehr an der kreiszylindrischen Innenwandung des Gehäuses, sondern an dem frei drehbaren Lagerring anliegen, werden die äusseren Lamellenenden vor jeglicher Gleitreibung bewahrt. Infolge der völlig unschädlichen Haftreibung der äusseren Lamellenenden an der Innenseite des Lagerringes wird nämlich letzterer bei Rotation des Rotors mitgenommen. Es können deshalb ohne Rücksicht auf Beeinträchtigungen durch Verschleiss, Nässe usw. beliebige geeignete Werkstoffe, z.B. Kunststoff oder Metall, sowohl für die Lamellen als auch für die kreiszylindrische Innenwandung und den Lagerring gewählt werden. Es ist daher nicht nötig, als Werkstoff für die Lamellen Hartgewebe o. dgl. zu verwenden, so dass eine Quellwirkung bzw. eine schwierige Sterilisierung vermieden ist und die Massgenauigkeit der Motorteile vergrös-sert werden kann. Durch die nun unschädliche feste Anlage
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der äusseren Lamellenenden am Lagerring geht keine Leckluft mehr verloren, wodurch eine höhere Drehzahl und ein höheres Drehmoment und damit eine höhere Leistung des Motors bei langer Lebensdauer erzielt werden. Der Motor zeichnet sich ferner wegen Wegfalls der Gleitreibung zwischen den äusseren Lamellenenden und der kreiszylindrischen Innenwandung des Gehäuses durch ruhigen, vibrationsfreien Lauf aus.
Die Lamellen können wie üblich z.B. durch Zentrifugalkraft, durch in den Längsschlitzen des Rotors angeordnete Federn, in die Längsschlitze eingeführte Druckluft, in Anlage an den Lagerring gehalten werden.
Der Lagerring kann gleitend in der kreiszylindrischen Innenwandung des Gehäuses gelagert sein. Um aber auch hier eine Gleitreibung zu vermeiden, kann der Lagerring mittels Wälzkörpern, z.B. Kugeln, an der kreiszylindrischen Innenwandung gelagert sein. Um die hierbei auftretenden Rollgeräusche zu vermeiden, kann zwischen dem Lagerring und der kreiszylindrischen Innenwandung ein mit Druckluft beaufschlagbarer Ringspalt als Luftlager für den Lagerring vorgesehen sein. Ein solches Luftlager hat ausserdem den Vorteil, dass ein völlig vibrationsfreier Lauf des Rotors und des Luftlagers gewährleistet ist.
Im Falle eines solchen Luftlagers kann entweder der Lagerring mit mindestens einer Durchtrittsöffnung zur Versorgung des Ringspaltes mit Druckluft vom Raum zwischen Rotor und Lagerring her oder die kreiszylindrische Innenwandung mit mindestens einer Austrittsöffnung zur Versorgung des Ringspaltes mit Druckluft vom Motoräusseren her versehen sein. Im letzteren Fall ist es zweckmässig, wenn die Austrittsöff-nung(en) der kreiszylindrischen Innenwandung über eine Zweigleitung mit einer die in den Raum zwischen dem Rotor und der Innenwandung einmündende Lufteinlassöffnung(en) mit Druckluft versorgenden Druckluftzufuhrleitung verbunden ist.
Insbesondere für den Fall, dass die Lamellen durch Zentrifugalkraft in Anlage an den Lagerring gehalten werden, ergibt sich eine gute Mitnahme des Lagerringes durch die Lamellen auch schon im Anfahrzustand, in welchem die Anlage an den Lagerring noch verhältnismässig lose ist, dadurch, dass die innere Wand des Lagerringes mit axialen Rillen zur Aufnahme des äusseren Endes der Lamellen versehen ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 einen z. B. für ein gerades zahnärztliches Handstück geeigneten pneumatischen Lamellenmotor im Längsschnitt,
Fig. 2 den Lamellenmotor im Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine gegenüber Fig. 1 abgeänderte Ausführungsform,
Fig. 4 den Lamellenmotor im Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 einen z.B. für ein zahnärztliches Handstück mit abgewinkeltem Kopf geeigneten pneumatischen Lamellenmotor im Längsschnitt und
Fig. 6 eine gegenüber Fig. 4 abgeänderte Ausführungsform.
Der dargestellte pneumatische Lamellenmotor besteht aus einem den Stator bildenden, hülsenförmigen Gehäuse 1 mit kreiszylindrischer Innenwandung 2. Das Gehäuse 1 kann von einem Aussenmantel 3 umgeben sein, der bei den Ausführungsformen nach Fig. 1, 2, 3 und 4 die Form eines Kreiszylinders hat. Innerhalb des Gehäuses 1 ist ein im Querschnitt kreisförmiger Rotor 4 angeordnet, der in stirnseitigen Gehäusedeckeln 5, 6 mittels Kugellagern 7, 8 gelagert ist. Aus fertigungstechnischen Gründen fällt bei den Ausführungsformen nach Fig. 1, 2, 3 und 4 die Drehachse D des Rotors 4 mit der Achse des Aussenmantels 3 zusammen. In jedem Falle jedoch verläuft die Drehachse D des Rotors 4 zur Achse A der kreiszylindrischen Innenwandung 2 parallel und ist gegenüber letzterer versetzt.
In Längsschlitzen 9 des Rotors 4 sind Lamellen 10 radial beweglich gelagert, die mit ihren äusseren Enden 11 zu der s kreiszylindrischen Innenwandung 2 hinweisen.
In den Raum 12 zwischen dem Rotor 4 und der kreiszylindrischen Innenwandung 2 münden drei Öffnungen 13, 14,15 (Fig. 2) ein, die einen gegenseitigen Winkelabstand von etwa 120° haben. Sofern die Öffnung 13 mit Druckluft beaufschlagt io wird und demnach als Lufteinlassöffnung wirkt, sind die Öffnungen 14,15 Luftauslassöffnungen. Wenn dagegen die Öffnung 14 mit Druckluft beaufschlagt wird und demnach als Lufteinlassöffnung wirkt, sind die Öffnungen 13, 15 Luftauslassöffnungen. Demnach ist die Öffnung 15 immer eine Luft-is auslassöffnung.
Zwischen der kreiszylindrischen Innenwandung 2 und den äusseren Enden 11 der Lamellen 10 ist ein gegenüber der Innenwandung 2 frei drehbarer, zur Innenwandung koaxialer Lagerring 16 angeordnet, gegen den die Lamellen 10 mit ihren 20 äusseren Enden 11 unter der Wirkung von in den Längsschlitzen 9 des Rotors 4 angeordneten Druckfedern 17 oder bei der Rotation des Rotors 4 unter der Wirkung der Zentrifugalkraft (Fig. 4) anliegen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist der Lagerring 16 25 mittels durch Kugeln gebildeten Wälzlagern 18, die durch einen Käfig 19 gehalten sind, an der kreiszylindrischen Innenwandung 2 des Gehäuses 1 gelagert.
Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 5 ist zwischen dem Lagerring 16 und der kreiszylindrischen Innenwan-30 dung 2 ein mit Druckluft beaufschlagbarer Ringspalt 20 als Luftlager für den Lagerring 16 vorgesehen. Der Lagerring 16 ist bei den Ausführungsformen nach den Fig. 3 und 4 mit mehreren Durchtrittsöffnungen 21 zur Versorgung des Ringspaltes 20 mit Druckluft vom Raum 12 her versehen. Auf diese 35 Weise wird die durch die Lufteinlassöffnung 13 (14) für die Beaufschlagung der Lamellen 10 in den Raum 12 eintretende Druckluft gleichzeitig für die Bildung des Luftfilms im Ringspalt 20 ausgenutzt.
Zur Bildung des Luftfilms für das Luftlager des Lagerringes 40 16 kann aber auch gemäss Fig. 1, 2 und 5 die kreiszylindrische Innenwandung 2 mit mehreren Austrittsöffnungen 22 zur Versorgung des Ringspaltes 20 mit Druckluft vom Motoräusseren her versehen sein. Die Austrittsöffnungen 22 der kreiszylindrischen Innenwandung 2 sind z. B. gemäss Fig. 1 über eine 45 Zweigleitung 23 und einen Hohlraum 24 mit einer die in den Raum 12 einmündende Lufteinlassöffnung 13 (14) mit Druckluft versorgenden Druckluftzufuhrleitung 25 verbunden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist die innere Wand 26 des Lagerringes 16 mit axialen Rillen 27 zur Aufnahme des so äusseren Endes 11 der Lamellen 10 versehen.
Der Lamellenmotor nach den Fig. 1 und 3 kann für den Anbau an oder für den Einbau in ein gerades chirurgisches oder zahnärztliches Handstück verwendet werden. Hierfür ist ss eine Kupplungsmuffe 28 zur Verbindung mit dem nicht dargestellten Handstück vorgesehen. Die verlängerte Welle 29 des Rotors 4 ist mit einem Mitnehmer 30 für das anzukuppelnde Ende der ebenfalls nicht dargestellten Handstückwelle versehen.
60 Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 5 und 6 ist der Lamellenmotor in das Kopfgehäuse 3a eines z.B. zahnärztlichen Winkelstückes mit abgewinkeltem Kopf 31 eingebaut. Der Schaft des Kopfes 31 ist mit 32 bezeichnet.
Bei den Ausführungsformen nach Fig. 5 und 6 ist der Rotor 65 4 zweiteilig ausgebildet. So besitzt der Rotor 4 noch eine besondere Innenhülse 4a zur Aufnahme des Schaftes eines nicht dargestellten Werkzeuges, z.B. eines Bohrers. Die Innenhülse 4a ist zur besseren kraftschlüssigen Verbindung mit dem
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eigentlichen Rotor 4 und zur axialen Sicherung mit äusseren Nocken 33 versehen, die in entsprechende Ausnehmungen 34 der Innenwand des eigentlichen Rotors 4 eingreifen. Hierdurch wird ein Anlaufen des Rotors 4 an vor den Gehäusedek-keln 5, 6 vorgesehenen Begrenzungsscheiben 35, 36 verhindert. Der Gehäusedeckel 5 ist gemäss Fig. 5 und 6 mittels
Gewinde 38 mit dem Kopfgehäuse 3a verschraubt. Das Kopfgehäuse 3a und der untere Gehäusedeckel 6 ist ein einstückiges Bauteil.
Gemäss Fig. 1, 2, 3 und 5 ist das die kreiszylindrische s Innenwandung 2 aufweisende Gehäuse 1 mittels eines Fixierstiftes 37 an der einen Begrenzungsscheibe 36 festgelegt.
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4 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Pneumatischer Lamellenmotor, insbesondere für ärztliche, z.B. zahnärztliche Handstücke, bestehend aus einem hülsenförmigen, den Stator bildenden Gehäuse (1) mit kreiszylindrischer Innenwandung (2) und einem innerhalb der Innenwandung (2) des Gehäuses (1) angeordneten Rotor (4), dessen Drehachse (D) zu der Achse (A) der kreiszylindrischen Innenwandung (2) parallel verläuft und gegenüber letzterer versetzt ist, wobei in Längsschlitzen (9) des Rotors (4) mit ihren äusseren Enden (11) zu der kreiszylindrischen Innenwandung (2) sich hin erstreckende Lamellen (10) radial beweglich gelagert sind, und wobei in den Raum (12) zwischen dem Rotor (4) und der kreiszylindrischen Innenwandung (2) mindestens eine Lufteinlassöffnung (13, 14) für Druckluft und mindestens eine Luftauslassöffnung (15) einmündet, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der kreiszylindrischen Innenwandung (2) des Gehäuses (1) und den äusseren Enden (11) der Lamellen (10) ein gegenüber der genannten Innenwandung (2) frei drehbarer, zur Innenwandung koaxialer Lagerring (16) angeordnet ist, an welchem die Lamellen (10) mit ihren äusseren Enden (11) anliegen.
2. Lamellenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (16) mittels Wälzkörpern, z.B. Kugeln (18), an der kreiszylindrischen Innenwandung (2) gelagert ist (Fig. 6).
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PATENTANSPRÜCHE
3. Lamellenmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Lagerring (16) und der kreiszylindrischen Innenwandung (2) ein mit Druckluft beaufschlagbarer Ringspalt (20) als Luftlager für den Lagerring vorgesehen ist.
4. Lamellenmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (16) mit mindestens einer Durchtritts-öffnung (21) zur Versorgung des Ringspaltes (20) mit Druckluft vom Raum (12) zwischen Rotor (4) und Lagerring (16) her versehen ist (Fig. 3 und 4).
5. Lamellenmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kreiszylindrische Innenwandung (2) mit mindestens einer Austrittsöffnung (22) zur Versorgung des Ringspaltes (20) mit Druckluft vom Motoräusseren her versehen ist (Fig. 1, 2 und 5).
6. Lamellenmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung(en) (22) der kreiszylindrischen Innenwandung (2) über eine Zweigleitung (23) mit einer die in den Raum (12) zwischen dem Rotor (4) und der Innenwandung (2) einmündenden Lufteinlassöffnung(en) (13, 14) mit Druckluft versorgenden Druckluftzufuhrleitung (25) verbunden ist (sind).
7. Lamellenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Wand (26) des Lagerringes (16) mit axialen Rillen (27) zur Aufnahme des äusseren Endes (11) der Lamellen (10) versehen ist (Fig. 4).
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