DE112010005723T5

DE112010005723T5 - Flüssigkeitszuführungssystem

Info

Publication number: DE112010005723T5
Application number: DE112010005723T
Authority: DE
Inventors: Semion Gengrinovich; Itzhak Horovitz; Chen Turkenitz
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2010-07-06
Filing date: 2010-07-06
Publication date: 2013-05-16
Also published as: GB2495650B; WO2012005721A1; GB201223067D0; GB2495650A

Abstract

Ein System und Verfahren zur Flüssigkeitszuführung bewegen eine luft-undurchlässige Membran (32), die angrenzend an eine Flüssigkeitskammer angeordnet ist, und dies in Reaktion auf eine Entnahme von Flüssigkeit aus der Kammer (50) und um einen Plunger (42, 242) zu bewegen. Der Plunger (42, 242) bewegt sich zwischen einer ersten Position, in der eine Fluidquelle (16) und ein fluid-betätigtes Absperrelement (14) fluidbezogen verbunden sind, um das Absperrelement (14) zu öffnen und der Flüssigkeitskammer (50) Flüssigkeit zuzuführen, und einer zweiten Position, in der die Verbindung zwischen der Fluidquelle (16) und dem fluid-betätigten Absperrelement (14) blockiert ist.

Description

HINTERGRUND
Einige Flüssigkeitszuführungssysteme füllen Flüssigkeit wieder auf, wenn diese aus einem Tank entnommen wird. Bei einem solchen Auffüllvorgang kann die Flüssigkeit mit Luft in Kontakt kommen, die in der Flüssigkeit gelöst wird. Sensoren, die verwendet werden, um Füllstände im Tank zu bestimmen, können die Kosten und die Komplexität solcher Systeme zusätzlich erhöhen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 stellt eine schematische Abbildung eines Flüssigkeitszuführungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dar.
2 stellt gemäß einer beispielhaften Ausführungsform eine Querschnittansicht eines Regeltanks des Flüssigkeitszuführungssystems aus 1 entlang der Linie 2-2 dar.
3 stellt gemäß einer beispielhaften Ausführungsform eine vergrößerte Querschnitt-Teilansicht des Regeltanks aus 2 entlang der Linie 3-3 dar und sie veranschaulicht einen Plunger in einer trennenden Position.
4 stellt gemäß einer beispielhaften Ausführungsform eine vergrößerte Querschnitt-Teilansicht des Regeltanks aus 2 entlang der Linie 3-3 dar und sie veranschaulicht einen Plunger in einer verbindenden Position.
5 stellt eine Querschnitt-Teilansicht einer weiteren Ausführungsform des Flüssigkeitszuführungssystems aus 1 dar, das gemäß einer beispielhaften Ausführungsform einen Plunger in einer trennenden Position veranschaulicht.
6 stellt eine Querschnitt-Teilansicht des Flüssigkeitszuführungssystems aus 5 dar, das gemäß einer beispielhaften Ausführungsform einen Plunger in einer verbindenden Position veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 stellt schematisch ein Flüssigkeitszuführungssystem 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dar. Das Flüssigkeitszuführungssystem 10 führt Flüssigkeit, wie etwa Tinte, zu Flüssigkeits-Ausstoßvorrichtungen, wie etwa einem oder mehreren Druckköpfen. Wie nachfolgend beschrieben, führt das Flüssigkeitszuführungssystem 10 solche Flüssigkeiten mit einem weniger komplexen Aufbau und mit weniger Luft oder Gas, die in der Flüssigkeit gelöst werden, zu.
Das Flüssigkeitszuführungssystem 10 umfasst einen Flüssigkeits-Vorratstank 12, ein fluid-betätigtes Absperrelement 14, eine Fluid-Zuführung 16, einen Regeltank 18 und einen Flüssigkeitsbehälter 20. Der Flüssigkeits-Vorratstank 12 umfasst einen Vorrat an Flüssigkeit, der dem Regeltank 18 zugeführt wird. In einer Ausführungsform umfasst der Flüssigkeits-Vorratstank 12 ein Volumen, das eine Tinte für die Verwendung beim Drucken von Bildern auf einem Druckmedium enthält.
Das fluid-betätigte Absperrelement 14 umfasst einen Absperrmechanismus, der betriebsfähig zwischen dem Flüssigkeits-Vorratstank 12 und dem Regeltank 18 angeschlossen ist. Das Absperrelement 14 arbeitet zwischen einem offenen Zustand, in dem das Absperrelement 14 es gestattet, dass Flüssigkeit vom Vorratstank 12 zum Regeltank 18 fliest, und einem geschlossenen Zustand, in dem das Absperrelement 14 geschlossen ist und somit den Fluss von Flüssigkeit vom Vorratstank 12 durch das Absperrelement 14 zum Regeltank 18 unterbindet. In einer Ausführungsform umfasst das Absperrelement 14 ein pneumatisches Absperrelement, bei dem das Fluid ein Gas ist. Beispielsweise umfasst das Absperrelement 14 in einer Ausführungsform ein Druckluft-Absperrelement, das dafür eingerichtet ist, durch ein Fluid betätigt zu werden, das Druckluft oder ein Druckgas umfasst. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Absperrelement 14 ein pneumatisches Absperrelement, das dafür eingerichtet ist, durch ein Vakuum betätigt zu werden, das auf das Absperrelement 14 angewendet wird. In noch einer weiteren Ausführungsform umfasst das Absperrelement 14 ein Fluid-Absperrelement, wobei das Fluid eine Flüssigkeit ist. Beispielsweise umfasst das Absperrelement 14 in einer Ausführungsform ein hydraulisches Absperrelement, das dafür eingerichtet ist, durch ein Hydrauliköl oder eine Hydraulikflüssigkeit betätigt zu werden.
Die Fluid-Zuführung 16 umfasst eine Quelle für das Fluid zum Betätigen des Absperrelements 14. In Ausführungsformen, bei denen das Absperrelement 14 ein pneumatisches Absperrelement umfasst, liefert die Zuführung 16 zum Betätigen des Absperrelements 14 entweder ein Druckgas oder ein Vakuum. In Ausführungsformen, bei denen das Absperrelement 14 ein hydraulisches Absperrelement umfasst, liefert die Zuführung 16 zum Betätigen des Absperrelements 14 eine unter Druck stehende hydraulische Flüssigkeit oder Fluid.
Der Regeltank 18 erhält Flüssigkeit vom Vorratstank 12 über das Absperrelement 14. Der Regeltank 18 regelt oder steuert zusätzlich die Fluidzuführung von der Zuführung 16 zum Absperrelement 14, und dies basierend oder in Reaktion auf eine Flüssigkeitsmenge im Tank 18. Der Regeltank 18 liefert außerdem Flüssigkeit oder führt Flüssigkeit an den Behälter 20 zu.
Mit der Entnahme von Flüssigkeit aus dem Regeltank 18 durch den Behälter 20 fällt der Flüssigkeitsstand im Regeltank 18. In Reaktion darauf, dass der Flüssigkeitsstand im Regeltank 18 um ein vorgegebenes Maß abfällt, wird die Fluid-Zuführung 16 mit dem Absperrelement 14 verbunden. Wie oben ausgeführt, bewirkt die Fluidverbindung zwischen der Fluid-Zuführung 16 und dem Absperrelement 14, dass das Absperrelement 14 öffnet, was es gestattet, dass Flüssigkeit vom Vorratstank 12 über das Absperrelement 14 dem Regeltank 18 zugeführt wird. Hierdurch wird der Regeltank 18 automatisch mit Flüssigkeit aus dem Vorratstank 12 gefüllt oder erneut beliefert. In anderen Worten wird der Flüssigkeitsstand im Regeltank 18 selbstständig geregelt.
Im dargestellten Beispiel erhält der Flüssigkeitsbehälter 20 Flüssigkeit aus dem Regeltank 18. In einer Ausführungsform umfasst der Flüssigkeitsbehälter 20 wenigstens einen Druckkopf 22, über den die Flüssigkeit auf ein Substrat oder Druckmedium ausgegeben wird. Im dargestellten Beispiel umfasst der Druckkopf 22 wenigstens einen piezoelektrischen Druckkopf. In weiteren Ausführungsformen kann der Druckkopf 20 andere Fluid-Ausstoßvorrichtungen umfassen, wie etwa einen oder mehrere Thermodruckköpfe. Wie nachfolgend beschrieben, regelt der Regeltank 18 die Zuführung von Flüssigkeit an den Regeltank 18 sowie die Zuführung von Flüssigkeit an den Flüssigkeitsbehälter 20, und dies mit einem verringerten Kontakt der Flüssigkeit mit der Luft, was die Menge an Luft verringert, die in der Flüssigkeit gelöst ist. Hierdurch kann der Druckkopf 22 das Fluid zuverlässiger oder effizienter ausstoßen. In weiteren Ausführungsformen kann der Flüssigkeitsbehälter 20 entfallen, wobei die Flüssigkeit vom Regeltank 18 an andere Flüssigkeitsbehälter geliefert oder aus dem Regeltank 18 direkt von einer oder mehreren Flüssigkeit konsumierenden Einheiten, wie etwa Druckköpfen, entnommen wird, die direkt an den Regeltank 18 angeschlossen sind.
2 veranschaulicht den Regeltank 18 im Detail. Wie in 2 dargestellt, umfasst der Regeltank 18 eine Tankwanne 30, eine Membran 32, eine Schieberführung 34, einen Schieber 36, eine Vorspannungsvorrichtung 38, einen Deckel 40, einen Plunger 42 und eine Vorspannungsvorrichtung 44. Die Tankwanne 30 umfasst ein oder mehrere miteinander verbundene Elemente, die teilweise eine Kammer 50 zur Aufnahme und Speicherung von Flüssigkeit definieren. Die Kammer 50 umfasst einen Einlass 52, der dafür eingerichtet ist, über das Absperrelement 14 Flüssigkeit aus dem Vorratstank 12 (in 1 dargestellt) zu erhalten. Die Kammer 50 umfasst zusätzlich einen Auslass 54, der dafür eingerichtet ist, das Entnehmen von Flüssigkeit aus der Kammer 50 zum Flüssigkeitsbehälter 20 (in 1 dargestellt) zu gestatten. Ein Teil der Kammer 50 wird von der Membran 32 begrenzt.
Die Membran 32 umfasst eine luft-undurchlässige Platte, Schicht, Folie, Blatt oder Ähnliches, die oder das sich über die Kammer 50 hinweg erstreckt. Die Membran 32 arbeitet mit der Wanne 50 zusammen, um die Kammer 50 einzuschließen, mit Ausnahme des Einlasses 52 und Auslasses 54. Die Membran 32 ist dafür eingerichtet, mit der Flüssigkeit in der Kammer 50 in Kontakt zu stehen, derart, dass die Luft zwischen der Membran 32 und einer oberen Oberfläche der Flüssigkeit in der Kammer 50 verringert oder beseitigt wird. Die Membran 32 unterstützt die Übertragung von Kräften zwischen dem Schieber 36 und dem Plunger 42, wobei gleichzeitig das Innere der Kammer 50 vom Plunger 42 und Luft, die gegebenenfalls über der Membran 32 und benachbart zum Schieber 42 vorhanden ist, isoliert wird. Die Membran 32 unterstützt das Betätigen oder Bewegen des Plungers 42 in Reaktion auf Veränderungen im Flüssigkeitsstand in der Kammer 50, und dies, ohne dass die Flüssigkeit in der Kammer 50 mit dem Plunger 42 in Kontakt kommt und mit einem verringerten Kontakt zwischen der Flüssigkeit in der Kammer 50 und der Luft.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Membran 32 Polypropylen. In weiteren Ausführungsformen kann die Membran 32 andere Materialien umfassen. Im dargestellten Beispiel wird die Membran 32 über der Kammer 50 und über diese hinweg an der Wanne 30 befestigt, indem sie zwischen der Wanne 30 und dem Deckel 40 gehalten wird. In weiteren Ausführungsformen kann die Membran 32 auf andere Weisen an der Wanne 30 befestigt sein.
Die Schieberführung 34 umfasst ein oder mehrere Elemente, die dafür eingerichtet sind, die Bewegung des Schiebers 36 und/oder der Vorspannungsvorrichtung 38 zu führen. Im dargestellten Beispiel umfasst die Schieberführung 34 einen Kanal oder eine Bohrung 60, der oder die sich ausgehend von der Wanne 50 erstreckt und verschiebbar wenigstens die Vorspannungsvorrichtung 38 aufnimmt, die mit dem Schieber 36 verbunden ist. In weiteren Ausführungsformen kann die Bohrung 60 zusätzlich den Schieber 36 aufnehmen. In noch weiteren Ausführungsformen kann die Führung 34 andere Elemente zur Führung der Bewegung wenigstens des Schiebers 36 umfassen. Beispielsweise kann die Führung 34, obwohl die Führung 34 als in einem einzigen einheitlichen Körper einteilig mit der Wanne 30 ausgebildet und sich von einem Boden der Wanne 30 ausgehend erstreckend dargestellt ist, in weiteren Ausführungsformen andere Elemente umfassen, die an der Wanne 30 befestigt, verschweißt, verklebt oder anders verbunden sind, und dies innerhalb der Kammer 50 oder außerhalb der Kammer 50.
Der Schieber 36 umfasst einen Plunger oder ein anderes Element, dass sich dem Plunger 42 gegenüberliegend erstreckt, um den Schieber 42 durch die Membran 32 hindurch zu bewegen und Kraft auf ihn zu übertragen. Im dargestellten Beispiel ist der Schieber 36 dafür eingerichtet, sich geradlinig gegen die Membran 42 zu bewegen, und dies in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Membran 32. In weiteren Ausführungsformen kann der Schieber 36 dafür eingerichtet sein, sich gegen die Membran 32 zu bewegen, um auf andere Weisen Kraft auf den Plunger 42 zu übertragen. Beispielsweise kann alternativ in weiteren Ausführungsformen der Schieber 36 sich in Richtung der Membran 32 oder von dieser weg drehen oder schwenken, um Kraft auf den Plunger 42 zu übertragen. In einigen Ausführungsformen kann der Schieber 36 entfallen.
Im dargestellten Beispiel ist der Schieber 36 innerhalb der Kammer 50 und dem Plunger 42 gegenüberliegend zwischen der Vorspannungsvorrichtung 38 und der Membran 32 aufgenommen. In weiteren Ausführungsformen kann der Schieber 36 andere Konfigurationen haben und seine Beziehung zur Vorspannungsvorrichtung 38 kann anders sein. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform der Schieber 36 alternativ in einem einzigen einheitlichen Körper einteilig mit der Vorspannungsvorrichtung 38 ausgebildet sein oder er kann entfallen, wenn die Vorspannungsvorrichtung 38 selbst eine Kraft gegen die Membran 32 und gegen den Plunger 42 ausübt.
Die Vorspannungsvorrichtung 38 umfasst ein oder mehrere Elemente, die dafür eingerichtet sind, den Plunger 36 federnd gegen die Membran 32 und gegen den Plunger 42 vorzuspannen oder zu drücken. Im dargestellten Beispiel umfasst die Vorspannungsvorrichtung 38 eine Druckfeder mit einem unteren Ende, das in der Führung 34 aufgenommen ist und von dieser geführt wird, und mit einem oberen Ende, das den Schieber 36 aufnimmt und mit diesem gekoppelt ist. In weiteren Ausführungsformen kann die Vorspannungsvorrichtung 38 andere Konfigurationen und Positionen haben. Beispielsweise kann in anderen Ausführungsformen die Vorspannungsvorrichtung 38 alternativ eine Zugfeder oder eine Blattfeder umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Vorspannungsvorrichtung 38 als Teil des Schiebers 36 bereitgestellt sein.
Der Deckel 40 umfasst ein oder mehrere Elemente, die mit der Wanne 30 verbunden und dafür eingerichtet sind, die Bewegung des Plungers 42 in Richtung des Schiebers 36 und der Membran 32 und weg von diesen zu führen. Der Deckel 40 ist außerdem dafür eingerichtet, im Anschluss an ein vorgegebenes Maß und eine vorgegebene Richtung der Bewegung des Plungers 42 die Verbindung der Fluidquelle 16 mit dem Absperrelement 14 (in 1 dargestellt) zu unterstützen. Im dargestellten Beispiel ist der Deckel 40 an der Wanne 40 befestigt, um hierdurch die Membran 32 zu halten und die Membran 32 über die Kammer 50 hinweg zu fixieren. Der Tank 18 umfasst zusätzlich eine Dichtung 64, die den Deckel 40 und die Wanne 32 umrandet und sich zwischen diesen erstreckt, und die zwischen dem Deckel 40 und der Wanne 30 eine hermetische Abdichtung bewirkt. In weiteren Ausführungsformen kann die Dichtung 64 entfallen. Beispielsweise kann in einigen Ausführungsformen die Membran 32 zusätzlich dafür eingerichtet sein, zwischen dem Deckel 40 und der Membran 30 abzudichten.
Der Plunger 42 umfasst ein Element, dass sich innerhalb des Deckels 40 zu einer dem Plunger 36 gegenüberliegenden Position erstreckt. Der Plunger 42 erstreckt sich auf der dem Schieber 36 entgegengesetzten Seite der Membran 32 und er empfängt durch die Membran 32 vom Schieber 36 Kräfte oder überträgt Kräfte auf diesen. Wie nachfolgend beschrieben, ist der Plunger 42 derart eingerichtet, dass eine Bewegung des Plungers 42 in Reaktion auf eine Krafteinwirkung durch den Schieber 36 dazu führt, dass die Fluid-Zuführung 16 und das Absperrelement 14 (in 1 dargestellt) mit dem Vorratstank 12 verbunden oder getrennt werden, um Flüssigkeit aus dem Vorratstank 12 über das Absperrelement 14 in den Tank 18 (in 1 dargestellt) zuzuführen oder die Zuführung zu unterbrechen.
Die Vorspannungsvorrichtung 44 umfasst ein oder mehrere Elemente, die dafür eingerichtet sind, den Plunger 42 federnd gegen die Membran 32 und gegen den Schieber 36 zu drücken. Im dargestellten Beispiel umfasst die Vorspannungsvorrichtung 44 eine Druckfeder mit einem oberen Ende, das gegen eine innere Schulter 68 des Deckels 40 aufliegt und von dieser erfasst ist, und mit einem unteren Ende, das den Plunger 42 aufnimmt und mit diesem verbunden ist. In weiteren Ausführungsformen kann die Vorspannungsvorrichtung 44 andere Konfigurationen und Positionen haben. Beispielsweise kann in weiteren Ausführungsformen die Vorspannungsvorrichtung 44 alternativ eine Zugfeder oder eine Blattfeder umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Vorspannungsvorrichtung 44 als Teil des Plungers 42 bereitgestellt werden.
3 stellt den Deckel 40 und den Plunger 42 detaillierter dar. 3 stellt den Plunger 42 in einem solchen Zustand oder einer solchen Position relativ zum Deckel 40 dar, dass die Fluid-Zuführung 16 vom Absperrelement 14 getrennt ist. Wie in 3 dargestellt, umfasst der Deckel 40 ein Element 72, eine Bohrung 74, abdichtende Buchsen 76, 78 und 80, einen Einlass 84 und einen Auslass 86. Das Element 72 umfasst den Hauptteil des Deckels 40, in dem die Bohrung 74, der Einlass 84 und Auslass 86 ausgebildet sind. Obgleich es als Säule oder Pfosten dargestellt ist, die oder der aus dem Rest des Deckels 40 und weg von der Wanne 30 des Regeltanks 18 hervorsteht, kann das Element 72 andere Konfigurationen und Positionen haben.
Die Bohrung 74 umfasst einen Kanal, Durchlass oder eine längliche Öffnung, der oder die sich innerhalb des Elements 72 erstreckt und sich dabei sowohl über den Einlass 84 als auch den Auslass 86 erstreckt. Die Bohrung 74 ist kommunizierend offen zur Membran 32. Die Bohrung 74 nimmt abdichtende Buchsen 76, 78 und 80 sowie den Plunger 42 auf. Im dargestellten Beispiel umfasst die Bohrung 74 Schultern 90, 92, 94 und 96 zur Positionierung und Lagerung der Buchsen 76, 78 und 80. In weiteren Ausführungsformen können solche Schultern entfallen, wobei andere Anordnungen oder Mechanismen verwendet werden, um eine oder mehrere der Buchsen 76, 78 und 80 in Position zu halten. In Ausführungsformen, in denen an Stelle der Buchsen 76, 78 und 80 andere abdichtende Anordnungen oder Mechanismen verwendet werden, können solche Schultern entfallen.
Die abdichtenden Buchsen 76, 78 und 80 umfassen Buchsen, die dafür eingerichtet sind, zwischen dem Element 72 und dem Plunger 42 eine Abdichtung auszubilden, um einen Fluss von Fluid zwischen dem Element 72 und dem Plunger 42 zu unterbinden. In einer Ausführungsform sind die Buchsen 76, 78 und 80 aus einem Material gebildet, das von demjenigen des Elements 72 und des Plungers 42 verschieden ist. Beispielsweise sind in einer Ausführungsform die Buchsen 76, 78 und 80 aus einem oder mehreren elastisch komprimierbaren, elastischen oder gummiartigen Materialien gebildet. In einigen Ausführungsformen können die Buchsen 76, 78 und 80 zusätzlich aus einem oder mehreren Materialien mit geringer Reibung gebildet sein oder mit einem oder mehreren Materialien mit geringer Reibung beschichtet sein, um eine gleitende Bewegung des Plungers 42 relativ zu solchen Buchsen 76, 78 und 80 zu unterstützen.
Wie in 3 dargestellt, ist die Buchse 76 allgemein hutförmig, liegt an der Schulter 90 an und erstreckt sich in Richtung des Auslasses 86. Die Buchse 78 ist röhrenförmig und liegt an der Schulter 92 an. Die Buchsen 76 und 78 sind entlang der Bohrung 74 und entlang des Plungers 42 voneinander beabstandet, um einen Hohlraum 98 zu bilden, der den Plunger 42 umgibt und dabei mit dem Auslass 86 verbunden ist. Die Buchse 80 ist allgemein hutförmig, liegt an den Schultern 94 und 96 an und erstreckt sich von der Schulter 94 in Richtung der Schulter 96. Die Buchsen 78 und 80 sind voneinander durch die Schultern 92 und 94 beabstandet, um hierdurch dazwischen einen Hohlraum 100 zu bilden, der den Plunger 42 umgibt und sich dabei in Verbindung mit und benachbart zum Einlass 84 erstreckt.
In weiteren Ausführungsformen können eine oder mehrere der Buchsen 76, 78 und 80 entfallen, wenn andere Mechanismen oder Elemente verwendet werden, um eine Abdichtung zwischen dem Plunger 42 und dem Element 72 bereitzustellen, die auch die Hohlräume 98 und 100 bilden. Beispielsweise können in einer weiteren Ausführungsform die Buchsen 76, 78 und 80 entfallen, wenn der Plunger 42 und das Element 72 selbst zusammenarbeiten, um zwischen dem Plunger 42 und dem Element 72 eine Abdichtung zu bilden, und dies auf entgegengesetzten Seiten des Einlasses 84 und auf entgegengesetzten Seiten des Auslasses 86 entlang der Bohrung 74. In einer Ausführungsform sind eine oder beide der Oberflächen der Bohrung 74 und des Plungers 42 aus einem komprimierbaren oder gummiartigen Material gebildet, das dafür eingerichtet ist, eine solche Abdichtung bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen können die Hohlräume 98 und 100 entfallen, wenn die Bewegung des Plungers 42 eine direkte Verbindung zwischen dem Einlass 84 und dem Auslass 86 bereitstellt.
Der Einlass 84 umfasst einen Durchlass, der sich kommunizierend mit dem Hohlraum 100 und/oder der Bohrung 74 erstreckt. Der Einlass 84 unterstützt eine Fluidkommunikation oder einen Fluidfluss zwischen dem Hohlraum 100 und/oder der Bohrung 74 und der Fluidquelle 16 (in 1 dargestellt). Der Auslass 86 umfasst einen Durchlass der sich kommunizierend mit dem Hohlraum 98 und/oder der Bohrung 74 erstreckt. Der Auslass 86 unterstützt eine Fluidkommunikation oder einen Fluidfluss zwischen dem Hohlraum 98 und/oder der Bohrung 74 und dem Absperrelement 14 (in 1 dargestellt). Obgleich sie so dargestellt sind, dass sie sich auf entgegengesetzten Seiten des Elements 72 befinden, können der Auslass 84 und der Einlass 86 andere Größen, Formen und Positionen haben. Beispielsweise kann in anderen Ausführungsformen der Auslass 86 sich auf derselben Seite des Elements 72 befinden. Ebenso kann der Einlass 84 näher an der Kammer 50 liegen als der Auslass 86.
Wie in 3 dargestellt, umfasst der Plunger 42 ein Element, das sich innerhalb des Deckels 40 zu einer dem Schieber 36 gegenüberliegenden Position erstreckt. Der Plunger 42 erstreckt sich auf einer dem Schieber 36 entgegengesetzten Seite der Membran 32 und er empfängt durch die Membran 32 vom Schieber 36 Kräfte oder überträgt Kräfte auf diesen. Der Plunger 42 umfasst einen Halsbereich 104. Der Halsbereich 104 umfasst einen Abschnitt des Plungers 42, der eine verringerte Außenabmessung oder Durchmesser hat, um hierdurch axial entlang dem Plunger 42 einen Fluid-Durchlassweg zu bilden. Der Halsbereich 104 hat eine Länge, die so bemessen ist, dass er sich zwischen dem Einlass 84 und dem Auslass 86 erstreckt oder diese verbindet, wenn der Plunger sich in einer verbindenden Position befindet, die in 4 dargestellt ist, und derart, dass er sich nicht zwischen dem Einlass 84 und dem Auslass 86 erstreckt oder diese verbindet, wenn der Plunger 42 sich in einer trennenden Position befindet, die in 3 dargestellt ist.
Obgleich der Plunger 42 so dargestellt ist, dass er zum fluidbezogenen Verbinden des Einlasses 84 mit dem Auslass 86 den Halsbereich 104 verwendet, wenn der Plunger 42 sich in der verbindenden Position befindet, die in 4 dargestellt ist, kann der Plunger 42 in anderen Ausführungsformen andere Fluiddurchlässe zum Verbinden des Einlasses 84 mit dem Auslass 86, wenn der Plunger 42 sich in der verbindenden Position befindet, umfassen. Beispielsweise kann der Plunger 42, anstatt der Verwendung eines Halsbereichs 104, der den Plunger 42 vollständig umgibt, eine(n) sich axial erstreckende(n) Rille, Kanal oder Schlitz umfassen, die oder der sich nicht vollständig über 360 Grad um eine Längsachse 108 des Plungers 42 erstreckt. In einer Ausführungsform, in der der Einlass 84 und der Auslass 86 auf einer einzigen Seite des Plungers 42 axial ausgerichtet sind, kann sich der Kanal oder Schlitz geradlinig entlang einer Außenseite des Plungers 42 erstrecken, parallel zur Achse 108 des Plungers 42.
In Ausführungsformen, in denen der Einlass 84 und Auslass 86 auf dem Umfang oder bezüglich des Winkels um die Achse 108 des Plungers 42 voneinander beabstandet sind (wie etwa auf entgegengesetzten Seiten des Plungers 42 oder in einem Winkelabstand von 90 Grad zueinander um die Achse 108 des Plungers 42), kann die Rille sich entlang der Außenseite des Plungers 42 geradlinig in einem schrägen Winkel zur Achse 108 erstrecken oder sie kann sich spiralförmig entlang einer Außenseite des Plungers 42 erstrecken. In noch weiteren Ausführungsformen kann, anstatt der Bereitstellung eines Fluiddurchlasses, der sich entlang einer Außenseite des Plungers 42 erstreckt, der Plunger 42 eine innere Bohrung oder einen inneren Durchlass umfassen, die oder der äußere Öffnungen hat, die so positioniert sind, dass der Einlass 84 und der Auslass 86 fluidbezogen verbunden werden, wenn der Plunger 42 sich im verbindenden Zustand befindet, der in 4 dargestellt ist, und der Einlass 84 und der Auslass 86 getrennt sind, wenn der Plunger 42 sich im trennenden Zustand befindet, der in 3 dargestellt ist.
Im Betrieb ist die Kammer 50 des Tanks 18 mit Flüssigkeit, wie etwa Tinte, gefüllt, so dass im Wesentlichen das gesamte, oder sogar das gesamte, verfügbare Volumen gefüllt oder in Anspruch genommen ist, und so, dass sie in Kontakt mit der Membran 32 ist. Nach der Entnahme oder dem Verbrauch von Flüssigkeit aus der Kammer 50 ist der Druck in der Kammer 50 verringert. Hierdurch biegt oder bewegt sich die Membran 32 in einer Richtung senkrecht zur Membran 32, in Richtung des Bodens der Wanne 30. Während einer solchen Bewegung der Membran 32 drückt oder treibt die Vorspannungsvorrichtung 44 den Plunger 42 zusätzlich in eine Richtung auf den Schieber 36 zu, derart, dass der Plunger 42 den Kontakt mit der Membran 32 beibehält, und derart, dass die Membran 32 den Kontakt mit der verbleibenden Flüssigkeit in der Kammer 50 beibehält. Hierdurch wird ein Kontakt zwischen der verbleibenden Flüssigkeit in der Kammer 50 und jeglicher eventuell im Tank 18 vorhandener Luft minimiert.
Mit der Bewegung des Plungers 42 in Reaktion auf das Biegen oder die Bewegung der Membran 32 bewegt sich der durch den Halsbereich 104 bereitgestellte Luftdurchlass von der in 3 dargestellten trennenden Position zur in 4 dargestellten verbindenden Position. Hierdurch ist es einem Fluid, wie etwa unter Druck stehender Luft oder Flüssigkeit, gestattet, von der Fluid-Zuführung 16 (in 1 dargestellt) durch den Einlass 84, durch den Halsbereich 104 in den Hohlraum 98 und durch den Auslass 86 zum Absperrelement 14 (in 1 dargestellt) zu fließen. Das zum Absperrelement 14 übertragene Fluid betreibt das Absperrelement 14, um das Absperrelement 14 von einem geschlossenen Zustand in einen offenen Zustand zu betätigen, was die Zuführung von Flüssigkeit vom Vorratstank 12 (in 1 dargestellt) durch das Absperrelement 14 und durch den Einlass 52 zur Kammer 50 des Tanks 18 gestattet. In einer Ausführungsform kann eine zusätzliche Pumpe (nicht dargestellt) verwendet werden, um Flüssigkeit vom Vorratstank 12 durch das Absperrelement 14 in den Tank 18 zu führen.
Wenn der Tank 18 durch das Absperrelement 14 ausreichend mit Flüssigkeit aus dem Vorratstank 12 wieder aufgefüllt ist, steigt der Druck in der Kammer 50, wodurch sich die Membran 32 in einer Richtung weg vom Schieber 36 in den in 2 dargestellten Zustand bewegt. Während dieser Rückkehr der Membran 32 drückt die Vorspannungsvorrichtung 38 den Schieber 36 in Richtung des Plungers 42 und gegen die durch die Vorspannungsvorrichtung 44 bereitgestellte Vorspannung. Während einer solchen Biegung oder Bewegung der Membran 32 bewegt sich der Plunger 42 geradlinig in der Bohrung 74, um hierdurch den Halsbereich 104 von der in 4 dargestellten verbindenden Position zurück in die in 3 dargestellte trennende Position oder den trennenden Zustand zu bringen. Hierdurch wird die Zuführung von Fluid an das Absperrelement 14 abgeschaltet oder gestoppt, wodurch das Absperrelement 14 in einen geschlossenen Zustand zurückkehrt. In einer Ausführungsform wird das Absperrelement 14 durch eine Feder (nicht dargestellt) federnd in Richtung des geschlossenen Zustands vorgespannt, wenn kein Fluid von der Zuführung 16 zugeführt wird. Somit wird der Flüssigkeitsfluss vom Vorratstank 12 zum Tank 18 unterbrochen, bis der nächste Nachfüllzyklus beginnt.
Die 5 und 6 stellen schematisch ein Flüssigkeitszuführungssystem 210 dar, wobei dieses eine weitere Ausführungsform des Flüssigkeitszuführungssystem 10 ist, das obenstehend mit Bezug auf die 1 bis 4 dargestellt und beschrieben wurde. Das Flüssigkeitszuführungssystem 210 ist ähnlich oder identisch dem Flüssigkeitszuführungssystem 10 mit der Ausnahme, dass das Flüssigkeitszuführungssystem 210 einen Deckel 240 und einen Plunger 242 anstelle des Deckels 40 bzw. Plungers 42 umfasst. Die restlichen Komponenten des Flüssigkeitszuführungssystems 210 sind obenstehend mit Bezug auf das Flüssigkeitszuführungssystem 10 dargestellt und beschrieben.
Der Deckel 240 ist ähnlich dem Deckel 40 mit der Ausnahme, dass der Deckel 240 ein Element 272 anstatt des Elements 72 umfasst. Das Element 272 umfasst eine Bohrung 274, von der wenigstens ein Abschnitt im Inneren mit einem schraubenförmigen Gewinde 275 versehen ist. Die Bohrung 274 nimmt den Plunger 242 auf. Wie bei dem Deckel 240 umfasst der Deckel 240 einen Einlass 84 und einen Auslass 86 (schematisch dargestellt).
Der Plunger 242 ist ähnlich dem Plunger 42 mit der Ausnahme, dass der Plunger 242 ein Außengewinde 277 und einen Fluiddurchlass 304 umfasst. Das Außengewinde 277 erstreckt sich entlang wenigstens einem Abschnitt des Plungers 242 und es steht in einem gewindebezogenen Kontakt mit dem Innengewinde 275 der Bohrung 274 oder greift in dieses ein, um zwischen dem Plunger 242 und dem Element 272 eine Abdichtung bereitzustellen. Zusätzlich wandelt das Ineinandergreifen der Gewinde 275, 277 die während der Bewegung der Membran 32 und des Schiebers 36 (in 1 dargestellt) aufgenommenen geradlinigen Kräfte in Drehkräfte, um den Plunger 42 zwischen einem in 5 dargestellten trennenden Zustand oder Position und einem in 6 dargestellten verbindenden Zustand oder Position um die Achse 108 zu drehen. In einer Ausführungsform haben die Gewinde 275 und 276 einen axialen Abstand vom Fluiddurchlass 304, um sich nicht über die Öffnungen des Durchlasses 304 hinweg zu erstrecken, was eine verbesserte Abdichtung des Durchlasses 304 unterstützt, wenn der Plunger 242 sich in der in 5 dargestellten trennenden Position befindet.
Der Fluiddurchgang 304 umfasst eine(n) Kanal, Röhre, Rille, Durchlass oder eine andere Öffnung, die sich durch den Plunger 242 hindurch erstreckt. Der Durchlass 304 ist dafür eingerichtet, den Fluidfluss durch den Plunger 242 hindurch vom Einlass 84 zum Auslass 86 zu unterstützen, wenn der Plunger 242 sich in dem in 6 dargestellten verbindenden Zustand befindet. Der Durchlass 304 ist dafür eingerichtet, an einem oder beiden entgegengesetzten Enden vom Element 272 verschlossen oder abgedeckt zu werden, wenn der Plunger 242 sich in dem in 5 dargestellten trennenden Zustand befindet.
Obgleich der Fluiddurchlass 304 als sich auf einer Linie geradlinig durch den Plunger 242 hindurch erstreckend dargestellt ist, kann der Fluiddurchlass 304 in anderen Ausführungsformen andere Konfigurationen haben, um den Einlass 84 und den Auslass 86 zu verbinden, wenn der Plunger 42 sich in der verbindenden Position befindet. Beispielsweise kann der Plunger 42 alternativ einen Fluiddurchlass umfassen, der einen Kanal oder eine Rille umfasst, der oder die sich geradlinig oder nicht geradlinig entlang einer äußeren Umfangsfläche des Plungers 42 erstreckt. In einigen Ausführungsformen kann der Fluiddurchlass 304 sich durch den Plunger 242 auf eine nicht geradlinige Weise erstrecken. Beispielsweise kann in Ausführungsformen, in denen der Einlass 84 und der Auslass 86 einen Winkelabstand von 90 Grad um die Achse 108 voneinander haben, der Fluiddurchlass 304 durch den Plunger 242 hindurch eine L-Form aufweisen.
Das Flüssigkeitszuführungssystem 210 funktioniert vergleichbar dem Flüssigkeitszuführungssystem 10. Die Kamme 50 des Tanks 18 (in 1 dargestellt) ist mit Flüssigkeit, wie etwa Tinte, gefüllt, derart, dass im Wesentlichen das gesamte, oder sogar das gesamte, verfügbare Volumen gefüllt oder in Anspruch genommen ist, und so, dass sie in Kontakt mit der Membran 32 ist. Nach der Entnahme oder dem Verbrauch von Flüssigkeit aus der Kammer 50 ist der Druck in der Kammer 50 verringert. Hierdurch biegt oder bewegt sich die Membran 32 in einer Richtung senkrecht zur Membran 32 (in 1 dargestellt), in Richtung des Bodens der Wanne 30. Während einer solchen Biegung der Membran 32 drückt oder treibt die Vorspannungsvorrichtung 44 den Plunger 42 zusätzlich in eine Richtung auf den Schieber 36 zu, derart, dass der Plunger 242 den Kontakt mit der Membran 32 beibehält, und derart, dass die Membran 32 den Kontakt mit der verbleibenden Flüssigkeit in der Kammer 50 beibehält. Hierdurch wird ein Kontakt zwischen der verbleibenden Flüssigkeit in der Kammer 50 und jeglicher eventuell im Tank 18 vorhandener Luft minimiert.
Die durch die Bewegung der Membran 32 auf den Plunger 242 angewendete Kraft bewirkt, dass der der Plunger 242 sich um die Achse 108 dreht, um den Fluiddurchlass 304 von der in 5 dargestellten trennenden Position in die in 6 dargestellte verbindende Position zu drehen. Hierdurch ist es einem Fluid, wie etwa unter Druck stehender Luft oder Flüssigkeit, gestattet, von der Fluid-Zuführung 16 (in 1 dargestellt) durch den Einlass 84, durch den Drehdurchlass 304 und durch den Auslass 86 zum Absperrelement 14 (in 1 dargestellt) zu fließen. Das zum Absperrelement 14 übertragene Fluid betreibt das Absperrelement 14, um das Absperrelement 14 von einem geschlossenen Zustand in einen offenen Zustand zu betätigen, was die Zuführung von Flüssigkeit vom Vorratstank 12 (in 1 dargestellt) durch das Absperrelement 14 und durch den Einlass 52 zur Kammer 50 des Tanks 18 gestattet. In einer Ausführungsform kann eine zusätzliche Pumpe (nicht dargestellt) verwendet werden, um Flüssigkeit vom Vorratstank 12 durch das Absperrelement 14 in den Tank 18 zu führen.
Wenn der Tank 18 durch das Absperrelement 14 ausreichend mit Flüssigkeit aus dem Vorratstank 12 wieder aufgefüllt ist, steigt der Druck in der Kammer 50, wodurch sich die Membran 32 in einer Richtung weg vom Schieber 36 in den in 2 dargestellten Zustand bewegt. Während dieser Rückkehr der Membran 32 drückt die Vorspannungsvorrichtung 38 den Schieber 36 in Richtung des Plungers 242 und gegen die durch die Vorspannungsvorrichtung 44 bereitgestellte Vorspannung. Während einer solchen Biegung der Membran 32 dreht sich der Plunger 242 in der Bohrung 274, um hierdurch den Durchlass 304 von der in 5 dargestellten verbindenden Position zurück in die in 6 dargestellte trennende Position oder den trennenden Zustand zu bringen. Hierdurch wird die Zuführung von Fluid an das Absperrelement 14 abgeschaltet oder gestoppt, wodurch das Absperrelement 14 in einen geschlossenen Zustand zurückkehrt. In einer Ausführungsform wird das Absperrelement 14 durch eine Feder (nicht dargestellt) federnd in Richtung des geschlossenen Zustands vorgespannt, wenn kein Fluid von der Zuführung 16 zugeführt wird. Somit wird der Flüssigkeitsfluss vom Vorratstank 12 zum Tank 18 unterbrochen, bis der nächste Nachfüllzyklus beginnt.
Obgleich die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es für den Fachmann erkennbar, dass in der Form und im Detail Veränderungen vorgenommen werden können, ohne den Geist und den Schutzumfang des beanspruchten Gegenstands des Patents zu verlassen. Beispielsweise gilt, dass obwohl unterschiedliche beispielhafte Ausführungsformen derart beschrieben wurden, dass sie gegebenenfalls eine oder mehrere Eigenschaften aufweisen, die einen oder mehrere Vorteile bereitstellen, es sich versteht, dass die beschriebenen Eigenschaften gegeneinander ausgetauscht oder alternativ miteinander kombiniert werden können, und dies in den beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen oder in weiteren alternativen Ausführungsformen. Da die Technologie der vorliegenden Offenbarung relativ komplex ist, sind nicht alle Änderungen in der Technologie vorhersehbar. Die vorliegende Offenbarung, die mit Bezug auf die beispielhaften Ausführungsformen beschrieben und in den nachfolgenden Ansprüchen dargelegt ist, ist ausdrücklich so breit wie möglich aufzufassen. Beispielsweise gilt, solange nichts Gegenteiliges angegeben ist, dass Ansprüche, die sich auf ein einziges bestimmtes Element beziehen auch mehrere solche bestimmten Elemente umfassen.

Claims

Flüssigkeitszuführungssystem Folgendes umfassend: einen Flüssigkeits-Vorratstank (12); einen Flüssigkeitsbehälter (30) mit einer Flüssigkeitskammer (50); ein fluid-betätigtes Absperrelement (14), das zwischen dem Flüssigkeits-Vorratstank (12) und der Flüssigkeitskammer fluidbezogen angeschlossen ist; eine Fluidquelle (16); einen Plunger (42, 242) zwischen der Fluidquelle (16) und dem fluid-betätigten Absperrelement (14), wobei der Plunger (42, 242) zwischen einer ersten Position, in der die Fluidquelle (16) und das fluid-betätigte Absperrelement (14) fluidbezogen verbunden sind, und einer zweiten Position, die die Verbindung zwischen der Fluidquelle (16) und dem fluid-betätigten Absperrelement (14) blockiert, bewegt werden kann; und eine luft-undurchlässige Membran (32), die angrenzend an die Flüssigkeitskammer angeordnet und die betriebsfähig mit dem Plunger (42, 242) gekoppelt ist, um den Plunger (42, 242) zwischen der ersten Position und der zweiten Position zu bewegen.
Flüssigkeitszuführungssystem nach Anspruch 1, das außerdem eine erste Feder (44) umfasst, die den Plunger (42, 242) federnd gegen die Membran (32) vorspannt.
Flüssigkeitszuführungssystem nach Anspruch 2, das außerdem eine Vorspannungsvorrichtung (38) umfasst, die die Membran (32) federnd gegen den Plunger (42, 242) vorspannt.
Flüssigkeitszuführungssystem nach Anspruch 3, wobei die Vorspannungsvorrichtung (38) eine zweite Feder umfasst.
Flüssigkeitszuführungssystem nach Anspruch 4, das außerdem einen Schieber (36) umfasst, der durch die zweite Feder federnd vorgespannt wird.
Flüssigkeitszuführungssystem nach Anspruch 1, das außerdem einen zweiten Flüssigkeitsbehälter (2) umfasst, wobei die Flüssigkeitskammer (50) einen Auslass hat, der mit dem zweiten Flüssigkeitsbehälter (20) fluidbezogen verbunden ist.
Flüssigkeitszuführungssystem nach Anspruch 6, wobei der zweite Flüssigkeitsbehälter (20) wenigstens einen Druckkopf (22) umfasst.
Flüssigkeitszuführungssystem nach Anspruch 1, das außerdem ein Element (72) umfasst, das eine Einlassöffnung (84) hat, die mit der Fluidquelle (16) verbunden ist, und das eine Auslassöffnung (86) hat, die mit dem fluid-betätigten Absperrelement (14) verbunden ist, wobei der Plunger (42, 242) in dem Element (72) aufgenommen und montiert ist.
Flüssigkeitszuführungssystem nach Anspruch 8, wobei der Plunger (42, 242) einen Durchlass (104, 304) umfasst und wobei der Durchlass sich zwischen der Einlassöffnung (84) und der Auslassöffnung (86) erstreckt, wenn der Plunger (42, 242) sich in der ersten Position befindet.
Flüssigkeitszuführungssystem nach Anspruch 1, wobei der Plunger (242) dafür eingerichtet ist, sich zwischen der ersten Position und der zweiten Position zu drehen.
Flüssigkeitszuführungssystem nach Anspruch 1, wobei der Plunger (42) sich zwischen der ersten Position und der zweiten Position geradlinig bewegt.
Verfahren, Folgendes umfassend: Bewegen einer luft-undurchlässigen Membran (32), die angrenzend an eine Flüssigkeitskammer (50) angeordnet ist, und dies in Reaktion auf das Entnehmen von Flüssigkeit aus der Kammer (50); Bewegen eines Plungers (42, 242) in Reaktion auf die Bewegung der Membran (32), wobei der Plunger (42, 242) sich zwischen einer ersten Position, in der eine Fluidquelle und ein fluid-betätigtes Absperrelement (14) fluidbezogen verbunden sind, um das Absperrelement (14) zu öffnen und der Flüssigkeitskammer (50) Flüssigkeit zuzuführen, und einer zweiten Position, die die Verbindung zwischen der Fluidquelle und dem fluid-betätigten Absperrelement (14) blockiert, bewegt.
Verfahren nach Anspruch 12, das außerdem das federnde Vorspannen des Plungers (42, 242) gegen die Membran (32) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, das außerdem das federnde Vorspannen der Membran (32) gegen den Plunger (42, 242) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, das außerdem das fluidbezogene Verbinden eines Auslasses (54) der Flüssigkeitskammer mit einem zweiten Flüssigkeitsbehälter (20), der einen Druckkopf (22) hat, umfasst.