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Kugelschreiber
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die Fortsetzung der Tintensäule 11 bildet. Der Pfropfen 12 ist bei 9 der Atmosphäre ausgesetzt und bildet an seiner Berührungsfläche mit der Luft und der Innenfläche der Wand des Behälters 3 den Meniskus 10, der das Auslaufen von Tinte am offenen Ende 9 des Behälters 3 verhindert. Fig. 3 und 4 sind Längsschnitte durch abgeänderte Ausführungsformen des in Fig. 2 mitA bezeichneten Teiles des Kugelschreibers. Gemäss Fig. 3 ist ein Schwimmer 14 aus einem Stoff vorgesehen, der im Pfropfen 12 so schwimmt, dass er am Ende der Tintensäule bleibt und der Meniskus 10 im Ringraum zwischen dem Schwimmer 14 und der Behälterinnenwand gebildet wird.
Bei dieser Anordnung ist das scheinbare spezifische Gewicht des als Hohlkolben ausgebildeten Schwimmers 14 im wesentlichen gleich dem spezifischen Gewicht des Stoffes des Pfropfens 12.
Dabei erhält man das scheinbare spezifische Gewicht des Schwimmers, wenn man sein Gewicht (in Luft) durch seinen Gesamtrauminhalt einschliesslich des Rauminhaltes jeder Höhlung, die nicht mit Tinte gefüllt ist, teilt. Demnach würde beispielsweise ein Körper mit dem scheinbaren spezifischen Gewicht 1 gerade in Wasser schwimmen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 schwimmt der Schwimmer 14 auf der Tintensäule 11, die der Pfropfen 12 auf der von der Kugel abgewendeten Seite des Schwimmers fortsetzt. Bei dieser Ausführungsform ist das spezifische Gewicht des Materials, aus dem der Schwimmer 14 besteht, gleich dem spezifischen Gewicht des Stoffes, aus dem der Pfropfen 12 gebildet ist, so dass der Schwimmer und Pfropfen genau so wirken, als wären sie eine stoffliche Einheit.
Der Stoff für den Pfropfen, der mit Rücksicht auf die Bildung eines widerstandsfähigen Meniskus ausgewählt wird, soll mit der Tinte jedenfalls im wesentlichen unvermischbar und vorzugsweise durchsichtig oder farblos und chemisch indifferent gegen- über Textilien od. dgl. sein, so dass die Nachteile für den Benutzer gering sind, wenn wirklich ein Auslaufen stattfinden sollte.
Die untere Grenze der Viskosität des dsn Meniskus bildenden Stoffes wird durch die Forderung nach einem beständigen Meniskus unter allen bei Gebrauch des Gerätes zu erwartenden Temperaturen bestimmt. Die obere Grenze (insbesondere bei Behältern von 4 mm Durchmesser und darüber) bestimmt sich durch die Forderung, dass die Viskosität nicht so gross sein darf, dass sie einen übermässigen Reibungswiderstand gegen Längsverschiebung im Behälter ergibt, wenn die Tinte beim Schreiben nachsinkt. Hat nämlich der den Meniskus bildende Stoff einen zu grossen Reibungswiderstand, so würde die Schreibspitze beim Gebrauch des Gerätes nicht ausreichend mit Tinte versorgt werden.
Nimmt man für den Behälter eine glatte Oberflächenbeschaffenheit an, wie sie mit üblichen Herstellungsarten erreicht wird und nimmt man einen maximalen Tintenverbrauch für grösste Schreibgeschwindigkeit von 5 x 10-scams pro Sekunde an, dann gibt bei kreisförmigem Behälterquerschnitt das Diagramm nach Fig. 1 Werte für die höchsten Viskositäten bei der niedrigsten Temperatur, die das Gerät (der Stoff) bei normalem Gebrauch erreicht und für die kleinsten für einen beständigen Meniskus erforderliche Viskositäten bei der höchsten Temperatur, die das Gerät (der Stoff) bei üblichem Gebrauch erreicht.
In diesem Diagramm sind auf der Waagrechten die lichten. Durchmesser (Innendurchmesser) des Behälters in mm aufgetragen und auf der Senkrechten zwei Viskositätsskalen in Poise aufgetragen. Die untere Kurve enthält die niedrigeren Viskositätswerte und gibt die untersten Grenzen für jene Viskositäten an, die bei Behälterdurchmessern zwischen 2, 5 und 5 mm die Bildung eines beständigen Meniskus sichern. Das Pfropfenmaterial soll keine geringere Viskosität haben, als das Diagramm für den betreffenden Innendurchmesser ergibt. Die Werte beziehen sich auf die höchste Temperatur, die bei üblichem Gebrauch des Gerätes erreicht wird. Diese Temperatur ist bei gemässigtem Klima die Temperatur des menschlichen Körpers, d. h. etwa 370 C.
Da aber die Schreibgeräte ilblicherweise in Taschen getragen werden, übersteigt die Temperatur selten 300 C. Die obere Kurve (Viskositätsbereich von 2, 000 bis 30, 000 Poise) gibt die obersten für einen Stoff zulässigen Grenzen der Viskosität an bei Gebrauch in Behältern mit 2, 5-5 mm Innendurchmesser. Die Viskosität des Pfropfens soll also keinen höheren Wert haben, als das Diagramm für den betreffenden Innendurchmesser angibt, u. zw. bei den niedrigsten Temperaturen, die im üblichen Gebrauch erreicht werden. Bei gemässigtem Klima mag der Benutzer in Einzelfällen unter Temperaturen um den Gefrierpunkt zu schreiben haben. Üblicherweise schreibt man aber in Innenräumen unter Bedingungen, bei denen die Temperatur nicht unter 100 C sinkt.
Die Kurve zeigt, dass die höchst zulässige Viskosität vom Gesichtspunkt guter Schreibqualitäten des Gerätes mit dem Innendurchmesser des Tintenbehälters ansteigt.
Vorzugsweise soll das spezifische Gewicht des Meniskus bildenden Stoffes im wesentlichen das Gleiche sein wie das der Tinte, insbesondere im Falle von Stoffen, die Newton'sche Flüssigkeiten sind, d. h. Stoffe, die unter geringster Scherbeanspruchung stehen, selbst wenn sie sehr langsam fliessen. Beispiele für Newton'sehe Flüssigkeiten, die beim Erfindungsgegenstand brauchbar sind, sind die folgenden : a) Hochraffinierte Mineralöle, die unter der Bezeichnung N. P. L. Kalibrieröle in den Handel kommen und eine Viskosität von 3000 Poise bei 150 C besitzen.
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b) Hochkonzentrierte Lösungen von Kolophonium in Rhizinusölsäure, c) Silikonflüssigkeiten.
Eine Eigentümlichkeit der Silikonflüssigkeiten ist, dass sie chemisch inert, über einen grossen Temperaturbereich stabil sind und einen niedrigen Gefrierpunkt haben, und dass ihre Viskosität mit steigender Temperatur nicht so rasch sinkt, wie das bei den meisten andern Flüssigkeiten der Fall ist. Brauchbar sind ferner auch Stoffe, die man im allgemeinen anomale oder Nicht-Newton* sehe Flüssigkeiten nennt, und die
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kus mit ansteigender Gestalt, und der Ausdruck "Meniskus" bezeichnet hier auch irrgeuläre Oberflächen, wie sie von Nicht-Newton'sehen Flüssigkeiten gebildet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kugelschreiber mit einem über einen Zufuhrkanal an die Schreibkugel angeschlossenen Tintenbehälter, dessen Durchmesser so gross ist (vorzugsweise grösser als 2, 5 mm), dass die Eigenschaften der eingefüllten Tinte nicht ausreichen, einen haltbaren Meniskus zu bilden, und bei dem an das von der Schreibkugel abgewendete Ende der Tintensäule ein Pfropfen aus flüssigem oder halbflüssigem, mit der Tinte im wesentlichen unvermischbarem Stoff anschliesst, der die Tintensäule im Behälter zurückhält bzw.
das Zurückhalten der Tintensäule unterstützt und ein Lecken des Gerätes verhindert, dadurch gekennzeichnet, das die Viskosität des Pfropfens aus dem genannten Stoff bei Temperaturen bis zu 370 C grösser ist als die der Tinte, jedoch nicht so gross ist, dass bei Temperaturen bis etwa 100 C die Tintenzufuhr zur Schreibkugel behindert wird und dass der genannte Stoff in diesem Temperaturbereich einen haltbaren meniskusartigen Abschluss bildet.