Sistemi di caricamento

La creazione di nuovi sistemi di caricamento è sempre stata, specie negli anni del periodo d'oro dello sviluppo della penna stilografica, uno dei maggiori fattori di innovazione tecnica, e per questo anche ragione della nascita di nuove aziende; in questo campo gli esempi più famosi sono la Conklin, nata per l'invenzione del Crescent filler e la Sheaffer, che entrò sul mercato con la creazione del caricamento a levetta, ma molte altre aziende minori (come la Dunn o la Chilton) hanno avuto una simile origine.

La storia della penna stilografica è indissolubilmente legata a quella dei vari sistemi che sono stati ideati negli anni per effettuarne il caricamento dell'inchiostro. In particolare nei primi anni del '900 tutti i produtturi facevano a gara per introdurre nuovi e spesso complicati sistemi di caricamento che poi venivano usati per promuovere la superiorità delle loro penne.

Si sono riportati qui di seguito i principali sistemi di caricamento adottati dai vari produttori nel corso della lunga storia della penna cronologica. I vari sistemi sono stati raggruppati per affinità di funzionamento, ed i gruppi sono presentati in approssimativo ordine cronologico.

Caricamento diretto

Si sono classificati in questo primo raggruppamento tutti quei sistemi di riempimento che prevedono il caricamento della penna attraverso l'immissione dell'inchiostro all'interno del corpo della stessa direttamente da parte dell'utilizzatore. In questo caso il corpo della penna svolge anche la funzione di serbatoio, e non esiste un meccanismo dedicato al caricamento dell'inchiostro, che in genere viene immesso tramite un contagocce; le varianti proposte attengono soltanto alle diverse metodologie utilizzate per dare accesso al serbatoio.

eyedropper filler

Si suole chiamare così il cosiddetto caricamento a contagocce, che in realtò non si può considerare un vero sistema di riempimento, dato che in realtà non esiste nessun "sistema". In questo caso infatti il caricamento della penna avviene svitando (o staccando, a seconda delle modalità di costruzione) il gruppo pennino dal fusto della penna che essendo cavo viene utilizzato come serbatoio; l'operazione di riempimento in genere veniva effettuato a caduta tramite un contagocce (o un qualunque altro strumento equivalente) spesso fornito direttamente dal produttore stesso assieme alla penna.

Per la sua semplicità questo "sistema" è stato adottato fin dall'800 agli albori dello sviluppo della penna stilografica, e permane in uso fino agli inizi del '900. Il sistema è semplice, specie in termini dei requisiti tecnici per la costruzione, inoltre ha il vantaggio di consentire una grande capienza di inchiostro, determinata solo dalle dimensioni del corpo della penna, ma presenta numerosi incovenvenienti, il primo dei quali è la scomodità delle operazioni di riempimento (occorreva infatti smontare la penna per ricaricarla).

Un secondo inconveniente originava poi dal fatto che, specie nei modelli di qualità inferiore, avere l'inchiostro in contatto diretto con il corpo della penna poteva causare perdite (specie con l'usura) in corrispondenza della giunzione con il gruppo pennino. Inoltre, dovendo svitare ed avvitare quest'ultimo, ed essendovi in genere residui di inchiostro, si finiva inevitabilmente per macchiarsi le mani. Inoltre il corpo della penna poteva essere realizzato soltanto in materiale inerte, capace di resistere al contatto con gli agenti corrosivi presenti negli inchiostri (all'epoca solo l'ebanite).

Infine essendo l'inchiostro contenuto direttamente nel corpo della penna, quando questa si andava svuotando si aveva una notevole sensibilità alle variazioni di pressione e temperatura (tanto maggiore quanto più grande è il volume disponibile); il calore della mano ad esempio si trasmetteva direttamente all'aria contenuta internamente alla penna, e questo, alterando l'equilibrio della pressione, causava fuoriuscite di inchiostro.

safety filler

Viene chiamato così il cosiddetto caricamento di sicurezza, che nasce come evoluzione del sistema di caricamento a contagocce. Per semplificare le operazioni di riempimento ed evitare fuoriuscite dell'inchiostro in conseguenza di differenze di pressione o altro in questo caso il gruppo pennino viene montato su di un meccanismo che consente di ritrarlo all'interno del corpo della penna. Da questa caratteristica viene anche il nome di rientranti che spesso identifica tutta la classe delle penne che usano questo caricamento.

Una volta ritirato il pennino nel corpo della penna quest'ultimo diventa accessibile per il riempimento tramite il solito contagocce; inoltre con il pennino in tale posizione la penna può essere chiusa ermeticamente con un cappuccio fornito di adeguata guarnizione che permette di garantirsi contro la fuoriuscita di eventuali perdite di inchiostro, caratteristica a cui è dovuto il nome safety del caricamento stesso. Per usare la penna basterà riposizionare il pennino in posizione di lavoro.

Il fascino di questo sistema di caricamento risiede nella complessità meccanica della sua realizzazione, che spesso mostra i vertici delle tecnologie dell'epoca: il gruppo pennino infatti viene fatto spostare grazie ad una vite elicoidale fine azionata dalla rotazione del fondello della penna, per eseguire il caricamento deve essere fatto rientrare e riportato in pozione per la scrittura. Con queste penne è fondamentale ricordarsi di aprire il cappuccio in posizione verticale, e di non richiuderlo senza avere ritratto il pennino, tanto che alcuni modelli prevedono la presenza di un apposito meccanismo di sicurezza che impedisce la chiusura del cappuccio se il pennino non è completamente ritratto all'interno del corpo della penna.

Compressione diretta del serbatoio

Si sono riuniti in questa sezione tutti i sistemi di caricamento in cui l'inchiostro viene mantenuto all'interno di un sacchetto di gomma, che viene compresso attraverso un meccanismo con cui si esercita direttamente la pressione che lo svuota, la successiva espansione causa il risucchiamento dell'inchiostro. La gran parte di questi sistemi di caricamento nasce all'inizio del '900, quando ci fu un grande impulso nella ricerca di un sistema che consentisse di eseguire in maniera automatica l'operazione di riempimento.

L'idea di usare un sacchetto di gomma come serbatoio per l'inchiostro consente di risolvere parecchi dei problemi riscontrati fino ad allora. In particolare non essendo più l'inchiostro in contatto con il materiale del fusto della penna si potranno utilizzare anche materiali suscettibili di corrosione. Inoltre se il serbatoio di gomma è ben posizionato e non viene posto in contatto con le pareti del fusto lo strato di aria fa da isolante termico, e scompare il problema dell'aumento di pressione dell'aria del serbatoio che si scalda per il calore trasmesso dalla mano che impugna la penna.

Esistono però anche degli inconvenienti, anzitutto diminuiscono le dimensioni del serbatoio, dato che lo spazio interno al fusto della penna deve contenerlo insieme a tutto quanto necessario per il sistema di caricamento. Inoltre i sacchetti tendono a deteriorarsi, rompendosi o perdendo l'elasticità e devono essere sostituiti. Infine aumenta notevolmente la complessità (e con questo la

crescent filler

Il primo sistema di caricamento basato su un serbatoio in gomma veramente efficente e funzionale è il crescent filler ideato da Roy Conklin ed introdotto sul mercato dalla Conklin nel 1901.

match-stick filler

coin filler

sleeve filler

Usato da Waterman negli anni '20, prima della adozione del caricamento a levetta ...

Una versione molto sofisticata di questo sistema venne adottata dalla LeBouef nel 1930.

Caricamenti a leva

Si sono riuniti in questo gruppo tutti i sistemi di caricamento basati sul principio della leva. Molti di questi sono nati come tentativo di aggirare il brevetto originale della Sheaffer, o per trovare alternative che contraddistinguessero

lever filler

Il caricamento a levetta è un

Il caricamento a levetta è stato introdotto per la prima volta da Sheaffer nel 1912.

hatchet filler

Creato dalla Holland nel

levetta di fondo

Particolare versione di caricamento a

Caricamento a compressione meccanica del serbatoio

So sono riuniti in questa sezione tutti gli altri sistemi di caricamento basati sulla compressione di un serbatoio in gomma che non si riferiscono direttamente al principio della leva,

button filler

filler

In questo caso il sistema di caricamento

Caricamento pneumatico

Si sono classificati in questa sezione i sistemi di caricamento basati sulla compressione pneumatica di un sacchetto di gomma flessibile. Quest'ultimo viene compresso dalla pressione atmosferica generata dal sistema di caricamento per farne uscire l'aria che verrà sostituita dall'inchiostro nella fase di decompressione in cui il sacchetto si riporta per elasticità alle sue dimensioni normali.

blow filler

La prima versione funzionante di caricamento pneumatico si può considerare il blow filler creato da Seth Sear Crocker nel 1902. Il sistema era molto semplice sia in termini di modalità di funzionamento che di realizzazione costruttiva, ma era piuttosto scomodo da usare.

Nel blow filler infatti la pressione pneumatica viene generata direttamente dall'utente che deve soffiare (da questo il deriva il nome) nel fusto della penna attraverso un apposito foro praticato sul fondo della stessa. La pressione così generata comprile il sacchetto interno e permette il conseguente caricamento della penna.

Ovviamente per poter utilizzare il blow filler occorrono buoni polmoni per poter soffiare con forza, ed occorre farlo in una posizione in cui la penna ha il pennino immerso nell'inchiostro, cosa che rende il sistema tutt'altro che comodo; per questo

pneumatic filler

Nel 1924 Seth Chilton Crocker riprese il sistema di carimento ideato dal padre Seth Sear Crocker perfezionandolo ulteriormente. Il nuovo sistema si basava sul fatto di rendere il corpo della penna scorrevole intorno ad un tubo metallico avvitato sul gruppo pennino cui era montato il classico sacchetto di gomma da comprimere. Per eseguire questa azione il fusto esterno della penna poteva scorrere sul fusto interno e la tenuta stagna fra i due era realizzate da un filo incerato posto in coda al cilindro metallico interno. Il fusto esterno della penna aveva, come per il #blow filler un foro di areazione sul fondo. Il riempimento si otteneva facendo scorrere indietro il corpo della per poi riportarlo in posizione tenendo chiuso con un dito il foro sul fondo. In questo modo la pressione generata sul sacchetto ne causa la compressione, una volta lasciato libero il foro di areazione la successiva espansione del sacchetto causa la suzione dell'inchiostro.

Il sistema era semplice, funzionale e robusto, tutto lo spazio compreso nel fusto interno era utilizzabile per il sacchetto (senza necessità di una barra di pressione come per il caricamento a levetta) che permetteva alla Chilton di avere una autonomia nettamente superiore alle concorrenti. Inoltre questo semplice meccanismo era molto semplice da riparare, basta svitare il fusto interno per sostituire il sacchetto. Inoltre la presenza del foro di areazione permetteva di mantenere bilanciata la pressione interna della penna, così che essa non presentava problemi di perdite o di assenza di inchiostro in caso di variazioni di pressione o temperatura.

La semplicità era un punto di forza della Chilton, il fusto esterno non era neanche ancorato al gruppo pennino, dato che questo non era necessario poiché per la precisione meccanica della lavorazione non scorreva durante l'uso. L'unico svantaggio era che per funzionare la penna richiedeva una maggiore lunghezza del gruppo pennino per poter maneggiare la penna una volta ritratto il corpo per il caricamento, che doveva essere effettuato con due mani. Dato che la filettatura per il cappuccio era posta sul fusto esterno della penna, (in modo che questo fosse bloccato quando la penna veniva chiusa), la cosa comportava anche una maggiore lunghezza del cappuccio, e quindi un aspetto poco proporzionato.

Per questo motivo nel 1927 venne creata una seconda versione del sistema di caricamento, in cui il fusto esterno era ancorato in maniera convenzionale al gruppo pennino, ed al suo posto veniva utilizzato per generare la depressione un secondo tubo metallico posto fra questo ed il fusto interno. Il sistema di depressione era ancorato al fondello della penna che costiuiva un cappuccio cieco, in questo modo era sufficiente svitare il fondello della penna per effettuare il caricamento, che a questo punto poteva essere eseguito anche con una sola mano.

touchdown

snorkel

Caricamento a sfiatatoio

Questi sistemi di caricamento sono accumunati dallo sfruttare la presenza di uno sfiatatoio (il cosiddetto breather tube) che consente di eseguire il caricamento ripetendo più volte una azione che consente di creare una piccola pressione depressione all'interno del serbatioio della penna.

Lo sfiatatoio è posto nel serbatoio della penna: in fase di compressione l'aria presente esce dallo sfiatatoio, da cui viene poi caricato l'inchiosto, che finisce nel serbatoio, a causa della depressione venutasi a creare; la presenza dello sfiatatoio fa sì che l'inchiostro caricato non venga espulso nelle successive fasi di compressione, fintanto che non si arrivi a riempire tutto il serbatoio fino al livello dello sfiatatoio.

bulb filler

vacumatic

aerometric

stantuffo tuffante

Caricamento a depressione

vacuum filler

Più propriamente si può parlare in questo caso di caricamento a siringa rovesciata.