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。

已意外发现上述氮化硅相比于用在德国专利1，278，248B中的氮化硅结合碳化硅，更适用于在本发明采用。

本发明进一步的优点在从属权利要求中还有叙述。

活塞最好采用U型截面。这样活塞杆在活塞上的附着点就可安置在活塞的内部，这在作强度方面考虑时有其特殊的优点。

本发明的另外一个优点是缸体的壁厚与活塞壁厚基本上相同。这个优点是考虑到缸体装置活塞热胀。

该活塞头部壁厚最好与裙部壁厚大致相同。这种特征的设计在热膨胀性方面也极具优点，尤其是在缸体壁厚也与该活塞头部和裙部或活塞的圆周部厚度大致相等情况下。按本发明的一个最佳实施例，活塞采用U型横截面而且缸体壁厚，活塞裙部及活塞顶部厚度取大体相等的尺寸。

本发明再一个优点则是活塞杆在紧靠活塞头部处与活塞连接。至使通过活塞杆作用到活塞上的力所采用的方式特别有利，尤以压力冲程其效果较高，在此过程中发挥出更大的作用力。活塞杆的力作用点应尽量靠近活塞头部。

为防止气缸与活塞间间隙造成漏泄，计量泵的活塞和泵套采用高公差制造。其实这会导致计量精度的降低。甚至活塞还可能咬死在缸体内。因此活塞在缸体内的装配公差也应是极其精确的，因为所用的陶瓷材料作成活塞和汽缸一般没有弹性变形。为使操作过程中活塞在汽缸内能有极佳的适配关系，本发明作出的一个改进是提议活塞通过万向节连到活塞杆上。更具体的设计可以是活塞杆以球节形式接到活塞 上。因为活塞和活塞杆间的万向轴承可防止可能导致计量精度下降及活塞咬死在汽缸内的应力、应变。

本发明还构想出一种装置，其中计量泵的壳体由上下壳件及将其固紧起来的拉杆及套所组成。拉杆相对套最好装载有弹簧，具体可以是板弹簧，因为这种弹簧可对热膨胀作出补偿。即使当操作过程中发生的热膨胀，该弹簧总在由上下壳件组成的壳体上施加足够的载荷，至使热膨胀时该壳件可靠地夹紧在一起，这种由温度变化引起的，比为当起初与常温大致20℃的泵浸入例如（以液铅为例）的500℃或（以液铝为例）的750℃的液态金属中所引起的膨胀。当由于热作用造成拉杆膨胀时，该板弹簧或弹簧垫圈就会对这种热膨胀提供适当的补偿。在这方面要优选考虑壳件制作材料的钢具有比陶瓷材料更大的热膨胀系数，这当是考虑的一个因素。

按本发明再一个改进处表现在该阀件表面全部地或部分地呈球面而且阀座呈圆锥表面。也可作一种反向的安排，即阀件表面全部或部分为圆锥而阀座为球表面。无论哪种情况，阀件在各自阀座上形成线接触，这对提供良好密封作用特别有利。由于制造还可能有尺寸和/或角度方面的误差，在操作过程中的升高、比如由热膨胀引起或诸如机械载荷（冲击或类似原因）等其他原因引起的则可简单地和可靠地得有补偿。

本发明还有的优点是该阀是受主动操纵的。该阀可是气动操纵。该阀的开关设制依照活塞的位置执行，尤其是在活塞所在上下止点中心位置处。为此目的，在活塞杆上装备有适当的传感器。

阀的压力、或输送管最好设在远离执行操纵阀件的阀杆的阀件那侧。这带来的好处是用作阀杆通过泵壳的通道开口不必作密封，而某 些情况下的这种密封会是极其困难，是至不可能的，特别是在大约500℃温度的情况下抽吸和计量液铅。另外会有一个回流或逆流从泵内导进压力管从而引起操纵和不精确计量。

本发明另一有利形式是制造一个自控压力阀和一个自控吸力阀。在为了达到本发明目的的这种设计中是不采用主动阀而是采用两个被动阀，它们最好是由陶瓷球和陶瓷阀座所组成，阀座具有圆锥工作表面。

本发明另外的优点及通用形式或由随后的带有附图的详细公开中得以了解。

图1表示出计量泵的一个实施例，为侧向作有局部剖的主视图。

图2为按图1的计量泵的下半部剖示图，即安装板及泵壳。

图3示出图2结构的下半部，即为该泵壳作局部剖视图。

图4为计量泵的第二实施例的局部剖视图。

图1中通常以标号1表示的计量泵包括壳体2、带有缸体3，其中活塞4沿纵向可作往复运动，还有阀5。缸体3和活塞4以陶瓷材料制作，亦即氮化硅。壳体2包括有以不锈钢作的下壳件6和上壳件7。

图3的计量泵以放大的比例表示。下壳件6上加工有进管或吸管和一个输送管，它由相对活塞4作轴向延伸、并端止于该下壳件6上端面的一段管9和以直角方式邻接它开口于下壳件6的圆周面上的管10所组成。阀壳11侧向接到下壳件6上，并由上阀壳件12和下阀壳件13组成，它们用螺栓25和螺帽15把牢一处。阀壳件12和13毗粼下壳件6的凸耳15。

阀5包括阀件60和进口阀座50和输送阀座16。阀件60和 阀座50和16以陶瓷材料制成，也就是氮化硅。阀件60的上端面17和下端面18设计成部分球表面形式。和关联的阀件的座面19和20设计成45°角的圆锥表面形式。

活塞4具有U型横剖面。它基本是由一个圆柱状壳部21和一个活塞头部或底部22组成。缸体3的壁厚与活塞4的壁厚大体相等，这对裙部21和活塞头部22都适用。（图3中的活塞头部22显示以较厚的壁厚：但实际上活塞头22的壁厚可能与活塞裙部21和缸体3的壁厚相等）。

活塞杆23通过球关节24与活塞4连接。在活塞23的低端处设有内螺纹25，一个中间件26有一个邻接结构的凸部27正好挤入其中。中间件26的下端有一个较大直径的凸部，其下端面采用一个球关节阀的球面（图中未示）。图中省略的这个球关节24的球面将其下侧坐落在相应设计的球形配合面上，它构成了承载部件29。该承载部件29坐在隔环30上，其一部分再坐在活塞头22的上端面上。

U型横剖面的活塞4的进口31内设有活塞套32，其上端面抵靠于一个定位圈33（弹簧挡圈），它设置于该活塞壳21的槽34内。该活塞套32还具有一个向内伸的凸部35，中间件26凸部28则坐在其下侧。活塞杆23以更接近活塞头部22的方式被接于活塞4上。活塞作上吸冲程时，通过活塞杆23作用的力通过凸部28，凸起35，活塞套32和附圈33传递给活塞4。下压或输送冲程中，一般这种情况下要传送更大的力，则该活塞杆23的这个力通过环节24，下球关节承载部29和隔环30直接传递到活塞头部22。

阀5设计成一种主动执行控制阀。该阀件60有一个穿过它伸延 的阀杆36。其下端面坐在套圈37上，套圈具有较大直径设在阀杆36的下端。阀件50靠环设阀杆36的阀套37在它的上端面上被把持（见图1），并通过螺帽38连接造成一种防松效果，该螺帽38安置在阀杆36的阳螺纹上并通过一个垫39或垫圈靠压于阀套37的上端。

阀5的进管由进管40及相对阀杆36轴向延伸的管道41及阀套37构成。在道41的下端备有上阀座，即输送阀座16，位于上阀壳件11内的凸部内。

该输送阀由输出管42和管道43组成，管道43对阀杆36和输送道41作轴向延伸。在输送输出道42中，一个连接件44具有螺纹并与输送管线45相接。

阀5根据活塞4的运动由气动驱动46操纵（图1）。阀杆36通过球轴节47与气动驱动46的活塞杆连接。

如图2示，泵壳2附加于安装板51。安装板51由螺栓52和螺帽53连接于座落于钳锅边缘上的支承板54的两侧边上。被计量的液面在支承板与上壳件7之间延伸。泵壳2连同活塞4及缸体3和阀壳5遂全部浸没于受计量的液体之中。

安装板51带许多孔，通过孔向下延伸有拉杆55。该拉杆在上壳件7和下过壳件6上的孔中延伸。拉杆55的两端处设有阳螺纹56和57，其上附有螺帽58和59拧紧。附板51下侧与上壳件7顶面之间部分，环绕拉杆设有套61，它与附板51下面及与上壳件7上面接触、并由螺帽58和59所把持。

拉杆55还通过弹簧使把牢靠紧于套61上，即靠弹簧垫圈或板弹簧62。这种板弹簧62以各自成叠的板簧形式放置在一起。该板 簧放在安装板51上面和螺帽58的下面之间：它们以这种方式被夹紧。这种板簧使热膨胀得有补偿，具体就是由处于常温下的泵浸入被计量的热液体中时造成的热膨胀。

气动驱动装置63驱动活塞杆23（见图1）。该气动驱动装置63的活塞杆64由该泵活塞杆23上的一个球形关节65相接。

计量泵的一个修改方案于图4中示出，该阀不是主动控制阀而是被动式阀，由自控吸阀66和自控输送、或压阀67组成。被计量液体通过吸管68供给吸阀或进阀66。该吸阀66包括一个阀球69和具有45°角设置的圆锥阀座面71的一个阀座70。阀球69由压力弹簧72加载靠在阀座70上。

输送阀67也由阀球73和阀座74组成，阀座74具有45°角设置的一个圆锥阀座表面75。阀球73靠压力弹簧76推靠于阀座74上。输送导管77和输送管线45连接到输送阀67上。阀球69和73、还有阀座70和74以陶瓷制作，即氮化硅。

为图3中描述的主动驱动阀的情况，其中该输送阀座16安置在阀杆36的同侧。阀45的输送导管43和42设置在远离阀杆36的阀件60的那一侧。

陶瓷材料的缸体件设置在泵壳内。该活塞包括陶瓷材料的活塞杆30与连接的活塞部件。