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Verfahren zum Herstellen von Plattenblöcken für Bleiakkumulatoren
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Plattenblöcken für
Bleiakkumulatoren aus einer Anzahl von mit Plattenfahnen versehenen Elektrodenplatten
durch Gießen einer positiven und einer negativen Polbrücke in entsprechenden Vertiefungen
einer Form und durch Herstellen einer Berührung zwischen den Plattenfahnen und dem
in der Form befindlichen geschmolzenen Blei.
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Es sind bereits verschiedene Verfahren eingesetzt worden, um die Polbrücken
und Elektrodenplatten eines Plattenstapels für einen Akkumulator zu einem fertigen
Element zusammenzubauen. Bei einem bekannten Verfahren werden zunächst die Polbrücken
oder Verbindungsleisten durch Gießen hergestellt, worauf die Polbrücken mit Hilfe
eines Brenners mit den Plattenfahnen verschweißt werden. Ein anderes, im allgemeinen
als Angußverfahren bezeichnetes Verfahren, von dem die Erfindung ausgeht, vereinigt
das Gießen und das Schweißen dadurch, daß die aus Blei bestehenden Fahnen jedes
Plattenstapels mit dem in der Form befindlichen geschmolzenen Blei in Berührung
gebracht werden. Obgleich das Angußverfahren den Vorteil hat, daß dadurch das Arbeiten
mit dem Brenner vermieden wird, so ist doch das Gießen der Polbrücken und das anschließende
Verschweißen mit Hilfe eines Brenners bei der Herstellung von Akkumulatoren viel
weiter verbreitet als das andere Verfahren. Dies ist darauf zurückzuführen, daß
es mit dem Angußverfahren sehr schwierig ist, fortlaufend gleichmäßig gute Verschweißungen
zwischen den Polbrücken und den Platten herzustellen. Die Erfahrung hat bewiesen,
daß bisher ein hoher Prozentsatz zufriedenstellender Schweißungen beim Angußverfahren
nur dadurch hergestellt werden konnte, daß die Plattenfahnen unmittelbar vor dem
Verschweißungsvorgang gründlich gereinigt wurden, worauf dann der Gieß- und Verschweißvorgang
innerhalb eines eng begrenzten Temperaturbereiches durchgeführt werden mußte, der
genau einzuhalten war. Diese Anforderungen machten jedoch das Angußverfahren in
der industriellen Praxis schwer durchführbar, so daß zur Zeit bei der industriellen
Fertigung von Akkumulatoren tatsächlich das weitgehend veraltete Verfahren angewandt
wird, bei dem die Polbrücken zuerst gegossen und anschließend mit Hilfe eines Brenners
an die Plattenfahnen angeschweißt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Angießverfahren so weit zu
verbessern, daß regelmäßig eine einwandfreie Schweißung erzielt werden kann, ohne
daß dazu vorher die Platten und Plattenfahnen ausgiebig gereinigt und/oder ganz
bestimmte enge Temperaturbereiche für das Blei, die Form und die Elektrodenplatten
eingehalten werden müssen.
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Das neue Verfahren ist dabei insbesondere so ausgelegt, daß die einzelnen
Verfahrensschritte sich für eine vollautomatisch arbeitende Maschine eignen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
die Plattenfahnen der Elektrodenplatten vor der Gießoperation mit einem Flußmittel
behandelt werden, z. B. durch Eintauchen der entsprechend zusammengefaßten Elektrodenplatten
in ein Flußmittelbad. Nachdem die Plattenfahnen mit dem Flußmittel überzogen sind,
werden sie vorzugsweise durch Zufuhr von heißer Luft vorerwärmt, um einmal das Lösungsmittel
des Flußmittels abzutreiben und außerdem das Flußmittel selbst zu aktivieren, wodurch
dieses einen Teil der Bleioxyde an den Plattenfahnen zu freiem Blei reduziert. Die
heiße Luft dient außerdem zum Vorheizen der Plattenfahnen vor dem Schweißvorgang.
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Wenn die positiven und negativen Plattenfahnen in das noch geschmolzene
Blei in den entsprechenden Formen für die positiven und negativen Polbrücken eingesenkt
werden. wird durch die Wirkung des heißen Bleis auf die mit dem Flußmittel überzogenen
Plattenfahnen eine weitere Aktivierung des Flußmittels erreicht, wodurch jedes Bleioxyd,
das noch an den Plattenfahnen verblieben ist, reduziert wird. Die
aktive
Oberfläche der Plattenfahnen verschmilzt dann mit dem geschmolzenen Blei. Irgendwelche
noch vorhandenen Schmutzteilchen schwimmen auf der Oberfläche des flüssigen Bleis.
Auf diese Weise lassen sich Schweißungen zwischen den Plattenfahnen und den Polbrücken
mit einem hohen Grad von Gleichförmigkeit erzielen.
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Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung und deren Abwandlungsmöglichkeiten
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer einzigen Ausführungsform,
die in den Zeichnungen dargestellt ist, und der. Ansprüchen.
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In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen zum Teil schematischen Arbeitsablauf
mit den verschiedenen Verfahrensschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig.2
eine Draufsicht eines fertigen Sammlerelements.
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Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung werden positive
Elektrodenplatten 10 und 12 üblicher Bauart miteinander abwechselnd unter Zwischenlage
von geeigneten Separatoren 14 angeordnet und bilden einen Plattenstapel oder ein
Plattenpaket 16, bei dem die Plattenfahnen 18 und 20 der negativen bzw. positiven
Elektrodenplatten miteinander ausgerichtet sind.
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Der erste Schritt nach dem richtigen Stapeln der Elektrodenplatten
und der Abstandsstücke ist das einwandfreie Ausrichten des Plattenstapels. Dies
kann in üblicher Weise durchgeführt werden, beispielsweise so, wie es in der ersten
Position des schematischen Arbeitsablaufes dargestellt ist. Dabei wird der Plattenstapel
16 zwischen Führungen 22 (wobei die Plattenfahnen 18 und 20 nach unten weisen)
auf Stäbe 24 aufgesetzt, die dann zum einwandfreien Ausrichten des Plattenstapels
vibriert werden.
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Der nächste Verfahrensschritt besteht darin, daß erfindungsgemäß ein
geeignetes Flußmittel auf die Plattenfahnen aufgebracht wird. Das Flußmittel wird
dadurch aufgebracht, daß der Plattenstapel 16 in ein Flußmittelbad 26 so weit eingetaucht
wird, daß die Plattenfahnen 18 und 20 benetzt werden. Als Flußmitte126
kann ein saures Flußmittel, Kolophonium oder Harz oder auch ein organisches Flußmittel
verwendet werden. Während alle diese Flußmittel bereits wesentlich bessere Ergebnisse
liefern, als dies bisher möglich war, so wurde doch festgestellt, daß man besonders
gute Ergebnisse dann erhält, wenn man ein aktives Flußmittel verwendet, das ein
Hydrazinsalz enthält. Ein solches Flußmittel, das in fast hundert Prozent aller
Fälle bisher praktisch einwandfreie Verschweißungen liefert, ist eine Lösung von
Hydrazinmonohydrobromid in einem geeigneten Lösungsmittel, wie z. B. Alkohol oder
Wasser. Die Verwendung eines Flußmittels ist notwendig, damit die nachfolgenden
Verfahrensschritte einwandfrei durchführbar sind, und es ist gerade dieser Verfahrensschritt,
der eine einwandfreie Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems ermöglicht.
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Nachdem das Flußmittel auf die Plattenfahnen aufgebracht ist, werden
sie in geeigneter Weise vorerw@irmt, beispielsweise durch einen über Leitungen 28
zugeführten Heißluftstrom. Diese Voraufheizung treibt nicht nur das Lösungsmittel
des Flußmittels ab, sondern dient auch dazu, das Flußmittel zu aktivieren, das einen
Teil der auf den Plattenfahnen vorhandenen Bleioxyde zu freiem Blei reduziert und
die Oberflächen der Plattenfahnen aktiviert. Die Heißluft dient auch zum Vorheizen
der Plattenfahnen vor dem Schweißvorgang. Es wurde festgestellt, daß Vorheiztemperaturen
zwischen etwa 120 und 260° C besonders günstig sind, wobei die jeweilige Temperatur
hauptsächlich von dem prozentualen Gehalt an aktivem Flußmittel in der Lösung und
von der Art des verwendeten Lösungsmittels abhängt.
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Als nächster Verfahrensschritt wird in bekannter Weise ein kombinierter
Gieß- und Schweißvorgang verwendet, bei dem eine negative Polbrücke 30 und
eine positive Polbrücke 31 in einer Form 32 gegossen und mit den Fahnen
18 bzw. 20 der Plattenelektroden verschweißt werden. Der vorzugsweise angewandte
Ablauf dieses kombinierten Arbeitsganges ist, daß zunächst die Bleilegierung in
die Form eingegossen wird und daß unmittelbar danach die Verschweißung dadurch hergestellt
wird, daß die Plattenfahnen 18
und 20 der Elektrodenplatten in das
geschmolzene Blei eingetaucht werden. Das Flußmittel auf den Plattenfahnen 18 und
20 reagiert weiter mit den Oxyden auf den Plattenfahnen und reduziert sie zu freiem
Blei, worauf die Oberfläche der Plattenfahnen mit dem geschmolzenen Blei verschmilzt,
während irgendwelche noch vorhandenen Schmutzteilchen auf der Oberfläche des geschmolzenen
Bleis schwimmen. Auf diese Weise lassen sich regelmäßig gut geschmolzene Schweißungen
zwischen den Plattenfahnen und den Polbrücken erzielen.
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Während es vorzuziehen ist, daß der Gießvorgang abgeschlossen ist,
bevor die Elektrodenplatten mit den Plattenfahnen abgesenkt werden, kann die Schweißung
auch in der Weise durchgeführt werden, daß die Plattenfahnen zunächst in die Form
abgesenkt werden, worauf dann das geschmolzene Blei in die Hohlräume der Form rund
um die Plattenfahnen herum eingegossen wird. Es wurde festgestellt, daß man besonders
gute Ergebnisse dann erzielt, wenn die Temperatur des geschmolzenen Bleis zwischen
etwa 370 und 580`='C liegt, während die Form auf einer Temperatur zwischen etwa
93 und 150° C gehalten wird.
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Zum Schluß wird der fertiggestellte Plattenblock 33 aus der Vorrichtung
zur Durchführung dieser vorgenannten Verfahrensschritte herausgenommen. Hier können
wiederum zwei Führungen 34 und Stäbe 36 verwendet werden, um den fertigen Block
vor dem Herausnehmen abzustützen.
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Folgt man den oben beschriebenen einzelnen Verfahrensschritten, dann
ist es möglich, Plattenblöcke praktisch ohne Ausschuß (mit nicht einwandfreien Verschweißungen
zwischen den Plattenelektroden und den Polbrücken) herzustellen. Dies wird im vorliegenden
Fall ohne ausgiebige Vorreinigung der Plattenfahnen erreicht, wobei es auch nicht
erforderlich ist, einen kritischen Temperaturbereich genau einzuhalten. Somit ist
es zum ersten Male durch Verwendung eines geeigneten Flußmittels möglich, das Angießverfahren
zum Gießen und Verschweißen von Polbrücken mit den Elektrodenplatten eines Plattenpaketes
mit Erfolg bei der kommerziellen Herstellung von Akkumulatoren oder Sammlern einzusetzen.
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Es muß darauf hingewiesen werden, daß beim Durchführen jedes der oben
beschriebenen und in Fig.l gezeigten Verfahrensschritte der Plattenstapel
16 in der gleichen relativen Lage verbleibt, bei dem die Plattenfahnen
18 und 20 nach unten weisen. Man sieht also, daß sich das neue Verfahren
gemäß der Erfindung besonders gut für eine Durchführung durch
eine
automatisch arbeitende Maschine eignet, bei der beispielsweise der ausgerichtete
Plattenstapel an einem obenliegenden Arm hängend angebracht werden und mittels dieses
Armes den einzelnen Positionen des Verfahrens nacheinander zugeführt werden kann,
nämlich zum Aufbringen des Flußmittels, zur Voraufheizung, zum Schweißen und zum
Herausnehmen aus der Vorrichtung.