DE20023433U1 - Dosiervorrichtung und Schreibgerät mit einer Dosiervorrichtung - Google Patents

Abstract

Dosiervorrichtung zur bedarfsabhängigen Dosierung einer Flüssigkeit (12), mit folgenden Merkmalen:
einem belüfteten Primärbehälter (10) zum Speichern der Flüssigkeit (12);
einer Abgabestelle (22) zum Abgeben der Flüssigkeit;
einem Haupt-Flüssigkeitskanal (16) zwischen dem Primärbehälter (10) und der Abgabestelle (22);
einem Sekundärbehälter (26) zum Puffern der Flüssigkeit, wobei der Sekundärbehälter (26) eine Belüftung (28) aufweist, und wobei der Sekundärbehälter (26) mit einem Abzweigungspunkt (20) im Haupt-Flüssigkeitskanal (16) verbunden ist, wobei der Sekundärbehälter (26) so mit dem Haupt-Flüssigkeitskanal (16) gekoppelt ist, daß sich der Haupt-Flüssigkeitskanal bevorzugt vor dem Sekundärbehälter (26) mit der Flüssigkeit füllt;
einem Ventil (18) zwischen dem Primärbehälter (10) und dem Abzweigungspunkt (20);
einem Sensor (30) zum Messen des Füllstands in dem Sekundärbehälter (26); und
einer Einrichtung (32) zum Öffnen des Ventils (18) ansprechend auf einen vorbestimmten Füllstand in dem Sekundärbehälter.

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dosiervorrichtung und insbesondere auf eine Dosiervorrichtung zur bedarfsabhängigen Dosierung einer Flüssigkeit sowie auf ein Schreibgerät mit einer solchen Dosiervorrichtung.
• Ein elektronisch gesteuertes Schreibgerät ist in der EP 0096177 offenbart. Das elektronische Schreibgerät umfaßt eine Schreibspitze, welche sich in einen Kapillarraum, der auch als sekundärer Vorratsraum bezeichnet wird, erstreckt. Der kleinvolumige sekundäre Vorratsraum ist mit einem großvolumigen primären, unter Druck stehenden Tintenvorratsraum durch einen Tintenkanal fluidisch verbunden, wobei sich in dem Tintenkanal ein Nachladeventil befindet. Wenn der Fluidstand in dem sekundären Vorratsraum zu niedrig ist, wird das Nachladeventil angesteuert, um sich eine bestimmte Zeit lang zu öffnen, bis von dem primären Vorratsraum genug Tinte in den sekundären Vorratsraum transportiert worden ist, daß sich dort ein ausreichender Füllstand einstellt. Die Füllstandshöhe im sekundären Vorratsraum wird unter Verwendung eines kapazitiven Sensors gemessen. Der kapazitive Sensor ist als Zylinderkondensator ausgeführt, dessen Kapazität von dem Füllvolumen des sekundären Vorratsraums abhängt. Um geringe Kapazitätsveränderungen messen zu können, wird eine Resonanzschaltung verwendet, die die Kapazitätsänderung durch Verstimmung eines Schwingkreises digital mißt. Diese Schaltung umfaßt neben der zu messenden Kapazität eine zusätzliche Kapazität und einen Quarzoszillator. Zusätzlich wird ein Zählwerk verwendet, um die Differenz der Schwingfrequenzen als Hinweis auf die Kapazitätsveränderung messen zu können.
• Bestehende bedarfsabhängige Dosiervorrichtungen bilden ein Regelsystem, das aus einem Vorratstank, einem Pufferreservoir und einer Druckregeleinheit besteht. Die Abgabe der Flüssigkeit erfolgt aus dem Pufferreservoir. Sinkt der Druck im Pufferreservoir durch die Abgabe von Flüssigkeit unter eine gewisse Schwelle, so wird von der Druckregeleinheit der Druck im Pufferreservoir ausgeglichen, indem Flüssigkeit vom Vorratstank in das Pufferreservoir umgefüllt wird.
• Solche Dosiervorrichtungen sind bezüglich des Umgebungsdrucks unterdruckgeregelt. In der Regel befindet sich über dem Flüssigkeitsvolumen ein Gasvolumen. Dieses Gasvolumen unterliegt wiederum den Gasgesetzen und dehnt sich z. B. bei einer Erwärmung aus, was zu einer Druckerhöhung in dem Gefäß führt. Dadurch kann der Unterdruck in dem Gefäß abgebaut werden, so daß die unterdruckgeregelte Abgabe von Flüssigkeit nicht mehr funktioniert. Ein weiterer möglicher Abbau des Unterdrucks erfolgt durch eine Verringerung des Umgebungsdrucks.
• Darüberhinaus erfordern solche Dosiervorrichtungen eine einseitige Verbindung von Vorratstank und Pufferreservoir mit der Umgebungsluft zum Zweck des Gaseintritts. Diese Verbindung kann bei einem Störfall zu einer Leckage der gespeicherten Flüssigkeit führen.
• Für bestimmte Dosiervorrichtung, wie sie beispielsweise in einem Füller einzusetzen sind, ist eine bedarfsabhängige Abgabe von Flüssigkeit wichtig. Die abgegebene Menge sollte sich direkt an die Anforderungen des Abnehmers, d. h. im Falle eines Füllers an seine Schreibgeschwindigkeit, anpassen können. Es muß gewährleistet sein, daß der Flüssigkeitsstrom bei einer konstanten oder wechselnden Abnahme nicht unterbrochen wird. Ein solcher Störfall der Unterbrechung könnte beispielsweise bei der Entnahme aus einem geschlossenen Tank auftreten, da bei dessen Entleerung wechselnde Druckverhältnisse herrschen können und dadurch der Flüssigkeitsstrom pulsieren kann.
• Ein weiterer Störfall kann durch die Verdunstung der Flüssigkeit an der Abgabestelle auftreten. Feste Rückstände aus der Flüssigkeit, welche im Falle eines Füllers die Tinte ist, könnten die Abgabeöffnung verschließen und keine weitere Entnahme ermöglichen. Es muß daher gewährleistet sein, daß entweder keine Verdunstung auftritt, oder die Abgabestelle immer mit Flüssigkeit benetzt ist. Der letztere Fall der ständigen Benetzung erfordert ein entsprechend der Verdunstungsrate geregeltes Nachströmen von Flüssigkeit.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine sichere Dosiervorrichtung zur bedarfsabhängigen Dosierung einer Flüssigkeit zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird durch eine Dosiervorrichtung nach Patentanspruch 1 gelöst.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Schreibgerät für ein flüssiges Schreibmedium mit einer solchen Dosiervorrichtung zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird durch ein Schreibgerät nach Patentanspruch 16 gelöst.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß von dem Konzept ausgegangen werden muß, bei dem die abgegebene Flüssigkeit unmittelbar aus dem Puffervolumen zur Abgabestelle gelangt. Stattdessen wird bei der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung die abgegebene Flüssigkeit über den Haupt-Flüssigkeitskanal zugeführt, der sich unmittelbar von dem Primärbehälter zur Abgabestelle erstreckt. Zur Erfassung des Flüssigkeitsstroms von dem Primärbehälter über den Haupt-Flüssigkeitskanal zur Abgabestelle der Dosiervorrichtung ist ein Sekundärbehälter an einer Verzweigungsstelle mit dem Haupt-Flüssigkeitskanal fluidisch gekoppelt, also im Nebenstrom angeordnet. Der Flüssigkeitsstand in dem Sekundärbehälter wird mittels eines Füllstandsensors gemessen, welcher wiederum eine Ventilsteuerung speist, um ein zwi schen dem Primärbehälter und der Abzweigungsstelle vorgesehenes Ventil im Haupt-Flüssigkeitskanal zu steuern. Erfindungsgemäß ist der Sekundärbehälter belüftet und so mit dem Haupt-Fluidkanal gekoppelt, daß sich der Haupt-Fluidkanal bevorzugt vor dem Sekundärbehälter mit der Flüssigkeit füllt.
• Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung verwendet somit den Füllstand im Nebenstrom als Regelgröße, während im Stand der Technik der Füllstand im Hauptstrom zur Steuerung des Ventils eingesetzt worden ist. Da das Ventil bei der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung den ungewollten Nachfluß von Flüssigkeit aus dem Primärbehälter aktiv verhindert, kann neben einer Belüftung des Sekundärbehälters auch eine Belüftung des Primärbehälters vorgesehen werden. Die Gasdrücke im Primärbehälter und im Sekundärbehälter können sich somit immer auf Umgebungsdruck befinden.
• Der Fluß im Haupt-Flüssigkeitskanal wird erfindungsgemäß nicht direkt im Hauptstrom selbst gemessen, sondern über den Füllstand in dem vom Hauptstrom getrennten Sekundärbehälter, welcher so an dem Hauptstrom angekoppelt ist, daß sich der Hauptstrom bevorzugt vor dem Nebenstrom befüllt. Dies kann bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung durch eine kapillare Dimensionierung des Haupt-Flüssigkeitskanals und des Sekundärbehälters erreicht werden. Wird Flüssigkeit entnommen, so sinkt der Füllstand im Sekundärbehälter und umgekehrt. Über diese Änderung kann der Verbrauch von Flüssigkeit direkt gemessen werden, und der Nachfluß kann abhängig davon über das Ventil geregelt werden.
• Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sowohl der Sekundärbehälter als auch der Primärbehälter vom Umgebungsdruck und von der Umgebungstemperatur unabhängig ausgeführt sein können. Die dadurch verursachten Störfälle können somit nicht mehr auftreten.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht dar in, daß durch eine geeignete Wahl der Oberflächeneigenschaften innerhalb des Sekundärbehälters und der angrenzenden Kanäle die Möglichkeit besteht, die Kapillarkräfte so auszulegen, daß die Dosiervorrichtung, wenn sie keine Flüssigkeit abgeben soll, nicht selbstständig ausläuft, oder das Sekundärvolumen bei einer Druckerhöhung in dem Haupt-Flüssigkeitskanal nicht überläuft bzw. das Sekundärvolumen in der Lage ist, das verdrängte Volumen aufzunehmen.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Sekundärbehälter belüftet werden kann und durch geometrische Auslegung so dimensioniert werden kann, daß mit zunehmendem Füllstand der Kapillardruck im Sekundärbehälter abnimmt. Dies kann bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung durch eine Querschnittsvergrößerung über dem Befüllweg realisiert werden. Für eine solche überproportionale Zunahme des Volumens über dem Befüllweg im Sekundärbehälter kann im Sekundärbehälter insbesondere bei kapillaren Systemen eine eindeutige Befüllungs- oder Entleerungsrichtung ausgeprägt werden.
• Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:
• 1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung;
• 2a eine Ankopplung des Sekundärbehälters an den Haupt-Flüssigkeitskanal gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
• 2b eine Ankopplung des Sekundärbehälters an den Haupt-Flüssigkeitskanal gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
• 2c eine Ankopplung des Sekundärbehälters an den Haupt-Flüssigkeitskanal gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
• 3a bis 3c Prinzipskizzen zur Erläuterung der Funktion eines herkömmlichen hydrostatischen Füllers.
• Bevor im nachfolgenden auf ein erfindungsgemäßes elektronisches Schreibgerät, beispielsweise einen elektronischen Füller, eingegangen wird, bei dem das Dosierprinzip gemäß der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft eingesetzt werden kann, sei zunächst zum Verständnis der allgemeinen fluidischen Zusammenhänge auf die 3a bis 3c Bezug genommen. Diese Figuren zeigen einen konventionellen, hydrostatischen Füller, welcher nicht elektronisch geregelt wird. Der Füller umfaßt ein Füllergehäuse 70, in dem sich eine Füllerpatrone 72 befindet, die auf einer Kunststoffkomponente 74 aufgesteckt ist. Die Tinte wird schließlich über eine Feder 76 abgegeben, um einen Strich 78 zu erzeugen.
• Ein konventioneller Füller kann allgemein als ein komplexes Mikrodosiersystem betrachtet werden. Eine Eigenschaft dieses Systems besteht darin, daß alle wesentlichen fluidischen Funktionen in der preiswert herstellbaren Kunststoffkomponente 74 integriert sein können.
• Das fluidische System zeigt dann Schwächen, wenn sogenannte Störfälle auftreten, beispielsweise die Änderung der Umgebungstemperatur sowie die Veränderung der äußeren Luftdrucks, wie sie z. B. im Inneren eines startenden Flugzeugs auftreten kann.
• Im nachfolgenden wird auf 3b Bezug genommen, in der das fluidische Konzept des konventionellen Füllers dargestellt ist. Es existiert wieder die Patrone 72, die sowohl eine Belüftung 80 hat, und die als Auslaß einen Tintenleiter 82 aufweist, der mit einer Mehrzahl von Ausgleichskammern 84 gekoppelt ist, die sich z. B. unterhalb der Feder 76 eines Füllers oder hinter der Feder befinden können. Um Tinte abgeben zu können, muß die Tintenpatrone 72 belüftet werden.
• Wäre hierfür ein ungehinderter Lufteintritt vorgesehen, so würde die gesamte, in der Tintenpatrone 72 vorhandene Tinte auf Grund des hydrostatischen Druckes über die Feder 76 abgegeben werden. Eine geregelte Abgabe, wie sie zum Schreiben erforderlich ist, wäre dann nicht möglich. Um diese Art der Abgabe zu ermöglichen, ist, wie in 3c dargestellt, die Belüftung 80 der Tintenpatrone 72 in Form eines von Tinte T benetzten kurzen Kapillarkanals ausgeführt. Dieser Kanal öffnet sich erst dann, wenn in der Tintenpatrone 72 ein Unterdruck p_u aufgebaut ist, der dem Kapillardruck der Tinte T im Tintenleiter 72 entspricht. In diesem Augenblick wird die Tinte T vom Unterdruck p_u in der Tintenpatrone 72 aus dem Tintenleiter 82 herausgesaugt, und ein Blasenvolumen 86 an Luft L kann von außen nachströmen. Der Vorgang endet, wenn die einströmende Luft L den Unterdruck p_u in der Tintenpatrone 72 abgebaut hat. In diesem Moment benetzt die Tinte T wieder den kurzen Kapillarkanal 80 und verschließt ihn damit.
• Während der Belüftung fließt Tinte aus der Patrone 72 heraus. Um die unkontrollierte Abgabe an das Papier in dieser Phase zu vermeiden, muss der Teil des Tintenvolumens, der nicht zum Schreiben verwendet wird, in den Ausgleichskammern 84 (3b), welche einen Zwischenspeicher oder ein Sekundärvolumen bilden, gespeichert werden. Typischerweise ist der Zwischenspeicher als kapillarer Speicher in Form von planparallelen Platten ausgebildet, die als Ausgleichskammern bezeichnet werden. Dieser Speicher nimmt die überschüssige Menge an Tinte auf und gibt sie im Verlauf des weiteren Schreibvorgangs wieder an das Papier ab. Ist der Zwischenspeicher geleert, so wird die zum Schreiben erforderliche Tinte aus der Patrone 72 entnommen. In dieser vergrößert sich damit der Unterdruck, und beim Unterschreiten des kritischen Wertes öffnet sich wieder der kurze Kapillarkanal 80, und der Zyklus beginnt von vorne.
• Bei einer Änderung der Umgebungstemperatur dehnt sich das in der Patrone 72 vorhandene Luftvolumen 88 (3c) aus und verdrängt gespeicherte Tinte. Der Vorgang tritt ebenfalls bei einer Änderung des äußeren Luftdrucks auf. Das bei diesen sogenann ten Störfällen aus der Patrone 72 austretende Tintenvolumen muß von den Ausgleichskammern 84 aufgenommen werden. Der Einsatz des Systems wird somit stark von dem zur Verfügung stehenden Raum im Sekundärvolumen begrenzt. Es sei ferner angemerkt, daß bei steigendem Umgebungsdruck keine Tinte in den Primärtank zurück fließen kann.
• Ein Nachteil dieses konventionellen Systems ist also die begrenzte Störfalltoleranz. Ein weiterer Nachteil ist, daß die zuverlässige Funktion des Systems stark von der Abstimmung der in der Belüftung 80 und dem Sekundärvolumen 84 wirksamen Kapillardrücke abhängt. Diese sind wiederum eine Funktion der Oberflächeneigenschaften der verwendeten Materialien und somit stark von den Herstellparametern und Verschmutzungen der Oberflächen abhängig.
• 1 stellt eine erfindungsgemäße Dosiervorrichtung anhand einer Prinzipskizze dar. Die Dosiervorrichtung umfaßt einen Primärbehälter zum Speichern von Flüssigkeit 12, der mit einer mit dem Flüssigkeitsvolumen gekoppelten Belüftung 13 versehen ist. Die Belüftung ist mit dem Flüssigkeitsvolumen dann gekoppelt, wenn sich in dem Primärbehälter Flüssigkiet befindet und derselbe eine geeignete Ausrichtung hat, die bevozugterweise die Arbeitsausrichtung ist. Die Belüftung 13 kommuniziert mit der Umgebungsatmosphäre.
• In dem Primärbehälter 10 befindet sich die Flüssigkeit 12 und ein Gasvolumen 14. Der Primärbehälter ist mit einem Haupt-Flüssigkeitskanal 16 verbunden, der sich von einem Ausgang des Primärbehälters über ein Ventil 18 und einen Abzweigungspunkt 20 zu einer Abgabestelle 22 erstreckt, welche im Falle der Verwendung der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung in einem Füller mit einer Schreibfeder 24 verbunden ist. Mit dem Verzweigungspunkt 20 ist ein Sekundärbehälter 26 verbunden, welcher über eine Belüftung 28 mit der Umgebungsatmosphäre kommuniziert. Der Flüssigkeitsstand im Sekundärbehälter 26 wird mittels eines Füllstandssensors 30 gemessen, welcher seine Meßsignale einer Ventilsteuerung 32 zuführt, die das Ventil 18 öffnen und schließen kann.
• Dieses Ventil ist im Ruhezustand geschlossen und verhindert so bei Temperatur- und Druckänderungen die Abgabe von Tinte aus dem Primärbehälter 10 zur Schreibfeder 24. Im Betrieb wird das Ventil 18 von dem Sensor 30 und der Ventilsteuerung 32 gesteuert. Wie es anhand der 2a bis 2c nachfolgend erörtert wird, befindet sich der Sensor bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung in dem Sekundärbehälter unterhalb der Schreibfeder 24 und überwacht den Füllstand des Sekundärbehälters 26. Der Sekundärbehälter ist über ein fluidisches T-Stück, welches durch den Verzweigungspunkt 20 in 1 schematisch dargestellt ist, an den Haupt-Flüssigkeitskanal zwischen dem Ventil 18 und der Schreibfeder 24 angekoppelt. Das T-Stück 20 ist kapillar so ausgelegt, daß sich bei der ersten Befüllung der vordere Teil der Feder vor dem Sekundärbehälter befüllt. Der Sekundärbehälter ist dabei in Form eines Kapillarspalts realisiert, dessen Abstand bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel (auf das in 2c detaillierter eingegangen wird) kontinuierlich zunimmt. So wird erreicht, daß der wirksame Kapillardruck mit zunehmender Befüllung abnimmt wenn sich das Volumen definiert befüllt.
• Beim Schreiben wird Tinte über die Abgabestelle 22 und die Schreibfeder 24 aus dem Haupt-Flüssigkeitskanal abgegeben. Diese Tinte stammt aus dem Sekundärbehälter, wenn davon ausgegangen wird, daß das Ventil gerade geschlossen ist. Die Tinte wird jedoch nicht unmittelbar aus dem Sekundärbehälter abgegeben, sondern aus dem Haupt-Flüssigkeitskanal, da der Sekundärbehälter nur über den Haupt-Flüssigkeitskanal und nicht unmittelbar selbst mit der Abgabestelle kommuniziert. Entleert sich das Tintenvolumen im Sekundärbehälter unter einen definierten Punkt, so wird das Ventil 18 wieder geöffnet, und Tinte strömt in das Puffervolumen im Sekundärbehälter nach. Hat der Füllstand im Sekundärbehälter wieder eine obere Schranke erreicht, so wird das Ventil geschlos sen. Die Ventilsteuerung kann mittels eines zweipunktreglers erfolgen, welcher den minimalen oder maximalen Füllstand des Sekundärbehälters überwacht. Weiterhin ist jedoch auch eine analoge Regelung möglich, die das Ventil entsprechend des Füllstands im Sekundärbehälter mehr oder weniger weit öffnet. Bei der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung kann der Primärbehälter belüftet sein, oder aber unter Druck stehen. Erfindungsgemäß wird jedoch in Anbetracht der hohen Belastung des Ventils 18 bei unter Druck stehendem Primärbehälter ein belüfteter Primärbehälter bevorzugt Es sei darauf hingewiesen, daß bei unter Druck stehendem primärem Vorratsbehälter ein relativ starkes Ventil nötig ist, um den Druck des Vorratsbehälters aushalten zu können. Dies kann zu erhöhten Kosten des gesamten Systems führen.
• 2a zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Schreibspitze 40, welche die Schreibfeder 24 aufweist. Unterhalb der Schreibfeder 24 befindet sich der Haupt-Flüssigkeitskanal 16, welcher unterhalb der Schreibspitze an der Abgabestelle 22 endet. Innerhalb der Schreibspitze befindet sich ferner der Verzweigungspunkt 20, welcher auch als fluidisches T-Stück bezeichnet wird. Im Nebenstrom befindet sich der Sekundärbehälter, der bei dem in 2a gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen Neben-Flüssigkeitskanal 26a und einen Speicherbereich 26b gebildet wird. Innerhalb des Speicherbereichs des Sekundärbehälters 26 befindet sich der Füllstandssensor 30, der den Füllstand im Speicherbereich 26b des Sekundärbehälters 26 mißt. Der Sekundärbehälter 26 ist über einen länglichen mäanderförmigen Kanal 28a und eine Öffnung 28b des Kanals mit der Umgebungsatmosphäre gekoppelt. Der lange mäanderförmig ausgestaltete Belüftungskanal 28a stellt sicher, daß die Verdunstungsrate der Flüssigkeit im Sekundärbehälter 26 minimiert ist. Hierzu wird es ferner bevorzugt, daß der Kanal einen möglichst geringen Querschnitt hat, und daß die Öffnung des Kanals, die mit dem Bezugszeichen 28b bezeichnet ist, zur Umgebung hin nicht-benetzend ausgeführt ist.
• Um die bevorzugte Befüllung des Haupt-Fluidkanals 16 sicherzustellen, wird ein kapillarer Unterdruck erzeugt, der im Hauptstrom größer als im Sekundärbehälter 26 ist. Realisiert wird dies durch einen gegenüber dem Hauptstrom größeren Kapillarspalt im Sekundärbehälter 26. Diese Gegebenheiten sind in 2a schematisch dargestellt, wobei die Zeichnung jedoch nicht maßstabsgerecht ist.
• 2b zeigt eine alternative Ausführung einer Schreibspitze 40', bei der sich der Sekundärbehälter 26 unmittelbar unterhalb der Schreibfeder 24 befindet. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die üblicherweise in der Schreibfeder vorhandene Bohrung als Belüftung 28 des Sekundärbehälters 26 verwendet werden kann. Die bevorzugte Befüllung des Haupt-Flüssigkeitskanals 16 wird wieder durch einen kapillaren Unterdruck sichergestellt, indem der Kapillarspalt des Hauptstroms kleiner ausgeführt ist als der Kapillarspalt im Nebenstrom, also der Kapillarspalt, der durch den Neben-Flüssigkeitskanal 26a und den Speicherbereich 26b gebildet wird. Alternativ können auch Kanäle verwendet werden, wobei die Benetzungseigenschaften der Kanäle so eingestellt werden können, daß sich der eine Kanal vor dem anderen Kanal befüllt.
• 2c zeigt eine weitere Möglichkeit der Ausführung der Schreibspitze 40", wobei der Sekundärbehälter bei dem in 2c gezeigten Ausführungsbeispiel derart dimensioniert ist, daß sein Volumen in Befüllungsrichtung überproportional zunimmt, was durch die nicht-parallele Anordnung des Füllstandsensors 30 zur Schreibfeder 24 erreicht wird. Damit wird bei zunehmendem Füllstand ein abnehmender Kapillardruck im Sekundärbehälter 26 erzielt. 2c zeigt ferner noch einen Ausschnitt des zur Ventilsteuerung 32 gehörigen Elektronik, welche beispielsweise mittels Bonddrähten 34 mit dem Füllstandssensor 30 verbunden sein kann.
• Für alle in den 2a bis 2c gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Oberfläche des Sekundärbehälters und die Oberfläche des Haupt-Fluidkanals benetzend sein, damit die Flüssigkeit, also beim Beispiel des Schreibgeräts die Tinte, ohne Abnehmer nicht selbstständig ausläuft und sich bei der ersten Benutzung selbst befüllt. Demgegenüber sollte die Öffnung des Sekundärbehälters zur Umgebung nicht-benetzend sein, um die Verdunstungsrate zu minimieren. Das in 2a gezeigte Ausführungsbeispiel hat gegenüber den in den 2b und 2c gezeigten Belüftungen den Vorteil, daß ein langer Kanal mit kleinem Querschnitt vorgesehen ist. Demgegenüber ist jedoch die in den 2b und 2c gezeigte Ausführung einfach zu realisieren, da die Öffnung nicht extra vorgesehen werden muß, zumal die üblicherweise in der Schreibfeder 24 vorhandene Bohrung ausgenutzt werden kann.
• Als Füllstandssensor können verschiedene Sensoren eingesetzt werden, beispielsweise ein Leitfähigkeitssensor, ein Resonanzsensor, ein optischer Sensor oder ein kapazitiver Sensor. Für die Anwendung der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung bei einem elektronischen Füller wird ein kapazitiver Füllstandssensor bevorzugt, welcher eine Elektrodenanordnung, eine Passivierungsschicht, die auf der Elektrodenanordnung angeordnet ist und eine Kontaktelektrode aufweist. Bei diesem bevorzugten kapazitiven Füllstandssensor ist die Kontaktelektrode in elektrisch leitfähigem Kontakt mit der elektrisch leitfähigen Tinte, so daß die elektrisch leitfähige Tinte als eine Kondensatorelektrode, die Elektrodenanordnung als andere Kondensatorelektrode und der Bereich der Passivierungsschicht, der durch die elektrisch leitfähige Flüssigkeit benetzt ist, als Dielektrikum eines Meßkondensators wirkt, dessen Kapazität vom Benetzungsgrad der Passivierungsschicht durch die elektrisch leitfähige Flüssigkeit abhängt. Ein solcher Sensor zeichnet sich aufgrund der Verwendung der zu messenden Flüssigkeit als elektrischer Leiter und damit als Kondensatorplatte durch eine hohe Empfindlichkeit und durch eine sehr geringe Abhängigkeit von den Materialeigenschaften der zu messenden Flüssigkeit aus.
• Geeignete Materialien für die Ausführung des Haupt-Fluidka nals und des Sekundärbehälters sind Polypropylen (PP), Polykarbonat (PC), LCP, ABS oder Fluorpolymere, wie z. B. PTFE.

Claims (16)

1. Dosiervorrichtung zur bedarfsabhängigen Dosierung einer Flüssigkeit (12), mit folgenden Merkmalen: einem belüfteten Primärbehälter (10) zum Speichern der Flüssigkeit (12); einer Abgabestelle (22) zum Abgeben der Flüssigkeit; einem Haupt-Flüssigkeitskanal (16) zwischen dem Primärbehälter (10) und der Abgabestelle (22); einem Sekundärbehälter (26) zum Puffern der Flüssigkeit, wobei der Sekundärbehälter (26) eine Belüftung (28) aufweist, und wobei der Sekundärbehälter (26) mit einem Abzweigungspunkt (20) im Haupt-Flüssigkeitskanal (16) verbunden ist, wobei der Sekundärbehälter (26) so mit dem Haupt-Flüssigkeitskanal (16) gekoppelt ist, daß sich der Haupt-Flüssigkeitskanal bevorzugt vor dem Sekundärbehälter (26) mit der Flüssigkeit füllt; einem Ventil (18) zwischen dem Primärbehälter (10) und dem Abzweigungspunkt (20); einem Sensor (30) zum Messen des Füllstands in dem Sekundärbehälter (26); und einer Einrichtung (32) zum Öffnen des Ventils (18) ansprechend auf einen vorbestimmten Füllstand in dem Sekundärbehälter.
2. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Primärbehälter (10) belüftet ist und einen Gasdruck aufweist, der in etwa dem Umgebungsdruck entspricht.
3. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die bevorzugte Füllung des Haupt-Flüssigkeitskanals (16) vor dem Sekundärbehälter (26) durch unterschiedliche kapillare Dimensionierung der beiden Elemente erreicht wird.
4. Dosiervorrichtung nach Anspruch 3, bei der der kapillare Unterdruck im Haupt-Flüssigkeitskanal (16) größer als in dem Sekundärbehälter (26) ist.
5. Dosiervorrichtung nach Anspruch 4, bei der ein Kapillarspalt des Haupt-Flüssigkeitskanals (16) kleiner als ein Kapillarspalt des Sekundärbehälters (26) ist.
6. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sekundärbehälter (26) an seinem zum Abzweigungspunkt (20) hin gerichteten Ende einen Neben-Flüssigkeitskanal (26a) aufweist, der den Abzweigungspunkt (20) mit einem Speicherbereich (26b) des Sekundärbehälters (26) verbindet, wobei der Sensor (30) in dem Speicherbereich (26b) des Sekundärbehälters (26) angeordnet ist.
7. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Oberfläche des Haupt-Fluidkanals (16) benetzend ist.
8. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Oberfläche des Sekundärbehälters (26) benetzend ist.
9. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sekundärbehälter (26) einen vom Füllstand abhängigen Kapillardruck aufweist.
10. Dosiervorrichtung nach Anspruch 9, bei der ein Querschnitt des Sekundärbehälters (26) senkrecht zur Befüllungsrichtung mit zunehmender Befüllungsrichtung zunimmt.
11. Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, bei der die Belüftung des Sekundärbehälters (26) durch eine Öffnung zur Umgebung realisiert ist, wobei die Öffnung so an dem Sekundärbehälter (26) angeordnet ist, daß sie erst dann von der Flüssigkeit erreicht wird, wenn der Sekundärbehälter im wesentlichen maximal gefüllt ist.
12. Dosiervorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Öffnung nicht-benetzend ausgeführt ist.
13. Dosiervorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, bei der die Öffnung einen kleinen Querschnitt aufweist und über eine große Kanallänge (28a), die mäanderförmig ausgebildet ist, mit dem Sekundärbehälter (26) fluidisch verbunden ist.
14. Schreibgerät für ein flüssiges Schreibmedium, mit folgenden Merkmalen: einer Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13; einer Schreibeinrichtung (24), die mit der Abgabestelle (22) gekoppelt ist.
15. Schreibgerät nach Anspruch 14, das als Füller ausgeführt ist, bei dem das flüssige Schreibmedium Tinte ist, und bei dem die Schreibeinrichtung (24) eine Feder ist.
16. Schreibgerät nach Anspruch 15, bei dem die Belüftung (28) des Sekundärbehälters (26) durch eine Bohrung in der Feder (24) realisiert ist.