DE202007010760U1

DE202007010760U1 - Vorrichtung zum Speichern und Auftragen eines flüssigen Produkts

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Publication number: DE202007010760U1
Application number: DE202007010760U
Authority: DE
Original assignee: Stabilo International GmbH
Current assignee: Stabilo International GmbH
Priority date: 2007-08-02
Filing date: 2007-08-02
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2017-08-03
Also published as: US9381767B2; EP2176074A1; JP5036011B2; EP2176074B1; CN101772425A; WO2009015783A1; BRPI0814890B1; JP2010535135A; BRPI0814890A2; US20090035051A1

Abstract

Vorrichtung zum Speichern und Auftragen eines flüssigen Produkts (12), mit
einem Tank (10) zum Speichern des Produkts in freier Form,
einer in den Tank hineinragenden Förderleitung (14),
einer mit der Förderleitung verbundenen Auftrageinrichtung (18) und
einem eine erste und eine zweite Mündung (24, 26) aufweisenden Kanal (22), in dem ein Abschnitt (30) der Förderleitung liegt, wobei
die erste Mündung des Kanals in dem Tank liegt,
die zweite Mündung nur über die Förderleitung mit dem Inneren des Tanks verbunden ist und
die Förderleitung über die erste Mündung hinaus aus dem Kanal heraus in den Tank hineinragt,
dadurch gekennzeichnet, daß
in jeder Lage der Vorrichtung bezüglich der Richtung der Schwerkraft das unterhalb der ersten Mündung liegende Volumen des Tanks größer als ein Nenn-Füllvolumen der Vorrichtung ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Speichern und Auftragen eines flüssigen Produkts, mit
einem Tank zum Speichern des Produkts in freier Form,
einer in den Tank hineinragenden Förderleitung,
einer mit der Förderleitung verbundenen Auftrageinrichtung und
einem eine erste und eine zweite Mündung aufweisenden Kanal, in dem ein Abschnitt der Förderleitung liegt, wobei
die erste Mündung des Kanals in dem Tank liegt,
die zweite Mündung nur über die Förderleitung mit dem Inneren des Tanks verbunden ist und
die Förderleitung über die erste Mündung hinaus aus dem Kanal heraus in den Tank hineinragt.
Auftraggeräte in den Bereichen Schreiben, Malen, Zeichnen, Markieren können, sofern sie eine Auftragsflüssigkeit enthalten, hinsichtlich der Speicherung derselben ganz grob in zwei Klassen eingeteilt werden. Bei der einen Klasse werden die Auftragsflüssigkeiten in einem Speicher kapillar gebunden, während in der anderen Klasse die Auftragsflüssigkeit frei beweglich in einem Hohlraum aufgenommen wird. Systeme letzter Art sind auch unter dem Begriff „Free ink" bekannt. Auf diese Systeme bezieht sich die Erfindung.
Bei Free-ink-Systemen müssen spezielle Vorkehrungen getroffen werden, um ein Auslaufen der frei aufgenommenen Tinte wirksam zu unterbinden. Dazu können beispielsweise Ventilsysteme, Plattenspeicher und Ausgleichssysteme mit kapillaren Zusatzspeichern verwendet werden.
Das unbeabsichtigte Austreten der Auftragsflüssigkeit kann beispielsweise durch Druck- oder Temperaturänderungen hervorgerufen werden. Die oben beschriebenen bekannten Systeme haben den Nachteil, daß zum Erreichen der Auslaufsicherheit regelmäßig zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden müssen. Diese Maßnahmen bedürfen in der Regel zusätzlicher Bauteile und führen daher zu aufwendigen Konstruktionen, wodurch die Fertigungskosten steigen.
Besonders problematisch gestalten sich derartige Maßnahmen, wenn von relativ kleinen Volumina der Auftragsflüssigkeit (wenige ml) auf größere Volumina übergegangen werden soll. Unter größeren Volumina wird hier eine Menge deutlich über 2 ml, also beispielsweise 10 ml, verstanden. Denn je größer das zu speichernde frei aufgenommene Volumen ist, um so größer müssen auch die herkömmlicherweise vorgesehenen Puffermaßnahmen – wie beispielsweise Kapillarspeicher – ausgelegt werden, weil das benötigte Ausgleichsvolumen bei gleicher Zusammensetzung der Auftragsflüssigkeit und gleichen Druck- und Temperaturänderungen mit dem Volumen der Auftragsflüssigkeit steigt.
Ein weiteres Problem bekannter Auftraggeräte besteht in der Gefahr des Auslaufens auch bei konstanten Randbedingungen (Druck und Temperatur), insbesondere im Falle deutlich erhöhter Volumina an frei aufgenommener Tinte. Im Inneren des Tanks entsteht bei bekannten Auftraggeräten ein Unterdruck, wenn die als Auftrageinrichtung dienende Schreibspitze in Schwerkraftrichtung, also nach unten, zeigt und die Förderleitung in Kontakt mit der frei aufgenommenen Tinte steht. Dieser Unterdruck kompensiert den hydrostatischen Druck der Flüssigkeitssäule. Daher laufen bekannte Geräte nicht schon bei Normalbedingungen aus.
Wird nun aber das Füllvolumen an freier Tinte erhöht, so erhöht sich auch der hydrostatische Druck, zumindest dann, wenn der Tank nicht nur in Radial-, sondern auch in Axialrichtung vergrößert wird, auf die Tintenleiteinrichtung, so daß ein größerer Unterdruck zur Kompensation erforderlich ist.
Die Erfindung geht von einem Stand der Technik aus, der von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gebildet ist. Im einfachsten Falle handelt es sich dabei um eine Flasche, durch deren Hals eine Förderleitung in das als Tank dienende Innere der Flasche eingeführt ist, wobei sich an dem anderen Ende der Förderleitung eine Auftrageinrichtung befindet. Der oben erwähnte Kanal wird dabei von dem Flaschenhals gebildet. Er umschließt die Förderleitung regelmäßig nicht gasdicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der oben genannten Art derart weiterzubilden, daß sie auslaufsicher ist, und zwar auch bei Druck- und/oder Temperaturerhöhungen, wobei der Aufwand für die Auslaufsicherheit minimal sein soll.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß in jeder Lage der Vorrichtung bezüglich der Richtung der Schwerkraft das unterhalb der ersten Mündung liegende Volumen des Tanks größer als ein Nenn-Füllvolumen der Vorrichtung ist.
Mit anderen Worten sieht die Erfindung vor, daß, ganz gleichgültig, wie man die Vorrichtung hält oder hinlegt, das in den Tank eingefüllte Produkt nie bis an die erste Mündung heranreicht. Dadurch ist sichergestellt, daß das Produkt nicht durch die erste Mündung auslaufen kann. Der einzige Weg aus dem Tank heraus führt demgegenüber über die (kapillar ausgebildete) Förderleitung. Diese ist aber auslaufsicher, weil sie nur Kontakt zur Flüssigkeit hat, wenn die Schreibspitze über dem Flüssigkeitsspiegel liegt.
Diese Auslaufsicherheit wird nicht nur im Hinblick auf Druck- und/oder Temperaturänderungen erzielt. Vielmehr wird durch die erfindungsgemäße Lösung der auf die Förderleitung bei in Schwerkraftrichtung zeigender Schreibspitze wirkende Druck deutlich reduziert, weil mangels Berührung mit der Tinte kein hydrostatischer Druck auf die Förderleitung wirkt. Mithin ist auf einfache Art und Weise eine Auslaufsicherheit bei konstanten Randbedingungen (Druck und Temperatur) sowie bei sich ändernden Randbedingungen gegeben.
Da der Kanal die Förderleitung nicht gasdicht umschließt und die erste Mündung in keiner Lage der Vorrichtung in Flüssigkeitsverbindung mit dem Produkt steht, besteht immer eine Verbindung zwischen dem Gasraum im Tank und der Außenwelt, so daß Druckerhöhungen ohne Probleme ausgeglichen werden können.
Die erfindungsgemäße Konstruktion ist besonders einfach. Ausgehend von der oben bereits beschriebenen Flasche muß der Flaschenhals in das Innere der Flasche hinein verlängert werden, beispielsweise bis zur geometrischen Mitte des Tankvolumens. Ausgleichsspeicher oder dergleichen sind demgegenüber nicht erforderlich.
Erfindungsgemäß bevorzugt gibt es mindestens eine Stellung der Vorrichtung bezüglich der Richtung der Schwerkraft, in der die Förderleitung mit dem Produkt in Förderverbindung steht.
Die Vorrichtung muß also nur in die genannte Stellung gebracht werden, um das Produkt durch die Förderleitung zu der Auftrageinrichtung zu fördern, was in der Regel wegen der Kapillarität der Förderleitung selbsttätig geschieht.
Die Förderleitung ist nach einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung flexibel.
Bei dieser Ausgestaltung kann sie sich beispielsweise unter ihrem Eigengewicht verbiegen und auch dann in das Produkt hineinreichen, wenn es sich nicht in der Verlängerung der Längsachse des Kanals befindet.
Bevorzugt hat zumindest das freie Ende des aus dem Kanal herausragenden Abschnitts der Förderleitung eine geringere Dichte als das Produkt.
Dadurch kann erreicht werden, daß das freie Ende auf dem Produkt aufschwimmt, was der Gefahr des Festsaugens der Förderleitung an der Tankwand vorbeugt.
Bevorzugt wird dabei ein Schwimmer an dem aus dem Kanal herausragenden Abschnitt der Förderleitung.
Diese Ausgestaltung vermeidet es, die Förderleitung selbst zu modifizieren, um deren Fördereigenschaften nicht zu beeinträchtigen.
Der Schwimmer ist dabei erfindungsgemäß bevorzugt an dem freien Ende des aus dem Kanal herausragenden Abschnitts der Förderleitung angeordnet.
Der Schwimmer hat nämlich am Ende der Förderleitung den größten Effekt.
Der Kanal ist erfindungsgemäß bevorzugt zumindest abschnittweise von dem Inneren eines Rohres gebildet.
Dadurch wird eine besonders einfache Konstruktion verwirklicht.
Als weitere Maßnahme gegen ein mögliches Festsaugen der Förderleitung an der Tankwand kann ein Halter zum Halten zumindest eines Teils des aus dem Kanal herausragenden Abschnitts der Förderleitung vorgesehen sein.
Dabei dient der Halter dazu, einen Mindestabstand zwischen der Förderleitung einerseits und der Tankwand andererseits sicherzustellen.
Der Halter kann ein Rohr aufweisen.
Dadurch ist wiederum eine konstruktiv besonders einfache Lösung gefunden.
Erfindungsgemäß bevorzugt wird ein Rohr mit zwei Abschnitten, von denen ein erster Abschnitt zumindest teilweise den Kanal bildet und ein zweiter Abschnitt zu einem Halter zum Halten des aus dem Kanal herausragenden Abschnitts der Förderleitung gehört.
Mit anderen Worten wird hier eine Lösung geschaffen, bei der sowohl der Kanal als auch der Halter von einem Rohr gebildet sind. Dies ist konstruktiv wiederum besonders einfach.
Dabei ist erfindungsgemäß weiter bevorzugt die erste Mündung von mindestens einer Durchgangsöffnung in dem Rohr gebildet.
Mit anderen Worten ist bei dieser Lösung zur Ausbildung des Kanals und des Halters ein einziges Rohr vorgesehen, das an geeigneter Stelle, also beispielsweise in der geometrischen Mitte des Tankvolumens, mindestens eine Durchgangsöffnung hat, durch die der oben bereits erwähnte Gasaustausch bei Druckerhöhung erfolgen kann.
Erfindungsgemäß weiter bevorzugt hat die Vorrichtung einen Boden, und stellt sich aus jeder Lage auf einer ebenen horizontalen Fläche selbsttätig auf den Boden.
Mit anderen Worten verwirklicht die Vorrichtung nach dieser Ausführung der Erfindung das Prinzip des „Steh-Auf-Männchens".
Nach einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat die Vorrichtung einen auf der der Auftrageinrichtung entgegengesetzten Seite liegenden Boden, wobei die Außenkontur der Vorrichtung und ihre Masseverteilung derart ist, daß sie sich aus jeder Stellung bezüglich der Richtung der Schwerkraft selbsttätig auf den Boden stellt.
Wiederum ist also das Prinzip des „Steh-Auf-Männchens" verwirklicht.
Schließlich ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt vorgesehen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung einen auf der der Auftrageinrichtung entgegengesetzten Seite liegenden Boden und eine konvexe Außenkontur hat und in jeder Lage auf einer horizontalen Ebene ihr Schwerpunkt bezüglich einer Vertikalen durch einen Auflagepunkt in der Ebene auf der Seite des Bodens liegt.
Auch diese Lösung verwirklicht das „Steh-Auf-Männchen"-Prinzip.
Im folgenden ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Dabei zeigen
1 eine schematische Längsschnittansicht einer Speicher- und Auftragvorrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 die Vorrichtung nach 1, jedoch auf den Kopf gestellt,
3 die Vorrichtung nach 1, jedoch auf der Seite liegend,
4 die gleiche Ansicht wie 1, jedoch von einer Variante der Vorrichtung, und
5 die gleiche Ansicht wie 1, jedoch von einer weiteren Variante der Vorrichtung.
Zu der Speicher- und Auftragvorrichtung nach den 1 bis 3 gehören ein Tank 10, in dem ein flüssiges Produkt 12 in freier Form aufgenommen ist, eine Förderleitung 14, ein Mantelrohr 16, eine Auftragsspitze 18 und ein Spitzenhalter 20. Das Innere des Mantelrohrs 16 bildet einen Kanal 22 für die Förderleitung 14. Es umschließt die Förderleitung nicht gasdicht. Die Förderleitung ist kapillar ausgebildet. Das heißt, sie fördert die Flüssigkeit aufgrund von Kapillareffekten aus dem Tank 10 hin zu der Auftragsspitze 18.
Eine erste Mündung des Kanals 22 ist mit der Bezugszahl 24 bezeichnet, eine zweite mit der Bezugszahl 26. Ein Abschnitt 28 der Förderleitung 14 erstreckt sich über die erste Mündung 24 hinaus aus dem Kanal 22 bis in die Flüssigkeit 12 hinein. Ein anderer Abschnitt 30 liegt innerhalb des Kanals 22.
Die zweite Mündung 26 steht nur über den Kanal 22 bzw. die darin aufgenommene Förderleitung 14 mit dem Inneren des Tanks 10 in Verbindung.
Die erste Mündung 24 liegt in der geometrischen Mitte des Tanks 10. Das Volumen des Tanks 10 ist zu weniger als der Hälfte mit der Flüssigkeit 12 gefüllt. Daher reicht die Flüssigkeit 12 in keiner Stellung der Vorrichtung bis an die erste Mündung 24 heran. Die Flüssigkeit 12 kann also nicht auslaufen. Dennoch besteht die Möglichkeit eines Druckausgleichs, beispielsweise im Falle von Druck- oder Temperaturerhöhungen. Es besteht nämlich unabhängig von der Lage der Vorrichtung immer eine Verbindung zwischen dem Gasraum des Tanks 10 und der zweiten Mündung 26 bzw. der Außenwelt, insbesondere weil das Mantelrohr 16 die Förderleitung 14 nicht gasdicht umschließt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die erste Mündung 24 niemals bis in die Flüssigkeit 12 hineinragt und daher immer offen für einen Gasaustausch ist.
An dieser Stelle sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die in den 1 bis 3 gezeigte Menge der Flüssigkeit 12 dem Nenn-Füllvolumen der Vorrichtung entspricht. Dieses Nenn-Füllvolumen beträgt weniger als die Hälfte des zum Aufnehmen der Flüssigkeit 12 zur Verfügung stehenden Volumens des Tanks 10.
Aus der Darstellung nach 3 ergibt sich, daß bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Förderleitung 14 steif ist. Sie kann aber auch flexibel ausgeführt sein. Dies würde bei der Stellung nach 3 bedeuten, daß sich die Förderleitung 14 unter ihrem Eigengewicht verbiegt, so daß sich der Abschnitt 28 absenkt. Damit sich dieser Abschnitt 28 nicht an der Wand des Tanks 10 festsaugt, kann ein „Schwimmer" an dem freien Ende des Abschnitts 28 angebracht sein. Ein solcher Schwimmer wäre beispielsweise ringförmig und würde bewirken, daß die Förderleitung nicht bis hin zu der Tankwand in die Flüssigkeit 12 eintauchen kann.
Eine andere Lösung des Problems des Festsaugens an der Tankwand stellt die Variante nach 4 dar. Danach ist das Mantelrohr 16 um einen Abschnitt 32 verlängert.
Der Abschnitt 32 dient dabei als Halter des über die erste Mündung 24 hinausstehenden Abschnitts 28 der Förderleitung 14. Die Mündung 24 ist dabei in Form von zwei Durchgangsöffnungen 34.1 und 34.2 in dem um den Abschnitt 32 verlängerten Mantelrohr gebildet. Alternativ kann auch ein entsprechend perforiertes, gewebtes oder gesintertes Rohrteil eingesetzt werden.
Die Ausgestaltung nach 5 unterscheidet sich von derjenigen nach den 1 bis 3 nur dadurch, daß der Tank 10 bauchiger ausgestaltet ist, d. h. eine konvexe Form hat, und der Boden 36 besonders massereich ausgeführt ist. Bei dieser Ausgestaltung stellt sich die Vorrichtung selbsttätig immer wieder auf den Boden 36. Dadurch ist immer ein Nachfließen der Flüssigkeit 12 in die Förderleitung 14 gewährleistet.
Die in der obigen Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

Vorrichtung zum Speichern und Auftragen eines flüssigen Produkts (12), mit einem Tank (10) zum Speichern des Produkts in freier Form, einer in den Tank hineinragenden Förderleitung (14), einer mit der Förderleitung verbundenen Auftrageinrichtung (18) und einem eine erste und eine zweite Mündung (24, 26) aufweisenden Kanal (22), in dem ein Abschnitt (30) der Förderleitung liegt, wobei die erste Mündung des Kanals in dem Tank liegt, die zweite Mündung nur über die Förderleitung mit dem Inneren des Tanks verbunden ist und die Förderleitung über die erste Mündung hinaus aus dem Kanal heraus in den Tank hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Lage der Vorrichtung bezüglich der Richtung der Schwerkraft das unterhalb der ersten Mündung liegende Volumen des Tanks größer als ein Nenn-Füllvolumen der Vorrichtung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens eine Stellung der Vorrichtung bezüglich der Richtung der Schwerkraft gibt, in der die Förderleitung (14) mit dem Produkt (12) in Förderverbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitung (14) flexibel ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das freie Ende des aus dem Kanal (22) herausragenden Abschnitts (28) der Förderleitung (14) eine geringere Dichte als das Produkt (12) hat.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Schwimmer an dem aus dem Kanal (22) herausragenden Abschnitt (28) der Förderleitung (14).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer an dem freien Ende des aus dem Kanal (22) herausragenden Abschnitts (28) der Förderleitung (14) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (22) zumindest abschnittweise von dem Inneren eines Rohres (16) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Halter (32) zum Halten zumindest eines Teils des aus dem Kanal (22) herausragenden Abschnitts (28) der Förderleitung (14).
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (32) ein Rohr aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Rohr (16, 32) mit zwei Abschnitten, von denen ein erster Abschnitt zumindest teilweise den Kanal (22) bildet und ein zweiter Abschnitt zu einem Halter zum Halten des aus dem Kanal herausragenden Abschnitts (28) der Förderleitung (14) gehört.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Mündung (24) von mindestens einer Durchgangsöffnung (34.1, 34.2) in dem Rohr (16, 32) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Boden (36) hat und sich aus jeder Lage auf einer ebenen horizontalen Fläche selbsttätig auf den Boden stellt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen auf der der Auftrageinrichtung (18) entgegengesetzten Seite liegenden Boden (36), wobei die Außenkontur der Vorrichtung und ihre Masseverteilung derart ist, daß sie sich aus jeder Stellung bezüglich der Richtung der Schwerkraft selbsttätig auf den Boden stellt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen auf der der Auftrageinrichtung (18) entgegengesetzten Seite liegenden Boden (36) und eine konvexe Außenkontur hat und in jeder Lage auf einer horizontalen Ebene ihr Schwerpunkt bezüglich einer Vertikalen durch einen Auflagepunkt in der Ebene auf der Seite des Bodens liegt.