DE2657028C3 - Molten lead pump - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Pumpe für schmelzflüssiges Blei, insbesondere zum Zuführen von schmelzflüssigem Blei aus einem Schmelzbad zu einer Maschine zum Gießen von Gittern für Bleiakkumulatoren. Der Ausdruck »schmelzflüssiges Blei« schließt auch schmelzflüssige Bleilegierungen ein.The invention relates to a pump for molten lead, particularly for supplying molten lead Lead from a weld pool to a machine for casting grids for lead-acid batteries. Of the The term "molten lead" also includes molten lead alloys.
Bei der Verarbeitung von schmelzflüssigem Blei bildet sich infolge der hohen Oxydationsfreudigkeit von Blei ständig Oxyd, welches sich in Form der sogenannten Bleikrätze an den Wandungen der zur Handhabung des schmelzflüssigen Bleis vorgesehenen Einrichtungen unter Ausbildung einer harten Kruste festsetzt. Die bisher zum Fördern und/oder Dosieren von schmelzflüssigem Blei eingesetzten Pumpen und/ oder Ventile sind sehr störanfällig, da bereits nach kurzer Betriebszeit eine Verkrätzung bzw. Verkrustung der dem schmelzflüssigen Blei ausgesetzten Bauteilwandung auftritt und dadurch insbesondere die Funktion der Ventilbauteile stark beeinträchtigt wird, Die zur Verarbeitung von schmelzflüssigem Blei eingesetzten Pumpen und Ventile müssen sehr häufig gereinigt werden, um eine einwandfreie Arbeitsweise zu gewähr^When processing molten lead, due to the high tendency to oxidize, Lead constantly oxide, which is in the form of so-called lead scratches on the walls of the for Handling of the molten lead provided facilities with the formation of a hard crust sets. The pumps and / or pumps previously used for pumping and / or metering molten lead or valves are very prone to failure because they become scratched or encrusted after a short period of operation the component wall exposed to the molten lead occurs and thereby in particular the function of the Valve components is severely affected, The to Processing of molten lead pumps and valves used must be cleaned very frequently to ensure proper functioning
leisten. Bei jeder Reinigung sind zeit- und arbeitsaufwendige Ein- und Ausbauarbeiten erforderlich.Afford. Time-consuming and labor-intensive installation and removal work is required every time it is cleaned.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe zum Fördern von sehmelzflüssigem Blei einschließlich schmelzflüssiger Bleilegierungen zu schaffen, die möglichst unempfindlich gegen Verkrustungen ist und sich daher durch Störungsfreiheit und Wartungsfreiheit auszeichnet The invention is now based on the object of providing a pump for pumping lead that is molten in clay including molten lead alloys that are as insensitive as possible to incrustations and is therefore characterized by freedom from interference and maintenance
Gelöst w'rd diese Aufgabe durch eine Pumpe, bei der der Pumpenraum erfimiungsgemäß von in einem Weichnitrierbad nitrierten Gußstücken aus Gußeisen mit Lamellengraphit begrenzt istThis problem is solved by a pump in which the pump chamber according to the invention of cast iron castings nitrided in a soft nitriding bath is limited with lamellar graphite
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß die Oberfläche von weichnitrierten Gußstücken aus Gußeison mit Lamellengraphit eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Verkrustung durch Bleikrätze aufweist Die Pumpe nach der Erfindung ist gegen Verschleiß und Verkrustung durch Bleikrätze unempfindlich und zeichnet sich dahe<· durch eine störungsfreie Arbeitsweise bei geringem Wartungsaufwand aus. Die Pumpe eignet sich daher insbesondere zur Versorgung einer Gittergießmaschine. bei der es entscheidend auf die Zufuhr exakt dosierter Bleimengen zur Erzielung einer wirtschaftlichen Arbeitsweise ankommt.The invention is based on the surprising finding that the surface of soft nitrided Castings made of cast iron with flake graphite have excellent resistance to incrustation by lead scratches. The pump according to the invention is resistant to wear and incrustation Insensitive to lead scratches and is characterized by it a trouble-free operation with little maintenance. The pump is therefore suitable especially for supplying a grid casting machine. in which it is crucial to the supply precisely dosed Lead amounts to achieve an economical way of working.
Die den Pumpenraum der Pumpe nach der Erfindung begrenzenden Gußstücke werden zweckmäßigerweise als Hochdruck-KokiU-;nguß mit ferritisch/perlitischem Grundgefüge hergestellt und in einem belüfteten Salzschmelzbad bei ca. 57O°C etwa 90 Minuten lang nitriert Durch den Hochdruck-Kokillenguß erzielt man eine besonders hohe Gefügedichtheit der Gußstücke. Vorzugsweise wird zur Herstellung der Gußstücke Gußeisen verwendet, das zusammengesetzt ist aus etwa 3,2% Kohlenstoff, 2.8% Silicium, 0,8% Mangan, 0,3% Phosphor, 0,1% Schwefel, Rest Eisen.The castings delimiting the pump space of the pump according to the invention are expediently as high-pressure cast iron with ferritic / pearlitic Basic structure produced and placed in a ventilated molten salt bath at about 57O ° C for about 90 minutes nitrided The high pressure chill casting achieves a particularly high structural density of the castings. Cast iron is preferably used to produce the castings, which is composed of approximately 3.2% carbon, 2.8% silicon, 0.8% manganese, 0.3% phosphorus, 0.1% sulfur, the remainder iron.
Vorzugsweise ist die Pumpe nach der Erfindung als Kolbenpumpe ausgebildet, bei der die den Pumpenraum begrenzenden Gußstücke aus einer Zylinderbuchse, einem am druckseitigen Ende der Zylinderbuchse angeordneten Auslaßventilring und einem in der Zylinderbuchse gleitend geführten Kolben bestehen. Der Auslaßkanal im Auslaßventilring ist durch einen kugelförmigen Ventilkörper absperrbar, der während des Saughubes des Kolbens abdichtend an einem schmalen ringförmigen Ventilsitz anliegt, der das äußere Ende des AuslaUkanals umschließt. Es hat sich herausgestellt, daß der schmale ringförmige Ventilsitz im Zusammenwirken mit dem kugelförmigen Ventilkörper stets eine zuver'.ässige Abdichtung während des Saughubes gewährleistet, so daß beim anschließenden Druckhub eine genau festgelegte Bleimenge über den Auslaßkanal ausgestoßen wird.The pump according to the invention is preferably designed as a piston pump in which the pump chamber limiting castings from a cylinder liner, one at the pressure-side end of the cylinder liner arranged exhaust valve ring and a piston slidably guided in the cylinder liner. The outlet channel in the outlet valve ring can be shut off by a spherical valve body, which during of the suction stroke of the piston sealingly rests against a narrow annular valve seat, which is the outer Encloses the end of the outlet channel. It has been found that the narrow annular valve seat in cooperation with the spherical valve body always a reliable seal during the Guaranteed suction stroke, so that during the subsequent pressure stroke a precisely defined amount of lead over the Outlet channel is ejected.
Zweckmäßigerweise ist der kugelförmige Ventilkörper in einer zylindrischen Ventilkammer untergebracht, in der eine den Öffnungshub des Ventilkörpers begrenzende Anschlagfläche vorgesehen ist, die zweckmäßigerweise einstellbar ist. Beim Druckhub strömt das schmelzflüssige Blei mit hoher Geschwindigkeit durch die Ventilkammer, so daß keine merkliche Verkrustung des in der Ventilkammer untergebrachten Ventilkörpen; zu befürchten ist.The spherical valve body is expediently housed in a cylindrical valve chamber, in which a stop surface limiting the opening stroke of the valve body is provided, which is expediently is adjustable. During the pressure stroke, the molten lead flows through at high speed the valve chamber so that no noticeable incrustation the valve body housed in the valve chamber; is to be feared.
Die Erfindung wird nun näher anhand der Zeichnung erläutert, die teilweise im Schnitt eine bevorzugteThe invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, some of which are preferred in section
Ausführungsform der Erfindung zeigtEmbodiment of the invention shows
Bei der in der Zeichnung dargestellten AusführurigS' form der Erfindung handelt es sich um eine Kolbenpumpe, die innerhalb eines Schmelzbades aus geschmolzenIn the version shown in the drawing Form of the invention is a piston pump that is melted from within a molten bath
nem Blei oder einer geschmolzenen Bleilegierung angeordnet wird. Das Pumpengehäuse 1 ist mit Hilfe von Stehbolzen 2 an einem Querträger 3 aufgehängt, der beispielsweise über einem Schmelzkessel montiert wird, so daß das Pumpengehäuse unter den Schmelzbadspiegel untertauchtnem lead or a molten lead alloy is arranged. The pump housing 1 is with the help suspended by studs 2 on a cross member 3, which is mounted, for example, over a melting pot so that the pump housing is submerged under the melt pool level
Das Pumpenghäuse 1 umschließt eine Zylinderbuchse 4, in der ein Kolben 5 gleitend geführt ist Zum Auf- und Abwärtsbewegen des Kolbens 5 in der Zylinderbuchse 4 ist ein nicht näher dargestellter Antrieb, vorzugsweise ein pneumatischer oder hydraulicher Antrieb vorgesehen, mit dem der Kolben 5 über die Kolbenstange 6 in Verbindung stehtThe pump housing 1 encloses a cylinder liner 4 in which a piston 5 is slidably guided for opening and closing Moving the piston 5 downward in the cylinder liner 4 is preferably a drive, not shown in detail a pneumatic or hydraulic drive is provided, with which the piston 5 via the piston rod 6 in Connection
Im unteren Ende der Zylinderbuchse 4 sitzt ein Auslaßventilring 7, der einen zentralen Auslaßkanal 8 aufweist Auf der unteren Stirnseite des Pumpengehäuses 1 ist mittels Zylinderschrauben 9 ein Ventilkopf 10 befestigt, der eine zylindrische Ventilkammer 11 enthält, in die der Auslaßkanal 8 mündet und von der in der Nähe ihres unteren Endes seitlich eine Auslaßleitung 12 abzweigt die zu einem in Höhe des Querträgers 3 angeordneten Anschlußflansch 13 führt Der Auslaßventilring 7 ist auf seiner der Ventilkammer zugekehrten Seite mit einer konzentrisch zum Auslaßkanal 8 verlaufenden Ausnehmung 14 versehen, die angenähert den gleichen Durchmesser aufweist wie die Ventilkammer 11. Die am Schnittpunkt der Bodenfläche der Ausnehmung 14 mit der Seitenfläche des zylindrischen Auslaßkanals 8 vorhandene Kante bildet einen schmalen ringförmigen Ventilsitz 15. In der Ventilkammer 11 befindet sich ein kugelförmiger Ventilkörper 16, dessen Durchmesser etwa um ein Dritte! größer ist als der Durchmesser des Auslaßkanals 8. Zur einstellbaren Begrenzung des Öffnungshubes des Ventilkörpers 16 in bezug auf den Ventilsitz ist eine Stellschraube 17 vorgesehen, die sich gleichachsig zum Auslaßkanal 8 durch eine in der Bodenwand der Ventilkammer 11 vorgesehene Gewindebohrung in die Ventilkammer hineinerstreckt und deren dem Ventilsitz gegenüberliegende Stirnfläche eine Anschlagfläche darstellt, welche die Auslenlcurw des Ventilkörpers nach unten begrenztIn the lower end of the cylinder liner 4 there is an outlet valve ring 7 which has a central outlet channel 8 On the lower end face of the pump housing 1 is a valve head 10 by means of cylinder screws 9 attached, which contains a cylindrical valve chamber 11, into which the outlet channel 8 opens and from which near its lower end an outlet line 12 laterally branches off which leads to a connecting flange 13 arranged at the level of the cross member 3 The exhaust valve ring 7 is on its side facing the valve chamber with one concentric to the outlet channel 8 extending recess 14 provided, which has approximately the same diameter as the valve chamber 11. The at the intersection of the bottom surface of the recess 14 with the side surface of the cylindrical The edge present in the outlet channel 8 forms a narrow, annular valve seat 15. In the valve chamber 11 there is a spherical valve body 16, the diameter of which is about a third! is greater than that Diameter of the outlet channel 8. For the adjustable limitation of the opening stroke of the valve body 16 in With respect to the valve seat, an adjusting screw 17 is provided which is coaxial with the outlet channel 8 through a threaded hole provided in the bottom wall of the valve chamber 11 into the valve chamber extends into it and whose end face opposite the valve seat represents a stop face which the Auslenlcurw of the valve body limited downwards
In den seitlich von der Zylinderbuchse 4 und stirnseitig vom Kolben 5 und dem Auslaßventilring 7 begrenzten Pumpenraum 18 mündet ein Einlaßkanal 19, der sich quer zur Zylinderachse durch das Pumpengehäuse 1 nach außen erstreckt. Der Kolben 5 gibt die Mündungsöffnung des Einlaßkanals 19 Vei, wenn er sich bei der Bewegung nach oben seiner oberen Totpunktlage nähert.An inlet duct 19, which extends transversely to the cylinder axis through the pump housing 1 to the outside, opens into the pump chamber 18 delimited laterally by the cylinder liner 4 and at the end by the piston 5 and the outlet valve ring 7. The piston 5 is the Mündungsöf f tion of the inlet channel 19 Vei when it approaches its top dead center position when moving upwards.
Bei Inbetriebnahme und während des Betriebes der Pumpe wird dafür gesorg!, daß der Schmelzbadspiegel oberhalb des Einlaßkanals 19 liegt. Vorzugsweise wird stets dafür pesorgt, daß die Pumpe vollständig in das Schmelzbad eintaucht Wenn sich der Kolben 5 in seiner oberen Totpunktlage befindet, strömt das schmelzflüssige Material über die Einlaßöffnung 19 in den Pumpenraum 18 ein und füllt diesen aus. Beim anschließenden Druckhub wird der Kolben 5 nach unten bewegt, wobei zunächst der Einlaßkanal 19 durch den lieh nach unten bewegenden Kolben abgedeckt wird und das im Pumpenraum 18 befindliche Schmelzgut dann unter Druck gesetzt wird. Der am Ventilsitz 15 anliegende Ventilkörper 16 wird unter der Einwirkung des unter Druck gesetzten Schmelzgutes vom Ventilsitz abgehoben, Im weiteren Verlauf des Druckhubes wird darin Schmelzgut aus dem Pumpenraum über den Auslaßkanal 8 und die Ventilkammer 11 in die Auslaßleitung 12 gedrücH. Wenn der Kolben 5 nach Ausführung eines Druckhubes seine untere Totpunktlage erreicht hat und wieder nach oben bewegt wird, tritt im Pumpenraum eine Drucksenkung auf. Unter dem Einfluß der Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Auslaßleitung und dem Druck im Pumpenraum wird der Ventilkörper gegen den Ventilsitz gesaugt, so daß während des anschließenden Saughubes des Kolbens kein Schmelzgut aus der Ventilkammer in den Pumpenraum mehr zurückströmen kann. Sobald der Kolben gegen Ende des Saughubes den Einlaßkanal 19 freigibt strömt Schmelzgut in den unter Unterdruck stehenden Pumpenraum ein und füllt diesen aus. Nach Bewegungsumkehr des Kolbens wird der EinlaDkanal 19 wieder abgedeckt und das in den Pumpenraum eingesaugte Schmelzgut wieder in die Auslaßleitung gedrückt Die pro Druckhub in die Auslaßleitung gedrückte Schmelzgutmenge kann in einfacher Weise durch entsprechende Bemessung des Druckhubes genau eingestellt werden.When starting up and while the pump is in operation, it is ensured that the melt pool level above the inlet channel 19 is. It is always preferable to ensure that the pump is completely in the Melt bath immersed When the piston 5 is in its top dead center position, the molten liquid flows Material into the pump chamber 18 via the inlet opening 19 and fills it out. At the subsequent pressure stroke, the piston 5 is moved downwards, initially the inlet channel 19 through the Lent downward moving piston is covered and the melt material located in the pump chamber 18 then pressurized. The valve body 16 resting on the valve seat 15 is under the action of the pressurized melt material is lifted from the valve seat. In the further course of the pressure stroke, therein melted material from the pump chamber via the outlet channel 8 and the valve chamber 11 into the Outlet line 12 pressed. When the piston 5 reaches its bottom dead center position after a pressure stroke has been carried out reached and is moved up again, a pressure drop occurs in the pump chamber. Under the Influence of the pressure difference between the pressure in the outlet line and the pressure in the pump chamber becomes the Valve body sucked against the valve seat, so that during the subsequent suction stroke of the piston no more melt material can flow back from the valve chamber into the pump chamber. Once the When the piston releases the inlet channel 19 towards the end of the suction stroke, melt material flows into the underpressure standing pump chamber and fills it out. After the piston has reversed its motion, it becomes the inlet channel 19 covered again and the melt material sucked into the pump chamber back into the outlet line pressed The amount of melt material pressed into the outlet line per pressure stroke can be easily can be set precisely by dimensioning the pressure stroke accordingly.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist oberhalb des Querträgers 3 an ''er Kolbenstange 8 ein abstehender Arm 20 betätigt, der eine Gewindebohrung zur Aufnahme einer Anschlagschraube aufweist Bei der Ausführung eines Druckhubes stößt der Kopf der Anschlagschraube 21 gegen den Querträger 3, wodurch die untere Totpunktlage des Kolbens iestgelegt wird. Mit Hilfe der Anschlagschraube 21 kann somit in einfacher Weise die pro Druckhub der Pumpe der Ausgangsleitung zugeführte Schmelzgutmenge exakt dosiert werden.In the embodiment shown in the drawing is above the cross member 3 on ″ he piston rod 8 actuates a protruding arm 20 which has a threaded hole for receiving a stop screw When executing a pressure stroke, the head of the stop screw 21 strikes against the Cross member 3, whereby the bottom dead center position of the piston is set. With the help of the stop screw 21 can thus in a simple manner the amount of melt material supplied to the output line per pressure stroke of the pump can be dosed exactly.
Die den Pumpenraum festlegenden Bauteile, nämlich die Zylinderbuchse 4, der Kolben 5 und der Auslaßventilring 7 sind aus Gußstücken gefertigt, die aus Gußeisen mit Lamellengraphit bestehen und die nach Fertigbearbeitung einer Nitrierbehandlung in einem Weichnitrierbad unterworfen wurden. Die Gußstücke besitzen ein ferritisch/perlitisches Grundgefüge und werden vorzugsweise als Hochdruck-Kokillenguß gefertigt. Die Nitrierbehandlung der fertigbearbeiteten Gußstücke erfolgt vorzugsweise in einem ständig belüfteten Salzschmelzbad, das Alkalicyanid und Alkalicyanat enthalt. Die Gußstücke werden ca. 90 Minuten lang in dem auf einer Temperatur von ungefähr 5700C befindlichen Salzschmelzbad gehalten. Das zur Herstellung der Gußstücke eingesetzte Gußeisen enthält vorzugsweise 3,2% C, 2,8% Si, 0,8% Mn, 0,3% P, 0,·% S und im übrigen Eisen. Die Oberfläche der in vorstehender Weise zusammengesetzten und nitrierten Gußstücke besitzt eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen den Ansatz von bei der Verarbeitung von geschmolzenem Blei auftretenden Oxydschlacken. Selbst nach längerem Dauerbetrieb läßt sich keine Verkrätzung oder Verkrustung der mit dem schmelzflüssigen Blei in Berührung kommenden Oberflächen der GüJteile feststellen.The components defining the pump chamber, namely the cylinder liner 4, the piston 5 and the outlet valve ring 7, are made of castings which are made of cast iron with lamellar graphite and which, after finishing, were subjected to a nitriding treatment in a soft nitriding bath. The castings have a ferritic / pearlitic basic structure and are preferably manufactured as high-pressure chill castings. The nitriding treatment of the finished castings is preferably carried out in a continuously ventilated molten salt bath which contains alkali metal cyanide and alkali metal cyanate. The castings are held in the molten salt bath at a temperature of about 570 ° C. for about 90 minutes. The cast iron used to produce the castings preferably contains 3.2% C, 2.8% Si, 0.8% Mn, 0.3% P, 0.% S and the rest of iron. The surface of the castings assembled and nitrided in the above manner has an excellent resistance to the build-up of oxide slag occurring during the processing of molten lead. Even after prolonged continuous operation, no scratching or encrustation of the surfaces of the GüJteile coming into contact with the molten lead can be detected.
Es hat sich als besonders zweckmäßig herausgestellt, einen kugelförmigen Ventilkörper aus Stahl zu verwenden, der aus 1,0% C, 0.25% Si, 035% Mn. maximal 0,03% P, 0,025% S und 1,55% Cr. Rest Eisen, besteht.It has been found to be particularly useful to use a spherical valve body made of steel, which consists of 1.0% C, 0.25% Si, 035% Mn. maximum 0.03% P, 0.025% S and 1.55% Cr. Remainder iron.
Zweckmäßigerweisp wird der Öffnungshub des Ventilkörpers auf einen Wert begrenzt, der etwa gleich der Hälfte der Differenz zwischen dem Durchmesser der Ventilkammer und dem Durchmesser des Ventükörpers ist. Dadurch erzielt man beim Druckhub der Pumpe imThe opening stroke of the valve body is expediently limited to a value which is approximately equal to that Half the difference between the diameter of the valve chamber and the diameter of the valve body is. This achieves the pressure stroke of the pump in the
Bereich des Ventilsitzes und des Ventilkörpers Strömungsverhältnisse, dir eine Verkrätzung bzw. Verkrustung des Ventilsitzes und des Ventilkörpers wirksam verhindern.Area of the valve seat and the valve body flow conditions, you a scratch or encrustation of the valve seat and the valve body effective impede.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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