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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Handgerät zur Reinigung von Oberflächen mit
anhaftenden Schmutzablagerungen, insbesondere Kalkablagerungen im
Haushalt.
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Es
sind bereits Ultraschallbäder
bekannt, welche zur Reinigung von Kleinteilen geeignet sind, jedoch
ein Großteil
von wasserführenden
Haushaltsgeräten
beispielsweise Wasserkochern oder Kaffeemaschinen nicht wirkungsvoll
von sämtlichen Schmutzablagerungen
befreien können.
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Es
sind weiterhin mechanische Reinigungsgeräte bekannt, welche einen Abrieb
von Schmutzablagerungen ermöglichen.
Hierbei wird jedoch, im Fall von festanhaftenden Schmutzablagerungen
wie Kalk, die zu reinigende Oberfläche angegriffen. Zudem sind
mechanische Reinigungsgeräte
nicht in der Lage an schwer erreichbaren Stellen eine effektive Reinigung
von Oberflächen
durchzuführen.
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Die
Erfindung setzt daher bei der Aufgabe an, ein Handgerät zur Reinigung
von Oberflächen
zu schaffen, welches es ermöglicht,
fest anhaftende schwer erreichbare Schmutzablagerungen von Oberflächen im
Haushaltsbereich zu beseitigen.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch ein Handgerät
mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Das
erfindungsgemäße Handgerät ermöglicht die
Reinigung von Oberflächen
im Haushalt durch Aussendung von Ultraschallwellen. Das Handgerät weist
dabei ein Gehäuse,
einen Ultraschallerzeuger und eine Stromversorgungseinheit auf.
Der Ultraschallerzeuger ist dabei in dem Gehäuse des Handgerätes angeordnet
und wird durch die Stromversorgungseinheit mit Energie versorgt.
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Der
Ultraschallerzeuger erzeugt dabei Schallwellen, welche auf ein flüssiges Medium,
beispielsweise Wasser, übertragen
werden, wo Schwingungen mit Unterdruck- und Überdruckbereichen entstehen.
In trägen
flüssigen
Medien bilden sich an Fehlstellen, wie Grenzen zu Ablagerungen und
gelösten
Stoffen, durch den Druckabfall infolge der Schwingungen der sonst
kohärenten
Flüssigkeitssäule mikroskopisch
kleine Dampfbläschen
aus. Bei einem darauf folgenden Druckanstieg, implodieren die Dampfbläschen und
lösen dabei
Schmutzablagerungen von der Oberfläche.
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Das
Handgerät
kann, anders als bisher bekannte Vorrichtungen, an die Verunreinigungen
auf der Oberfläche
herangeführt
werden. Der geringe Abstand der Verunreinigung vom Ultraschallerzeuger und
die durch das Gehäuse
vorgegebene Ausrichtung der Schwingungen über das flüssige Medium auf die Oberfläche bewirken
dabei einen verbesserten und gezielteren Reinigungseffekt bei geringem Energieverbrauch,
gegenüber
bisher gekannten Reinigungsgeräten.
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Es
ist von Vorteil, wenn am emittierenden Ende des Ultraschallerzeugers,
nahe der Öffnung, eine
umgebende Tülle
angebracht ist. Diese dient als Schutzvorrichtung, um direkten Körperkontakt
mit dem Ultraschallerzeuger zu vermeiden und damit ein mögliches
Verletzungsrisiko von vornherein auszuschließen.
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Eine
Beabstandung des Ultraschallerzeugers von der zu reinigenden Oberfläche ist
zusätzlich vorteilhaft,
um in diesem Bereich ein flüssiges
Medium einzubringen, welches die Verunreinigungen auf der Oberfläche durch
Kavität
ablöst
und sich diese Verunreinigungen anschließend in dem flüssigen Medium
vollständig
auflösen
können.
Durch die Tülle, welche
1–5 mm,
vorzugsweise 3–4
mm über
das emittierende Ende des Ultraschallerzeugers heraussteht, wird
eine solche Beabstandung erreicht.
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Um
ein gezieltes Einwirken von einer Reinigungsflüssigkeit, die aber auch Wasser
sein kann und dem in Schwingung versetztem flüssigen Medium auf die Verunreinigung
der Oberfläche
zu ermöglichen,
sind am Rand der Tüllen
vorteilhaft elastische Dichtungslippen angebracht. Das Handgerät kann bei
Bedarf direkt auf die zu reinigende Oberfläche aufgesetzt werden, sodass
die Dichtungslippen den zu reinigenden Bereich der Oberfläche luftdicht
umschließen,
eine Reinigungsflüssigkeit
auf die Verunreinigung aufgeleitet wird und diese durch Ultraschall in
Schwingungen versetzt wird. Dabei entweicht seitlich der Dichtungslippen
keine Reinigungsflüssigkeit, sodass
eine sparsame Auftragsweise ermöglicht wird.
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Es
ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Handgerät einen Behälter zur Aufnahme einer Reinigungsflüssigkeit
aufweist, welcher über
mindestens eine Zuleitung mit der Öffnung im Gehäuse verbunden
ist. Somit kann Reinigungsflüssigkeit
im Behälter
gespeichert und bei Bedarf auf die Verunreinigung aufgetragen werden.
Als Reinigungsflüssigkeit
kann beispielsweise Wasser genutzt werden, welches mit Zusätzen versehen
ist, welche die Oberflächenspannung
des Wassers zusätzlich
herabsetzen.
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Durch
den Behälter
kann das Handgerät
zudem unabhängig
von einer externen Flüssigkeitsquelle
zur Reinigung von Oberflächen
genutzt werden.
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Dabei
ist es die Zufuhr der Reinigungsflüssigkeit durch eine Pumpe,
beispielsweise eine Membranpumpe zu gewährleistet.
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Die
vorteilhafte sparsame Dosierung der Reinigungsflüssigkeit erfolgt durch mindestens
ein Regelventil und durch die Regelung der Pumpenleistung.
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Eine,
am Gehäuse
angebrachte Bedieneinheit ermöglicht
die manuelle Einstellung der Zulaufmenge an Reinigungsflüssigkeit
und gibt somit dem Benutzer die Mög lichkeit die notwendige Menge
an Reinigungsflüssigkeit
von Hand auf vorteilhafte Art und Weise einzustellen.
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Es
ist zudem von Vorteil, wenn der Ultraschallerzeuger ein piezoelektronischer
Schallgeber ist, da sich dieses Bauteil durch seine kompakte Bauweise
und eine geringe Störanfälligkeit
auszeichnet.
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Eine
Bedieneinheit ist vorteilhaft und ermöglicht dem Benutzer, je nach
Grad der Verunreinigung, die Einstellung der Intensität und der
Frequenz der ausgesandten Ultraschallwellen. Dadurch können unterschiedlich
starke Kavitationen in der Reinigungsflüssigkeit beziehungsweise dem
flüssigen
Medium erzeugt werden.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
können
einzelne Gehäuseteile
des Gehäuses
relativ zueinander verstellt und abgewinkelt werden. So ermöglicht beispielsweise
ein Schwingkopf, als abgewinkeltes Gehäuseteil, bei besonders schlecht
zugänglichen
Stellen eine hohe Beweglichkeit des Handgeräts, um auch in solchen Fällen eine
geringe Distanz zwischen dem austretenden in Schwingung versetzten
flüssigen
Medium und der zu reinigenden Oberfläche zu schaffen. Dabei kann
der Schwingkopf freibeweglich angeordnet sein.
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Der
längliche
Aufbau des Handgerätes
ermöglicht
zudem eine hohe Grifffestigkeit und die Möglichkeit, das Handgerät einhändig zu
führen.
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Ein
mögliches
Abbrechen eines abgewinkelten Gehäuseteils kann vermieden werden,
indem dieser in einem Winkel von 30 bis 60 Grad, vorzugsweise 45
Grad, vom Gehäuse
eingerastet wird.
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Falls
das Gerät
ohne Tülle
mit seiner Öffnung
in Körperkontakt
mit einem Nutzer kommt, so wird eine Kavitation dadurch vorteilhaft
verhindert, dass ein ringförmiges
Schutzelement zwischen dem Ultraschallerzeuger und der Körperoberfläche vorgesehen
ist, dessen Wandung Löcher
aufweist. Da es erst durch eine Flüssigkeitsschicht zwischen dem
Ultraschallerzeuger und einem Körper
zu einer Kavitation kommt, wird diese zuvor durch die Löcher weggeleitet
und so das Verletzungsrisiko bei Fehlgebrauch verringert.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist das Handgerät
als Stromversorgungseinheit eine integrierte Stromspeichereinheit
auf, beispielsweise in Form einer Batterie oder eines Akkumulators.
Somit kann das Handgerät
unabhängig
von einer externen Stromversorgung betrieben werden.
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Die
Stromspeichereinheit kann Kontaktzungen aufweisen, welche eine Aufladung
des Handgerätes
durch Steckkontaktierung oder eine andere Verbindungstechnik mit
einer Ladeschale ermöglicht. Die
Formgebung der Schale ermöglicht
zudem eine optimale Kontaktierung mit dem Handgerät durch Aufstecken
oder Auflegen des Handgerätes
auf die Ladeschale.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert.
Sie zeigen:
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1:
eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Handgeräts;
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2:
eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Handgeräts;
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3:
eine Perspektivansicht einer weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Handgeräts mit einer
Ladeschale; und
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4:
eine Perspektivansicht einer Ladeschale eines erfindungsgemäßen Handgeräts
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5:
eine geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Handgeräts
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1 zeigt
ein stabförmiges
Handgerät 1 zur Reinigung
von flüssigkeitsbenetzten
Oberflächen durch
emittierte Ultraschallwellen.
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Das
in 1 und 2 dargestellte Handgerät zeigt
zudem ein Gehäuse 2,
welches aus mehreren Formteilen zusammengesetzt ist. Diese Formteile
bestehen aus einem Gehäuseoberteil 2a und
einem Gehäuseunterteil 2b,
welche miteinander verschraubt sind.
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Ein
Gehäusegelenk 2c verbindet
die beiden Gehäuseteile
mit einem Gehäusevorderteil 2d.
Das Gehäusegelenk 2c hat
dabei die Funktion eines Drehgelenks und ermöglicht eine abgewinkelte Positionierung
des Gehäusevorderteils 2d bezogen
auf den hinteren Teil des Gehäuses 2.
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Zur
Erzeugung der Ultraschallwellen wird als Ultraschallerzeuger eine
Sonotrode 5 genutzt, welche im Gehäuse 2 angeordnet ist.
Der vordere Teil der Sonotrode 5 wird dabei von dem auf
der zu reinigenden Oberfläche
verteilten flüssigen
Medium benetzt. Damit werden die erzeugten Ultraschallwellen direkt
in das flüssige
Medium geleitet.
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Am
emittierenden Ende der Sonotrode 5 wird ein flüssiges Medium
durch Ultraschallwellen in hochfrequente Schwingung versetzt, und
sorgt infolge von Kavitation für
eine reinigende Wirkung auf einer verschmutzten Oberfläche.
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Auf
der gegenüberliegenden
Seite des Gehäusegelenks 2c ist
am Gehäusevorderteil 2d ein Lichtleitergehäuse, als
Schutzelement 3, verrastet, welches eine Tülle 4 in
Form eines konischen Reinigungsaufsatzes aufnehmen kann. Die Tülle 4 schützt den
Benutzer einerseits, gemeinsam mit dem Schutzelement 3,
vor Kontakt mit dem Sonotrode 5 und schafft andererseits
einen Raum, auf welchem Reinigungsflüssigkeit über die Oberfläche verteilt
werden kann.
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Das
Schutzelement 3 weist an seinem vorderen zur Oberfläche gewandten
Seite eine Öffnung 22 auf,
die eine Ansammlung von Flüssigkeit
und Kavitation zwischen der Sonotrode 5 und einer Oberfläche zu verhindern,
wenn keine Tülle 4 als
Schutz auf das Handgerät 1 aufgesetzt
ist und es zu Körperkontakt
des Nutzers dem Schutzelement 3 kommt.
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An
dem vorderen Ende der Tülle 4 kann
dabei eine elastische Dichtungslippe angeordnet sein.
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Die
Sonotrode 5 ist an einer Aufnahme 8 im Gehäuse 2 angebracht.
Eine Leiterplatte 9 verbindet eine integrierte Stromspeichereinheit 10 in
Form eines Akkumulators mit der Sonotrode 5.
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Eine
LED-Lampe 20 zeigt dem Nutzer die Betriebsbereitschaft
des Handgerätes
an. Zusätzlich dazu
ist zur Weiterleitung des Lichtes im Gehäusevorderteil 2d durch
eine Halterung 6 ein Lichtleiter 7 verankert,
welcher in Verbindung mit dem Schutzelement 3 ebenfalls
die Betriebsbereitschaft des Gerätes
durch Lichtsignale anzeigt. Ebenso wird durch das als Lichtleitergehäuse ausgebildete
Schutzelement 3, während
des Aufladevorgangs des Akkumulators durch Lichtsignale ausgehend
von der LED-Lampe 20 angezeigt, wann der das Handgerät wieder
vollständig
aufgeladen ist.
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Im
Gehäuseunterteil 2b ist
die Aufnahme einer Reinigungsflüssigkeit
möglich,
welche in einem integrierten Tank 11 über eine Öffnung befüllt werden kann. Die Öffnung wird
durch einen Stopfen 12 verschlossen. Der Tank 11 wird
aus zwei Formteilen, einem Tankunterteil 11a und einem
Tankoberteil 11b gebildet. Im Tankoberteil ist eine Pumpe 13 zur
Förderung
der Reinigungsflüssigkeit
angebracht. Die Fördermenge
kann über
ein Ventil 21, vorzugsweise ein Regenschirmventil, geregelt
werden.
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Zum
Schutz vor eindringenden Flüssigkeiten und
Schmutz sind an verschiedenen Stellen ringförmige Dichtungen 14 angebracht.
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Zudem
sind die Kontaktstellen 15 gezeigt, welche eine Aufladung
der Stromspeichereinheit 10 ermöglichen.
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Die 3 und 4 zeigen
eine Ladeschale 16, welche zur Aufnahme eines Handgerätes 1 zur Ultraschallreinigung
dient und das Aufladen eines Akkumulators ermöglicht. Sie weist ein Schalengehäuse 17,
einen Stromanschluß 18 und
eine Kontaktaufnahme auf.
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Nicht
dargestellt ist hierbei die Kontaktaufnahme an der Ladeschale 16,
welche eine Stromverbindung mit den Kontaktstellen 15 am
Handgerät 1 ermöglichen.
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Zudem
sind Ausformungen 19 in der Ladeschale zur Aufnahme von
Dichtlippen abgebildet, welche in unterschiedlichen Abmessungen
auf das Lichtleitergehäuse 3 des
Handgerätes 1 aufgesetzt werden
können.
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Ein
Handgerät 1 im
Betrieb erzeugt zunächst durch
die Sonotrode 5 Ultraschallwellen, welche ein flüssiges Medium
in hochfrequente Schwingungen versetzen. Der Ultraschallerzeuger 5 sorgt
zudem für eine Überlagerung
mehrerer Wellen, wodurch es zur Verstärkung oder Auslöschung von
einzelnen Schwingungsbereichen kommt, was allgemein als Resonanz
bekannt ist. In dem flüssigen
Medium entstehen partiell Überdruck-
und Unterdruckbereiche, wobei durch den Unterdruck Gasblasen in
dem flüssigen
Medium gebildet werden.
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Wenn
das flüssige
Medium in die Zwischenräume
zwischen den fest anhaftenden Verschmutzungen und der Objektoberfläche gedrungen
ist, werden durch die plötzliche
Gasexpansion die Verunreinigungen abgelöst. Die Reinigungsflüssigkeit,
beispielsweise Seife, verdünnte
Laugen oder verdünnte Säuren, kann
im Anschluß an
die kolloidal gelösten Verschmutzungen
besser angreifen und diese ab- und auflösen. Zudem kann die Reinigungsflüssigkeit die
Oberflächenspannung
des flüssigen
Mediums absenken. Bei höherer
Dosierung kann die Reinigungsflüssigkeit
das zuvor genannte flüssige
Medium vollständig
ersetzen.
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Grundsätzlich besteht
auch die Möglichkeit, die
durch das Handgerät 1 erzeugten
Ultraschallwellen durch einen Feststoff zu leiten und diesen derart in
Schwingung zu versetzen, daß dieser
eine Eigenschwingung erfährt
und diese an ein flüssiges
Medium weitergibt.
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- 1
- Handgerät
- 2
- Gehäuse
- 2a
- Gehäuseoberteil
- 2b
- Gehäuseunterteil
- 2c
- Gehäusegelenk
- 2d
- Gehäusevorderteil
- 3
- Schutzelement
- 4
- Tülle
- 5
- Sonotrode
- 6
- Halterung
- 7
- Lichtleiter
- 8
- Aufnahme
- 9
- Leiterplatte
- 10
- Stromspeichereinheit
- 11
- Tank
- 11a
- Tankunterteil
- 11b
- Tankoberteil
- 12
- Stopfen
- 13
- Pumpe
- 14
- Dichtungen
- 15
- Kontaktstellen
- 16
- Ladeschale
- 17
- Schalengehäuse
- 18
- Stromanschluß
- 19
- Ausformungen
- 20
- LED-Lampe
- 21
- Ventil