[发明专利]一种计量泵

说明书

本发明涉及一种液体用计量泵，特别涉及到液态金属尤其如液态铅或铝用的计量泵，它包括带缸体的外壳，其中作往复运动的活塞及一个阀。

液态金属的抽吸是很困难的，是由于液态金属，例如铅或铝或其它有色金属有很大的侵蚀性。当这类液态金属与泵的构件接触遂发生化学反应，这会在泵的零件上造成一种腐蚀或侵蚀作用。其后果可能会使该泵的计量精度在相对短的时间内严重降级。另外，在一个相对短的工作时间之后可能造成泵的报费。

比如一个铅用计量泵，一般是把它浸在液态铅内。电池生产中，一般采用所谓的商用铅，也就是说不是那种化学上说的纯铅，这是一种随一批投料或多或少掺杂有各种材料的铅。还有这种铅，即主要作电池生产用铅是有其它成分的合金，比如说有锑，或按现今开发的新技术还含有钙。含锑铅合金较少侵蚀性，在某些限定条件下采用一种钢制计量泵即可进行加工。在含钙铅合金时则不可能，因为钙会氧化并进一步与其它金属结合。

为解决上述问题，号为1，278，248B德国公开专利涉及一种例如铅，锌和铜用的熔融有色金属用的活塞泵，提示采用氮化硅结合碳化硅，即陶瓷材料的泵壳，活塞，阀球及限制销。在此，整个泵都浸没在该熔融材料之中，而它是由上述陶瓷材料制作的。

所述德国专利1，278，248B中的泵没有被用于实际生产。

德国专利3，305，647A公开了一种活塞泵，特别是一种磨蚀和/或腐蚀液体用的高压泵，其移动部件由烧结的陶瓷材料制成，特别是以一种氧化的陶瓷材料形式制成。在此陶瓷材料一词意指经烧结的氮化物结构，例如是氮化硅，硼化物，钛质和氧化陶瓷，类似于氧化铅和氧化锆形式的陶瓷。按所述公开专利3，305，647A的泵只有陶瓷活塞，它使与受抽压的介质相接触，该活塞被封闭在由根套隔出的缸筒空间以内。

在先申请日为1992年2月22日申请号为p4205469.9的德国专利申请中，它不视为现有技术，其中的活塞泵被用作液态金属计量，其所有构件作以陶瓷材料，优选用氮化硼。

本发明的一个目的是提供一种液体用计量泵，特别如铅或铅的液态金属，依照权利要求1的前序部分所述的具有高磨性的液用计量泵。

本发明的目的是通过采用权利要求1特征的陶瓷材料，特别是氮化硅制作的活塞和缸体作用得以实现的。

本发明进一步有利发展为阀件和阀座以陶瓷，具体为氮化硅所制成。

该氮化硅状态优选一种所谓“经衰减化”“（hipped）”的（即等压热压制的）氮化硅状态，它经过烧结以后烧结处理。该第一烧结步骤优选采用通常烧结方法的一种“普通”烧结操作，而第二烧结操作最好包括热均衡加压（Hot-rsostatic  pressing）。

本发明的基本想法是生产一种全陶瓷材料的计量活塞泵，如公开专利1，278，248B中所述即使整个计量泵可能全部，虽说并无发必要，即是说其所有部件作成以陶瓷材料，这在实践中是非常困难的。因此按本发明的计量泵中缸体和活塞以陶瓷材料制作，而其余部件，如壳体可以用钢最好用不锈钢等其它材料制作。

而且，如果阀件或阀构件和/或阀座是由如氮化硅的陶瓷材料组成，则是一个优点。而阀件或阀构件和/或阀座采用和缸体和活塞相同的陶瓷材料则更好。

此外，本发明的相关的原理是，那些由被吸介质引起的、泵构件且特别是其中的运动件，即是彼此间完成相对运动的那此部件的表面损伤会是特别严重。因此这些个泵部件（缸体和活塞，还有任何阀件和/或阀座）用陶瓷材料制成。而不执行相互间有任何运动的其它泵部件中，由泵所浸于其中的介质所引起的表面损伤则是可以容忍的，因此无运动的泵部件可以其他材料制作。

该泵运动件采用陶瓷材料应是能够耐受相对高的温度，并且最好还能受相对强的热冲击。

当计量泵用于抽吸和计量液态铅时，该泵会以约20℃的室温迅速加热到约500℃的液态铅温度。在计量液铝时，被抽吸和计量的液铅温度高达约750℃。液态铝必得被抽吸并被计量给压铸机，或是单独地给铝压铸机用的予计量金属。该陶瓷材料的采用应尽量选择对熔化金属及其氧化物表现强的化学钝性者。

该陶瓷材料还应当表现出良好的干式运作性能。在通常大气状态下两陶瓷表面间的运动时，运作一般不全是干式的，因为大气中总有一点水汽存在，遂表现有一定程度的残余的润滑作用。固态铅（即非液态铅）具有相对良好的润滑性，其实它本身被用作一种润滑剂。在液铅状态下，该计量泵会被浸入其中，而此刻情况则颇不同。液铅没有一点润滑性，至使浸于液铅中的计量泵百分之百的干式运作。因此所采用的陶瓷材料必得有适当的润滑性。所用陶瓷还必得有一个最小磨损率。