DE2925297A1 - Verfahren und vorrichtung zum zusammenbau von akkumulator-platten - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum zusammenbau von akkumulator-platten

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DE2925297A1 DE19792925297 DE2925297A DE2925297A1 DE 2925297 A1 DE2925297 A1 DE 2925297A1 DE 19792925297 DE19792925297 DE 19792925297 DE 2925297 A DE2925297 A DE 2925297A DE 2925297 A1 DE2925297 A1 DE 2925297A1
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Description

- 4 Verfahren und Vorrichtung zum Zusammenbau von Akkumulator-Platten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenbau von Akkumulator-Platten.
Elektrische Batterien oder Akkumulatoren bestehen aus Elektroden und Elektrolyten. Die Elektroden sind normalerweise Metalle und die Elektrolyten flüssig, obgleich auch feste Elektrolyten und nichtmetallische, leitende Elektroden verwendet werden können. Akkumulatoren haben normalerweise metallische Elektroden und Säure-Elektrolyten. Der bekannteste Akkumulator ist der Blei-Akkumulator, der Bleielektroden und Schwefelsäure als Elektrolyt aufweist.
Blei-Akkumulatoren bestehen aus einer Anzahl von Gruppen von parallelen Bleiplatten, die in Schwefelsäure eingetaucht sind, wobei jede Gruppe entweder negative oder positive Polarität besitzt. Die Platten jeder Gruppe werden mittels einer Polbrücke aus Blei miteinander verbunden, die an fluchtende Stromfahnen an den Platten befestigt ist. Eine der Hauptschwierigkeiten bei dem Zusammenbau von Akkumulator-Platten liegt darin, die Platten einer Gruppe so schnell wie möglich und mit dem geringstmöglichen Verlust an Blei mit der Polbrücke zu verbinden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schnelles, einfaches und wirksames Verfahren zur Verbindung der Akkumulator-Platten mit einer Polbrücke oder auch mit Endpolanschlüssen sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verbindung einer Akkumulator-Platte mit einer Polbrücke besteht darin, daß ein Teil der Platte in geschmolzenes Metall in einem Formen-Hohlraum eingetaucht wird, der von einem benachbarten Kanal mit geschmolzenem Metall gefüllt wird, daß man das Metall in dem Hohlraum erstarren läßt, und daß der Hohlraum gekühlt und der Kanal erwärmt wird, um
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einen ständigen Temperaturgradienten zwischen dem Kanal und dem Hohlraum zu schaffen, sodaß eine schnelle Erstarrung des Metalls in dem Hohlraum erzielt wird.
Eine Vorrichtung zur Verbindung einer Akkumulator-Platte mit einer Polbrücke ist dadurch gekennzeichnet, daß es eine Form mit mindestens einem Formen-Hohlraum für eine Polbrücke aufweist, sowie einen diesem Hohlraum benachbarten Kanal zur Führung von geschmolzenem Metall, wobei der Formen-Hohlraum mit Kühlmitteln und der Kanal mit Heizmitteln versehen ist, um einen kontinuierlichen Temperaturgradienten zwischen dem Kanal und dem Hohlraum zu erzeugen.
Bei einer alternativen Vorrichtung zur Befestigung einer Akkumulator-Platte an einer Polbrücke ist eine Form vorgesehen, die mindestens einen Formen-Hohlraum und einen geschmolzenes Metall führenden Kanal enthält sowie ein den Formen-Hohlraum und den Kanal voneinander trennendes Wehr, derart, daß Metall in jeder Richtung über das Wehr zwischen dem Formen-Hohlraum und dem Kanal strömen kann.
Vorzugsweise ist eine thermische Barriere zwischen dem Kanal und dem Formen-Hohlraum vorgesehen.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, in denen ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Verbindung von Bleiplatten mit einer Polbrücke sowie mit Endpolanschlüssen dargestellt ist. Es zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Aufriß einer Form-Station zur Verbindung von Akkumulator-Platten mit Polbrücken,
Fig. 2 eine Draufsicht der Form,
Fig. 3 einen senkrechten Längsschnitt durch die Form-Station mit einem Überlauf-Rückflußsystem,
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Fig. 4 einen senkrechten Schnitt durch eine Pumpe und einen geschmolzenes Blei enthaltenden Behälter,
Fig. 5 ein Diagramm des Pumpen-Kreislaufs,
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer Gruppe von Akkumulator-Platten,
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Polbrücke, die in der Form von Fig. 2 hergestellt wurde, und
Fig. 8 eine Seitenansicht von zwei Plattengruppen, die mit einer Polbrücke gemäß Fig. 7 verbunden sind.
Die Vorrichtung zur Verbindung von Akkumulator-Platten mit aus Blei bestehenden Polbrücken weist eine Stapel-Station für die Akkumulator-Platten, eine Flußmittel-Station und eine Gießform-Station für die Polbrücken auf. Die Gießform-Station enthält eine Form, die mit einer Pumpe in Verbindung steht, welche teilweise in das in einem Behälter befindliche geschmolzene Blei eingetaucht ist.
Akkumulator-Platten 23 werden an der Stapel-Station in der aus Fig. 6 ersichtlichen Weise zusammengestellt. Sie können mittels eines Hubzylinders angehoben oder abgesenkt und mittels eines Wagens 36 der Flußmittel- und der Form-Station zugeführt werden.
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Die Flußmittel-Station enthält einen Tank mit geschmolzenem Flußmittel. Die Akkumulator-Platten werden mittels eines Hubzylinders 34 abgesenkt, und zwar derart, daß nur deren Stromfahnen in das Flußmittel eintauchen. Dann werden die Platten 23 durch Betätigung des Hubzylinders 34 angehoben und mit dem Wagen 36 der Form-Station 12 (Fig. 1) zugeführt.
An der Form-Station 12 werden die Platten 23 mittels des Hubzylinders 34 zu einer Form 50 hin abgesenkt, und zwar derart, daß die Stromfahnen 22 teilweise in Formen-Hohlräume 51 mit geschmolzenem Blei eintauchen. Jeder Formen-Hohlraum 51 enthält genug Blei, um eine Polbrücke 63 gemäß Fig. 7 zu bilden.
Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, weist die Form 50 zwei Metallblöcke 49 auf, die mit einer Anzahl von einzelnen Formen-Hohlräumen 51 versehen ist, welche auf jeder Seite eines Verteilerkanals 52 angeordnet ist, durch den geschmolzenes Metall zugeführt werden kann. Der Verteilerkanal 52 ist in einem eigenen Metallblock 52 A angeordnet, der elektrische Heizelemente 78 aufweist, um das Blei in dem Kanal 52 im flüssigen Zustand zu halten. Unterhalb der Hohlräume 51 sind in dem Gehäuse der Form 50 Kühlmittelkanäle 53 (Fig. 2) vorgesehen, durch welche während des Gießvorganges Kühlwasser geleitet werden kann. In dem Block 52 A ist unmittelbar unterhalb und parallel zu dem Verteilerkanal 52 ein Zuflußkanal 76 angeordnet, der mit dem Verteilerkanal 52 über senkrechte Querkanäle 77 verbunden ist, die entlang der Länge des Verteilerkanals 52 vorgesehen sind. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß das Blei, welches direkt in den Zuflußkanal. 76 gepumpt wird, durch die Querkanäle 77 hochsteigt und den Verteilerkanal 52 gleichmäßig füllt, ohne das eine Turbulenz entsteht, die auftreten könnte, wenn das Blei direkt in den Verteilerkanal 52 gepumpt würde. Dadurch können die Formen-Hohlräume 51 allmählich gefüllt werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß Turbulenz die Oberfläche des geschmolzenen Bleis in den Hohlräumen beeinflußt.
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Zwischen dem Block 52 A und den Formblöcken 49 ist ein Spalt oder eine Schicht aus wärmeisolierendem Material 75 vorgesehen, um eine thermische Barriere zwischen dem heißen Block 52 A und den verhältnismäßig kühlen Formblöcken 49 zu bilden. Dadurch wird ein kontinuierlicher Temperaturgradient zwischen den Blöcken 49 und 52 A erzeugt.
Jeder Formen-Hohlraum 51 hat zwei flache Mulden, die durch einen Graben 55 miteinander verbunden sind. Ein Kernschieber 54 erstreckt sich durch den Graben 55, um einen bogenförmigen Verbindungskanal zwischen den Mulden zu bilden (siehe Fig. 7). Geschmolzenes Blei, welches in einen Hohlraum 51 fließt, strömt in den Graben 55 und unter den Kernschieber 54, um die beiden Mulden miteinander zu verbinden. Die dadurch entstehende Polbrücke 63 weist zwei parallele Platten 64 auf, die durch einen Bogen miteinander verbunden sind, der durch den Kernschieber 54 gebildet wurde. Das Ende jedes Kernschiebers 54, das von dem Hohlraum 51 entfernt ist, ist mit einer U-förmigen Aussparung versehen, welche eine senkrechte Stange 57 umgreift, die an einem Hubzylinder 59 befestigt ist, der betätigbar ist, um die Stange 57 in einer waagrechten Ebene zur Form 50 hin und von dieser weg zu bewegen.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist zwischen jedem Formen-Hohlraum 51 und dem Verteilerkanal 52 ein Wehr 60 angeordnet, der den Pegel des geschmolzenen Bleis in dem Formen-Hohlraum 51 bestimmt. Es ist ein Oberlauf-Rückflußsystem vorgesehen, um einen konstanten Bleipegel in dem Verbindungskanal 52 zu halten, nachdem die Formen-Hohlräume 51 gefüllt sind. Dieses System weist einen Abflußkanal 81 auf, der in dem der Pumpe 13 benachbarten Ende des Blocks 52 A angeordnet ist. Ein Abflußventil 82 ist am Ende des Kanals 81 angeordnet und über eine Rückflußleitung 83 in direkter Verbindung mit dem Behälter 14 mit geschmolzenem Blei. Das Abflußventil 82 wird durch einen nicht dargestellten eigenen Druckluftzylinder betätigt.
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- 9 Die Arbeitsfolge bei dem Gießprozeß ist folgende:
Geschmolzenes Blei wird durch die Pumpe 13 in den Zuflußkanal gepumpt, steigt in den Verteilerkanal 52 und fließt dann ruhig ohne Turbulenz in die Formen-Hohlräume 51, bis ein Niveau zwischen der Oberkante 62 der Form und der Oberkante des Wehrs 60 erreicht ist. Um in jedem Hohlraum 51 genau die richtige Bleimenge zu erhalten, saugt die Pumpe 13 einen Teil des Bleis in dem Verteilerkanal 52 zurück, sodaß das Bleiniveau in dem Verteilerkanal 52 unter die Oberkante des Wehrs 60 fällt. Dadurch wird erreicht, daß das Bleiniveau in den Hohlräumen 51 jedenfalls auf das Niveau der Oberkante des Wehrs 60 fällt. Gleichzeitig mit dem Absaugen durch die Pumpe 13 wird das Abflußventil 82 geöffnet, wodurch Blei aus dem Kanal 52 in den Blei-Vorratsbehälter 14 zurückfließen kann, bis es das Niveau 84 an der Mündung des Abflußkanals 81 erreicht hat. Falls gewünscht, kann das Abflußventil arbeiten, ohne daß die Pumpe zurücksaugt, in welchem Falle das Bleiniveau immer noch bis auf das Niveau 84 fällt. Der Vorteil dieser Überlauf-Anordnung besteht darin, daß das Bleiniveau im Verteilerkanal 52 zu Beginn jedes Gießvorganges konstant ist, wodurch die Notwendigkeit für irgendwelche Zurneßvorrichtungen zwecks Zuführung einer genauen Bleimenge zu den Hohlräumen 51 entfällt. Das System ist somit selbststeuernd und irgendwelche Ungenauigkeiten bezüglich der Bleimenge, die während jedes Zyklus gepumpt wird, werden eleminiert.
Nach dem Füllen der Hohlräume 51 werden die Akkumulator-Platten 23 durch die Hubzylinder 34 abgesenkt, bis die Stromfahnen 22 teilweise in die bleigefüllten Hohlräume eintauchen. Auf Grund des Durchströmens der Kühlkanäle 53 mit Kühlwasser erstarrt das Blei schnell, womit die Polbrücke 63 an die Stromfahnen 22 angegossen ist.
Die Kernschieber 54 werden nun von den Hohlräumen 51 abgezogen, indem die horizontalen Schienen 57 von der Form 50 wegbewegt
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werden. Nun die kann die komplette Einheit aus Akkumulator-Platten 23 und den zugehörigen Polbrücken 64 aus der Form entnommen werden, indem Auswerf-Stangen 70 gegen die Polbrücken 64 geschoben werden. Die Stangen 77 sind an einer Platte 71 angebracht, die durch einen Hydraulikzylinder 72 hin- und herbewegt werden kann.
Nachdem die Einheit aus Platten und Brücken aus der Form 50 entnommen wurde, können die Kernschieber 54 in ihre ursprüngliche Lage zurückgeführt werden und der Verteilerkanal 52 kann von der Pumpe 13 wieder mit Blei gefüllt werden.
Aus Fig. 8 ist ersichtlich, daß jede Platte 64 der Polbrücke 63 an eine eigene Gruppe von Platten 23 angegossen ist, sodaß jede Gruppe von der anderen durch den Bogen 58 in einem Abstand gehalten ist.
Wenn die beiden durch die Polbrücke 63 verbundenen Plattengruppen in einem Akkumulator angeordnet werden, überbrückt der Bogen 58 die Zwischenwand in dem Akkumulator-Gehäuse.
Die Form 50 hat neben den Formen-Hohlräumen 51 für die Polbrücken zwei zusätzliche Hohlräume 80 für die Endpol-Anschlüsse des Akkumulators. Da diese Anschlüsse keine Zwischenwand zu überbrücken brauchen, sind die Hohlräume 50 nicht mit Kernschiebern 54 versehen.
Die gesamte Arbeitsfolge, angefangen von dem geordneten Stapeln der Akkumulator-Platten auf der Stapel-Station bis zur Bildung der fertigen Einheit aus Platten und Brücken kann schnell und mit einem äußerst geringen Verlust an Blei durchgeführt werden. Es besteht keine Notwendigkeit, die in die Formen-Hohlräume eingeführte Bleimenge abzumessen, da diese Menge durch die Höhe des Wehrs 60, das überlauf-Rückflußsystem und/oder das Zurücksaugen der Pumpe gesteuert wird.
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Gemäß Fig. 4 ist die Pumpe 13 direkt an einem Tragkörper befestigt, der auf einer Seite des Behälters 14 für das geschmolzene Blei 15 befestigt ist. Der Behälter 14 enthält elektrische Heizspiralen 210, um das Blei im geschmolzenen Zustand zu halten. Die Pumpe 13 weist ein Metallgehäuse mit einem Pumpenzylinder 201 auf, in welchem ein Hubkolben 200 angeordnet ist, der an einen Pneumatik-Zylinder 301 oberhalb des Pumpenkörpers angebracht ist. Das untere Ende des Pumpengehäuses ist von einer Platte 250 geschlossen, die Einlaß- und Auslaßventile 202 und 203 enthält, welche an BetätigungsStangen 251 angebracht sind. Diese Stangen 251 erstrecken sich nach oben durch Bohrungen im Pumpengehäuse und ihre oberen Enden sind an Pneumatik-Zylindern 302, 303 befestigt. Der Pneumatik-Zylinder 301 enthält einstellbare Begrenzungsanschläge 270 zur Festlegung des Hubs der Pumpe und damit der gepumpten Bleimenge. Dieser Effekt kann auch durch ein einstellbares Glied 200 A in der Verbindung zwischen dem Kolben 200 und dem Pneumatik-Zylinder 301 erreicht werden.
Der Förderkanal 204 der Pumpe erstreckt sich senkrecht nach oben zu einem waagrechten Kanal 205, der bei eingebauter Pumpe direkt mit einem Kanal 206 in dem Haltekörper 260 fluchtet. Dieser Kanal 206 ist seinerseits in Verbindung mit dem Zuflußkanal 76.
Das Rücksaugen durch die Pumpe wird mit Hilfe eines Ventilsystems ermöglicht, das in Fig. 5 dargestellt ist. Fig. 5 zeigt den Kolben 200 und die Ventile 202 und 203, deren Pneumatik-Zylinder 3O1, 302 und 303 mit zwei getrennten Luftleitungen 92 und verbunden sind. Zwischen dem Pneumatik-Zylinder 301 und den Leitungen 92 und 93 sind Luftregelventile 101 und 102 angeordnet. Ähnliche Luftregelventile 103 und 104 bzw. 105 und 106 sind zwischen den Luftleitungen 92, 93 und dem Pneumatik-Zylinder bzw. 303 vorgesehen. Zwischen dem Pneumatik-Zylinder 303 und dem Regelventil 105 ist außerdem ein Druckbehälter 107 eingeschaltet.
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Alle Luftventile erlauben es, die Pneumatik-Zylinder des Kolbens und der Ventile frei zu betätigen, sie sind jedoch eingestellt für veränderliche Drosselung der aus den Pneumatik-Zylindern austretenden Luft.
Der Pumpvorgang, beginnend mit dem ersten Aufwärtshub des Pumpenkolbens ist folgender:
Die Luftleitung 93 wird geöffnet, und Luft gelangt über das Luftventil 102 zu dem Pneumatik-Zylinder 301, um den Kolben 200 anzuheben. Gleichzeitig gelangt Luft durch das Ventil 104 in den Pneumatik-Zylinder 302, um das Einlaßventil 202 zu öffnen. Dadurch fließt geschmolzenes Blei aus dem Behälter 14 über das Einlaßventil 202 in die Pumpe 13. Am Ende des ersten Aufwärtshubes des Kolbens 200 wird die Luftleitung 93 geschlossen und die Luftleitung 92 geöffnet. Der Kolben 200 beginnt dann seinen Abwärtshub, welcher bewirkt, daß das Einlaßventil 202 geschlossen und das Auslaßventil 203 geöffnet wird, sodaß Blei durch das Auslaßventil 203 in den Förderkanal 204 und damit in den Zuflußkanal 76 gelangen kann. Beim nächsten Aufwärtshub des Kolbens 200, d.h. wenn die Luftleitung 93 geöffnet und die Luftleitung 92 geschlossen wird, bleibt das Auslaßventil 203 für eine kurze Zeit geöffnet auf Grund des Druckaufbaus in dem Druckbehälter 107, der gegen den Luftdruck arbeitet, der von der durch das Ventil 106 in den Pneumatik-Zylinder 303 strömenden Luft erzeugt wird. Gleichzeitig bleibt das Einlaßventil 202 auf Grund eines Druckaufbaus zwischen dem Pneumatik-Zylinder 302 und dem Ventil 103 geschlossen.
Die Luftleitung 93 ist auch mit dem Pneumatik-Zylinder verbunden, der das Abflußventil 82 betätigt, und dieses Ventil wird während des Aufwärtshubes des Kolbens 200 geöffnet, damit Blei in den Behälter 14 zurückfließen kann. Die Drosselung in den Luftventilen kann so eingestellt werden, daß, wenn der Druckaufbau in dem Pneumatik-Zylinder 303 ausreichend ist, um das Auslaßventil 203 zu schließen, das Einlaßventil 202 öffnet und Blei aus dem Be-
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hälter 14 angesaugt wird. Nun kann der Pumpenzyklus wiederholt werden.
Es ist ersichtlich, daß viele unterschiedliche Formen und Größen von Polbrücken und Endpol-Anschlüssen durch entsprechende Ausbildung der Formen-Hohlräume erzeugt werden können.
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Claims (9)

  1. PATENTANWALT
    Ing. Eberhardt SPEIDEL
    Kanzlei: Waldpromenade 26 Telefon: München (0 89) 8 50 50 Telegramm: Germarkpat Gauting Pattnunwatt E. SfMl(M · Pottfach 13S0 · D-8035 Qiutlng 2
    Datum:
    Ihre Zeichen:
    Unsere Zeichen: S 1148
    Thomas Blackledge Stamp, Cheltenham,Glos., Großbritannien
    Patentansprüche
    Verfahren zur Verbindung einer Akkumulator-Platte mit einer Metall-Polbrücke oder einem Anschluß, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Platte in geschmolzenes Metall in einem Formen-Hohlraum getaucht wird, der von einem benachbarten, geschmolzenes Metall führenden Kanal gefüllt wird und man dann das Metall in dem Hohlraum er- : starren läßt, wobei der Hohlraum gekühlt und der Zuflußkanal erhitzt wird, um einen kontinuierlichen Temperaturgradienten zwischen dem Kanal und dem Hohlraum zu erzeugen.
  2. 2. Verfahren zur Verbindung einer Akkumulator-Platte mit einer Metall-Polbrücke oder einem Anschluß, dadurch gekennzeichnet, daß ausreichend geschmolzenes Metall in einen Formen-Hohlraum eingeführt wird, um diesen zu überfüllen, daß der Metallpegel in dem Hohlraum abgesenkt wird, indem überschüssiges Metall über ein Wehr fließt, daß ein Teil der Platte in das Metall in dem Hohlraum eingetaucht wird und man dann das Metall erstarren läßt.
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  3. 3. Vorrichtung zur Verbindung einer Akkumulator-Platte mit einer Metall-Polbrücke oder einem Anschluß, gekennzeichnet durch eine Form (50), mindestens einen Formen-Hohlraum (51) für die Brücke oder den Anschluß, einen geschmolzenes Metall führenden Kanal (52), der dem Formen-Hohlraum (51) benachbart angeordnet ist, Kühlmittel (53) für den Formen-Hohlraum (51) und Heizmittel (78) für den Kanal (52) zwecks Erzeugung eines kontinuierlichen Temperaturgradienten zwischen dem Kanal (52) und dem Formen-Hohlraum (51).
  4. 4. Vorrichtung zur Verbindung einer Akkumulator-Platte mit einer Metall-Polbrücke oder einem Anschluß, gekennzeichnet durch eine Form (50) mit mindestens einem Formen-Hohlraum (51), einen diesem benachbarten, flüssiges Metall führenden Zuflußkanal (52) und ein Wehr (60), das den Formen-Hohlraum (51) von dem Zuflußkanal (52) trennt, sodaß Metall in der einen oder in der anderen Richtung über das Wehr (60) strömen kann.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuflußkanal (52) eine Abflußöffnung (84) aufweist, die unterhalb des Wehrs (60) liegt.
  6. 6. Vorrichtung zum Verbinden einer Mehrzahl von Akkumulator-Platten mit einer Metall-Polbrücke oder einem Anschluß, gekennzeichnet durch eine Heizvorrichtung (78) in oder an einem Zuflußkanal (52) für geschmolzenes Metall und/oder einer Kühlvorrichtung (53) in oder an einer Form (51), die mit dem Zuflußkanal (52) in Verbindung steht.
  7. 7. Vorrichtung zur Verbindung einer Mehrzahl von Akkumulator-Platten mit einem metallischen Verbindungsstück, gekennzeichnet durch einen flüssiges Metall führenden Zuflußkanal (52) und eine damit in Verbindung stehenden Gießform (51) und eine Zone mit verringerter Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Kanal (52) und der Form (51).
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  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet/ daß der flüssiges Metall führende Zuflußkanal (52) oberhalb eines Förderkanals (76) angeordnet und mit diesem über eine Mehrzahl von Stichkanälen (77) in Verbindung steht, die entlang der Länge des Zuflußkanals (52) angeordnet sind.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem eine Lade-Station für die Akkumulatoren-Platten und eine Flußmittel-Station aufweist.
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