DE2544534B2 - Spritzvorrichtung zur Reinigung und Pflege von Zähnen und Zahnfleisch - Google Patents
Spritzvorrichtung zur Reinigung und Pflege von Zähnen und ZahnfleischInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Spritzvorrichtung zur Reinigung und Pflege von Zähnen und Zahnfleisch mit
einer durch einen Schwingankermotor angetriebenen, stoßweise wirkenden Kolbenpumpe, welche Flüssigkeit
aus einem Vorratsbehälter ansaugt und einen pulsierenden Spritzstrahl erzeugt
Aus der DE-OS J9 62 087 ist bereits eine derartige
Spritzvorrichtung bekannt Die Hin- und Herbewegung für den Kolben wird dabei dadurch erzielt, daß ein
Anker impulsweise in einen Ringmagneten eingezogen und durch Federkraft wieder herausgestoßen wird.
Aufgrund dieses Schwingankermotors sind Dioden notwendig, um beim Anschluß an Wechselstrom keine
zu hohe Schwingfrequenz zu erhalten.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Spritzvorrichtung der eingangs erwähnten
Art zu schaffen, bei der bei gleicher Leistungsaufnahme eine größere Antriebskraft erzielt werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß als Antriebsmotor ein dreipoliger, polarisierter Schwingankermotor
vorgesehen ist, der bei Anschluß an Wechselstrom die Pumpe mit dessen Frequenz antreibt,
daß für die Steuerung der Flüssigkeitsmenge der Spritzvorrichtung eine Steuerung des Schwingankermotors
vorgesehen ist und daß der Schwinganker und der Anlenkpunkt des Kolbens der Kolbenpumpe
beidseitig eines Schwenklagers angeordnet sind. Ein dreipoliger polarisierter Schwingankermotor kann mit
der Frequenz des ihn betreibenden Wechselstromes schwingen und aufgrund der vorgesehenen Zuordnung
des Pumpenkolbens die gewünschten Pumpimpulse auf einfache Weise erzeugen. Dabei wird in wünschenswerter
Weise eine größere Antriebskraft als bei einem Schwingankermotor mit in einen Magneten eintauchendem
Anker erzielt Außerdem kann in vorteilhafter Weise durch die Steuerung des Schwingankermotors
die Steuerung der Flüssigkeitsmenge der Spritzvorrichtung bei gleichbleibender Schwingfrequenz und demgemäß
gleichbleibender Impulsfolge durchgeführt werden. Lediglich die Amplitude der Schwingung wird verändert,
was zu der gewünschten Änderung der Menge der angesaugten und geförderten Flüssigkeit führt. Dabei ist
es zweckmäßig, wenn für den Schwingankermotor eine Stufensteuerung der Schwingamplitude vorgesehen ist.
Gegebenenfalls kann für den Schwingankermotor auch eine stufenlose Steuerung, z. B. mittels eines
Drehwiderstandes od. dgl. vorgesehen sein.
Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der erfindungsgemäßen Spritzvorrichtung kann darin bestehen,
daß mit dem vorzugsweise als Drehknopf ausgebildeten Betätigungselement für die Motorsteuerung
ein Verschlußorgan im Zulauf zu der Pumpe derart gekuppelt ist, daß beim Abschalten des Motors dieses
Verschlußorgan den Zulauf zu der Pumpe verschließt. Dadurch ist gleichzeitig sichergestellt, daß nach dem
Abschalten der Pumpe keine Flüssigkeit mehr durch beispielsweise noch halb geöffnete Ventile od. dgl.
durchlaufen und aus dem Gerät austreten kann.
Eine andere besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung kann darin bestehen, daß für die Pumpe
ein Einlaßventil und ein Auslaßventil vorgesehen sind und daß der Öffnungsweg des Auslaßventils so groß ist,
daß dieses erst nach Überschreitung des oberen Totpunktes des Kolbens in Schließlage gelangt.
Dadurch wird erreicht, daß aus dem Auslaßbeieich beim Beginn des Saughubes des Kolbens eine gewisse
Fliissigkeitsmenge zurückgesaugt wird, wodurch ein ausgeprägter pulsierender Strahl entsteht. Die Verwendung
eines entsprechend abgestimmten Auslaßventils verhindert jedoch, daß die zurückgesaugte Flüssigkeitsmenge zu groß wird. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der
Ventilkörper des Einlaß- und/oder des Auslaßventils
durch den Flüssigkeitsstrom in die jeweilige Endlage gelangt, so daß Ventilfedern vermieden werden können.
Der unmittelbar durch den Schwinganker betätigte Kolben sorgt somit selbst auch für die gewünschte s
Ventilsteuerung.
Nachstehend ist die Erfindung mit zur Funktionsweise
gehörenden Einzelheiten anband der Zeichnung noch näher beschrieDen. Es zeigt
Fig. 1 eine teilweise in» Schnitt gehaltene Seitenan- ι ο
sieht und
Fig.2 eine Draufsicht einer Spritzvorrichtung zur
Reinigung und Pflege von Zähnen und Zahnfleisch, in vergrößertem Maßstab,
Fig.3 einen Längsschnitt durch den Pumpenbereich is
mit Ein- und Auslaß,
Fig.4 den Schwingankerantrieb der Kolbenpumpe,
in weitervergrößertem Maißstab,
Fig.5 einen Längsschnitt durch ein Ventil in
Schließlage und
Fig.6 einen Längsschnitt durch ein Ventil in
Öffnungslage sowie
Fig.7 eine rückwärtige Stirnansicht eines Ventils, etwa im Maßstab der F i g. 3 und 4,
Fig.9 eine Draufsicht einer etwas schematisierten
Darstellung der Regelung des Pumpenantriebes.
Eine im ganzen mit 1 bezeichnete Spritzvorrichtung dient zur Reinigung und Pflege von Zähnen und
Zahnfleisch und enthält eine durch einen noch näher zu beschreibenden Elektromotor angetriebene, stoßweise
wirkende im ganzen mit 2 bezeichnete Kolbenpumpe (Fig.3). Diese saugt die :zu spritzende Flüssigkeit aus
einem Vorratsbehälter 3 an und erzeugt an der Mündung 4 eines an einen Schlauch 5 angeschlossenen,
hohlen Griffes 6 einen pulsierenden Spritzstrahl.
Anhand der Fig.4 und 9 erkennt man, daß als
Antriebsmotor ein dreipoliger Schwingankermotor 7 vorgesehen ist F i g. 8 und 9 zeigen ferner, daß für den
Schwingankermotor 7 eine Steuerung, im Ausführungsbeispiel eine Stufensteuening, vorgesehen sein kann. Je
nach Stellung eines Drehknopfes 8 wird dabei über ein Zahnrad 9 ein Zahnsegment 10 in unterschiedliche
Stellungen verschwenkt, wodurch ein Kontaktfinger 11
mit verscbiedenen Kontakten 12 in Berührung gelangt Diese verschiedenen Kontakte 12 stehen mit dem
Motor 7 entweder unmittelbar oder über einen oder mehrere Widerstände 113 in elektrisch leitender
Verbindung, so daß der Vlotor 7 mit unterschiedlicher Stromstärke beaufschlagt werden kann. Dadurch wird so
eine unterschiedliche Magnetisierung und damit eine unterschiedliche Amplitude des Schwingankers 14
erreicht Entsprechend ändert sich die Hubhöhe des von dem Schwinganker 14 beaufschlagten Kolbens 15 der
Kolbenpumpe 2 und damit die geförderte Flüssigkeilsmenge. Im Ausführungsbeispiel sind neben der Nullstellung
drei weitere Schaltstellungen gezeigt. Im Bereich seines Durchtrittes durch die Gehäusewand 16 ist dabei
der Drehknopf 8 mit Hilfe eines Dichtringes 17, vorzugsweise eines O-Ringes, abgedichtet. Gegebenen- ω
falls ist auch eine stufenlose Steuerung des Schwingankermotors mit Hilfe eines Drehwiderstandes möglich.
Die Pumpe 2 ist mit einer Frequenz von etwa 50 Hz antreibbar und der Schwingankermotor 7 ist an einen
Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hz anschließ- ^ bar. Man erkennt in einzelnen Figuren das Anschlußkabel
18.
19, welche an dem Schwinganker 14 angreifen, und die Masse dtr schwingenden Teile, also des Schwingankers
14 und des davon beaufschlagten Kolbens 15 so angepaßt, daß diese Teile mit der vorerwähnten
Frequenz schwingen können. Gegebenenfalls kann die Abstimmung so erfolgen, daß die Eigenfrequenz dec
Schwingsystemes der Frequenz des Schwingankermotors 7 entspricht
Anband von Fig.3 erkennt man, daß mit dem im
Ausführungsbeispiel als Drehknopf 8 ausgebildeten Betätigungselement für die Motorsteuerung ein Verschlußorgan
20 im Zulauf 21 zu der Pumpe 2 derart gekuppelt ist, daß beim Abschalten des Motors 7 dieses
Verschlußorgan 20 den Zulauf 21 zu der Pumpe 2 verschließt In F i g. 3 befindet sich das Verschlußorgan
20 in Offenstellung. Die Schließstellung wird durch eine Axialverschiebung in Richtung des Pfeiies Pf1 erreicht,
durch welche das abgeschrägte Ende 22 des Verschlußorgans 20 gegen eine entsprechend abgeschrägte Sitz-
und Dichtfläche 23 gedrückt wiivi Dabei ist zwischen
dem Verschlußorgan 20 und dem Drehknopf 8 ein Dichtring 24 angeordnet Zur Durchführung der
Axialbewegung gemäß dem Pfeil PfX ist der Drehknopf 8 zur Änderung der Motoramplitude über ein Gewinde
25 mk dem als Ventilkörper ausgebildeten Verschlußorgan 20 im Zulauf 21 der Flüssigkeit zu der Pumpe derart
gekuppelt, daß bei der Stellung des Drehknopfes 8 auf »Null« das Ventil in Längsrichtung gegen seine
Sitzfläche 23 hin verschoben und abgedichtet ist Mit Hilfe des Gewindes 25 läßt sich also auf einfache Weise
der erwünschte Verschluß des Zulaufes zu der Pumpe bei abgeschaltetem Motor erreichen. Dadurch kann
verhindert werden, daß bei abgeschaltetem Gerät Flüssigkeit durch gegebenenfalls teilweise geöffnete
Ventile aus der Mündung 4 austreten kann.
Günstige Antriebs- und Schwingungsverhältnisse ergeben sich, wenn die Länge L des Schwingankers 14
bis zu dessen Schwenklager 26 etwa das Fünffache, vorzugsweise das Viereinhalbfache der Länge /
zwischen diesem Schwenklager 26 und dem Anlenkpunkt 27 des hin- und herverschiebbaren Kolbens 15 der
Kolbenpumpe 2 beträgt Diese geometrischen Verhältnisse sind anhand der Fig.4 dargestellt Entsprechend
verhält sich der Hub des Kolbens 15 zu der Schwingungsamplitude des Schwingankers 14.
Für die Pumpe 2 sind ein Einlaßventil 28 und ein Auslaßventil 29 vorgesehen und der Öffnungsweg W
des Auslaßventils 29 ist so groß, daß dieses Ventil erst nach Überschreiten des oberen Totpunktes des Kolbens
15, also nach Beendigung des Förderhubes und nach Beginn des wieder einsetzenden Saughubes, in SchlL'ßlage
gelangt. Dabei ist der Öffnungsweg W des Auslaßventils 29 so groß, daß zu Beginn des Saughubes
des Kolbens 15 eine abgestimmte geringe Wasserr.ienge aus dem Auslaßbereich zurückgesaitgt wird. Dies
erzeugt in dem Schlauch 5 einen pulsierenden Spritzstrahl. Der Öffnungsweg W des Auslaßventils 29
ist dabei gemäß Fig.3 größer als der des Einlaßventils
28, bei welchem entgegen der Förderrichtung möglichst wenig Flüssigkeit hindurchtreten können soll.
Für den Einlaß und den Auslaß der Pumpe 2 ist im Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 5 bis 7 jeweils ein
durch den Flüssigkeitsstrom verschiebbarer Ventilkörper 30 vorgesehen, Jessen gegen die Strömungsrichtung
weisendes Ende 30a abgerundet und/oder kegelförmig ausgebildet ist und dessen entgegengesetzte Seite 30b
vorzugsweise zumindest eben ausgebildet ist. Dadurch kann der Flüssigkeitsstrom diese Ventilköroer eut in
Schließlage verschieben, wo sie einen dichten Sitz erhalten. Man erkennt ferner, daß die Ventilkörper 30
hohl sind. An ihren Außenseiten besitzen die Ventilkörper 30 gemäß Fig.7 sie in einer Durchtrittsöffnung 31
führende Rippen 32, zwischen denen bei geöffnetem Ventil die Flüssigkeit durchtreten kann. In Fig.5
erkennt man, daß diese Rippen 32 erst in einem Bereich außerhalb der kegelförmigen Dichtfläche einsetzen, so
daß diese kegelförmige Dichtfläche mit einer Verengung 33 des Zulaufes im Sinne einer Abdichtung
zusammenwirken kann.
In Strömungsrichtung gesehen jeweils hinter den Ventilkörpern 30 sind Querstifte 34 als Anschlag zur
Begrenzung des Öffnungsweges der Ventile vorgesehen. Dies stellt eine besonders einfache Art der
Anordnung solcher Anschläge dar. Die öffnung 35 der zur Gewichtsersparnis hohlen Ventilkörper ist in
Strömungsrichtung orientiert
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Ausführung der Ventilkörper 30 leichte, sich gut an eine Schwingfrequenz von 50 Hz anpassende Ventile mit in
Strömungsrichtung geringem und gegen die Strömungsrichtung großem Widerstand, so daß insbesondere bei
einer Ausführungsform der Ventilkörper 30 aus Kunststoff keine Federn für deren Betätigung notwendig
sind.
Im Ausführungsbeispiel ist der Öffnungsweg W des Auslaßventils 29 etwa vertikal orientiert und die
Schließrichtung verläuft von unten nach oben, also entgegen der Schwerkraft Dadurch kann die Schließgeschwindigkeit
in kontrollierter Weise etwas verringert und dadurch die Ausprägung der einzelnen Impulse des
Spritzstrahles etwas verstärkt werden. Die Bewegungsrichtung des Einlaßventils 28 ist zweckmäßigerweise
etwa horizontal angeordnet, um Schwerkrafteinflüsse auszuschalten.
Anhand der F i g. 3 und 4 ist dargestellt, daß der den
Kolben 15 beaufschlagende Arm 36 des Schwingankers 14 gegenüber dem Kolben seitlich versetzt und über
einen vorzugsweise etwa rechtwinklig zum Schwingankerarm stehenden Finger 37 mit einem den Kolben
verschieblich durchsetzenden Querbolzen 38 verbunden ist Trotz der etwas bogenförmigen Bewegung des
Armes 36 und des Fingers 37 kann dann der Kolben eine geradlinige Bewegung ausfühningen, da der verschiebliche
Querbolzen einen Ausgleich zwischen dieser Schwenkbewegung und der geradlinigen Hin- und
Herbewegung des Kolbens schafft In F i g. 4 ist dabei die eine Endstellung des Kolbens gezeigt, bei welcher
der Querbolzen 38 gegen den Schwinganker hin verschoben ist Bei der mittleren Stellung des Kolbens
befindet sich dann der Bolzen 38 in seiner am weitesten nach der anderen Sehe verschobenen Position, um dann
bei Erreichen des oberen Totpunktes des Kolbens relativ zu diesem wieder die auch hn unteren Totpunkt
erreichte Lage einzunehmen. Dadurch ist eine präzise Kolbenführung trotz des bogenförmigen Bewegungsverlaufes des Antriebes auch bei hoher Frequenz
möglich.
Auch die Kolbenpumpe 2 muß derartig ausgebildet sein, daß trotz der verhältnismäßig kleinen Abmessungen
des Kolbens und trotz der hohen Frequenz der Hin- und Herbewegung des Kolbens dieser ausreichend
dicht, verschleißfest und dennoch reibungsarm bewegt werden kann. Dazu ist vorgesehen, daß der Kolben 15
ίο gegenüber seiner Zylinderwandung 39 ein vor allem in
F i g. 3 erkennbares Spiel aufweist und in seinem dem Kolbenboden 40 nahen Dichtungsbereich 41 eine dünne
elastische Kolbenmantelwand 42 aufweist, welche durch wenigstens einen elastischen Ring 43 od. dgl. dichtend
gegen die Zylinderwandung 39 andruckbar ist Dadurch kann praktisch der gesamte Kolben 15 gegenüber der
Zylinderwandung ein Spiel aufweisen, so daß die Reibung gering gehalten wird. Dennoch wird ohne die
Verwendung von entsprechend aufwendigen Koibcnringen
ein Dichtungsbereich 41 geschaffen, bei welchem auch bei hoher Frequenz mindestens eine derartige
elastischer Kolbenringe erzielt wird.
Bereich des Kolbenbodens 40 eine Ringnut 44 auf, deren äußere Wandung die elastisch dichtende Kolbenmantelwand
42 bildet und in welche der elastische Spreizring 43 od. dg', insbesondere in einer Erweiterung 45
einlegbar ist Durch diese Ausbildung ist auch die Montage dieser Kolbeneinheit einfach. Der Kolben
selbst besteht zweckmäßigerweise aus Kunststoff, so daß die vorbeschriebene Form einfach herstellbar ist
Der Aiißendurchmesser des Kolbens 15 kann etwa 6
bis 20 mm, vorzugsweise etwa !2 mm, betragen.
Dadurch ergibt sich eine gute Abstimmung von schwingender Masse und Förderleistung bei der
besonders zweckmäßigen, mit Hilfe eines Schwingankermotors erreichbaren Frequenz.
einzelner oder mehrere der vorbeschriebenen Merkmale eine Spritzvorrichtung, deren Antrieb und Steuerung
geräuscharm ist und die bei bestmöglicher Ausnutzung der Antriebsleistung dennoch einen pulsierenden
Spritzstrahl mit ausgeprägten Impulsen erzeugen kann.
« Durch die Vermeidung eines Kurbeltriebes zum Antrieb
einer Pumpe und durch die Vermeidung von Federn für die Betätigung der Ventile ist die gesamte Vorrichtung
wenig störanfällig und vergleichsweise einfach im Aufbau. Außerdem hat die Erfindung herausgefunden,
daß eine Impulsfolge des Wasserstrahls entsprechend 50 Hz in einem für das Reinigen der Zähne utrd
Massieren des Zahnfleisches günstigen Impulsbereich liegt und sich bei der Verwendung eines dreipoligen
Schwingankermotor« zum Bewegen des Kolbens einer solchen Spritzvorrichtung ein Antrieb in einem
günstigen Frequenzbereich ergibt
Claims (8)
1. Spritzvorrichtung zur Reinigung und Pflege von Zähnen und Zahnfleisch mit einer durch einen
Schwingankermotor angetriebenen, stoßweise wirkenden
Kolbenpumpe, welche Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter ansaugt und einen pulsierenden
Spritzstrahl erzeugt, dadurch gekennzeichnet,
daß als Antriebsmotor ein dreipoliger, polarisierter Schwingankermotor (7) vorgesehen ist, ι ο
der bei Anschluß an Wechselstrom die Pumpe mit dessen Frequenz antreibt, daß für die Steuerung der
Flüssigkeitsmenge der Spritzvorrichtung eine Steuerung des Schwingankermotors (7) vorgesehen ist
und daß der Schwinganker (14) und der Anlenkpunkt (27) des Kolbens (15) der Kolbenpumpe (2) beidseitig
eines Schwenklagers (26) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Pumpe (2) mit einer Frequenz von etwa 50 Hz antreibbar ist, wenn der Schwingankermotor
(T) an einen Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hz angeschlossen ist
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Schwingankermotor (T)
eine Stufensteuerung (11; 12) der Schwingamplitude 2s
vorgesehen ist
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Schwingankermotor
(7) eine stufenlose Steuerung, z. B. mittels eines Drehwiderstandes od. dgl. vorgesehen ist
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit
dem vorzugsweise als Drehknopf (8) od. dgl. ausgebildeten Betätigungselement für die Motorsteuerung
ein Verschlußorgan (20) im Zulauf (21) zu « der Pumpe (2) derart gekuppelt ist, daß beim
Abschalten des Motors (T) dieses Verschlußorgan (20) den Zulauf (21) zu der Pumpe (2) verschließt
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß der Drehknopf (8) od. dgl. über ein 4"
Gewinde (25) od. dgl. mit einem Ventilkörper im Zulauf (21) der Flüssigkeit zu der Pumpe (2) derait
gekuppelt ist, daß bei der Stellung des Drehknopfes (8) od. dgl. auf »Null« das Ventil in Längsrichtung
gegen seine Sitzfläche (23) hin verschoben und 4">
abgedichtet ist.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für
die Pumpe (2) ein Einlaßventil (28) und ein Auslaßventil (29) vorgesehen sind und daß der w
Öffnungsweg (W) des Auslaßventils (29) so groß ist, daß dieses erst nach Überschreiten des oberen
Totpunktes des Kolbens (15) in Schließlage gelangt.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, v>
daß der den Kolben (15) beaufschlagende Arm (36) des Schwingankers (14) gegenüber dem Kolben (15)
seitlich versetzt und über einen vorzugsweise etwa rechtwinklig zum Schwingankerarm (36) stehenden
Finger (37) mit einem den Kolben (15) verschieblich m
und quer durchsetzenden Bolzen (38) verbunden ist.
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ID=5958352
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