DE2544534B2

DE2544534B2 - Spritzvorrichtung zur Reinigung und Pflege von Zähnen und Zahnfleisch

Info

Publication number: DE2544534B2
Application number: DE2544534A
Authority: DE
Inventors: Kurt 7230 Schramberg Baeuerle; Albert Dipl.-Ing. 7742 St Georgen Ebner
Original assignee: Kuno Moser Fabrik fur Feinmechanik und Elektrotechnik 7731 Unterkirnach GmbH
Current assignee: Kuno Moser Fabrik fur Feinmechanik und Elektrotechnik 7731 Unterkirnach GmbH
Priority date: 1975-10-04
Filing date: 1975-10-04
Publication date: 1980-07-17
Also published as: US4141352A; FR2326176A1; DE2544534A1; DE2544534C3

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,

F i g. 8 eine Seitenansicht und .

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.

An die vorerwähnte Schwingfrequenz sind die Federn

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

Dichtigkeit erreicht wird, wie sonst etwa mit Hilfe

elastischer Kolbenringe erzielt wird.

Im Ausführungsbeispiel weist der Kolben 15 im

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.

Insgesamt ergibt sich vor allem bei Kombination

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

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

PatentansprQche;

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.