<B>Verfahren</B> zur Herstellung <B>von Platten für</B> Akkumulatoren Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Platten für Akkumulatoren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren ist besonders zur Herstellung von Platten für Bleiakkumulatoren geeignet.
Bei der Herstellung einer Akkumulatorenplatte ist es erforderlich, eine Masse aus aktivem Material in einen elektrisch leitenden Gitterrahmen einzubetten, und dabei anzustreben die Zwischenräume im Gitterrahmen mit der Masse auszufüllen. Je nach der Art des herzustellen den Akkumulators kann dabei der Gitterrahmen auf der einen oder beiden Seiten überfüllt sein, d. h. die Masse steht über den Gitterrahmen vor.
Herkömmliche Fertigungsmethoden verwenden eine Art mechanischer Einrichtung, um die Masse in die Zwischenräume des Gitterrahmens einzuarbeiten, und die dabei zur Anwendung gelangenden Kräfte zwingen eine gewisse Begrenzung der Dicke der verwendeten Gitterrahmen auf, weil, falls der Rahmen zu dünn gewählt wird, er unter der Wirkung der angewandten Kräfte ausbauchen würde. Die eigentliche Begrenzung der Dicke hängt natürlich vor allem vom Werkstoff ab, aus dem der Gitterrahmen hergestellt ist.
Die vorliegen de Erfindung stellt eine grundsätzlich neue Lösung für das Einarbeiten der Masse in den Gitterrahmen dar und erlaubt, für einen gegebenen Werkstoff dünnere Gitter rahmen als bei den herkömmlichen Fertigungsmethoden zu gebrauchen, und demzufolge eine Gewichtsverminde rung der daraus zusammengestellten Akkumulatoren zu erzielen. Es wurde während der Entwicklung des erfin- dungsgemässen Verfahrens festgestellt, dass überra schenderweise, wenigstens soweit dies Bleiakkumulato ren betrifft, Akkumulatoren mit nach dem Verfahren hergestellten Platten erheblich bessere Ergebnisse erzie len als Akkumulatoren mit auf herkömmliche Weise hergestellten Platten derselben Dicke, wie später noch zu beschreiben sein wird.
Aus diesem Grunde soll die Nützlichkeit der Erfindung nicht allein darin liegen, Akkumulatoren mit dünneren Gitterrahmen herzustellen als es nach den herkömmlichen Fertigungsmethoden möglich ist, da die Anwendung der Erfindung im Zusammenhang mit vielen der herkömmlichen Gitter rahmen andere erhebliche Vorteile bieten kann.
Das vorgeschlagene Verfahren ist dadurch gekenn zeichnet, dass eine Masse aus aktivem Material auf eine. Seite eines Gitterrahmens aufgetragen wird, wobei die Konsistenz der Masse so gewählt wird, dass sie nicht, durch den Gitterrahmen fliesst, und dass die Masse mittels eines die Masse berührenden schwingenden Gebers der Wirkung von Vibrationen ausgesetzt wird, die bewirken, dass die Masse in die Zwischenräume des Gitterrahmens fliesst. Der Geber wird zweckmässig mit im Ultraschallbereich liegenden Frequenzen zum Schwingen gebracht. Tonfrequenz ist zwar möglich, ist aber nicht bevorzugt, weil dabei Schutzmassnahmen für das Personal getroffen werden müssen. Demzufolge steht die bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens die Anwendung von Ultraschall vor, um die Masse zum Ausfüllen der Zwischenräume im Gitterrahmen zu ver anlassen.
Damit kann genügend Masse in die Zwischen räume eingearbeitet werden, um, für gewisse Zwecke, Gewähr für die Herstellung einer einwandfreien Platte zu erhalten. Es ist jedoch besonders zweckmässig, die Masse zum Hinein- und Hindurchfliessen zu bringen, dann den Gitterrahmen nach dem Durchfliessen der Masse umzukehren und die andere Seite Ultraschall auszusetzen mit oder ohne gleichzeitigem Hinzufügen weiterer Masse.
Wie eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, vonr welcher Vorrichtung nachstehend ein Ausführungsbei-' spiel beschrieben ist.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein schematisches Flussdiagramm, Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil eines in Fig. 1 dargestellten Förderers, Fig. 3 einen Teilschnitt durch den Förderer und durch einen Schallgeber, Fig. 4 einen Schnitt durch ein Ultraschallwerkzeug, von dem der Schallgeber ein Bestandteil ist und Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Schallge bers. Der Einfachheit halber ist die nachfolgende Be schreibung in zwei Abschnitte unterteilt, die sich ja hauptsächlich mit dem Verfahren und mit der Vorrich tung befassen.
Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist am besten anhand der Fig. 1 zu beschreiben. Von einer beliebigen Zuführeinrichtung werden Gitterrahmen 21 einem Förderer zugeführt. Oberhalb des Förderers 22 ist eine Auftragvorrichtung 23 vorgesehen, um den Gitter rahmen 21 eine Masse aus aktivem Material zuzufüh ren. Anschliessend werden die auf ihrer Oberseite mit Masse versehenen Gitterrahmen einem unterhalb eines Schallgebers 25 angeordneten Support 24 zugeführt, wobei die Schallenergie des Schallgebers 25 bewirkt, dass die Masse auf jedem der Gitterrahmen 21 in dessen Zwischenräume fliesst.
Im dargestellten Beispiel sollen beide Seiten des Gitterrahmens überfüllt werden, und daher besitzt der Support 24 die Form eines Stabes mit Rillen um den oberen Teil dessen Umfanges, wobei die Anordnung derart ist, dass die Masse in und durch die Gitterrahmen hindurch und in die Rillen hinein fliesst, diese jedoch zusammen mit den Gitterrahmen beim Verlassen des Supports 24 wieder verlässt, so dass auf der Unterseite jedes Gitterrahmens 21 längsverlaufende Rippen aus der Masse entstehen. Anschliessend werden die Gitterrahmen gewendet und einem weiteren Förde rer 26 zugeführt, der seinerseits die Gitterrahmen einem weiteren Support 27 in der Form einer glatten Walze zuführt, welcher unterhalb eines weiteren Schallgebers 28 angeordnet ist, der die Rippen glättet, so dass beide Rahmenseiten überfüllt werden.
Schliesslich werden die Gitterrahmen einem Ofen 29 zugeführt und hier auf herkömmliche Weise getrocknet.
Obwohl das Verfahren sich auch für andere Akku mulatorenplatten anwenden lässt, ist es insbesondere für Platten von Bleiakkumulatoren geeignet, was auch als bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Die ver wendete Masse ist herkömmlicher Art, deren Kompo nenten je nach dem ob eine positive oder negative Platte hergestellt werden soll, verschieden sind. Die Konsistenz der Masse ist nicht kritisch doch wird ein Wert von 24 auf der Globe-Eindringskala vorgezogen. Im dargestell ten Beispiel wurden jedem der Gitterrahmen mit einem Format von 123 x 114 mm und einer Dicke von 1,65 etwa 100 g Masse zugeführt.
Die Schwingfrequenz des Schallgebers ist nicht kritisch und es wurden Frequenzen bis 24 kHz verwendet, wobei diese obere Grenze einzig durch die Frequenzgrenze der im Handel erhältlichen Ultraschallwerkzeuge diktiert wurde. Die Amplitude der Schwingung des Schallgebers kann die Rauheit des fertigen Erzeugnisses etwas beeinflussen, welche Rauheit irgend einen Wert zwischen 0,002 und 0,2 mm anneh men kann, wobei ein bevorzugter Wert bei Bleiplatten für einen Akkumulator für ein Strassenfahrzeug etwa bei 0,05 mm liegt. Die vom Schallgeber abzugebende Lei- stung ist ebenfalls nicht kritisch, vorausgesetzt, dass sie genügend gross ist, dass der Schallgeber, der in die Masse eingetaucht ist, nicht vollständig gedämpft wird.
Ein Schallgeber mit einer Leistung von 600 W hat zufriedenstellende Resultate ergeben. Mit den vorste hend erwähnten Zahlenwerten war es möglich, Masse in Gitterrahmen bei einer Durchlaufgeschwindigkeit des Förderers von nahezu 20 m/sec einzuarbeiten, was im Vergleich zu herkömmlichen Einarbeitungsmaschinen sehr vorteilhaft ist.
Das Verfahren kann selbstredend in mannigfacher Weise abgewandelt werden. Beispielsweise kann wenn nötig jedem der Gitterrahmen 21 unmittelbar vor dem Erreichen des Schallgebers 28 weitere Masse zugeführt werden. Falls es nicht nötig ist, beide Seiten des Gitterrahmens zu überfüllen oder falls nur die eine Seite mit Masse versehen werden soll, kann der gerillte Stab 24 durch eine glatte Walze ersetzt werden, wobei ein zufriedenstellendes Ergebnis auch ohne das Wenden und die nachfolgende Behandlung der Gitterrahmen 21 mit dem Schallgeber 28 erzielt werden kann. Die Masse könnte auch von Hand auf die Gitterrahmen aufgetra gen werden.
Es ist zu beachten, dass die Rippen auf dem Stab 24 lediglich dazu dienen, die Stäbe der Gitterrah men abzustützen, und dass, falls die Gitterrahmen selbsttragend sind, diese Rippen nicht notwendig sind. In diesem Fall könnte ein überfüllen beider Seiten des Gitterrahmens in einem einzigen Arbeitsgang dadurch erreicht werden, dass der als glatte Walze ausgebildete Support in einem Abstand vom Gitterrahmen gehalten wird. Es wurden mit einer Vielfalt verschiedener Gitter rahmen einwandfreie Resultate erzielt.
Beispielsweise können kaltverfestigte Gitterrahmen aus Blei verwendet werden, ob diese nun durch Walzung, Stanzung oder einen anderen Fabrikationsvorgang hergestellt wurden und ob die Gitterstäbe orthogonal oder diagonal inbezug auf den Umfangsrahmen verlaufen. Einwandfreie Resul tate wurden auch mit Gitterrahmen aus Kunststoff erzielt, die mit einem elektrisch leitenden Belag be schichtet sind.
Es wurde festgestellt, dass es mit einem einzigen Schallgeber möglich ist, Masse in Gitterrahmen bis zu einer Dicke von etwa 6,3 mm einzuarbeiten, oder, mit der in Fig. 1 dargestellten Anordnung mit zwei Schallgebern bis zu einer Dicke von ca 12,5 mm, unter Zugabe von zusätzlicher Masse vor der zweiten Beschal lung. <I>Die Vorrichtung</I> Teile der Vorrichtung zur beispielsweisen Durchfüh rung des Verfahrens sind in den vorstehenden Erläute rungen kurz erwähnt worden, doch soll nachstehend eine eingehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungs form der Vorrichtung folgen.
Die beschriebene Ausfüh rungsform ist zum Einarbeiten der Masse in Gitterrah men aus Blei vorgesehen, welche auf herkömmliche Weise in der Form eines Paares an ihrer Grundseite ver bundenen Gitter gegossen sind, wobei die Anschlussla- schen . von den den Grundseiten gegenüberliegenden Seiten abstehen. Ein solches Paar Gitter ist mit den Bezeichnungen 31 und 32 in Fig. 2 dargestellt, mit den Anschlusslaschen bei 31a bzw. 32a. Die Anschlussia- sehen 31a und 32a sind auf einem Paar Rollen-Ketten 33, 34 abgestützt; wobei die Rollen dieser Ketten auf Schienen 35, 36 laufen, die einen Teil des Maschinen rahmens bilden.
Die Grundseiten der Gitter 31, 32 ruhen auf einer Schiene 37, die ebenfalls einen Teil des Maschinenrahmens bildet und die Gitter werden dabei von Mitnehmern 33a, 34a, die an Ketten befestigt sind und auf die Laschen wirken, weiterbefördert. Der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Mitnehmern ist dabei um etwas grösser als die Breite eines der Gitter rahmen. Es versteht sich, dass die Ketten 33, 34 auf beliebige Art und Weise angetrieben sein können, wobei sie, zusammen mit den zugeordneten Führungsschienen den in Fig. 1 dargestellten Förderer 22 bilden.
Die in Fig. 1 dargestellte Zuführvorrichtung 23 ist eine kombinierte Misch- und Dosierstation. Die Be standteile der Masse werden einem Zuführtrichter 38 zugeführt, in welchem ein geeignetes Rührwerk (nicht dargestellt) angeordnet ist, und die Masse wird an- schliessend durch eine Pressdüse 39 aus dem Trichter 38 in Form eines im Querschnitt elliptischen oder rechtek- kigen Streifens extrudiert. Vor der Pressdüse 39 ist eine drehende Schneidvorrichtung 41 vorgesehen, die aus einer zentralen,
zwischen Endflanschen sich erstrecken den Welle 42 besteht, wobei zwischen den Flanschen ein Paar parallel zu der Welle 42 verlaufende Drähte gespannt sind. Die Anordnung ist so getroffen, dass bei drehender Welle 42 jeder der Drähte 43 den extrudier- ten Strang zerschneidet mit dem Ergebnis, dass jeder der Gitterrahmen auf seiner Oberseite mit Flocken der Masse belegt wird.
Die Relativgeschwindigkeiten der einzelnen Teile inbezug aufeinander kann so eingestellt werden, dass die erforderliche Menge aktiver Masse auf jeden der Gitterrahmen aufgetragen wird, doch kann, falls aus irgendeinem Grunde eine hohe Genauigkeit erforderlich ist, eine Art Fühler vorgesehen werden, um die abgelagerte Menge an aktiver Masse zu messen und dementsprechend die Relativgeschwindigkeiten der ver schiedenen Bestandteile inbezug aufeinander zu, re geln.
Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, besteht der Support 24 aus Stahl und ist auf einem Block 44 abgestützt. Dem Inneren des Supports 24 wird über eine durch den Block 44 hindurchführende Rohrleitung 45 überhitzter Dampf zugeführt, um den Support 24 auf einer Temperatur zwischen 120 und 200 C zu dem Zweck zu halten, dass die Entfernung des Gitterrahmens vom Support 24 erleichtert wird. Zu diesem Zweck könnte ebenfalls ein Druckluftstrahl benützt werden. Die obere Hälfte des stabförmigen Supports 24 trägt über dessen ganze Länge verteilt sich um den halben Umfang des Stabes erstreckende, halbkreisförmige Einschnitte oder Rillen 46, die ihre grösste Tiefe am obersten Scheitelpunkt das Stabes 24 besitzen.
Der oberhalb des Supportes 24 montierte Schallge ber 25 ist in perspektivischer Darstellung in Fig. 5 gezeigt. Daraus geht hervor, dass in der bevorzugten Ausführungsform der Schallgeber eine geneigte, den ankommenden und unter dem Schallgeber vorbeigeführ ten Gitterrahmen zugekehrte Fläche 51 aufweist, deren Zweck darin besteht, die Masse auf den Gitterrahmen unter dem Schallgeber 25 hindurchzuführen. Die Nei gung dieser Fläche 51 bezüglich der Horizontalen beträgt vorzugsweise zwischen 30 und 45 .
Es kann erwünscht sein die Längsachse des Schallgebers 25 nicht rechtwinklig inbezug auf die Durchlaufrichtung der Gitterrahmen anzuordnen, doch ist es auch in diesem Falle vorteilhaft, die Neigung der Fläche 51 zwischen 30 und 45 beizubehalten. Aus Fig. 4 geht hervor, dass der Schallgeber 25 Bestandteil eines Ultraschallwerkzeu- ges ist, das, neben dem Schallgeber 25 auch einen Geschwindigkeitswandler 52 und einen Wandler 53 mit einer Erregerwicklung 54 aufweist.
Das Werkzeug ist in einem Behälter 55 montiert, wobei die Oberseite des Wandlers 53 auf einen Gummipuffer 65 am oberen Ende des Behälters 55 anschlägt, während das unter Ende des Behälters 55 durch einen Montageblock,<B>57</B> verschlossen ist. Zwischen dem Geschwindigkeitswand- ler 52 und dem Montageblock 57 ist ein weiteres Gummipolster 58 eingelegt, während zwischen dem Montageblock 57 und dem abgesetzten Teil kleineren Durchmessers des Geschwindigkeitswandlers 52 eine Zentriertülle 59 vorgesehen ist, die dazu bestimmt ist, den Geschwindigkeitswandler 52 abzustützen. Die Zen triertülle 59 ist aus einem Material hergestellt, das wenig Energie absorbiert, z.
B. aus Polytetrafluoräthylen, und dessen Zweck besteht darin, das untere Ende des Werkzeuges zu zentrieren und eine Einstellung desselben in axialer Richtung zu gestalten, ohne dass eine starre Verbindung an einem der Knotenpunkte notwendig wäre. Um den Schallgeber 25 bezüglich des Supportes 24 fein einzustellen, sind Bolzen 61 vorgesehen, die im Gleitsitz durch den Block 57 und durch das Polster 58 führen und in den Geschwindigkeitswandler 52 einge schraubt sind, so dass durch Verstellen der Schrauben 61 die Stellung des Schallgebers 25 inbezug auf den Block 57 genau einstellbar ist.
Das Werkzeug ist wassergekühlt und zu diesem Zweck ist ein Einlass 62 vorgesehen, von dem ein Rohr 63 ausgeht, das bis zum unteren Teil des Behälters 55 führt, wobei der Auslass des Kühlwassers durch einen Auslass 64 am oberen Teil des Behälters 55 vorgesehen ist.
Der Behälter 55 ist vertikal verschiebbar um die Höhe des Schallgebers 25 grob einzustellen, sowie auch nach der Seite verschiebbar montiert. Es ist zu beachten, dass zum Einarbeiten der Masse in die vorstehend genannten Doppelgitterrahmen insgesamt vier Ultra schallwerkzeuge erforderlich sind. Diese Ultraschall werkzeuge sind paarweise ähnlich, so dass nachstehend nur ein Paar beschrieben ist. Der Grund weshalb ein Paar strinseitig arieinanderstossende Schallgeber für einen Gitterrahmen benützt werden ist darin zu suchen, dass es zur Zeit nicht möglich ist einen einzigen Schallgeber zu finden, der breit genug wäre, Gitterrah men der zuvor beschriebenen Abmessungen zu bestrei chen.
Da ausserdem jeder Schallgeber 25 Bestandteil eines separaten Werkzeuges ist, muss jeder einzelne der Schallgeber 25 inbezug auf den zu behandelnden Gitter rahmen genau eingestellt werden, so dass jeder Rahmen auf seinen beiden Hälften jeweils gleich dick mit eingearbeiteter Masse bestrichen wird. Wenn nötig kann zwischen den beiden Schallgebern eines Paares eine Trennwand aus Polytetrafluoräthylen vorgesehen werden.
Um den Behälter 55 zu montieren, ist ein Paar Säulen 70 vorgesehen an denen ein Schlitten 66 ver schiebbar montiert ist. An seinem vorderen Ende besitzt der Schlitten 66 ein Paar Flansche 67, die von Platten 69 hintergriffen sind, weiche ihrerseits mittels Bolzen 71 an Rippen 68 am Gehäuse 55 befestigt sind. Damit kann der Behälter an den Säulen 70 vertikal und, durch Lösen der Bolzen 71, nach der Seite hin verstellt werden.
Zurückkommend auf Fig. 1, sind die Gitterrahmen beim Verlassen des Schallgebers 25 immer noch auf dem Förderer 22 und werden unter einer geheizten Abstreifklinge 72 hindurchgeführt. Der Zweck dieser Klinge 72 besteht darin, den schmalen Grat, der aus dem unvermeidlichen Abstand zwischen den beiden Schallgebern 25, die auf den Gitterrahmen wirken, auszuebnen. Einmal an der Abstreifklinge 72 vorbei, werden die Gitterrahmen an einem Fühler 73 vorbei einer Wendeeinrichtung 74 zugeführt, die die Gitterrah men wendet und einem wieteren Förderer 26 abgibt. Die Wendeeinrichtung 74 ist dabei durch den Fühler 73 gesteuert.
Der Förderer 26 bringt die Gitterrahmen auf einen Support 27, der keine Rillen aufweist, und während der Gitterrahmen über dem Support 27 weilt, glättet der Schallgeber 28, der zweckmässig Bestandteil eines Ultraschallwerkzeuges derselben Art wie das im Zusammenhang mit dem Schallgeber 25 beschriebene ist, auf der eingearbeiteten Masse die Rippen aus, die von den Rillen im Support 24 her stammen. Auch hier ist natürlich ein Paar Schallgeber 28 vorgesehen und nach dem Verlassen des Supports 27 führt der Förderer 26 die Gitterrahmen unter einer Abstreifklinge 75 hin durch einem Ofen 29 zu, um die Masse zu trocknen.
Beim Verlassen des Ofens 29 gelangen die Gitterrahmen zu einem weiteren Fühler 74 von da aus zu einer weiteren Wendeeinrichtung 76, die mit einer inneren drehenden Bürste 77 und einer äusseren drehenden Bürste 78 kombiniert ist. Die Anordnung ist so getrof fen, dass die Seitenkanten der Gitterrahmen vorstehen und unter die Wirkung der Bürsten 77, 78 gelangen, die ihrerseits überschüssige Masse von den Seitenkanten der Gitterrahmen entfernen.
Es ist nicht nötig, die die Anschlusslaschen 31a, 32a tragenden (Fig. 2) Seitenkan ten der Gitterrahmen abzubürsten, da die Enden der oberhalb dieser Seitenkanten wirksamen Schallgeber 25, 28, durch Platten 82 (Fig. 3) abgedeckt sind, die in einer lotrechten Ebene liegen und auf eine beliebige Art federnd gegen die Seiten des Schallgebers vorgespannt sind. Die Einstellung der Unterkante der Platten 82 ist so getroffen, dass sie so nah als möglich zur Oberseite der zu beschallenden Gitterrahmen ist.
Jedem der Schallgeber eines Paares, zweckmässig des ersten Paares ist vorteilhaft auch ein koplanar zur geneigten Fläche 51 (Fig. 5) des Schallgebers angeordnetes Leitblech 81 zugeordnet, das inbezug auf den Maschinenrahmen fest montiert ist, und dessen Aufgabe darin besteht, die Masse daran zu hindern, am Schallgeber hochzuflies- sen.
In Fig. 1 ist schliesslich mit 85 noch eine Trennvor richtung beliebiger Art angedeutet die dazu dient die beiden Hälften der Gitterrahmen voneinander zu tren nen, wenn sie die Wende- und Reinigungseinrichtung 76 verlassen haben.
Es versteht sich, dass die dargestellte Vorrichtung auf viele Arten abgeändert werden kann. Eine wichtige Ausführungsvariante sieht den Ersatz des Kettenförde rers 22 durch einen Zahnradförderer vor, dessen Zahn räder in Bohrungen greifen, die an den Kanten der Gitterrahmen ausgebildet sind.
Ein solcher Förderer kann zwar nicht mit den hier dargestellten Gitterrahmen angewendet werden, doch lassen sich diese leicht so ausbilden, dass sie mit den Laschen tragenden Kanten aneinanderstossen. Diese Anordnung ist besonders zweckmässig bei Gitterrahmen aus Kunststoff, und besitzt den weiteren Vorteil, dass der Förderer in zwei Abschnitten ausgeführt werden kann, die je auf gegen überliegenden Seiten des Schallgebers angeordnet sind. Der auf den Schallgeber folgende Abschnitt des Förde rers, z. B. in Fig. 1 links vom Schallgeber 25 erscheinen de Abschnitt kann schneller angetrieben sein als der andere Abschnitt, mit der Folge, dass der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Gitterrahmen bei der Zufuhr an die Wendeeinrichtung 74 vergrössert wird.
In gewissen Fällen, können die Schallgeber eines auf einen einzelnen Gitterrahmen wirkenden Paares mit ihren unteren Kanten inbezug auf die Waagrechte so geneigt sein, dass ihre benachbarten Seiten erhöht liegen. Diese Anordnung erzeugt einen Gitterrahmen, bei dem die eingearbeitete Masse in der Mitte des Gitterrahmens dicker ist als an den Seitenkanten, was in gewissen Fällen von Vorteil ist. Es versteht sich auch, dass dort, wo ein Paar Schallgeber auf jeweils einen einzelnen Gitterrahmen einwirken, die Schallgeber nicht unbe dingt aneinanderstossen müssen. In einer weiteren Aus führungsvariante ist vorgesehen, die Gitterrahmen in lotrechter Richtung zu fördern, auf beiden Seiten mit Masse, z.
B. in Form von Streifen zu versehen und diese dann mittels auf gegenüberliegenden Seiten des Gitter rahmens angeordneten Schallgebern einzuarbeiten.
Wenn nötig kann der Support 24 von Zeit zu Zeit verdreht und gereinigt werden.
<B> Method </B> for producing <B> plates for </B> accumulators The present invention relates to a method for producing plates for accumulators and a device for carrying out the method. The method is particularly suitable for the production of plates for lead-acid batteries.
In the production of a battery plate, it is necessary to embed a mass of active material in an electrically conductive lattice frame, and to aim to fill the gaps in the lattice frame with the mass. Depending on the type of battery to be manufactured, the grid frame can be overfilled on one or both sides, i.e. H. the mass protrudes over the lattice frame.
Conventional manufacturing methods use some kind of mechanical device to work the mass into the interstices of the lattice frame, and the forces used thereby impose a certain limit on the thickness of the lattice frame used, because if the frame is chosen too thin, it will be under the effect the applied forces would bulge. The actual limitation of the thickness depends of course mainly on the material from which the lattice frame is made.
The present de invention represents a fundamentally new solution for the incorporation of the mass in the lattice frame and allows to use thinner lattice frame for a given material than in conventional manufacturing methods, and consequently to achieve a weight reduction of the accumulators assembled therefrom. During the development of the method according to the invention, it was found that surprisingly, at least as far as this concerns lead accumulators, accumulators with plates manufactured according to the method achieve considerably better results than accumulators with conventionally manufactured plates of the same thickness as later will be described.
For this reason, the usefulness of the invention should not be solely to produce accumulators with thinner grid frames than is possible with conventional manufacturing methods, since the application of the invention in connection with many of the conventional grid frames can offer other significant advantages.
The proposed method is characterized in that a mass of active material on a. Side of a lattice frame is applied, wherein the consistency of the mass is chosen so that it does not flow through the lattice frame, and that the mass is exposed to the action of vibrations by means of a vibrating transducer touching the mass, which cause the mass in the Gaps in the lattice frame flow. The transmitter is expediently made to vibrate at frequencies in the ultrasonic range. Audio frequency is possible, but is not preferred because protective measures for the staff have to be taken. Accordingly, the preferred embodiment of the method is the use of ultrasound to cause the mass to fill in the spaces in the lattice frame to ver.
So that enough mass can be incorporated into the spaces in order, for certain purposes, to obtain a guarantee for the production of a flawless plate. However, it is particularly expedient to make the mass flow in and through, then reverse the grid frame after the mass has flowed through and expose the other side to ultrasound with or without simultaneous addition of further mass.
As mentioned at the beginning, the invention also relates to a device for carrying out the method, of which device an embodiment is described below.
1 shows a schematic flow diagram, FIG. 2 shows a top view of part of a conveyor shown in FIG. 1, FIG. 3 shows a partial section through the conveyor and through a sound generator, FIG. 4 shows a section through an ultrasonic tool from FIG which the sound generator is a component and FIG. 5 is a perspective view of the sound generator. For the sake of simplicity, the following description is divided into two sections, which mainly deal with the method and with the device.
An exemplary embodiment of the method can best be described with reference to FIG. 1. Lattice frames 21 are fed to a conveyor from any feed device. Above the conveyor 22, an application device 23 is provided in order to supply the grid frame 21 with a mass of active material. The grid frames, which are provided with ground on their upper side, are then fed to a support 24 arranged below a sounder 25, the sound energy of the sounder 25 being effected that the mass on each of the grid frames 21 flows into the spaces between them.
In the example shown, both sides of the lattice frame are intended to be overfilled and therefore the support 24 is in the form of a rod with grooves around the upper part of its periphery, the arrangement being such that the mass in and through the lattice frame and into the grooves flows, but leaves it again together with the lattice frame when leaving the support 24, so that longitudinal ribs are formed from the mass on the underside of each lattice frame 21. The lattice frames are then turned and fed to a further conveyor 26, which in turn feeds the lattice frames to a further support 27 in the form of a smooth roller, which is arranged below another sounder 28, which smooths the ribs so that both frame sides are overfilled.
Finally, the lattice frames are fed to an oven 29 and dried here in a conventional manner.
Although the method can also be used for other accumulator plates, it is particularly suitable for plates of lead accumulators, which is also shown as a preferred embodiment. The ver used mass is conventional, the components of which are different depending on whether a positive or negative plate is to be produced. The consistency of the mass is not critical but a value of 24 on the globe penetration scale is preferred. In the illustrated example, about 100 g of mass were added to each of the lattice frames with a format of 123 x 114 mm and a thickness of 1.65.
The vibration frequency of the sounder is not critical and frequencies up to 24 kHz have been used, this upper limit being dictated solely by the frequency limit of the commercially available ultrasonic tools. The amplitude of the vibration of the sounder can influence the roughness of the finished product somewhat, which roughness can assume any value between 0.002 and 0.2 mm, a preferred value for lead plates for a battery for a road vehicle being around 0.05 mm . The power to be emitted by the sounder is also not critical, provided that it is sufficiently large that the sounder, which is immersed in the mass, is not completely attenuated.
A sounder with a power of 600 W has given satisfactory results. With the numerical values mentioned above, it was possible to incorporate mass into lattice frames at a throughput speed of the conveyor of almost 20 m / sec, which is very advantageous compared to conventional incorporation machines.
The process can of course be modified in many ways. For example, if necessary, further mass can be supplied to each of the grid frames 21 immediately before reaching the sounder 28. If it is not necessary to overfill both sides of the lattice frame, or if only one side is to be grounded, the grooved rod 24 can be replaced by a smooth roller, with a satisfactory result even without turning and subsequent treatment of the lattice frame 21 can be achieved with the sounder 28. The mass could also be applied to the grid frame by hand.
It should be noted that the ribs on bar 24 only serve to support the bars of the lattice frames and that if the lattice frames are self-supporting, these ribs are not necessary. In this case, overfilling of both sides of the lattice frame could be achieved in a single operation in that the support, designed as a smooth roller, is held at a distance from the lattice frame. Proper results have been achieved with a variety of different grid frames.
For example, work-hardened lead lattice frames can be used, whether these were produced by rolling, stamping or another manufacturing process and whether the lattice bars extend orthogonally or diagonally with respect to the peripheral frame. Flawless results were also achieved with plastic lattice frames that are coated with an electrically conductive covering.
It was found that with a single sounder it is possible to work mass into lattice frames up to a thickness of about 6.3 mm, or with the arrangement shown in FIG. 1 with two sounders up to a thickness of about 12.5 mm, with the addition of additional mass before the second shuttering. <I> The device </I> Parts of the device for the exemplary implementation of the method have been briefly mentioned in the above explanations, but a detailed description of the preferred embodiment of the device will follow below.
The embodiment described is intended for the incorporation of the compound in lead frames, which are cast in the conventional manner in the form of a pair of grids connected to their base, with the connection lugs. protrude from the sides opposite the base sides. Such a pair of grids is shown with the designations 31 and 32 in Fig. 2, with the connection tabs at 31a and 32a, respectively. The connection see 31a and 32a are supported on a pair of roller chains 33, 34; the rollers of these chains running on rails 35, 36 which form part of the machine frame.
The base sides of the grids 31, 32 rest on a rail 37, which also forms part of the machine frame, and the grids are conveyed further by drivers 33a, 34a which are attached to chains and act on the plates. The distance between successive drivers is slightly larger than the width of one of the grids frame. It goes without saying that the chains 33, 34 can be driven in any desired manner, they forming the conveyor 22 shown in FIG. 1 together with the associated guide rails.
The feed device 23 shown in FIG. 1 is a combined mixing and metering station. The constituents of the mass are fed to a feed funnel 38 in which a suitable agitator (not shown) is arranged, and the mass is then extruded through a press nozzle 39 from the funnel 38 in the form of a cross-sectionally elliptical or rectangular strip . A rotating cutting device 41 is provided in front of the press nozzle 39, which consists of a central,
The shaft 42 extends between end flanges, a pair of wires extending parallel to the shaft 42 being stretched between the flanges. The arrangement is such that when the shaft 42 rotates, each of the wires 43 cuts the extruded strand with the result that each of the lattice frames is covered on its upper side with flakes of the compound.
The relative speeds of the individual parts with respect to one another can be adjusted so that the required amount of active mass is applied to each of the grid frames, but if for some reason a high degree of accuracy is required, some kind of sensor can be provided to measure the amount of active material deposited Measure mass and, accordingly, regulate the relative speeds of the various components in relation to one another.
As shown in FIGS. 2 and 3, the support 24 is made of steel and is supported on a block 44. Superheated steam is supplied to the interior of the support 24 via a pipe 45 passing through the block 44 in order to keep the support 24 at a temperature between 120 and 200 ° C. for the purpose of facilitating the removal of the lattice frame from the support 24. A compressed air jet could also be used for this purpose. The upper half of the rod-shaped support 24 carries over its entire length, distributed around half the circumference of the rod, semicircular incisions or grooves 46, which have their greatest depth at the top vertex of the rod 24.
The Schallge mounted above the support 24 is shown in a perspective view in FIG. It can be seen from this that in the preferred embodiment the sounder has an inclined surface 51 facing the incoming grating frame and passing under the sounder, the purpose of which is to guide the mass onto the grating frame under the sounder 25. The inclination of this surface 51 with respect to the horizontal is preferably between 30 and 45.
It may be desirable to arrange the longitudinal axis of the sound generator 25 not at right angles with respect to the direction of passage of the lattice frame, but in this case too it is advantageous to maintain the inclination of the surface 51 between 30 and 45. 4 shows that the sound generator 25 is part of an ultrasonic tool which, in addition to the sound generator 25, also has a speed converter 52 and a converter 53 with an excitation winding 54.
The tool is mounted in a container 55, the top of the transducer 53 abutting against a rubber buffer 65 at the upper end of the container 55, while the lower end of the container 55 is closed by a mounting block, 57. A further rubber pad 58 is inserted between the speed converter 52 and the assembly block 57, while a centering sleeve 59 is provided between the assembly block 57 and the offset part of the smaller diameter of the speed converter 52, which is intended to support the speed converter 52. The Zen triertülle 59 is made of a material that absorbs little energy, for.
B. made of polytetrafluoroethylene, and its purpose is to center the lower end of the tool and to make an adjustment of the same in the axial direction, without a rigid connection at one of the nodes would be necessary. In order to fine-tune the sounder 25 with respect to the support 24, bolts 61 are provided, which slide in a sliding fit through the block 57 and through the pad 58 and are screwed into the speed converter 52 so that the position of the sounder 25 can be adjusted by adjusting the screws 61 is precisely adjustable with respect to the block 57.
The tool is water-cooled and for this purpose an inlet 62 is provided, from which a pipe 63 extends which leads to the lower part of the container 55, the outlet of the cooling water being provided through an outlet 64 at the upper part of the container 55.
The container 55 is vertically displaceable in order to roughly adjust the height of the sounder 25, as well as being mounted displaceably to the side. It should be noted that a total of four ultrasonic tools are required to work the compound into the aforementioned double lattice frame. These ultrasonic tools are similar in pairs, so only one pair is described below. The reason why a pair of sounders abutting each other on the strine side are used for a lattice frame is that it is currently not possible to find a single sounder that is wide enough to smear lattice frames of the dimensions described above.
In addition, since each sounder 25 is part of a separate tool, each of the sounders 25 must be precisely adjusted in relation to the grating frame to be treated, so that each frame is coated with the same thickness of incorporated compound on its two halves. If necessary, a partition made of polytetrafluoroethylene can be provided between the two sounders of a pair.
To assemble the container 55, a pair of columns 70 are provided on which a carriage 66 is slidably mounted ver. At its front end, the slide 66 has a pair of flanges 67 which are engaged from behind by plates 69, which in turn are fastened to ribs 68 on the housing 55 by means of bolts 71. The container can thus be adjusted vertically on the columns 70 and, by loosening the bolts 71, to the side.
Returning to FIG. 1, when exiting the sounder 25, the lattice frames are still on the conveyor 22 and are passed under a heated doctor blade 72. The purpose of this blade 72 is to level the fine line resulting from the inevitable distance between the two sounders 25 acting on the grid frame. Once past the scraper blade 72, the lattice frames are fed past a sensor 73 to a turning device 74, which turns the lattice frames and delivers them to a further conveyor 26. The turning device 74 is controlled by the sensor 73.
The conveyor 26 brings the lattice frame onto a support 27 which has no grooves, and while the lattice frame is above the support 27, the sounder 28, which is usefully part of an ultrasonic tool of the same type as that described in connection with the sounder 25, smooths it the incorporated mass from the ribs that come from the grooves in the support 24 ago. Here too, of course, a pair of sound generators 28 are provided and after leaving the support 27, the conveyor 26 feeds the lattice frames under a scraper blade 75 through an oven 29 in order to dry the mass.
When leaving the furnace 29, the lattice frames pass to a further sensor 74 and from there to a further turning device 76, which is combined with an inner rotating brush 77 and an outer rotating brush 78. The arrangement is such that the side edges of the lattice frames protrude and come under the action of the brushes 77, 78, which in turn remove excess mass from the side edges of the lattice frames.
It is not necessary to brush the lugs 31a, 32a supporting (Fig. 2) Seitenkan th of the lattice frame, since the ends of the sound generator 25, 28, which is effective above these side edges, are covered by plates 82 (Fig. 3) which are in a perpendicular plane and are resiliently biased in any way against the sides of the sounder. The setting of the lower edge of the plates 82 is made so that it is as close as possible to the upper side of the lattice frame to be sonicated.
Each of the sounders of a pair, expediently the first pair, is advantageously also assigned a baffle 81 which is arranged coplanar to the inclined surface 51 (FIG. 5) of the sounder and which is firmly mounted in relation to the machine frame and whose task is to add the mass to it prevent flowing up the sounder.
In Fig. 1, finally, a Trennvor device of any type is indicated by 85, which is used to separate the two halves of the grid frame from each other when they have left the turning and cleaning device 76.
It will be understood that the apparatus shown can be modified in many ways. An important variant provides for the replacement of the Kettenförde rers 22 by a gear conveyor, the gears engage in bores that are formed on the edges of the grid frame.
Such a conveyor cannot be used with the lattice frames shown here, but these can easily be designed in such a way that the edges bearing the tabs abut one another. This arrangement is particularly useful in the case of lattice frames made of plastic, and has the further advantage that the conveyor can be designed in two sections, which are each arranged on opposite sides of the sounder. The following on the sounder section of the conveyor, z. B. in Fig. 1 to the left of the sound generator 25 appear de section can be driven faster than the other section, with the result that the distance between successive lattice frames when being fed to the turning device 74 is increased.
In certain cases, the sound generators of a pair acting on a single lattice frame can have their lower edges inclined with respect to the horizontal in such a way that their adjacent sides are elevated. This arrangement creates a lattice frame in which the incorporated mass in the middle of the lattice frame is thicker than at the side edges, which is advantageous in certain cases. It is also understood that where a pair of sounders act on a single lattice frame, the sounders do not necessarily have to come into contact with one another. In a further imple mentation variant it is provided to promote the lattice frame in the vertical direction, on both sides with ground, for.
B. to be provided in the form of strips and then incorporate them by means of sounders arranged on opposite sides of the grid frame.
If necessary, the support 24 can be rotated and cleaned from time to time.