CARTUCHO DE TINTA CON AUTOVENTILACIÓN
Campo de la Invención La presente invención se refiere a cartuchos abastecedores de tinta para sistemas de abastecimientos automáticos, tales como aquellos que se usan para las prensas de impresión litográfica. Más específicamente, esta patente se refiere a un cartucho de tinta mejorado que ventila aire automáticamente, sin la ayuda de una tira de ventilación, cuando el émbolo es insertado dentro del cuerpo del cartucho. Antecedentes de la Invención Los cartuchos de tinta litográfica típicos, tales como los que se describen en la Patente Norteamericana No. 6,192,797, incorporada al presente documento como referencia, comprende un cuerpo cilindrico hueco, un émbolo y un aditamento de abastecimiento. El cuerpo cilindrico contiene un suministro de tinta u otro líquido' que se puede extruir y tiene un extremo de abastecimiento y un extremo del émbolo. El extremo de abastecimiento está sellado con el aditamento de abastecimiento, el cual incluye generalmente una boquilla para conducir el flujo de tinta. El extremo del émbolo es sellado por el émbolo, el cual se mueve dentro del cuerpo cilindrico para extruir la tinta cuando el émbolo es forzado hacia el extremo de abastecimiento por presión neumática u otros medios. Los cartuchos de tinta litográfica generalmente son llenados colocando el cartucho, con el aditamento de abastecimiento adjunto, debajo de un fl ujo de ti nta. Los cartuchos generalmente son llenados hasta un peso previamente determinado, y entonces es insertado el émbolo dentro del extremo del ém bolo del cartucho. D u rante el proceso de llenado de tinta, puede q uedar atrapado el aire dentro de la cámara del cartucho entre el émbolo y la tinta , cuando el émbolo es insertado dentro del cartucho y oprimido contra la tinta. El atrapamiento del aire puede ocasionar que la ti nta forme "costras", creando una costra de una tinta parcialmente oxidada en la parte superior de la tinta. Esta costra puede obstruir la boquilla en el aditamento de abasteci miento, u ocasionar "espacios en blanco", en la impresión , es decir, áreas de la hoja sin cobertura de tinta. General mente , el aire es venti lado entre el ém bolo y la pared del cartucho utilizando una tira de ventilación . La tira de ventilación crea un canal a través del cual puede escapar el aire conforme el émbolo es insertado. Cuando el émbolo está completamente insertado , se quita la tira de ventilación . El uso de la tira de venti lación no es conven iente y requ iere aseg urar la tira de ventilación a algo para mantenerla en su lugar mientras el émbolo está siendo i nsertado. La . tira de venti lación debe de ser removida una vez q ue el émbolo está completamente insertado , lo cual puede ser difícil de hacer, y puede ocasionar un daño al émbolo , a través de la deformación plástica, y a la pared del cartucho , raspando, rompiendo o rayando el recu brimiento.
Cuando el cartucho de tinta convencional es despresurizado, puede existir una tendencia de que el émbolo se mueva de nuevo hasta el cartucho conforme la presión debajo del émbolo se equilibra con la presión arriba del émbolo. Eliminando el aire atrapado debajo del émbolo, la presente invención elimina el problema del "regreso del émbolo". Por lo tanto, el objeto principal de la presente invención es proporcionar un cartucho de tinta que ventila automáticamente el aire cuando el émbolo es insertado, sin la necesidad de una tira de ventilación. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un cartucho de tinta que evita que el émbolo se regrese cuando el cartucho es despresurizado. Todavía otro objeto de la presente invención es proporcionar un cartucho de tinta que evita que el aire vuelva a entrar en el cartucho durante o después del uso. Los objetos adicionales podrán ser apreciados a partir de la descripción, los dibujos adjuntos, y las reivindicaciones adjuntas. Sumario de la Invención La presente invención es un cartucho para abastecer un fluido que se puede extruir, caracterizado porque el cartucho tiene auto-ventilación. El cartucho comprende un cuerpo cilindrico el cual contiene el fluido, tal como tinta, un aditamento de abastecimiento y un émbolo. El cuerpo cilindrico tiene extremos abiertos opuestos y de preferencia, está formado de un material devanado y recubierto internamente con un material de recubrimiento. El material de recubrimiento se traslapa a sí mismo para formar un área elevada que es ligeramente más gruesa que el área que ia rodea. El émbolo comprende una superficie de contacto de la tinta ligeramente convexa y una pared lateral que se extiende hacia arriba desde la periferia de la superficie convexa. La pared lateral comprende tres secciones: una sección del fondo más cercana a la superficie convexa, una sección media adyacente a la sección del fondo, y una sección superior. La sección del fondo tiene un diámetro exterior menor que el diámetro interior del cuerpo cilindrico. La sección media tiene un diámetro exterior mayor que el diámetro exterior de la sección del fondo, pero menor que el diámetro interior del cuerpo cilindrico. La sección superior forma un encaje estrecho con el cuerpo cilindrico. En un aspecto clave de ia presente invención, el émbolo y el área elevada definen un canal a través del cual es ventilado automáticamente el aire cuando el émbolo es insertado dentro del cartucho lleno de fluido. Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 es una vista en perspectiva de un cartucho de tinta de acuerdo con la presente invención. La figura 2 es una vista esquemática ampliada del cartucho de tinta de la figura 1, que muestra, de arriba hacia abajo, el émbolo del cartucho, el cuerpo, el aditamento de abastecimiento y la tapa de embarque.
La figura 3 es una vista en perspectiva detallada del cuerpo del cartucho de tinta de la figura 2. La figura 4 es una vista transversal del émbolo de la figura 2.
La figura 5 es una vista en acercamiento de parte del émbolo de la figura 4. Descri pción Detallada de la Invención Au nque la presente invención puede ser utilizada para co ntener y abastecer muchos tipos diferentes de fluidos que se pueden extruir, incluyendo pero sin lim itarse a , tintas y pinturas, la modalidad preferida se describirá con respecto a un cartucho para que contenga tinta del tipo utilizado en la impresión litográfica automática. Regresando a los dibujos, en las figuras 1 y 2 se muestra un cartucho de tinta 10 de acuerdo con la presente invención. El cartucho de tinta 1 0 comprende un cuerpo cil indrico hueco 12 que tiene un extremo del émbolo 14 (superior) , y u n extremo de abasteci miento 1 6 (i nferior) , un émbolo 1 8 insertado dentro del extremo del émbolo 14 para engancharse de manera deslizable con la pared interior del cuerpo del cartucho 12, un aditamento de abasteci miento 20 montado en el enganche de sello con el extremo de abastecimiento 16 del cuerpo del cartucho 12, y una tapa de embarque opcional 21 , aseg urada de manera que se puede remover al aditamento de abastecimiento 20. General mente, el ad itamento de abastecimiento 20 está pegado o sellado por calor al cuerpo del cartucho 12. La tapa de embarque 21 es el asunto de la Solicitud de Patente Norteamericana Provisional pendiente 60/316,759 y protege el aditamento de abastecimiento 20, evita que la tinta se filtre fuera del cartucho 10, ejerciendo presión sobre el aditamento de abastecimiento 20, y hace posible que el cartucho 10 se pueda parar con el extremo de abastecimiento hacia abajo. El aditamento de abastecimiento 20, es el asunto de la Solicitud de Patente Norteamericana pendiente 09/944,700, y comprende generalmente una porción de cubierta 22, y una pared lateral anular 24 formada alrededor de la periferia de la porción de cubierta 22 y que se extiende hacia arriba (siendo definido hacia arriba como la dirección hacia el extremo del émbolo 14). Una boquilla 26 para controlar el flujo de tinta está montada en la porción de cubierta 22 sobre, una abertura colocada centralmente. El cuerpo del cartucho 12 generalmente está hecho de cartón devanado 28 recubierta internamente con una capa de papel 30 previamente adherido a una capa de barrera 32, tal como una lámina y/o un material polimérico. El recubrimiento de papel/polímero 30, 32 puede formar una costura recta, con un extremo que se traslapa sobre el otro, o un doblez tipo anaconda, tal como el que se muestra en la figura 3. En el doblez tipo anaconda, el recubrimiento de papel/polímero 30, 32 se vuelve a doblar sobre si mismo, de modo que la capa de barrera 32 es adherida a la capa de barrera subyacente. En cualquier caso, y especialmente en el caso del doblez de anaconda , el recubrimiento que se traslapa crea u n área elevada 34 en la pared interior del cuerpo del cartucho 1 2 , q ue es ligeramente más gruesa que el área q ue la rodea . El área inmediatamente adyacente al área elevada está designada como el área "A" en la figura 3. El área A, tal como se explicará más adelante, funciona como u n canal a través del cual puede escapar el aire cuando el ém bolo 1 8 es i nsertado dentro del cuerpo del cartucho 12. Tal y como se muestra en la fig ura 4, el émbolo 1 8 comprende una superficie de contacto de tinta ligeramente convexa 36 (aunque la superficie puede ser plan a), una porción central que se extiende hacia abajo 38, y una pared lateral de tres capas 40 que se extiende hacia arriba desde la periferia exterior de la superficie convexa 36. La porción central 38 tiene la forma de un nido dentro del aditamento de abasteci miento 20 para m i nimizar el volumen de la tinta q ue se queda en la cámara del cartucho cuando el émbolo 1 8 es forzado contra el aditamento de abastecimiento 20. La pared lateral del émbolo 40 com prende tres capas, o secciones , 42 , 44 y 46, de diámetro exterior creciente de abajo hacia arri ba . El diámetro exterior de la sección del fondo 42 es menor que el diámetro interior de la pared del cartucho 1 2. Conforme el émbolo es forzado contra la tinta, el aire y la tinta viajan hacia arriba a través de un área an ular angosta definida por la sección del fondo 42 , y la pared del cartucho 1 2. El diámetro de la sección media 44 es mayor que el de la sección del fondo 42, pero todavía es ligeramente menor que el de la pared del cartucho 12. Una banda de sello anular 56 se extiende hacia fuera desde la sección media 44. Esta banda 56 hace contacto con la pared del cuerpo del cartucho 12, pero el aire y la tinta pueden emigrar todavía arriba de ella cuando el émbolo es oprimido contra la superficie de tinta. De preferencia, la banda es de aproximadamente 0.127 cm (0.050 pulgadas) de ancho, y se extiende hacia fuera aproximadamente 0.013 cm (0.005 pulgadas) desde la superficie de la sección media 44. La banda 56, la porción de la sección media 44 arriba de la banda 56, la sección superior 46 y la pared del cartucho 12 definen un área anular B. Como se explicará, la tinta queda atrapada en el área B, y forma un sello. El diámetro de la sección superior 46 es tal que forma un encaje estrecho con la pared interior del cuerpo del cartucho de tinta 12. Muy poca tinta migra entre la sección superior 46 y la pared del cartucho 12 durante el uso, excepto en la cercanía del canal A. Tal y como se aprecia mejor en la figura 5, una brida 48 se extiende radialmente hacia fuera desde la orilla superior 50 del émbolo. La brida 48 tiene una superficie superior plana 52 equilibrada con el plano de la orilla superior 50 del émbolo 18, y una superficie inferior angulada 54 que se ahusa hacia dentro hacia la pared lateral del émbolo 40 en un ángulo de aproximadamente 45 grados. Cuando el émbolo 18 es insertado dentro del cartucho la brida 48 se clava ligeramente dentro de la pared lateral del cartucho 12, y roza la pared lateral 12 conforme el émbolo 18 avanza. En una modalidad preferida, la brida 48 se clava ligeramente dentro de la pared lateral del cartucho 12, por aproximadamente 0.038 cm (0.015 pulgadas). La brida 48 está diseñada para funcionar como una válvula de una vía, permitiendo que el aire y el fluido salgan arriba y fuera de la cámara del cartucho, pero evitando que el aire vuelva a entrar en el cartucho cuando el cartucho está en uso en un sistema presurizado. La invención funciona de la siguiente manera. El cartucho 10 generalmente es llenado por el fabricante de tinta colocando el cartucho 10 con un extremo de abastecimiento 16 hacia abajo, debajo de un flujo de tinta. La boquilla del aditamento de abastecimiento 26 está cerrada y puede ser mantenida cerrada por la tapa de embarque 21 presionando contra ella. La tinta es vertida o empujada dentro del extremo del émbolo 14 del cartucho 10 hasta que la tinta alcanza un peso o volumen previamente determinado. El émbolo 18 es colocado en un dispositivo insertador del émbolo y es insertado dentro del extremo del émbolo 14 hasta que el émbolo 18 está nivelado contra la superficie de la tinta. Conforme es insertado el émbolo 18, la presión dentro de la cámara puede alcanzar de 1.406139 kg/cm2 a 2.812278 kg/cm2 (20 a 40 psi), o más, dependiendo del tipo de cartucho utilizado. Durante este tiempo, la tinta puede ser comprimida ligeramente dentro de la cámara del cartucho. Conforme el émbolo 1 8 es forzado contra la superficie de la tinta, cualquier aire atrapado entre el émbolo 1 8 y la superficie de la tinta es forzado fuera hacia la pared del cartucho 12 debido a la forma convexa del émbolo 1 8. La superficie convexa 36 del émbolo 1 8 puede ser texturizada para ayudar al flujo del aire hacia la pared del cartucho, tal y como se enseña en la Patente Norteamericana No . 6,41 9 , 351 , incorporada a la presente descripción como referencia. El aire y algo de la tinta son forzados entonces hacia arriba entre la pared lateral del émbolo 40 y la pared del cartucho 12 y más allá de la banda 56. La tinta que llega a ser atrapada arriba de la banda 56 en el área anular B ayuda a mantener el sello entre la pared lateral del émbolo 40 y el cuerpo del cartucho 1 2. Conforme el émbolo 1 8 continúa presionando sobre la tinta , el aire es ventilado automáticamente a través del canal A cerca de la costura del cartucho 34 y más allá de la brida 48. La tinta se eleva detras del aire a través del canal A. La presencia de tinta en el canal A evita que el aire vuelva a entrar en el cartucho a través del canal cuando el cartucho está en uso. Debido a la tensión alta de la superficie y la viscosidad de la tinta , la presión de ai re necesaria para forzar la tinta de vuelta hacia abajo al canal A y dentro del cartucho es mayor que la fuerza necesaria para mover el ém bolo. U na vez que el émbolo está insertado completamente , se retira el i nsertador del émbolo.
En los cartuchos de tinta convencionales, si el aire es atrapado detrás del émbolo, cuando la presión en el lado posterior del émbolo es reducida, ya sea quitando el ¡nsertador o reduciendo la presión neumática después de una carrera de impresión, la presión del aire debajo del émbolo puede ocasionar que el émbolo se regrese hasta que la presión del aire sea igual en ambos lados del émbolo. Eliminado el atrapamiento de aire debajo del émbolo 18, la presente invención elimina el problema del "regreso". No ocurre regreso del émbolo con los cartuchos hechos de acuerdo con la presente invención, debido a que todo el aire debajo del émbolo 18 es eliminado cuando el émbolo 18 es insertado dentro del cuerpo del cartucho 12. El émbolo 18, el aditamento de abastecimiento 20 y la tapa de embarque 21 están hechos generalmente de plástico. Existen dos tipos principales de cuerpos de cartucho de tinta. Un tipo es de aproximadamente 3048 cm (doce pulgadas de largo) y aproximadamente 12.7 cm (5 pulgadas) de diámetro y es al que nos referimos como un bote compuesto. El segundo tipo es de aproximadamente 33.02 cm (trece pulgadas) de largo, y tiene un diámetro inferior de aproximadamente 9.53 cm (3-3/4 pulgadas). Sin embargo, para propósitos de la presente invención, el cartucho puede ser de cualquier forma y tamaño adecuado, dependiendo de la necesidad y las dimensiones del portador del cartucho. Están contempladas otras modificaciones y modalidades alternativas de la presente invención, las cuales no se salen del alcance de la invención , tal y como lo definen las enseñanzas anteriores y las reivindicaciones adjuntas . Se pretende que las reivi ndicaciones cubran todas dichas modificaciones que se encuentran dentro de su alcance.