WO2000003881A1 - Apparatus for depositing fluids, especially for writing - Google Patents

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WO2000003881A1
WO2000003881A1 PCT/EP1999/004952 EP9904952W WO0003881A1 WO 2000003881 A1 WO2000003881 A1 WO 2000003881A1 EP 9904952 W EP9904952 W EP 9904952W WO 0003881 A1 WO0003881 A1 WO 0003881A1
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piston
housing
liquid supply
capillary
region
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PCT/EP1999/004952
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Inventor
Rainer Kaufmann
Original Assignee
Dataprint R. Kaufmann Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43—WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43K—IMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K7/00—Ball-point pens
    • B43K7/02—Ink reservoirs; Ink cartridges
    • B43K7/08—Preventing leakage

Definitions

  • the invention relates to a device for applying liquids, in particular a writing instrument, according to the preamble of claim 1.
  • a generic writing instrument in which the housing has a partition wall through which a capillary liquid conductor connects the liquid supply to the capillary writing tip.
  • a buffer store is formed around the capillary liquid conductor, which temporarily holds liquid, which emerges from the liquid supply when the negative pressure in the liquid supply decreases, for example as a result of heating.
  • the air supply to the liquid supply takes place through the capillaries of the capillary liquid conductor, which capillaries have the least capillarity.
  • the invention has for its object to provide a device with a simplified structure for applying liquids, in particular a writing instrument, in which the need for a buffer store for temporarily holding liquid in the event of pressure fluctuations or temperature changes is eliminated.
  • FIG. 1 shows a detailed view of the writing instrument of FIG. 1,
  • Fig. 3 is a detailed view of a modified embodiment of the writing instrument according to Fig. 1 and
  • FIG. 4 shows a detailed view of a further, modified embodiment of the writing instrument according to FIG. 1.
  • a writing instrument has an overall cylindrical housing 2 which tapers conically at its front end and has a channel 4 which is completely filled with a capillary writing tip 6.
  • the capillary writing tip 6 can be, for example, a wick or a prefabricated plastic molded part with continuous pores or capillaries.
  • the capillaries of the capillary writing tip 6 have different capillarities due to their dimensions and / or due to different surface properties.
  • the height of rise up to which the liquid used for the writing instrument rises into the respective capillary is defined as capillarities or capillary forces.
  • the liquid supply 10 is delimited by a piston 12 which is tightly guided in the housing 2 and which borders on the one hand on the liquid supply 10 and on the other on the environment or the ambient pressure.
  • the frictional force between the piston 12 and the housing 2 is greater than the weight of the liquid column which pulls on the piston 12 when the device is held down with the capillary writing tip 6, so that no liquid emerges from the writing tip 6.
  • the device If the device is used for writing, liquid is sucked out of the liquid supply 10 through the writing tip 6 by forces acting between the writing tip 6 and a base to be written on. This creates a negative pressure ⁇ p in the liquid supply, as a result of which the piston 12 moves to the left in accordance with FIG. 1 and compensates for the decrease in volume of the liquid chamber 8.
  • the size of the negative pressure ⁇ p which is necessary to move the piston 12 is such that this negative pressure is smaller than the capillary force of the capillary or pore of the writing tip 6 which has the least capillarity. If this were not the case, the negative pressure within the liquid chamber 8 would suck air into the liquid chamber 8 through the capillary with the least capillarity of the writing tip 6. Exactly this is to be avoided with the device according to the invention, however, so that the difficulties arising in known writing instruments in which the liquid storage space has to be ventilated are avoided.
  • the force for moving the piston 12 is thus matched to the writing instrument in such a way that it is greater than the weight of the liquid column pulling on the piston 12 when the instrument is held vertically, but is smaller than the capillary force of the "weakest" capillary of the writing tip 6.
  • FIG. 2 shows details of an advantageous embodiment of the device of FIG. 1, in particular the piston 12.
  • the piston 12 is generally pot-shaped and has a cylinder wall region 14 and a bottom 16. At the front end of the cylinder wall area 14, a ring area 18 starting from a bead is formed, which is sealed on the inside of the housing 2. leads is. In the area of the bottom 16, another bead-shaped ring area 20 is formed, which is guided on the housing 2 and has grooves 21, via which an annular space 22 formed between the piston 12 and the housing 2 has a space 24 of the housing 2 acted upon by ambient pressure Back of the piston 12 is connected.
  • the function of the piston 12 is as follows:
  • this pressure difference ⁇ p is effective at the cylinder wall area 14, as a result of which the elastically designed cylinder wall area 14 deforms and the contact force between the ring area 18 and the inner wall of the housing 2 decreases. As a result of the decrease in contact force, the frictional force decreases.
  • the piston 12 can move to the left as a result of the negative pressure ⁇ p, which also acts on the base 16. If the negative pressure decreases, the frictional force increases, which increases the holding force of the piston.
  • the rear end of the housing 2 is closed with a plug 26 through which a helical, capillary air inlet duct 28 leads.
  • the capillarity of the air inlet channel 28 is advantageously smaller than that of the capillary of the writing tip 6 which is designed with the least capillarity.
  • Fig. 3 shows a modified embodiment of a piston and the application of ambient pressure to the piston rear.
  • the piston 12 of FIG. 3 is like the piston of FIG. 2 also with a
  • Cylinder wall region 14 and a rear floor 16 are formed.
  • the piston 12 in FIG. 3 has a rigid front wall
  • the sealing ring region 34 formed outside the front wall 30 is designed as a lip seal, the sealing lip pointing to the side facing away from the liquid supply.
  • the annular region 36 which is formed in the rear region of the piston 12 and lies against the inner wall of the housing, serves to change the frictional force as a function of pressure.
  • the ring region 36 in turn has grooves 21. via which the annular space 22 is connected to the rear of the piston 12.
  • the function of the piston 12 according to FIG. 3 is as follows: If a vacuum ⁇ p arises in the liquid reservoir 10, the resiliently designed bottom 16 is deformed and the resiliently designed cylinder wall region 14 is deformed in such a way that the contact force between the ring region 36 and the housing inner wall decreases. whereby the frictional force of the piston 12 decreases overall and the piston can move to the left according to FIG. 3.
  • the negative pressure in the liquid supply 10 ceases. increases the contact force of the annular region 36 on the housing inner wall, so that the holding force of the piston 12 is increased.
  • the sealing force in the region 34 does not change or changes only insignificantly ( ⁇ p is effective on the sealing lip).
  • the rear side of the piston 12 is not directly connected to the environment, but a bellows 40 is attached to a stopper 38, which closes the housing 2, via which a volume or Pressure equalization takes place.
  • a passage 42 leads through the plug 38 into the interior of the bellows 40.
  • Fig. 4 shows a further modified embodiment.
  • the piston 12 is designed with an overall H-shaped cross section, a front ring region 44 in turn being sealingly guided on the housing 2 and a rear ring region 46 having grooves which vent the annular space 22.
  • the ring areas 44 and 46 are at the end of bent conical areas of the Piston 12 formed, each pointing obliquely outwards.
  • the normal function i.e. the decrease in the frictional force at negative pressure in the liquid supply 10 corresponds to that of FIG. 2; at negative pressure in the liquid supply 10, the frictional force of the ring area 44 decreases.
  • the housing 2 is provided at its rear end with a rubber stopper 48 with a passage 42, the rubber stopper 48 being designed with an oversize, so that, for example, impacts occurring when the device falls down are reduced.
  • the device according to the invention can be modified and / or supplemented in a variety of ways.
  • the parts of the piston which are in engagement with one another and the inner wall of the housing can be provided with rough surfaces which increase the static friction, for example with surfaces which are provided with micro hairs which are approximately perpendicular to the direction of movement of the piston, in order to increase the static friction and the sliding friction in one to reduce even slight geometric deformation of the piston.
  • the writing tip 6 can be replaced by other writing tips, including brushes, etc.
  • the shape of the housing 2 can also be modified in a variety of ways. Likewise the Geometric design of the piston, the material stiffness being chosen so that the basic functions are retained.
  • the piston is matched to the described requirements by selection of material and material thickness and, if appropriate, by coatings.
  • the piston can consist of homogeneous plastic, fiber composite material or a material with an embedded metal membrane.

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Abstract

The invention relates to an apparatus for depositing fluids, especially for writing, which comprises a fluid stock (10) contained in a housing (2). Said fluid stock is adjacent to a capillary writing tip (6) extending from said housing and to a mobile piston (12) located in the housing and submitted to environmental pressure. Said apparatus is characterised in that the friction force acting on the piston (12) and housing (2) is stronger than the piston-active weight of the fluid column located between the piston and the capillary writing tip (6), but weaker than the capillary force of capillary passages exhibiting the minimum capillarity of the writing tip.

Description

Gerät zum Auftragen von Flüssigkeiten, insbesondere Schreibgerät Device for applying liquids, especially writing utensils
Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Auftragen von Flüssigkeiten, insbesondere Schreibgerät, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for applying liquids, in particular a writing instrument, according to the preamble of claim 1.
Aus der DE 41 15 685 C2 ist ein gattungsgemäßes Schreibgerät bekannt, bei dem das Gehäuse eine Trennwand aufweist, durch die hindurch ein kapillarer Flüssigkeitsleiter den Flüssigkeitsvorrat mit der kapillaren Schreibspitze verbindet. Um den kapillaren Flüssigkeitsleiter herum ist ein Pufferspeicher ausgebildet, der zeitweilig Flüssigkeit aufnimmt, die bei beispielsweise infolge einer Erwärmung abnehmendem Unterdruck im Flüssigkeitsvorrat aus dem Flüssigkeitsvorrat austritt. Die Luftzufuhr in den Flüssigkeitsvorrat erfolgt durch die mit geringster Kapillarität ausgebildeten Kapillaren des kapillaren Flüssigkeitsleiters.From DE 41 15 685 C2 a generic writing instrument is known in which the housing has a partition wall through which a capillary liquid conductor connects the liquid supply to the capillary writing tip. A buffer store is formed around the capillary liquid conductor, which temporarily holds liquid, which emerges from the liquid supply when the negative pressure in the liquid supply decreases, for example as a result of heating. The air supply to the liquid supply takes place through the capillaries of the capillary liquid conductor, which capillaries have the least capillarity.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein in seinem Aufbau vereinfachtes Gerät zum Auftragen von Flüssigkeiten, insbesondere Schreibgerät, zu schaffen, bei dem die Notwendigkeit eines Pufferspeichers zum zeitweiligen Aufnehmen von Flüssigkeit bei Druckschwankungen oder Temperaturänderungen entfällt.The invention has for its object to provide a device with a simplified structure for applying liquids, in particular a writing instrument, in which the need for a buffer store for temporarily holding liquid in the event of pressure fluctuations or temperature changes is eliminated.
Diese Aufgabe wird mit dem Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.This object is achieved with the features of the main claim.
Bei dem erfindungsgemäßen Gerät tritt in den Flüssigkeitsvorrat bzw. den mit Flüssigkeit gefüllten Flüssigkeitsvorratsraum des Gehäuses keine Luft ein. Beim Verbrauch der Flüssigkeit bewegt sich der Kolben selbsttätig derart, daß der Flüssigkeitsvorrätsraum sich entsprechend verkleinert und ständig mit Flüssigkeit gefüllt bleibt.In the device according to the invention, no air enters the liquid supply or the liquid supply space of the housing filled with liquid. When the liquid is consumed, the piston moves automatically in such a way that the liquid storage space is reduced accordingly and remains constantly filled with liquid.
Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Merkmale und Weiterbildungen des erfindunasεemäßen Gerätes gerichtet. Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.The subclaims are directed to advantageous features and developments of the device according to the invention. The invention is explained below with reference to schematic drawings, for example and with further details.
Es stellen dar:They represent:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Schreibgerät,1 shows a cross section through a writing instrument,
Fig. 2 eine Detailansicht des Schreibgerätes der Fig. 1,2 shows a detailed view of the writing instrument of FIG. 1,
Fig. 3 eine Detailansicht einer abgeändeπen Ausführungsform des Schreibgerätes gemäß Fig. 1 undFig. 3 is a detailed view of a modified embodiment of the writing instrument according to Fig. 1 and
Fig. 4 eine Detailansicht einer weiteren, abgeänderten Ausführungsform des Schreibgerätes gemäß Fig. 1.4 shows a detailed view of a further, modified embodiment of the writing instrument according to FIG. 1.
Gemäß Fig. 1 weist ein Schreibgerät ein insgesamt zylindrisches Gehäuse 2 auf, das sich an seinem vorderen Ende konisch verjüngt und einen Kanal 4 aufweist, der mit einer kapillaren Schreibspitze 6 vollständig gefüllt ist.1, a writing instrument has an overall cylindrical housing 2 which tapers conically at its front end and has a channel 4 which is completely filled with a capillary writing tip 6.
Die kapillare Schreibspitze 6 kann beispielsweise ein Docht sein oder ein vorgefertigtes Kunststoff-Formteil mit durchgehenden Poren bzw. Kapillaren. Die Kapillaren der kapillaren Schreibspitze 6 weisen infolge ihrer Abmessungen und/oder infolge unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit unterschiedliche Kapillaritäten auf. Als Kapillaritäten bzw. Kapillarkräfte ist die Steighöhe definiert, bis zu der Flüssigkeit, die für das Schreibgerät verwendet wird, in die jeweilige Kapillare aufsteigt.The capillary writing tip 6 can be, for example, a wick or a prefabricated plastic molded part with continuous pores or capillaries. The capillaries of the capillary writing tip 6 have different capillarities due to their dimensions and / or due to different surface properties. The height of rise up to which the liquid used for the writing instrument rises into the respective capillary is defined as capillarities or capillary forces.
Innerhalb des Gehäuses 2 grenzt an die kapillare Schreibspitze 6 eine Flüssigkeitskammer 8. die mit einem Flüssigkeitsvorrat 10 gefüllt ist. Der Flüssigkeitsvorrat 10 wird von einem in dem Gehäuse 2 dicht geführten Kolben 12 begrenzt, der auf der einen Seite an den Flussigkeitsvorrat 10 und auf der anderen Seite an die Umgebung bzw. den Umgebungsdruck grenzt. Die Funktion des beschriebenen Schreibgerätes ist wie folgt:A liquid chamber 8, which is filled with a liquid supply 10, borders on the capillary writing tip 6 within the housing 2. The liquid supply 10 is delimited by a piston 12 which is tightly guided in the housing 2 and which borders on the one hand on the liquid supply 10 and on the other on the environment or the ambient pressure. The function of the writing instrument described is as follows:
Die Reibungskraft zwischen Kolben 12 und Gehäuse 2 ist größer als das Gewicht der Flüssigkeitssäule, die bei mit der kapillaren Schreibspitze 6 nach unten gehaltenem Gerät am Kolben 12 zieht, so daß keine Flüssigkeit aus der Schreibspitze 6 austritt.The frictional force between the piston 12 and the housing 2 is greater than the weight of the liquid column which pulls on the piston 12 when the device is held down with the capillary writing tip 6, so that no liquid emerges from the writing tip 6.
Wird das Gerät zum Schreiben benutzt, so wird durch zwischen der Schreibspitze 6 und einer zu beschreibenden Unterlage wirksame Kräfte Flüssigkeit durch die Schreibspitze 6 hindurch aus dem Flüssigkeitsvorrat 10 herausgesaugt. Dadurch entsteht im Flüssigkeitsvorrat ein Unterdruck Δp, infolge dessen sich der Kolben 12 gemäß Fig. 1 nach links bewegt und die Volumenabnahme der Flüssigkeitskammer 8 ausgleicht. Die Größe des Unterdrucks Δp, die notwendig ist, um den Kolben 12 zu bewegen, ist derart, daß dieser Unterdruck kleiner ist als die Kapillarkraft derjenigen Kapillare bzw. Pore der Schreibspitze 6, die die geringste Kapillarität aufweist. Wäre dies nicht der Fall, so würde durch den Unterdruck innerhalb der Flüssigkeitskammer 8 Luft durch die Kapillare mit geringster Kapillarität der Schreibspitze 6 in die Flüssigkeitskammer 8 eingesaugt. Genau dies soll mit dem erfindungsgemäßen Gerät jedoch vermieden werden, damit die bei bekannten Schreibgeräten, bei denen der Flüssigkeitsvorratsraum belüftet werden muß, entstehenden Schwierigkeiten vermieden sind.If the device is used for writing, liquid is sucked out of the liquid supply 10 through the writing tip 6 by forces acting between the writing tip 6 and a base to be written on. This creates a negative pressure Δp in the liquid supply, as a result of which the piston 12 moves to the left in accordance with FIG. 1 and compensates for the decrease in volume of the liquid chamber 8. The size of the negative pressure Δp which is necessary to move the piston 12 is such that this negative pressure is smaller than the capillary force of the capillary or pore of the writing tip 6 which has the least capillarity. If this were not the case, the negative pressure within the liquid chamber 8 would suck air into the liquid chamber 8 through the capillary with the least capillarity of the writing tip 6. Exactly this is to be avoided with the device according to the invention, however, so that the difficulties arising in known writing instruments in which the liquid storage space has to be ventilated are avoided.
Insgesamt ist die Kraft zum Bewegen des Kolbens 12 somit derart auf das Schreibgerät abgestimmt, daß sie größer ist als das Gewicht der am Kolben 12 bei senkrecht gehaltenem Gerät ziehenden Flüssigkeitssäule, jedoch kleiner ist als die Kapillarkraft der "schwächsten" Kapillare der Schreibspitze 6.Overall, the force for moving the piston 12 is thus matched to the writing instrument in such a way that it is greater than the weight of the liquid column pulling on the piston 12 when the instrument is held vertically, but is smaller than the capillary force of the "weakest" capillary of the writing tip 6.
Fig. 2 zeigt Details einer vorteilhaften Ausführungsform des Gerätes der Fig. 1. insbesondere des Kolbens 12.FIG. 2 shows details of an advantageous embodiment of the device of FIG. 1, in particular the piston 12.
Der Kolben 12 ist insgesamt topfförmig ausgebildet und weist einen Zylinderwandbereich 14 und einen Boden 16 auf. Am vorderen Ende des Zylinderwandbereiches 14 ist ein wulstartiger Ringbereich 18 ausgebildet, der an der Innenseite des Gehäuses 2 dicht ge- führt ist. Im Bereich des Bodens 16 ist ein weiterer wulstförmiger Ringbereich 20 gebildet, der am Gehäuse 2 geführt ist und Nuten 21 aufweist, über die ein zwischen dem Kolben 12 und dem Gehäuse 2 ausgebildeter Ringraum 22 mit einem mit Umgebungsdruck beaufschlagten Raum 24 des Gehäuses 2 auf der Rückseite des Kolbens 12 verbunden ist.The piston 12 is generally pot-shaped and has a cylinder wall region 14 and a bottom 16. At the front end of the cylinder wall area 14, a ring area 18 starting from a bead is formed, which is sealed on the inside of the housing 2. leads is. In the area of the bottom 16, another bead-shaped ring area 20 is formed, which is guided on the housing 2 and has grooves 21, via which an annular space 22 formed between the piston 12 and the housing 2 has a space 24 of the housing 2 acted upon by ambient pressure Back of the piston 12 is connected.
Die Funktion des Kolbens 12 ist folgende:The function of the piston 12 is as follows:
Wenn im Inneren des Flüssigkeitsvorrats 10 infolge des Verschreibens von Flüssigkeit ein Unterdruck Δp auftritt, ist am Zyiinüerwandbereich 14 diese Druckdifferenz Δp wirksam, infolge derer sich der elastisch ausgebildete Zylinderwandbereich 14 verformt und die Anlagekraft zwischen dem Ringbereich 18 und der Innenwand des Gehäuses 2 abnimmt. Infolge der Abnahme der Anlagekraft vermindert sich die Reibkraft. Der Kolben 12 kann sich infolge des Unterdrucks Δp, der auch am Boden 16 wirkt, nach links bewegen. Nimmt der Unterdruck ab, so nimmt die Reibkraft wiederum zu, wodurch die Haltekraft des Kolbens vergrößert ist.If a vacuum Δp occurs inside the liquid supply 10 due to the prescription of liquid, this pressure difference Δp is effective at the cylinder wall area 14, as a result of which the elastically designed cylinder wall area 14 deforms and the contact force between the ring area 18 and the inner wall of the housing 2 decreases. As a result of the decrease in contact force, the frictional force decreases. The piston 12 can move to the left as a result of the negative pressure Δp, which also acts on the base 16. If the negative pressure decreases, the frictional force increases, which increases the holding force of the piston.
Um Austrocknungen zu vermeiden, ist das hintere Ende des Gehäuses 2 mit einem Stopfen 26 verschlossen, durch den hindurch ein wendeiförmiger, kapillarer Lufteinlaßkanal 28 führt. Aus Sicherheitsgründen, d.h. für den Fall, daß der Lufteinlaßkanal 28 mit Flüssigkeit in Berührung kommt, ist die Kapillarität des Lufteinlaßkanals 28 vorteilhafterweise kleiner als die der mit geringster Kapillarität ausgebildeten Kapillare der Schreibspitze 6.In order to avoid drying out, the rear end of the housing 2 is closed with a plug 26 through which a helical, capillary air inlet duct 28 leads. For security reasons, i.e. in the event that the air inlet channel 28 comes into contact with liquid, the capillarity of the air inlet channel 28 is advantageously smaller than that of the capillary of the writing tip 6 which is designed with the least capillarity.
Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform eines Kolbens und der Beaufschlagung der Kolbenrückseite mit Umgebungsdruck.Fig. 3 shows a modified embodiment of a piston and the application of ambient pressure to the piston rear.
Der Kolben 12 der Fig. 3 ist wie der Kolben der Fig. 2 ebenfalls mit einemThe piston 12 of FIG. 3 is like the piston of FIG. 2 also with a
Zylinderwandbereich 14 und einem rückwärtigen Boden 16 ausgebildet. Im Unterschied zur Ausführungsform der Fig. 2 weist der Kolben 12 der Fig. 3 eine steife VorderwandCylinder wall region 14 and a rear floor 16 are formed. In contrast to the embodiment in FIG. 2, the piston 12 in FIG. 3 has a rigid front wall
30 mit einer Öffnung 32 auf, durch die hindurch das Innere des Kolbens 12 mit Flüssigkeit gefüllt ist. Der außerhalb der Vorderwand 30 ausgebildete, dichtende Ringbereich 34 ist als Lippendichtung ausgebildet, wobei die Dichtlippe zur vom Flüssigkeitsvorrat abgewandten Seite zeigt. Der im hinteren Bereich des Kolbens 12 ausgebildete, an der Gehäuseinnenwand anliegende Ringbereich 36 dient zur druckabhängigen Veränderung der Reibungskraft. Der Ringbereich 36 weist wiederum Nuten 21 auf. über die der Ringraum 22 mit der Hinterseite des Kolbens 12 verbunden ist.30 with an opening 32, through which the inside of the piston 12 Liquid is filled. The sealing ring region 34 formed outside the front wall 30 is designed as a lip seal, the sealing lip pointing to the side facing away from the liquid supply. The annular region 36, which is formed in the rear region of the piston 12 and lies against the inner wall of the housing, serves to change the frictional force as a function of pressure. The ring region 36 in turn has grooves 21. via which the annular space 22 is connected to the rear of the piston 12.
Die Funktion des Kolbens 12 gemäß Fig. 3 ist folgende: Wenn im Flüssigkeitsvorrat 10 ein Unterdruck Δp entsteht, wird der nachgiebig ausgebildete Boden 16 und wird der nachgiebig ausgebildete Zylinderwandbereich 14 derart verformt, daß die Anlagekraft zwischen dem Ringbereich 36 und der Gehäuseinnen wand abnimmt, wodurch die Reibkraft des Kolbens 12 insgesamt abnimmt und sich der Kolben gemäß Fig. 3 nach links bewegen kann. Hört der Unterdruck im Flüssigkeitsvorrat 10 auf. erhöht sich die Anlagekraft des Ringbereiches 36 an der Gehäuseinnenwand, so daß die Haltekraft des Kolbens 12 verstärkt ist. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Fig. 2 ändert sich bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 die Dichtkraft im Bereich 34 nicht oder nur unwesentlich (Δp ist an der Dichtlippe wirksam).The function of the piston 12 according to FIG. 3 is as follows: If a vacuum Δp arises in the liquid reservoir 10, the resiliently designed bottom 16 is deformed and the resiliently designed cylinder wall region 14 is deformed in such a way that the contact force between the ring region 36 and the housing inner wall decreases. whereby the frictional force of the piston 12 decreases overall and the piston can move to the left according to FIG. 3. The negative pressure in the liquid supply 10 ceases. increases the contact force of the annular region 36 on the housing inner wall, so that the holding force of the piston 12 is increased. In contrast to the embodiment according to FIG. 2, in the embodiment according to FIG. 3 the sealing force in the region 34 does not change or changes only insignificantly (Δp is effective on the sealing lip).
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist die Hinterseite des Kolbens 12 nicht unmittelbar mit der Umgebung verbunden, sondern an einem Stopfen 38, der das Gehäuse 2 verschließt, ist ein Balg 40 angebracht, über den bei einer Bewegung des Kolbens 12 ein Volumen- bzw. Druckausgleich erfolgt. Durch den Stopfen 38 hindurch führt in das Innere des Balges 40 ein Durchlaß 42.In the embodiment according to FIG. 3, the rear side of the piston 12 is not directly connected to the environment, but a bellows 40 is attached to a stopper 38, which closes the housing 2, via which a volume or Pressure equalization takes place. A passage 42 leads through the plug 38 into the interior of the bellows 40.
Fig. 4 zeigt eine weiter abgeänderte Ausführungsform. Der Kolben 12 ist bei dieser Ausführungsform mit insgesamt H-förmigem Querschnitt ausgebildet, wobei ein vorderer Ringbereich 44 wiederum dichtend am Gehäuse 2 geführt ist und ein hinterer Ringbereich 46 Nuten aufweist, die den Ringraum 22 belüften.Fig. 4 shows a further modified embodiment. In this embodiment, the piston 12 is designed with an overall H-shaped cross section, a front ring region 44 in turn being sealingly guided on the housing 2 and a rear ring region 46 having grooves which vent the annular space 22.
Die Ringbereiche 44 und 46 sind am Ende von abgebogenen konischen Bereichen des Kolbens 12 ausgebildet, die jeweils schräg nach außen zeigen.The ring areas 44 and 46 are at the end of bent conical areas of the Piston 12 formed, each pointing obliquely outwards.
Wenn auf das Gehäuse 2 ein Stoß wirkt, der zu einer Relativverschiebung des Kolbens 12 führt, führt die Reibungskraft zwischen dem jeweiligen Ringbereich und der Gehäuseinnenwand dazu, daß der sich anschließende konische Bereich das Bestreben hat. sich aufzuweiten, wodurch sich in Art einer Servowirkung die Anlagekraft erhöht und die Reibung zunimmt. Diese Zunahme der Reibkraft erfolgt bei einer Bewegung nach rechts am rechten Ringbereich 46 und bei einer Bewegung nach links am linken Ringbereich 44. Auf diese Weise ist das Gerät mit einer "integrierten" Stoßsicherung versehen.If a shock acts on the housing 2, which leads to a relative displacement of the piston 12, the frictional force between the respective ring region and the inner wall of the housing means that the adjoining conical region tends to do so. expand, which increases the contact force in the manner of a servo effect and increases the friction. This increase in the frictional force occurs with a movement to the right on the right ring area 46 and with a movement to the left on the left ring area 44. In this way the device is provided with an “integrated” shock protection device.
Die Normalfunktion, d.h. die Abnahme der Reibkraft bei Unterdruck im Flüssigkeitsvorrat 10 entspricht der der Fig. 2; bei Unterdruck im Flüssigkeitsvorrat 10 nimmt die Reibkraft des Ringbereiches 44 ab.The normal function, i.e. the decrease in the frictional force at negative pressure in the liquid supply 10 corresponds to that of FIG. 2; at negative pressure in the liquid supply 10, the frictional force of the ring area 44 decreases.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist das Gehäuse 2 an seinem hinteren Ende mit einem Gummistopfen 48 mit einem Durchlaß 42 versehen, wobei der Gummistopfen 48 mit Übermaß ausgebildet ist, so daß beispielsweise beim Herunterfallen des Gerätes auftretende Stöße gemindert sind.In the embodiment according to FIG. 4, the housing 2 is provided at its rear end with a rubber stopper 48 with a passage 42, the rubber stopper 48 being designed with an oversize, so that, for example, impacts occurring when the device falls down are reduced.
Das erfindungsgemäße Gerät kann in vielfältiger Weise abgeändert und/oder ergänzt werden.The device according to the invention can be modified and / or supplemented in a variety of ways.
Beispielsweise können die miteinander in Eingriff befindliche Teile des Kolbens und der Gehäuseinnenwand mit die Haftreibung vergrößernden, rauhen Oberflächen versehen sein, beispielsweise mit Oberflächen, die mit etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kolbens stehenden Mikrohaaren versehen sind, um die Haftreibung zu vergrößern und die Gleitreibung bei einer auch nur geringen geometrischen Verformung des Kolbens zu verringern.For example, the parts of the piston which are in engagement with one another and the inner wall of the housing can be provided with rough surfaces which increase the static friction, for example with surfaces which are provided with micro hairs which are approximately perpendicular to the direction of movement of the piston, in order to increase the static friction and the sliding friction in one to reduce even slight geometric deformation of the piston.
Die Schreibspitze 6 kann durch andere Schreibspitzen, auch Pinsel usw.. ersetzt sein. Die Form des Gehäuses 2 kann ebenfalls in vielfältiger Weise abgeändert werden. Ebenso die geometrische Ausbildung des Kolbens, wobei die Materialsteifigkeiten jeweils so gewählt werden, daß die Grundfunktionen erhalten bleiben.The writing tip 6 can be replaced by other writing tips, including brushes, etc. The shape of the housing 2 can also be modified in a variety of ways. Likewise the Geometric design of the piston, the material stiffness being chosen so that the basic functions are retained.
Es versteht sich, daß die Konstruktion des Kolbens durch Auswahl von Material und Materialstärke sowie ggf. durch Beschichtungen auf die geschilderten Anforderungen abgestimmt ist. Der Kolben kann aus homogenem Kunststoff, Faserverbundwerkstoff oder auch einem Material mit eingelagerter Metallmembran bestehen. It goes without saying that the design of the piston is matched to the described requirements by selection of material and material thickness and, if appropriate, by coatings. The piston can consist of homogeneous plastic, fiber composite material or a material with an embedded metal membrane.

Claims

Patentansprüche claims
1. Gerät zum Auftragen von Flüssigkeiten, insbesondere Schreibgerät, enthaltend einen in einem Gehäuse (2) aufgenommenen Flüssigkeitsvorrat (10), der an eine aus dem Gehäuse vorstehende kapillare Schreibspitze (6) und einen in dem Gehäuse beweglich geführten, mit Umgebungsdruck beaufschlagten Kolben (12) angrenzt, wobei die zwischen dem Kolben (12) und dem Gehäuse (2) wirksame Reibungskraft größer ist als das am Kolben wirksame Gewicht der zwischen dem Kolben und der kapil- laren Schreibspitze (6) befindlichen Flüssigkeitssäule und kleiner ist als die Kapiliarkraft der mit der geringsten Kapillarität ausgebildeten Kapillare der Schreibspitze, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (12) derart gestaltet ist, daß ein im Flüssigkeitsvorrat (10) wirksamer1. Apparatus for applying liquids, in particular a writing instrument, containing a liquid supply (10) accommodated in a housing (2), which is connected to a capillary writing tip (6) protruding from the housing and a piston movably guided in the housing and subjected to ambient pressure ( 12), the friction force acting between the piston (12) and the housing (2) being greater than the weight of the liquid column located between the piston and the capillary writing tip (6) and less than the capillary force of the piston Capillary of the writing tip with the least capillarity, characterized in that the piston (12) is designed in such a way that an effective one in the liquid supply (10)
Unterdruck die Reibungskraft zwischen dem Kolben (12) und dem Gehäuse (2) vermindert.Vacuum reduces the frictional force between the piston (12) and the housing (2).
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (12) mit einem Ringbereich (18: 34; 44) in dichtender Anlage an dem Gehäuse (2) ist und einen, von dem Ringbereich zur vom Flüssigkeitsvorrat abgewandten Seite verlaufenden Zylinderwandbereich (14) aufweist, der auf seiner Außenseite mit Umgebungsdruck beaufschlagt ist und auf seiner Innenseite an den Flüssigkeitsvorrat (10) angrenzt.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the piston (12) with an annular region (18: 34; 44) is in sealing contact with the housing (2) and a cylinder wall region (from the annular region to the side facing away from the liquid supply) ( 14), which is subjected to ambient pressure on its outside and adjoins the liquid supply (10) on its inside.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben einen weiteren, zu seiner Führung dienenden Ringbereich (20: 36; 46) aufweist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the piston has a further annular region (20: 36; 46) which serves to guide it.
4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterdruck im Flüssigkeitsvorrat (10) die Anlagekraft des dichtenden Ringbereiches ( 18: 44) am Gehäuse (2) abnimmt.4. Apparatus according to claim 2, characterized in that at negative pressure in the liquid supply (10), the contact force of the sealing ring area (18: 44) on the housing (2) decreases.
5. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterdruck im Flüssigkeitsvorrat (10) die Anlagekraft an dem den Kolben (12) führenden Ringbereich (36) abnimmt.5. Apparatus according to claim 3, characterized in that at negative pressure in the liquid supply (10), the contact force on the piston area (12) leading ring region (36) decreases.
6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (12) derart gestaltet ist, daß bei Stoßwirkungen auf das Gehäuse (2) die Reibungskraft zwischen Kolben und Gehäuse zunimmt.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the piston (12) is designed such that the impact force between the piston and the housing increases in the event of impact on the housing (2).
7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (12) einen insgesamt H-förmigen Querschnitt aufweist, wobei der dem Flüssigkeitsvorrat (10) zugewandte endseitige Ringbereich (44) am Gehäuse (2) dicht geführt ist, der andere, am Ge- häuse geführte endseitige Ringbereich (46) Belüftungsnuten (36) aufweist und die beiden Ringbereiche über sich konisch verjüngende Zwischenbereiche (45) in den Steg des H übergehen.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the piston (12) has an overall H-shaped cross section, wherein the liquid reservoir (10) facing the end ring region (44) on the housing (2) is guided tightly, the other, on End ring area (46) has ventilation grooves (36) in the housing and the two ring areas merge into the web of the H via conically tapering intermediate areas (45).
8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) im Bereich der Kolbenführung und/oder der an dem Gehäuse geführte8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the housing (2) in the region of the piston guide and / or guided on the housing
Bereich des Kolbens (12) Oberflächen mit hohem Reibungswiderstand aufweisen.Area of the piston (12) have surfaces with high frictional resistance.
9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen rauh sind.9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the surfaces are rough.
10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Flüssigkeitsvorrat (10) abgewandte Seite des Kolbens (12) über eine lange Luftzuführungskapillare (28) mit der Umgebung verbunden ist.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the side of the piston (12) facing away from the liquid supply (10) is connected to the environment via a long air supply capillary (28).
11. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der vom Flüssigkeitsvorrat (10) abgewandten Seite des Kolbens (12) und der Umgebung ein Balg (40) angeordnet ist. 11. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that a bellows (40) is arranged between the side of the piston (12) facing away from the liquid supply (10) and the environment.
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