BR112020020960B1 - Sapata de lingotamento para uma máquina de lingotamento contínuo de grade de bateria com um tambor rotativo com uma cavidade de molde nele - Google Patents

Abstract

MÁQUINA E SAPATA DE LINGOTAMENTO CONTÍNUO DE GRADE DE BATERIA. Uma sapata para dispensar chumbo fundido em uma cavidade de molde de um tambor rotativo para lingotamento contínuo de uma trama de uma pluralidade de grades conectadas em série para baterias de chumbo-ácido. A sapata pode ter uma fenda de orifício alongada em uma face confrontante ao tambor, uma abertura da fenda de fornecimento de chumbo fundido em uma porção recuada superior da fenda de orifício e um excesso de fenda de retorno de chumbo fundido comunicando-se com a porção recuada a jusante da fenda de fornecimento.

Description

Referência a Pedidos Relacionados

[0001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório dos Estados Unidos N°. 62/656.633 depositado em 12 de abril de 2018, do qual todo o conteúdo é incorporado neste documento em sua totalidade por referência.

Campo técnico

[0002] Esta invenção se refere a grades de bateria de chumbo-ácido e, mais particularmente, a uma máquina e sapata de lingotamento contínuo de grade de bateria.

Antecedentes

[0003] Várias máquinas para lingotamento de grades de bateria de forma contínua foram desenvolvidas. Algumas dessas máquinas têm um tambor de ferro fundido rotativo com uma cavidade de molde de uma pluralidade do padrão de grade de bateria desejado formado em uma superfície periférica cilíndrica do tambor e uma sapata de um metal de alta condutividade térmica, como alumínio-bronze ou aço, é posicionado no confronto e relação de encaixe justo com um segmento arqueado do tambor. A sapata tipicamente tem uma abertura de fenda de orifício que se estende genericamente axialmente na face do tambor. Tipicamente, o excesso de chumbo fundido é fornecido a uma pressão superatmosférica à fenda de orifício para preencher a porção do molde do tambor rotacionando pela fenda para, desse modo, lingotar continuamente uma trama alongada ou tira de grades de bateria sucessivas conectadas. O excesso de chumbo fundido é direcionado de volta a um cadinho de chumbo de uma fornalha a qual funde o chumbo fornecido ao orifício e o mantém em uma condição fundido no pote.

[0004] Tal máquina e sapata de lingotamento contínuo são divulgados na Patente dos Estados Unidos 4.415.016 atribuída ao requerente deste pedido de patente. Sapatas da técnica anterior para máquinas de lingotamento contínuo de grade de bateria também são divulgadas na Patente dos Estados Unidos 4.544.014 e 4.545.422 atribuídas ao requerente deste pedido. Este tipo de máquina produz grades de bateria satisfatórias quando operada sob condições cuidadosamente controladas, particularmente se as temperaturas de porções da sapata e do tambor forem mantidas dentro de faixas estreitas selecionadas. No entanto, vários problemas ocorreram ao tentar produzir consistentemente grades da mais alta qualidade em uma alta velocidade ou taxa de produção durante um longo período de operação contínua de máquina. Quando operando por um período prolongado de produção contínua, alguns dos problemas têm sido o chamejar de chumbo entre as ranhuras do molde do tambor e, assim, o chamejar nos fios da grade, falta de preenchimento completo das ranhuras do molde do tambor com chumbo fundido e, portanto, fios de grade subdimensionados e sulcos (seams) soldados a frio ou junções da lingueta (lug) com fios adjacentes da grade lingotada (juntas trançadas ou soldadas a frio) distintos de uma junta homogeneamente fundida do terminal com as porções de fio adjacentes da grade lingotada. Essas juntas trançadas ou formadas a frio produzem grades com má qualidade estrutural e uma capacidade de transporte de corrente significativamente reduzida da grade.

Sumário

[0005] Em pelo menos algumas implementações, uma sapata de lingotamento para uma máquina de lingotamento contínuo de grade de bateria pode incluir um corpo com uma abertura de fenda de orifício longitudinalmente alongada em uma face configurada para confrontar um tambor rotativo com uma cavidade de molde no mesmo, uma abertura de fenda de fornecimento de chumbo fundido longitudinalmente na fenda de orifício e a montante da face em relação à direção do fluxo de chumbo fundido na fenda de orifício, e uma fenda de retorno de chumbo fundido em excesso alongada longitudinalmente separada da fenda de fornecimento e abrindo na fenda de orifício a jusante da fenda de fornecimento. Em pelo menos algumas implementações, a fenda de fornecimento pode ser inclinada para baixo em relação à direção de rotação do tambor após a fenda de orifício. Em pelo menos algumas implementações, a fenda de retorno da fenda de orifício pode ser inclinada para baixo em relação à direção de rotação do tambor após a fenda de orifício.

[0006] Em pelo menos algumas implementações, o corpo pode incluir uma passagem de fornecimento de chumbo fundido comunicando-se com a fenda de fornecimento a montante e pelo menos substancialmente ao longo da extensão longitudinal da fenda de fornecimento. A passagem de fornecimento pode ser configurada para receber chumbo fundido através de uma entrada e para descarregar através de uma saída o excesso de chumbo fundido não fornecido à fenda de orifício.

[0007] Em pelo menos algumas implementações, o corpo pode incluir uma passagem de retorno de chumbo fundido separada da passagem de fornecimento e comunicando-se com a fenda de retorno a jusante e pelo menos substancialmente ao longo do comprimento longitudinal da fenda de retorno. A passagem de retorno pode ter uma entrada de chumbo fundido adjacente a uma extremidade e ser configurada para receber o excesso de chumbo fundido da fenda de retorno e descarregá-lo através de uma saída adjacente à outra extremidade da passagem de retorno. A passagem de retorno pode ser configurada para receber chumbo fundido através de sua entrada e para descarregar esse chumbo fundido e o excesso de chumbo fundido da fenda de retorno através da saída da passagem de retorno.

[0008] Em pelo menos algumas implementações, um tubo de fornecimento de retorno de chumbo fundido axialmente alongado pode ser recebido na passagem de retorno com um diâmetro externo menor que o diâmetro interno da passagem de retorno e com um bocal adjacente à saída de chumbo fundido da passagem de retorno. O tubo de fornecimento de retorno pode ter passagens de saída espaçadas através da parede do tubo configuradas para descarregar chumbo fundido na passagem de retorno.

Breve Descrição dos Desenhos

[0009] A seguinte descrição detalhada de certas modalidades e o melhor modo será estabelecida com referência aos desenhos anexos, nos quais: a Figura 1 é uma vista lateral elevada de uma máquina para lingotamento contínuo de grades de bateria; a Figura 2 é uma vista da máquina de lingotamento contínuo da Figura 1; a Figura 3 é uma vista em planta fragmentária de uma tira ou trama de grades de bateria lingotadas continuamente; a Figura 4 é uma vista em planta fragmentada da separação de grades de bateria individuais da trama contínua da Figura 3; a Figura 5 é uma vista em perspectiva de uma forma de uma sapata de lingotamento contínuo que pode ser usada na máquina da Figura 1; a Figura 6 é uma vista em corte ampliada feita na linha 6-6 da Figura 5; a Figura 7 é uma vista fragmentária ampliada da porção da Figura 6 no círculo 7; a Figura 8 é uma vista em corte fragmentária ampliada feita na linha 8-8 da Figura 5; a Figura 9 é uma vista fragmentária ampliada da porção da Figura 8 no círculo 9; a Figura 10 é uma vista fragmentária ampliada da porção da Figura 8 no círculo 10; a Figura 11 é uma vista traseira da sapata da Figura 5 com uma porção cortada e em seção para ilustrar um tubo de retorno de chumbo fundido da passagem de retorno opcional na sapata; a Figura 12 é uma vista lateral do tubo de retorno; a Figura 13 é uma vista em corte do tubo de retorno; e a Figura 14 é uma vista fragmentária ampliada da porção da Figura 13 no círculo 14.

Descrição Detalhada

[0010] Nos desenhos, as Figuras 1 e 2 ilustram uma máquina de lingotamento contínuo de grade de bateria 20 com um tambor de fundição de grade de bateria 22 apoiado para rotação no conjunto de mancal 24 transportado por uma estrutura 26. Em uso, o tambor é acionado para rotação na direção indicada pela seta 28 na Figura 1 por um motor elétrico 30 que pode ser um motor elétrico de velocidade variável. Uma cavidade de molde 32 com um padrão de grade de bateria predeterminado desejado é usinada em uma superfície cilíndrica periférica externa 34 do tambor. Normalmente, a cavidade de molde pode ter um número inteiro de uma pluralidade do padrão de grade desejado predeterminado na superfície cilíndrica do tambor. Em uso, o chumbo fundido pode ser fornecido através de uma sapata 36 para uma porção confrontante da cavidade de molde 32 do tambor rotativo para formar uma tira ou trama contínua 38 de grades de bateria conectadas que são removidas do tambor a jusante da sapata, tal como passando em torno de um rolo 40 a jusante da sapata.

[0011] Chumbo fundido a uma pressão superatmosférica pode ser fornecido à sapata por uma bomba 42 de um cadinho de chumbo 44 de um forno 46. A bomba pode ser acionada por um motor elétrico 48 de velocidade variável, a velocidade da qual pode ser variada e controlada para selecionar, variar conforme necessário e controlar a pressão superatmosférica e/ou taxa de fluxo na qual chumbo fundido é fornecido à sapata. O excesso de chumbo fundido pode ser retornado da sapata para o cadinho de chumbo 44.

[0012] Como mostrado na Figura 3, a trama 38 lingotada pode ter uma pluralidade de grades de bateria 50 conectadas tipicamente do mesmo comprimento de trama longitudinal A e largura transversal de trama B e cada uma com uma lingueta de conector 52. Como mostrado na Figura 4, a trama pode ser separada em grades individuais separadas 50. A trama e, assim, cada grade 50 pode ter geralmente fios de grade que se estendem longitudinalmente e lateralmente espaçados 54 e geralmente fios de grade que se estendem lateral ou transversalmente e longitudinalmente espaçados 56. A trama e, portanto, cada grade pode incluir fios que se estendem longitudinalmente 58 e 60 os quais em uma grade individual podem ser fios de estrutura superior e inferior, respectivamente, e fios que se estendem lateralmente ou transversalmente 62 e 64 os quais em uma grade individual podem ser fios de estrutura de extremidade ou lateral. Na trama, os fios laterais 62 e 64 podem ter uma largura longitudinal pelo menos duas vezes aquela dos fios laterais intermediários 56 de modo que, quando cortados e separados em grades individuais, os fios de extremidade 62' e 64' podem desejavelmente ter uma largura igual ou maior que a fios laterais imediatos 56. Os fios longitudinais superior e inferior 58 e 60 podem ter uma largura e/ou profundidade maior do que os fios longitudinais intermediários 54. Uma estrutura periférica 66 de cada grade formada pelos fios interconectados 58, 60, 62' e 64' pode fornecer a cada grade resistência estrutural suficiente para ser prontamente processada e montada em uma bateria.

[0013] Como mostrado na Figura 2, a cavidade de molde 32 no tambor pode ter ranhuras circunferencialmente contínuas e axialmente espaçadas em sua superfície periférica cilíndrica as quais formam os fios longitudinais lingotados 54, 58 e 60 da trama e após o corte dos fios de grade longitudinais individuais. A cavidade de molde 32 também pode ter ranhuras que se estendem axialmente e circunferencialmente espaçadas em sua superfície cilíndrica que formam os fios laterais 56, 62 e 64 da trama lingotada e após o corte de cada grade individual 50. A cavidade de molde 32 na superfície cilíndrica do tambor também terá um recesso apropriado para lingotar uma lingueta 52 como parte de cada grade 50 da trama de grades contínuas. Normalmente, cada grade da trama lingotada terá essencialmente o mesmo comprimento longitudinal A e largura transversal B e, após a separação da trama, cada grade individual terá substancialmente o mesmo comprimento A e largura B.

[0014] Pessoas versadas entendem e sabem que os fios laterais intermediários 56 podem ser dispostos em outros padrões nos quais eles não são substancialmente perpendiculares aos fios longitudinais 54 e os fios laterais intermediários 56 podem se estender em um ângulo em relação aos fios inferior e superior 58 e 60 e podem ser inclinados para se estender em direção à lingueta 52.

[0015] Pessoas versadas sabem como projetar e construir uma variedade de máquinas de lingotamento contínuo e tambores com uma cavidade de molde adequada para lingotamento contínuo de uma trama de uma ampla variedade de uma pluralidade de grades conectadas e, portanto, a construção da máquina 20, tambor rotativo 22 e forno 46 não será mais descrito aqui. Uma máquina de lingotamento contínuo é divulgada na Patente dos Estados Unidos 4.509.581 a qual é incorporada aqui em sua totalidade por referência.

[0016] Figura 5 ilustra a sapata 36 para dispensar chumbo fundido em uma cavidade de um tambor rotativo para lingotamento contínuo de uma trama de uma pluralidade de grades conectadas. Como mostrado nas Figuras 5 e 6, esta sapata pode ter um corpo 68 com uma face frontal geralmente arqueada 70 com uma fenda de orifício axialmente alongada 72 na mesma, a qual pode enfrentar um tambor rotativo (como o tambor 22) e pode se estender axialmente ou longitudinalmente geralmente paralela ao eixo de rotação do tambor. O comprimento longitudinal da fenda de orifício 72 pode se estender ao longo de toda a largura axial da cavidade de molde 32, incluindo a porção de lingueta da cavidade de molde. Em uso, o excesso de chumbo fundido pode ser fornecido à fenda de orifício 72 através de uma fenda de fornecimento que se estende longitudinalmente 74 que pode abrir em uma porção recuada superior da fenda de orifício 72 e pode se estender longitudinalmente substancialmente por todo o comprimento longitudinal da fenda de orifício. Desejavelmente, a fenda de fornecimento é inclinada para baixo em relação à direção de rotação do tambor após a fenda de orifício para facilitar o fluxo de chumbo fundido para a porção da cavidade de molde que passa pela fenda e o retorno do excesso de chumbo fundido da fenda de orifício. Como mostrado na Figura 7, a fenda de fornecimento 74 pode ser inclinada para baixo (em relação à direção de rotação do tambor) em um ângulo interno agudo 0 em relação a um raio R do tambor estendido através do centro arqueado da fenda de orifício 72 na faixa de cerca de 50° a 70°, desejavelmente 55° a 65° e de preferência cerca de 60°.

[0017] Como mostrado na Figura 6 e 7, a extremidade a montante desta fenda de fornecimento 74 abre para uma passagem de fornecimento de chumbo fundido 76 que pode se estender axialmente ao longo do comprimento do corpo da sapata 68 e se comunicar com um conector de entrada 78 em uma extremidade do corpo e um conector de saída 80 na outra extremidade do corpo. Geralmente, radialmente para fora da passagem de fornecimento, uma fenda de isolador arqueada 81 pode se estender genericamente axialmente por todo o corpo para diminuir a transferência térmica de calor do chumbo fundido na passagem de fornecimento para o corpo da sapata.

[0018] Em uso, mais chumbo fundido é fornecido através da fenda de fornecimento 74 para a fenda de orifício 72, em seguida, é dispensado na cavidade de molde 32 do tambor rotativo e o excesso de chumbo fundido é retornado da fenda de orifício através de uma fenda de retorno 82 que se comunica com o recesso da fenda de orifício a jusante da fenda de fornecimento 74 e está inclinado para baixo para longe da fenda de orifício 72 em relação ao sentido de rotação do tambor. Como mostrado na Figura 7, a fenda de retorno 82 pode ser inclinada para baixo para longe da fenda de orifício 72 em um ângulo interno agudo β em relação a uma extensão do raio R do tambor através do centro arqueado da fenda de orifício 72 que pode estar na faixa de 20° a 40°, desejavelmente 25° a 35° e de preferência cerca de 30°. Esta fenda de retorno é longitudinalmente alongada e desejavelmente pode se estender por todo o comprimento longitudinal do recesso da fenda de orifício 72. A área da seção transversal mínima da fenda de retorno 82 pode ser da ordem de quatro a dez vezes maior do que a área da seção transversal mínima da fenda de fornecimento 72, desejavelmente seis a oito vezes maior do que aquela da fenda de fornecimento e, de preferência, cerca de sete vezes maior do que a fenda de fornecimento.

[0019] A extremidade a jusante da fenda de retorno 82 pode se comunicar com e abrir para uma passagem de retorno 84 que se estende geralmente axialmente através do corpo da sapata e se comunica em uma extremidade com um conector de entrada de chumbo fundido 86 e na outra extremidade com um conector de saída de chumbo fundido 88. Uma fenda de isolador arqueada 90 geralmente radialmente para fora da passagem de retorno pode se estender através do corpo 68 da sapata para reduzir a transferência de calor do chumbo fundido na passagem de retorno e a fenda de retorno para o corpo da sapata.

[0020] Ao lingotar uma trama contínua de grades de bateria, o chumbo fundido dispensado da fenda de orifício 72 para as ranhuras circunferenciais da cavidade de molde do tambor 32 tende a fluir a montante no sentido contrário ao sentido de rotação do tambor. Portanto, para inibir este fluxo a montante, como mostrado nas Figuras 5 e 8, a sapata tem uma série de nervuras espaçadas axialmente 90, 92 se estendendo circunferencialmente a montante da borda superior da fenda de orifício e se projetando radialmente para fora da face arqueada 72 da sapata com cada nervura em seção transversal configurada para ser recebida de perto em uma ranhura circunferencial associada da cavidade de molde 32 na qual um dos fios da grade longitudinal é lingotado. Como mostrado na Figura 9, as nervuras 90 recebidas nas ranhuras de cavidade nas quais os fios longitudinais intermediários 54 são lingotados podem ser menores ou de outra forma ter uma área de seção transversal diferente daquela das nervuras 92 (Figura 10) recebidas nas ranhuras circunferenciais no cavidade de molde na qual os fios longitudinais superior e inferior 58, 60 da grade são lingotados. Tipicamente, um fio superior 58 de uma grade e sua nervura associada 92 pode ter uma área de seção transversal maior do que a de um fio inferior 60 e sua nervura associada. As superfícies externas de cada nervura 90, 92 podem ser projetadas e construídas para ter uma pequena folga com a superfície correspondente de sua ranhura associada da cavidade de molde 32 de cerca de 0,000 a 0,003 milésimos de polegadas (0,0762 milésimos de milímetro).

[0021] Como mostrado na Figura 5, a fenda de orifício 72 e as porções associadas das fendas de fornecimento e retorno 74, 82 se estendem geralmente axialmente ou longitudinalmente significativamente além ou para fora da ranhura da cavidade de molde 32 formando os fios da estrutura superior 58 para se estenderem e desejavelmente ligeiramente além da extensão axial dos recessos da cavidade de molde formando a lingueta 52 das grades de bateria da trama contínua. Foi empiricamente determinado que a construção, disposição e orientação da fenda de orifício, fornecimento e retorno 72, 74, 82 melhora o lingotamento e integridade de cada lingueta 52 e a homogeneidade de sua fusão e fixação com o fio de estrutura 58 associado das grades lingotadas e diminui significativamente, se não essencialmente, elimina qualquer solda a frio e sulcos entre eles. Acredita-se que isto seja devido a significativamente menos preenchimento ou fluxo ascendente de chumbo fundido em relação à direção de rotação do tambor, pois a porção inicial do recesso da cavidade de molde formando a lingueta fundida 52 se move para baixo para o registro com esta porção da fenda de orifício 72 e o chumbo fundido que entra neste recesso permanece em uma condição fundido por um período de tempo suficiente para resultar em um fluxo conjunto e lingotamento homogêneo da lingueta com o fio adjacente da estrutura conforme este fio está sendo lingotado e solidifica ao longo da extensão longitudinal e lateral do fixação e fusão da lingueta neste fio de estrutura. Independentemente de qualquer explicação teórica, foi empiricamente determinado que a melhoria desta lingueta lingotada e interface de fio da lingueta ocorre mesmo que a temperatura do chumbo fundido fornecido à sapata esteja a uma temperatura mais baixa do que a das sapatas da técnica anterior.

[0022] A área de fluxo transversal mínima da fenda de orifício 72 através da face confrontante é significativamente maior do que a área de fluxo transversal mínima da fenda de fornecimento 74 e em algumas implementações pode estar na proporção ou intervalo de 8:1 a 15:1 e desejavelmente na faixa de proporção de 9:1 a 11:1. Em uma implementação prática, a fenda de orifício tem uma largura de 0,270 de uma polegada (6,858 milímetros), a fenda de fornecimento tem uma largura de 0,025 polegada (0,635 milímetro) e cada uma tem um comprimento longitudinal de 4,787 polegadas (121,5898 milímetros). Em pelo menos algumas implementações, uma área de fluxo transversal mínima da fenda de orifício 72 pode ser substancialmente igual ou maior do que a área de fluxo transversal mínima da fenda de retorno 82 e pode estar na proporção ou intervalo de 1:1 a 3:1 e desejavelmente na proporção ou intervalo de 1:1 a 2:1. Em uma implementação prática, a fenda de orifício 72 tem uma largura de 0,270 de uma polegada (6,858 milímetros), a fenda de retorno 82 tem uma largura de 0,180 de uma polegada (4,572 milímetros) e cada uma tem um comprimento longitudinal de 4,787 polegadas (121,5898 milímetros). Em pelo menos algumas implementações, a área de fluxo transversal mínima da fenda de retorno 82 é substancialmente maior do que a área de fluxo transversal mínima da fenda de fornecimento 74 e pode estar na proporção ou faixa de 5:1 a 10:1 e desejavelmente 6:1 a 9:1. Numa implementação prática, a fenda de retorno 82 tem uma largura de 0,180 de uma polegada (4,572 milímetros), a fenda de fornecimento tem uma largura de 0,025 de uma polegada (0,635 milímetro) e cada uma tem um comprimento longitudinal de 4,787 polegadas (121,5898 milímetros). Em pelo menos algumas implementações, um sapata pode ser usada em uma máquina de lingotamento contínuo para produzir uma trama de uma pluralidade de grades lingotadas continuamente, cada uma tendo, por exemplo, um comprimento longitudinal A de 147 mm e uma largura transversal nominal B de 132 mm, uma espessura de 1 mm, e pesando cerca de 43 gramas de uma liga de chumbo.

[0023] A fenda de orifício 72 e fendas de fornecimento e retorno separadas associadas 74, 82 se estendendo longitudinalmente ou axialmente através da cavidade de molde 32 do tambor tem as vantagens práticas significativas de fornecer períodos mais longos de lingotamento contínuo de tramas de grades de bateria conectadas sem ter que limpar e remover a escória, as partículas de chumbo solidificadas e outros contaminantes da sapata, a capacidade de lingotar continuamente tramas a uma temperatura de chumbo fundido e temperatura da sapata mais baixa, uma taxa de produção máxima significativamente aumentada, estrutura de grão melhorada do chumbo das grades lingotadas, significativamente melhorada estrutura e integridade das grades lingotadas, controle aprimorado do processo de lingotamento contínuo, e capacidade de lingotamento aprimorada de ligas de chumbo, particularmente ligas de chumbo comumente usadas em grades de baterias de chumbo-ácido, incluindo ligas de chumbo- antimônio. Conforme usado nesta descrição e nas reivindicações, os termos chumbo, chumbo fundido e chumbo lingotado incluem, sem limitação, tanto chumbo metálico essencialmente puro quanto uma ampla variedade de ligas de chumbo incluindo, sem limitação, ligas de chumbo com um ou mais dentre cálcio, antimônio, selênio, cobre, estanho, alumínio, prata, arsênio, bário, bismuto, etc.

[0024] Figura 11 ilustra uma adição opcional à sapata 36 de um tubo de retorno de chumbo fundido 90 de passagem de retorno que melhora o retorno do excesso de chumbo da fenda de orifício 72 através da fenda de retorno 82. Em uso, o chumbo fundido é fornecido à passagem de retorno 84 através deste tubo de retorno que, quando recebido na passagem de retorno, pode dispensar chumbo fundido através de uma série de orifícios espaçados longitudinalmente ou aberturas 92 através de sua parede lateral, como mostrado nas Figuras 1113 e/ou através de um orifício restrito 94 na extremidade a jusante do tubo. Como mostrado na Figura 14, os orifícios 92 na parede lateral 96 do tubo podem ter um furo cilíndrico 98 que se mescla em uma abertura frustocônica 100 para fora através da parede.

[0025] A extremidade do tubo 90 com o orifício restrito 94 pode ser disposta perto da extremidade de saída da passagem de retorno 84 e em uso acredita-se que forneça um bocal no qual com a passagem de retorno 84 forma um edutor ou bomba de jato 102 a qual diminui a pressão do chumbo fundido na fenda de orifício e aumenta a taxa de fluxo na qual o excesso de chumbo fundido pode ser removido do recesso da fenda de orifício 72 através da fenda de retorno 82. Independentemente de qualquer explicação teórica, o uso deste tubo de retorno melhora a fundição das linguetas 52 e da porção adjacente dos fios 58 e permite uma maior taxa de fluxo de excesso de chumbo fundido através da sapata que se acredita permitir o fornecimento de chumbo fundido para a fenda de orifício 72 a uma temperatura mais baixa e assim o chumbo fundido na cavidade de molde 32 solidifica em menos tempo, o que permite uma taxa de produção mais alta ou mais rápida de tramas lingotadas de grades contínuas. Em algumas aplicações, isso pode permitir que chumbo fundido seja fornecido para a passagem de fornecimento 76 a uma temperatura na faixa de 50°C a 80°C acima da temperatura de solidificação do chumbo e permitir que a taxa máxima de produção de tramas lingotadas seja aumentada em 30% a 50 % maior do que o obtido com sapatas da técnica anterior de máquinas de lingotamento contínuo Isso também melhora a integridade da lingueta lingotada 52 e a estrutura de grãos metalúrgicos das grades lingotadas.

[0026] No uso da sapata 36 em uma máquina de lingotamento contínuo, é desejável ser capaz de fornecer chumbo fundido a diferentes pressões e diferentes taxas de fluxo para a passagem de fornecimento 76 e a passagem de retorno separada 84. Uma maneira pela qual isto pode ser facilmente alcançado é usar bombas de chumbo fundido separadas 42 em um forno comum 46 ou fornos separados com bombas separadas para fornecer chumbo fundido a cada uma dessas passagens. Por exemplo, a saída de uma primeira bomba 42 pode ser conectada por um conduíte adequado 104 à entrada 78 da passagem de fornecimento 76 e a saída 80 da passagem de fornecimento pode ser conectada por um conduíte adequado 106 para retornar o excesso de chumbo fundido ao cadinho 42 da fornalha 46. Uma segunda bomba (não mostrada) do mesmo forno ou de um forno separado pode ser conectada por um conduíte adequado 108 à entrada 86 da passagem de retorno separada 84 e chumbo fundido fluindo através da saída 88 desta passagem pode ser retornado por um conduíte adequado 110 para um cadinho 44 do mesmo ou de um segundo forno. Se cada bomba for acionada por um motor elétrico de velocidade variável 30 separado, a taxa de fluxo e a pressão do chumbo fundido fornecido a cada uma da passagem de fornecimento 76 e da passagem de retorno 84 pode ser prontamente variada e controlada conforme desejado para otimizar a taxa de produção e a qualidade das grades de bateria 50 de uma trama lingotada continuamente produzida pela máquina de lingotamento na qual a sapata 36 é utilizada.

[0027] As formas da invenção aqui divulgadas constituem modalidades presentemente preferidas e muitas outras formas e modalidades são possíveis. Não se pretende aqui mencionar todas as formas equivalentes possíveis ou ramificações da invenção. Entende-se que os termos usados neste documento são meramente descritivos, em vez de limitantes, e que várias alterações podem ser feitas sem se afastar do espírito ou escopo da invenção.

Claims (22)

1. Sapata de lingotamento para uma máquina de lingotamento contínuo de grade de bateria com um tambor rotativo com uma cavidade de molde nele, caracterizada pelo fato de que compreende: um corpo com uma face configurada para enfrentar o tambor rotativo e se estendendo geralmente axialmente ao longo de pelo menos à extensão axial da cavidade de molde do tambor rotativo; uma fenda de orifício longitudinalmente alongada no corpo e se abrindo na face confrontante do corpo e se estendendo longitudinalmente através de uma extensão geralmente axial da cavidade de molde; uma abertura da fenda de fornecimento de chumbo fundido longitudinalmente alongada na fenda de orifício ao longo de pelo menos a extensão longitudinal da fenda de orifício e a montante da fenda de orifício da face confrontante em relação à direção do fluxo de chumbo fundido através da fenda de fornecimento e para a fenda de orifício; uma passagem de fornecimento de chumbo fundido no corpo e comunicando-se com a fenda de fornecimento a montante da fenda de orifício e pelo menos ao longo da extensão longitudinal da fenda de fornecimento, a passagem de fornecimento tendo uma entrada adjacente a uma dentre suas extremidades e uma saída adjacente à outra de suas extremidades; uma fenda de retorno de chumbo fundido em excesso longitudinalmente alongada separada da fenda de fornecimento e abrindo na fenda de orifício a jusante da fenda de fornecimento e se estendendo ao longo de pelo menos à extensão longitudinal da fenda de orifício; e uma passagem de retorno no corpo separada de uma passagem de fornecimento e da fenda de fornecimento, comunicando-se com a fenda de retorno a jusante da fenda de orifício e pelo menos ao longo do comprimento longitudinal da fenda de retorno, a passagem de retorno tendo uma entrada de chumbo fundido adjacente a uma de suas extremidades, uma saída de chumbo fundido adjacente à outra de suas extremidades, e sendo configurada para receber o excesso de chumbo fundido da fenda de retorno a jusante da fenda de orifício e para descarregar esse excesso de chumbo fundido da fenda de retorno através da saída da passagem de retorno; em que a razão de uma área de fluxo de seção transversal mínima da fenda de orifício através da face confrontante para uma área de fluxo de seção transversal mínima da fenda de fornecimento na fenda de orifício está na faixa de 8:1 a 15:1.

2. Sapata de lingotamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a fenda de fornecimento é inclinada para baixo em relação a uma direção de rotação do tambor rotativo após a fenda de orifício em um ângulo interno agudo em relação a um raio imaginário do tambor rotativo que se estende através do centro da largura geralmente circunferencial da abertura da fenda de orifício na face confrontante.

3. Sapata de lingotamento, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o ângulo interno agudo da fenda de fornecimento está na faixa de 50° a 70°.

4. Sapata de lingotamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a abertura da fenda de retorno da fenda de orifício é inclinada para baixo em relação à direção de rotação do tambor rotativo após a fenda de orifício e para longe da fenda de orifício em um ângulo interno agudo em relação a um raio imaginário do tambor rotativo que se estende através do centro da largura geralmente circunferencial da abertura da fenda de orifício na face confrontante.

5. Sapata de lingotamento, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o ângulo interno agudo da fenda de retorno está na faixa de cerca de 20° a 30°.

6. Sapata de lingotamento, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a fenda de retorno da fenda de orifício é inclinada para baixo em relação à direção de rotação do tambor rotativo após a fenda de orifício e para longe da fenda de orifício em um ângulo interno agudo em relação a um raio imaginário do tambor rotativo se estendendo através do centro da largura geralmente circunferencial da abertura da fenda de orifício na face confrontante.

7. Sapata de lingotamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a passagem de fornecimento se estende geralmente axialmente através do corpo e é configurada para receber chumbo fundido a uma pressão superatmosférica através de sua entrada e para descarregar através de sua saída o excesso de chumbo fundido não fornecido através da passagem de fornecimento para a fenda de orifício.

8. Sapata de lingotamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que também compreende o corpo com extremidades espaçadas axialmente, e a entrada da passagem de fornecimento e a entrada da passagem de retorno são ambas adjacentes à mesma das extremidades do corpo.

9. Sapata de lingotamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que também compreende o corpo tendo extremidades espaçadas axialmente, e a saída da passagem de fornecimento e a saída da passagem de retorno são ambas adjacentes à mesma uma das extremidades do corpo.

10. Sapata de lingotamento, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a passagem de retorno é configurada para receber um fornecimento de chumbo fundido através de sua entrada e para descarregar esse chumbo fundido e o excesso de chumbo fundido da fenda de retorno através da saída da passagem de retorno.

11. Sapata de lingotamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a razão de uma área de fluxo transversal mínima da fenda de orifício através da face confrontante para uma área de fluxo transversal mínima da fenda de fornecimento no orifício está na faixa de 9:1 a 11:1.

12. Sapata de lingotamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a razão de uma área de fluxo transversal mínima da abertura da fenda de orifício na face confrontante para uma área de fluxo transversal mínima da fenda de retorno está na faixa de 1:1 a 3:1

13. Sapata de lingotamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a razão de uma área de fluxo transversal mínima da abertura da fenda de orifício na face confrontante para uma área de fluxo transversal mínima da fenda de retorno está na faixa de 1:1 a 2:1

14. Sapata de lingotamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma área de fluxo transversal mínima da fenda de retorno para uma área de fluxo transversal mínima da fenda de fornecimento está na faixa de 5:1 a 10:1.

15. Sapata de lingotamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma área de fluxo transversal mínima da fenda de retorno para uma área de fluxo transversal mínima da fenda de fornecimento está na faixa de 6:1 a 9:1.

16. Sapata de lingotamento, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que uma área de fluxo transversal mínima da fenda de retorno para uma área de fluxo transversal mínima da fenda de fornecimento está na faixa de 5:1 a 10:1.

17. Sapata de lingotamento, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que também compreende um tubo de fornecimento de retorno de chumbo fundido axialmente alongado recebido na passagem de retorno e tendo um diâmetro externo menor do que um diâmetro interno da passagem de retorno e um bocal adjacente à saída de chumbo fundido da passagem de retorno.

18. Sapata de lingotamento, de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de que o tubo de fornecimento de retorno de chumbo fundido também tem uma pluralidade de passagens de saída espaçadas através de uma parede lateral do tubo através da qual o chumbo fundido pode ser descarregado na passagem de retorno.

19. Sapata de lingotamento, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que também compreende um tubo de fornecimento de retorno de chumbo fundido axialmente alongado recebido na passagem de retorno e tendo um diâmetro externo menor do que um diâmetro interno da passagem de retorno e um bocal adjacente à saída de chumbo fundido da passagem de retorno.

20. Sapata de lingotamento, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que também compreende um tubo de fornecimento de retorno de chumbo fundido axialmente alongado recebido na passagem de retorno e tendo um diâmetro externo menor do que um diâmetro interno da passagem de retorno e um bocal adjacente à saída de chumbo fundido da passagem de retorno.

21. Sapata de lingotamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que também compreende uma fenda de isolamento através do corpo e disposta geralmente radialmente para fora da passagem de fornecimento.

22. Sapata de lingotamento, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que também compreende uma fenda de isolamento através do corpo e disposta geralmente radialmente para fora da passagem de retorno.