专利名称：一种多功能笔芯组件及具有这种笔芯组件的笔的制作方法
这种笔芯组件的笔本发明涉及一种多功能笔芯组件及具有这种多功能笔芯组件的笔，所述笔包括各种用于计算机终端高速绘图的计算机笔、工业用绘图笔及民用书写笔。
本申请人曾在专利号91202405.4的中国实用新型专利中揭示了一种高速多功能绘图笔，它包括笔杆、笔夹、带节流孔的笔芯、墨水容器、金属头、同心设置在金属头中的通针和不锈钢管，其中，所述金属管构成阶梯状空腔，所述通针在与墨水容器相邻处设计成半凹圆状，所述通针头制成圆头状，通针与金属管之间的环状缝隙大小为100-300μm，钢管头部制成球状且有一碳化钨或碳化硼或碳化钛镀层；这种绘图笔墨水容量大、墨水流畅性能好，不会出现断墨水现象。但是，随着现代科学技术的发展，这种高速绘图笔仍存在着使用不方便、零件尚多，特别是高速记录时墨水流畅性仍不够理想的问题。
为了解决上述问题，本发明在其基础上提供了一种多功能的笔芯组件，它具有墨水流动顺畅，特别是高速记录时墨水也能流动顺畅的特点，并可广泛地用作计算机高速绘图笔、机构制图模板绘图、民用书写的笔芯。
本发明的另一个目的在于，提供多种具有上述多功能笔芯组件的计算机绘图笔，其结构简单、墨水流畅性好，高速绘图时不会出现断墨水现象。
本发明的又一个目的在于提供一种具有上述多功能笔芯组件的工业绘图笔，其结构简单、墨水流畅性好。
本发明的再一个目的在于提供一种具有上述多功能笔芯组件的民用书写笔，其结构简单、墨水流畅性能。
本发明的上述分别通过如下的结构来实现。
一种多功能笔芯组件，包括具有节流孔和节流槽、外表面为螺纹的笔芯外套、与笔芯外套连接的笔芯头、容纳在笔芯外套内并与笔芯头同轴的通针构件，所述通针构件由通件和通件体构成，所述通针伸入所述笔芯头内，并与笔尖钢管保持100-300μm的环状间隙，其特点为所述通针体的所述通针由此伸出的一端端面上径向地设有十字形槽；此外，所述笔芯外套后部设有一用来将通针构件固定在笔芯外套内的具有轴向通孔的螺套。
一种计算机终端绘图笔，它包括笔尖盖、笔架、笔胆、尾套等，其特点为还包括一用来连接笔架和笔胆的接头以及一螺接在所述接头内的多功能笔芯组件，它包括具有节流孔和节流槽外表面为螺纹的笔芯外套、与笔芯外套连接的笔芯头、容纳在笔芯外套内并与笔芯头同轴的通针构件，所述通针构件由通件和通件体构成，所述通针伸入所述笔芯头内，并与笔尖钢管保持100-300μm的环状间隙，其中，所述通针体的所述通针由此伸出的一端端面上径向地设有十字形槽，所述通针体的另一端设有一吸振弹簧；此外，所述笔芯外套后部设有一用来将通针构件固定在笔芯外套内的具有轴向通孔的螺套。
一种计算机终端绘图笔，它包括笔尖盖、笔架、笔胆、墨水、尾套等，其特点为，还包括一用来连接笔胆和笔架的接头以及一螺接在接头内的多功能笔芯组件，包括具有节流孔和节流槽的外表面为螺纹的笔芯外套、与笔芯外套连接的笔芯头、容纳在笔芯外套内并与笔芯头同轴的通针构件，所述通针构件由通件和通件体构成，所述通针伸入所述笔芯头内，并与笔尖钢管保持100-300μm的环状间隙，其中，所述通针体的所述通针由此伸出的一端端面上径向地设有十字形槽，所述通针体的另一端有一吸振弹簧；此外，所述笔芯外套后部设有一用来将通针构件固定在笔芯外套内的具有轴向通孔的螺套。
一种计算机高速绘图笔，它包括端盖、笔体、笔尖盖、墨水等，其特点为，所述笔体内表面设有螺纹且多功能笔芯组件螺接在笔体内，它包括具有节流孔和节流槽的外表面为螺纹的笔芯外套、与笔芯外套连接的笔芯头、容纳在笔芯外套内并与笔芯头同轴的通针构件，所述通针构件由通件和通件体构成，所述通针伸入所述笔芯头内，并与笔尖钢管保持100-300μm的环状间隙，其中，所述通针体的所述通针由此伸出的一端端面上径向地设有十字形槽，所述通针体的另一端设有一吸振弹簧；此外，所述笔芯外套后部设有一用来将通针构件固定在笔芯外套内的具有轴向通孔的螺套。
一种用于GX1000系列的计算机绘图笔，它由笔体、毛毡、笔尖套、端盖、金属套等组成，其特点为，所述笔体内表面设有螺纹，一多功能笔芯组件螺接在所述笔体内，它包括具有节流孔和节流槽、外表面为螺纹的笔芯外套、与笔芯外套连接的笔芯头、容纳在笔芯外套内并与笔芯头同轴的通针构件，所述通针构件由通件和通件体构成，所述通针伸入所述笔芯头内，并与笔尖钢管保持100-300μm的环状间隙，其中，所述通针体的所述通针由此伸出的一端端面上径向地设有十字形槽，所述通针体的另一端设有吸振弹簧；此外，所述笔芯外套后部设有一用来将通针构件固定在笔芯外套内的具有轴向通孔的螺套。
一种用于辊筒式高速绘图机的笔，它由笔尖盖、笔体、弹簧、螺塞等组成，其特点为所述笔体内表面设有螺纹，一多功能笔芯组件螺接在所述笔体内，它包括具有节流孔和节流槽、外表面为螺纹的笔芯外套、与笔芯外套连接的笔芯头、容纳在笔芯外套内并与笔芯头同轴的通针构件，所述通针构件由通件和通件体构成，所述通针伸入所述笔芯头内，并与笔尖钢管保持100-300μm的环状间隙，其特点为，所述通针体的所述通针由此伸出的一端端面上径向地设有十字形槽，所述通针体另一端有一吸振弹簧；此外，所述笔芯外套后部设有一用来将通针构件固定在笔芯外套内的具有轴向通孔的螺套。
一种用于储存示波器终端的绘图笔，包括笔体、笔尖盖等，其特点为所述笔体内表面设有螺纹，一多功能笔芯组件螺接在笔体内，它包括具有节流孔和节流槽、外表面为螺纹的笔芯外套、与笔芯外套连接的笔芯头、容纳在笔芯外套内并与笔芯头同轴的通针构件，所述通针构件由通件和通件体构成，所述通针伸入所述笔芯头内，并与笔尖钢管保持100-300μm的环状间隙，其中，所述通针体的所述通针由此伸出的一端端面上径向地设有十字形槽，此外，所述笔芯外套后部设有用来将通针构件固定在笔芯外套内的具有轴向通孔的螺套。
一种工业绘图笔，它包括笔套、笔胆、墨水等，其特点为，还包括一连接笔胆的接头，接头内表面设有螺纹一多功能笔芯组件螺接在所述接头内，所述笔芯组件包括具有节流孔和节流槽、外表面为螺纹的笔芯外套、与笔芯外套连接的笔芯头、容纳在笔芯外套内并与笔芯头同轴的通针构件，所述通针构件由通件和通件体构成，所述通针伸入所述笔芯头内，并与笔尖钢管保持100-300μm的环状间隙，其中，所述通针体的所述通针由此伸出的一端端面上径向地设有十字形槽，所述通针体的另一端设有一吸振弹簧；此外，所述笔芯外套后部设有用来将通针构件固定在笔芯外套内的具有轴向通孔的螺套。
一种民用书写笔，它包括笔体、尾盖、墨水等，其特点为还包括一连接笔体并且内表面设有螺纹的接头一多功能笔芯组件螺接在其内所述笔芯组件，包括具有节流孔和节流槽的外表面为螺纹的笔芯外套、与笔芯外套连接的笔芯头、容纳在笔芯外套内并与笔芯头同轴的通针构件，所述通针构件由通件和通件体构成，所述通针伸入所述笔芯头内，并与笔尖钢管保持100-300μm的环状间隙，其中，所述通针体的所述通针由此伸出的一端端面上径向地设有十字形槽，此外，所述笔芯外套后部设有用来将通针构件固定在笔芯外套内的具有轴向通孔的螺套。
综上所述，与已有技术的绘图笔相比，由于在本发明中引入了一多功能的笔芯组件，因此具有本发明的笔芯组件的计算机绘图笔、工业用绘图笔、民用书写笔的结构简单、零件实现了通用性和互换性，同时由于笔芯组件的通针体上升有十字型槽，而使墨水流动顺畅，特别是在高速记录时不会出现断墨水的现象。
以下结合附图，对本发明的特点作进一步说明，其中，
图1为本发明的多功能笔芯组件的纵向局部剖视图；图2为图1所示笔芯组件中的通针构件的剖视图；图3为图2所示通针构件的通针体的剖视图；图4所示为通针体的端视图；图4’所示为弹簧结构图；图5为本发明的计算机DMP-42-60终端绘图笔的纵向局部剖视图；图6为本发明的计算机HP终端绘图笔的纵向局部剖视图；图7为本发明的DXY-880A计算机高速绘图笔的纵向局部剖视图；图8为本发明的用于GX1000系列的计算机绘图笔的纵向局部剖视图；图9为本发明的用于大型辊筒式或台式高速绘图机的笔的纵向局部剖视图10为本发明的储存示波器终端的绘图笔的纵向局部剖视图；图11为本发明的用于民用书写笔的笔芯组件的纵向局部剖视图；图13为本发明的民用书写笔的纵向局部剖视图。
图14为本发明中墨水经过缝隙的漏损流量的理论计算图。
请参见图1，图中所示为本发明的多功能笔芯组件1，它包括具有节流孔和节流槽(图中未示出)的笔芯外套101，其中节流孔和节流槽的作用是保持动静压，大气压平衡，有关于此的技术内容已公开在中国实用新型专利No.91202405.4中，这里不再赘述；笔芯外套101的外表面设有螺纹，以供其与笔壳联接，笔芯外套101的下端螺接有一笔芯头102，根据传统的笔尖套的形状，用于计算机笔时，笔尖头制成为圆柱形，用于民用书写笔，笔尖头制成为圆锥形；在笔芯头102的另一端连接有一笔尖钢管103；在笔芯外套101中有一通针构件104，其具体结构见图2，通针构件104由通针体1041和通针1042组成，通针1042穿过通针体1041的中心孔并用锡焊固在通针体1041上，当通针构件104位于笔芯外套101中时，通针1042是伸入到笔尖钢管103中，通针头与钢管端面在同一平面上，且通针头制成球状，同时通针和钢管之间保持100-300mm的环状间隙，这样，既能够引导墨水的流动性好也可防止纸屑等杂物进入笔尖小孔中而堵塞小孔，通针一般用不锈钢材料制成，如1Cr18Ni19Ti，并经过热处理后具有一定的硬度、强度和弹性。另外，笔芯外套101的后端螺接有一螺套105，螺套105的轴向有一中心通孔1051，墨水可从中流入笔芯外套101内腔，然后沿通针构件的通针体、由通针引导出笔尖钢管，由于笔芯外套内具有一定的容积，故能储存一定的墨水，特别是在高速绘图时，墨水能及时补充，使墨水流动顺畅。根据本发明，为使墨水能够更顺畅地流入笔尖钢管，在通针体1041的通针1042由此伸出的一端的端面上径向地开有十字型槽，其具体结构见图3和图4，图中箭头所示方向为墨水流动方向，可见，墨水不仅能沿通针体的轴向流入笔尖钢管，而且能从通针体端面上的径向槽流入笔尖钢管，从而使墨水的流畅性很好。由上述结构构成的笔芯组件，墨水流动顺畅，能适用于多种用途的笔，同时其结构简单，并解决了零件的互换性和通用性问题。
此外，在高速绘图时，笔的振动性较大，一般重力加速度小于2g，为了获得更为稳定的墨水流速，本发明中，在笔芯外套101内，在通针构件104的后端设有一吸振弹簧106，它起到吸收振动的作用，使冲击力由大变小，而使墨水流动稳定。制造弹簧的材料具有一定的刚度、耐腐性好，不易变形，因此，大多采用不锈钢材料经热处理而获得，其主要包括1Cr18Ni9Ti；1Cr18Ni9；1Cr8Ni12MO2Ti等，弹簧总圈数为8，有效圈数为7，弹簧的直径为3mm，钢丝的直径为0.20mm。见图4’所示。故由此构成的笔芯组件，特别适用于高速记录的笔，例如多种计算机笔。
请参见图5-图13，图中分别示出了本发明的多种用途的笔。
图5所示为一种计算机DMP-42-60终端绘图笔，它包括笔尖盖2，笔架3、笔胆5和尾套6，其特点在于有一用来连接笔架3和笔胆5的接头4，接头4的内表面设有螺纹，以螺接如前所述的本发明的多功能笔芯组件1，由此构成的计算机笔笔速为0.2-0.6米/秒。
图6所示为本发明的计算机HP终端高速绘图笔，它包括笔尖盖2、笔架3、笔胆5、尾套6，特点为，还包括一用来连接笔架3和笔胆5的接头4，其一端与笔架3螺接，另一端与笔胆5螺接，其内表面设有螺纹，以连接本发明的如前所述的多功能笔芯组件1，由此构成的笔的笔速达0.2-1.2米/秒。
图7所示为DXY-880A计算机高速绘图笔，它包括端盖7、笔体8、笔尖盖2等，特点为，其中笔体8的内表面设有螺纹，本发明的笔芯组件1螺接在笔体8中，所述笔的笔速为0.2-0.6米/秒。
图8所示为一种用于GX1000系列的计算机绘图笔，它由端盖7、笔体8、金属套10、笔尖盖2、毛毡9等组成，其中笔体8的内表面设有螺纹，本发明的笔芯组件1螺接在其内，所述笔笔速达0.6-1米/秒。
图9所示为一种用于大型辊筒式(台式)高速绘图机的笔，它包括笔体8、笔尖盖2、弹簧11，其中笔体8的内表面下端设有螺纹，本发明的笔芯组件1通过其笔芯外套11外表面的螺纹与其连接在一起，所述笔笔速为0.6-1.2米/秒。
图10所示为一种用于储存示波器终端的绘图笔，它包括笔体8、笔尖盖2等，其中笔体内表面设有螺纹，本发明的笔芯组件1螺接在其内，由于这种笔在使用时速度要求不高，所以不需在通针构件后设置吸振弹簧。
图11所示为一种工业绘图笔，它包括笔套12、笔胆5，其中笔套12起着一接头的作用，其内表面设有螺纹，本发明的笔芯组件1与之螺接，同样地，用于这种笔的笔芯组件也不需设置吸振弹簧。
图12所示为一种用于民用书写笔的笔芯组件1，由于民用书写笔使用时要求的速度不高，所以它没有设置吸振弹簧，而且为了与传统的民用书写笔的笔壳相配，笔芯组件中的笔尖头制成为圆锥状。图13示出了一种具有图12所示的笔芯组件的民用书写笔，其特点为有一与笔体连接的内表面设有螺纹的接头，图12所示的笔芯组件螺接在其内。
如图14所示为墨水经过缝隙的漏损流量的理论计算图详细推导参阅中国实用新型专利申请号91202405.4，公告号CN2088939U，其中，△钢丝与钢管之间的环状间隙；d钢丝直径；
μ墨水的粘性动力系数；π常数、圆周率π＝3.14159；P1笔管内压力；P2墨水流出口压力；△P＝P1-P2≈P；Q墨水流经缝隙的漏损流量Q=πdpΔ312μl]]>平均的墨水流速VV=23Umax=ΔPh33μl.]]>缝隙的漏损流至Q与d和△P成正比，与△的三次方成比例，与钢管长度l成反比。由此得出结论影响笔的流利性主要要素是间隙△，其次为钢管长度l。间隙△太大，由于墨水的自重，笔绘图时的运动和具有2g的重力加速度时，墨水会掉下来；间隙△太小，墨水很难流出来，即笔的流利性不好。墨水腔内墨水越多，笔绘图时速度和重力加速度大，造成压差△P越大，此时出墨水快，且流量也大。总之，笔在高速绘图流利性与△、l、d的大小，十字槽结构，笔芯墨水的容重，笔的运动速度和加速度等都有着密切的关系。
权利要求
1.一种多功能笔芯组件，包括具有节流孔和节流槽的外表面为螺纹的笔芯外套、与笔芯外套连接的笔芯头、容纳在笔芯外套内并与笔芯头同轴的通针构件，所述通针构件由通件和通件体构成，所述通针伸入所述笔芯头内，并与笔尖钢管保持100-300μm的环状间隙，其特征在于所述通针体的所述通针由此伸出的一端端面上径向地设有十字形槽；此外，所述笔芯外套后部设有一用来将通针构件固定在笔芯外套内的具有轴向通孔的螺套。
2.如权利要求1所述的笔芯组件，其特征在于所述通针构件的后部设有一吸振弹簧，且所述吸振弹簧由所述螺套固定在所述笔芯外套内。
3.一种计算机终端绘图笔，它包括笔尖盖、笔架、笔胆、尾套等，其特征在于还包括一用来连接笔架和笔胆的接头以及一和所述螺接在所述接头内的多功能笔芯组件，它包括具有节流孔和节流槽的外表面为螺纹的笔芯外套、与笔芯外套连接的笔芯头、容纳在笔芯外套内并与笔芯头同轴的通针构件，所述通针构件由通件和通件体构成，所述通针伸入所述笔芯头内，并与笔尖钢管保持100-300μm的环状间隙，其中，所述通针体的所述通针由此伸出的一端端面上径向地设有十字形槽，所述通针体的另一端设有一吸振弹簧；此外，所述笔芯外套后部设有一用来将通针构件固定在笔芯外套内的具有轴向通孔的螺套。
4.一种计算机终端绘图笔，它包括笔尖盖、笔架、笔胆、墨水、尾套等，其特征在于，还包括一用来连接笔胆和笔架的接头以及一螺接在接头内的多功能笔芯组件，包括具有节流孔和节流槽的外表面为螺纹的笔芯外套、与笔芯外套连接的笔芯头、容纳在笔芯外套内并与笔芯头同轴的通针构件，所述通针构件由通件和通件体构成，所述通针伸入所述笔芯头内，并与笔尖钢管保持100-300μm的环状间隙，其中，所述通针体的所述通针由此伸出的一端端面上径向地设有十字形槽，所述通针体的另一端有一吸振弹簧；此外，所述笔芯外套后部设有一用来将通针构件固定在笔芯外套内的具有轴向通孔的螺套。
5.一种计算机高速绘图笔，它包括端盖、笔体、笔尖盖、墨水等，其特征在于，所述笔体内表面设有螺纹并且多功能笔芯组件螺接在笔体内，它包括具有节流孔和节流槽的外表面为螺纹的笔芯外套、与笔芯外套连接的笔芯头、容纳在笔芯外套内并与笔芯头同轴的通针构件，所述通针构件由通件和通件体构成，所述通针伸入所述笔芯头内，并与笔尖钢管保持100-300μm的环状间隙，其中，所述通针体的所述通针由此伸出的一端端面上径向地设有十字形槽，所述通针体的另一端设有一吸振弹簧；此外，所述笔芯外套后部设有一用来将通针构件固定在笔芯外套内的具有轴向通孔的螺套。
6.一种用于GX1000系列的计算机绘图笔，它由笔体、毛毡、笔尖套、端盖、金属套等组成，其特征在于，所述笔体内表面设有螺纹，一多功能笔芯组件螺接在所述笔体内，它包括具有节流孔和节流槽的外表面为螺纹的笔芯外套、与笔芯外套连接的笔芯头、容纳在笔芯外套内并与笔芯头同轴的通针构件，所述通针构件由通件和通件体构成，所述通针伸入所述笔芯头内，并与笔尖钢管保持100-300μm的环状间隙，其中，所述通针体的所述通针由此伸出的一端端面上径向地设有十字形槽，所述通针体的另一端设有吸振弹簧；此外，所述笔芯外套后部设有一用来将通针构件固定在笔芯外套内的具有轴向通孔的螺套。
7.一种用于辊筒式高速绘图机的笔，它由笔尖盖、笔体、弹簧、螺塞等组成，其特征在于所述笔体内表面设有螺纹，一多功能笔芯组件螺接在所述笔体内，它包括具有节流孔和节流槽的外表面为螺纹的笔芯外套、与笔芯外套连接的笔芯头、容纳在笔芯外套内并与笔芯头同轴的通针构件，所述通针构件由通件和通件体构成，所述通针伸入所述笔芯头内，并与笔尖钢管保持100-300μm的环状间隙，其特征在于，所述通针体的所述通针由此伸出的一端端面上径向地设有十字形槽，所述通针体另一端有一吸振弹簧；此外，所述笔芯外套后部设有一用来将通针构件固定在笔芯外套内的具有轴向通孔的螺套。
8.一种用于储存示波器终端的绘图笔，包括笔体、笔尖盖等，其特征在于所述笔体内表面设有螺纹，一多功能笔芯组件螺接在笔体内，它包括具有节流孔和节流槽的外表面为螺纹的笔芯外套、与笔芯外套连接的笔芯头、容纳在笔芯外套内并与笔芯头同轴的通针构件，所述通针构件由通件和通件体构成，所述通针伸入所述笔芯头内，并与笔尖钢管保持100-300μm的环状间隙，其中，所述通针体的所述通针由此伸出的一端端面上径向地设有十字形槽，此外，所述笔芯外套后部设有用来将通针构件固定在笔芯外套内的具有轴向通孔的螺套。
9.一种工业绘图笔，它包括笔套、笔胆、墨水等，其特征在于，还包括一连接笔胆的接头，接头内表面设有螺纹一多功能笔芯组件螺接在所述接头内，所述笔芯组件包括具有节流孔和节流槽的外表面为螺纹的笔芯外套、与笔芯外套连接的笔芯头、容纳在笔芯外套内并与笔芯头同轴的通针构件，所述通针构件由通件和通件体构成，所述通针伸入所述笔芯头内，并与笔尖钢管保持100-300μm的环状间隙，其中，所述通针体的所述通针由此伸出的一端端面上径向地设有十字形槽，所述通针体的另一端设有一吸振弹簧；此外，所述笔芯外套后部设有一用来将通针构件固定在笔芯外套内的具有轴向通孔的螺套。
10.一种民用书写笔，它包括笔体、尾盖、墨水等，其特征在于还包括一连接笔体并且内表面设有螺纹的接头一多功能笔芯组件螺接在其内所述笔芯组件，包括具有节流孔和节流槽的外表面为螺纹的笔芯外套、与笔芯外套连接的笔芯头、容纳在笔芯外套内并与笔芯头同轴的通针构件，所述通针构件由通件和通件体构成，所述通针伸入所述笔芯头内，并与笔尖钢管保持100-300μm的环状间隙，其中，所述通针体的所述通针由此伸出的一端端面上径向地设有十字形槽，此外，所述笔芯外套后部设有用来将通针构件固定在笔芯外套内的具有轴向通孔的螺套。
全文摘要
一种多功能笔芯组件，包括笔芯外套、笔芯头、容纳在笔芯外套内的通针构件，通针构件的通针伸入笔尖头内，其中，通针体的通针由此伸出的一端端面上径向地设有十字形槽，笔芯外套后部设有一用来将通针构件固定在笔芯外套内的有轴向通孔的螺套，此外还可根据需要在通针构件的后部设一吸振弹簧；此组件结构简单，流水顺畅，适合多种用途的笔，例如多种计算机高速绘图笔、工业绘图笔、民用书写笔等。
文档编号G01D9/26GK1093655SQ93104380
公开日1994年10月19日 申请日期1993年4月13日 优先权日1993年4月13日
发明者温庆锦, 黄凤书 申请人:温庆锦