DE102017203160B4

DE102017203160B4 - Vorrichtung zum Schneiden von streifen- oder plattenförmigen Filzelementen

Info

Publication number: DE102017203160B4
Application number: DE102017203160.3A
Authority: DE
Inventors: Tobias Greese; Petra Dotzauer
Original assignee: ZAE Bayern Bayerisches Zentrum fuer Angewandte Energieforschung eV
Current assignee: ZAE Bayern Bayerisches Zentrum fuer Angewandte Energieforschung eV
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2020-03-19
Anticipated expiration: 2037-02-28
Also published as: DE102017203160A1

Abstract

Vorrichtung zum Schneiden eines streifen- oder plattenförmigen Filzelements (15) mit einer Länge L, einer Breite B und einer Dicke D in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Dicke D, mit- einer Führungseinrichtung (16) zum Führen des Filzelements (15) in Schneidrichtung, und- einer Schneideinrichtung (2) mit einer Mehrzahl von Schneidedrähten (6-i) zum Schneiden des Filzelements (15) in einer Richtung parallel zur Längen- oder Breitenrichtung, wobei die Mehrzahl von Schneidedrähten (6-i) über Führungsrollen parallel zueinander umlaufend geführt sind, wobei für jeden Schneidedraht (6-i) wenigstens eine erste, eine zweite und eine dritte Führungsrolle (11-i, 12-i, 13-i) vorgesehen sind,wobei die wenigstens drei Führungsrollen (11-i, 12-i, 13-i) an den Ecken eines Dreiecks angeordnet sind,wobei die ersten, zweiten und dritten Führungsrollen (11-i, 12-i, 13-i) eines jeden Schneiddrahtes (6-i) jeweils auf einer gemeinsamen Drehachse (8-i) angeordnet sind,dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der ersten und zweiten Führungsrollen (11-i, 12-i), zwischen denen das Filzelement (15) während des Schneidens durch die Führungseinrichtung (16) geführt ist, für jeden Schneiddraht (6-i) einen anderen Durchmesser aufweisen, so dass die Mehrzahl der Schneiddrähte (6-i) zwischen den ersten und zweiten Führungsrollen (11-i, 12-i) parallel im Abstand zueinander geführt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden von streifen- oder plattenförmigen Filzelementen, zur Verwendung als Elektroden in Brennstoffzellen oder Redox-Flow-Batterien.
Hierzu werden die Filze mit einem leitfähigen Material, z. B. Kohlenstoff, versetzt. Derartige Elektroden aus einem tragfähigen Material in Form von Filz oder porösen Strukturen sind beispielsweise aus der DE 101 26 865 A1 , der DE 199 38 822 A1 , der DE 10 2004 060 261 A1 und der DE 10 2007 002 594 A1 bekannt. Derartige für Elektroden geeignete Filzplatten oder porige Strukturen werden üblicherweise im Dickenbereich zwischen 10 und 50 mm hergestellt. Für den Einsatz als Elektroden in Brennstoffzellen oder Redox-Flow-Batterien sind jedoch Plattendicken im Bereich bis zu 5 mm gewünscht und erforderlich. Hersteller können natürlich diese Sonderdicken liefern, jedoch ist der Preis dann genauso hoch wie bei dickeren Platten.
Die DE 10 2007 049 156 A1 offenbart ein Gerät mit einem horizontalen Messer oder Schneiddraht zum Schneiden von weichelastischem Material wie Schaumstoffblöcken. Um mehrere Platten zu schneiden, muss die Schneide mehrfach durch den Block bewegt werden. Die DE 1 872 891 U zeigt eine Schneidemaschine für Schaumstoffblöcke mit mehreren Bandmessern. Die US 4 608 893 A und die US 6 371 101 B1 verwenden mehrere sich kreuzende Schneiddrähte. Die WO 03/011 793 A2 verwendet parallel verlaufende Schneiddrähte.
Ausgehend von der WO 03/011 793 A2 ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und Vorrichtung anzugeben um derartige Elektroden für Redox-Flow-Batterien und Brennstoffzellen günstiger herzustellen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Gemäß der Erfindung werden Filzelemente mit Standarddicke im Bereich von 10 bis 50 mm durch eine Schneideinrichtung auf die gewünschte Breite von z. B. 5 mm geschnitten. Die Schneideinrichtung umfasst eine Mehrzahl von Schneidedrähten, die parallel zueinander in unterschiedlichen Dicken des zu schneidenden Filzelements verlaufen.
Gemäß der Erfindung ist die Schneideinrichtung in Form von einer Mehrzahl von umlaufenden Schneiddrähten ausgeführt, die parallel entlang der Schneidrichtung des zu schneidenden Filzelements verlaufen. Hierbei werden die Schneiddrähte über wenigstens drei Rollen umgelenkt und über unterschiedliche Durchmesser der zwei einander gegenüberliegenden Rollen, zwischen denen der Schnitt erfolgt, wird erreicht, dass die Schneiddrähte parallel verlaufen.
Alternativ kann dies bei einem gleichmäßigen Durchmesser der Rollen auch durch höhenverstellbare Lager erreicht werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Filzelement vor dem Schneiden mittels eines geeigneten chemischen Verfahrens stabilisiert, so dass es sich leichter schneiden lässt.
Die Schneidelemente der Schneideinrichtung können geordnet sein, d. h., die Zacken sind gleichmäßig entlang der Schneidkante verteilt oder ungeordnet, d. h. die Schneidelemente sind ungleichmäßig entlang der Schneidkante verteilt. Auch können die Schneidelemente fest mit der Schneideinrichtung verbunden sein, d. h., fest mit der Schneidkante verbunden oder ungebunden, d. h. in Form von Schneidkristallen oder Körnern in einer Lösung, die durch die Schneideinrichtung mitgerissen werden und dadurch die Schneidwirkung entfalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das zu schneidende Filzelement in der Führungseinrichtung gehalten und die Schneideinrichtung bewegt sich durch das stationäre Filzelement. Alternativ ist die Schneideinrichtung stationär und die Führungseinrichtung mit dem zu schneidenden Filzelement wird bewegt.
Die übrigen Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung.
Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit umlaufenden Schneiddrähten, und
2 ein vergrößertes Detail der Darstellung in 1.

1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Schneiden streif- oder plattenförmigen Filzelementen gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung umfasst eine Schneideinrichtung 2 mit vier umlaufenden Schneiddrähten 6-1, 6-2, 6-3 und 6-4. Jeder der Schneiddrähte 6-i ist jeweils auf einer ersten, zweiten, dritten und vierten Führungsrollen 11-i, 12-i, 13-i und 14-i geführt, die an den Eckpunkten eines Vierecks angeordnet sind und jeweils eine gemeinsame Drehachse 8-1, 8-2, 8-3 und 8-4 aufweisen. Zwischen den ersten und zweiten Führungsrollen 11-i und 12-i wird das zu schneidende Filzelement 15 in einer Führungseinrichtung 16 geführt. Die Führungseinrichtung umfasst eine obere und eine untere Platte 17, 18 zwischen denen das Filzelement 15 gehalten und geführt wird, siehe 2. Die dritte Achse 8-3 wird durch einen Motor 20 angetrieben. Der Durchmesser der dritten und vierten Führungsrollen 13-i und 14-i ist gleich. Der Durchmesser der ersten und zweiten Führungsrollen 11-i und 12-i unterscheidet sich von Schneiddraht 6-i zu Schneiddraht 6-(i+1). Die ersten und zweiten Führungsrollen 11-i, 12-i für einen gemeinsamen Schneiddraht 6-i weisen einen gleichen Durchmesser auf. Auf diese Weise verlaufen die vier Schneiddrähte 6-i zwischen den ersten und zweiten Führungsrollen parallel mit konstantem Abstand zueinander.
Alternativ - nicht dargestellt - können anstelle von ersten und zweiten Führungsrollen 11-i, 12-i mit unterschiedlichem Durchmesser auch erste und zweite Führungsrollen mit gleichem Durchmesser verwendet werden, die auf unterschiedlichen Drehachsen in unterschiedlicher Höhe gelagert sind.
Bezugszeichenliste

2: Schneideinrichtung
6-i: Schneiddrähte
8-i: Drehachsen
11-i: erste Führungsrollen
12-i: zweite Führungsrollen
13-i: dritte Führungsrollen
14-i: vierte Führungsrollen
15: zu schneidendes Filzelement
16: Führungseinrichtung
17: obere Platte von 16
18: untere Platte von 16
20: Motor

Claims

Vorrichtung zum Schneiden eines streifen- oder plattenförmigen Filzelements (15) mit einer Länge L, einer Breite B und einer Dicke D in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Dicke D, mit - einer Führungseinrichtung (16) zum Führen des Filzelements (15) in Schneidrichtung, und - einer Schneideinrichtung (2) mit einer Mehrzahl von Schneidedrähten (6-i) zum Schneiden des Filzelements (15) in einer Richtung parallel zur Längen- oder Breitenrichtung, wobei die Mehrzahl von Schneidedrähten (6-i) über Führungsrollen parallel zueinander umlaufend geführt sind, wobei für jeden Schneidedraht (6-i) wenigstens eine erste, eine zweite und eine dritte Führungsrolle (11-i, 12-i, 13-i) vorgesehen sind, wobei die wenigstens drei Führungsrollen (11-i, 12-i, 13-i) an den Ecken eines Dreiecks angeordnet sind, wobei die ersten, zweiten und dritten Führungsrollen (11-i, 12-i, 13-i) eines jeden Schneiddrahtes (6-i) jeweils auf einer gemeinsamen Drehachse (8-i) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der ersten und zweiten Führungsrollen (11-i, 12-i), zwischen denen das Filzelement (15) während des Schneidens durch die Führungseinrichtung (16) geführt ist, für jeden Schneiddraht (6-i) einen anderen Durchmesser aufweisen, so dass die Mehrzahl der Schneiddrähte (6-i) zwischen den ersten und zweiten Führungsrollen (11-i, 12-i) parallel im Abstand zueinander geführt sind.
Vorrichtung zum Schneiden eines streifen- oder plattenförmigen Filzelements (15) mit einer Länge L, einer Breite B und einer Dicke D in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Dicke D, mit - einer Führungseinrichtung (16) zum Führen des Filzelements (15) in Schneidrichtung, und - einer Schneideinrichtung (2) mit einer Mehrzahl von Schneidedrähten (6-i) zum Schneiden des Filzelements (15) in einer Richtung parallel zur Längen- oder Breitenrichtung, wobei die Mehrzahl von Schneidedrähten (6-i) über Führungsrollen parallel zueinander umlaufend geführt sind, wobei für jeden Schneidedraht (6-i) wenigstens eine erste, eine zweite und eine dritte Führungsrolle (11-i, 12-i, 13-i) vorgesehen sind, wobei die wenigstens drei Führungsrollen (11-i, 12-i, 13-i) an den Ecken eines Dreiecks angeordnet sind, wobei die dritten Führungsrollen (11-i, 12-i, 13-i) eines jeden Schneiddrahtes (6-i) jeweils auf einer gemeinsamen Drehachse (8-i) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der ersten und zweiten Führungsrollen (11-i, 12-i), zwischen denen das Filzelement (15) während des Schneidens durch die Führungseinrichtung (16) geführt ist, für jeden Schneiddraht (6-i) gleich sind und ihre Drehachse in Richtung der Dicke D des Filzelements höhenverstellbar ist, so dass die Mehrzahl der Schneiddrähte (6-i) zwischen den ersten und zweiten Führungsrollen (11-i, 12-i) parallel im Abstand zueinander geführt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (16) eine obere und eine untere Führungsplatte (17, 18) umfasst, zwischen denen das Filzelement (15) nach Art eines Sandwich angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidedrähte (6-i) der Schneideinrichtung (2) geordnet verteilte oder ungeordnet verteilte Schneidelemente aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (2) stationär ist und dass das Filzelement (15) durch die Führungseinrichtung (16) in Schneiderichtung bewegbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filzelement (15) mittels eines Syntheseprozesses vor dem Schneiden formstabilisiert wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Schneidedraht (6-i) eine vierte Führungsrolle (14-i) vorgesehen ist, und dass die ersten, zweiten, dritten und vierten Führungsrollen (11-i, 12-i, 13-i, 14-i) eines jeden Schneiddrahts (6-i) an den Ecken eines Vierecks angeordnet sind.