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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Röhrchenschreiber mit einem in
seinem vorderen Ende das Schreibröhrchen tragenden Zylinderkörper, der eine das
Fallgewicht mit sich in das Schreibröhrchen erstreckendem Reinigungsdraht aufnehmende
Innenbohrung aufweist, die mit einer wendel- oder labyrinthförmigen Tuscheausgleichskammer
verbunden ist, die sich von ihrer im vorderen Bereich liegenden Verbindung mit der
Innenbohrung nach hinten und von dort nach vorn zur Verbindung mit der Umgebungsluft
erstreckt.
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Bei einem bekannten Röhrchenschreiber dieser Art (DE-AS 17 86 443)
besteht die Tuscheausgleichskammer aus zwei parallelen, wendelförmigen Vertiefungen,
von denen die eine am vorderen Ende mit der Belüftungsbohrung des Röhrchenschreibers
und die andere am vorderen Ende mit der Umgebungsluft verbunden ist, während die
hinteren Enden der beiden Vertiefungen durch einen Kanal miteinander verbunden sind.
Diese Tuscheausgleichskammer hat über ihren gesamten Verlauf eine im wesentlichen
konstante Querschnittsabmessung. Sie bildet zwar infolge ihrer großen Länge eine
Tuscheausgleichskammer großen Volumens, bewirkt jedoch Schwankungen in dem am vorderen
Ende des Schreibröhrchens auftretenden Schreibflüssigkeitsdruck in Abhängigkeit
vom Tuschestand in der Tuscheausgleichskammer.
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Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, einen Röhrchenschreiber
mit einer Tuscheausgleichskammer zu schaffen, bei dem Änderungen des Gravitationsdruckes
der Tusche durch Änderungen des Kapillardruckes kompensiert werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Röhrchenschreiber der eingangs
erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß sich die Querschnittsabmessung
der Tuscheausgleichskammer in Abhängigkeit vom Abstand von der Verbindung mit der
Innenbohrung ändert.
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Es ist zwar auch bereits bekannt (DE-PS 738 888), bei einer wendelförmigen
Tuscheausgleichskammer, deren hinteres Ende mit einer Belüftungsöffnung verbunden
ist, während ihr vorderes Ende mit der Umgebungsluft in Verbindung steht, die Querschnittsabmessung
vom hinteren zum vorderen Ende allmählich zu vergrößern. Eine derartige Tuscheausgleichskammer
ist-jedoch verhältnismäßig kurz und ergibt eine große statische Höhe der Tuschesäule
zwischen Schreibröhrchen und Belüftungsöffnung.
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Sie ist daher für viele Anwendungsfälle ungeeignet.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert.
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Figur 1 zeigt im Schnitt einen bekannten Röhrchenschreiber mit Tuschetank,
Röhrchenschreiberspitze, Fallgewicht und Reinigungsdraht sowie mit einer den Tuschevorratsraum
mit der Umgebungsluft verbindenden Bohrung.
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Figur 2 zeigt teilweise als Ansicht und teilweise im Schnitt eine
Tuscheausgleichskammer gemäß der Erfindung in Form von zwei miteinander verbundenen
Wendeln.
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Figur 3 zeigt schematisch den Verlauf einer einzigen, abgewandelten
Wendel.
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Figur 4 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Doppelwendel gemäß
Figur 2.
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Figur 5 zeigt im Schnitt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
bei dem die Tuscheausgleichskammer in der Außenfläche einer auf dem Schreiberkörper
angeordneten, austauschbaren Innenpatrone angeordnet ist.
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Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit in der Außenfläche
einer austauschbaren Patrone vorgesehenen Tuscheausgleichskammer.
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Röhrchenschreiber mit einem Schreibröhrchen und einem sich in dieses
erstreckenden, in einem Fallgewicht gehalterten Reinigungsdraht sind bekannt. Ein
derartiger Röhrchenschreiber ist beispielsweise in Figur 1 gezeigt. Er hat einen
Tuschetank 10, einen Zylinderkörper 12 mit einem Vorderende 14, in dem das Schreibröhrchen
20 gehaltert ist, sowie ein Fallgewicht 16, in dem der Reinigungsdraht 18 befestigt
ist, der sich in
das Schreibröhrchen 20 erstreckt. Axiale Bewegungen
des Fallgewichtes 16 werden üblicherweise durch einen Haltestopfen oder eine Halteschulter
begrenzt, so daß selbst in der extremen vorderen Lage der Reinigungsdraht 18 nicht
aus der axialen Bohrung des Schreibröhrchens 20 herausgelangt. Da die Tuschezufuhr
bei derartigen Röhrchenschreibern durch Schwerkraft erfolgt und sie bei Umgebungstemperatur
und Umgebungsdruck eingesetzt werden, ist eine Tuscheausgleichskammer vorgesehen,
die über eine Belüftungsbohrung 22 mit dem Innenraum des Röhrchenschreibers in Verbindung
steht.
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Obwohl die Tuscheausgleichskammern üblicherweise in die Oberfläche
des Zylinderkörpers 14 eingeformt sind, können sie auch im Inneren der Schreiberspitze
vorgesehen sein. Es ist jedoch bekannt, daß die Tuscheausgleichskammern unabhängig
von ihrer Lage und Form zwei Grundfunktionen erfüllen, ohne die der Röhrchenschreiber
nicht betriebsfähig wäre. So bildet die Tuscheausgleichskammer einen Durchlaß für
den Eintritt von Luft in den Innenraum des Röhrchenschreibers, die die Tusche ersetzt,
die beim Schreiben oder Zeichnen durch das Schreibröhrchen 20 hindurch ausgetreten
ist, um eine Zerstörung des hydrodynamischen Gleichgewichtes infolge Erzeugung eines
niedrigen absoluten Druckes im Inneren des Röhrchenschreibers zu vermeiden, der
den Austritt von Tusche aus dem Schreibröhrchen 20 verhindern würde. Ferner dient
die Tuscheausgleichskammer als Druck-und Temperaturausgleichskammer. Wenn sich der
Umgebungsdruck
und/oder die Umgebungstemperatur ändern, dehnt sich
die Luft im Inneren des Röhrchenschreibers aus und zieht sich zusammen, und entsprechend
wird Tusche aus dem Schreibröhrchen herausgepreßt oder Luft durch das Schreibröhrchen
angesaugt. Dieser unerwünschte Effekt wird durch den Einsatz der Tuscheausgleichskammer
vermieden, die durch ihre entsprechend größeren Abmessungen einen Weg geringen Widerstandes
für die Bewegung der Tusche bildet.
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Da übliche Temperatur- und Druckänderungen ein erhebliches Volumen
für die Tuscheausgleichskammer erfordern, wird diese im allgemeinen als sehr langer,
sich entweder wendel- oder labyrinthförmig um die Achse des Röhrchenschreibers erstreckender
Belüftungskanal ausgebildet. In diesem Kanal befindet sich bei Abschrauben der Abdeckkappe
des Röhrchenschreibers an irgendeiner Stelle das vordere Ende der in ihn eingetretenen
Tusche.
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Es ist auch bereits bekannt, daß der in einem bestimmten Röhrchenschreiber
erzielte Tuschefluß nicht gleichförmig ist, sondern schwankt, was vom Zeichner zumindest
als störend empfunden wird. Unter Berücksichtigung der im Inneren des Röhrchenschreibers
wirkenden Kapillar- und Gravitationskräfte wird daher ein veränderter Aufbau der
Tuscheausgleichskammer geschaffen.
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Die La Placesche Gleichung zeigt, daß an einer gekrümmten Grenzschicht
von Flüssigkeit und Dampf ein Druck vorhanden ist, der direkt proportional der Oberflächenspannung
der Flüssigkeit und umgekehrt proportional dem mittleren Radius der Krümmung der
Grenzschicht ist. Da die Krümmung an der Grenzschicht einer Flüssigkeit in einem
Kapillarkanal bekannterweise von den Abmessungen des Kanals und dem Berührungswinkel
der Flüssigkeit an den Kapillarwandflächen abhängt, können die Kapillardrücke für
Tuschen in Tuscheausgleichskammern berechnet werden. Da es ferner bekannt ist, daß
Flüssigkeiten Druck übertragen, ist ohne weiteres zu erkennen, daß die Form der
Tuscheausgleichskammer einen direkten Einfluß auf den Druck der Tusche am Schreibröhrchen
hat. Es ist auch bekannt, daß der Druck in einer Flüssigkeit direkt proportional
dem statischen Druck der Flüssigkeit ist und daß bei einer Tuscheausgleichskammer
mit gleichförmigem Querschnitt die Wirkung der Tuschemenge in der Tuscheausgleichskammer
auf den Druck der Tusche proportional der Gesamthöhe der gekrümmten Grenzschicht
von Flüssigkeit und Dampf ist.
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Die laminare Strömung von Flüssigkeiten in engen zylindrischen Röhren,
etwa Schreibröhrchen eines Röhrchenschreibers, ist durch die Poiseuillesche Gleichung
gegeben, die besagt, daß die Strömung proportional zu den Druckdifferenzen sowie
abhängig von der Geometrie des Röhrchens ist. Daraus ergibt sich, daß Unterschiede
im Tuschefluß in einem Röhrchenschreiber direkt
auf die Änderungen
in der Höhe des Tuschemeniskus in der Tuscheausgleichskammer zurückzuführen sind.
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Eine weitere Schwierigkeit in Zusammenhang mit einer Tuscheausgleichskammer
besteht in ihrer typischen Lage. Es ist bekannt, daß Röhrchenschreiber zum technischen
Zeichnen mit Tuschen arbeiten, die Rußdispersionen in einem wäßrigen Medium sind.
Derartige Tuschen trocknen nach wiederholtem Abschrauben der Abdeckkappe und nach
längeren Aufbewahrungszeiten im Röhrchenschreiber ein, so daß der Benutzer erhebliche
Probleme mit dem Reinigungen eines derartigen Röhrchenschreibers hat.
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Um eine gute Funktionsweise des Röhrchenschreibers sicherzustellen,
sollte auch die Tuscheausgleichskammer gereinigt werden. Es ist jedoch ohne weiteres
klar, daß chemische Rückstände aus der Reinigungsflüssigkeit, die an den Wänden
der Tuscheausgleichskammer zurückbleiben, den Berührungswinkel der Tusche und damit
den Kapillardruck im Schreibröhrchen des Röhrchenschreibers beeinträchtigen. Zur
Reinigung von üblichen Röhrchenschreibern müssen mit Tusche bedeckte Teile in einem
aufwendigen und lästigen Arbeitsschritt auseinandergenommen werden.
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Um diese Schwierigkeiten in Zusammenhang mit den Kapillardrücken in
Tuscheausgleichskammern zu überwinden, ist eine Tuscheausgleichskammer erforderlich,
deren Querschnittsabmessungen sich in einer oder mehreren Richtungen in Abhängigkeit
vom
Abstand dieses Querschnittes von der Belüftungsöffnung ändert. Auf diese Weise werden
Erhöhungen der Schwerkraftdrücke durch Erhöhungen der Kapillardrücke bei Tuscheausgleichskanälen,
die von einer Belüftungsöffnung zum Tuschevorratsraum aufwärts führen, ausgeglichen.
Bei Tuscheausgleichskanälen, die nach unten verlaufen, d.h. von einer Belüftungsöffnung
zur Schreibspitze wird die Abnahme des Schwerkraftdruckes durch die Abnahme des
Kapillardruckes bei Bewegung von Tusche in den Tuscheausgleichskanal ausgeglichen.
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Eine Form, mit der die vorstehenden Bedingungen erfüllt werden, ist
in Figur 2 dargestellte. Der dort gezeigte Röhrchenschreiber hat einen nach Art
eines Linksgewindes verlaufenden, doppelwendelförmigen Kanal 24 mit sich ändernder
Steigung, der bei 25 mit der Umgebungsluft und über die Belüftungsbohrung 26 mit
dem Tuschevorratsraum verbunden ist, wobei die beiden Wendel an ihrem oberen Ende
28 miteinander verbunden sind. Wie in Figur 2 zu erkennen ist, nimmt die vertikale
Abmessung des rechteckförmigen Querschnittes des Kanals 24 vom Schreibröhrchen weg
gleichmäßig ab. Entsprechend nimmt diese vertikale Abmessung wieder zu, wenn der
Kanal 24 nach der Umkehr am Ende 28 wieder in Richtung auf das Schreibröhrchen 20
verläuft. Die Querabmessung des Querschnitts des Kanals 24 kann ebenfalls veränderlich
ausgebildet sein, und sowohl die vertikale Abmessung als auch die Querabmessung
können
sich gleichzeitig ändern. Einzelne wendelförmige oder labyrinthförmige Tuscheausgleichskammern
können auch so geformt sein, daß Druckänderungen infolge Änderung des Gravitationsdruckes
ausgeglichen werden durch Kapillardrücke, wie dies in den Figuren 3 und 4 dargestellt
ist. Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, daß die Kapillarkräfte durch
Änderung der Querschnittsabmessungen der Tuscheausgleichskammer in Abhängigkeit
vom Abstand dieses Querschnittes von der Belüftungsbohrung geregelt werden.
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Um die Schwierigkeiten beim Reinigen der Tuscheausgleichskammer zu
vermeiden, kann diese einen Teil der Tuschepatrone des Röhrchenschreibers bilden
(Figuren 5 und 6). Dadurch, daß die Tuscheausgleichskammer 24' einen Teil einer
vorgefüllten Tuschepatrone 30 bzw. eines Tuschetanks (Figur 6) bildet, wird das
Reinigen der Tuscheausgleichskammer überflüssig, da beim Entfernen der Tuschepatrone
30 auch die Tuscheausgleichskammer entfernt und durch eine neue Patrone mit sauberer
Tuscheausgleichskammer ersetzt wird. Wie bereits erwähnt, kann die abgewandelte
Tuscheausgleichskammer 24' doppelwendelförmig oder auch anders ausgebildet sein,
wenn sie nur einen Teil der Patrone bildet und entweder auf deren Innen- oder deren
Außenfläche angeordnet ist. Dadurch ist dann keine Reinigung der Tuscheausgleichskammer
mehr erforderlich. Gemäß Figur 6 wird die Patrone durch Schraubeingriff 42 mit der
Schreiberkörperabdeckung
34 in ihrer Lage gehalten, während die
verkürzte Patrone 36 gemäß Figur 5 infolge überlappenden Eingriffs mit der Kammerabdeckung
38 und deren rohrförmiger Verlängerung 40 in ihrer Stellung festgelegt wird. In
beiden Fällen steht die Tuscheausgleichskammer 24' über eine Belüftungsöffnung 32
mit der Umgebungsluft in Verbindung.