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Absperrventil in einem Tintenspritzkopf
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Die Erfindung betrifft ein Absperventil in einem Tintenspritzkopf
der in Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
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Stand der Technik Durch die deutschen Offenlegungsschriften 2 132
082 und 2 164 614 sind Vorrichtungen zum Spritzen von Flüssigkeitstropfen bekannt,
bei denen einzelne Tropfen durch eine schlagartige Volumenveränderung einer Flüssigkeitskammer
aus einer Auslaßdüse gespritzt werden. Ein Spritzen von Tintenstropfen ist bei diesen
bekannten Anordnungen nicht mehr möglich, sobald Luft durch die Auslaßdüse in die
Kammer eingesaugt wird. Aus diesem Grunde sind die Abmessungen der Kanäle und damit
die Oberflächenspannung und die Kapillarkräfte der Flüssigkeit in der Auslaßdüse
so zu wählen, daß keine Luft In das System eindringen kann und daß nur ein Nachsaugen
aus dem Vorratsbehälter erfolgt. Durch diese Maßnahme wird ein Einsaugen von Luft
in den Spritzkopf beim Nachsaugen der ausgestoßenden Flüssigkeitsmenge aus dem Vorratsbehälter
vermieden. Wenn eine Maschine mit dem obengenannten bekannten Tintenspritzkopf zu
einem anderen Arbeitsplatz oder vom Hersteller zum Kunden transportiert wird, so
ist ein Strömen der Flüssigkeit zwischen dem Spritzkopf und dem Vorratsbehälter
nicht zu vermeiden. Durch dieses Strömen der Flüssigkeit kann es vorkommen, daß
Luft In die Kammer des als ventlllose Pumpe arbeitender. Spritzkopfes eingesaugt
wird. Dieses führt dazu, daß eine Benutzung der Maschine an einem anderen Arbeitsplatz
oder beim Kunden nicht immer möglich ist. Aus diesem Grunde muß der Spritzkopf ausgetauscht
oder zum Hersteller zum Nachfüllen geschickt werden.
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Dieses Lufteinsaugen in die Flüssigkeitskammer wird durch den Gegenstand
der deutschen Auslegeschrift 22 62 327 dadurch vermieden, daß ein Ventilraum mit
einem Ventil in dem Zulaufkanal von einem Vorratsbehälter zum Spritzkopf angeordnet
ist. Dieses Ventil ist über den Betriebsein- und -ausschalter betätigbar und sperrt
den Zulaufkanal während des Transports. Bei Serial-Schreibwerken, bei denen die
Spritzköpfe nicht bewegt werden, wird durch diese Maßnahme ein Luftelntrltt In Qas
System vermieden.
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In Schreibwerken mit einem in Zeilenrichtung bewegten Tintenspritzkopf
kommt es zu Beschleunigungsstö@en in der im Spritzkopf und in der Rohrleitung befindlichen
Schreibbflüssigkeit, die die Druck- und Kräfteverhältnisse in den Höhlräumen verändern,
so daß der Schreibvorgang durch Lufteintritt unterbrocken wird.
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Die eingedrungene Luft muß durch Evakuieren in einer Vakuumanlage
entzogen und der Tintenspritzkopf erneut mit Schreibflüssigket gefüllt werden.
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Dieses Lufteinsaugen während der Bewegung des Spritzkopfes wird durch
den Gegenstand des deutschen Patentes 2 3@@ 3@3 vermieden.
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Bei dieser bekannten Anordnung können sich die beim Beschleunigen
und Verzögern des Tintenspritzkopfes auftretenden Beschleunigungsstöße nicht mehr
so nachteilig auf die Tintentropfenbildung auswirken. Die in dem Tintenspritzkopf
angeordnet und als Schaltelement ausgebildete membrane ist aber in der Ruhrstellung
der Maschine nicht strömungsmitteldicht. Außerdem erfordern die Prallflächen noch
einen reccht komplizierten Aufbau, was wiederum mit hohen Herstellungskosten verbunden
ist. Auch erfordert dieses bekannte Schaltelement einen recht groben Raum. durch
die deutsche Patentanmeldung P 25 39 983.1-27 ist ein Absperrventil für einer Tintenspritzkopf
vorgeschalgen worden, welches bei kleinen Abmessungen und einfache Konstruktion
billIg herzustellen ist und
ein Lufteinsaugen in die Flüssigkeitskammern
verhindert. Hierdurch wird die Betriebssicherheit von Tintenspritzköpfen zwar mit
einfachen und billigen Konstruktionsmittelnn beträchtlich erhöht, aber diese Einrichtung
verhindert ebensowenig wie die anderen bekannten Anordnungen, daß das von der Tinte
mitgeführte Gas nicht in den Spritzkopf gelangt.
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Aufgabe Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Gegenstand der
deutschen Patentanmeldung 25 39 983.1-27 so weiterzubilden, daß auch ein Eindringen
der In der Tinte enthaltenen kleinen Gasbläschen und der In der Tinte gelösten Gase
in den Tintenspritzkopf verhindert wird. Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch
1 gekennzeichneten Erfindung gelöst.
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Das erfindungsgemäße Absperrventil verhindert einerseits ein Lufteinsaugen
in den Tintenspritzkopf sowohl während des Betriebes als auch beim Transport und
ermöglicht andererseits, daß dem Tintenspritzkopf nur gasfreie Tinte zugeführt wird.
Die als Absperrventil dienende Schraubenfeder dient gleichzeitig als Verdampfungskernzentrum,
wobei die kleinen Gasbläschen sich an den Windungen der. Schraubenfeder absetzen
und zu gröberen Rlasen vereinigen. Die großen Blasen können darm. leichter aufsteIgen
und können dann durch ein entsprechendes Ventil aus dem Spritzkopf entfernt werden.
Durch die vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgegenstandes nach Anspruch 2 wird
erreicht, daß die Gasblasen sich noch schneller von den Windungen der Schraubenfeder
ablösen.
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Erläuterung der Erfindung Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung
eines längs der Druckzeile bewegbaren Wagens mit einem Tintenspritzkopf, Figur 2
ein erstes Ausführungsbeispiel eines Absperrventiles fur den Tintenspritzkopf, Figur
3 ein zweites Ausführungsbeispiel für ein wbsperrventil 1 Figur 4 eine Einzelheit
aus Figur 1 und Figur 5 die Schraubenfeder gemäß Figur 2 in einer ausgelenkten Arbeitslage.
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In Figur 1 ist ein Spritzkopf 1 zum Erzeugen von Schriftzeichen aus
Tintentröpfchen auf einem Aufzeichnungsträger 7 mit mehreren Spritzeinheiten dargestellt.
Dieser Spritzkopf 1 ist auf einem Schlitten 2 fest angeordnet, welcher auf einer
Achse 3 verschiebbar gelagert und mittels einer Gewinde-spindel 5 längs des sufzeichnungsträgers
7 transportierbar ist. Die Gewinde-spindel 5 ist z. 3. mittels eines Schrittmotores
9 antreibbar. Der Sprltzkopf 1 ist über einen Verteiler 14 mit zwei flexiblen Schläuchen
11, 12 verbunden, welche über einen Verteiler 10 mit einen Vorratsbehälter 13 fließverbunden
sind.
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In der Figur 4 ist ein Teilausschnitt des Spritzkopfes 1 aus der Figur
1 dargestellt. Die in dem Spritzkopf angeordneten Tintenkammern 16 weisen einerseits
Auslaßdüsen 18 auf und sind andererseits in bekannter Weise durch je eine elastisch
ausgebildete Membran 19 abgedeckt. An diese Membran 19 ist ein als elektromechanische
Wandlereinrichtung
ausgebildeter piezoelektrischer Kristall 21 angeschlossen, der zur Erzeugung von
kurzzeitigen Impulsen dient. Die Kristalle 21 erhalten die Steuerimpulse über Leitungsdrähte
17 von einer Steuereinrichtung 25.
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Gemäß der Figur 2 besteht der Verteiler 14 aus einer Ventilkammer
27, welche mit den Zuflußleitungen 11, 12 und mit der Abflußleitung 23 in Fließverbindung
steht. Die Abflußleitung 23 ist mit den Tintenkammern 16 fließverbunden. In der
Ventilkammer 27 ist eine ihrer Ruhelage strömungsmitteldichte Schraubenfeder 29
angeordnet, welche mit ihrem einen Ende über die abflußleitung 23 gestülpt und mit
ihrem anderen freischwingenden Ende durch. einen als Schwenkmasse ausgebildeten
Stopfen 31 abgeschlossen ist. in der Ruhelage des Spritzkopfes liegen die Windungen
der Schraubenfeder 29 so dicht zusammen, daß keine Tinte von dem Vorratsbehälter
13 über dIe a Zuflußleitungen 11, 12 über die Ventilkammer 27 zum Spritzkopf strömen
kann.
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Eine sichere Dichtung der Schraubenfeder 29 wird dadurch erzielt,
daß diese (29) eine Ummantelung aus einem elastischen Kunststoff aufweist. Damit
die Wirkung der als Absperrventil ausgebildeten Schraubenfeder auch beim Transport
der Maschine gewährleistet ist, weist die Ventilkammer 27 an ihrer dem freier. Ende
der Scrhaubenfeder 29 zugewandten Wand eine Plattenmembran 33 auf, welche durch
einen steuerbaren Andruckhebel 35 gegen die untere Windung der Schraubenfeder 29
drückbar ist. Der Andruckhebel 35 ist über eine Zugstange 37 mit einem Betriebsein-
und -ausschalter 39 verbunden. In der Wirkstellung des Andruckhebels 35 ist e,ne
Schwenkbewegung des freien Endes der Schraubenfeder 29 nicht möglich, wodurch auch
jegliches Fließen von Tinte von der Ventilkanmer 27 zu der Abflußleitung 23 unterbunden
wird. Durch die arretierte
strömungsmitteldichte Schraubenfeder
wird ein Lufteinsaugen während des Transportes des Spritz-Schreibwerkes vermieden,
da die beim Transport in den Zuflußleitungen auftretenden Schwingungen nicht auf
die Flüssigkeit in den Kammern 16 des Spritzkopfes übetragen werden können. Beim
Transport des Spritz-Schreibwerkes wird also ein Lufteinsaugen in die Tintenkammern
vermieden.
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Beim Einschalten der Maschine nimmt der Andruckhebel die in der Figur
2 dargestellte Stellung ein, wobei die Plattenmembran 33 nicht mehr mit dem freien
Ende der Schraubenfeder 29 in ;erührung steht. Bei Freigabe der Schraubenfeder 29
durch den Andruckhebel 35 ist die Schraubenfeder 29 noch nicht tintendurchlässig,
da die Windungen noch dicht zusammenliegen. Beim Druckvorgang wird durch die bei
der Bewegung Ges Schlittens tretenden Beschleunigungskräfte das freie Ende der Schraubenfeder
29 derart in Schwingungen versetzt, daß Tinte durch die voneinander abhebenden Federwingungen
nachströmen kann. Die Schraubenfeder 29, der als Schwingmasse ausgebildete Stopfen
3@ und die Ventilkammer 27 sind so zu dimensionieren, daß die Schwingungen der Schraubenfeder
29 keine Störungen bei der Tropfenbildung hervorrafen ur.å eIn Kachströmen von Tinte
beim Saugvorgang der zurückschwingenden Kristalle 21 inner gewährleistet ist. Hierdurch
wird ein Lufteinsaugen in die Austrittsdüse 18 vermieden und die Betriebssicherheit
des Tintenspritz-Schreibwerkes noch mehr erhöht. Bei der schrittweisen Bewegung
des Wagens beim Abdruckvorgang wird der Schwingvorgang des freien Endes der Schraubenfeder
29 nicht unterbrochen. Selbst wenn der Wagen sich kurzzeitig in Ruhe befinden sollte,
dann schwingt das freie Ende der Schraubenfeder 29 immer noch nach. Übrigens besteht
jedes
Schriftzeichen in bekannter Weise aus mehreren Spalten. Normalerweise
wird bei jedem Schreibvorgang der Schreibkopf erst in die Druckstellung gefahren,
so daß ein Schwingen der Feder durch die schrittweise Bewegung i.--er gegeben ist.
Die zum schnellen, spaltenweise Drucken der Schriftzeichen erforderlichten Schrittbewegung
des Schlittens isv so ausgelegt, daß der nächste Schritt oereits unmittelbar nach
dem Abdruck einer Spalte erfolgt und die Schraubenfeder 29 entsprechend auslenkt.
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Hierdurch wird gewährleistet, daß die Schraubenfeder 29 beim Nachsaugen
von Tinte aus dem Vorratsbehälter ,3 immer ausgelenkt ist. In der Ventllka=ier 2?
sind zwei Anschläge 30, 32 angeordnet, die die Auslenkung des freischwingenden Enges
der Schraubenfeder 29 und damit das Abheben der einzelnen Windungen voneinanker
derart begrenzen, daß nur kapillarwirksame Spalten zwischen diesen entstehen können.
Diese kapillarwirksamen Spalten verhIndern, daß die von der Tinte mitgeführten Gasbläschen
in den Tintenspritzkopf 1 gelangen. Die kleinen Gasbläschen setzen sich daher an
den Windungen der Schraubenfeder 2q ab und vereinigen sich zu größeren Gasblasen.
Diese großen Gasblasen können dann leIchter aufsteigen und durch in der Ventilkammer
27 angeordnete Ventile 34, 36 aus dieser Ventilkammer 27 entfernt' werden. Die als
Absperrventil ausgebildete Schraubenfeder 29 dient also gleichzeitig als Gasbläschensperre,
wodurch verhindert wird, daß Gasblasen in den Tintenspritzkopf gelangen und die
Betriebssicherheit gefährden.
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In der Figur 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer als Absperrventil
ausgebildeten Schraubenfeder 41 dargestellt. Hierbei ist die Schraubenfeder 41 in
einer Ventilkammer 43 angeordnet, an welche die Zuflußleitungen 11, 12 und die Abflußleitung
23 zu den Tintenkammern 16 gemäß Figur 4 angeschlossen sind. Die Schraubenfeder
41
ist mit ihrem offener Ende wi der ser die Abflußleitung 23 gestülpt und an ihrem
freien Ende durch einen Stopfen 45 abgeschlossen. In der Ruhestellung werden ule
lt Kunststoff ummantelnden Windungen der Schraubenfeder 41 durch eine Steuervorrichtung
derart zusammengedrückt, daß keine Tinte von der Zuflußleitung 11, 12 zur Abflußleitung
23 strömen kann. Die Steuervorrichtung besteht z. B. aus einem Elektromagenten 47.
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Sie kann allerdings auch rein mechanisch ausgebildet und von dem Betriebsein-
und -auschalter bedienbar sein. Wenn die Maschine nun eingeschaltet wird, entregt
sich der Magnet 47, wodurch die Schraubenfeder 41 entarretiert wird. Hierbei haben
sich die Windungen der Schraubenfeder 41 gemäß Figur 3 soweit voneinander ab, daß
zwischen diesen kapillarwirkasame Spalten entstehen. Diese kapillarwirksamen Spalten
verhindern wieder, daß von der Tinte mitgeführte Gasbläschen in den Tintenspritzkopf
gelangen. Die Gasblascnen setzen sich wieder an den Windungen der Schraubenfeder
41 ab und vereinigen sich zu größeren Blasen, welche dann leichter aufsteigen können.
Durch Auslaßventile 38, 40 können die aufgestiegenen Gasblasen dann aus der Ventilkammer
43 entfernt werden. Das voneinander Abheben aer Windungen der Schraubenfeder 41
wird durch Anschlagen des Stopfens 45 gegen einen Anschlag 46 begrenzt. Hierdurch
wird gewährleistet, daß die Spalten zwischen den Windungen der Schraubenfeder 41
bei deren Freigabe nicht zu groß werden und kapillarwirksam bleiben.
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Der Anschlag 46 könnte selbstverständlich auch einstellbar angeordnet
sein. Die Schraubenfeder 41 in der Ventilkammer 43 ist allerdings auch noch derart
ausgebildet, daß sie durch plötzliche Druckanstiege in der Zuflußleitung 11, 12
und in der Schaltkammer 43 zusammendrückbar und dadurch kurzzeitig strömungsmitteldicht
wird. Hierdurch können sich plötzliche Drückerhöhrungen In der Zuflußleitung nicht
störend auf die Tintentropfenbildung auswirken.
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Durch das erfindungsgemäße Absperrventil wird die Betriebssicherheit
der
Tintenspritz-Schreibwerke sowohl beim Transport als auch im Betriebszustand beträchtlich
erhöht. Einerseits wird ein Einsaugen von Luft in die Austrittsdüsen 18 von außen
verhindert und andererseits wird dem Tintenspritzkopf 7 nur Tinte zugeführt, die
keine Gasblasen mehr enthält.
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L e e r s e i t e