用于高速涡轮牙科手机的气流悬浮机芯组件及牙科手机的制作方法

1.本发明涉及医疗器械技术领域，具体是用于高速涡轮牙科手机的气流悬浮机芯组件及牙科手机。


背景技术：

2.高速涡轮牙科手机是口腔科的一种常用医疗器械，其工作原理是利用压缩空气吹动涡轮高速转动，继而带动转轴和车针高速转动，转速通常在20万转/分钟以上，用以切割牙体祛除龋坏组织，或制备烤瓷牙，也可用于打磨义齿等。高速涡轮牙科手机的品种很多，除了在品质上有所差别之外，还有各式各样的不同外观，以及多种多样的附带功能，例如装卸车针的方式就有顶针式、拧紧式和按钮式；冷却的方式有带单孔喷雾、双孔喷雾、三孔喷雾和四孔喷雾的；有带照明功能的；有带吹气功能的；有带防回吸功能的；有带快捷接头的；在扭矩方面也有大有小，还有专供后牙和儿童使用的迷你型机头，其他方面甚至还有自动限压等等。基于牙科手机的功用及工作环境，牙科手机的机芯组件必须满足高转速、低噪声和长寿命的要求，其中，轴承在牙科手机的机芯组件中起着关键的作用。
3.目前，牙科手机的机芯组件中大多采用滚珠轴承，主要具有以下问题：(1)滚珠轴承在高速旋转工作时摩擦力较大，导致功耗损失较大，会限制机芯组件的转速，而且噪音大，发热量大，容易磨损，寿命低；(2)另外，由于牙科手机在使用时内部气压高，气体会从滚珠轴承处外溢，在外溢过程中会将滚珠轴承内的润滑物质带离，并且在使用时这些润滑物质会溢出至口腔，对人体造成损害；另一方面，润滑物质的外溢会导致滚珠轴承干磨，快速损耗滚珠轴承，使得滚珠轴承温度快速攀升，对于牙科手机的使用产生极大的影响；(3)由于牙科手机体积小，用于其内的滚珠轴承精度要求之高、工艺难度之大极大的影响了牙科手机整体的制造成本，而且装配不便，影响制造效率。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的不足，本发明的任务之一在于提供一种用于高速涡轮牙科手机的气流悬浮机芯组件，工作时通过压缩空气在转轴的径向形成套筒状气膜，在叶轮的上、下两端面形成平垫状气膜，实现对涡轮组件径向和轴向的支撑，从而使得涡轮组件在径向和轴向均实现悬浮状态而不与轴套直接接触，涡轮组件在高速转动时的摩擦力非常小，功耗损失小，转速高，噪音小，发热量低，不易磨损，寿命长，而且不需要润滑物质，不会产生润滑物质外溢带来的问题，而且更易加工制造和装配；本发明的任务之二在于提供一种采用上述气流悬浮机芯组件的牙科手机。
5.本发明任务之一通过下列技术方案来实现：
6.一种用于高速涡轮牙科手机的气流悬浮机芯组件，包括机头壳体、可转动设置于机头壳体内的涡轮组件、以及用于支撑涡轮组件的轴承，涡轮组件包括转轴以及固定套接在转轴外的涡轮，所述轴承包括轴向间隔设置在所述涡轮上、下两端的上轴套和下轴套，上轴套和下轴套均固定于机头壳体内并套在转轴外且与转轴之间形成第一间隙，上轴套的下
端面、下轴套的上端面分别与涡轮的上、下端面平行设置并形成第二间隙，上轴套和下轴套均设有环形气槽、以及沿周向均匀间隔分布的若干个第一节流孔和第二节流孔，其中第一节流孔和第二节流孔的一端均连通环形气槽，另一端分别连通第一间隙和第二间隙，机头壳体内设有供压缩空气进入两个环形气槽的轴承进气管，第一间隙的一端连通对应的第二间隙，另一端连通排气通道。
7.作为优选的技术方案，所述机头壳体内还设有用于供压缩空气吹向所述涡轮以驱动涡轮转动的涡轮进气管、以及用于排气的排气管，涡轮进气管与所述轴承进气管为相连通的通道或者相互独立的通道。
8.作为优选的技术方案，所述涡轮进气管与所述轴承进气管为相连通的通道，所述机头壳体内设有进气总管，涡轮进气管与轴承进气管均连通进气总管，轴承进气管分为上轴承进气管和下轴承进气管。
9.作为优选的技术方案，所述上轴套和所述下轴套的外周分别通过至少两个密封圈与所述机头壳体内壁进行密封连接，各个所述环形气槽的上方、下方分别有至少一个所述密封圈。
10.作为优选的技术方案，所述气流悬浮机芯组件还包括用于对所述涡轮组件进行刹车制动的刹车装置，所述刹车装置包括设置在所述上轴套上方和/或所述下轴套下方的弹性刹车胶圈，刹车胶圈固定于所述机头壳体且位于所述排气通道内，刹车胶圈的内圈在自然状态下能够弹性抵接在所述转轴上从而能起到刹车作用，在排气通道进行排气时能够被气流吹起从而与转轴脱离。
11.作为优选的技术方案，所述转轴包括轴杆和固定套接在轴杆外的两个套筒，两个套筒沿轴向间隔设置并分别与所述上轴套、所述下轴套相对应，上轴套和下轴套分别套在对应的套筒外且与套筒外侧壁之间形成所述第一间隙。
12.作为优选的技术方案，所述第一节流孔沿对应轴套的径向设置，所述第二节流孔沿对应轴套的轴向设置。
13.作为优选的技术方案，所述机头壳体的上端设有可拆卸连接的盖帽，机头壳体的内腔从上至下依次分为直径依次减小的上轴套腔、涡轮腔和下轴套腔，所述上轴套的下端支撑在上轴套腔的底部凸肩上，所述下轴套的下端支撑在下轴套腔的底部凸肩上，下轴套的上端面和涡轮腔的底部凸肩平齐且共同与涡轮的下端面配合形成所述第二间隙。
14.本发明任务之二通过下列技术方案来实现：
15.一种牙科手机，包括手柄和安装在手柄一端的机头，所述机头包括前述的气流悬浮机芯组件。
16.相较于现有技术，本发明的有益效果是：
①
本发明的气流悬浮机芯组件，工作时压缩空气通过轴承进气管进入上、下轴套的环形气槽中，然后通过对应轴套的第一节流孔和第二节流孔进入第一间隙和第二间隙，然后经排气通道和排气管排出，流经第一间隙和第二间隙的气流分别在转轴的径向形成套筒状气膜，在叶轮的上、下两端面形成平垫状气膜，套筒状气膜和平垫状气膜分别实现对涡轮组件径向和轴向的支撑，涡轮组件在径向和轴向均实现悬浮状态而不与轴套直接接触，从而使得涡轮组件在高速转动时的摩擦力非常小，功耗损失小，转速高，且噪音小，发热量低，不易磨损，寿命长；
②
本发明的气流悬浮机芯组件，其轴套与涡轮组件在工作时不直接接触，因此不需要润滑物质，也就不会产生润滑物质
外溢带来的问题；
③
本发明的气流悬浮机芯组件，其轴承中不需要滚珠，因此其工艺难度和装配难度都更低，更易加工制造和装配；
④
涡轮进气管与轴承进气管可以为相连通的通道，也可以为相互独立的通道，如果采用相连通的通道，则结构更加简洁，控制简单，制造成本更低，如果采用相互独立的通道，则可以各自独立控制，使用时使轴承进气管的供气早于涡轮进气管，停气晚于涡轮进气管，这样可以使得涡轮进气管供气驱动涡轮组件转动之前的一段时间，涡轮组件已经处于悬浮状态，涡轮进气管停止供气之后的一段时间，涡轮组件依然处于悬浮状态，从而确保涡轮组件在初始转动时、以及停气刹车过程的惯性转动时，都不会与轴套产生摩擦；
⑤
通过设置密封环，可以防止环形气槽内的压缩空气外泄，从而增加套筒状气膜和平垫状气膜的支撑强度；
⑥
通过设置刹车装置，能够在轴承进气管停止供气时迅速对转轴进行刹车制动；
⑦
通过设置套筒，由于套筒的表面更加便于加工，因此可以简化轴杆的加工工艺，降低轴杆和整个机芯的加工成本；
⑧
由于牙科手机的性能、使用寿命、制造成本和效率在很大程度上取决于机芯组件，而轴承在机芯组件中起着关键的作用，因此，本发明的牙科手机，由于采用上述气流悬浮机芯组件，因此其整体性能更好，功耗损失小，转速高，且噪音小，发热量低，不易磨损，寿命更长，且制造成本更低，制造效率更高。
17.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的效果作进一步说明，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
18.图1是实施例1中气流悬浮机芯组件的外部结构示意图；
19.图2是实施例1中气流悬浮机芯组件的内部结构示意图；
20.图3是图2中上轴套或下轴套的结构示意图；
21.图4是实施例2中牙科手机的结构示意图。
22.其中：机头壳体1，涡轮腔11，排气通道12，盖帽13，上轴套腔14，下轴套腔15，转轴21，轴杆211，套筒212，涡轮22，上轴套31，下轴套32，环形气槽301，第一节流孔302，第二节流孔303，密封圈304，排气通道12，第一间隙41，第二间隙42，进气总管5，上轴承进气管51，下轴承进气管52，涡轮进气管53，排气管6，刹车胶圈7，车针8，牙科手机100，机头10，手柄20。
具体实施方式
23.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处说描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
24.需要说明的是，当元件被称为“连通”另一个元件，它可以是直接连通到另一个元件或者可能同时存在居中元件，类似表述只是为了说明的目的，并不用于限定本发明。本文所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
25.实施例1：
26.如图1
‑
3所示，用于高速涡轮牙科手机的气流悬浮机芯组件，包括机头壳体1、可转动设置于机头壳体1内的涡轮组件、以及用于支撑涡轮组件的轴承，涡轮组件包括转轴21以
及固定套接在转轴21外的涡轮22，涡轮22置于机头壳体1内的涡轮腔11内，转轴21包括轴杆211和固定套接在轴杆211外的两个钢质套筒212，轴杆的下端用于连接车针8，两个套筒212沿轴向间隔设置并分别位于涡轮22的上下两端，所述轴承包括轴向间隔设置在所述涡轮22上、下两端的上轴套31和下轴套32，上轴套31和下轴套32均固定于机头壳体1内并套在对应的套筒212外且与套筒212之间形成第一间隙41，上轴套31的下端面、下轴套32的上端面分别与涡轮22的上、下端面平行设置并形成第二间隙42，其中第一间隙41的一端连通第二间隙42，上轴套31和下轴套32均设有环形气槽301、以及沿周向均匀间隔分布的若干个第一节流孔302和第二节流孔303，第一节流孔302沿对应轴套的径向设置，第二节流孔303沿对应轴套的轴向设置，第一节流孔302和第二节流孔303的一端均连通环形气槽301，另一端分别连通第一间隙41和第二间隙42。机头壳体1内设有进气总管5和排气管6，进气总管5分支出上轴承进气管51、下轴承进气管52和涡轮进气管53，其中上轴承进气管51、下轴承进气管52分别用于向上轴套31、下轴套32的环形气槽301内充入压缩空气，涡轮进气管53用于向涡轮22吹入压缩空气以驱动涡轮22转动，排气管6连通涡轮腔11用于涡轮腔11的排气，另外，机头壳体1的上、下两端还分别设有连通两个第一间隙41和外界环境的排气通道12，排气通道12可以为机头壳体1上的开孔或者配合间隙。
27.本发明的气流悬浮机芯组件，如图1所示，图中箭头表示气流方向，工作时压缩空气通过进气总管5、上轴承进气管51、下轴承进气管52进入上轴套31、下轴套32的环形气槽301中，然后通过对应轴套的第一节流孔302和第二节流孔303进入第一间隙41和第二间隙42，由于第一间隙41连通排气通道12，第二间隙42连通涡轮腔11，因此气流可以经排气通道12和排气管6排出，流经第一间隙41和第二间隙42的气流分别在转轴21的径向形成套筒状气膜，在叶轮的上、下两端面形成平垫状气膜，套筒状气膜和平垫状气膜分别实现对涡轮22组件径向和轴向的支撑，涡轮22组件在径向和轴向均实现悬浮状态而不与轴套直接接触，从而使得涡轮22组件在高速转动时的摩擦力非常小，功耗损失小，转速高，且噪音小，发热量低，不易磨损，寿命长；而且，轴套与涡轮22组件在工作时不直接接触，因此不需要润滑物质，也就不会产生润滑物质外溢带来的问题；而且，由于轴承中不需要滚珠，因此其工艺难度和装配难度都更低，更易加工制造和装配。另外，为了使套筒状气膜和平垫状气膜的支撑性能更好，形成气膜的相对两个表面需要达到一定的加工精度且间距满足特定要求，通过在轴杆211外设置套筒212来与轴套配合形成第一间隙41，由于套筒212的表面更加便于加工至需要的加工精度，因此可以简化轴杆211的加工工艺，降低轴杆211和整个机芯的加工成本。本实施例中，涡轮进气管53与轴承进气管为相连通的通道，即涡轮进气管53与轴承进气管同时供气或停气，这种方式结构更加简洁，控制简单，制造成本更低；在其他实施例中，也可以使涡轮进气管53与轴承进气管为相互独立的通道，则可以各自独立控制，使用时使轴承进气管的供气早于涡轮进气管53，停气晚于涡轮进气管53，这样可以使得涡轮进气管53供气驱动涡轮22组件转动之前的一段时间，涡轮22组件已经处于悬浮状态，涡轮进气管53停止供气之后的一段时间，涡轮22组件依然处于悬浮状态，从而确保涡轮22组件在初始转动时、以及停气刹车过程的惯性转动时，都不会与轴套产生摩擦。
28.所述上轴套31和所述下轴套32的外周分别通过两个密封圈304与所述机头壳体1内壁进行密封连接，各个所述环形气槽301的上方、下方分别有一个所述密封圈304。通过设置密封环，可以防止环形气槽301内的压缩空气外泄，从而增加套筒状气膜和平垫状气膜的
支撑强度。
29.所述气流悬浮机芯组件还包括用于对所述涡轮22组件进行刹车制动的刹车装置，所述刹车装置包括设置在所述上轴套31上方的弹性刹车胶圈7，刹车胶圈7固定于所述机头壳体1且位于所述排气通道12内，刹车胶圈7的内圈在自然状态下能够弹性抵接在所述转轴21上从而能起到刹车作用，在排气通道12进行排气时能够被气流吹起从而与转轴21脱离。
30.所述机头壳体1的上端设有可拆卸连接的盖帽13，机头壳体1的内腔从上至下依次分为直径依次减小的上轴套腔14、涡轮腔11和下轴套腔15，所述上轴套31的下端支撑在上轴套腔14的底部凸肩上，所述下轴套32的下端支撑在下轴套腔15的底部凸肩上，下轴套32的上端面和涡轮腔11的底部凸肩平齐且共同与涡轮22的下端面配合形成所述第二间隙42。该设计使得本发明装配更加方便，结构更加牢靠，且同时兼顾了上、下两个平垫状气膜的支撑平衡。
31.实施例2：
32.如图4所示，一种牙科手机100，包括手柄20和安装在手柄20一端的机头10，所述机头包括实施例1中的气流悬浮机芯组件。由于牙科手机的性能、使用寿命、制造成本和效率在很大程度上取决于机芯组件，而轴承在机芯组件中起着关键的作用，因此，本发明的牙科手机，由于采用上述气流悬浮机芯组件，因此其整体性能更好，功耗损失小，转速高，且噪音小，发热量低，不易磨损，寿命更长，且制造成本更低，制造效率更高。
33.附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。