DE4031484A1 - Ballschreiber - Google Patents

Description

Der erfindungsgemäße Ballschreiber ist zum Aufrollen von Schreib- und Malflüssigkeit, von Klebstoffen sowie von Farbe zum Beschrif­ ten technischer Erzeugnisse geeignet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In der Praxis gibt es eine hohe Zahl von Varianten von Flüssig­ keitsschreibgeräten. Auf dem hier anvisierten Anwendungsgebiet der breitschreibenden Geräte dominieren Faser- und Filzschreiber in Einweg- oder Nachfüllausführung. Es gibt auch schon Auftragsgerä­ te mit Faser- oder Filzspitze und Nachfüllpatronen. Auch sind Schreiber mit Pinselspitze bekannt. Für Klebstoffe verwendet man gelartige Stifte oder Auftragsgeräte mit elastischem Behälter und einem porösen Applikatorkopf, wie in DE-OS 31 34 489 beschrieben. Bekannt sind auch Systeme mit feststehendem porösen oder mit Boh­ rungen versehenem Kugelkopf, dabei ist jedoch immer ein Druck auf einen elastischen Behälter oder einen Kolben auszuüben, was die Handhabung umständlich macht. Versuche, farbige Schreibflüssigkeiten, Anstrichstoffe oder Kleb­ stoffe mit einer Art Kosmetikroller, z. B. entsprechend DE-PS 27 24 099 auftragen zu wollen, sind bisher nicht erfolgreich gewe­ sen.

Ursache dafür ist in erster Linie die Tatsache, daß mit geringer werdender Füllung des Gerätes die durch Temperaturerhöhung durch Handwärme erwärmte Luft im Inneren des Rollers sich soweit aus­ dehnt, daß Flüssigkeit in größeren Mengen unkontrolliert zwi­ schen Kugel und Kugelfassung austritt und Schutzkappe und Gerät verschmutzt. Der gleiche unangenehme Effekt tritt auf, wenn der Rollerschreiber bei etwas höherem äußeren Luftdruck zugeschraubt wurde und später nach Außenluftdruckabfall aufgeschraubt wird. Dabei expandiert die sich im Behälter befindliche Luftmenge und drückt Flüssigkeit aus der Spitze heraus.

Die erfindungsgemäße Lösung soll die Nachteile dieser möglichen Konstruktionen verhindern.

Ziel der Erfindung

Es soll ein Auftragsgerät geschaffen werden, daß aus insgesamt drei bis fünf Einzelteilen kostengünstig herstellbar ist, mehre­ re 10 ml Flüssigkeit enthalten und nachfüllbar ausgeführt sein kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die technisch begründete Aufgabe ist ein relativ breitschreiben­ der Ballschreiber mit der Möglichkeit des kontrollierten Flusses von Auftragsflüssigkeit, weitgehend unabhängig von Temperatur und Luftdruckschwankungen.

Das Wesen der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, die durch Innendruckerhöhung der Luftsäule innerhalb des Behälters durch Außentemperaturanstieg oder durch Abfall des äußeren Luftdruckes aus dem Flüssigkeitsbehälter verdrängte Schreibflüssigkeit ste­ tig von den mit der Außenluft kommunizierenden Auffangkammern zwischenzuspeichern. Die Auffangkammern sind über kurze Einschnit­ te in das äußere Ringteil der Kugelfassung kapillar mit dem Kugel­ spalt verbunden. Der Kugelsitzspalt ergibt sich durch das notwen­ dige Spiel zwischen Kugel und Kugelsitz, wobei das axiale Spiel größer als das radiale ist. Die Auffangkammern nehmen die bei innerer Luftdruckerhöhung verdrängte Auftragsflüssigkeit in gewissen praktischen Grenzen auf und geben sie bei innerem Luftdruckabfall durch Temperaturrückgang an den Innenraum wie­ der ab. Bei zwischenzeitlicher Benutzung des Ballschreibers wird erst Flüssigkeit aus den Auffangkammern verschrieben, be­ vor neue über den Kugelsitzspalt oder entsprechende Kapillaren aus dem Behälterinnenraum nachfließt.

Dieses so beschriebene Auffangregime zu erreichen, ist vor allem eine physikalischen Gesetzen zur Berechnung der Teilkapillari­ täten des erfindungsgemäßen Systems folgende konstruktive Auf­ gabe, man kann es als Temperaturwechselstabilität bezeichnen. Die am äußeren Teil der Kugelfassung angeordneten Einschnitte, in deren Verlängerung sich die Auffangkammern ausbilden, sollen deutlich kürzer ausgeführt werden als die Länge des die Kugel haltenden Hinterschnittes der Kugelfassung. Damit und mit dem oder den noch unten zu beschreibenden elastischen Fingern zu­ sammen wird bezweckt, daß die Schreibkugel bei abgeschraubter Kappe und, wenn nicht geschrieben wird, die Kugelfassung prak­ tisch ventilartig abdichtet. Damit werden Verdunstungsverluste in Arbeitspausen minimiert und ein schnelles Wiederanschreiben erreicht.

In Schreibstellung des Ballschreibers verringert sich der hydro­ statische Druck in den Auffangkammern von der Schreibkugel zum Behälter hin, weshalb zu dessen Ausgleich - die Kammern müssen sich gegen die Schwerkraft gerichtet füllen - die Breite der Auffangkammern zum Behälter hin verringert wird. In vorteilhafter Weise ist auch eine Verringerung des Öffnungs­ winkels von Kammern mit dreieckigem Querschnitt zum Behälter möglich. Es gehört auch zur Erfindung, daß die Auffangkammern schräg zur Hauptachse des Gerätes oder labyrinthförmig verlaufend angeord­ net sind. Um bei ganz oder teilweise gefüllten Auffangkammern eine Finger­ berührung zu verhindern, sind die Auffangkammern von einem mit der Kugelfassung gemeinsam einteilig spritzgegossenen Außenman­ tel umgeben, wobei die Kammern quasi als axial verlaufende Kanä­ le ausgeführt sind, die sowohl an den Einschnitten in der Kugel­ fassung als auch zum Behälter hin offen sind und mit der Außen­ luft in Verbindung stehen. In einer weiteren Ausführungsform ist die angeformte Schutzhülle nur zur Kugel hin offen. Die Auffang­ kammern werden von einer oder mehreren Luftkanälen überlagert. Die Schutzhülle kann auch erfindungsgemäß als separates Bauteil über die Auffangkammern liegend montiert werden.

Ein oder mehrere elastische Federelemente, die unterhalb der Ku­ gel in der Innenbohrung der Kugelfassung angeordnet sind, drüc­ ken die Kugel zur Abdichtung in Arbeitspausen nach außen. Die Federkraft der Federelemente soll so bemessen werden, daß bei der im Bereich von 1 Newton liegenden Schreibkraft die Schreibku­ gel in Richtung Innenbohrung gedrückt wird, sie aber immer noch nicht den unteren Dichtring berührt. Sie ist also im Rahmen ih­ res axialen Spieles schwebend gelagert. Dadurch ist beim Schrei­ ben und Malen ein durchgehendes Kapillarfeld von der Innenbohrung bis in den äußeren Teil der Kugelfassung aufgebaut.

In zwei weiteren Ausführungsformen für schlechter benetzende Flüs­ sigkeiten und erhöhten Flüssigkeitsstrom sind eine oder mehrere Zuführkapillaren und mindestens ein Luftkanal angeordnet. Durch den Luftkanal gelangt Ersatzluft für die verschiebene Flüssig­ keit in den Behälter in Form kleiner Bläschen. Werden die Auf­ tragsbehälter nur stehend aufbewahrt, wie bei Lackfarben, kann auf den unteren Dichtring verzichtet werden, Kapillaren und Luft­ kanal sind von der Innenbohrung bis in den äußeren Teil des Ku­ gelsitzes geführt.

Die Kugelfassung ist in vorteilhafter Weise auf den Behälter auf­ schraubbar, um ihn nachfüllen zu können.

Außer bekannten Polyolefinen sind zwecks besserer Benetzung der Auffangkammern hydrophilierbare Kunststoffe wie z. B. ABS ein­ setzbar.

Die in den bekannten Kosmetikrollern eingesetzten Kugeln aus Po­ lyäthylen ergeben bei harten Unterlagen nur eine punktförmige Berührung. Deshalb ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, Elastomere oder weichelastische Thermoplaste für die Schreibkugel einzuset­ zen, deren strukturierte oder rauhe Oberfläche mehr Auftragsflüs­ sigkeit beim Rollen auf die Unterlage überträgt.

Die Gefahr des Austretens von Auftragsflüssigkeit während Trans­ port und Lagerung wird erfindungsgemäß durch die Anbringung eines Dichtringes im Innenraum der Schutzkappe verhindert, der im zuge­ schraubten Zustand formschlüssig auf die konische Stirnfläche des Außenmantels der Schutzhülle oder eines Anschlagringes greift. Der Dichtring kann als Absatz in der Schutzkappe oder als innere Hülse ausgeführt sein. Somit wird ein Austrocknen der Flüssigkeit und das Auslaufen verhindert, denn die hermetische Abdichtung ver­ hindert eine Verdrängung von Flüssigkeit aus dem Behälter bei In­ nendruckerhöhung durch Ausbildung eines Gegendruckes im hermetisch dichtenden Schutzkappeninnenraum.

Ein insgesamt, dreiteiliger, billiger Ballschreiber entsteht, wenn die Kugelfassung mit dem Behälter zusammen einteilig hergestellt, z. B. spritzgeblasen wird. Die Präzision einer separat spritzge­ gossenen Kugelfassung ist so allerdings nicht erzielbar und eine Nachfüllbarkeit ist ausgeschlossen. In einer weiteren Ausführungsform ist ein Behälterkörper aus Me­ tall vorgesehen, dessen äußere Gewinderinge in das Gewinde der Schutzkappe greifen und in dessen innere Gewinderinge die Kugel­ fassung dichtend eingeschraubt ist. Die Steigungen sind natürlich um etwas mehr ald die Materialdicke verschieden. Damit läßt sich eine nachfüllbare schlanke Bauform erreichen.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird anhand einiger Ausführungsbeispiele und den Fig. 1 bis 7 näher erläutert. In

Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Ballschreiber im Längsschnitt und in

Fig. 2 dessen Draufsicht dargestellt.

Die Schreib- oder Malflüssigkeit 10 wird über die Innenbohrung 11 der Kugelfassung 2 und den durch die Federkraft des Federelementes 13 erzeugten Kugel­ spalt 5 auf die Schreibkugel 1 übertragen. Jede durch Handwärme, Raumtemperaturerhöhung oder Außenluftdruckabfall verursachte Ex­ pansion der sich über der Flüssigkeitssäule befindenen Luft­ menge verdrängt Flüssigkeit aus dem Behälterinnenraum (18). Durch das Vorhandensein der Auffangkammern (7), die über die Einschnitte (6) mit dem Kugelspalt (5) verbunden sind, wird ein unkontrollier­ tes Auslaufen von Flüssigkeit (10) verhindert. Die verdrängte Flüssigkeit (10) wird von den hochkapillaren Auffangkammern (7) immer dann aufgenommen, wenn der Flüssigkeitsmeniskus am Übergang vom Kugel­ spalt (5) zur Schreibkugel (1) beginnt konvex zu werden. Bei einer teilweisen Abdeckung der Auffangkammern (7) durch einen angeformten Außenmantel (14) ist zwecks Verbindung des Innenteils der Kammern (7) mit der Außenluft (3) ein ringförmiger Luftkanal (17) vorgesehen.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf den in Fig. 1 geschnittenen Ball­ schreiber mit 12 Auffangkammern (7).

Mit Fig. 3 wird ein Ballschreiber beschrieben, der mit zahlreichen Auffangkammern (7) ohne Außenmantel (14) oder Schutzhülle (15) ausge­ führt ist. Die Auffangkammern (7) sind zur Kompensation der Schwer­ kraft zum Behälter (12) hin schmaler werdend ausgeführt, Fig. 7 zeigt eine Lösung mit kleiner werdendem Öffnungswinkel. Der konische äußere Dichtring (20) der Schutzkappe (23) in Fig. 5 und Fig. 6 sorgt in Verbindung mit einer gleichfalls konischen Stirn­ fläche (21), die hier oberhalb der Auffangkammern (7) an der Kugel­ fassung (2) angeordnet ist, für einen hermetischen Verschluß des Kappeninnenraumes und des Systems der Auffangkammern (7). Die Schutzkappe (23) wird mit ihrem Gewinde (24) auf das Außengewin­ de des Metallbehälters (12) geschraubt, in dessen durch die Metall­ umformung entstandenen Innengewinde die Kugelfassung (2) dichtend eingeschraubt wird.

Je einen Ballschreiber, für Anstrichstoffe und Farben geeignet, dem eher die Bezeichnung Ballmaler zusteht, zeigen Fig. 4a und b. Der Kugelsitz (4) ist mit feinen Zuführkapillaren (8) und einem Luft­ kanal (9) versehen, die von der Innenbohrung (11) bis in die Ein­ schnitte (6) hineinreichen. Die Zuführkapillaren (8) sorgen für gleichmäßigen Flüssigkeitsstrom - das Federelement (13) fehlt hier und auf den unteren Dichtring (16) kann ebenfalls verzichtet werden.

Die für die vermalte Farbe notwendige Ersatzluftmenge steigt durch den weniger kapillaren Luftkanal 9 bläschenförmig in den Behälterinnenraum 18. Die Kugelfassung 2 ist in den Behälter 12 einschraubbar, das System also nachfüllbar. Der Behälter 12 kann zur Beseitigung von Störungen des Flüssigkeitsstromes elastisch ausgeführt sein.

Verwendete Bezugszeichen

1 Schreibkugel
2 Kugelfassung
3 Außenluft
4 Kugelsitz
5 Kugelspalt
6 Einschnitt
7 Auffangkammer
8 Zuführkapillare
9 Luftkanal
10 Auftragsflüssigkeit
11 Innenbohrung
12 Behälter
13 Federelement
14 Außenmantel
15 Schutzhüller
16 unterer Dichtring
17 äußerer Luftkanal
18 Behälterinnenraum
19 Hinterschnitt
20 äußerer Dichtring
21 Stirnfläche des Außenmantels
22 Anschlagring an der Kugelfassung
23 Schutzkappe
24 Gewinde
Öffnungswinkel α

Claims (18)

1. Ballschreiber mit Kugel, Kugelfassung, Behälter und Schutz­ kappe für Schreib-, Zeichen- oder Malflüssigkeit, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf dem außenliegenden Teil der die Schreib­ kugel (1) führenden Kugelfassung (2) einerseits mit der Außen­ luft (3) und andererseits mit dem Kugelspalt (5) über kurze Einschnitte (6) in die Kugelfassung (2) in Verbindung stehen­ de Auffangkammern (7) angeordnet sind.

2. Ballschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Tiefe der Einschnitte (6) geringer als die axiale Länge des Hinterschnittes (19) des äußeren Teiles der Kugelfassung (2) ist.

3. Ballschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Breite und/oder die Tiefe der Auffangkammern (7) von der Schreibkugel (1) zum Behälter (12) hin verringert.

4. Ballschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Öffnungswinkel α von Auffangkammern mit dreieckigem Quer­ schnitt von der Schreibkugel (1) zum Behälter (12) hin verrin­ gert.

5. Ballschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangkammern (7) zur Hauptsache des Ballschreibers schräg oder labyrinthförmig verlaufen.

6. Ballschreiber nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangkammern (7) von einem einteilig mit der Ku­ gelfassung (2) gefertigten offenen Außenmantel (14) umgeben sind.

7. Ballschreiber nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangkammern (7) von einem einteilig mit der Kugel­ fassung (2) gefertigten zum Behälter (12) hin geschlossenen Außenmantel (14) umgeben sind, wobei jede Auffangkammer (7) über einen oder mehrere überlagerte Luftkanäle (17) mit der Außenluft (3) kommuniziert.

8. Ballschreiber nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangkammern (7) von einer separaten Schutzhülle (15) umgeben werden.

9. Ballschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich am Übergang der Innenbohrung (11) der Kugelfassung (2) zum Kugelsitz (4) ein oder mehrere elastische Federelemente (13) befinden, die die Schreibkugel (1) innerhalb ihres Spieles im Kugelsitz (4) zur Schreibspitze hin drücken und deren Feder­ kraft größer als die durchschnittliche Schreibkraft aber klei­ ner als die beim Zuschrauben der Kappe entstehende Druckkraft ist.

10. Ballschreiber nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Kugelsitz (4) eine oder mehrere Zuführkapillaren (8) und mindestens ein weniger kapillarer Luftkanal (9) angeordnet sind.

11. Ballschreiber nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführkapillare (8) bzw. -kapillaren und mindestens ein Luftkanal (9) von der Innenbohrung (11) der Kugelfassung (2) direkt bis an die Auffangkammern (7) herangeführt werden, wobei auf einen unteren Dichtring (16) verzichtet wird.

12. Ballschreiber nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelfassung (2) auf den Behälter (12) aufgeschraubt oder sie eingepreßt wird.

13. Ballschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelfassung (2), auf der sich die Auffangkammern (7) be­ finden, aus einem gut benetzendem Kunststoff hergestellt und/ oder er hydrophiliert wurde.

14. Ballschreiber nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibkugel (1) aus einem weichelastischen Thermo­ plast oder einem Elastomer hergestellt wurde.

15. Ballschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Kunststoff oder einem Elastomer gefertigte Schreib­ kugel (1) eine Oberflächenrauhigkeit von mehr als 4 µm hat.

16. Ballschreiber nach Anspruch 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelfassung (2) und der Behälter (12) einteilig spritz­ geblasen sind.

17. Ballschreiber nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde (24) der Kugelfassung (2), des Behälters (12) und der Schutzkappe (23) von innen nach außen gesehen direkt über­ einander liegend angeordnet sind.

18. Ballschreiber nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeich­ net, daß der äußere Dichtring (20) der Schutzkappe (23) im zugeschraubten Zustand formschlüssig mit der Stirnfläche (21) des Außenmantels (14), der Schutzhülse (15) oder des Anschlag­ ringes (22) verbunden ist.