DE2401640A1

DE2401640A1 - Handgeraet zur koerperpflege mittels eines fluessigkeitsstrahles, insbesondere zur mundpflege

Info

Publication number: DE2401640A1
Application number: DE2401640A
Authority: DE
Inventors: Pierre-Jean Jousson; Michel A Moret
Original assignee: Les Produits Associes Broxo SA
Current assignee: Les Produits Associes Broxo SA
Priority date: 1973-01-18
Filing date: 1974-01-15
Publication date: 1974-08-01
Also published as: CH563192A5; US3870039A

Description

LES PRODUITS ASSOCIES LPA SA Chene-Bourg / Schweiz

Handgerät zur Körperpflege mittels eines Flüssigkeits Strahles, insbesondere zur Mundpflege

Die Erfindung bezieht sich auf ein Handgerät zur Körperpflege mittels eines Flüssigkeits Strahles, insbesondere zur Mundpflege, mit einer Spritzdüse, die aus einem Flüssigkeitsreservoir mit unter Druck befindlicher Flüssigkeit gespeist wird.

Ferner bezieht filich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Handgeräts.

Es sind bereits Handgeräte dieser Art und Verfahren zu ihrem Betrieb bekannt (z.B. deutsche Offenlegungsschrift 2 050 687), bei denen durch besondere Massnahmen dafür gesorgt wird, dass bei- ' spielsweise die aus der Spritzdüse austretende Flüssigkeitsmenge, die Geschwindigkeit des Flüssigkeits Strahles, die Form und Vertei-

0900/P438.12-D ,25 - Bj/jO/eb

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lung des Düsenaustrittsquer Schnitts, die vom Strahl an der Auft reff fläche erzeugte Kraft und die Impulsfrequenz des mittels einer pulsierende Druckimpulse liefernden Flüssigkeitspumpe erzeugten Flüs s igke its Strahls bestimmte Bedingungen im Hinblick auf eine gute Massage- und Reinigungswirkung der Flüssigkeitsbehandlung erfüllen sollen, wobei gleichzeitig eine mögliche Verletzung insbesondere des empfindlichen Zahnfleisches durch zu starke Flüssigkeitsimpulse verhindert werden soll.

BekannteHandgeräte dieser Art erzeugen jedoch lediglich, mit Hilfe einer entsprechenden Flüssigkeitspumpe, einen in irgendeiner Weise pulsierenden Flüssigkeitsstrahl, der im allgemeinen an der zu behandelnden Stelle kontinuierlich auftrifft und lediglich im Rhythmus der Pumpenfrequenz mehr oder weniger starke Druckschwankmigen bewirkt. Dabei ist die Flüssigkeitsmasse, die während eines von der Pumpe erzeugten Druckimpulses ausgestossen wird und auf die zu behandelnde Körperstelle trifft, verhältnismässig gross. Daher tritt eine Lockerung bzw. Zerkleinerung von beispielsweise in Zahnlücker befindlichen Speiseresten oder Yerunreinigungen nur im Augenblick des Druckstos se s und nur innerhalb einer relativ begrenzten Stosszone auf, während die nachfolgende Flfissigkeitsmasse lediglich den Speiserest oder die Verunreinigung umspült und für den nachfolgenden Flüs s igke it s impuls eine Art Pufferzone bildet, welche die Wirkung der

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Flüssigkeitsbehandlung schwächt. Es bildet sich also gleich nach Beginn der Behandlung an der vom Flüssigkeitsstrahl getroffenen Körperstelle ein diese überdeckender Flüssigkeitsfilm, der während der ganzen B i-handlung erhalten bleibt bzw. ständig erneuert wird und welcher die Wirkung der pulsierenden Flüssigkeitsimpulse auf die betreffende Körperstelle in unerwünschter Weise dämpft. Diese sich bildende "Flüssigkeitspufferzone¹¹ verhindert nicht nur eine rasche und wirksame Zerkleinerung bzw. Entfernung von Verunreinigungen der Zähne und insbesondere in den Zahnlücken, sondern sie schwächt auch erheblich die Massagewirkung eines pulsierenden FlüssigkeitsStrahls, der insbesondere zur Behandlung des Zahnfleisches zwecks Förderung der Durchblutung desselben angewendet wird.

Es wurde daher erkannt, dass es zur Erzielung einer wirksamen Flüssigkeitsbehandlung nicht nur auf die vorstehend erwähnten Merkmale des FlüssigkeitsStrahls und gegebenenfalls der Spritzdüse ankommt, sondern dass es vielmehr entscheidend ist, Massnahmen derart vorzusehen, dass ein geeignet bemessener Flüssigkeitsstrahl nach seinem Austritt aus der Spritzdüse in geeigneter Weise in voneinander unabhängige, diskrete Tropfen zerteilt wird, welche die für eine optimale Reinigungs- und Massagewirkung gunstigste Tropfengrösse, Geschwindigkeit und Tropfenfolgefrequenz haben

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sollten. Zahlreiche sorgfältige Versuche haben gezeigt, dass weder ein mehr oder weniger zusammenhängender und lediglich im Druck pulsierender Flüssigkeitsstrahl noch eine unkontrollierte Zerstäubung des FlüssigkeitsStrahls nach dem Austritt aus der Spritzdüse optimale Wirkungen erzielen, sondern dass eine in definierter Weise erzeugte Folge diskreter Flüssigkeitstropfen die besten Wirkungen hervorruft.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben erläuterten Nachteile der mit bisher bekannten Handgeräten und nach bisher bekannten Verfahren erzeugten Flüssigkeits strahlen zu vermeiden und ein Handgerät so auszubilden bzw. zu betreiben, dass der aus der Spritzdüse austretende Flüssigkeitsstrahl in einer gewissen Entfernung von der Spritzdüse in eine Vielzahl von möglichst gleichförmigen, diskreten Flüssigkeitströpfchen zerteilt wird, wodurch ein derart umgeformter Flüssigkeitsstrahl insbesondere für eine optimale Mundhygiene geeignet ist, d.h. zur Massage des Zahnfleisches einerseits und zur Reinigung der Zähne und vor allem der Zahnzwischenräume andererseits. Insbesondere sollen die erzeugten Flüssigkeitstropfen spätestens beim Auftreffen auf die behandelnde Körper stelle wenigstens nähe rung s weise eine kugelförmige Gestalt haben und vollständig frei von Lüfte in Schlüssen bzw. Luftbläs-chen sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Handgerät nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzdüse am Austrittsende einen

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Oeffnungsdurchmesser im Bereich von etwa 0,2 mm bis etwa 1,1 mm aufweist, dass Mittel zur Zerteilung der Flüssigkeit in gleichförmige, diskrete Tropfen mit einer Tropfenbildungsfrequenz im Bereich von etwa 200 .bis etwa 5000 Tropfen je Sekunde vorgesehen sind und dass die Tropfen nach ihrer Bildung einen Durchmesser haben, der grosser als der Durchmesser der Düsenöffnung ist.

Ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Handgerätes ist durch diejenigen Merkmale gekennzeichnet, die im Patentanspruch!? angegeben sind.

Dadurch wird erreicht, dass der aus der Spritzdüse austretende Flüssigkeitsstrahl in diskrete, gleichförmige Tropfen mit einer der Zerteilungs- bzw. Vibrationsfrequenz entsprechenden Tropfenfolgefrequenz umgewandelt wird, und dass die so gebildeten Tröpfchen nacheinander in definiertem räumlichen bzw, zeitlichen Abstand auf der zu behandelnden Körper stelle auftreffen, wodurch insbesondere die Bildung eines die Stosswirkung dämpfenden ständigen Flüssigkeitsfilms an der Behandlungsstelle vermieden wird. Das Handgerät nach der Erfindung benötigt ausserdem lediglich eine geeignete Druck flüssigkeitsquelle, ohne dass eine Druckimpulse erzeugende Pumpe erforderlich wäre.

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Die Mittel zur Erzeugung der Flüssigkeitstropfen können aus einem vorzugsweise elektromagnetisch betätigten Vibrator bestehen, welcher derart am Gehäuse der Spritzdüse angeordnet ist, dass seine Schwingungen mit einer Frequenz zwischen ungefähr 200 Hz und ungefähr 5000 Hz auf die den DüsenkSrper durchströmende Flüssigkeit übertragen werden, lh diesem Frequenzbereich wird eine Kavitation bzw. eine Bläschenbildung in der Flüssigkeit bzw. den gebildeten Tropfen vermieden und gleichzeitig auch eine unerwünschte unkontrollierte Zerstäubung der Flüssigkeit. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser der Düsenöffnung zwischen etwa 0, 4 mm und 0, 6 mm. Der Durchmesser der gebildeten Flüssigkeitstropfen ist grosser als der Durchmesser der Düsenöffnung, was sehr vorteilhaft ist. Interessanterweise haben dagegen die aus einem Flüssigkeitsstrahl durch Anwendung von Ultraschallschwingungen erzeugten Tröpfchen einen kleineren Durchmesser als die DüsenSffnung. Die Austrittsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahl^ aus der Spritzdüse wird so gewählt, dass sie wenigstens etwa 2 m/s und maximal etwa 7 m/s beträgt, wobei diese Grenzen der Austrittsgeschwindigkeit durch die Forderung bestimmt sind, dass keine Turbulenz des Flüssigkeitsstrahls auftreten soll. Vorzugsweise beträgt die Austrittsgeschwindigkeit zwischen etwa 2 m/s und etwa 5 m/s. Die so entstehenden Flüssigkeitstropfen werden als vollständig voneinander unabhängige, diskrete Tropfen in einem Abstand von Düsenkopf gebildet, welcher proportional zur Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit ist und

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einen Wert hat, der zwischen etwa dem Drei fachen und etwa

dem Neunzigfachen des Düsendurchmessers liegt. Beispielsweise werden zur Tropfenerzeugu: . ein Düsenöffnungsdurchmesser von 0,2 mm, eine Zerteilungsfrequenz von 500 Hz und eine Austrittsgeschwindigkeit des Strahls von 5 m/s gewählt; für Tröpfchen mit einem Durchmesser von 0, 77 mm beträgt dann der Oberflächen-

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druck 3,82 g/cm und das Gewicht 0,239 mg (für "Wasser). Unter sonst gleichen Bedingungen haben die Tropfen, die mittels einer Düse mit einem Durchmesser von 1,1 mm erzeugt werden, einen Durchmesser von 2,6 mm, einen Oberflächendruck von 1,13 g/cm und ein Gewicht von 9,2 mg.

GemSss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die Zerteilung des Flüssigke its Strahles in Tropfen durch einen in den Bereich der Düsenöffnung eingesetzten, den inneren Düsenkanal weitgehend abdeckenden, vorzugsweise zylindrischen Körper erreicht, der eine Mehrzahl von im Vergleich zum Querschnitt des inneren Düsenkanals kleinen Durchtrittskanälen aufweist. Dieser Einsatz im Innenraum der Düse bewirkt einen teilweisen Staueffekt und eine Ablenkung der Strßmungslinie der Flüssigkeit in der Düse derart, dass sich die Flüssigkeit nach dem Austritt aus der Düse in gleichförmige, diskrete Flüssigkeitstropfen zerteilt. Durch geeignete Dimensionierung der Düse und ihres inneren Düsenkanals sowie des Einsatzes und seiner kleinen Durchtrittskanäle lassen sich ebenfalls Tropfenfolgefrequenzen zwischen 200 und 5000 Tropfen je Sekunde erzeugen, welche die oben beschriebenen Eigenschaften

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aufweisen.

In allen Fällen wird eine Dämpfung der Stosswirkung der Flüssigkeits tropfen durch einen sich bildenden Flüssigkeitsfilm an der behandelten Körper stelle weitgehend vermieden, und die wirksame Stossrate, d.h. die an der Behandlungsstelle wirksame Anzahl von Stössen je Zeiteinheit ist gleich derjenigen Anzahl von Tropfen, welche durch das Zerteilungsorgan je Zeiteinheit erzeugt werden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform, eines Handgerätes nach der

Erfindung in schematischer Darstellung, Fig. 2l eine schematische Ansicht des Düsenkopfes und des aus diesem austretenden Flüssigkeits Strahles mit den sich

bildenden Tropfen,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines Handgerätes nach der

Erfindung, in schematischer Darstellung, Fig. 4 einen teilweisen Längsschnitt durch den vorderen Bereich der

Düse längs der Linie 6-6 nach Fig. 3 und 5, Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 7-7 nach Fig. 4, Fig. 6 einen Teilschnitt durch die Düse mit dem aus dieser aus-

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tretenden Flüssigkeitsstrahl und den sich bildenden Tropfen,

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Wirkung eines stetigen FlüssigkeitsStrahls, der auf zu entfernende Zahnverunreinigungen gerichtet ist,

Fig. 8 eine schematische Darstellung der Wirkung von gemäss der vorliegenden Erfindung aus einem Flüssigkeitsstrahl gebildeten Tropfen, die auf eine zu entfernende Zahnverunreinigung auftreten, und

Fig. 9 eine fotografische Darstellung der Pufferzone für den Fall eines einzelnen Strahls einer pulsierenden Flüssigkeit, verglichen mit der Vielzahl von Strahlen, welche zahlreiche gleichförmige, diskrete Flüssigkeitströpfchen gemäss der Erfindung bilden.

Nach Fig, 1 weist die erste Ausführungsforrn des Handgerätes nach der Erfindung ein Flüssigkeitsreservoir 10 auf, das mit einer Flüssigkeit 11 gefüllt ist. Bei dieser Flüssigkeit kann es sich beispielsweise um Wasser, eine Zahnpasta- oder Mundwasserlösung oder eine andere für den betreffenden Anwendungs zweck geeignete FlUs^ sigkeit handeln. Eine Oeffnung im Boden des Reservoirs 10 ist über eine Flüssigkeitsleitung 12 mit einer Flüssigkeitspumpe 13 verbunden, deren Auslass über eine flexible Leitung 16 an den Einlass 14 einer Spritzdüse 15 angeschlossen ist. Diese Spritzdüse 15 kann hinsichtlich ihrer Grosse und ihrer Gestalt, dem jeweiligen Anwendungs-

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zwecke entsprechend, in zahlreichen Varianten ausgebildet sein und ist mit einer Vibrationsvorrichtung 17 verbunden, die zusammen mit der Spritzdüse 15 in einem in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Gehäuse 18 untergebracht ist. Die Anordnung ist so getroffen, dass der Benutzer den aus dem Kopf 21 der Spritzdüse 15 austretenden Flüssigkeit s Strahls 20 bequem auf die zu behanuelnde Körper stelle, beispielsweise eine Stelle im Mund, richten kann.

Die Vibrationsvorrichtung 17 wird durch die in einem elektronischen Schwingungsgenerator 22 erzeugten und in einem Verstärker 23 verstärkten elektrischen Impulse zu mechanischen Schwingungen angeregt. Der bevorzugte Frequenzbereich dieser elektrischen Impulse liegt grössenordnungsmässig zwischen 200 und 5000 Impulsen je Sekunde, Der Schwingungsgenerator 17 kann beispielsweise ein elektromagnetischer Vibrator sein.

Wenn der Schwingungsgenerator 22 abgeschaltet ist und die Oeffnung im Düsenkopf 21 einen kreisförmigen Querschnitt hat, dann ist der aus der Düse austretenden Flüssigkeitsstrahl zylindrisch und befindet sich im allgemeinen über eine bestimmte effektive Länge infolge seiner inneren Kohäsionskraft im Gleichgewicht; dieser Gleichgewichtszustand ist jedoch insofern verhältnismässig labil, als er durch irgendeine Störung des FlüssigkeitsStrahls 20 an seinem Ursprung, d.h. an der Auslassöffnung der Spritzdüse 15, aufgehoben

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werden kann. Insbesondere wird die Form des FlüssigkeitsStrahls geändert, wenn er an seinem Ursprung einer verhältnismässig hohen Schwingungsfrequenz unterworfen wird, wobei diese Aenderung vom Auslass der Spritzdüse 15 an exponentiell zunimmt.

Wenn die auf die Flüssigkeit 20 einwirkende Schwingungsfrequenz konstant ist, dann wird der austretenden Flüssigkeitsstrahl in einer Weise geändert, wie es schematisch in Fig. 2 dargestellt ist. Das Strömungsprofil der aus der Spritzdüse austretenden Flüssigkeit 20 weist dann eine Mehrzahl von im Abstand voneinander liegenden Einschnürungen 25 auf, deren Grosse mit zunehmendem Abstand vom Kopf 21 der Spritzdüse 15 zunimmt, bis sich der Flüssigkeitsstrahl in eine \ lelzahl von diskreten Tropfen 26 auflöst. Die zunächst ungefähr eiförmige oder eülipsoide Form eines Tropfens 26 nimmt schliesslich, vor allem infolge der Oberflächenspannung der Flüssigkeit, eine allgemein Ic ugelförmige Gestalt an, vie für den Tropfen 27 in Fig. 2 dargestellt. Wie später noch erläutert wird, sind es diese im wesentlichen kugelförmigen Tropfen 27, welche zur Reinigung bestimmter Körper stellen, beispielsweise der Zahnoberflächen, verwendet werden.

Im folgenden werden eine Anzahl von Parametern erörtert, welche sich auf die physikalischen Eigenschaften der Düse, die Schwingungs-

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frequenz j die Charakteristik des Flüssigkeits Strahls usw. beziehen und für die Erzeugung flüssiger Tröpfchen gemäss der vorliegenden Erfindung unter Verwendung elektromagnetischer Vibratoren von Interesse sind. Diese Parameter beruhen auf empirischen Untersuchungen der Anmelderin, welche sich dabei auf theoretische Ueberlegungen stützte.

Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit: während es theoretisch in einem leeren Raum mit einer perfekten Düsenöffnung, d.h. einer Oeffnung ohne irgendwelche Unebenheiten, und bei einer lam inaren Strömung der Flüssigkeit durch diese Oeffnung keine Grenze für eine maximale Au strittsge schwindigkeit gibt, interessiert hier die minimale Austrittsgeschwindigkeit. Diese minimale Austrittsgeschwindigkeit eines Flüssigkeits Strahles kann für einen gegebenen Düsendurchmesser und eine gegebene Vibratorfrequenz berechnet werden, um die Bedingungen für die Erzeugung einer maximalen Zahl von benachbarten, sich jedoch nicht berührenden Flüssigkeitströpfchen zu erhalten. Ein Flüssigkeitsstrahl, der eine geringere Austrittsgeschwindigkeit hat als die im folgenden angegebene, vermag keine diskreten Flüssigkeitströpfchen zu erzeugen, d.h., die Flüssigkeit wird nicht mehr zerteilt.

Die theoretische minimale Austrittsgeschwindigkeit für einen Strahl ist durch folgende Formel gegeben, welche die geometrische Transfor-

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mation eines Zylinders in eine Kugel ausdrückt:

ν . = l,22fef. mm ^r3

mm

wobei ν die Geschwindigkeit des Strahles in cm/s, f die Frequenz des Vibrators in Hz und φ. den Durchmesser des Flüssigke its strahle

in cm bedeuten..

Praktische Versuche haben jedoch gezeigt, dass die tatsächliche minimale Geschwindigkeit für einen Strahl, welcher eine maximale Anzahl von diskreten, sich nicht berührenden Flüssigkeitströpfchen erzeugt, etwa zweimal so hoch wie die theoretische minimale Austrittsgeschwindigkeit ist, und zwar aus verschiedenen Gründen. "Wenn die Flüssigkeitströpfchen gebildet werden, dann haben sie, wie für die Tröpfchen 26 in Fig. 2 angedeutet, im allgemeinen eine ovale Gestalt, wobei ihre Längsachse in Strahlrichtung liegt. Dieser Umstand wirkt der theoretisch perfekten Erzeugung von aufeinanderfolgenden kugelförmigen Tröpfchen 27 entgegen. Wegen der Oberflächenspannung der Flüssigkeit müssen sich ferner die inder Bildung begriffenen, jedoch noch über Einschnürungen 25 (Fig. 2) zusammenhängenden Tröpfchen voneinander um eine bestimmte Strecke trennen, derart, dass der sie noch zusammenhaltende Wasser zylinder eine hinreichende Verengung erfährt, die ausreicht, um das Auseinanderbrechen des Flüssigke its Strahls und die Trennung in Tröpfchen zu bewirken. Das bedeutet, dass ein grösserer Abstand zwischen den Tro.pfch.en erforderlich ist, als durch den theoretischen Wert ' angegeben, Schliesslich erzeugt die Rauhigkeit bzw. die Unebenheit

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der Düse and. r Oberfläche der Flüssigkeitströpfchen, die sich in der Bildung befinden, eine gewisse Heterogenität, welche künstlich ihren Durchmesser vergrössert; das hat zur Folge, dass sich die Tröpfchen leichter wieder miteinander verbinden können, wenn sie nicht hinreichend weit voneinander entfernt sind.

Aus obigen Gründen lautet die praktische Formel für die minimale Austrittsgeschwindigkeit:

ν . = 2,5fef. min ¹J

Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit; die Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit, welche am Ausgang der Düse Zl natürlich gleich der Flüssigkeitsaustrittsgeschwindigkeit ist, muss so gewählt werden, dass eine laminare und keine turbulente Strömung erzeugt wird. Bekanntlich wird eine FIübsigkeits strömung dann turbulent, wenn die Reynolds¹ sehe Zahl grosser als 2500 ist, und zwar für ein Rohr mit einer polierten Innenfläche. Aufgrund dieser Tatsache wurde ermittelt, dass die Grenze der Flüssigkeitsgeschwindigkeit, bei welcher eine laminare Strömung auftritt, einen maximalen Wert von ungefähr 4 m/b für eine Düsenöffnung von 0,2 mm φ und einen maximalen Wert von ungefähr 7 m/s für eine Düsenöffnung von 1,1 mm φ hat. Es wurde ferner beobachtet, dass der Flüssigkeitsstrahl nur dann durch Vibra-

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tion der Düse zwecks Bildung von Flüssigkeitströpfchen aus dem Gleichgewicht gebracht werden kann, wenn die Strömung laminar ist.

Die angegebenen Grenzen können unter Verwendung der Reynolds¹ sehen Formel

R = vd.
e J

•V

^₁ prüft werden, wobei ν die Strömungsgeschwindigkeit in cm/s, φ. den Durchire sser des Flüssigkeitsquerschnitts in cm, und '} den

Koeffizienten der kinematischen Viskosität bedeuten, welcher für

ο 2 ,

Wasser bei 20 C den Wert 0,01 cm /s hat.

Berechnungen zeigen, dass bei einem mittleren Durchmesser von 0, 6 mm die Strömung bei einer Geschwindigkeit von ungefähr 4 m/s turbulent wird. Da zur Erzeugung von diskreten Flüssigkeitstropfchen die Strömung, wie erwähnt, laminar sein muss und da die Düsendurchmesser, wie es später noch erörtert werden wird, zwischen 0,2 mm und etwa l_a lmm betragen sollen, liegen die praktischen Grenzen für die Strömungsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahles im Bereich von etwa 4 m/s bis etwa 7 m/s.

Durchmesser der Düsenöffnung: es wurde gefunden, dass sich mit einer Düsenöffnung, deren Durchmesser grosser als etwa 1,1 mm ist,

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keine stabilen Flüssigkeitströpfchen mehr erzeugen lassen, weil die Tröpfchen "zu weich" werden, da nämlich einerseits ihre Masse, bezogen auf die Oberflächenspannung, zu schwer ist und andererseits die Flüssigkeitströpfchen sehr leicht verformt werden, wenn sie mit der Luft in Berührung gelangen.

Andererseits zeigte sich, dass zur Erzeugung diskreter Flüssigkeitströpfchen der minimale Durchmesser der Düsenöffnung zwischen etwa 0,15 und etwa 0,20 mm betragen muss, weil in diesem Bereich die relative Unebenheit der Düsenöffnungs ins Gewicht fällt. Die relative Unebenheit der Düsenöifnung ist definiert durch das Verhältnis der Oeffnungs-Unebenheit, gemessen in Mikrometern, zum Durchmesser der Oeffnung. Bei den angegebenen Durchmessern überwiegt die Rauhigkeit des inneren Teils des Durchmessers, gemessen durch die Unebenheit, und der Strahl hat die Tendenz, in Nebel zu zersprühen, anstatt F lüssigke its tropfe hen zu bilden.

Um den Unterschied zwischen der relativen Härte zweier Flüssigkeitströpfchen besser zu-definieren, die einerseits durch eine Düse mit einem Oeffnungs durchmess er von 1,1 mm und andererseits durch eine Düse mit einem Oeffnung sdurchmesser von 0,2 mm erzeugt werden, kann das Verhältnis der relativen Härte der Tröpfchen berechnet werden. Der Durchmesser der Flüssigkeitstrßpfchen, die

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nach dem Austritt aus der Oeffnung einer Düse gebildet werden, ist durch die Beziehung gegeben;

^Flüssigkeitströpfchen = ² (3<*S ν / 4j f) ³

wo f die Vibrationsfrequenz der Düse, S die Querschnittsfläche der Düsenöffnung, oc den Kontraktionskoeffizienten der Oeffnung und ν die Strahlgeschwindigkeit bedeuten.

Aus praktischen Versuchen und aus Berechnungen wurde ermittelt, dass der Kontraktionskoeffizient der Oeffnung ungefähr 0,97 für eine Düse mit einem Oeffnungsdurchmesser von ungefähr 1,1 mm und etwa 0,92 for eine Düse mit einem Oeffnungsdurchmesser von ungefähr 0,2 mm beträgt. Im besonderen Falle eines Strahles, der eine Austrittsgeschwindigkeit von 5 m/s und eine Vibrationsfrequenz von 500 Hz hat, werden Flüssigkeitströpfchen, die jedes einen Durchmesser von 2,6 mm haben, aus einer Düse mit einem Oeffnungsdurchmesser von 1,1 mm erzeugt, während Flüssigkeitströpfchen mit einem Durchmesser von 0, 77 mm aus einer Düse mit einem Oeffnungsdurchmesser von 0,2 mm erzeugt werden.

Der auf einen Flüssigkeitstropfen infolge der Oberflächenspannung der Flüssigkeit wirkende O-berflächendruck ρ kann aus der Formel

berechnet werden, wobei T die Oberflächenspannung in dyn/cm und

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φ den Durchmesser der Tröpfchen in cm bedeuten; für Wasser in Kontakt mit Luft beträgt die Oberflächenspannung T = 72 dyn/cm,

Daher beträgt für eine Düse mit einem Oeffnungüdurchmesser von 1,1 mm, mittels welcher Flüssigkeitströpfchen mit jeweils einem Durch-

2 messer von 2,6 mm erzeugt werden, der Oberflächendruck 1,13 g/cm , während für eine Dü^e mit einem Oeffnungsdurchmesser von 0,20 mm, mit welcher Flüssigkeitströpfchen mit einem Durchmesser von jeweils 0, 77 mm erzeugt werden, der Oberflächendruck 3, 82 g/cm beträgt.

Aus obigen Erläuterungen geht hervor, dass durch Verringerung des Querschnitts der Düsenöffnung um mehr als das Dreissigfache (nämlich beim Uebergang von einer Düse mit einem Durchmesser von 1,1 mm auf eine Düse mit einem Durchmesser von 0, 2 mm) und durch Wahl der exakt gleichen Parameter für beide Düsen, d.h. durch Wahl der gleichen Austrittsgeschwindigkeit und Vibrationsfrequenz, die Querschnittsfläche der Flüssigkeitströpfchen um das 10,4-fache reduziert wird. Ferner ist die Durchflussmenge durch die kleine Oeffnung um etwa 40 mal kleiner als die durch die grosse Oeffnung, was die Ueberlegenheit eines Strahles veranschaulicht, der einen kleinen Durchmesser hat, insbesondere dann, wenn der Strahl für die OTale Behandlung, beispielsweise zur Massage des Zahnfleisches, verwendet wird, weil es in diesen Fällen wünschenswert ist, die Flüssigkeitsmenge im Munde des Benutzers so gering wie möglich zu halten. Dieser Umstand ist ein bedeutsamer Vorteil des Handgerätes nach der Erfindung,

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wenn dieses für die Mundhygiene benutzt wird.

Um alle Parameter zu berücksic-rhtigen, die sich auf den Unterschied der relativen Härte zwischen den beiden in den obigen Beispielen betrachteten Tropfen beziehen, muss das Gewicht der Tropfen eingeführt werden. Das Gewicht eines sphärischen Tropfens ist durch

W =

gegeben, wobei für Wasser P= 1 g/cm ist.

Berechnungen mit dieser Formel zeigen, dass jeder der Tropfen, die einen Durchmesser von 2, 6 mm haben und durch eine Düse mit einem Oe ffnungs durchmesser von 1,1 mm erzeugt wurden, ein Gewicht von 9,2 mg hat, während jeder der Tropfen, die einen Durchmesser von 0, 77 mm haben und durch eine Düse mit einem Oeffnungsdurchmesser von 0,20 mm erzeugt wurden, ein Gewicht von nur 0,239 mg hat. Die ersterwähnten Tropfen sind also 38,5 mal schwerer als die zweiterwähnten Tropfen,

Ferner ist die Oberflächenspannung, welche die kugelförmige Form jedes Tropfens aufrecht zu erhalten sucht, im Falle eines Tropfens, der mittels einer Düsenöffnung von 1,1 mm $ erzeugt wurde, 3,4 mal kleiner als im Falle eines Tropfens, der mittels einer Düsenöffnung von 0,2 mm Durchmesser erzeugt wurde. Daher sind die einen Durchmesser von 2, 6 mm aufweisenden Tropfen 130 mal weicher und ver-

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letzlicher als die Tropfen mit einem Durchmesser von 0, 77 mm, wobei in beiden Fällen die Austrittsgeschwindigkeit und die Vibrationsfrequenz gleich sind.

Vibrationsfrequenz:- die Vibrationsfrequenz zur Erzeugung von Flüssigkeitstropfen liegt im Bereich von etwa 200 Hz bis etwa 5000 ;Hz. Praktische Versuche haben gezeigt, dass es bei einem mit einer Düse von 1,1 mm φ erzeugten Wasserstrahl nicht möglich war, zwecks Aufspaltung des Strahls höhere Frequenzen als ungefähr 500 Hz anzuwenden, weil die Dämpfung der Vibrationsübertragung durch das Wasser der Vibrationsfrequenz und der Wassermasse und damit dem Düsendurchmesser proportional ist.

Es wurde ferner beobachtet, dass sich Tropfen leichter bei höheren Frequenzen und Geschwindigkeiten erzeugen lassen, wenn der Durchmesser der Düsenöffnung einen Wert zwischen 0,4 und 0,6 mm hatte. Die Ursache liegt darin, dass bei derartigen Durchmessern die Tropfen einerseits nicht "zu weicH¹ sind und andererseits nicht überwiegend durch die Unebenheit der Düsenöffnung beeinflusst werden,

Bildungsabstand: der Abstand., der zwischen dem Kopf der Düse und der Stelle gemessen wurde, an welcher sich die Tröpfchen vollständig ausgebildet und voneinander getre.nnt haben,ist ausserordentlich variabel und hängt von zahlreichen Faktoren ab. Allge-

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mein jedoch scheint dieser Abstand proportional mit der Austritts geschwindigkeit der Flüssigkeit zuzunehmen. Es wurden während der Versuche Abstandswerte gemessen, die innerhalb eines Bereiches zwischen weniger als dem Dreifachen des Durchmessers der Düsenöffnung und in extremen Fällen bis zum Neunzigfachen dieses Durchmessers betrugen.

Es zeigte sich, dass sich Tropfen auch aus einem Strahl erzeugen lassen, der akustischen Schwingungen oder hydraulischen Druckschwingungen in den angegebenen Frequenzbereichen unterworfen wird.

Die oben erörterten Parameter sind in den beiden nachfolgenden Tabellen 1 und 2 zusammengestellt.

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TABELLE 1

Tropfen Parameter	Düsenöffnungsdurchmesser bei 500 Hz und einer Strahlaustrittsgeschwindigkeit von 5 m/s	1,1 mm
Düsengrösse	0,2 mm	2, 6 mm
Tropfendurchmeaser	0, 77 mm	1,13 g/cm
Oberflächendruck	3,82 g/cm²	9,2 mg
Gewicht	0,239 mg	130 mal mehr ver letzlich
relative Härte des Tropfens	1	30 mal grosser
Verhältnis der Düsen querschnitte	1	Nur 10,4 mal grosser
Verhältnis der ent sprechenden Tropfen querschnitte	1	40 mal grosser
Durchflussmenge	1

Typische Eigenschaften von Tropfen, die bei einer Frequenz von 500 Hz und einer Strahlaustrittsgeschwind'igkeit von 5 m/s mit zwei extremen Düsenöffnungsquerschnitten erzeugt werden.

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TABELLE 2

Hauptmerkmale der Methode und der Vorrichtung zur Erzeugung von diskreten Flüssigkeitstropfeii

Durchmesser der	minimum	SSm. 0,15 bib 0,2.mm
(itiifnung	maximum	= 1, 1 mm
In hwingungs- t rf:qut'iiz	minimum	200 Hz
(Hz)	maximum	5000 Hz
■.öl Jiwiadig- K. il V	minimum	theoretisch; 1,22^j wobei V = Geschwindigkeit (cm/s);
·'■ 2£ V & 7 <m/1)	maximum	f = Vibrations-Frequenz (Hz) und / J^j = Durchmesser des Flüssigkeits- praktisch: 2, 5 f^j Strahls (cm)
keine theoretische Grenze; praktische Grenze .J^7 m/s; vorzugsweise £~. 5 m/s

Eigenschaften der erzeugten Tropfen

Durchmesser	*Φ 2 [(3/4)7T**	©<	S tr "J. 1/3 wobei	'¹V f = Vibratious-Frequenz (Hz);
■MT Tropfen	minimum		f J	S = Querschnitt der DUseuÖffnui· ;; ot=.Kontra ktionskoeffizient; jjr- StrahlgeschwiiAdxgkeit
Abstand dor Tropfen- bildung	maximum	3 χ	Düsen-Durchmesser
Obixüäclien- ■ lruck des Ί i ofens		90 χ	: Düsen-Durchmesser
Gewicht des Tropfens		T = (72 D	Oberflächenspannung '. Dyn/cm für Wasser in Luft); = Durchmesser des Tropfens (cm)
4 T ^P= d	i»	2 = 1 g/cm für Wasser
P= I TTr ³&

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In den Figuren 3 bis 6 wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung erläutert. Nach Fig. 3 weist das gesamte, für die Mund- und Zahnhygiene bestimmte System ein Flüssigkeits reservoir IO mit einer Flüssigkeit 11, eine Pumpe 13, eine Spritzdüse 50 sowie geeignete Flüssigkeitsleitungen 12 und 16 zum. Anschluss der Pumpe an das Reservoir und an die Spritzdüse auf. In diesem Falle ist die Spritzdüse 50 so ausgebildet, dass der aus der Düsenöffnung austretende Flüssigkeitsstrahl 60 in eine Vielzahl von gleichförmigen, diskreten Flüssigkeitströpfchen zerteilt wird. Zu diesem Zwecke ist nach Fig. 4 und 5 in der Düsenöffnung 51 des Düsenkopfes 52 ein diese Oeffnung weitgehend abdeckender, zylindrischer Einsatz 53 angeordnet, der das freie Ende des inneren Düsenkanals 58 umgibt. Dieser Einsatz 55 besteht beispielsweise aus einem kleinen zylindrischen Block aus synthetischem Material, dessen zentraler Bereich eine Vielzahl von in Achsenrichtung orientierten Mikrokanälen 57 (Fig. 5) aufweist, die längs eines um das Zentrum des Einsatzes 55 verlaufenden Kreises äquidistant angeordnet sind. Diese Mikrokanäle haben vorzugsweise einen Durchmesser, der viel kleiner als der des benachbarten Düsenkanals 58 ist und welcher beispielsweise grössenordnungsmässig 0,2 bis 0,5 mm betragen kann, während der Düsenkanal 58 einen Durchmesser von grössenordnungsmässig 1,5 bis 2, 0 mm aufweist.

Bei Abwesenheit des Einsatzes 55 erzeugt die Spritzdüse 50, wie im Falle der Düse 15 nach Fig. 1, einen im allgemeinen zylindrischen

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Flüssigkeitsstrahl, der unter der Wirkung seiner inneren Kohäsionskraft über seine gesamte effektive Länge im Gleichgewicht ist. Wenn der Flüssigkeitsstrahl einer Störung unterworfen wird, wie anhand der Fig. 1 erläutert, dann wird dieses Gleichgewicht gestört. Diese Störung wird nun bei der Vorrichtung nach den Fig. 3 bis 6 durch die Gegenwart des Einsatzes 55 erzeugt.

Am Ausgang der Mikrokanäle bzw. Durchlasskanäle 57 des Einsatzes werden die verschiedenen Flüssigkeitsstrahlen 60 allmählich in eine Vielzahl von diskreten, gleichförmigen Flüssigkeitströpfchen 61 zerteilt, wie es für einen der aus einem Mikrokanal 57 austretenden Teilstrahl in Fig. 6 schematisch dargestellt ist. Beim Eintritt der Flüssigkeit aus dem inneren Düsenkanal 58 in jeden der Mikrokanäle 57 erfährt der Teilstrahl in diesem Mikrokanal 57 eine in Fig. 6 schematisch angedeutete Einschnürung 62, welche eine Instabilität der weiteren Strömung durch den Mikrokanal 57 bewirkt; diese Instabilität ist gross genug, um nach dem Austritt des Flüssigkeitsstrahls aus einem Mikrokanal 57 eine Tropfenbildung zu bewirken. Ferner hat die plötzliche Querschnittsänderung, welche die von der Pumpe 13 durch den inneren Düsenkanal 58 kommende Flüssigkeit an der inneren Stirnfläche des Einsatzes 55 erfährt, Reflexionen und Refraktionen von Druckwellen innerhalb der Flüssigkeit im Düsenkanal 58 und in jedem der Mikrokanäle 57 zur Folge. Diese Struktur, verursacht daher oszillierende Druckeffekte, deren Frequenz der Bildungsfrequenz der

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Tropfen 61 entspricht und welche umgekehrt proportional zur Länge der Mikrokanäle 57 zu sein scheint.

Es wurde insbesondere beobachtet, dass mit Mikrokaiiälen 57, die einen Durchmesser von 0,2 mm und eine Länge von 8 mm haben, beispielsweise zerteilte Strahlen mit etwa 20'0OO Tropfclien je Minute entstehen, während Mikrokanäle 57 mit demselben Durchmesser, jedoch mit der doppelten Länge, d.h. mit .einer Länge von 16 mm, 10Ό00 Tröpfchen je Minute liefern.

Jeder der durch die MikrokanSle 57 austretenden Teilstrahlen wird daher in eine Serie von "Flüssigkeitsprojektilen¹¹ zerteilt, welche eine ungefähr kugelförmige Gestalt haben, wobei sich herausstellte, dass diese Bedingungen im Hinblick auf eine Reinigung der ZShne und der Zahnzwischenräume besonders wichtig sind, wie anhand der Tabellen 1 und 2 bereits erläutert. Die erörterten Parameter wurden durch Laborversuche mit einem Gerät bestätigt, bei welchem eine Düse einen Druckwasserstrahl mit stetiger Strömung erzeugte und diskrete Flüssigkeitströpfchen mit Hilfe einer dünnen rotierenden, durch einen Elektromotor angetriebenen Scheibe gebildet wurden, die längs ihres Umfanges mit gleichmässig verteilten Einschnitten bzw. Einkerbungen versehen war. Mit diesem Gerät war es möglich, Flüssigkeitsstrahlen mit einstellbarer Austrittsgeschwindigkeit und aus diesen Strahlen Tröpfchen mit einer

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einstellbaren Tropfenbildungsfrequenz zu erzeugen. Die Zerteilungsfrequenz konnte einfach durch Aenderung der Motordrehzahl und, wenn erforderlich, durch Aenderung der Anzahl der Kerben der Scheibe eingestellt werden.

Reinigungsversuche zeigten, dass unter sonst ähnlichen Bedingungen die Reinigungswirkung umso besser ist, je stärker ein Flüssigkeitsstrahl zerteilt wird. Insbesondere wurde festgestellt, dass ein zerteilter Flüssigkeitsstrahl sogar wirkungsvoller als ein stetiger Strahl bei Verwendung der doppelten Wassermenge ist.

Nach der schematischen Darstellung in Fig. 7 trifft ein mit bekannten Geräten erzeugter pulsierender Flüssigkeitsstrahl 32 auf eine Schicht 31 von beispielsweise Speiseresten auf, die an einer Unterlage 30, also insbesondere auf einem Zahn, haften. Dabei wird der zentrale Bereich der Speisereste 31 nur während des Anfangsstosses des FlüssigkeitsStrahls teilweise gelockert bzw, zerkleinert, wä'hrend der unmittelbar nachfolgende Wasserstrom in seiner Wirkung auf die Speisereste 31 wesentlich geschwächt wird, da er auf den sich ausbreitenden und die Schicht der Speisereste 31 praktisch vollständig überdeckenden Flüssigkeitsfilm 33 auftrifft, der als Pufferzone bzw. Dämpfer zwischen der Schicht der Speisereste, welche zerkleinert und entfernt werden sollen, und dem Flüssigkeitsstrahl 32 wirkt. Das

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Wasser fliesst daher nur oberflächlich über die Speisereste 31, uiid der Lockerungs- bzw. Zerkleinerungseffekt ist hauptsächlich auf eine Erosion bzw. Lockerung der Umfangsbereiche der Speiserestschicht 31 beschränkt.

Demgegenüber zeigt Fig. 8 schematisch die Wirkung der geraäss der Erfindung erzeugten Flüssigkeitströpfchen 27 beim Auftreffen auf einen Speiserest 31, Hier ist die Lockerung bzw. Zerkleinerung und Abtragung der Verunreinigung wesentlich verbessert, da aufeinanderfolgend diskrete gleichförmige Flüssigkeitströpfchen, ohne durch einen Flüssigkeitsfilm gedämpft zu sein, auf die Verunreinigung 31 auftreffen. Die wirksame Stossfrequenz entspricht der je Zeiteinheit gebildeten Tröpfchen. Ausserdem trägt das Zerplatzen der Tröpfchen 27 beim Auftreffen und der dadurch bewirkte "Explosionseffekt" zur Verbesserung der Reinigungswirkung bei.

Es wurde festgestellt, dass ein in diskrete Tröpfchen zerteilter Flüssigkeitsstrahl eine wesentlich bessere R einigungs wirkung als ein selbst mit einer Frequenz von 3000 Impulsen je Minute pulsierender Flüssigkeitsstrahl bei der gleichen aus einer einzelnen Düse austretenden Flüssigkeitsmenge hat. Des weiteren ist die bei einem Gerät nach der Erfindung verwendete Flüssigkeitsnxenge wesentlich geringer als die bei handelsüblichen bekannten Geräten benötigte, was nicht nur für den Benutzer angenehmer ist, sondern auch die Reinigungs- bzw. Spülzeit entsprechend verringert.

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Die grosse Wirksamkeit des beschriebenen Geräts ermöglicht nicht nur die Beseitigung kleiner Speisereste von den Zähnen, sondern auch grosser Ablagerungen, welche die gesamte Fläche jedes Zahnes bedecken. Insbesondere lassen sich auch Speiseteilchen, die in die Zahnzwischenräume eingeklemmt bzw. eingekeilt sind und die selbst mit wirkungsvollen elektrischen Zahnbürsten nur sehr schwierig entfernt werden können, mit einem Handgerät nach der Erfindung relativ leicht und wirkungsvoll beseitigen.

Geräte nach der Erfindung lassen sich auch für eine wirksame Massage des Zahnfleisches verwenden. Dazu empfiehlt es sich, die die Düse 15 bzw. 50 speisende Flüssigkeit einer Pulsation mit einer geeigneten Frequenz zu unterwerfen. So kann beispielsweise die Düse mit einer intermittierend arbeitenden Pumpe, beispielsweise einer Kolbenpumpe, gespeist werden, wobei die Pumpenfrequenz, also die Pulsationsfrequenz der Flüssigkeit, teilweise durch die Relaxations ze it des Zahnfleischgewebes bestimmt ist. Auch ein derart pulsierender Flüssigkeitsstrahl wird, wie beschrieben, mittels eines Vibrators 17 oder eines geeigneten Einsatzes in Tropfen zerteilt.

Die vorstehend erwähnte, und in Fig. 7 schematisch dargestellte Pufferzone, die durch einen bleibenden Restwasverfilm 33 gebildet wird und den auftreffenden Flüssigkeitsstrahl dämpft, wurde ebenfalls experimentell untersucht. „Zjji^diesem Zweck wurden Sprühver-

suche auf einer ebenen transparenten Glasscheibe unternommen, die eine Beobachtung dieser Pufferzone durch d«.s Glas hindurch mit stroboscopischem Licht erlaubte, durch welches der Effekt, wie in Fig. 9 gezeigt, klar erkennbar war. Die linke Seite der Fig. zeigt die Pufferzone im Falle.eines einzelnen pulsierenden Flüssigkeitsstrahls, und die rechte Seite der Fig. 11 den Effekt, welcher mit einer sechs Mikro-Teilstrahlen erzeugenden Düse gemäss der Erfindung bei Anwendung der gleichen Pulsationsfrequenz erhalten wurde.

Berücksichtigt man, dass der "Wasserfilm um so dicker ist, je weisser das Wasser auf der Fotografie nach Fig, 9 aussieht, dann erkennt man klar, dass der Flüssigkeitsstrahl auf der linken Seite eine wesentlich dickere Pufferzone als der Strahl auf der rechten Seite bildet. Betrachtet man die Auftreffstelle des Flussigkeitsstrahls, das sind in Fig. 9 die beiden zentralen weiss aussehenden Bereiche, dann stellt man fest, dass der betreffende weisse Fleck auf'der linken Seite, der im Falle eines direkten, undgeichförmigen Kontaktes der auftreffenden Flüssigkeit mit der Glasoberfläche vollständig weiss aussehen sollte, unscharf und verwaschen erscheint; das beweist, dass der auf die Glasscheibe auftreffende Strahl stark gedämpft wird. Demgegenüber beobachtet man auf der rechten Seite der Fig. 9 ausserhalb der sechs Teilstrahlen, innerhalb der apfelsinenähnlichen Abschnitte, praktisch keine Pufferzone, da diese Bereiche schwarz sind. Ferner erscheinen am Auftreffpunkt der sechs Teilstrahlen 4Afis3s3bEi/HeJ-^i Flecken, was beweist, dass jeder der

sechs Teilstrahlen die Glasoberfläche mit der vollen Energie und ohne Beeinträchtigung durch einen dämpfenden Wasserfilm erreicht. Die fotografische Abbildung nach Fig. 9 bestätigt daher die schematischen Darstellungen nach den Fig. 7 und 8.

Die Erfindung ist nicht auf die als Beispiele besciiri-.jbenen Handgeräte beschränkt, sondern lässt hinsichtlich deren Ausbildung mannigfache Varianten zu.

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Claims

PATENTANSPRUECHE

1. Handgerät zur Körperpflege mittels eines Flüssigke its Strahles, insbesondere zur Mundpflege, mit einer Spritzdüse, die aus einem Flüssigkeitsreservoir mit unter Druck befindlicher Flüssigkeit gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzdüse (15;50) am Austrittsende einen Oeffnungsdurchmesser im Bereich von etwa 0,2 mm bis etwa 1,1 mm aufweist, dass Mittel (17;55) zur Zerteilung der Flüssigkeit in gleichförmige, diskrete Tropfen mit einer Tropfenbildungsfrequenz im Bereich von etwa 200 bis etwa 5000 Tropfen je Sekunde vorgesehen sind und dass die Tropfen (27;6l) nach ihrer Bildung einen Durchmesser haben, der grosser als der Durchmesser der Düsenöffnung ist.

2. Handgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit aus der Düse zwischen etwa 2 und etwa 7 m/s beträgt.

3. Handgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahles aus der Düse zwischen 2 und 5 m/s beträgt.

4. Handgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Oeffnungsdurchmesser der Düse zwischen 0,4 und 0, 6 mm beträgt.

5. Handgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Bildung der Tropfen einen Vibrator (17) aufweisen, welcher derart am Körper der Spritzdüse angeordnet ist, dass seine Schwingungen auf die die Spritzdüse passierende Flüssigkeit übertragen werden.

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*7 L Π 1 f-\ I Π

6. Handgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass

die Vibrationsfrequenz des Vibrators (17) zwischen 200 und 5000 Hz beträgt.

7. Handgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Zerteilung der Flüssigkeit in Tropfen in einem Teil des Spritzdüsiakörpers angeordnet sind.

8. Handgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzdüse (50) einen den Düsenkörper durchsetzenden inneren Flüssigkeitskanal (58) aufweist, dessen hinteres Ende an die Flüssigkeitszuleitung (16) angeschlossen ist und in dessem vorderen, im Bereich des Düsenkopfes (52) liegenden Abschnitt ein den Flüssigkeitskanal weitgehend abdeckender Einsatz (55) mit wenigstens einem Durchlasskanal (57) angeordnet ist, dessen Durchflussquerschnitt kleiner als der des Flüssigkeitskanals (58) im Düsenkörper ist.

9. Handgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Durchlasskanals (57) im Einsatz (55) zwischen etwa 0,2 mm und etwa 0, 5 mm und der Durchmesser des inneren Flüssigkeitskanals (58) im Düsenkörper zwischen etwa 1, 5 mm und etwa 2,0 mm beträgt.

10. Handgerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (55) eine Vielzahl von Durchlass kanälen (57) aufweist, von denen jeder einen kleineren Durchlassquerschnitt hat als der innere Flüssigkeitskanal (58) des Düsenkörpers.

11» Handgerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (55) ein zylindrisches Teil ist und eine Vielzahl von Durchlasskanälen (57) aufweist, die längs eines die Achse des Einsatzes konzentrisch umgebenden Kreises verteilt angeordnet sind. '

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12. Handgerät nach einem der Ansprüche 8 bis II, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge des Einsatzes (55) grössenordnungs· massig 8 mm beträgt.

13. Handgerät nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Flüssigkeitsstrahl gebildeten Tropfen in einer Entfernung vom Düsenkopf, welche etwa dem Drei- bis Neunzigfachen des Düsenöffnungsdurchmessers entspricht, eine wenigstens näherungsweise kugelförmige Gestalt annehmen.

14. Handgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass alle kugelförmigen Tropfen im wesentlichen den gleichen Durchmesser haben.

15. Handgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die minimale Austrittsgeschwindigkeit (v) des Flüssigkeitsstrahles aus der Düse durch die Formel ν = 2, 5 f φ. gegeben ist, wobei f die Tropfenbildungsfrequenz bzw. die Vibrationsfrequenz und φ. den Durchmesser des Flüssigkeitsstrahles bedeuten.

16. Handgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der die Spritzdüse (15;50) durchströmenden Flüssigkeit eine Reynolds'sehe Zahl kleiner als ungefähr 2500 hat.

17. Verfahren zum Betrieb eines Handgerätes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Flüssigkeit aus einer Flüssigkeitsquelle unter Druck der Spritzdüse zugeführt wird, aus deren Oeffnung, deren Durchmesser zu ungefähr 0,2 bis ungefähr 1,1 mm gewählt wird, der Flüssigkeitsstrahl auf einen ausgewählten Bereich des Körpers projiziert wird, dass die Flüssigkeit mit einer Tropfenbildung sfrequenz von etwa 200 bis 5000 Tröpfchen, je Sekunde in eine

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Vielzahl von gleichförmigen, diskreten Flüssigkeitstropfen zerteilt wird, die nach ihrer Bildung einen grösseren Durchmesser als den Düsenöffnungsdurchmesser aufweisen, frei von Lufteinschlüssen oder Luftblasen sind und aufeinanderfolgend auf dem erwähnten ausgewählten Körperbereich auftreffen, und dass die Anzahl der je Zeiteinheit auftreffenden Flüssigkeitströpfchen im wesentlichen der bei der Zerteilung je Zeiteinheit erzeugten Anzahl von Tröpfchen entspricht.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit eine Austrittsgeschwindigkeit zwischen etwa 2 und etwa 7 m/s hat.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Zerteilung des FlüssigkeitsStrahls in diskrete Flüssigkeitstropfen die die Düse durchströmende Flüssigkeit einer Vibration unterworfen wird, wobei die Vibrationsfrequenz gleich der ^ /wähnten Tropfenbildungsfrequenz ist.

20. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Tropfenbildung die Flüssigkeit aus einem Durchlasskanal mit einem ersten Querschnitt in wenigstens einen weiteren Durchlas skanal mit einem zweiten Querschnitt geleitet wird, der kleiner als der erste Querschnitt ist.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die minimale Austrittsgeschwindigkeit (v) des Flüssigkeitsstrahls aus der Düse gemäss der Formel ν = 2, 5 ίφ. gewählt

wird, wobei f die Tropfenbildungsfrequenz und φ, den Durchmesser des Flüssigkeitsstrahls bedeuten, und dass die Reynolds¹ sehe Zahl der die Düsenöffnung durchströmenden Flüssigkeit kleiner als ungefähr 2500 gewählt wird.

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