DE3033352A1

DE3033352A1 - Fluessigkeitsstroemungsanordnung

Info

Publication number: DE3033352A1
Application number: DE19803033352
Authority: DE
Inventors: George W. River Grove Ill. Arway
Original assignee: Videojet Systems International Inc; AB Dick Co
Current assignee: Videojet Technologies Inc
Priority date: 1979-09-10
Filing date: 1980-09-04
Publication date: 1981-03-26
Also published as: AU6198580A; JPH0147312B2; DE3033352C2; US4234885A; FR2464754A1; GB2057975A; GB2057975B; AU528331B2; FR2464754B1; JPS5649274A; CA1130641A

Description

PATENTANWÄLTE

WUESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS - GOET2

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEPORE THE EUROPEAN PATENT OPiICE MANDATAIRES AGREES PRES l'oFFICE EUROPÄEN DES BREVETS

DR.-JNG. FRANZ TUESTHOFF

DR. PHIL. FREDA TUESTHOPF (1927-J9J6) D1PL.-ING. GERHARD PULS (19J2-1971) DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN DR.-ING.DIETER. BEHRENS DIPL.-ING.; DIPL₁-TUrIRTSCH₁-INCRUPERT GOETZ

1A-53 912

D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2 telefon: (089) 6620 51 telegramm: protectpatent telex: 524070

Patent anme 1 d. u η g-

Anmelder:

A. B, DICK COMPANY

5700 West Touhy Avenue, Chicago, Illinois 60648, U.S.A,

Titel:

Flüssigkeitsströmungsanordnung

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DR.-ING. PRANZ WUESTHOFP

PATENTANWÄLTE _DR. _pHIL. _{FREDA WMTH0F}, (^„

WUESTHOFF -v.PECHMANN -BEHRENS-GOETZ D₁Fr-ING. gerhard puls {ι₉,ζ-ι₉₇τ)

ζ . DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN

-PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE DK..-ING. DIETER BEHRENS

MANDATAIRES AGRiES PRES l'oPFICE EUROPEEN DES BREVETS DIPL.-ING.J DIPL.-VIRTSCH.-ING. RUPERT G0ET2

D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2

telefon: (083) 66 20 j ι Telegramm: protectpatent telex: 524070

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Beschreibung

Flüssigkeitsstromungsanordnung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, mit der einem Kopf Druckflüssigkeit zugeführt"wirä. Bei dieser Anordnung ist unter Verwendung eines vom Kopf entfernt angeordneten Ventils eine rasche und zwangsläufige Beendigung der Flüssigkeitsströmung möglich. Als ein Beispiel für die Anwendung der Erfindung sei auf Tintenstrahldrucker verwiesen, die mit Druckköpfen mit einer oder mehreren Öffnungen arbeiten, aus denen Tinte oder dgl. unter Druck auf ein Aufzeichnungsmaterial, z.B. Papier ausgetrieben wird (US-PS 3 596 2?5 und 3 k\6 153). Bei Tintenstrahldruckern, die mit Druck arbeiten, um 'einen Flüssigkeitsstrom oder eine Tropfenkette auszutreiben, ist es wünschenswert, das beim Abschalten der Anlage auftretende Ausfließen oder Sabbern der Flüssigkeit zu vermeiden. Es wurde schon versucht, dies durch Anordnen eines Steuerventils in unmittelbarer Nähe des Druckkopfes zu vermeiden. Das Ventil muß aber meistens von besonderer Bauart sein, damit es den Gegebenheiten hinsichtlich des Platzes und der Gestalt zum Anbringen in der Nähe des Druckkopfes entspricht. Es hat sich erwiesen, daß das Auslaufen am Druckkopf im wesentlichen durch die Kontraktion der elastischen Leitung zwischen dem Druckkopf und dem entfernt angeordneten Absperrventil verursacht

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wird. Meistens ist eine elastische Leitung vorgesehen, um das Anbringen und die Bewegung des Druckkopfes zu erleichtern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flüssigkeitsströmungsanordnung zu schaffen, "bei der das Ausströmen der Flüssigkeit am Kopf im wesentlichen gleichzeitig mit dem Schließen des Ventils aufhört und kein Sabbern stattfindet.

Im einzelnen ist die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe in den Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung schafft eine Einrichtung, mit der die Expansion und anschließende Kontraktion der flexiblen Leitung zwischen dem Steuerventil und dem Druckkopf, dem die Leitung Druckflüssigkeit zuführt, beschränkt wird, so daß beim Schließen des Ventils die Flüssigkeitsströmung am Druckkopf sofort aufhört und keine Flüssigkeit mehr ausfließt. Hierzu wird die Anlage so betätigt, daß die Leitung beim Schlie3en des entfernt angeordneten Ventils zum Beendigen der Flüssigkeitsströmung nicht in expandiertem oder gestrecktem Zustand ist. Es herrscht also kein Druck auf der Flüssigkeit in der Leitung stromabwärts vom Steuerventil, wenn das Ventil in geschlossene Stellung gebracht wird. Das gewährleistet eine Beendigung der Flüssigkeitsströmung am Druckkopf im wesentlichen gleichzeitig mit dem Schließen des Ventils, obwohl dieses in ziemlichem Abstand vom Druckkopf angeordnet sein kann. Gemäß der Erfindung ist es nicht mehr nötig, das Ventil als Teil der Druck- ■ kopfanordnung vorzusehen, so daß ein Standardventil vorgesehen und die Gesamtgröße ebenso wie die Betriebseinschränkungen des Druckkopfes verringert sein können.

Die als Beispiel herangezogene Anlage, in der die Erfindung verwirklicht ist, weist eine erste Leitung aus einem elastischen Material auf, durch welche eine Markierungsflüssigkeit oder Tinte von einer Druckflüssigkeitsquelle zu einem Druck-

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kopf geleitet wird. In die Leitung ist ein Steuerventil eingeschaltet, um die Tintenströmung in der Leitung und damit zum Druckkopf ein- oder auszuschalten. Mit dieser ersten Leitung ist eine zweite Leitung..koaxial angeordnet, die vom Steuerventil zum Druckkopf verläuft. Diese zweite Leitung ist mit der ersten Leitung vorzugsweise an beiden Enden so verbunden, daß ein Mantelbereich gebildet wird, der sich über die gemeinsame Länge der beiden Leitungen erstreckt und druckbeaufschlagt werden kann. In der zweiten Leitung ist eine Öffnung, vorgesehen, über die eine Druckquelle über ein weiteres Steuerventil mit dem Mantelraum verbunden^werden kann, um zunächst Druck aufzubringen, der im wesentlichen dem in der ersten Leitung herrschenden Druck entspricht, und zweitens den Druck an der Außenseite der ersten Leitung zu entlasten, wenn der auf die Flüssigkeit innerhalb der Leitung wirkende Druck aufgehoben wird, um die Anlage abzuschalten.

Wenn also die beiden Steuerventile gleichzeitig in die jeweilige geschlossene Stellung gebracht werden, ziehen sich die Wände der ersten Leitung nicht zusammen, weil" im wesentlichen der gleiche Druck an der Außenseite der Leitung wie an der Innenseite der Leitung eingehalten ist. Wenn also das jeweilige Steuerventil betätigt wird, nämlich das erste zum Beendigen der Tintenströmung in der ersten Leitung und das andere zur Entlastung des auf die Außenseite der ersten Leitung wirkenden Drucks, wird der gesarate Druck aufgehoben, der auf die Tinte zwischen dem Ventil und dem Druckkopf wirkt, und die Strömung der Flüssigkeit am Druckkopf wird gleichzeitig mit der Betätigung der~ Ventile unterbunden.

In einer- Anlage zum Steuern der Strömung von Druckflüssigkeit zu einem Kopf, beispielsweise dem Druckkopf eines Tintenstrahldruckers, durch eine elastische Leitung ist eine weitere, äußere Leitung vorgesehen, die eine die innere Leitung umgebende, druckbeaufschlagbare Mantelzone bildet, welche sich vom Druckkopf zu- einem entfernt angeordneten Steuerventil für die Flüssigkeitsströmung erstreckt, wobei die Mantelzone unter

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Verwendung einer Steuerung durch Betätigung eines Ventils gleichzeitig mit dem Schließen oder Abschalten des Steuerventils für die Flüssigkeitsströmung von Druck entlastet wird, um ein Tröpfeln oder Ausfließen von Flüssigkeit am Druckkopf unmittelbar nach dem Abschalten zu vermeiden.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein Teil eines Tröpfchenschreibers, der die Erfindung verkörpert, schematisch dargestellt, wobei Teile einer ersten und zweiten Leitung im Schnitt gezeigt sind.

Als Beispiel für die Erfindung ist hier ein Tröpfchenschreiber gezeigt, der eine Tintenzufuhranordnung 10 aufweist. Schreibflüssigkeit oder Tinte wird einem Druckkopf 11 zugeführt, aus dem sie beispielsweise in Tröpfchenform, wie gezeigt, auf ein hier nicht gezeigtes Aufzeichnungsmaterial abgegeben wird. Kit dem Druckkopf 11 ist ein Druckflüssigkeitsvorrat 12 über eine Leitungsanordnung 14- verbunden, in die ein Steuerventil 15, z.B. ein allgemein erhältliches Solenoidventil eingeschaltet ist. Außerdem gehört zur Leitungsanordnung eine flexible Leitung l6 aus elastischem Werkstoff, z.B. aus "Cobothan" (Warenzeichen der Firma Cobon Plastics Co.) und eine Tintenstrahldüse 18 gemäß US-PS 3 972 474, die mit einer Öffnung 19 versehen ist. Zum Beschriften einer Oberfläche kann als Flüssigkeit Tinte oder eine andere üblicherweise in Tintenstrahldruckern verwendete Beschriftungsflüssigkeit verwendet werden, die durch Öffnen des Steuerventils 15 unter Druck vom Druckflüssigkeitsvorrat 12 dem Druckkopf 11 zugeführt wird.

Gemäß der Erfindung wird die Leitung 16, in der Flüssigkeit unter Druck zum Druckkopf 11 transportiert wird, praktisch über im wesentlichen die ganze Länge zwisehen dem Steuerventil 15 und dem Druckkopf 11 in stabilem Zustand gehalten und >,-e-

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der gestreckt noch zusammengezogen, so daß beim Abschalten der Anlage keine Flüssigkeit aus dem Druckkopf sabbert. Um die erste Leitung 16 herum ist koaxial eine zweite Leitung 21 angeordnet, die mit der ersten Leitung eine druckbeaufschlagbare Zone bzw. einen Mantelbereich 20 bildet. Die zweite Leitung 21 hat einen größeren Druchmesser als die erste Leitung l6,so daß zwischen beiden ein Baum geschaffen wird. Die Leitung 21 ist mit der ersten Leitung 16 an einem Ende in der Nähe des Steuerventils 15 in einer abgedichteten Verbindungsstelle 22 und in ähnlicher Weise am anderen Ende in der Nähe des Druckkopfes 11 in einer abgedichteten Verbindungsstelle 2k- verbunden.

Um den Mantelbereich 20 un die erste Leitung 16 herum mit Druck zu beaufschlagen, so daß die Expansion der Leitung im wesentlichen verhindert wird, hat die zweite Leitung 21 eine Öffnung 25, an die eine Druckquelle 26 über eine Leitung 28 und ein Dreiwegeventil 29 anschließbar ist. Das Dreiwegeventil 29 ist von einer Ventilsteuerung 30 betätigbar, mit der auch das Steuerventil 15 betätigt wird, um zu gewährleisten, daß der Druck im Innern und an der Außenseite der die Flüssigkeit transportierenden Leitung 16 ausgeglichen ist. Um den Druck innerhalb des Mantelbereichs 20 beim Abschalten zu entlasten, hat das Dreiwegeventil 29 eine Entlastungsöffnung 31» die in die Umgebung führen kann, wenn als Druckfluid Luft benutzt wird, oder zu einem geeigneten Sumpf führt, wenn eine Flüssigkeit, z.B. Tinte als Mittel zur Druckbeaufschlagung dient. Die Druckquelle 26 und der Druckflüssigkeitsvorrat können dieselbe Quelle sein, wobei entsprechende Verbindungen vorgesehen sind, die dem Fachmann geläufig sind. In einem Fall dient als Druckquelle 26 eine Druckluftquelle mit einem Druck-

niveau von ^-,20 kg/cm (60 psi), um den Druck auszugleichen, der auf die Tinte innerhalb der Leitung 16 wirkt, wenn die Anlage ein Tintenstrahldrucker ist.

Da der.an der Außenseite der Leitung 16 wirkende Druck im

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wesentlichen dem an der Innenseite der Leitung 16 herrschenden Druck gleichgehalten wird, wird der auf die Tinte in der Leitung 16 zwischen dem Steuerventil 15 und dem Druckkopf 11 wirkende Druck sofort "beim Schließen des Steuerventils 15 entlastet. Bei Tintenstrahldruckern, kann sich üblicherweise die die Flüssigkeit transportierende Leitung bei Druckbeaufschlagung der Anlage normal dehnen. Wenn dann das Steuerventil 15 geschlossen wird, wird zwar wegen der Isolierung der Druckflüssigkeitsquelle der meiste Druck von der Flüssigkeit genommen, aber wegen der Kontraktion der elastischen Wände der Leitung l6 wirkt vorübergehend ein abnehmender Druck weiterhin auf die Tinte. Deshalb kann Tinte aus der Düse sabbern oder nachfließen, auch wenn das Steuerventil I5 schon geschlossen ist. Die Menge dieser ausfließenden Flüssigkeit nimmt mit der Länge der Leitung stromabwärts vom Steuerventil 15 zu. Durch das Entweichen von Flüssigkeit aus diesem Teil der Leitung, insbesondere wenn es sich um Tinte bei einem Tintenstrahldrucker handelt, kann der Bereich in der Schreibumgebung, wo die Strömungssteuerelemente angeordnet sind, verschmutzt werden. Zu diesen Steuerelementen können z.B. Laderinge und Umlenkplatten eines Tintenstrahldruckers gehören. Außerdem kann sich auströpfelnde Flüssigkeit um die Öffnung 19 herum ansammeln und schließlich zu fehlerhaftem Arbeiten des Druckers führen. Mit einem Tintenstrahldrucker, an dem die Erfindung verwirklicht war, konnte ohne Ausfließen von Flüssigkeit aus dem Druckkopf gearbeitet werden, obwohl der Druckkopf 11 über eine 7» 6. m (25 Fuß) lange Leitung mit dem entfernt angeordneten Steuerventil 15 verbunden war.

Hier ist zwar eine koaxiale Leitungsanordnung ein Paar gleichzeitig betätigbarer Ventile für den Druckausgleich im Innern und an der Außenseite der ersten Leitung zum Verhindern einer ungesteuerten Flüssigkeitsströmung aus der Öffnung des Druckkopfes beim Abschalten beschrieben worden, aber es können auch für den Fachmann offenkundige, gleichwertige Elemente innerhalb des Rahmens der Erfindung vorgesehen sein.

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Claims

DR.-ING. PRANZ TUESTHOFF

PATENTANWÜlTE _{DR PH1L}. _{FREDA VÜESTHOPP}

WUESTHOFF-v.PECHMANN-BEHRENS-GOET2 ₀,,^-,_Μβ.gebärd puls

DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANK PROPESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE DR.-ING. DIETER BEHRENS

MANDATAIRES AGREES PRES eOfFICE EUROFEEN DES BREVETS DIPL.-ING.; DIPL.-TTIRTSCH.-ING. RUPERT GOET2

D-8000 MÜNCHEN 90

3 D 3 3 3 5 2 SCHWEIGERSTRASSE 2

telefon: (089) 66 zo ji telegramm: frotectpatent telex: j24070

53 912 Patentansprüche :

iJ Flüssigkeitsströmungsanordnung mit einem Druckflüssigkeitsvorrat, einem Kopf, aus dem die Flüssigkeit wahlweise abgebbar ist, einem Steuerventil, das dem Kopf Flüssigkeit zuführt oder die Flüssigkeitszufuhr unterbindet, und einer das Steuerventil mit dem Kopf verbindenden, elastisch aufweitbaren Leitung für die Flüssigkeit,

gekennze ichnet durch eine Druckbeaufschlagungs- und Druckentlastungseinrichtung (21, 28, 29, 26), die der Flüssigkeits-Strömungsanordnung stromabwärts vom Steuerventil (15) Druck zuführt, im wesentlichen gleichzeitig mit dem Steuerventil betätigbar ist und in der Größe so bemessen ist, daß sie dem Ausfließen einer Flüssigkeitsmenge aus dem Druckkopf (11), wenn das Steuerventil (15) der Leitung (16) keine Druckflüssigkeit mehr zuführt, entgegenwirkt.
2. Flüssigkeitsströmungsanordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbeauf-

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schlagungs- und Druckentlastungseinrichtung einen Mantelbereich (20) aufweist, der die Leitung (l6) im wesentlichen umschließt und von einer weiteren Leitung (21) gebildet ist, und gemeinsam mit der Leitung (16) druckbeaufschlagbar und druckentlastbar ist, wobei der sonst auftretenden Expansion und Kontraktion der Leitung (16) bei Zufuhr bzw. Nichtzufuhr von Druckflüssigkeit im wesentlichen entgegengewirkt wird.
3. Flüssigkeitsströmungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitung (16) flexibel und rohrförmig ist, daß die weitere Leitung (21) gleichfalls flexibel und rohrförmig ist, daß sich die Leitung (l6) durch die andere Leitung (21) erstreckt, welche die Leitung (16) umgibt und sich im wesentlichen über deren gesamte Länge erstreckt.

k. Flüssigkeitsströmungsanordnung nach Anspruch 3 einen Tintenstrahldrucker, bei dem die Flüssigkeit Tinte ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Druckbeaufschlagungs- und Druckentlastungseinrichtung eine Druckquelle (26) für Fluiddruck und eine Drucksteuereinrichtung aufweist, die zwischen die Druckquelle (26) und den Mantelbereich (20) geschaltet ist und diesem von der Druckquelle (26) unter Druck stehendes Fluid zuführt oder nicht zuführt, daß mit der Ventileinrichtung und der Drucksteuereinrichtung (29) eine Steuerung (30) gekoppelt ist, die gleichzeitig die Tintenströmung in der Leitung beendet und den Druck im Mantelbereich entlastet.

5· Flüssigkeitsströmungsanordnung nach Anspruch ^J-, dadurch gekennzeichnet , daß als Drucksteuereinrichtung ein Dreiwegeventil (29) vorgesehen ist, welches (über eine Leitung 28) mit dem Mantelbereich (20) verbunden ist, und daß ein Sumpf (3I) vorgesehen ist, wobei das Dreiwegeventil (29) so betätigbar ist, daß es wahlweise die Strömung von Druckfluid von der Druckquelle (26) zum Mantel-

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bereich (20) und vom Mantelbereich (20) zum Sumpf (3D-steuert, wobei die Steuerung (30) so betätigbar ist, daß sie gleichzeitig die Tintenströmung in der Leitung (16) beendet und das Dreiwegeventil (29) vom Mantelbereich (20) zum Sumpf (31) öffnet. . . .

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