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Schreibgerät mit Kugelspitze Die Erfindung betrifft Schreib- oder
Zeichengeräte mit einer am Schreibende drehbar in einem Gehäuse gelagerten Kugel,
die zum Teil aus dem Gehäuse herausragt, sowie einen Behälter, aus dem der Kugel
wähnend der Benutzung Tinte zugeführt wird, und dessen Hohfraum dem Atmosphären.-druck
ausgesetzt ist. Nach der Erfindung soll der Fluß der Tinte derart geregelt werden,
daß beim Gebrauch des Geräts eine konstante Zuführung von Tinte zur Kugel erfolgt
und bei Nichtgebrauch dies Geräts ein Auslaufen der Tinte vermieden wird. Außerdem
soll unter normalen Umständen eine Erneuerung der Tintenfüllung nur in verhältnismäßig
langen Zwischenräumen orforderlich sein.
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Die am besten geeignete Tinte für Schreibgeräte mit Kugelspitze ist
die sogenannte dicke Tinte, die, sehr starke Adhäsion beisitzt. Die rotierende Kugel
überträgt davon nach außen eine regelmäßige und ausreichende Menge, um klare und
normale Striche hervorzubringen.
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Eine solche Tinte ist trotz ihrer Dicke genügend flüssig, um durch
schmale Mündungen hindurchzutroten. Es ist deshalb schwierig, ein Auslecken des
Geräts zu verhindern, wenn man einen beständig offenen Lufteinlaß an diesem vorsieht.
Eine besondere Aufgabe bestand daher darin, das Aus-1;a,ufen auch dann, zu verhindern,
wenn das Gerät mit dem Lufteinlaß abwärts gerichtet gehalten wird.
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In Tintenbehältern mit weitem Innenraum wird die Masse der Tinte ihre
Lage mit der Bewegung des Geräts ändern. Wenn also die Spitze des Ge:-räts
angehoben
wird, so geht die Berührung zwischen der Tinte und der Kugel verloren mit dem Ergebnis,
daß :der normale Gebrauch des Geräts unterbrochen oder ungleichmäßig wird.
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Die Aufgabe ging daher dahin, einen Tintenbehälter zu schaffen, bei
dem die Schwerkraft die Lage der Tinte im Gerät nicht be@einflußt, und bei dem die
Füllung derart gehalten wird, d.aß sie ständig eine, Flüssigkeitsader bildest, so,
daß jederzeit eine Speisung dies Schreibendes ohne; Verzögerung oder Unterbrechung
erfolgt.
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Außerdem soll der Tintenbehälter einfache Bauart haben, gleichzeitig
besonders hoher Beanspruchung genügen und mit Mitteln versehen sein, die! ihn zwecks
Ersatzes der Tintenfüllung auswechselbar machen.
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Das Schreibgerät soll auch einfach sein und keine besonderen Hilfsmittel
benötigen"" die die Tinte an die Schreibkugel heranbringen.
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Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben dadurch gelöst, daß deir Tintenbehälter
einen so kleinen Querschnitt hat, daß die Tinte auch entgegen, der Schwerkraft eine
ununterbrochene Ader von der Kugel bis zu ihrem anderen, dein Atmosphären@druck
ausgesetzten Ende bildet.
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Der Behälter kann die Gestalt eines Röhrchens oder eines ringförmigen
Kanals, haben. Er kann gestreckt sein oder auch eine Mehrzahl von Windungen aufweisen,
vorzugsweise eine Reihe von geraden parallelen Gliedfern. Er kann als gezogenes
Metallrohr oder auch als. Gußs.tück gefertigt, geformt oder getrieben oder in anderer
Weise hergestellt sein.
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Bei der praktischen Ausführung der Erfindung muß der innere Querschnitt
des Behälters beschränkt sein. Das. Maximum des Ouerschnitts hängt von der Viskosität
der Tinte ab, mit der dz-,r Behälter gefühlt ist. Eine für Schreibgeräte nach der
Erfindung geeignete Tinte hat eine Viskosität von nicht wesentlich weniger als 15
poise bei. Temperaturen:, die das Gerät im normalen Gebrauch annimmt.
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Nach der Erfindung soll der Tintenbehälter be,i kreis.färmi:geim Querschnitt
keinem wesentlich größeren lichten Durchmesser haben als 3 mm, während bei gestreckten
oder kurvenförmigen, insbesondere ringförmigen Querschnitten, bei denen eine der
lichten Ausdehnungen wesentlich mehr als 3 mm ist, die mit gcringerem Abstand einander
geigenüberliegenden Wände einen nicht wesentlich größeren lichtem Abstand haben:
als 1,75 mm. Für Tinte von größerer Viskosität kann das zulässige Maximum
des Querschnitts des Behälters größer sein. Die vorstehenden Grenzen; sind: also
nur als Beispiele angegeben. Es empfiehlt sich ferner, da,ß die drehbare Kugel einen
Durchmesser von nicht weniger als 0,75 mm und von nicht mehr als 3 mm besitzt.
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Kapillare, Kräfte werden oft dazu be;n.uitzt, uni eine Flüssigkeit
in einen kapillaren Rohr aufwärts zu ziehen. Bei einem Schreibgerät dieser Art dienen
die, Kapillarkräfte dazu, die Tinte im Behälter zu halben. An der Grenzfläche zwischen
Flüssigkeit, Luft und der inneren Oberfläche der Behälterwandungen wird ein Meniskus
gebildet, dessen Gestaltung im wesentlichen eine Funktion der Oberflächenspannung
ist, ungeachtet der Viskosität der Tinte. Viskosität ist nicht die Grundlage der
Kapillarität. Die wesentliche Wirkung der Viskosität liegt darin, daß sie die Verformung
und das aus ihr folgende Aufbrechen dies \lenilskus verzögert. Dies wird ohne! weiteres
aus folgender Betrachtung ursichtlich. Wenn eine Röhre von gegebenem Durchmesser
mit einer nicht viskosen Flüssigkeit gefüllt und einem Stoß unterworfen wird, so,
verformt sich der Meniskus verhältnismäßig leicht, bricht auf, und die Flüssigkeit
fließt aus. Wenn aber dasselbe Rohr mit Flüssigkeit von, verhältnismäßig hoher Viskosität
gefüllt und demselben Stoß unterworfen, wird, dann hemmt die Viskosität ,die Verformung,des
Meniskus möglicherweise so, stark, .d'aß er Zeit hat, seine Gestalt zurückzugewinnen
und die Flüssigkeit zu hindern, aus dien Rohr auszufließen. Es hat sich erwiesen.,
daß bei kleinerem Behälterdurchmesser als 2,4. mm die Viskosität der Tinte, sofern
sie zu deren Verwendung in ! Schreihgeräten dieser Art genügt, ohne Bedeutung für
die Haltbarkeit des Meniskus ist. Das ist der Fall, weil die kapillaren Kräftme
in solchen Behältern so stark sind, daß der Meniskus, unbeeinflußt durch diese Viskosität,
nicht leicht aufgebrochen werden kann, so daß die Tinte nicht ausfließt, wenn .der
Behälter einem Stoß unterworfen wird, wie: ihn das Gerät im normalen Gebrauch eirfährt.
Wenn aber die Weibe des Behälters übeir 2,4 oldeir 2,5 mm anwächst, gewinnt die
Viskoisität größere Bedeutung im Hinblick auf ihre Funktion, dajs Aufbrechen. des
Meniskus zu verzögern. Allerdings hat sie auch bei Behälterdurchmessern von, 2,q.
mm und darunter noch beträchtliche Bedeutung; denn sie dient .dazu, das Aufbrechen
des dünnem: Tintenfilms zu, verhindern oder zu verzögern, der dem- Schlitz zwischen
der Kugel und ihrem Gehäuse überspannt. Wenn die. Viskosität der Tinte, zu gering
ist, kann nämlich der Film unter dem Einfloß der Ob,rfläche:n.-spannun!g der Flüssigkeit
aufbrechen, so .daß sich Tröpfchen bilden, die; eine unreg°'elmäßige Schreibspur
ergeben:.
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Weiterhin ist wesentlich, daß die Tinte zu, jeder Zeit und in jeder
Lager dies Geräts als ununterbrochene Ader durch den Speisekanal mit der Kugel in
Verbindung bleibt, diel vorzugsweise einen Durchmesser von ii, mm aufweist und aus
einem Material mit vorzugsweise harter und glatter Oberfläche besteht. Das wird
gewährleistet, wenn die Kapillarkräfte in dem engen Schlitz zwischen der Kugel und
ihrem Gehäuse wesentlich größer sind als an dem Meniskus am anderen Ende der Ader.
Es hat sich gezeigt, d'aß diese Aufgabe, für die, praktisch in. Frage kommenden
Tinten erfüllt ist, wenn die Wertei dieses Schlitzes, mit i X io-4 bis i X io-3
cm bemessen wird:.
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Diese Schlitzweite .gilt für das neu. Gerät, d. h. für seinen Zustand,
unmittelbar nachdem die Kugel z. B. durch Umschlagen oder Bördeln der Lippe
dies
Gehäuses gesichert ist, also bevor einte Abnutzung eintritt. Infolge der Abnutzung
kann die Weite des Schlitizes zunehmen, indes bleibt die obenerwähnte Beziehung
zwischen den Kapillarkräften an beiden Behälterenden immer noch aufrechterhalten.
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Weiterhin sollte nach der Erfindung die Tinte büi Schreibgeräten dieser
Art ein ölartiges Lösungsmittel, ein Verdickungsmittel und einen Farbstoff enthalten.
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Wenn beim Gebrauch des Geräts die Kugel über die Oberfläche eines
Papierblattes od. dgl. geführt wird, so- rotiert sie. Soweit sie nicht aus dem Gehäuse
hervorragt, befindet sie sich ganz oder zum größten Teil in beständiger Berührung
mit einem Ende der Tintenader. Wenn sie abrollt, wird ein dünner Tintenfilm, der
an ihr haftet, durch den Schlitz getragen,. Dabei wird die Tinte langsam verbraucht,
aber die Ader, die an beiden Enden: dem Atmosphärendruck unterliegt, w i@rd bständig
und ohne Unterbrechung aufrechterhalten. Allerdings würde die Tintensäule in den.
Behälter zurückfallen, wenn, man z. B. längere Zeit mit emporgerichtetem Gerät an
der Decke schriebe. Das steht aber dem oben Ausgeführten nicht entgegen, weil dann
die Kugel trockengeschrieben und dadurch die Ader willkürlich unterbrochen würde.
Je nach der Haltung des Geräts kann übrigens die Zuführung der Tinte zur Kugel durch
die Schwerkraft unterstütz werden.
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Bei einem solchen Gerät kann. sich unter dem Einfluß der Scherkräfte,
die in dem Schlitz wirksam sind, die scheinbare Viskosität der Tinte vermindern,
wenn die Kugel rotiert. In diesem Fall wird der der Rotation. der Kugelentgegenwirkende
Reibungswiderstand vermindert und der T'intenfluß durch den Schlitz erleichtert.
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Die Tinte ist bestrebt, sowohl an der Kugel wie an der Schreib- oder
Zeichenfläche zu haften. Die Adhäsion. an der Schreib- oder Zeichenfläche ist aber
stärker als an der Kugel. Daher wird ein dünner Tintenfilm auf der Fläche abgesetzt,
wle@nn die Kurgel darüberläuft. Sie: und das Gehäuse können als Kugellager betrachtet
werden; das ölartige: Lösungsmittel der Tinte wirkt dab°@i als Schmiermittel.
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Bei: einer Ausführung der Erfindung ist der Behälter zusammen miit
der drehbar in einem Sitz des Gehäuses im Schreibende gelagerten Kugel, d. h. die
Patrone innerhalb eines Griffteiles, ausv--chselba,r angeordnet, del ähnlich den
üblichen. Griffteilen für Füllfederhalter ausgebildet ist.
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Ein Ausfühmungsbeis.piel eines Geräts nach der Erfindung ist zeichnerisch
dargestellt. Es zeigt Fig. i einen Längsschnitt des ganzen Geräts, Fig. 2 in größerem
Maßstab einen Längsschnitt des vomderen. Endes dies Geräts und Fig. 3 eine schematische
Ansicht einer Patrone für das Gerät.
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Wie aus den Fig. i u.ndi 2 ersichtlich, besitzt das Gerät ein Röhrchen
i als Behälter für die Tinte-, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen:
lichten Durchmesser von 2.5 mm hat. Es kann geistreckt oder in Windungen gestaltet
sein, deren Gänge gerade und parallel verlaufen. Ein Ende des Röhrchens ist. hinter
dem von der Kugel abgewandten Ende der Tintenader an einer geeigneten Stelle nach
der Atmosphäre hin offen, das andere Ende ist fest oder abnehmbar, z. B. durch Hartlöten,
Löten, oder Verschrauben mit einem Ende eines Zwischenstücks 2 verbunden, dessen
anderes .Ende mit Innengewinde versehen ist und ein Schreibende' 3 mit Kugelgehäuse
aufnimmt.
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Der lichte Durchmesser des Zwischenstücks 2 ist an seinem unteren
Ende um ein geringes größer als der äußere Durchmesser dies Röhrchens i, so daß
dieses in das ZwischenS,tück 2 eingelassen werden kann. Dabei legt es sich geigen
eine Schulter 2a, die im Zwischenstück 2 gebildet ist und wird dann mit diesem z.
B. durch Verlöten verbunden. Das Zwischenstück 2, das im wesentlichen zyli.ndri.sch
ist, hat eine axiale Bohrung, die oberhalb der Schulter 2a einen etwas geringeren
Duech.messer hat als unten, wo sie das eine Ende des Röhrchens i aufnimmt. Das Schreibende
3 hat auch tim wesentlichen, zylindrische Gestalt und ist mit einer durchgehenden
axialen Bohrung versehen. Sein innerer Teil hat an der Stelle, wo es mit dem oberen
Teil des Überga,n:gs,s@tücks 2 in. Verbindung steht, vorzugsweise einte gebrochene
Kante. Es ist mit einer Bohrung 4 versehen., die zweckmäßig i *mm Durchmesser, hat.
Die gebrochene Kante im unteren Teil des Schreibendes 3 soll die Bildung
von Luftblasen verhindern, wenn die Patrone mit Tinte gefüllt wird. Die Bohrung
4 steht oben mit einer kurze Bohrung 5 von o,5 nnn in Verbindung, die in das Gehäuse
mündet, in dem eine Kugel 6 drehbar gelagert ist. Die Kugel hat vorzugsweise einen
Durchmesser von, i mm und besteht zweckmäßig aus einem Material mit harter Oberfläche,
z. B. Stahl. Sobald das Röhrchen i an dem Zwischenstück 2 befestigt ist, w i!rd
das Schreibende` 3 mit der Kugel 6 in das Zwischenstück 2 geschraubt. Das Röhrchen
i, das Zwischenstück 2 und das 3 bilden die Patrone. Sie wird mit Tinte gefüllt
und herausnehmbar mit dem Griffteil verbunden, der aus zwei im wesentlichen zylindrischem
Teilen, 14 und 15 besteht. Der Teil 14 mit den nicht dargestellten Lufteinlässen
ist am einen Ende geschlossen, am anderen Ende offen.. Sein i.nnereir Durchmessier
beträgt etwas mehr als der äußere Durchmesser des beispielsweise gewundenen Röhrchens
i. Das offene: Ende dies Teils 14 ist mit, einem N"luttergew.inde für das untere
Ende des Teils 15 ersehen. Ein Innengewinde des Teils 15 nimmt das 26 des Zwischenstücks
2 auf. Der Teil 15 hat innen Schultern., gegen die sich elin Flansch am Übergangsstück
2 abstützt. Die Patrone kann aber auch nach vorn. oder hinten herausziehbar im:
dem Außengehäuse angeordnet sein.
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Die Tinten isst zähflüssig, und die Patrone! kann gefüllt werden,
indem die Tinte unter Druck ein:-getrieben wird'.. Gewünschtenfalls kann vorher
die Luft aus dem (Innern der Patrone abgesaugt weirden. Wenn die Patrone mit zähflüssiger
Tinte
gefüllt wird, müssen zweckmäßig alle Hohlräume ausgefüllt
wer-den, d. 11. Luftblasen sind zu vermeiden.
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Fig. 3 zeigt schematisch eine andere Patrone, bei der das am Ende
offen-, Röhrchen i die Form einer Schraubenlinie hat.
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Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß der Behälter eine, Leiturig
bildet, die bei dem Luftcinlaß a beginnt und in dem Speisekanal .1 endigt. Je kleiner
ihr Querschnitt ist, desto größer ist die Gewähr, daß sie nach d,cm Füllen mit Tilite-
eine ununterbrochene Flüssigkeitsader enthält.
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Eine für diese Geräte geeignete Tinte kann folgende B-:-standteile
haben, deren Mengenverhältnisse innerhalb der angegebenen Grenzen variiert werden
können:
| Farbloses Olein . . . . . . . . 38 bis 53 Gewichtsteile |
| Kolophonium, farblos ... 4.7 bis 30 - |
| Farbstoffe (Anilin) ...... 13 bis 17 - |
| Nfetalls.eife . . . . . . . . . . . . o bis 2 - |
Falls Seife zugCfiigt -,wird. wählt man zweckmäßig medizinische Seife (Natrium-Oleat).
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Andere geeignete Tinten setzen sich wie folgt zusammen:
| Rizinusöl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .a.5 0/0 |
| Rizinoilsäure .................. 170/0 |
| Kolophöniurn . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2390 |
| _'inilin-Farbstoffe . . . . . . . . . . . . . . 15 0/0 |
oder
| Rizinusöl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6o % |
| Kolophonium . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2211/o |
| Anilin-Farbstoffe ... .. .. .. .. ... 18% |
Es kann vorteilhaft sein, der Tintenader an ihrem freien Ende eine andere Farbe,
als im übrigen Teil des Röhrchens zu geben, damit der Benutzer an der Farbe der
Schrift erkennen kann, wann die Tintenfüllung des Geräts erschöpft oder nahezu erschöpft
ist.