DE2452377C3 - Handgerät zur Körperpflege mittels eines pulsierenden Flüssigkeitsstrahles - Google Patents

Description

der Flüssigkeitspumpe beim Einschalten des Motors und bei noch geschlossenem Sperrventil stellt sich besonders deshalb, weil das Anlaufdrehmoment des Motors bei derartigen Handgeräten kleiner als das Motor-Nennmoment ist Elektrische Kleinmotoren in derartigen Handgeräten müssen jedoch aus Sicherheitsgründen und gemäß den Sicherheitsvorschriften auch dann noch zuverlässig anlaufen, wenn die Speisespannung, also die Netzspannung, um einen bestimmten Prozentsatz unter der vorgesehenen Nennspannung lieg». Aus wirtscha^rtlichen Gründen und aus Gründen der Raumersparnis und des Gewichtes kann aber kein entsprechend großer Motor verwendet werden, dessen Wirkungsgrad außerdem auch nur ungenügend ausgenutzt würde.

Bei einem bekannten zahnärztlichen Spritz- und Zerstäuberhandstück (DE-PS 9 42 223) ist zwar in einem Behälter für ein Zusatzmittel ein Belüftungsrohr vorgesehen, um ein kontinuierliches Ausfließen dieses Zusatzmittels aus dem während des Betriebes fest verschlossenen Behälter in einen Druckmitteistrahl zu ermöglichen. Eine Übertragung dieses Behälterentlüftungsrohres auf das Flüssigkeitsreservoir eines Handgerätes der vorstehend erwähnten Art hätte jedoch keinerlei Auswirkung auf eine Entlüftung des hydraulisehen Systems, insbesondere der Einlaßkammer der Pumpe, vor Inbetriebnahme des Gerätes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Problem der Entlüftung des hydraulischen Systems bei einem Handgerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art und das erwähnte Problem eines zuverlässigen Anlaufs der Pumpe beim Einschalten des Motors bei geschlossenem Sperrventil auf sehr einfache Weise optimal zu lösen.

Zu diesem Zwecke ist das Handgerät nach der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet.

Auf diese Weise wird erreicht, daß das an die Pumpe angeschlossene Flüssigkeitsreservoir, die Pumpeneinlaßkammer und das Steigrohr ein System kommunizierender Röhren bilden, was die vollständige Füllung der Einlaßkammer gewährleistet, wenn das gefüllte Flüssigkeitsreservoir mit der Einlaßkammer der Pumpe verbunden wird, und daß in der Ruhestellung des Geräts außerdem die Arbeitskammer und das dieser nachgeschaltete hydraulische System nicht geschlossen sind, sondern über das offene Einlaßventil und die Einlaßkammer mit dem Flüssigkeitsreservoir und dem Steigrohr in Verbindung stehen. Daher kann einerseits die Luft vollständig aus der Einlaßkammer durch das Steigrohr entweichen, und andererseits kann beim Einschalten der Pumpe während des Beginns des Arbeitshubes des Kolbens Flüssigkeit aus der Arbeitskammer durch das dann noch offene Einlaßventil entweichen, das erst unter der Wirkung des Flüssigkeitsdrucks mit einer gewissen Verzögerung geschlossen wird. Somit wird vermieden, daß der Motor unter Last anlaufen muß, und das nur verhältnismäßig geringe Anlaufdrehmoment des Motors reicht vollständig aus, damit sich dieser rasch auf seine Betriebsdrehzahl beschleunigen kann. Wenn die Pumpe dann vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist, d. h., wenn sich der Betrieb bei maximalem Druck eingestellt hat, dann arbeitet das Einlaßventil, wie Versuche zeigten, genauso einwandfrei wie die bisher bekannten, durch eine Schließfeder b5 beaufschlagten Einlaßventile, wobei während jedes Saughubes des Kolbens das Einlaßventil geöffnet und bei jedem Arbeitshub geschlossen wird.

Das Steigrohr br ngt ferner Gen Vorzug mit sich, daß es ein kleines, in unmittelbarer Nähe des Einlaßventils befindliches Reservoir mit einer nur dünnen und daher trägheitsarmen Flüssigkeitssäule d-arstellt, die sich unter der Wirkung des Kolbens nahezu verzögerungsfrei bewegt und daher auch die Speisung der Pumpe beim Betrieb beschleunigt und verbessert

Ein in seiner Ruhestellung offenes Ventil hat den weiteren Vorzug, daß nach dem Anschluß des gefüllten Flüssigkeitsreservoirs die in die Pumpe einlaufende Flüssigkeit wenigstens zum Teil auch aus der Einlaßkammer durch das geöffnete Einlaßventil in die Arbeitskammer gelangen kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Handgerätes nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung des Handgeräts nach der Erfindung, zum Teil im Schnitt,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II nach Fig. 1,

F i g. 3 eine der F i g. 2 entsprechende Darstellung einer weiteten Ausführungsform, bei welcher das Steigrohr anders aufgebaut ist und

Fig.4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV nach Fig. 3.

Nach den Fig. 1 und 2 weist das Handgerät eine Flüssigkeitspumpe mit einem Pumpengehäuse 1 auf, in dem eine mit einer Flüssigkeitseinlaßleitung 3 verbundene Einlaßkammer 2 und eine mit einer Flüssigkeitsauslaßleitung 5 verbundene Arbeitskammer 4 vorgesehen sind, die koaxial zur Einlaßkammer 2 liegt. In der Arbeitskammer ist ein axial hin- und herverschiebbarer Kolben 6 angeordnet, welcher durch einen in einen Querschlilz des hinteren Kolbenteils eingreifenden Mitnehmerstift 7 angetrieben wird. Dieser Mitnehmerstift 7 ist an der Welle eines nicht dargestellten Elektromotors, exzentrisch zur Wellenachse, befestigt, und bewegt sich bei laufendem Motor auf dem Umfang des in F i g. 2 strichpunktiert dargestellten Kreises.

Ein in Achsenrichtung des Pumpengehauses orientiertes Einlaßventil liegt mit seiner Ventilstange 8 in der Einlaßkammer und ragt lediglich mit seinem konisch ausgebildeten Verschlußstück 9 in die Arbeitskammer 4. In der in Fig. 2 dargestellten Ruhestellung wird das Einlaßventil durch eine als Druckfeder ausgebildete Ventilfeder 11 in Form einer die Ventilstange 8 umgebenden Schraubenfeder in seiner Öffnungsstellung gehalten, die durch Anschläge 10 an der Innenwand der Arbeitskammer 4 definiert ist. In dieser Stellung ist die Verbindung zwischen der Einlaß- und der Arbeitskammer voll geöffnet Der durch die Anschläge 10 definierte Ventilweg ist so gering bemessen, daß die Verschiebungszeit des Einlaßventils beim Betrieb möglichst klein ist.

Nach Fig. 1 ist neben dem Pumpengehäuse 1 ein hohler Sockel 14 angeordnet, auf den ein oben offenes Flüssigkeitsreservoir 12 aufsetzbar ist Das Reservoir 12 hat eine untere Öffnung 13, die bei vom Sockel 14 abgenommenem Reservoir durch bekannte, nicht dargestellte Mittel verschlossen ist, jedoch beim Aufsetzen des Reservoirs auf den Sockel automatisch freigegeben und mit dem inneren Kanal des hohlen Sockels 14 verbunden wird. Die Auslaßöffnung des hohlen Sockels 14 ist über eine Verbindungsleitung 15 an die Einlaßleitung 3 der Pumpe angeschlossen.

Die Auslaßleitung 5 der Pumpe ist über einen flexiblen Schlauch 16 mit dem als Griff ausgebildeten

Gehäuse einer Spritzdüse 17 verbunden, welche ein vom Benutzer betätigbares Sperrventil 18 am Umfang des Düsengriffs aufweist. In der Schließstellung des Sperrventils 18 ist die Flüssigkeitszufuhr zur Düsenöffnung gesperrt, während in der Öffnungsstellung des Sperrventils 18 die von der Pumpe geförderte Flüssigkeit aus der Düsenöffnung austreten kann.

Von der Einlaßkammer 2 der Pumpe zweigt ein auf einem entsprechenden Stutzen 20 aufgesetztes, senkrecht orientiertes Steigrohr 19 ab, das oben offen ist und welches zusammen mit der Einlaßkammer 2 der Pumpe, der Verbindungsleitung zum Reservoir 12 und diesem Reservoir ein System kommunizierender Röhren bildet. In der Einlaßkammer 2 vorgesehene Rippen 21 bilden Schikanen, durch welche erreicht wird, daß die nach dem Aufsetzen des gefüllten Reservoirs !2 auf den Sockel 14 durch die Einlaßkammer 2 in das Steigrohr 19 gelangende Flüssigkeit das Einlaßventil 8,9 gut umspült und daß auch wenigstens ein kleiner Teil der Flüssigkeit durch das geöffnete Einlaßventil in die Arbeitskammer 4 gelangt. Die Anordnung und die Abmessung des Steigrohres 19 und der Einlaßkammer 2 sind so gestaltet, daß sich die Flüssigkeitsspiegel im Reservoir 12 und im Steigrohr 19 möglichst ohne Bildung von Lufteinschlüssen während des Betriebs ungehindert ausgleichen können.

Wenn da^c leere oder nur teilweise mit Flüssigkeit gefüllte Handgerät nach der Erfindung nach einer Pause erneut in Benutzung genommen und zu diesem Zwecke das gefüllte Reservoir 12 auf den Sockel 14 aufgesetzt wird, dann kann sich die Einlaßkammer 2 der Pumpe auch bei geschlossenem Sperrventil 18 sofort vollständig mit Flüssigkeit füllen, weil die in die Einlaßkammer einfließende Flüssigkeit alle Luft durch das Steigrohr 19 verdrängt und in diesem aufsteigt, bis die Flüssigkeitssäule im Steigrohr 19 die gleiche Höhe wie im Reservoir 12 erreicht hat. Gleichzeitig wird das Einlaßventil 8, 9 gut von der Flüssigkeit benetzt und umspült, eine Voraussetzung, die für den sofortigen Einsatz der Pumpenforderung beim Öffnen des Sperrventils wichtig ist. Außerdem gelangen wenigstens einige Tropfen der Flüssigkeit auch in die Arbeitskammer 4. Wenn nun der Pumpenmotor eingeschaltet wird, läuft die Pumpe ungehindert sofort an. da das Einlaßventil 8, 9 geöffnet ist und während des ersten Teils des Arbeitshubes des Kolbens 6 das Entweichen der verdrängten Flüssigkeit in die Einlaßkammer 2 erlaubt, die mit dem Steigrohr 19 und dem Reservoir 12 in Verbindung steht. Wenn der Druck in der Arbeitskammer während des zweiten Teils des Arbeitshubes zunimmt, schließt das Einlaßventil gegen die Wirkung der Ventilfeder 11, deren Federstärke hinreichend klein bemessen ist und nur so schwach zu sein braucht, daß das Einlaßventil in seiner Ruhestellung mit Sicherheit offen ist. Am Ende des Arbeitshubes des Kolbens, wenn der Druck hinreichend abgenommen hat, öffnet sich das Einlaßventil erneut, wobei der folgende Saughub des Kolbens diese Öffnungsbewegung, insbesondere bei voller Pumpengeschwindigkeit, unterstützt und beschleunigt

Da also die Schließung des Einlaßventils jeweils verzögert in bezug auf den Beginn eines Arbeitshubs des Kolbens erfolgt kann die Pumpe praktisch ohne Belastung anlaufen und rasch ihre Betriebsdrehzahl erreichen, selbst wenn die Arbeitskammer 4 und die Auslaßleitung 16 bis zum geschlossenen Sperrventil 18 mit Flüssigkeit gefüllt ist

Wenn nun das Sperrventil geöffnet wird, setzt sofort die Flüssigkeitsförderung zur Spritzdüse 17 ein, da wegen des Steigrohrs 19 das hydraulische System zumindest im Bereich der Einlaßkammer der Pumpe gut entlüftet und vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist und nicht erst Lufteinschlüsse aus der Einlaßkammer 2 herausbefördert werden müssen. Für den normalen Betrieb des Handgeräts spielt, wie Versuche zeigten, die Schließverzögerung des Einlaßventils überhaupt keine Rolle; das Handgerät arbeitet dann ebensogut wie Handgeräte mit einem durch eine stärkere Schließfeder beaufschlagten Einlaßventil. Hinsichtlich des Einlaßventils erfordert das Gerät nach der Erfindung also überhaupt keinen Mehraufwand, verglichen mit bisher bekannten Handgeräten, und das Problem des sofortigen Anlaufs der Pumpe beim Einschalten des Motors wird unter Verzicht auf irgendwelche zusätzlichen konstruktiven Maßnahmen erreicht Auch bereitet die Anbringung eines einfachen Steigrohres keinerlei konstruktive Schwierigkeiten und stellt eine das Gerät kaum verteuernde Maßnahme dar, die jedoch das Problem der Entlüftung optimal löst.

Im Beispiel nach Fig. 3 und 4 ist die Höhe des Steigrohres 19' kleiner als die des Reservoirs 12, was aus Raumgründen vorteilhaft ist Die offene Oberseite des Steigrohres 19' ist durch eine mit einer zentralen öffnung versehene Kappe 24 abgedeckt, und im Steigrohr ist ein Schwimmer 22 angeordnet, der nach F i g. 4 Luftdurchlaßöffnungen 23 aufweist. Die Anordnung ist so getroffen, daß bei vollständig gefülltem Steigrohr 19' der Schwimmer 22 in seiner oberen Lage mit seiner zentralen Sitzfläche die zentrale Öffnung in der Kappe 24 abdichtet.

Das Steigrohr hat den zusätzlichen Vorteil, daß bei Nichtbenutzung des Geräts das Pumpeninnere über das Steigrohr mit der Außenluft in Verbindung steht so daß die in der Pumpe enthaltene Flüssigkeit verdunsten kann, was aus hygienischen Gründen wünschenswert ist. Es wird so vermieden, daß stagnierende Flüssigkeit längere Zeit in der Pumpe eingeschlossen bleibt Ein weiterer Vorteil des Steigrohres, das nur einen verhältnsmäßig kleinen Durchmesser aufweist besteht darin, daß sich dieses in unmittelbarer Nähe der Verbindungsöffnung zwischen Einlaß- und Arbeitskammer befindet was während des Anlaufs der Pumpe bei geschlossenem Sperrventil die Verdrängung von Flüssigkeit aus der Arbeitskammer in die gefüllte Einlaßkammer erleichtert, da die Flüssigkeit in der Einlaßkammer direkt in das Steigrohr entweichen kann; die nur verhältnismäßig dünne Flüssigkeitssäule im Steigrohr hat nur eine geringe Trägheit verglichen mit der Masse der im Reservoir 12, in der Zuleitung 15 und 3 sowie in der Einlaßkammer 2 befindlichen Flüssigkeit und kann daher unter der Wirkung der vom Kolben 6 erzeugten Druck- bzw. Saugkräfte nahezu verzögerungsfrei nachgeben, wobei gleichzeitig auch die zu überwindende Reibung der bewegten Flüssigkeitsmasse an den Steigrohrwänden nur gering ist Aus dem gleichen Grunde wird auch die Flüssigkeitsförderung während des normalen Betriebs erleichtert und verbessert, da das Steigrohr wie ein kleines, nahezu trägheitsloses Flüssigkeitsreservoir in unmittelbarer Nähe des Einlaßventils wirkt welches die Pumpe sofort und verzögerungsfrei speist während die Flüssigkeit aus dem Reservoir 12 nur langsam nachfließt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Handgerät zur Körperpflege mittels eines pulsierenden Flüssigkeitsstrahls, insbesondere zur Massage des Zahnfleisches und zur Reinigung der Zähne, mit einer Flüssigkeitspumpe, die eine mit einer Auslaßleitung verbundene Arbeitskammer mit einem darin angeordneten, mittels eines Motors angetriebenen Kolben, eine mit einer Einlaßleitung verbundene Einlaßkammer und ein in der Verbindungsöffnung zwischen Einlaß- und Arbeitskammer angeordnetes Einlaßventil aufweist, welches beim Arbeitshub des Kolbens geschlossen und beim Saughub geöffnet wird, mit einem mit der Einlaßleitung in Verbindung stehenden Flüssigkeitsreservoir, mit einer an die Auslaßleitung angeschlossenen Spritzdüse und mit einem vom Benutzer betätigbaren Sperrventil zum Öffnen und Schließen der zur Düsenöffnung führenden Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeitsreservoir (12) über die Einlaßkammer (2) der Pumpe mit einem als Entlüftungsrohr wirkenden, senkrecht orientierten und oben offenen Steigrohr (19, 19') in Verbindung steht, welches von der Einlaßkammer (2) abzweigt und außerhalb des Flüssigkeilsreservoirs (12) mündet, und daß das Einlaßventil (8, 9) durch eine in Öffnungsrichtung wirkende Ventilfeder (11) beaufschlagt ist, deren Federstärke kleiner als der in Schließrichtung wirkende, beim Arbeitshub des Kolbens (6) ausgeübte Druck ist, und im Ruhezustand bei abgeschalteter Pumpe seine Öffnungsstellung einnimmt.

2. Handgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Steigrohres (19') kleiner als die des Flüssigkeitsreservoirs (12) ist und in diesem Steigrohr ein mit Luftdurchlaßöffnungen (23) versehener Schwimmer (22) angeordnet ist, der bei vollständig gefülltem Steigrohr in seiner angehobenen Lage mit einer Sitzfläche die obere Öffnung des Steigrohres abdichtet.

3. Handgerät nach Anspruch 1, oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der Einlaßkammer (2) Schikanen (21) derart vorgesehen sind, daß die aus dem gefüllten und an die Pumpe angeschlossenen Flüssigkeitsreservoir (12) in die Einlaßkammer (2) und das Steigrohr (19, 19') eindringende Flüssigkeit das Einlaßventil (8, 9) vollständig umspült.

4. Handgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Einlaßventil, dessen Ventilstange in der Einlaßkammer liegt und dessen Verschlußstück in die Arbeitskammer hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilfeder (11) eine die Venlilstange (8) umgebende Schraubenfeder ist.

5. Handgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geöffnete Ruhestellung des Einlaßventils (8,9) durch Anschläge (10) definiert ist, welche den Ventilweg begrenzen.

6. Handgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere der Pumpe so ausgebildet ist, daß die nach Anschluß des gefüllten Flüssigkeitsreservoirs (12) an die Pumpe in diese einfließende Flüssigkeit wenigstens teilweise durch das geöffnete Einlaßventil (8, 9) in die Arbeitskammer (4) gelangt.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Handgerät zur Körperpflege mittels eines pulsierenden Flüssigkeitsstrahl, insbesondere zur Massage des Zahnfleisches und zur Reinigung der Zähne, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Handgerät ist aus der DE-OS 18 02 838 bekannt

Dies Gerät ist wahlweise mit oder ohne eine vom Handstück, das neben der Spritzdüse und dem Sperrventil einen Hydraulikmotor aufweist, zum Flüssigkeitsreservoir führender Flüssigkeitsrückleitung versehen. Das zwischen Einlaß- und Arbeitskammer angeordnete Ventil ist als Rückschlagventil ohne Ventilfeder ausgebildet.

Bei diesem Handgerät sind jedoch wie auch bei anderen bekannten Geräten ohne Hydraulikmotor (DE-OS 16 53 362) einige Probleme noch nicht befriedigend gelöst, welche damit zusammenhängen, daß einerseits keine besonderen Maßnahmen vorgesehen sind, die bei Inbetriebnahme des ganz oder teilweise von Flüssigkeit entleerten Hydrauiik-Systems eine einwandfreie und rasche Entlüftung gewährleisten, insbesondere, wenn bei den einfacheren Geräten das Einlaßventil mittels einer Schließfeder geschlossen gehalten und lediglich beim Betrieb der Pumpe während jedes Saughubes des Kolbens gegen die Wirkung der Schließfeder geöffnet wird.

Wenn das Handgerät nach einer Pause in Betrieb genommen werden soll, dann ist es im allgemeinen weitgehend von Flüssigkeit entleert. Damit nach dem Einschalten des Motors und dem öffnen des Sperrventils zur Spritzdüse die Flüssigkeitsförderung sofort und im vollen Umfange einsetzen kann, muß nach dem Aufsetzen des gefüllten Fiüssigkeitsreservoirs auf die Pumpe die Flüssigkeit unter Verdrängung der in der Pumpe vorhandenen Luft das Pumpeninnere möglichst rasch und vollständig füllen können. Die Flüssigkeit kann jedoch im allgemeinen nicht ohne weiteres durch das im Boden des Reservoirs vorgesehene Auslaßventil, welches gewöhnlich mit einem nur kleine Öffnungen aufweisenden Filtersieb abgedeckt ist, in die Einlaßkammer der Pumpe fließen, wenn diese weitgehend mit Luft gefüllt und durch das federbelastete Einlaßventil zur Arbeitskammer hin verschlossen ist (DE-OS 16 53 362). Die Luft hat also praktisch keine Möglichkeit, aus der Einlaßkammer zu entweichen, oder kann zumindest nur langsam in Form von Bläschen durch das Auslaßventil des Flüssigkeitsreservoirs und die darin befindliche Flüssigkeit aufsteigen. Unter diesen Umständen einer ungenügenden Entlüftung des hydraulischen Systems ist eine sofort und in vollem Umfange einsetzende Flüssigkeitsförderung der Pumpe beim Einschalten des Geräts nicht gewährleistet, und der Benutzer muß nach dem Öffnen des Sperrventils im allgemeinen eine längere Zeit warten, bis zunächst die im hydraulischen System vorhandene Luft ausgestoßen worden ist und sich die Pumpe mit Flüssigkeit gefüllt hat. Während dieser Zeit findet keine Flüssigkeitsförderung statt oder aber es wird nur ein schwacher, unregelmäßiger Flüssigkeitsstrahl erzeugt.

Ferner kann es vorkommen, daß der Motor beim Einschalten nicht anläuft, weil das hydraulische System zwischen dem normalerweise geschlossenen Einlaßventil und dem ebenfalls geschlossenen Sperrventil vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist und diese beim Beginn des Arbeitshubs des Kolbens aus der Arbeitskammer nicht entweichen kann, solange nicht das Sperrventil geöffnet wird. Dieses Problem des Anlaufs