专利名称：一次性的牙病预防机头的制作方法
所属领域本发明总体上涉及用于完成牙科防治过程的一次性牙病预防机头，它采用加压的气体或液体使一防治杯产生旋转运动。尤其是，本发明涉及一手持的小直径牙病预防机头，它包括具有动力叶片的转子，其中叶片可相对于转子运动，当未加载时，机头可产生高扭矩和相对较低的速度。
背景技术：
近年，牙科诊所已被注意到可能是在人群之间传播传染病的场所。这一情况已引出许多新产品来尽量减少当人们在接受牙科诊治时传染疾病的可能性。可能传播传染病的一种方法是牙病预防。在预防过程中，牙科医生清洗去聚积于牙齿上的斑点、牙垢、玷污及其它残留物。这种预防处理是由一旋转的预防杯进行的，该预防杯通常包括支承于其内的研磨膏，直到其涂附于牙齿上为止。旋转的预防杯是由一壳体支承，它还包括由流体驱动的马达，以使预防杯旋转。
已知的机头专门设置成可转动地支承预防杯，以进行牙科防治。这些机头包括一壳体，壳体的大小适于由使用者方便地抓持，其内包括一由流体驱动的马达，马达的输出轴与预防杯相连，马达与一加压气源相连，以使马达的转子旋转。
已确认牙病预防机头是会在人与人之间产生污染而传播传染病的可能场所。为消除这种污染，通常建议牙科医生在使用之前对机头彻底消毒。这种消毒处理耗时并且通常会损坏机头，降低其使用寿命。因此，一些牙科医生采取其它不那么有效的消毒方法，或者必须购置附加的机头，这就增大了牙科防治保养的成本。
已知的牙病预防机头包括由流体驱动地马达，马达内具有转子，由高压流体进行操作。转子包括扁平的叶片，它们滑离和滑向转子的几何中心。转子非对称地设置于一缸体内，从而由一入口流向缸体内的一出口的空气促使转子仅在一个方向旋转。当转子旋转时，叶片滑离和滑向转子的旋转轴线。由于这种滑动式扁平叶片转子与缸壁接触，故产生摩擦力，它决定了给定空气压力下转子的最大自由转速。这种马达在低速时比高速空气马达产生相对较高的扭矩。
虽然这种滑动式扁平叶片转子通常是有效的，但在更低的转速下时，防治处理需要比扁平滑动叶片马达所能获得的更高的扭矩。对输出轴进行齿轮传动操作以获得所需速度的现有解决方案过于复杂，不利于经济地操作。此外，当启动扁平滑动叶片转子时，在离心力不足以将叶片抵靠在周围的缸壁上之前，需要某些形式的系统来使叶片伸出转子。最后，这种扁平滑动叶片转子必须由多件形成并且要有精确的公差以确保叶片可在转子的槽内有效地滑动。这种繁杂性妨碍了经济地一次性使用机头。
据此，有必要提供一种牙病预防机头，它在低速时具有高扭矩但却易于制造，并且具有叶片，当马达启动时，叶片易于伸展。这种机头将便于有效地进行牙病预防并且在使用一次后便可经济地弃掉。
下述现有技术反映了申请人所知的该技术的状态，下面列出这些现有技术文件以履行申请人公开相关现有技术的应尽义务。然而，恭请大家注意的是在考虑任何显而易见的组合时，这些现有技术的装置中没有任何一个单独教导或明显地提出本发明的、特别是由其权利要求所确定的关系。发明人专利号
公开日Schmitz 263,814 September 5，1882Swisher，et al 1,999,488 April 30，1935Wiseman 2,017,881 October 22，1935Roelke 2,025,779 December 31，1935Monnier，et al. 2,128,157 August23，1938Blair2,135,933 November 8，1938Smith2,226,145 December 24，1940Goldenberg 2,300,828 November 3，1942Shotton2,315,016March30，1943Greenberg 2,328,270August 31，1943Wiseman2,789,352April23，1957McFadden Re.24,391November 12，1957Kern 2,937,444May 24，1960Wiseman3,163,934January 5，1965Winkler3,192,922July 6，1965Hoffmeister，et al.3,229,369January 18，1966Brehm，et al. 3,421,224January 14，1969Smith 3,510,229May 5，1970Graham 3,727,313April17，1973Brahler3,740,853June 26，1973Booth 3,855,704December 24，1974Campagnuolo，et al.3,856,432December 24，1974Killick3,877,574April15，1975Balsor 3,955,284May 11，1976Danne，et al. 3,987,550October 26，1976Flathand 4,053,983October 18，1977Gritter4,1,71,571 October 23，1979Girard 4,182,041January 8，1980Lewis 4,248,589February 3，1981Warden et al. 4,259,071March31，1981Melcher4,261,536April14，1981Warden et al. 4,266,933May 12，1981Bailey 4,365,956December 28，1982Karden 4,465,443August 14，1984Geller 4,693,871September15，1987Buse 4,767,277August 30，1988Choisser 4,795,343January 3，1989Choisser 4,842,516June 27，1989Stefanini 4,863,344September 5，1989Moreschini 4,929,180May 29，1990Kimura 4,941,828July 17，1990Huang 5,020,994June 4，1991Witherby 5,028,233July 2，1991Falcon et al. 5,040,978August 20，1991Rosenberg 5,062,796November 5，1991Bailey 5,094,615March10，1992Butler 5,120,220June 9，1992Bailey 5,156,547October 20，1992
国外的专利文件号 日期姓名 副分类分类*申请日DE 646,193 06/1937Dürhager30b 20205/1937NZ 102,433 05/1951Callaghan433 132GB 2,209,284-A 05/1989Kalsha A61C 1/05 07/1988其它现有技术(包括作者、题目、日期、相关页码等)Lewis，关于口腔安全的一次性相关的广告，《今日牙科贸易期刊》，1992年8月，见整个广告。
Denticator，《产品目录》，1990年，见整个目录。
Oralsafe，关于口腔安全的一次性机头广告，《今日牙科贸易期刊》，1992年8月，见整个广告。
Smartpractice，关于一种灵巧的卫生钩的广告，见整个广告。
牙科产品报告，“易处理的机头”，1992年11月，第96页。
多种牙科用品公司，关于一次性高速机头的广告，见整个广告。
《牙科保健专业杂志》，产品报告，“防治杯”，1992年1月，第38页。
牙科产品报告，新产品，“防治杯”，1992年1月，第30页。
Oralsafe，关于口腔安全的一次性机头的广告，《牙科学新闻杂志》，1992年12月，见整个广告。
Oralsafe机头手册教导了一种一次性牙科机头。本发明与Oralsafe的教导之区别在于，本发明提供适于预防的输出速度，而不是用于钻牙的较高速度，并提供了一种可转动的叶片转子，这一点Oralsafe末加以揭示。
Smith的专利公开了带有一涡轮的单向泵，其中涡轮上有通过一弹性板部分而与之相连的叶片，弹性板部分允许叶片在一个方向转动而不能在另外方向转动。本发明有几个理由区别于Smith的专利。特别是轴的动力是提供给输出轴，而不是使流体泵入一系列。而且，本发明的叶片与缸壁接触并且本发明的转子偏置于其所在的缸内。
Stefanini的专利教给了一种带有涡轮叶片的离心泵，涡轮叶片可在两极限位置之间转摆。本发明区别于Stefanini的泵在于其中本发明提供了一种流体反作用装置，它能代替流体泵产生轴转动。而且，本发明的叶片与包绕该叶片的缸壁接触，而且本发明的转子相对于缸的中心偏置，转子在缸内旋转。
其余现有技术比上述具体指出有区别的现有技术甚至与本发明更为不同。
发明内容
本发明的一次性牙病预防机头包括一大小适于使用者手持的壳体并且该壳体容易放入人口中。壳体支承一流体反作用装置，它与预防杯相连，从而当向该流体反作用装置输送加压空气时，可使预防杯旋转以进行预防处理。
流体反作用装置采用流体，例如加压的空气，来使预防杯转动。该装置包括带有叶片的转子，其中叶片由转子处延伸。一个轴出轴与转子连接，由它驱动预防杯。转子支承于一腔内，它允许转子在其内转动。在腔的每一端或每一侧设有入口和出口，这些口与该腔相通，以允许加压流体进入腔内而减压流体流出腔外。入口与壳体外侧的加压流体源相连。
转子的支承方式是使其旋转轴线偏离腔的对称中心轴线。因此，转子在腔内偏置。转子的叶片可转动地与转子相连，从而当转子旋转时，由于叶片离开和朝向转子，因此叶片总可与腔壁接触。转动的叶片可阻止在转子不转动时流体绕转子流动。转动的叶片也对转子产生摩擦，通过使转子不超过一最大自由转速而起装置的调速器作用。转动的叶片在任何时候都置于驱动流体内，对高压流体保持最大的反作用面。转动的叶片在转子一侧可提供比另一侧更大的半径。这种半径差可增大转子施加给输出轴以及预防杯的力矩。该装置的直径足够小，可以使牙科医生方便地置于一人的口内。
实用性通过描述本发明的下述目的可以展现本发明的工业实用性。
因此，本发明的第一个目的是提供一种具有低速和高力矩特性的牙病预防机头。
本发明的第二个目的是提供一种牙病预防机头，它包括一转子，通过加压气流压力而使该转子转动，而转子又使一预防杯转动。
本发明的第三个目的是提供一种牙病预防机头，它带有一转子，该转子由低成本的容易加工的材料制成。
本发明的第四个目的是提供一种牙病预防机头，它由塑料材料注塑模制而成。
本发明的第五个目的是提供一种牙病预防机头，它包括一流体反作用装置，该装置不旋转即可产生力矩。
本发明的第六个目的是提供一种牙病预防机头，它包括一流体反作用装置，其中流体反作用装置具有可相对于转子的主体转动的叶片。
本发明的第七个目的是提供一种牙病预防机头，它包括一流体反作用装置，该装置带有包括叶片的一转子，其中叶片具有与转子的主体相邻的第一位置和离开该转子主体的第二位置，叶片被制成偏向于第二位置。
本发明的第八个目的是提供一种一次性的牙病预防机头。
本发明的第九个目的是提供一种牙病预防机头，当其未加载且由一恒定的流体压差驱动时，它具有基本恒定的自由转速。
本发明的第十个目的是提供一种牙病预防机头，它包括带有一转子的流体反作用装置，其中转子具有与环绕腔的壁接触的叶片，因此对叶片无需准确的尺寸公差。
本发明的第十一个目的是提供一种牙病预防机头，它包括一流体反作用装置，通过防止其内所用驱动流体的明显的绝热膨胀而可使其冷却最小。
本发明的第十二个目的是提供一种轻量的牙病预防机头，可夹持于使用者的手里。
本发明的第十三个目的是提供一种一次性预防机头，用设置特征为带有转动叶片的转子的流体反作用装置替换转子有径向滑动叶片空气马达。
本发明的第十四个目的是提供一种牙病预防机头，它包括带有一转子的空气马达，其中转子偏置于腔内以增大由转子所产生的转矩。
本发明的第十五个目的是提供一种可自己启动的牙病预防机头。
本发明的第十六个目的是提供一种易于制造和装配的牙病预防机头。
本发明的第十七个目的是提供一种带有一流体反作用装置的牙病预防机头，该装置带有转子，其中转子包括主体、活页和叶片，它们既可一体地形成，也可分别单独形成。
本发明的第十八个目的是提供一种直径小但却可产生高动力和高转矩的牙病预防机头。
根据第一个优点，本发明的目的是提供一种一次性牙病预防机头，用于向一预防杯施加旋转，它包括如下的组合壳体；流体反作用装置，它接收输入的流体并具有作为输出的一旋转轴，该流体反作用装置包括转子，转子有实质上为刚性的主体、若干叶片、使该叶片可转动地连于主体上的装置以及一空腔，该空腔包括将流体引入该腔的装置和将流体排出该腔的装置，以及将该转子的主体可转动地支承于该腔内的装置；并且所述的作为输出的旋转轴与转子相连，从而当流体进入腔内时，促使该轴旋转，该轴还包括将转动施加于防治杯的装置。
根据第二个优点，本发明的目的是提供一种利用流体使牙病预防装置转动的方法，包括以下步骤形成一转子，它包括一主体和若干叶片；通过一活页将每一叶片与主体相连，活页允许每一叶片在第一收缩位置与第二伸展位置之间相对于躯体转动；将转子置于空腔内；设置通入腔内的流体输入口；设置与腔相通的流体输出口；使转子与一装置相连，以将转子的旋转能传输给牙病预防装置；使流体输入口与流体源相连；将流体由流体源导入流体输入口并与转子的叶片接触，以使转子与牙病预防装置旋转。
根据第三个优点，本发明的目的是提供一种牙病预防机头，它包括流体反作用装置，该装置具有基本恒定的转速输出以推动预防杯转动，包括以下的组合一转子，它带有主体、叶片和位于主体与叶片之间的活页装置，以使该叶片在第一位置与第二位置之间转动；环绕该转子的壁；所述的第一位置，它由收缩邻近于转子主体的叶片确定，并且叶片的一部分抵靠于壁上；所述的第二位置，它由转离主体的叶片确定，其中叶片的一部分抵靠于壁上；通过壁与流体源相连的入口；通过壁的出口；以及设置于转子与预防杯之间的输出装置。
当结合附图考虑下列详细说明时，本发明的这些及其它目的将更加清楚。
图1是本发明的牙病预防机头的组装后的透视图。
图2是图1所示的本发明的透视图，其外壳、套筒和内部被部分地切除以显示其内部结构的细节。
图3是图1所示的装置切去一部分后的透视图，以表示其内部结构，例如流体流过该装置的方式。
图4是沿图3之4-4线的剖视图；图5是沿图3之5-5线的剖视图；图6是如图4所示的另一实施例。
图7是如图5所示的另一实施例。
图8是本发明的芯棒部分的侧视图。
图9是本发明的芯棒部分的后视图。
图10是本发明的芯棒部分的前视图。
图11是本发明的芯棒部分的反向视图。
图12是本发明的壳体部分的顶视图；图13是图12所示壳体的后视图；图14是图12所示壳体的前视图；图15是本发明的转子部分的侧视图；图16是图15所示转子的前视图；图17是本发明的转子的透视图；图18是根据装配次序的本发明各个零件的分解透视图。
最佳实施例现参照附图，其中各个附图中相同的编号表示相同的零件，编号10是指一次性牙病预防机头。机头10(图1)通过入口30沿箭头A方向接收高压流体，通过出口40沿箭头D方向排出流体。转子90(图2)由高压流体所作用，其方式是可使与转子90相连的输出轴97旋转，再由输出轴转动预防杯160。
大体上说，参照图1～3，机头10包括下列元件。入口30与出口40以允许高压流体通过入口30进入壳体50和通过出口40排出壳体50的方式与壳体50相连。芯棒70安装于壳体50的内部。芯棒70包括带有贯穿其中的入口74和出口76的缸筒72。芯棒70的尺寸小于壳体50的内部尺寸，从而可在芯棒70与壳体50(图5)之间构成一高压腔80和一低压腔82。第一分隔壁66和第二分隔壁68将高压腔80与低压腔82分隔开。
转子90可旋转地支承于芯棒70的缸筒72内。缸筒72在机头10内提供支承转子90的空腔。转子90包括由其可转动地支承的若干叶片92，从而叶片92可在邻近于转子90的第一位置与摆离转子90的第二位置之间转动。转子90设置成使其旋转轴线M(图13和15)偏离缸72的中心轴线N(图9)。轴线M与轴线N之间的这种偏离允许当转子90沿箭头E转动时，叶片92在其第一位置与第二位置之间转动。
沿箭头A通过入口30的高压流体进入高压腔80与入口74。当高压流体通过入口74而进入缸72内时，可使转子90沿箭头E转动。接着，转子90的转动又使输出轴97转动。同时高压流体降压，通过出口76和低压腔82再沿箭头D排出出口40。输出轴与一长齿轮140相连，而长齿轮140与同其垂直的短齿轮150啮合。短齿轮150与预防杯160可拆开地相连。盖100连于与支承入口30及出口40的后端54相对的壳体50的输出端56上。盖将芯棒70与转子90封装于壳体50内并且包括环绕输出轴97的一套筒120。套筒120支承一头部130，其中头部130可转动地支承短齿轮150。
更具体地讲，参照图1～4和图10～12，描述入口30与出口40的结构。入口30最好为一空心圆管，它垂直地延伸于壳体50之后端54一短的距离。入口30包括大致为圆柱形的外部32和也大致为圆柱形的内部36。入口30与壳体50的后端54隔开的前端34延伸到邻近于壳体50之后端54的基部38。
壳体50的内部包括大致平行于壳体50的后端54并与之隔开的入口壁60。流入孔62在邻近于入口30的基部38的位置通过入口壁60与后壁54。
基部38包括与入口30的内部36相邻的入口孔39。入口孔39与流入孔62直接紧邻并且在入口30的内部36与壳体50的内部之间提供有通道。
出口40是大致垂直于壳体50的后端54延伸的空心圆柱结构。出口40包括与圆柱形内表面46同心的圆柱形外表面42。出口40由远离后端54一定距离的端部44向邻近于后端54的基部48延伸。
出口孔49构成内表面46离出口40之基部48最近的一部分。出口孔49与通过入口壁60且与流入孔62相邻的回流孔64紧邻。最好是，出口40的内表面36与外表面42的直径大于入口30的内部36与外部32的直径。这种尺寸的不同有助于减少出40的背压，从而提高了机头10的性能。
最好在将外部32与外表面42相连的入口30与出口40之间延伸有止挡部45。当置于入口30或出口40上的高压流体管在入口30或出口40上滑动足够的距离而使管子与入口30或出口40接合时，该止挡部45可向使用者提供一指示。入口30可与任何流体源相连，包括可压缩和不可压缩的壳体、高压和低压流体，以及高速和低速流体。然而，最好是将入口30与空气压缩机相连，从而压缩空气可通过入口30输送并进入机头10内。既可让出口40打开，以将压缩空气排入周围环境中，也可通过一与之相连的导管而将空气导出到机头10外一定距离的位置。或者，出口40也可与吸抽流体的负压源相连。或者，也可将加压流体与负压两者结合以提供“推-挽”(Push-Pull)系统。最好是，入口30、出口40与壳体50整体地形成。或者也可通过使用粘结剂或其它固定装置而将入口30及出口40连于壳体50上。
现结合图1～6以及图10～12描述壳体50的详细结构。壳体50基本上为空心圆柱形结构，它具有外圆筒壁52和内圆筒壁58。壳体50由后端54向一输出端56延伸。壳体50在邻近于输出端56处包括一轴肩55，外圆筒壁52由该处减小直径，并且在轴肩55与输出端56之间制有螺纹57。螺纹57用于将盖100拧于其上。内圆筒壁58由输出端56延伸到入口壁60同时大致保持圆形横截面。入口壁60包括分别对应于入口孔39和出口孔49的位置穿过的流入孔62和返流孔64。
内圆筒壁58包括邻近于放置芯棒70的出口76处的一切口65。该切口65为流体流出缸72提供盈余横截面积，以消除在机头操作过程中形成的任何背压。切口65将内圆筒壁58的半径略为增大约十分之一。最好是，切口65从后端54向内圆筒壁58的输出端56延伸，以便于切口65的形成。或者仅在邻近于出口76的特定位置设置切口65。
在从入口壁60到壳体50的输出端56之间的范围内，由内圆筒壁58向壳体50的几何中心延伸地设置有第一分隔壁66和第二分隔壁68。第一分隔壁66与第二分隔壁68最好延伸成与壳体50的内圆筒壁58之直径同芯棒70的直径之差相等的高度。因此，分隔壁66、68将芯棒70紧密地支承于壳体50内，同时在邻近于第二分隔壁68处提供高压腔80，而在邻近于第一分隔壁66处提供低压腔82。
分隔壁66、68可防止流体在高压腔80与低压腔82间流动。一定位片69位于内圆筒壁58与入口壁60的连接处，该连接处处于转离分隔壁66、68大约180度的位置。定位片69仅由入口壁60稍微延伸，以协助将芯棒70转动地定位于壳体50内，这时定位片69置于芯棒70的一槽61内。
如图5所示，内圆筒壁58可以略为凹入与分隔壁66、68相对的一月形凹槽67内，以进一步确保芯棒70牢固地夹持于壳体50内。月形凹槽67的曲率半径与芯棒70的曲率半径相配，并使外圆筒壁52与内圆筒壁58之间的壳体的厚度略微减小。或者，如图12所示，内圆筒壁58可制成大致为圆形的横截面。
现参照图2～9，描述芯棒70的详细结构。芯棒70最好为大致圆筒形空心构造，其尺寸可以置于壳体50的内部。芯棒70包括位于其内部的一缸72，它基本上为圆形横截面。芯棒70由所构成的一端壁88处延伸，以邻近于壳体50的入口壁60和与端壁88相对的一开口端86定位。开口端86包括一环圈84，它在大致垂直于缸72的中心轴线N的一平面内离开开口端86径向地延伸。环圈的下部具有一凸起73，它对应于壳体50在输出端56的形状。因此这一凸起73就封盖分隔壁66、68的端部。芯棒70内的缸72由一缸壁76构成，其中缸壁78以端壁88延伸至开口端86。
若干入口74穿过芯棒70并进入缸72内。入口74位于芯棒70的一侧，从而可在缸72与壳体50内的高压腔80之间建立流体连通。该高压腔80进一步与流入孔62及入口壁60流体相连，从而使流过入口30的加压流体具有经入口74进入缸72内的流体通道。最好是，沿大致平行于缸72的中心轴线N的直线设置入口74。入口74可在开口端86与端壁88之间位于许多不同的位置。最好，入口74大致位于开口端86与端壁88间的中点。
若干出口76通过芯棒70并进入与入口74相对的芯棒70一侧的缸72内。出口76设置成当芯棒70置位于壳体50内时，出口76可与低压腔82流体连通。低压腔82置位成与出口40流体连通，从而通过出口76流出缸72的气流可经出口40而排出壳体50之外。最好是，出口76是沿大致平行于中心轴线N的直线设置并且位于端壁88与开口端86之间的一中点。
参照图5，详细描述入口74与出口76的尺寸和位置。首先请注意到在缸72的基本上为最底的中心部分的一密封点SP的位置。入口74在逆时针离开密封点SP大约15°的位置处开始。入口74最好延伸约30°。出口76最好终止在离开密封点SP60°的位置，入口74的端部与出口76的起点部之间最好相隔大约180°。虽然这些入口74和出口76已是最佳构成，但是也可采用入口74与出口76之各种不同尺寸以及它们之间的各种不同的相对位置关系。
入口74与出口76在相对于密封点SP的转子90的一侧充分地隔开，以确保入口74和出口76决不会流体彼此相互连通。这一特性可通过将入口74和出口76隔开360°除以叶片92的数目的角度以上而获得。这就确保了当在入口74与出口76间没有叶片92时，两者决不会直接连通。最好是，当叶片92的尖端95到达入口74的端部时，前一叶片92的尖端95刚好到达出口76的起始端。通过这种方法，可使气流的压缩和膨胀最小，并且使缸72内的热力加热与冷却效应最小。最好是，当叶片92逆时针(图5)转离密封点SP时，入口74开始充分地关闭到密封点SP，以防止在叶片92后形成足够大的负压。
芯棒70的端壁88包括置于其上的一端壁隔板81，并且向入口壁60延伸。端壁隔板81包括第一分支83和第二分支85，其中第一分支83位于第一分隔壁66附近，第二分支85位于第二分隔壁68附近。在端壁隔板81上邻近于定位片69处形成有一槽61。槽61内容纳着定位片69以防止芯棒70在壳体50内转动。端壁隔板81与入口壁60接触。因此，隔板81防止气流绕芯棒70的端壁88在高压腔80与低压腔82间通过。
缸72包括一支承座89，它位于与端壁88相邻的一部位。支承座89大致为圆柱形凹槽，其几何中心略为离开芯棒70的中心轴线N。最好是，支承座89定位成当芯棒70放置于壳体50内时，使支承座89的几何中心沿壳体50的几何中心线设置。支承座89协助将转子90支承于缸72内，下面将予以描述。
现结合图2～5和13～15描述转子90的详细情况。转子90的大小适于放置在芯棒70的缸72内，并且包括一基本上为刚性的主体24和若干叶片72，这些叶片可转动地与转子90的主体24相连。转子90在其毂端22与输出端99之间最好具有一空心的芯部91。芯部91可容纳一输出轴97，该输出轴97全部穿过芯部91从而构成以转子90的毂端22略微伸出的轮毂20，并且伸出输出端99之外，以与预防杯160相连接。
最好是，输出轴97是由其刚性比形成转子90的主体24与叶片92的材料之刚性更大的材料形成。因此，输出轴97用作骨架，防止转子90在毂端22与输出端99之间弯曲。例如，主体24与叶片92可由塑料例如碳氢聚合物制成，而输出轴97可由钢制成。或者，轴97可由与主体24和叶片97相同的材料整体形成。
主体24包绕芯部91并包括伸离主体24的支柱93。支柱93最好沿大致与转子90的芯部91相切的方向延伸。每一支柱93包括位于离开主体24的一端部的尾部上的铰接件94，通过该铰接件94支承叶片92。在每一支柱93上设有凹口26，其最好形成为允许一个叶片92容纳在一相邻的凹口26内，当向叶片92施加了足够的力时使叶片92绕铰接件94转动。
叶片92包括一拱形前表面96，其曲率半径与转子90的旋转轴线M和远离芯部91的支柱93之端部之间的转子90的半径相似。凹口26足够深，以允许叶片92完全转入到凹口26内，从而当与前表面96相对的每一叶片92的后表面98邻近于凹口26内的主体24时，叶片92设有伸出超过支柱93以外的部分。当所有的叶片92都缩回到转子90的凹口26内时，转子90大致呈圆形横截面。
每一叶片92有完全位于凹口26内的第一位置和沿箭头F转出凹口26一定距离的第二位置，在该第二位置其转出的距离足以使叶片92的远离铰接件94的尖端与缸壁78接触。缸72最好是其直径小于由当叶片92处于第二位置时叶片92的尖端95所划的圆的直径，从而叶片92可以保持与缸壁78接触。
铰接点94最好被偏置成使得当没有作用力施加于叶片92上使之进入凹口26内时，叶片92总是伸出凹口之外。这种偏置最好是在形成转子90时制作于转子90内。形成转子90的一种方法是通过对有机聚合材料进行模注成型，由此在一个注模内同时形成叶片92与主体24使其成为一个单件。铰接点94是通过对注模提供足够薄的部分而形成的，以允许形成转子90的材料弯曲。这种制造方法大大降低了机头10的成本与复杂性，使之对于牙科医生在使用一次后就丢弃机头10变得更加经济。从而进一步减小了疾病传染的可能性。
模注形成为可使叶片92的本来位置总是伸出于凹口26之外，但也形成为可使凹口26的尺寸与形状允许叶片92转入一邻近的凹口26内而不会超出支柱93。通过这一方法，每一叶片92可有效地“弹性加载”(即由存储方式依次提供)以便总是倾向于抽出凹口26之外。叶片92最好形成一与第二位置相似的一静态位置。叶片92的朝向第二位置的偏压有助于保证叶片92与缸壁78保持接触，特别是在没有离心力作用于叶片92上而启动的过程中。虽然最好是对叶片92进行偏压，但转子90也可无需偏压而自己启动。
具体参照图14，转子90可当成径向对称的恒定横截面的结构。请参照其截面，转子90最好包括4个等同的区域，每一区域包括一叶片92。然而也可包括另外的区域。当叶片92收缩于主体24上时，转子90为圆形横截面。每一叶片92可交替地由径向断面21形成，它由尖端95部分地向芯部91延伸，紧跟着有一交叉断面23。交叉断面23从径向断面21的内端向离材料的表面27很近的部位处延伸，从而在交叉断面23与表面27之间的剩余材料可以弯曲以提供铰接点94。与铰接点94相邻的交叉断面23略微加宽以形成一铰接自由区25。该自由区25有助于允许叶片92全部变形弯入凹口26内并且对密封点SP(图4)提供一圆形表面27，无论转子90转动方向如何，其都可保持与缸壁78接触。
每一叶片92具有一质量中心(质心)CM，它产生一作用力使叶片92与缸壁78接触。质心CM的位置可根据需要而调节，以改变转子90的自由转速。例如，可以修改叶片92的几何形状或重量，例如可在制造过程中在叶片92部分上增加较高密度的材料。调节质心CM的位置也改变了转子90的飞轮效应。当质心CM离铰接点94更远时，改变了转子90的转动惯量。同样，增加或减小叶片90的重量也能改变转子90的惯量。叶片92与缸壁78接触，用作转子90的自由转速的调节器。通过改变叶片92的质量与质心CM，可根据需要改变转子90所产生的速度。
毂20的大小适于旋转地支承于缸72的支承座89里。因此支承座89与毂20以轴颈轴承的方式相互作用以支承转子90的毂端22。转子90的输出端99由形成在盖100内的一开口108(图4)支承，该开口容纳输出轴97。开口108与支承座89定位成使转子90的旋转轴线M偏离缸72的中心轴线N。这种偏离最好足以使转子90总是与缸72的在密封点SP处位于入口74与出口76之间的缸壁78接触。因此，转子90的旋转轴线M与缸72的中心轴线N间的距离等于缸72的半径减去支柱93由旋转轴线M延伸的半径。轴M与N的这一偏差基本上使得当转子90转动时，叶片92环绕主体24的几何中心旋转，从而叶片92具一离密封点SP的最近点和离密封点SP的最远点，并且位于口74、76之间。
如图1、2、4和16所示，盖100通过盖螺纹103拧入到壳体50的螺纹57上，直到支承座壁105与开口端86的环圈84接触为止。盖100包括支承表面106，其支承转子90的输出端99并在其中心具有一开口108，并且当转子90与芯棒70置位在壳体50内时，开口108与输出轴97对齐。盖100最好形成为当其完全拧入壳体50上的螺纹57时，可防止在高压腔80与低压腔82间流动的流体靠近该盖100，并且设置有大致为平面的支承表面106，以支承转子90的输出端99。因此，盖100将芯棒70与转子90夹持在壳体50内。支承壁105支承着支承表面106和与该表面106平行且分开的一相对表面107。
盖100从靠近壳体50的连接端104延伸到与壳体50隔开的预防端128。盖100包括邻近于连接端104的一圆筒形部分109、位于圆筒形部分109一侧且与连接端104隔开的锥体110和从锥体110向盖100的预防端128延伸的套筒120。锥体110具有外表面112，其由靠近圆筒形部分109的大直径端116和与该大直径端116相对的小直径端118延伸。内表面114基本上平行于外表面112且位于外表面112之内。内表面114形成盖100的内部区域的一部分，它环绕着输出轴97，以防止物件与旋转的输出轴97接触。
套筒120包括与内表面124隔开的外表面122。外表面122最好从截锥体110处向预防端128略微地倾斜。此外，外表面122可支承肋板或其它摩擦加强装置，以协助牙科医生抓住套筒120，特别是当使用外科手术手套时。内表面124以类似于截锥体110的内表面114的方式协助保护输出轴97。
套筒120支承着离壳体50最远的头部130。一颈部132设置在套筒120的预防端128与头部130之间。头部130包括位于其外部的一外表面133和位于其内部的齿轮腔135。通过齿轮支承134使齿轮腔135与套筒120的内表面124隔开。齿轮支承134的大于适于容纳长齿轮140于其中并以不允许长齿轮140径向运动的方式支承长齿轮140。齿轮腔135包括位于其一端的输出开口136和与该输出开口136相对的后壁138。圆筒形侧壁137设置在输出开口136与后壁138之间。输出开口136、后壁138与圆筒形侧壁137的尺寸适于将短齿轮150支承于其中。
长齿轮140包括连接端142，它与输出轴97相连。长齿轮140具有一与连接端142相对的面144，其中一侧壁148设置于连接端142与面144之间。最好是，侧壁148大致为圆柱形并且扩大成与面144相邻的一较大直径。沿面144的圆周设置有若干齿146。齿轮支承134的尺寸适于支承长齿轮140的这一部分，该部分离面144比离连接端142更近，但面144延伸于齿轮支承134之外并进入齿轮腔135内。因此，置于齿轮腔135内的齿136与短齿轮150相互啮合。
短齿轮150包括位于其一端的后端152和位于相对端的环形支座159。轴158设置在后端152与环形支座159之间。最好，轴158大致为圆柱形。后端152包括唇端154，它由比轴158的直径略大的区域构成。唇端154包括位于与后端152相对侧的若干齿156。齿156的位置、尺寸及形状适于与长齿轮140上的齿156相啮合。通过将牙齿156设置于与后端152相对的唇端154的一侧，使得由长齿轮140的面144而使短齿轮150保持在齿轮腔135内。
环形支座159的直径略大于头部130的输出开口136。因此，环形支座159防止短齿轮150伸入齿轮腔135内一定的距离，这一距离会造成齿156脱离与长齿轮140上的齿146的啮合。环形支座159包括位于与短齿轮150的轴158相对的一表面上的一连接头157。连接头157构成为与预防杯160相连。或者，可设置螺纹轴或螺纹孔以与预防杯160上相配对地形成的螺纹轴或螺纹孔相配合。连接头157允许预防杯160从连接头157及短齿轮150上分离，如果需要更换预防杯160的话。
预防杯160最好由弹性橡胶材料形成并包括位于其端部的基座162及与该基座162隔开的框缘164，其中基座162与连接头167相连，可设置由框缘164环绕的内部166，内部166提供了放置一研磨膏的区域，以在牙科防治过程中提供所需的研磨性能。
参照图3～5，详细描述机头10的使用与操作。首先，最好是高压流体，例如空气沿箭头A流进入口30。流体也可以是不可压缩的流体，具有高或低的压力或速度。然后流体沿箭头A′进入入孔39和流入孔62并沿箭头A″进入高压腔80。如果以高速利用低压流体，这一流体也会进入腔80。然后高压流体沿箭头B经过入口74而进入缸72。沿箭头B′绕转子90流过的流体使转子90沿箭头E转动。
转子90主要是由于高压腔80与低压腔82间的压力差以及转子90在缸72内的偏置两者的共同作用而转动的。影响转子90转动的其它因素包括作用于转子90的叶片92上的流体速度以及流体在缸72内膨胀的能力。这些其它因素影响的大小随对机头10的具体构造以及机头10所采用的流体的特性的忽略而增大。总体来说，不可压缩的流体可提供高压高速或者同时提供两者以使转子90转动。通过允许叶片92的整个表面都受到驱动流体的作用而不是象现有技术的滑动式叶片转子那样只是部分表面受到驱动流体作用，故可使转子产生的转矩趋于最大。
当转子90沿箭头E转动时，可使叶片92沿箭头F绕铰接点94转动。这种转动是由于铰接点94偏置、趋于使叶片92从转子90的旋转轴线M(图13、15)伸开的离心力和流体压力的共同作用而造成的。事实上，如果有力阻止转子90转动，则由于转子90所产生的流体压力和转矩，仍然可使叶片92沿箭头F转动。然后高压流体与出口76接触，此处高压流体的压力已下降。流体沿箭头C通过出口76并进入低压腔82。然后流体沿箭头D″通过低压腔82进入流回孔64并沿箭头D′进入出口孔49，接着沿箭头D流出出口40。如果采用低压流体，腔82将支承低速流体。转子90的转动促使与它相连的输出轴97沿箭头E(图1)旋转。每一叶片92最好依次通过出口76，密封点SP、然后通过入口74。这一转动又造成长齿轮140、短齿轮150与预防杯160转动。
叶片92的尖端95最好在绝大多数时间总是与缸72的缸壁78保持接触。叶片92的尖端95在缸壁78上的这种刮动产生摩擦力，以防止转子90超过一定的速度。当转子90转得越来越快时，叶片92离开转子90的离心力增大，增大了叶片92垂直作用于缸壁98上的力。此外，作用于叶片92上的流体压力增大了作用于腔壁上的径向向外的力。这就又增大了与转子90的旋转相反的摩擦力，从而限制了转速。因为叶片92转动以与壁78接触，因此在制造中不必保持叶片92尺寸的精确公差，以在尖端95与壁78之间提供适当的密封。
因此，机头10设有最大的自由转速，其中在转子90的叶片92各尖端95之间产生的摩擦力等于由高压腔80与低压腔82间的压差作用于转子90的叶片92上的旋转力。当在高压腔80与低压腔82之间存在压差时，保持密封点SP，从而使流体不能从入口74经密封点SP流向出口76。由于叶片92与缺壁78保持接触，绕转子90的旋转轴线M施加有一转矩，故无论转子90实际上是否转动，都促使转子90转动。缸72与转子90构成为使相邻的叶片92间的容积和入口74与出口76间的流体压力两者都大致保持不变。因此，流体的非绝热膨胀可以保持最小。这一特征使作用于流体或装置10上的任何热效应最小，否则其会损坏装置10。
现参照图4A与5A，描述机头10的另一实施例的详细情况。在这一变化的实施例中，所提供的机柄110在所述最优实施例的壳体50内组合有最优实施例的芯棒70的基本特征。因此，设置有带后端154和输出端156的壳体150，其中后端154与输出端156间有一台肩155和位于台肩155与输出端156之间的螺纹157。壳体150包括内圆筒壁158，由它形成用于支承转子190的缸。
壳体150包括一入口壁160，其上直接支承有一支承座189，以对转子190的轮毂120提供转动支承。由入口孔139和出口孔149取代所述最优实施例内的入口74和出口76，在入口140与出口140之间设置有一止挡件145以形成一深度，由此使软管可放置在入口130与出口140上。入口130从尖端134向基部138延伸。出口40从端部144向基部148延伸。入口孔139设置在入口130与壳体50的高压腔180之间。出口孔149设置在出口140与壳体150内的低压腔182之间。
最好是，入口孔139设置成使转子190离开入口130方向的推力最小。这有助于使绕邻近于入口壁160的转子190的空气泄漏最小。由密封点SP以及转子190的叶片192的尖端195与壳体150的内圆筒壁158之间的接触点使高压腔180与低压腔182分开。
转子190从毂端部122向输出端199延伸。毂120通过转子190的芯部191延伸并支承于壳体150的支承座189内。转子190包括从转子190的主体124延伸的若干支柱193。每一支柱193上支承有一铰接件194，铰接件194与叶片192之一相连。每一叶片192包括一前表面196和一后表面198，它与最优实施例的转子的表面96、98相似。
关于其使用与操作，机头110按下述方式进行。首先，加压流体沿箭头G通过入口30。然后流体从入口30沿箭头H经过入口孔139并沿箭头H′进入高压腔180。然后高压流体沿箭头H″绕转子190转动，经过沿箭头I″同密封点SP相对的180度的位置后而与低压腔82接触，该处流体压力降低并且沿箭头I′流动。然后流体沿箭头I通过出口孔149并且接着沿箭头J进入出口140。
当流体通过转子190上时，使转子190绕箭头K转动。同样，也使叶片192沿箭头L绕铰接件194转动，并转出凹口126。入口孔139与出口孔149构成为可防止在转子190不转动时，流体在高压腔180与低压腔182之间直接接触。
此外，虽然已由此描述了本发明，但应当清楚，只要不脱离由权利要求书所限定的和上述本发明所述的范围与等同含义，还可作出若干结构修改与调整。
权利要求
1.一种用于向预防杯施加转动的一次性牙病预防机头，包括下面的组合壳体；流体反作用装置，它接收作为输入的流体并且具有作为输出的转动轴，该流体反作用装置包括转子，它具有基本为刚性的主体，若干叶片，以及将所述叶片可转动地与主体相连的装置，和一空腔，该空腔包括将流体输入该腔的装置、将流体排出该腔的装置，以及将所述转子的主体可转动地支承于该腔内的装置；和所述作为输出的转动轴与转子相连，从而当流体进入该腔时，使该轴转动，该腔包括向预防杯施加转动的装置。
2.如权利要求1的机头，其特征在于，所述的将转子转动地支承于腔内的装置包括一种支承该转子使其旋转轴线偏离空腔之中心轴线的装置。
3.如权利要求2的机头，其特征在于，在所述转子与空腔之间设置有密封点，该密封点位于所述输入装置与排出装置之间，该密封点是由转子的与该输入装置与排出装置之间空腔相接触的至少一部分确定；借此，可防止流过输入装置并进入空腔中的流体因沿所述转子的最靠近于密封点侧流动而进入排出装置。
4.如权利要求3的机头，其特征在于，所述转子包括靠近每一叶片的凹口，每一凹口具有的形状应为当所述叶片绕所述的可转动连接装置转动时，该形状可容纳相邻的叶片。
5.如权利要求4的机头，其特征在于，所述可转动的连接装置包括一铰接件，它位于至少一个叶片与所述主体之间，该铰接件包括施加一力的装置，该力可使叶片伸出邻近的凹口。
6.如权利要求5的机头，其特征在于，所述输入装置包括至少一个入口，它穿过所述空腔，该入口通过所述壳体与壳外的加压的压缩流体源相连通。
7.如权利要求6的机头，其特征在于，所述排出装置包括至少一个穿过该空腔的出口，该出口与一低压区域流体相连，该区域的压力低于加压的压缩流体源的压力，该出口置位于与所述入口相对的密封点的一侧，它环绕包括所述密封点的空腔的一侧，并相互隔开一定的角位移，位于相对于密封点的所述空腔的一侧，相对于所述空腔的中心轴线来说，所述角位移的角度不小于360度除以由主体伸出的叶片的数目后所得的数值；由此可防止压缩流体在转子不转动时通过入口而直接进入出口。
8.如权利要求7的机头，其特征在于，所述空腔具有内壁，它与密封点相邻处的曲率半径大于当叶片收缩于主体中时转子的半径，并且所述叶片包括远离铰接件的尖端，该尖端定位成允许其总是与空腔的所述壁接触，从而可防止压缩流体在转子不转动时通过入口进入出口。
9.如权利要求8的机头，其特征在于，所述空腔是由置于壳体内的芯棒确定，该壳体大致形成一个缸，所述芯棒的外径小于壳体的内径，该壳体包括若干分隔壁，它将壳体与芯棒之间的区域分成一高压腔和一低压腔，该高压腔邻近所述空腔的入口设置，而低压腔则邻近于所述空腔的出口设置，该高压腔与进入壳体内的一入口流体相连，并且该低压腔与壳体的一出口流体相连，所述的入口与一加压的压缩流体源相连；从而加压的压缩流体离开加压压缩流体源，通过入口进入壳体内，流经入口，环绕转子的相对于密封点的一侧，使该转子转动，流出其出口，进入低压腔，并经出口而流出所述壳体，从而将加压的压缩流体转换成低压压缩流体与转子的转动。
10.如权利要求8的机头，其特征在于，所述转子的主体包括若干从主体上伸出的支柱，每一所述的支柱包括一个所述的铰接件，各叶片的形状适于使叶片可转向邻近的一凹口内；所述的空腔包括大致为平的圆形端壁，其中心沿所述空腔的中心轴线设置，该端壁包括位于其中心的环形支承座，其大小适于容纳由转子的一端延伸的一圆柱毂，该圆柱毂是沿转子的中心轴线方向延伸的，从而使转子支承于该支承座内，该支承座偏离空腔的中心轴线；所述转子连接于与该毂相对的输出轴的一端，该输出端可转动地支承于一点，它偏离空腔的中心轴线的量与该中心轴线同端壁内的所述支承座间的分隔量相似；并且所述的输出轴刚性地与转子的主体相连，从而当转子转动时，使所述的输出轴与预防杯也转动。
11.一种采用流体使牙病预防装置转动的方法，包括下列步骤形成转子，它包括一主体和若干叶片；通过一铰接件使每一叶片与主体相连，该铰接件允许每一所述的叶片相对于主体在第一收缩位置与第二伸张位置之间转动；将转子置位于空腔内；设置一通入空腔的流体输入口；设置通入空腔的流体输出口；使转子与一装置相连，从而将转子的旋转能量传递给牙病预防装置；将流体输入口与流体源相连；以及从流体源将流体通过流体输入口导入并与转子的叶片接触，促使转子与牙病预防装置转动。
12.如权利要求11的方法，还包括进一步的步骤使叶片朝向其第二位置，从而除非向叶片施加作用力使叶片向与主体邻近的第一位置转动，叶片总是从主体伸出。
13.如权利要求12的方法，还包括进一步的步骤在主体上给每一叶片设置一凹口，凹口的大小适于当叶片转入第一位置时，容纳该叶片。
14.如权利要求13的方法，还包括以下调节转子速度的步骤，其方法是使该空腔形成为圆形横截面；以及使该空腔的直径小于由叶片最远离主体的尖端所划成的圆的直径，这时叶片是处于第二位置，从而叶片总是能与空腔接触，使摩擦力随流速与压力的增大而增大。
15.如权利要求14的方法，还包括以下的步骤使转子偏置于空腔内，从而当叶片处于与主体邻近的第一位置时至少有一个叶片可与空腔接触，并且在转子与空腔之间构成一密封点，其在空腔上保持在一基本固定的地方；以及将入口与出口设置在密封点的相对两侧；从而使通过入口进入空腔的流体绕转子在转子的离开密封点的一侧流动，然后流向出口，使转子与牙病预防装置转动。
16.一种牙病预防机头，它包括流体反作用装置，该装置具有基本上恒定的旋转输出速度，向预防杯施加转动，包括以下的组合转子，它具有主体、叶片和位于主体与叶片之间的铰接装置，使该叶片在第一位置与第二位置间转动；环绕该转子的壁；所述的第一位置由叶片收缩靠近主体而确定，其中叶片的一部分抵靠于所述壁上；所述的第二位置由叶片转离主体确定，此时叶片的一部分抵靠于所述壁上；通过壁与流体源相连的入口；通过壁的出口；以及设置于转子与预防杯之间的输出装置。
17.如权利要求16的装置，其特征在于，所述壁大致为圆形横截面，且其中心轴线位于其几何中心，该壁包括可转动地支承所述转子，使转子的转动轴线偏离并平行于壁的中心轴线的装置。
18.如权利要求17的装置，其特征在于，在壁与转子之间在沿壁的离转子之转动轴线最近的位置设置有密封点，该密封点设置在壁的不包括入口或出口的位置。
19.如权利要求18的装置，其特征在于，所述入口与出口设置成使转子的叶片顺次通过密封点、入口和出口，从而转子的转动轴线足够近于靠近壁，使得当叶片通过密封点时促使叶片置位于其第一位置，并且当叶片通过壁的与密封点相对的一点时允许叶片与缸壁接触，使叶片位于其第二位置。
20.如权利要求19的装置，其特征在于，位于所述转子上的所述叶片相互分开一定的距离，该距离由入口与出口的间距确定并小于该间距，其中入口与出口位于与密封点相对的侧壁的一侧，从而可防止流体在转子不转动时流过入口与出口之间。
全文摘要
提供了一种一次性牙病预防机头(10)，它具有带叶片(92)的转子(90)，其中叶片可转动地连接于转子上。机头(10)包括用于引入加压流体的入口(30)和用于在与转子(90)作用后排出流体的出口(40)。加压流体从入口(30)进入高压腔(80)，高压腔(80)与输入口(74)接触，以进入机头(10)的缸(72)内。缸(72)支承转子(90)，使转子(90)的旋转轴线(M)偏离缸(72)的中心轴线(N)。加压流体使转子(90)以及相连的输出轴(97)旋转。这又使与输出轴(97)相连的预防杯(60)旋转。转子(90)包括主体(2)，它带有若干从主体延伸的支柱，并且带有通过铰接件(94)与支柱(93)相连的叶片(92)。叶片(92)可以收缩于主体(24)上的第一位置向从主体(24)伸开的第二位置转动。因此，叶片(92)可与缸(72)的缸壁(78)接触同时转子(90)旋转。排出口(76)与输入口(74)隔开并且与低压腔(82)流体相通，以将低压流体排出到出口(40)。
文档编号F01C13/02GK1167432SQ95195768
公开日1997年12月10日 申请日期1995年8月18日 优先权日1994年8月23日
发明者J·L·曼多扎, P·T·林格文, W·R·麦克雷 申请人:丹提卡特国际有限公司