CN1232806C - 振荡活塞型液体容积计量器的制造方法及其计量器 - Google Patents

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Abstract

振荡活塞型液体容积计量器的制造方法，该计量器包括计量室(30)，计量室包括：由侧壁(2)和具有流入口(7)的底(1)组成的下部；下部之上接合上部，上部包括装有流出口(8)的顶盖；置于上下两部分之间的固定隔板(9)；偏心放置的活塞(11)，通过中间隔板在计量室内运动引导；一个与计量室装配在一起的过滤器(20)，用于过滤从流入口流入的液体；以及一个密封圈(49)，用于迫使液体流过计量室以免液体从计量器的进入管直接流向排出管，所述方法在于通过注模用形状与待制造部件相适应的模具制造所述部件，其特征在于，该方法包括：—注入第一种材料，以制成部件外壳的至少一部分；—注入至少一种机械特性不同于第一种材料的第二种材料，以制造部件的内芯。

Description

振荡活塞型液体容积计量器的制造方法及其计量器
技术领域
本发明涉及一种振荡活塞型液体容积计量器的制造方法以及使用根据本发明的方法制造的计量器。该类计量器包括一个由许多部件组成的圆筒形的计量室。这些部件是：包括一块侧壁和一个装有流入口的底的下部；在下部之上接合的上部，该部分包括一个装有流出口的顶盖；放置在上下部分之间的固定隔板；偏心放置的圆筒形活塞，通过在所述活塞的槽内的中间隔板在计量室内进行引导；在所述计量室上装有一个过滤器，用于过滤经流入口流入的液体；以及一个密封圈，用于迫使液体流过计量室以免液体从计量器的进入管直接流入排出管。一般来说，所述部件的制造方法包括通过在一个模具中注入的方法模制出合适的形状来进行制造。
背景技术
如图1.A至图1.B所示，在这类计量器中，计量室是基本部件，测量流量的准确率取决于该部件。该计量箱为一个圆筒形的腔室30，包括一个底1，一个侧壁2和一个顶盖3。底1和顶盖3包括两个相同直径，分别在上部的圆筒4和下部的圆筒5，这一直径小于腔室的直径。这两个圆筒4、5位于腔室的轴心部。下部的圆筒在其中心有一根金属柄28，在柄上接合一个滚柱(galet)6。底和顶盖装有至少一个流入口7和一个流出口8，分别用于液体向腔室内的流入和流出。腔室30还包括一个矩形的固定隔板9，用于隔开流入口7和流出口8。该隔板在侧壁2与上下圆筒4、5之间径向延伸，且在底1和顶盖3之间轴向延伸。该隔板9为矩形并且包括两个大致平行的面。该隔板主要具有两项功能，一方面保证活塞的运动导向，另一方面保证流入口和流出口之间的密封。这些功能，尤其是密封功能要求该隔板的准确定位以及隔板与导槽之间的间隙非常小。底、侧壁、顶盖和上下圆筒包括一个导槽10，隔板嵌在导槽10上。圆筒形的活塞11的直径小于腔室的直径，但是大于上下圆筒的直径，它以偏心的方式位于腔室内。活塞11的一半高度处有一个穿孔的平面壁12并且在其中心支撑着两个凸头13，一个朝向底，一个朝向顶盖。该壁还包括一个梨形的径向定向的开口14，该开口以偏心的方式定位。梨形的开口通向在活塞的整个上部开出的槽15。
如图2所示，在这类计量室中通常还使用过滤器20。该圆筒状的过滤器包括一个底19和一个侧壁18。底19形成一个滤网，用于筛出比滤网网眼还大的微粒。过滤器20用于装配在圆筒形的腔室30上，尤其是滤网19要与底1接触，过滤器的侧壁完全靠在腔室的侧壁2上，因此进入流入口的全部液体都必须先通过过滤器。
该过滤器还装有一个周围隆起的密封圈，该隆起可以是环形的半密封圈，也可以是弹性封口。该密封圈保证计量箱与计量器机壳之间(未示出)的密封，使得流入计量器进入管(未示出)的液体只有经过计量箱才能流出排出管(未示出)。
流量计量包括这样的计量箱的作用，它根据的原理是，通过流入口进入活塞内的给定体积的液体将能量传递给活塞，引起了活塞的旋转运动并且通过流出口流出。因此，活塞的每一次旋转都对应给定体积液体的通过。活塞的运动一般是一种振荡运动，活塞的轴围绕腔室的轴画圆并且活塞的槽沿隔板的长度滑动。活塞在腔室中做被导向的运动，其导向是通过在垂向槽以及梨形开口中接合隔板以及在滚柱和下部圆筒之间接合凸头实现的。尽管活塞的平面壁置于上下圆筒之间，但是它仍可在一个平面内活动自如。
构成计量室的许多部件均可使用注模工艺制造。每个部件都用相适应形状的模具进行制造。所采用的注模方法是业内人士公知的传统工艺，采用的材料是一种热塑性材料。
为了改进这些部件的机械特性，尤其是机械强度、摩擦系数、密度、减震或密封性方面，常对这些部件进行表面处理。该表面处理取决于所述部件应该担负的特殊功能。这种处理包括在脱模部件的表面放置一层非常薄的材料，例如为元件的1/100厚度。
通过改变部件的结构为所述部件增加新的功能也是已知的技术。专利EP0627614给出了一种振荡活塞型液体计量器，该计量器包括一个外形为双凹面的隔板。这个独特的形状可以优化活塞与隔板之间空隙从而降低振动的幅度。专利WO9322631公开了一种振荡活塞型水计量器，该计量器中与计量室内壁相连的活塞壁的表面切出槽。活塞切槽可降低对计量室壁的摩擦及被驱动的水微粒在计量器上产生的损害。
为包括计量室的这些部件增加新功能或改进其机械特性所使用的方法是复杂的，并可导致这些部件的制造和安装复杂而且昂贵。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种简易的制造方法，它可以通过注模法直接制造出各种部件，这些部件的机械特性得到改进并相应于每个部件的确定功能，而无需进行脱模后的表面处理，也无需改变现有部件的结构。
该目的通过本发明提供的方法达到，该方法是利用形状与待制造部件相适应的模具，通过注模法制造出至少一个希望改善其机械特性的部件，该方法包括以下步骤：
—注入第一种材料，以至少制成部件外壳的一部分；随后
—至少注入机械特性不同于第一种材料的第二种材料，以制造部件的内芯。
这种注入工艺称为双材料或多材料工艺，该工艺可在脱模后直接获得计量器的一个部件，该部件具有改进的机械特性以及具有增加了功能的特点，而无需再对该部件进行后处理。此外，该计量器部件的内芯和外壳有不同的机械特性，每一部分可实现不同的功能。
作为实施例，期望达到如下功能：
—制造活塞内芯所用材料的强度比外壳材料的强度大，使得活塞的机械强度得到改善；
—由于制造部件的外壳材料具有良好的摩擦特性及内芯材料机械强度高并且轻巧，使得活塞及上下部分的摩擦系数得到改善；
—由于制造部件外壳材料密度小而且内芯材料机械强度高，反之亦然，使得活塞及上下部分的重量减轻；
—由于制造活塞及上下部分时，其内芯所使用的材料坚硬而外壳材料具有较大的弹性，所以液体中的异物通过计量器的状况得到改善而不致损害计量器；
—由于制造活塞及上下部分时，其内芯所使用的材料坚硬而外壳使用的材料具有很大的减震性，所以使得计量器产生的噪音减少；
—由于在制造下部或装配在下部的过滤器时，包括一个合成橡胶质的一体的密封圈，计量室的密封性能实现一体化。
附图说明
参考下列附图，本发明的其它方面和优点将在下文对非限定性的各种实施方式的描述中更为明显：
-图1A、1B表示液体容积测定计量器中已知的一个计量室，分别为分解视图和俯视图；
-图2表示装配在计量室上的过滤器；
-图3A、3B、3C表示根据本发明的活塞制造方法的不同步骤；
-图4A、4B表示根据本发明的方法制造计量室下部的多个连续步骤；
-图5A、5B、5C表示根据本发明的方法制造计量室上部的多个连续步骤。
具体实施方式
本发明的制造方法将结合制造活塞的第一个实施方式来描述，该方法如图3A、3B和3C所示。
该方法在于通过使用相应形状的模具31制造出活塞11。
通过模具外壳11上的一个开出的孔33，将第一种材料32注入模具。这第一种材料用于制造活塞外壳34的一部分。
注入第一种材料后，再通过同一个开孔注入第二种材料35。第二种材料流入第一种材料的内部，制成该部件的内芯36。
图3A表示第一种材料32注入模腔或模具31内一段时间后的情况。图3B表示第二种材料注入的后期阶段。图3C表示制造活塞的材料全部注入时最后阶段的情况。
作为可选项，第二种材料注入完成后，活塞的最后一道加工工序可以是再次注入少量的第一种材料。这样做，可以获得具有连续外壳的活塞，该外壳只由第一种材料构成。
注入通过注入装置进行，材料的流入集中在一个常见的通道中。该注入装置可允许注入多种不同材料，并保障各种材料之间有很好的机械连接。这种注入装置对本领域人员是公知的。
根据本发明方法的第一种实施方式的第一种变型可制造出具有高机械强度的塑料内芯和低摩擦系的外壳的活塞。一个这样制造出的活塞摩擦系数低，还可以改善液体容积计量器的性能，尤其可以改善计量性能并具有很好的耐久性，还可使起动流量更小，并改善了温度稳定方面的性能。此外，这种活塞的制造成本比现有技术低，因为现有技术中要在制造工艺进程中对部件进行表面处理。
这类活塞的制造方法包括注入第一种材料，这是一种具有低摩擦系数的材料，用于制造活塞外壳，随后注入第二种材料，这是一种塑料材料具有高机械强度，用于制造活塞的内芯。第一种材料可以是例如为PTFE或另一种氟聚合物。第二种材料例如可在聚乙烯类化合物中选择，如聚苯乙烯(PS)、丙烯腈丁二烯苯乙(ABS)或丙烯腈苯乙烯(SAN)，亦可在聚丙烯腈类中选择，如非晶质甲基聚异丁烯(PMMA)，还可选择聚盐酸酯(PC)、聚砜树脂(PSU)、氧化聚次苯基物(PPO)或次苯基多硫化物(PPS)。
根据本发明方法的第一种实施方式的第二种变型，制造出的活塞具有塑料材质的内芯和塑料材质但强度比内芯高的外壳。这样制造出来的活塞，其机械特性得到改善，尤其在温度稳定性和微粒机械稳定性方面更好，还改善了对于不同液体通过计量器的稳定性。
这类活塞的制造方法包括注入第一种材料，例如为石墨化聚砜物，用于制造活塞外壳，随后注入第二种材料，例如为聚烯烃，用于制造活塞的内芯，第一种材料的强度要高于第二种材料。
根据本发明方法的第一种实施方式的第三种变型，制造出的活塞具有高机械强度的塑料内芯和密度较小的外壳。这样制造出来的活塞，比传统活塞更轻，但却可保留原有的高机械特性，还可改进液体容积计量器的性能。尤其是根据本方法制造出的活塞对通过计数器的各种侵蚀性液(带有微粒或化学侵蚀性的液体)具有更好的稳定性，计量情况亦可得到改善，起动流量也更低
这类活塞的制造方法包括注入第一种材料，这种材料为密度小的材料，如聚烯烃，用来制造活塞的外壳，随后注入的第二种材料为具有很高机械强度的塑料材料，例如可在苯乙烯类和聚丙烯腈类中选择，用来制造活塞的内芯。
根据本发明方法的第一种实施方式的第四种变型，制造出的活塞具有由坚硬材料制成的内芯和由弹性材料制成的外壳。这样制造出来的活塞，可使由液体带入到计量室的微粒更易通过而不致对计量室造成损害。实际上，当微粒进入计量室时，活塞外壳会随之部分变形以顺应微粒的形状，这样就不致损害或阻滞活塞和活塞接触的下部壁之间的表面。
这类活塞的制造方法包括注入第一种材料，这种材料为一种弹性材料，例如MONSANTO公司销售的SANTOPRENE、杜邦公司销售的HUYTREL或HULS公司销售的EPDM(丙乙二烯单基物)，用来制造活塞的外壳。随后注入第二种材料，这种材料为一种塑料材料，用来制造活塞的内芯。
作为备选方案(图中未示出)，在注入阶段之前，为了协调上述各种变型，将用低密度材料如聚烯烃制造的部件放置于不同的模具中，部件例如可为圆筒形。
作为例子，可选择聚丙烯、TPX或者低或高密度的聚乙烯作为聚烯烃材料。
因而可获得一种活塞，该活塞包括由机械强度高的塑料材料制成的内芯，活塞内部的各个部件均由低密度的材料制成。
根据本发明的制造方法的第二种实施方式包括制造计量室下部的方法。该方法如图4A和4B所示。
根据本发明第二种实施方式第一种变型可制造出带用弹性材料制成的隆起的密封圈的计量室的下部。所述密封圈结合在下部的外侧壁内。
该方法在于用合适形状的模具41制造计量室的下部，可把用不锈金属制造的轴28预先放在模具的镗孔中。
通过在模具外壳中间开出的一个孔，将第一种材料注入模具。这第一种材料用于制造下部的外壳。通过第二个开孔注入第二种材料以在下部的四周制成一个一体密封圈。
该隆起可以是环形的半密封圈，也可以是弹性封口。
如图4A和4B所示，也可以考虑用三种不同的材料制造计量室的下部。图4A表示将第一种材料注入模腔或模具内一定时间后的情况。图4B表示为制造计量室下部，全部注入第二和第三种材时最后阶段的情况。通过在模具外壳中间开出的一个孔43，将第一种材料42注入模具。这第一种材料用于制造计量室下部的外壳44。随后通过同一开口注入第二种材料45，它流入第一种材料的内部兵形成部件的内芯46。与此同时，通过第二个模具开口48注入第三种材料47，以用于在下部周围形成一个整体密封圈49。
根据本发明第二种实施方式第二种变型制造出的下部，包括一个具有高机械强度的塑料内芯和一个外壳，其外壳、特别是与活塞相接触的外壳表面所使用的材料摩擦系数低。
这种下部的制造方法在于注入第一种材料，该材料具有低摩擦系数，例如为PTFE或其它含氟聚合物，用于制造外壳。随后注入第二种材料，该材料为具有很高机械强度的塑性材料，如SAN、ABS或PSU，用于制造所述下部的内芯。
对第二变型来说，可有另一种选择(图中未示出)。用这种备选的方法可制造出过滤器20，该过滤器由具有很高机械强度的塑性材料制成，与一个呈隆起状的密封圈49合成为一体，该密封圈为弹性材料制成，例如为硫化的热塑橡胶TPV，如SANTOPRENE、EPDM或聚氯二烯。
该隆起可以是环形的半密封圈，也可以是弹性封口。
用这种方法将制造出的过滤器与计量室的下部合成在一起。
制造带有一体密封圈的过滤器的方法在于注入第一种材料，该塑性材料具有高机械强度，用于制造过滤器20。随后注入第二种材料，该材料为弹性材料，用来制造密封圈49。
作为第二种实施方式各种变型的备选方案，可在下部的最后加工阶段，待第二种材料注入结束后，再注入少量的第一种材料。以这样的方法制造出来的活塞具有连续的外壳并且外壳只由第一种材料构成。
第二种实施方式各种变型的另一种备选方案包括注入第一种材料，该材料为弹性材料，用于制造外壳，目的是改善微粒的通过状况。
现在参照制造上部的第三种实施方式描述本发明的制造方法。该方法如图5A、5B和4C所示。
该方法是利用相适应形状的模具51制造计量器的上部17。
通过模具外壳上的开出的孔53将第一种材料52注入模具内，第一种材料例如为PTFE或其它含氟聚合物，这种材料摩擦系数低，用来制造与活塞相接触的上部外壳54表面的至少一部分。
第一种材料注入后，通过同一个开口53注入第二种材料55，这种材料具有很高机械强度，例如为PPS、PMMA或PC，第二种材料流入第一种材料的内部，制成上部的内芯56。
图5A表示第一种材料52注入模腔或模具内一段时间后的情况。图5B表示第二种材料55注入一段以后的情况。图5C表示当制造上部的材料全部注入时最后阶段的情况。
作为备选，可待第二种材料注入结束后，再注入少量的第一种材料。以这样的方法制造出来的上部具有连续的外壳并且外壳只由第一种材料构成。

Claims (22)

1.振荡活塞型液体容积计量器的制造方法，该计量器包括一个圆筒形的计量室(30)，该计量室包括以下部件：
由侧壁(2)和具有流入口(7)的底(1)组成的下部(16)；
在下部之上接合有的上部(17)，上部包括装有流出口(8)的顶盖(2)；
放置于上部和下部之间的固定隔板(9)；
偏心放置的圆筒形活塞(11)，它通过在所述活塞的槽(15)内的隔板(9)在计量室内进行运动引导；
一个与所述计量室(30)装配在一起的过滤器(20)，用于过滤从流入口流入的液体；
以及一个密封圈(49)，用于迫使液体流过计量室，以免液体从计量器的进入管直接流向计量室的排出管；
所述制造方法在于，通过注模的方法，用形状与待制造的所述部件相适应的模具制造所述部件中的至少一个，其特征在于，该制造方法包括以下步骤：
-注入第一种材料，以形成所述至少一个部件的外壳的至少一部分；随后
-注入至少一种机械性不同于第一种材料的第二种材料，以形成所述至少一个部件的内芯。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：该方法在于，在制造活塞(11)时，先注入第一种材料(32)，该材料摩擦系数低，用于形成活塞的外壳(34)，随后注入第二种材料(35)，该材料为机械强度高的塑性材料，用于形成活塞的内芯(36)。
3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：该方法在于，在制造活塞(11)时，先注入第一种材料(32)，用于形成活塞的外壳(34)，随后注入第二种材料(35)，用于形成活塞的内芯(36)，第一种材料(32)比第二种材料(35)坚固。
4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：该方法在于，在制造活塞(11)时，先注入第一种材料(32)，该材料密度小，用于形成活塞的外壳(34)，随后注入第二种材料(35)，该材料为机械强度高的塑性材料，用于形成活塞的内芯(36)。
5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：该方法在于，在制造活塞(11)时，先注入第一种材料(32)，该材料为弹性材料，用于形成活塞的外壳(34)，随后注入第二种材料(35)，该材料为硬塑料，用于形成活塞的内芯(36)。
6.如权利要求2～5之一所述的制造方法，其特征在于：该方法还在于，在注入步骤前，将由低密度材料制成的部件定位在模具内。
7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：该方法在于，在制造下部(16)时，先注入第一种材料(42)，该材料摩擦系数低，至少用于形成与活塞接触的外壳表面(44)，随后注入第二种材料(45)，该材料为机械强度高的塑性材料，用于形成所述下部的内芯(46)。
8.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于：该方法还包括一个注入步骤，用于将所述密封圈(49)与下部结合在一起，所述步骤在于注入第三种材料(47)，该材料为弹性材料，用于形成所述密封圈。
9.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述方法在于，通过注模的方法，用形状与待制造的所述下部相适应的模具制造带有一体的所述密封圈(49)的下部(16)，该方法包括以下步骤：
-注入第一种材料，以形成计量室下部的侧壁和底；随后
-注入第二种材料，所述材料为弹性材料，用于形成所述密封圈。
10.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：该方法在于，在制造上部(17)时，先注入第一种材料(52)，该材料摩擦系数低，至少用于形成与活塞接触的外壳表面(54)，随后注入第二种材料(55)，该材料为机械强度高的塑性材料，用于形成所述上部的内芯(46)。
11.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述方法在于，通过注模的方法，用形状与待制造的过滤器相适应的模具制造带有一体的所述密封圈的过滤器，该方法包括以下步骤：
-注入第一种材料，以形成过滤器的侧壁和底；随后
-注入第二种材料，所述材料为弹性材料，用于形成所述密封圈。
12.通过前述权利要求之一的方法制造的振荡活塞型液体容积计量器，该计量器包括一个圆筒形的计量室(30)，该计量室包括以下部件：
由侧壁(2)和具有流入口(7)的底(1)组成的下部(16)；在下部之上接合有上部(17)，上部包括装有流出口(8)的顶盖(2)；放置于上部和下部之间的固定隔板(9)；偏心放置的圆筒形活塞(11)，它通过在所述活塞的槽(15)内的隔板(9)在计量室内进行运动引导；一个与所述计量室(30)装配在一起的过滤器(20)，用于过滤从流入口流入的液体；以及一个密封圈(49)，用于迫使液体流过计量室，以免液体从计量器的进入管直接流向计量室的排出管，
所述计量器的特征在于：构成计量室的所述部件中至少一个由至少两种机械性能不同的材料构成。
13.如权利要求12所述的液体容积计量器，其特征在于：所述活塞(11)由用机械强度高的塑性材料制造的内芯(36)和用摩擦系数低的材料制造的外壳(34)构成。
14.如权利要求12所述的液体容积计量器，其特征在于：所述活塞(11)由用塑性材料制造的内芯(36)和用比内芯材料坚固的塑性材料制造的外壳(34)构成。
15.如权利要求12所述的液体容积计量器，其特征在于：所述活塞(11)由用机械强度高的塑性材料制造的内芯(36)和用密度小的材料制造的外壳(34)构成。
16.如权利要求12所述的液体容积计量器，其特征在于：所述活塞(11)由用坚硬材料制造的内芯(36)和用弹性材料制造的外壳(34)构成。
17.如权利要求12所述的液体容积计量器，其特征在于：所述活塞由用机械强度高的塑性材料制造的内芯构成，其中埋有用密度低的材料制成的部件。
18.如权利要求17所述的液体容积计量器，其特征在于：所述用密度低的材料制成的部件为圆筒形。
19.如权利要求12所述的液体容积计量器，其特征在于：所述下部(16)由用机械强度高的塑性材料制造的内芯(46)构成，至少外壳(44)与活塞接触的表面用摩擦系数低的材料制造。
20.如权利要求19所述的液体容积计量器，其特征在于：计量器下部的侧壁具有一体的所述密封圈(49)，该密封圈呈隆起的形状并由弹性材料制成。
21.如权利要求12所述的液体容积计量器，其特征在于：所述过滤器由机械强度高的塑性材料制成，并且结合有一个呈隆起形状并由弹性材料制成的密封圈。
22.如权利要求12所述的液体容积计量器，其特征在于：所述上部(17)由用机械强度高的塑性材料制造的内芯(56)构成，至少外壳(54)与活塞接触的表面用摩擦系数低的材料制造。
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