EP0621140B1 - Nachfüllbarer Flüssigkeitsschreiber und Nachfüllbehälter - Google Patents

Nachfüllbarer Flüssigkeitsschreiber und Nachfüllbehälter Download PDF

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EP0621140B1
EP0621140B1 EP94105537A EP94105537A EP0621140B1 EP 0621140 B1 EP0621140 B1 EP 0621140B1 EP 94105537 A EP94105537 A EP 94105537A EP 94105537 A EP94105537 A EP 94105537A EP 0621140 B1 EP0621140 B1 EP 0621140B1
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EP
European Patent Office
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writing
fluid
valve
reservoir
supply reservoir
Prior art date
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EP94105537A
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French (fr)
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EP0621140A1 (de
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Pelikan PBS Produktions GmbH and Co KG
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Storelic AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43—WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43K—IMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K5/00—Pens with ink reservoirs in holders, e.g. fountain-pens
    • B43K5/02—Ink reservoirs
    • B43K5/06—Ink reservoirs with movable pistons for withdrawing ink from an ink-receptacle
    • B43K5/08—Ink reservoirs with movable pistons for withdrawing ink from an ink-receptacle with ink-supplying valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43—WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43K—IMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K11/00—Filling devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43—WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43L—ARTICLES FOR WRITING OR DRAWING UPON; WRITING OR DRAWING AIDS; ACCESSORIES FOR WRITING OR DRAWING
    • B43L25/00—Ink receptacles
    • B43L25/02—Ink receptacles with separate dipping-cups
    • B43L25/04—Ink receptacles with separate dipping-cups supplied by pressure arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a refillable liquid pen with a writing tank for supplying the writing tip with writing liquid, and to an associated refill container which is in a direct functional connection with the liquid pen.
  • the writing tank of liquid pens is gradually emptied when writing and air flows into the inside of the tank in the same volume. If this writing tank is empty, it can be refilled with writing fluid or replaced with a full writing tank in the form of a cartridge. Is written with the writing tip, which is usually in the form of a pen, or then with a roller in the case of an ink roller, for example, or using a felt pen.
  • a refillable liquid recorder according to the preamble of claims 1 and 3 with a storage tank for supplying a writing tip with a writing liquid
  • the storage tank can be refilled from the outside via a valve with an associated refill container that can be connected to the valve is.
  • the valve is located in a bore that leads from the outside into the storage tank and consists of a rubber valve plate inserted into the bore is provided with a central capillary opening which remains closed due to the self-resilience of the rubber material and is intended for receiving an injection needle of the refill container.
  • the refill container consists of a bottle with a neck that carries the injection needle pointing upwards.
  • the liquid pen For refilling, the liquid pen is inserted with its rear end onto the injection needle, which penetrates the valve plate.
  • the writing fluid is then pressed into the storage tank of the fluid recorder.
  • the air displaced from the storage tank can only escape via the air duct at the writing tip of the liquid recorder.
  • This configuration has the disadvantage that overfilling of the storage tank and, as a result, leakage of writing fluid at the writing tip can occur if the air volume pumped into the refill container to generate overpressure is greater than the holding capacity of the storage tank of the liquid recorder.
  • a writing device known from DE-U-86 20 385 there is a writing tank between the storage tank and the writing tip which is separated from the storage tank by a wall and can be connected to the storage tank by actuating a refill valve which is closed in its basic position.
  • the closure element of the refill valve is connected to a plunger which is led out of the storage tank at the end opposite the writing tip such that the closure element can first be moved into an open position and then again into a closed position by depressing the plunger end. In the closed position of the refill valve, the writing tip is fed exclusively from the writing tank.
  • the ink can be transferred from the storage tank to the writing tank by opening the refill valve and the storage tank can then be refilled be closed, thereby keeping the tank volume associated with the writing tip small.
  • This known writing instrument has the disadvantage that it cannot be refilled with ink and must therefore be thrown away when the ink in the writing tank and the storage tank is used up.
  • writing instruments with a cartridge as a writing tank are also known, in which the empty cartridge is replaced by a filled one.
  • the writing instrument must be taken apart.
  • the used cartridge is discarded and must be disposed of later. It consists of a plastic and its disposal does not exactly contribute to environmental protection. After all, these cartridges are millions of pieces every year that end up in general household waste.
  • hydrostatic pressure column which is formed by a long tank. While only a very low hydrostatic pressure is effective when the tank is almost empty and the writing fluid flows in due to the capillary action of the ink conductor, this pressure increases several times for a writing tank which extends over the entire length of a pen. The pen can then no longer hold the liquid and the pen will spill. For this reason, a pen with a tank that would extend the entire length of the pen hardly works.
  • the present invention was based on the object of creating a refillable liquid pen which is easier to refill and which makes the environmentally harmful writing cartridges superfluous. Furthermore, it was an object to create a liquid recorder which has a higher writing capacity, is less sensitive to temperature and pressure fluctuations or can be brought into a state in which it is unaffected by these fluctuations, so that no writing liquid leaks.
  • a refillable pen with a storage tank for supplying the writing tip with writing fluid, which is characterized in that the storage tank can be refilled with an associated refill container from the outside via a valve.
  • the storage tank can be present in the recorder in addition to a writing tank, the writing tank being refillable from the storage tank via a connection acting as a valve.
  • a refill container which is characterized in that it has an injection needle with a one-way valve, and means for pressurizing the writing fluid inside it.
  • Figure 1 the whole recorder is shown partially cut away. It contains a writing tank 2 in its housing 1.
  • the writing tip is formed here by a writing spring 4, which is fed from the writing tank 2 in a known manner via a so-called ink conductor. Instead of a spring, a felt or roller can also be used as a writing tip.
  • the special feature of this recorder is that in addition to the writing tank 2 there is a separate storage tank 3 in the recorder, from which the writing tank 2 can be refilled via a connection acting as a valve 6. This storage tank can in turn be refilled from the outside via a valve 13 from an associated refill container.
  • the writer is discussed in detail. In the example shown here, the writing tank 2 is significantly smaller than the storage tank 3.
  • the connection acting as a valve 6 is realized in the example shown by a partition 5 which has a valve seat 8 in which a valve plate 7 is seated and is supported by a valve rod 9.
  • valve 6 When the valve 6 thus formed is closed, the writing tank 2 and the storage tank 3 are tightly separated from one another. If the valve 6 is opened, they are connected to one another and the liquid they contain can flow through the valve 6 in both directions, depending on the gradient.
  • the valve plate itself could also form the partition, its edge then having a rubber seal in the form of a O-rings would be provided, which would seal against the inner wall of the tank.
  • the valve 6 is operated in both cases so that the valve rod 9th something against the writing tip 4, as indicated by the arrow 14, is shifted.
  • the valve plate 7 is thus lifted out of its valve seat 8 and opens the connection between the storage tank 3 and the writing tank 2.
  • the valve rod 9 has an actuating button 10 at its rear end.
  • a compression spring 11 is arranged around the end of the valve rod 9 a fixed version 15 to the clerk is inserted. With its top, this compression spring 11 acts on the bottom of the push button 10, which then serves as a refill push button 10.
  • the valve rod 9 is sealed where it penetrates the socket 15.
  • a fine cannula 16 for refilling the storage tank 3 runs within the edge region of the holder 15.
  • a valve in the form of a rubber membrane 13, which has a central fine hole, is built into this cannula 16. This rubber membrane 13 is tightly closed in the relaxed state when there is no needle in the hole, so that the cannula 16 is interrupted in a sealing manner.
  • the writing tank 2 After filling the storage tank 3, which will be described later in detail, the writing tank 2 remains initially empty.
  • the refill push button 10 is now pressed, after which the valve 6 between the storage tank 3 and the writing tank 2 is opened and the writing liquid immediately flows from the storage tank 3 into the writing tank 2 and fills it. This filling of the writing tank 2 only takes a few seconds. Then the push button 10 is relieved again and the valve 6 between the writing tank 2 and the storage tank 3 closes.
  • the recorder is now ready for use. With its use, the writing tank 2 is gradually emptied, with the identical volume of the flowing writing fluid being replaced by incoming air.
  • the writing tank 2 is relatively small, the gas bubble that forms is itself included major temperature and pressure fluctuations in the ambient air cause no problems.
  • the refill pushbutton 10 is briefly pressed and the recorder is immediately ready for use again. If the pen is taken on a flight, as a precautionary measure, in a position of the pen, the writing tip can be pressed upward on the push button 10, as a result of which the writing liquid in the writing tank 2 instantly flows back into the storage tank. This ensures that nothing runs out of the nib 4 because the liquid is then completely and safely stored in the storage tank 3, which is sealed on all sides.
  • the recorder could also be equipped with a manually operated relief valve in order to release any excess pressure which may have built up under extreme conditions in the soon empty storage tank.
  • This valve could, for example, be actuated briefly by pressing the pushbutton 10, a relief bore in the pen housing being swept by a relief line, which in turn communicates with the storage tank 3. When this relief bore communicates with the relief line, the pressure can be released.
  • a tampon can be installed in the relief line, which retains the ink somewhat from the air.
  • the recorder has a viewing window through which the fill level in the storage tank 3 can be viewed. Because this pen has an overall much larger tank capacity than conventional fountain pens, it has a correspondingly larger writing capacity. With a conventional recorder size, this reaches three to five times the conventional writing capacity.
  • a special refill container 20, as shown in FIG. 2, is used to fill the storage tank 3.
  • This Refill container 20 has an injection needle 21, which is advantageously enclosed by a protective sleeve 23 and the tip of which is enclosed by a retractable rubber seal.
  • the refill container 20 also has means in order to be able to pressurize the liquid contained in it.
  • the refill container 20 is made of plastic and forms a foldable bellows 22. By compressing the bellows 22, the pressure inside is increased.
  • the inner wall of the sleeve 23 has one or more longitudinal grooves 25 or grooves 24 which fit into corresponding longitudinal grooves 26 or grooves 27 at the end of the pen.
  • the sleeve 23 also prevents, for example, students from being tempted to use the refill container 20 as a spray gun by pulling the rubber seal back with a finger, exposing the needle 21 and then pumping at the same time, which could of course splash the ink . Thanks to the sleeve 23, the rubber seal, which closes the pouring mouth on the needle 21 when not in use, cannot be pushed back easily, as a result of which ink could flow out.
  • the injection needle 21 and the sleeve 23 sit together on a screw-on cover 28, after which the refill container can in turn be refilled from a larger canister. Ultimately, it is either the refill containers themselves that are bought in the store, or the refill containers can be refilled from a larger canister in the store. The delivery of entire canisters to schools etc. is also conceivable.
  • FIG. 3 shows the structure of the injection needle 21 on the refill container 20 using a longitudinal section.
  • the injection needle 21 has two separate bores in the inside of its tip, namely a bore 29 for guiding the liquid to be refilled, which runs centrally through the needle from behind and opens laterally into a longitudinal slot 44 in the front region. Through the pouring opening thus formed 44 the ink can flow out.
  • Another hole starts from the tip of the needle 21 and opens in the same way into the slot 32, which is opposite the pouring opening 44.
  • This bore with its mouth slot 32 acts as a vent hole 45 for guiding the air displaced in the refilled container.
  • the entire injection needle 21 is inserted in a guide tube 34.
  • This guide tube 34 forms on its front edge an inner shoulder 36, against which a sleeve 37 inserted from the back abuts and is held.
  • a rubber seal 33 is seated in this sleeve 37, which in turn is acted upon by a nipple 38.
  • This rubber seal 33 has a radial vent hole 43 on one side.
  • the injection needle 21 now leads through the central bore in the rubber seal 33 and has a gradually enlarged outer diameter.
  • the injection needle 21 is pushed further forward against the force of the compression spring 40 through the rubber seal 33 and pierces the rubber membrane 13 in the refill cannula 16 of the pen 1.
  • the rubber seal becomes 33 pushed back over the injection needle 21 by sliding the sleeve 37 and the nipple 38 with the rubber seal 33 held therein within the guide tube 34 to the rear.
  • the lateral pouring opening 44 of the bore 29 on the injection needle 21, which is sealed by the rubber seal 33 in the relaxed state of the spring is exposed, and ink can flow out of the container 20.
  • FIG. 4 shows how the refilling takes place in relation to the necessary manipulations.
  • the refill container 20 is pushed onto the end of the pen 1 by fitting the sleeve 23 with its grooves 24 or grooves 25 onto the one that also has grooves 26 or grooves 27 provided end of the recorder 1 is plugged on.
  • the rubber seal 33 in which the needle 21 is seated, finds a stop with its shoulder 36 on the cannula 16.
  • the injection needle 21 is pushed into the cannula 16 and pierces the rubber membrane 13 sitting therein.
  • the connection between Refill container 20 and storage tank 3 created.
  • a connection is created between the storage tank 3 and the ventilation hole 43 in the rubber seal 33, so that the ventilation of the storage tank 3 takes place when filling and thus the refilling can function.
  • the bellows 22 is now pressed from behind, whereby the writing liquid is pressed from the refill container 20 into the storage tank 3 of the pen.
  • the filling can be observed at the viewing window 17 of the recorder 1, so that there is no overfilling.
  • the container with the injection needle 21 is withdrawn from the rear end of the pen 1 and the pen is ready for writing again.
  • the rubber membrane 13 closes the cannula 16 again and the pouring opening 44 on the injection needle 21 disappears again tightly in the rubber seal 33.
  • the refill container has a special assembly device for this assembly.
  • the mounting position is such that the injection needle with sleeve 23 points downwards.
  • a pressure piston sealed from the outside can be pushed into the inside of the container, for example.
  • To fill a pen it only has to be inserted into the sleeve 23 from below and then pushed upwards until the filling is complete. Then pull it back down - done.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen nachfüllbaren Flüssigkeitsschreiber mit einem Schreibtank zur Versorgung der Schreibspitze mit Schreibflüssigkeit, sowie einen zugehörigen Nachfüllbehälter, welcher mit dem Flüssigkeitsschreiber in einem direkten funktionalen Zusammenhang steht. Der Schreibtank von Flüssigkeitsschreibern wird beim Schreiben allmählich geleert und im gleichen Volumen strömt Luft von außen in das Tankinnere. Wenn dieser Schreibtank leergeschrieben ist, kann er mit Schreibflüssigkeit nachgefüllt oder durch einen vollen Schreibtank in Form einer Patrone ersetzt werden. Geschrieben wird mit der Schreibspitze, die meist in Form einer Feder vorhanden ist, oder dann mit einem Roller im Falle zum Beispiels eines Tintenroller, oder mittels eines Schreibfilzes.
  • Aus der CH-A-255 993 ist ein nachfüllbarer Flüssigkeitsschreiber gemäß Oberbegriff der Ansprüche 1 und 3 mit einem Vorratstank zur Versorgung einer Schreibspitze mit einer Schreibflüssigkeit bekannt, bei dem der Vorratstank von außen über ein Ventil mit einem zugehörigen, an das Ventil anschließbaren Nachfüllbehälter nachfüllbar ist. Das Ventil befindet sich in einer Bohrung, die von außen in den Vorratstank führt, und besteht aus einem in die Bohrung eingesetzten Ventilplättchen aus Gummi, das mit einer zentralen Kapillaröffnung versehen ist, die infolge der Eigenfederung des Gummimaterial geschlossen bleibt und zur Aufnahme einer Injektionsnadel des Nachfüllbehälters bestimmt ist. Der Nachfüllbehälter besteht aus einer Flasche mit einem Ansatzhals, der die nach aufwärts gerichtete Injektionsnadel trägt. Zum Nachfüllen wird der Flüssigkeitsschreiber mit seinem hinteren Ende auf die Injektionsnadel gesteckt, wobei diese das Ventilplättchen durchdringt. Durch unter Druck setzen des Nachfüllbehälters wird anschließend die Schreibflüssigkeit in den Vorratstank des Flüssigkeitsschreibers gedrückt. Hierbei kann die aus dem Vorratstank verdrängte Luft nur über den Luftkanal an der Schreibspitze des Flüssigkeitschreibers entweichen. Diese Ausgestaltung hat den Nachteil, daß es zum Überfüllen des Vorratstanks und dadurch bedingt zu einem Austreten von Schreibflüssigkeit an der Schreibspitze kommen kann, wenn das zur Erzeugung eines Überdrucks in den Nachfüllbehälter hineingepumpte Luftvolumen größer ist als die Aufnahmekapazität des Vorratstanks des Flüssigkeitsschreibers.
  • Bei einem aus der DE-U-86 20 385 bekannten Schreibgerät ist zwischen dem Vorratstank und der Schreibspitze ein Schreibtank vorhanden, der durch eine Wand von dem Vorratstank getrennt ist und durch Betätigen eines in seiner Grundstellung geschlossenen Nachfüllventils mit dem Vorratstank verbindbar ist. Das Verschlußelement des Nachfüllventils ist mit einem Stößel verbunden, der an dem der Schreibspitze entgegengesetzten Ende aus dem Vorratstank herausgeführt ist derart, daß durch Niederdrücken des Stößelendes das Verschlußelement zunächst in eine Offenstellung und anschließend erneut in eine Schließstellung bewegt werden kann. In der Schließstellung des Nachfüllventils wird die Schreibspitze ausschließlich aus dem Schreibtank gespeist. Ist der Schreibtank leergeschrieben, so kann durch das Öffnen des Nachfüllventils die Tinte aus dem Vorratstank in den Schreibtank umgefüllt und der Vorratstank dann wieder geschlossen werden, wodurch das mit der Schreibspitze in Verbindung stehende Tankvolumen klein gehalten wird. Dieses bekannte Schreibgerät hat den Nachteil, daß es nicht wieder mit Tinte gefüllt werden kann und daher weggeworfen werden muß, wenn die Tinte in dem Schreibtank und dem Vorratstank verbraucht ist.
  • Um das Nachfüllen zu vereinfachen sind auch Schreibgeräte mit einer Patrone als Schreibtank bekannt, bei denen die leergeschriebene Patrone durch eine gefüllte ausgetauscht wird. Hierzu muß allerdings das Schreibgerät auseinandergenommen werden. Die verbrauchte Patrone wird fortgeworfen und muß später entsorgt werden. Sie besteht aus einem Kunststoff und ihre Entsorgung trägt nicht gerade zum Umweltschutz bei. Immerhin handelt es sich bei diesen Patronen um alljährlich viele Millionen Stück, die im allgemeinen Haushaltsmüll landen.
  • Es gibt aber auch Schreibgeräte mit Patronen, die aus einer Nachfüllflasche nachgefüllt werden können. Vor allem bei Tuscheschreibern ist dieses System verbreitet. Die transparente Patrone muß hierzu vom Schreiber abgezogen werden und mit ihrer relativ kleinen Öffnung von wenigen Millimetern Durchmesser nach oben gehalten werden. Dann muß mit der anderen Hand die Nachfüllflasche gehalten werden und über eine Ausgußkanüle der Nachfüllflasche kann die Patrone befüllt werden. Oft bildet sich in der Patrone eine Blase, welche einen höheren Füllstand vortäuscht als dieser tatsächlich vorliegt. Um sicherzugehen, wird mit der Kanüle versucht, diese Blase zu zerstören. All diese Manipulationen stellen Feinarbeit dar und nicht selten kommt es daher zu Verschüttungen von Tusche und zum Verschmutzen der Finger.
  • Bei den herkömmlichen Schreibgeräten mit Schreibtank gibt es aber noch einen weiteren Problemkreis. Sie weisen nämlich eine nicht sehr große Schreibkapazität auf. Das daher allzu oft nötige Nachfüllen wird als Nachteil empfunden, weil damit ja jedesmal eine Schreibunterbrechung verbunden ist. Diese Unterbrechung wird manchmal gerade in den unliebsamsten Momenten nötig, bei Schülern zum Beispiel während eines Prüfungsdiktates oder etwa bei formellen Zeremonien während des Unterzeichnens von wichtigen Dokumenten.
  • Eine Vergrößerung des Schreibtankes zur Erhöhung der Schreibkapazität ist jedoch nicht ohne weiteres möglich, denn damit werden andere Probleme eingehandelt. Bei einem großen Tank entsteht mit zunehmender Entleerung eine relativ große Gasblase im Schreibtank. Diese dehnt sich bei Erwärmungen aus und setzt die Schreibflüssigkeit unter Druck, so daß mehr davon ausläuft als nötig ist. Der Schreiber kleckst dann. Bei starker Erwärmung kann sogar Schreibflüssigkeit ohne Zutun auslaufen. Das gleiche kann passieren, wenn man den Schreiber in ein Flugzeug mitnimmt, in welchem der Innendruck gegenüber dem zuvor im Schreibtank vorherrschenden Atmosphärendruck relativ rasch absinkt. Wenn der in einer Westentasche eingehängte oder in einer Damenhandtasche mitgeführte Schreiber aus diesem Grund ausläuft, kann dies eine sehr unangenehme Verschmutzung nach sich ziehen. Druck- und Temperaturschwankungen sind daher grundsätzlich problematisch und diese Effekte treten umso stärker zutage, je größer einerseits der Schreibtank ist und je weniger er gerade enthält.
  • Ein weiterer Problemkreis stellt die hydrostatische Drucksäule dar, welche von einem langen Tank gebildet wird. Während bei nahezu leerem Tank ein nur sehr geringer hydrostatischer Druck wirksam ist und die Schreibflüssigkeit aufgrund der Kapillarwirkung des Tintenleiters nachfließt, steigt dieser Druck bei einem Schreibtank, welcher sich über die ganze Länge eines Schreibstiftes erstreckt, auf das Mehrfache davon an. Die Feder kann dann die Flüssigkeit nicht mehr halten und der Schreiber kleckst. Aus diesem Grund funktioniert ein Schreiber mit einem Tank, der sich über die ganze Schreiberlänge erstrecken würde, kaum.
  • Der vorliegenden Erfindung wurde angesichts der erwähnten Probleme die Aufgabe zugrundegelegt, einen nachfüllbaren Flüssigkeitsschreiber zu schaffen, welcher einfacher nachfüllbar ist und die umweltbelastenden Schreibpatronen überflüssig macht. Weiterhin war es Aufgabe, einen Flüssigkeitsschreiber zu schaffen, der eine höhere Schreibkapazität aufweist, gegenüber Temperatur- und Druckschwankungen weniger empfindlich ist oder in einen Zustand bringbar ist, in welchem er von diesen Schwankungen unbeeinflußt ist, so daß keine Schreibflüssigkeit ausläuft.
  • Diese Aufgabe wird gelöst von einem nachfüllbaren Schreiber mit einem Vorratstank zur Versorgung der Schreibspitze mit Schreibflüssigkeit, der sich dadurch auszeichnet, daß der Vorratstank von außen über ein Ventil mit einem zugehörigen Nachfüllbehälter nachfüllbar ist. Des weiteren kann erfindungsgemäß der Vorratstank zusätzlich zu einem Schreibtank im Schreiber vorhanden sein, wobei der Schreibtank über eine als Ventil wirkende Verbindung aus dem Vorratstank nachfüllbar ist.
  • Andererseits wird die Aufgabe gelöst von einem Nachfüllbehälter, der sich dadurch auszeichnet, daß er eine Injektionsnadel mit Einwegventil aufweist, sowie Mittel zum Unterdrucksetzen der Schreibflüssigkeit in seinem Innern.
  • Eine vorteilhafte Ausführung dieses Schreibers und des zugehörigen Nachfüllbehälters ist in den Zeichnungen dargestellt. Die Erfindung wird nachfolgend anhand dieser Zeichnungen im einzelnen beschrieben und es wird deren Funktion erläutert.
  • Es zeigt:
    • Figur 1
    den nachfüllbaren Schreiber teilweise aufgeschnitten;
    Figur 2
    den zugehörigen Nachfüllbehälter;
    Figur 3
    den nachfüllbaren Schreiber und den Nachfüllbehälter vor dem Zusammenstecken zum Nachfüllen;
    Figur 4
    einen Längsschnitt durch die Injektionsnadel mit Nachfüll- und Entlüftungsbohrung;
    Figur 5
    einen Kollektiv-Nachfüllbehälter für schulische Zwecke, montiert an einer Wand.
  • In Figur 1 ist der ganze Schreiber teilweise aufgeschnitten dargestellt. In seinem Gehäuse 1 enthält er einen Schreibtank 2. Die Schreibspitze wird hier von einer Schreibfeder 4 gebildet, die über einen sogenannten Tintenleiter in bekannter Weise vom Schreibtank 2 aus gespeist wird. Anstelle einer Feder kann aber auch ein Filz oder Roller als Schreibspitze vorhanden ein. Das besondere Merkmal dieses Schreibers ist nun, daß zusätzlich zum Schreibtank 2 ein gesonderter Vorratstank 3 im Schreiber vorhanden ist, von dem aus der Schreibtank 2 über eine als Ventil 6 wirkende Verbindung nachfüllbar ist. Dieser Vorratstank ist seinerseits von außen über ein Ventil 13 aus einem zugehörigen Nachfüllbehälter nachfüllbar. Zuerst wird nun auf den Schreiber im einzelnen eingegangen. Im hier gezeigten Beispiel ist der Schreibtank 2 wesentlich kleiner als der Vorratstank 3. Dies ist mit Absicht so gewählt, weil dadurch sichergestellt wird, daß der Schreibtank 2 von Temperatur- und Druckschwankungen nur wenig beeinflußt wird, da die sich beim Schreiben durch die in den Schreibtank nachströmende Luft bildende Luftblase stets relativ klein ist und daher keine Probleme verursacht, die zum Klecksen führen könnten. Damit der Schreiber aber dennoch eine große Schreibkapazität bieten kann, weist er den gezeigten Vorratstank 3 auf, von welchem aus der Schreibtank 2 über eine als Ventil wirkende Verbindung nachfüllbar ist. Dieser separate Vorratstank 3 weist wesentlich mehr Volumeninhalt auf als der Schreibtank 2. Somit kann mit ihm der Schreibtank 2 mehrmals nachgefüllt werden. Um dieses Nachfüllen einfach zu ermöglichen, ist die als Ventil 6 wirkende Verbindung im gezeigten Beispiel durch eine Trennwand 5 verwirklicht, die einen Ventilsitz 8 aufweist, in welchem ein Ventilteller 7 dichtend sitzt, der von einer Ventilstange 9 getragen ist. Wenn das so gebildete Ventil 6 geschlossen ist, sind der Schreibtank 2 und der Vorratstank 3 dicht voneinander getrennt. Wird das Ventil 6 geöffnet, so stehen sie miteinander in Verbindung und die von ihnen enthaltene Flüssigkeit kann je nach Gefälle in beiden Richtungen durch das Ventil 6 strömen. In einer noch einfacheren Ausführung, bei welcher das Innere des Vorratstanks 3, wie auch in Figur 1 gezeigt, gegen das hintere Ende des Schreibers hin konisch zusammenläuft, könnte der Ventilteller auch selbst die Trennwand bilden, wobei sein Rand dann mit einer Gummidichtung in Form eines O-Rings versehen wäre, welcher an der Tankinnenwand dichtend anliegen würde. Das Ventil 6 wird in beiden Fällen so betätigt, daß die Ventilstange 9 etwas gegen die Schreibspitze 4 hin, wie mit dem Pfeil 14 angezeigt, verschoben wird. Der Ventilteller 7 wird somit aus seinem Ventilsitz 8 herausgehoben und öffnet die Verbindung zwischen dem Vorratstank 3 und dem Schreibtank 2. Die Ventilstange 9 trägt an ihrem hinteren Ende einen Betätigungsknopf 10. Um das Ende der Ventilstange 9 herum ist eine Druckfeder 11 angeordnet, welche in einer zum Schreiber ortsfesten Fassung 15 steckt. Mit ihrer Oberseite beaufschlagt diese Druckfeder 11 die Unterseite des Druckknopfes 10, welcher dann als Nachfüll-Druckknopf 10 dient. Die Ventilstange 9 ist dort, wo sie die Fassung 15 durchstößt, gegenüber dieser abgedichtet. Innerhalb des Randbereiches der Fassung 15 verläuft eine feine Kanüle 16 zum Nachfüllen des Vorratstanks 3. In diese Kanüle 16 ist ein Ventil in Form einer Gummimembran 13 eingebaut, die ein zentrales feines Loch aufweist. Diese Gummimembran 13 ist im entspannten Zustand, wenn keine Nadel im Loch steckt, dicht verschlossen, so daß die Kanüle 16 dichtend unterbrochen ist.
  • Nach der Befüllung des Vorratstanks 3, welche später noch im einzelnen beschrieben wird, bleibt der Schreibtank 2 vorerst immer noch leer. Um den Schreiber zum Schreiben betriebsbereit zu machen, wird jetzt auf den Nachfüll-Druckknopf 10 gedrückt, wonach das Ventil 6 zwischen Vorratstank 3 und Schreibtank 2 geöffnet wird und sogleich die Schreibflüssigkeit vom Vorratstank 3 in den Schreibtank 2 strömt und diesen füllt. Diese Befüllung des Schreibtankes 2 dauert bloß einige Sekunden. Danach wird der Druckknopf 10 wieder entlastet und das Ventil 6 zwischen dem Schreibtank 2 und dem Vorratstank 3 schließt. Jetzt ist der Schreiber betriebsbereit. Mit seinem Gebrauch wird der Schreibtank 2 nach und nach entleert, wobei das identische Volumen der ausströmenden Schreibflüssigkeit von einströmender Luft ersetzt wird. Weil der Schreibtank 2 aber relativ klein ist, gibt die entstehende Gasblase selbst bei größeren Temperatur- und Druckschwankungen in der Umgebungsluft zu keinen Problemen Anlaß. Sobald der Schreibtank 2 leergeschrieben ist, wird kurz auf den Nachfüll-Druckknopf 10 gedrückt und sogleich ist der Schreiber wieder betriebsbereit. Wird der Schreiber auf Reisen im Flugzeug mitgenommen, so kann sicherheitshalber in einer Lage des Schreibers mit der Schreibspitze nach oben auf den Druckknopf 10 gedrückt werden, wodurch die Schreibflüssigkeit im Schreibtank 2 augenblicklich in den Vorratstank zurückströmt. Dadurch wird sichergestellt, daß nichts aus der Schreibfeder 4 ausläuft, weil die Flüssigkeit dann gänzlich und sicher im Vorratstank 3 gelagert ist, welcher allseits dicht abgeschlossen ist. Um noch größere Sicherheit gegen ein mögliches Auslaufen von Tinte zu bieten, könnte der Schreiber auch mit einem manuell betätigbaren Entlastungsventil ausgerüstet sein, um einen unter extremen Bedingungen im bald leeren Vorratstank möglicherweise aufgebauten Überdruck abzulassen. Dieses Ventil könnte zum Beispiel kurzzeitig betätigt werden, indem der Druckknopf 10 gedrückt wird, wobei eine Entlastungsbohrung im Schreibergehäuse von einer Entlastungsleitung überstrichen würde, die ihrerseits mit dem Vorratstank 3 kommuniziert. Wenn diese Entlastungsbohrung mit der Entlastungsleitung kommuniziert, kann der Druck abgelassen werden. In die Entlastungsleitung kann ein Tampon eingebaut sein, welcher die Tinte gegenüber der Luft etwas zurückhält. Seitlich des Vorratstanks 3 weist der Schreiber ein Sichtfenster auf, durch welches der Füllstand im Vorratstank 3 einsehbar ist. Weil dieser Schreiber einen insgesamt viel größeren Tankinhalt als herkömmliche Füller aufweist, hat er eine entsprechend größere Schreibkapazität. Bei einer herkömmlichen Schreibergröße erreicht diese das Drei- bis Fünffache herkömmlicher Schreibkapazitäten.
  • Zum Befüllen des Vorratstanks 3 dient ein spezieller Nachfüllbehälter 20, wie er in Figur 2 dargestellt ist. Dieser Nachfüllbehälter 20 weist eine Injektionsnadel 21 auf, die vorteilhaft von einer schützenden Hülse 23 umschlossen ist, und deren Spitze von einer zurückschiebbaren Gummidichtung umschlosssen ist. Der Nachfüllbehälter 20 weist im übrigen Mittel auf, um die in ihm enthaltene Flüssigkeit unter Druck setzen zu können. Im gezeigten Beispiel ist der Nachfüllbehälter 20 aus Kunststoff gefertigt und bildet einen faltbaren Balg 22. Durch Zusammendrücken des Balges 22 wird der Druck im Innern erhöht. Die Innenwandung der Hülse 23 weist ein oder mehrere Längsrillen 25 oder Nuten 24 auf, die in entsprechende Längsnuten 26 oder Rillen 27 am Ende des Schreibers einpassen. Die Hülse 23 verhindert zudem, daß zum Beispiel Schüler dazu verleitet werden, den Nachfüllbehälter 20 als Spritzpistole zu verwenden, indem sie mit einem Finger die Gummidichtung zurückziehen und so die Nadel 21 freilegen, um dann gleichzeitig zu pumpen, wodurch die Tinte natürlich verspritzt werden könnte. Dank der Hülse 23 kann die Gummidichtung, welche im Nichtgebrauchszustand die Ausgießmündung an der Nadel 21 verschließt, nicht leicht zurückgeschoben werden, wodurch Tinte ausfließen könnte. Die Injektionsnadel 21 und die Hülse 23 sitzen zusammen auf einem aufschraubbaren Deckel 28, nach dessen Wegschrauben der Nachfüllbehälter seinerseits aus einem größeren Kanister nachfüllbar ist. Letztlich sind es entweder die Nachfüllbehälter selbst, welche im Laden gekauft werden, oder aber die Nachfüllbehälter können im Laden aus einem größeren Kanister nachgefüllt werden. Auch die Abgabe von ganzen Kanistern an Schulen usw. ist denkbar.
  • Figur 3 zeigt den Aufbau der Injektionsnadel 21 am Nachfüllbehälter 20 anhand eines Längsschnittes. Die Injektionsnadel 21 weist im Innern ihrer Spitze zwei getrennte Bohrungen auf, nämlich eine Bohrung 29 zur Führung der nachzufüllenden Flüssigkeit, welche von hinten zentral durch die Nadel führt und im vorderen Bereich seitlich in einen Längsschlitz 44 mündet. Durch die so gebildete Ausgießöffnung 44 kann die Tinte ausfließen. Eine weitere Bohrung geht von der Spitze der Nadel 21 aus und mündet in gleicher Weise in den Schlitz 32, welcher der Ausgießöffnung 44 gegenüberliegt. Diese Bohrung mit ihrem Mündungsschlitz 32 wirkt als Entlüftungsbohrung 45 zur Führung der im nachbefüllten Behälter verdrängten Luft. Die ganze Injektionsnadel 21 steckt in einem Führungsröhrchen 34. Diese Führungsröhrchen 34 bildet an seinem vorderen Rand eine innenliegende Schulter 36, an welcher eine von hinten eingesetzte Hülse 37 anliegt und gehalten wird. In dieser Hülse 37 sitzt eine Gummidichtung 33, die ihrerseits von einem Nippel 38 beaufschlagt ist. Diese Gummidichtung 33 weist auf der einen Seite eine radiale Entlüftungsbohrung 43 auf. Die Injektionsnadel 21 führt nun durch die zentrale Bohrung in der Gummidichtung 33 und hat einen stufenweise erweiterten Außendurchmesser. Auf der untersten Stufe 39 steht eine Druckfeder 40, die oben an der Schulter 41 am Nippel 38 ansteht. Wird die Nadelspitze 21 in die Nachfüllkanüle 16 am Schreiber 1 eingesteckt, so liegt die Gummidichtung 33 am Kanülenrand an. Wird dann der Behälter 20 weiter in Richtung zum Schreiber hin gedrückt, so wird die Injektionsnadel 21 gegen die Kraft der Druckfeder 40 durch die Gummidichtung 33 hindurch weiter nach vorne geschoben und durchstößt die Gummimembrane 13 in der Nachfüllkanüle 16 des Schreibers 1. Dabei wird die Gummidichtung 33 über die Injektionsnadel 21 zurückgeschoben, indem die Hülse 37 und der Nippel 38 mit der darin gehaltenen Gummidichtung 33 innerhalb des Führungsröhrchens 34 nach hinten verschoben werden. Dadurch wird die seitliche Ausgießöffnung 44 der Bohrung 29 an der Injektionsnadel 21, der im entspannten Zustand der Feder von der Gummidichtung 33 dicht verschlossen wird, freigelegt, und Tinte kann aus dem Behälter 20 nachfließen. Gleichzeitig hat sich der Mündungsschlitz 32 der Bohrung 45 für die Entlüftung, welche von der Spitze der Injektionsnadel ausgeht und radial aus der Injektionsnadel führt, in die Position gegenüber der Entlüftungsbohrung 43 in der Gummidichtung 33 verschoben. Daher kann jetzt durch diese Bohrung 45 und ihren Mündungsschlitz 21 die infolge der nachgefüllten Tinte im Vorratstank 3 des Schreibers verdrängte Luft entweichen.
  • Wie das Nachfüllen in Bezug auf die nötigen Manipulationen vor sich geht, zeigt die Figur 4. Der Nachfüllbehälter 20 wird auf das Ende des Schreibers 1 aufgesteckt, indem die Hülse 23 mit ihren Rillen 24 oder Nuten 25 passend auf das ebenfalls mit Nuten 26 oder Rillen 27 versehene Ende des Schreibers 1 aufgesteckt wird. Beim weiteren Zusammenschieben des Nachfüllbehälters 20 und des Schreibers 1 findet die Gummidichtung 33, in welcher die Nadel 21 sitzt, mit ihrer Schulter 36 an der Kanüle 16 einen Anschlag. Durch weiteres Zusammendrücken von Nachfüllbehälter 20 und Schreiber 1 gegen die im Führungsröhrchen 34 wirkende Federkraft wird die Injektionsnadel 21 in die Kanüle 16 geschoben und sie durchsticht die darin sitzende Gummimembran 13. Weil damit die Injektionsnadel 21 aus der Gummidichtung 33 herausgeschoben wird, ist die Verbindung zwischen Nachfüllbehälter 20 und Vorratstank 3 geschaffen. Gleichzeitig ist eine Verbindung zwischen dem Vorratstank 3 und der Entlüftungsbohrung 43 in der Gummidichtung 33 geschaffen, so daß die Entlüftung des Vorratstanks 3 beim Einfüllen erfolgen und somit das Nachfüllen funktionieren kann. Hierzu wird jetzt von hinten auf den Balg 22 gedrückt, wodurch die Schreibflüssigkeit vom Nachfüllbehälter 20 in den Vorratstank 3 des Schreibers gedrückt wird. Am Sichtfenster 17 des Schreibers 1 läßt sich das Befüllen beobachten, so daß nicht überfüllt wird. Sobald die Befüllung abgeschlossen ist, wird der Behälter mit der Injektionsnadel 21 vom hinteren Ende des Schreibers 1 abgezogen und der Schreiber ist wieder bereit zum Schreiben. Die Gummimembrane 13 verschließt wieder die Kanüle 16 und die Ausgießöffnung 44 an der Injektionsnadel 21 verschwindet wieder dicht in der Gummidichtung 33.
  • Diese Befüllungsart vermeidet den Gebrauch von Patronen und trägt dem Umweltschutzgedanken Rechnung. Gerade an Schulen wird diesem Umstand Bedeutung beigemessen. Weiter wird die Manipulation zum Befüllen bedeutend erleichtert, geht rascher vonstatten und man verschmutzt sich die Finger nicht mehr.
  • Als Variante zum individuellen Nachfüllbehälter kann dieser für die Schule auch als Kollektiv-Nachfüllbehälter 30 ausgeführt sein, welcher zum Beispiel irgendwo im Schulzimmer seinen festen Platz hat, indem er zum Beispiel in einen Schrank eingebaut oder an einer Wand montiert ist, wie das in Figur 5 gezeigt ist. Für diese Montage weist der Nachfüllbehälter eine spezielle Montagevorrichtung auf. Die Montagelage ist dabei so, daß die Injektionsnadel mit Hülse 23 nach unten zeigt. Damit die Flüssigkeit in seinem Innern zusätzlich zum wirkenden hydrostatischen Druck unter einen erhöhten Druck gebracht werden kann, um die Befüllung eines Schreibers zu beschleunigen, kann zum Beispiel ein von außen abgedichteter Druckkolben ins Behälterinnere geschoben werden. Zum Befüllen eines Schreibers muß dieser bloß von unten in die Hülse 23 eingeführt werden und hernach nach oben gedrückt werden, bis die Befüllung abgeschlossen ist. Danach zieht man ihn wieder nach unten - fertig.

Claims (10)

  1. Nachfüllbarer Flüssigkeitsschreiber mit einem Vorratstank (3) zur Versorgung einer Schreibspitze (4) mit einer Schreibflüssigkeit, wobei eine Kanüle (16) von außen in den Vorratstank führt, die von einem Ventil in Form einer Gummimembrane (13) unterbrochen ist, welche ein zentrales feines Loch aufweist, welches im entspannten Zustand der Gummimembrane (13) dichtend schließt und das zur Aufnahme einer Injektionsnadel (21) eines Nachfüllbehälters (20) bestimmt ist, der zum Nachfüllen des Vorratstanks von außen an diesen anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratstank (3) zusätzlich zu einem Schreibtank (2) vorhanden ist, aus dem die Schreibspitze (4) mit Schreibflüssigkeit gespeist wird, und daß der Schreibtank (2) über eine als Ventil (6) wirkende Verbindung aus dem Vorratstank (3) nachfüllbar ist, daß der Vorratstank (3) größer als der Schreibtank (2) ist und von diesem mittels einer Trennwand (5) mit zentraler Öffnung (8) abgetrennt ist, wobei der Rand der Öffnung (8) als Ventilsitz ausgebildet ist und daß ein Ventilteller (7) in der Öffnung (8) sitzt, welcher auf einer zum Schreiberende hin gerichteten Ventilstange (9) sitzt, deren Ende einen von außen am Schreiber (1) betätigbaren, gegen das Innere des Vorratstanks (3) abgedichteten Druckknopf (10) trägt, wobei der Druckknopf (10) in seine Ausgangsstellung zurückbewegbar ist.
  2. Flüssigkeitsschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckknopf (10) von innen druckfederbelastet ist.
  3. Flüssigkeitsschreiber nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich des Schreibers (1) Ausformungen (26, 27) aufweist, welche formschlüssig in eine aufzusteckende Hülse (23) eines Nachfüllbehälters (20) passen, innerhalb welcher die Injektionsnadel (21) verläuft.
  4. Flüssigkeitsschreiber nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratstank (3) zusätzlich zu einem Schreibtank (2) vorhanden ist, aus dem die Schreibspitze (4) mit Schreibflüssigkeit gespeist wird, und daß der Schreibtank (2) über eine als Ventil (6) wirkende Verbindung aus dem Vorratstank (3) nachfüllbar ist, daß der Vorratstank (3) größer als der Schreibtank (2) ist und von diesem mittels einer Trennwand abgetrennt ist, wobei die Trennwand als Ventilteller ausgebildet ist, welcher an einem gegen das Schreiberende hin konisch zusammenlaufenden Wandabschnitt dichtend anliegt und daß dieser Ventilteller auf einer zum Schreiberende hin gerichteten Ventilstange sitzt, deren Ende einen von außen am Schreiber betätigbaren, gegen das Innere des Vorratstanks abgedichteten Druckknopf trägt, wobei der Druckknopf von innen druckfederbelastet ist.
  5. Kombination aus einem nachfüllbaren Flüssigkeitsschreiber (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und einem Nachfüllbehälter (20) mit Mitteln (22) zum Unterdrucksetzen der Schreibflüssigkeit im Innern des Nachfüllbehälters und einer Injektionsnadel (21) mit einer zentralen Bohrung (29), wobei die Ausgießöffnung (44) dieser Bohrung (29) in Nichtgebrauchslage von einer Gummidichtung (33) dicht verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsnadel (21) längs in einer sie umschließenden Hülse (23) verläuft, wobei diese Hülse (23) formschlüssig auf ein Ende des Flüssigkeitsschreibers (1) aufsteckbar ist und daß der Nachfüllbehälter (20) Mittel aufweist, durch die das Entlüften des Vorratstanks (3) beim Einfüllen von Schreibflüssigkeit erfolgt.
  6. Kombination nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsnadel (21) von einer federbelasteten Gummidichtung (33) umschlossen ist, welche ihre Ausgießöffnung (44) dicht verschließt, wobei durch das gegen die Federkraft erfolgende Zurückschieben der Gummidichtung (33) über die Injektionsnadel (21) die Ausgießöffnung (44) freigelegt wird.
  7. Kombination nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsnadel (21) eine von der zentralen Bohrung (29) getrennte Entlüftungsbohrung (45) aufweist und die Mündung (32) der Entlüfungsbohrung (45) mit einer radialen Entlüftungsbohrung (43) in der Gummidichtung (33) kommuniziert.
  8. Kombination nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (22) zum Unterdrucksetzen der Schreibflüssigkeit dadurch gegeben sind, daß der Behälter (20) einen Faltenbalg (22) bildet, dessen Rückseite als Druckfläche und Auflagefläche des Behälters (20) zu wirken bestimmt ist.
  9. Kombination nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Unterdrucksetzen der Schreibflüssigkeit dadurch gegeben sind, daß von außen ein Druckkolben ins Behälterinnere schiebbar ist.
  10. Kombination nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter als Kollektiv-Nachfüllbehälter (30) für mehrere Benutzer ausgebildet ist, und eine Montagevorrichtung zu dessen Montage an einer Wand aufweist.
EP94105537A 1993-04-15 1994-04-11 Nachfüllbarer Flüssigkeitsschreiber und Nachfüllbehälter Expired - Lifetime EP0621140B1 (de)

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