(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ツール（１．１）を駆動するための回転子（５）を伴う空気タービン（１）を有する歯科用準備器具であって、前記回転子（５）は、回転軸（４）の周りを回転するためにタービン室（１８）の中に搭載され、圧縮空気ノズル（２２）からの圧縮空気によって衝突され、前記タービン室（１８）に流体接続している第一の環状ダクト（８）が、前記ツール（１．１）に面する前記タービン室（１８）の側面に配列され、前記第一の環状ダクトは、前記タービン室（１８）の周辺の角度範囲（α）にわたって延在し、出口ダクト（１９）に面する第一の半径方向隔壁（２３）を前記圧縮空気ノズル（１８．２）の領域において有し、前記出口ダクト（１９）から少し離れた前記角度範囲の端部に第２の半径方向隔壁（２４）及び前記出口ダクト（１９）の領域において中断された環状隔壁（７）を有し、第二の環状ダクト（９）が、前記中断された隔壁（７）の領域において前記出口ダクト（１９）に対して開放している前記第一の環状ダクト（８）の半径方向内側に存在し、円盤形状隔壁（２０）が、前記２つの半径方向隔壁（２３、２４）の間に存在し、残りの角度範囲（３６０°−α）にわたる周辺方向に延在し、前記円盤形状隔壁は、前記出口ダクト（１９）から前記タービン室（１８）を密閉し、前記第一の半径方向隔壁（２３）は、前記環状空間（８）を前記出口ダクト（１９）に接続する開口部（１７）を有する、歯科用準備器具。
【請求項２】
遠心力の影響を受けて２５０，０００ｒｐｍの回転速度において変形する、回転速度に応じて変形可能である調節手段（６）が提供され、前記調節手段（６）は、前記回転子の中のシート領域（５．４）の中に配列され、前記シート領域（５．４）は、隙間（１３）を形成する間、制御リング（１０）によって覆われ、前記制御リング（１０）は、前記第二の環状ダクト（９）への少なくとも１つの通路（１４）を有し、付加的な隙間（１２）が、前記制御リング（１０）と前記軸方向隔壁（７）との間に存在することを特徴とする、請求項１に記載の歯科用準備器具。
【請求項３】
前記調節手段（６）は、それが２５０，０００ｒｐｍの回転速度での弾性変形によって前記制御リング（１０）と前記回転子（５）との間の前記隙間（１３）を閉鎖するように変形可能であり、２００，０００ｒｐｍ未満の回転速度による負荷の下では、前記制御リング（１０）と前記回転子（５）との間の前記隙間（１３）は、前記調節手段（６）によって流れが制限されることがないことを特徴とする、請求項２に記載の歯科用準備器具。
【請求項４】
前記第一の半径方向隔壁（２３）における前記開口部（１７）は、前記第一の環状ダクト（８）の断面の少なくとも２０％、好ましくは断面の６０％超を占めることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の歯科用準備器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ツールを駆動するための回転子を伴う空気タービンを有する歯科用準備器具に関し、回転子は、回転軸の周りを回転するためにタービン室の中に搭載されており、圧縮空気ノズルからの圧縮空気によって衝突され、速度を調整するための調節手段を有し、タービン室に流体接続している環状ダクトは、ツールに面するタービン室の側面に配列されており、環状ダクトは、タービン室の周辺の角度範囲にわたって延在し、圧縮空気ノズルの領域の出口ダクトに面する第一の半径方向部分を有し、角度範囲の端部に出口ダクトからある距離のところに第二の放射方向部分及び出口ダクトの領域において中断された環状部分を有し、付加的な環状ダクトが、中断された部分の領域において出口ダクトに開放している第一の環状ダクトの半径方向内側に存在し、円盤形状隔壁が２つの半径方向隔壁の間に存在し、残りの角度範囲の上に周辺方向に延在し、円盤形状隔壁はタービン室を出口ダクトから閉鎖する。
【背景技術】
【０００２】
独国特許出願公開第１９５  １８  ７０３  Ａ１号は、回転させられることができるシャフトを有する歯科用駆動ユニットであって、供給される圧縮空気が、回転子に作用した後に、回転子室から環状空間の中へと通過する歯科駆動ユニットを記載している。環状空間から第一の室の中へと通過するために、排気空気は、回転子及び断面が円筒形である隔壁によって境界を定められた通路を通って流れなければならない。空転速度を制限するために、可変形状の弾性調節手段が回転子に一体化されており、この調節手段は、遠心力の結果としての最大速度における空転モードでの通路の断面積を低減及びおそらく完全に閉鎖する。最大の直径を有する回転子の領域は、空転モードにおいて出口開口部及び戻り空気ダクトに対して閉鎖されており、回転速度を低減させることの結果としてのみ再び開放するので、閉鎖後の圧力勾配は、空転モードにおいては回転子の外側縁と軸近傍の回転子の領域との間に、減速段階においては歯科用タービンによる望ましくない吸入効果を強め得る戻り空気ダクトまでに生じる。
【０００３】
タービン室内で回転もする圧力媒体の流れと協同して、タービン室の中の出口開口部の前にカーテンを形成する流れ網を有するタービンハンドピースが、欧州特許第０  ９７４  ３０８  Ａ１号から公知である。流れは、出口開口部から出ることが防止されてタービン室の中に残るように、流れ網によって、出口方向と反対側のタービン室の半径方向内側に十分に偏向させられる。このことは、吸入に望ましい流れが減速の間に形成することを困難にする。不利な点は、流れ網が出口開口部全体にわたって延在し、出力の損失及び出口開口部、特に出口断面の構成の制限が予想され得ることである。
【０００４】
タービン室に接している室は、独国特許出願公開第１０３  ２０  ９０３  Ａ１号から公知である。空気は、遠心力によってこの室の中に圧入され、それによって局所的に制限された過圧力カーブを生成する。この室から、補助流れが、回転子の底面及び上面を過ぎてベアリングの開口部まで流れる。この室の中に生成される圧力クッションは、回転速度に従い、作動及び減速の両方の間に存在するが、それらの間に速度とともに減少する。吸入効果は、それによって、減速の間に同様に打ち消されることになる。
【０００５】
回転子を制動又は停止するための制動手段は、独国特許第６９２  ０１  １３３  Ｔ２号から公知である。制動手段は、流体の制御流れによって起動され、摩擦によって回転子の回転を制動する適用手段及び逆の適用手段を有する弾性変形可能な機関を備えている。高速度に起因して、摩擦接触が大量の熱を生成し、全時間にわたって制動の効果が摩耗現象によって低減されるように摩滅が生じる。これに加えて、回転子の内部は、摩滅材料によって汚染される。望ましくもないこれらの小片は、また、患者の口に入り得る。
【０００６】
ツールに面する回転子の側面に位置している流出室が、欧州特許第０  ６２９  ３８３  Ｂ１号から公知である。流出ダクトは、ツール横の回転子シャフトの軸の近傍に配列され、ツール横の回転子ベアリングに向かって走り、戻り空気ダクトへの開口部を有するこのツール横の流出室に隣接している。流出室、流出ダクト及び戻り空気出口のこの配列によって、最大の直径を有する回転子の領域は、戻り空気出口から分離している。減速の間、回転子によって半径方向外側に遠心力が掛けられた空気は、流出することができない。戻り空気出口の領域において、直径に顕著な差はないが、このことは、吸入効果を低減することに関しては極めて効果的であることがわかる。本発明の重要な不利点は、戻り空気ガイドウェイの必然的に好ましくない設計であり、その理由は、排気空気の全てが戻り空気ダクトに達するためには流出室を通って流れなければならないからである。一方において、これにより、排気空気が通って流れなければならない最小断面を大いに低減し、回転子室におけるバックアップを生じさせる。他方において、排気空気は、軸近傍に位置し、小さい直径を有する流出ダクトに向かう遠心力と反対側に最大の直径を有する回転子室から半径方向外側に流れなければならない。このことは、不利な出力損失と関係している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、減速の間、すなわち、駆動されていない間に回転子の吸入を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によると、この目的は、第一の半径方向隔壁が開口部を有し、その開口部によって環状空間が出口ダクトに流体接続しているという、請求項１に記載の特徴によって達成される。
【０００９】
第一の環状空間の隔壁の開口部は、減速の間での吸入を防止し、摩耗を受ける部分がなく、評価される回転速度での出力における有意な犠牲なしに、非常に容易に製造可能であり、それゆえに経済的な解決策を提供する。減速の間、第二の環状ダクトから第一の環状ダクトの中へと誘導される流れが、遮断流れとして使用され、それによって減速の間にベアリングを通る吸入を防止する。
【００１０】
有利なことに、高回転速度で遠心力の影響を受けて変形する速度に応じて変形可能である調節手段が提供されることができ、調節手段が回転子のシート領域に配列され、シート領域が、隙間を形成する間、制御リングによって覆われ、制御リングは、第二の環状ダクトへの少なくとも１つの通路を有し、付加的な隙間が制御リングと軸方向隔壁との間に存在する。
【００１１】
流れを分割することによって、隙間が開放しているときの準備モードにおいて強い出力を提供すること、及び回転子と制御リングとの間の隙間を部分的に又は完全に閉鎖することによって空転モードの間、回転速度を制限することが可能である。むしろ、制御リングと軸方向隔壁との間の隙間は、調節手段が変形されているときでさえも確かに存在する最小の流れ断面を確保する。
【００１２】
調節手段を介する、及び制御リングを介する空転回転速度についての制御機能は、第一の環状隙間の隔壁における開口部から完全に独立しており、それによって損なわれず、更に、制御機能が、第一の隔壁におけるこの開口部を伴わずに設計された準備器具において使用されることができることが特に留意される。
【００１３】
有利なことに、調節手段は、それが高回転速度で、好ましくは２５０，０００ｒｐｍの速度で始まる弾性変形によって、制御リングと回転子の間の隙間を閉鎖するように変形可能とすることができ、低回転速度、好ましくは２００，０００ｒｐｍ未満の回転速度を伴う負荷の下では、制御リングと回転子との間の隙間は、調節手段によって流れが制限されることがない。
【００１４】
これらの領域において、出力の十分な供給は、同時に過大な回転速度からの支圧応力を負担することを回避しつつ可能である。
【００１５】
有利なことに、隔壁の中の開口部は、環状ダクトの断面の少なくとも２０％、好ましくは断面の６０％超を占めることができる。
【００１６】
これにより、減速の間、吸入を低減するが、それにもかかわらず名目回転速度での出力の犠牲を最小にすることができる。隔壁の１００％を開放することによって環状ダクトを完全に開放しさえすれば、実際に満足な結果が得られることが実証された。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明に従う装置は、図面を参照して説明される。図面において、
【図１】左右の側に分割された空気タービンを有する歯科用準備器具の縦方向断面を示す。
【図２】図１の線ＡＡに沿った断面を示す。
【図３】図１の線ＢＢに沿った断面を示す。
【図４】名目速度での負荷モードにおける誘導流れを詳細に示す。
【図５】空転モードにおける誘導流れを詳細に示す。
【図６】全体描写として準備器具の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、頭部ハウジング２の中に搭載されたロータ３と、回転軸４の周りを回転可能である回転子５とを有するツール１．１、並びに回転子５を支持するシャフト５．１及び頭部ハウジング２中のシャフト５．１を支持するための回転子５の両側に配列されたベアリング５．２、５．３を駆動するための空気タービン１を有する歯科用準備器具を示す。
【００１９】
回転子５は、その２つの前面のうちの１つの上に、この場合はツール（図示せず）に面する底面上に、調節手段６のための環状周辺シート領域５．４を有し、調節手段は、描写された実施形態において、回転速度の影響の下で弾性変形可能であるＯリングとして設計されている。
【００２０】
回転子を駆動するために用いられる圧縮空気は、回転子の上のブレード５．５によって進路変更されて、それらから離れるように流れる。
【００２１】
調節手段６は、回転軸４に沿って分割された図１の左側において、変形されていない状態で示され、図１の右側において、調節手段６’は、回転速度の影響を受けて弾性変形させられている。
【００２２】
回転子５は、圧縮空気ダクト１８．１が終端する頭部ハウジング２の中のタービン室１８の中に配列され、この圧縮空気ダクトは、同様に頭部ハウジング２を通して誘導される戻り空気ダクト１９とともに、頭部ハウジング２を通して誘導されるが、戻り空気ダクトは、また、回転軸４に関して圧縮空気ダクト１８．１からある軸方向距離にあり、戻り空気ダクト１９の出口開口部１５は、圧縮空気ダクト１８．１の圧縮空気開口部１８．２の下方に、すなわち、ツール（図示されていない）に面して存在している。圧縮空気ダクト１８．１と戻り空気ダクト１９とは、頭部２のハンドル２１の中にあり、頭部はハンドルへと移行する。
【００２３】
タービン室１８は、ツール１．１に面して配列されたその底部領域に、出口開口部１５に面してのみ中断され、相互に中へと移行し、周辺の一部を越えて延在する第一の外側環状ダクト８と円盤形状隔壁２０との境界を定める、回転軸４と同軸の側面を有する第一の環状隔壁７を有する。隔壁２０は、出口開口部１５及び圧縮空気開口部１８．２の領域の中に配列され、環状ダクト８は、少なくとも９０°の角度で、好ましくは３２０°までの角度で（以下の図２及び図３を参照）圧縮空気開口部１８．２から延在している。
【００２４】
タービン室１８の底部領域に配列された隔壁７に向かって半径方向内側に、頭部ハウジング２の中に支えられた、ベアリング５．３と半径方向に接している第２の環状ダクト９が存在している。図１の左側に示されているように、この環状ダクト９は、円盤形状隔壁２０によって軸方向に境界が定められ、隔壁７の切抜きによって、及び出口開口部１５によって出口ダクト１９に流体接続している。
【００２５】
頭部ハウジング２の中に配列されたタービン室１８の底部領域２．２は、回転子５によって占められる領域２．１の全体高さの２０％〜７５％である高さを有する。
【００２６】
回転子５と環状隔壁７との間に、回転子５から出口開口部１５に向かってタービン室１８まで供給される圧縮空気の流出に対する主要な断面積Ａ０で示される隙間１１が形成され、その主要な断面積は、回転子５を駆動するために使用される空気の全てが最初にこの隙間１１を通過する必要があるので、タービンの最大の可能な空気流を制限する。
【００２７】
底部ベアリング５．３と回転子５との間に制御リング１０が配列され、これも、ベアリング５．３及び回転子５のように、シャフト５．１に支えられている。この制御リング１０は、回転子５を保持する領域２．２の、環状ダクト８、９が配列されている領域２．１への移行部のタービン室１８の中に配列されている。制御リング１０の半径方向拡張部は、半径方向隔壁７まで進行し、そこには、制御断面積Ａ１として示され、主要断面積積Ａ０よりも小さい断面積を有する隙間が存在している。
【００２８】
回転子５から流れる圧縮空気は、また、戻り空気と呼ばれ、回転子５と環状隔壁７との間の軸方向隙間１１を通過して、隔壁７と制御リング１０との間の半径方向隙間１２に至り、図１の右半分に示されるような動作状態に応じて出口開口部に通じる環状隙間９の中へと高速で完全に通過する。主要断面積の反対側に、断面の縮小部があり、主要断面積を横切る理論的に可能な高回転速度は、隙間１２の制御断面積によって制限される。
【００２９】
図１の左半分に示されるような低速での動作状態において、戻り空気は、環状隔壁７と制御リング１０との間の隙間１２を通って、及び制御リング１０と回転速度依存調節手段６のために回転子５の中に配列されたシート領域５．４との間の隙間１３を通って流れる。この隙間１３は、大きい断面積を有することができ、それは主要断面積よりも大きくあり得、それにより、シート領域５．４の中に流入する戻り空気は、制御リング１０に配列された通路１４を経由して、又は周辺に分布して配列された複数の通路を通って、第２の環状空間９の中に出て行くことができる。隙間１３は、それによって、単数又は複数の通路１４の断面積のサイズがより大きいので、調整断面積Ａ２を提供する。
【００３０】
空転している間、すなわち、無負荷で高回転速度の間、隙間１３が変形調節手段によって閉鎖されるので、実有効断面積Ａｅｆｆは、制御断面積Ａ１と一致する。負荷を受けて動作している間、すなわち、歯を治療するためのツールを把持しているとき、回転速度は、最初に減少し、隙間１３は回転速度に応じて開放される。調整断面積は、それが制御断面積と共に完全に開放すると、少なくとも主要断面積が提供されるように寸法設定される。有効断面積は、制御断面積及び回転速度依存調節断面積の両方から構成される。
【００３１】
第２の環状ダクト９から、戻り空気は、円盤形状隔壁２０の下を半径方向に環状ダクト８を越えて流れ、出口開口部１５の領域において環状ダクト８を分離するための半径方向隔壁２３の中に、例えば減速の間に、戻り空気が第一の環状ダクト８の中へと流れて戻ることができる通路１７が提供されている。
【００３２】
図２は、隙間１１の高さで頭部ハウジング２を通って走る、すなわち、切断面上にある切取図に示されている回転子５と切断面下にある制御リング１０との間を走る断面を示している。制御リング１０の中に、周辺にわたって分布するように配列された通路１４が認識可能である。制御リング１０は、シャフト５．１に取り付けられ、それと一緒に回転軸４の周りを回転する。環状隔壁７への隙間１２は、制御リング１０の外周に位置しており、環状隔壁は環状ダクト８の半径方向内側に境界を定める。環状ダクト８の半径方向外側の境界は、頭部ハウジング２によって形成されている。環状ダクト８は、圧縮空気の流れの方向の前面にある半径方向隔壁２３を有し、それは、環状ダクト８を出口開口部１５から分離し、通路１７が隔壁２３の中に配列されているが、それを通って戻り空気が流体開口部１７の方を指す矢印によって示される環状ダクト８の中に流れ込むことができる。流れの方向に見て辿ると、環状ダクトは、第２の半径方向隔壁２４によって境界が定められている。
【００３３】
出口開口部１５の領域において、環状ダクト８は、空気が環状空間８自体から戻り空気ダクト１９の中へと通過できないように、半径方向隔壁２３、２４及び円盤形状隔壁２０によって遮蔽され、むしろ、戻り空気は、隙間１２を通って、おそらく制御リング１０における通路１４を通って、円盤形状隔壁２０の下の半径方向隔壁２３、２４の間の領域の中へ、更にそこから出口開口部１５を通って長い点線の矢印によって示される戻り空気ダクト１９の中へと流れることに留意する必要がある。
【００３４】
図面の平面の上方、したがって切断面の上方の、ハンドル２１を通って頭部ハウジング２までの経路の駆動空気ダクト１８．１は、圧縮空気ノズルで終端されることもできる圧縮空気開口部１８．２の位置と同様に、点線によって示されている。圧縮空気は、圧縮空気開口部１８．２を通ってタービン室の中に流れ込んで、回転子を駆動する。
【００３５】
上記のように、回転子５の吸入側２６及び圧力側２７は、減速の間、対応する圧力信号が提供される。作動中、圧縮空気圧がオンにされると、信号は逆転される。
【００３６】
図３は、図１及び図２の円盤形状隔壁２０の下の、したがって図１及び図２には示されていない頭部ハウジング２の断面を示している。頭部ハウジング２から更に進むと、それはハンドル２１へと移行し、環状空間８は、隔壁７によって軸４に向かって境界が定められた半径方向隔壁２３、２４と共に示されている。隔壁７は、更に内側に延在する環状空間９の境界を定め、戻り空気ダクト１９に向かっては、出口開口部１５’によって中断されている。すでに図１に示されているように、出口開口部１５は、頭部ハウジング２から戻り空気ダクト１９のためのハンドル２１への移行部に配列されている。
【００３７】
半径方向において、環状空間９は、シャフト５．１上に配列されたベアリング外側リング２８を有するベアリング５．３によって、並びに半径方向隔壁７及び出口開口部１５’によって境界が定められ、ベアリング５．３は、また、ベアリングの隙間３０及びベアリング内側リング２９を有する。軸方向には、環状空間９は、通路１４及び隙間１２を有する制御リング１０によって上部において境界が定められ、ベアリング５．３及び環状ダクト床３１（図１）によってツール側への底部において境界が定められている。
【００３８】
矢印ａ、ｂ及びｃは、更に説明される減速の間の空気流のための流路を示す。矢印「ａ」は、環状空間９から出口開口部１５’を通って流れる戻り空気を表している。矢印「ｂ」は、環状空間９から隔壁２３の中の通路１７を通って環状空間８の中へと流れ込む戻り空気を示す。矢印「ｃ」は、適用可能な場合、ベアリングの隙間３０を通って戻り空気ダクト１９の中へと引くことができ、遅延させられるか、又はその発生が抑制されさえする空気を示す。
【００３９】
ブレードの吸入側において一貫して、回転子５のブレードのそばを通過するとき、環状ダクト８の半径方向隔壁の中の通路１７は、戻り空気ダクト１９又は第一の環状ダクト８の出口開口部１５の領域からの吸入を引き起こす。通路１７は、したがって、出口開口部１５、１５’によって第一の環状ダクト８の流れを戻り空気ダクト１９に接続する。
【００４０】
回転子５のブレードの吸入側において、空気粒が、図２の制御円盤１０の下の出口ダクト１９の領域の中に同伴される。このことは、第２の環状空間９から第一の環状空間８まで、戻り空気ダクト１９に対して直角で回転子５の回転の方向に、矢印「ｂ」に従う流れを引き起こす。矢印「ｂ」に従う強制流れは、出口開口部１５’を横断して広がり、戻り空気室１９と回転成分が位置する環状空間９との間の障壁のように、ある範囲に対して作用する。
【００４１】
この強制流れに起因して、戻り空気ダクト１９は、出口開口部１５の領域での流れに対して閉鎖され、減速中にベアリングの隙間３０を通して吸引される得る空気の加速が防止される。
【００４２】
図４及び図５は、２つの異なる流れ状態、すなわち、回転子５の低回転速度及び高回転速度における流れ状態を示す。すでに図１に関して説明されたように、調節手段６の回転速度依存変形は、流れ状態の差に基づいている。高回転速度において、制御リング１０と回転子５との間の隙間１３は、図５に表されているように、調節手段６の変形によって閉鎖され、一方、図４に表されているように、低速度においては、隙間１３は開放している。図４に示されているように、隙間１３が開放されているとき、環状隙間８から生じ、回転子５と環状隔壁７との間の主要断面として形成される隙間１１を通って流れる戻り空気の流れは、分離し、隙間１３及び制御リング１０と隔壁７と間の隙間１２を通って流れる。
【００４３】
図５に示されているように、隙間１３が閉鎖されているとき、隙間１１よりも小さい断面積を有する隙間１２だけが、隙間１１に続く流路として利用可能である。このことは、負荷時において低回転速度でトルクを印加するために必要な空気の全量が流れ通ることができず、その代わりに、空転モードの間、回転子の回転速度に制限を生じさせるこの量の空気の一部分だけが流れ通ることができることを確実にする。
【００４４】
一方において隙間１２の変化しない第一の断面を通り、他方において回転速度に応じて調節される隙間１３の第２の断面を通る２つの成分への排気空気の分離は、出力の最小損失だけを伴って空転回転速度の高効率の制限を可能にする。
【００４５】
たとえ調節手段６が、空転モードにおいて、隔壁７及び２０と共に、隙間１３の上の軸近傍の回転子５の領域からタービン室１８を部分的に切り離しても、回転速度が低下するので、この隙間１３は、減速の間、完全に開放している。無制限の空気経路が、最大の直径を伴う、すなわち回転子についての外側縁にある回転子５の領域と、戻り空気ダクト１９の出口開口部１５との間に存在する。本発明に従う通路１７がなければ、減速の間、底部ベアリングを通る吸入についての高い危険性が存在する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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