DE1508991B2 - Vorrichtung zum Angießen von Verbindungsstegen zwischen Akkumulatorplatten an PolanschluBfahnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Angießen von Verbindungsstegen zwischen Akkumulatorplatten an Polanschlußfahnen mit einem eine Bleischmelze enthaltenden Behälter, in welchen die zu verschweißende Anordnung bis zum Erreichen einer ausreichenden Festigkeit der Verschweißung eingetaucht gehalten wird, worauf die Bleischmelze mit Hilfe eines Kühlfluids abgeschreckt wird.

Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 20 04 340 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung erweist es sich als nachteilig, daß von Hand Blei aus einem Schmelztiegel geschöpft wird und die mit Bleischmelze gefüllte Form in eine kühlbare Halterung eingehängt werden muß, die zu den Anschlußfahnen eingespannter und ausgerichteter Batterieplatten geschwenkt wird, weil die Handhabung einer solchen Vorrichtung verhältnismäßig umständlich ist und darüber hinaus keine echt reproduzierbaren Fertigungsergebnisse liefert. Bei dieser bekannten Vorrichtung hat sich in der Praxis nämlich gezeigt, daß in vielen Fällen zwischen den Stegen und den Anschlußfahnen durch ungenügende An-Schmelzung keine zufriedenstellende Verschweißung erreicht wird. Grundsätzlich ist es aus dieser Druckschrift auch bekannt, daß die Halterung einen Hohlraum aufweist, der über ein handbetätigtes Ventil mit Wasser gefüllt werden kann.

Weiterhin ist es aus der US-PS 32 38 579 bekannt, die Enden der Anschlußfahnen vor dem Eintauchen in die Bleischmelze mit einem Flußmittel zu benetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zum Angießen von Verbindungsstegen zwischen Akkumulatorplatten an Polanschlußfahnen zu schaffen, mit welcher in exakt reproduzierbarer Weise eine besonders zuverlässige Verschweißung auch bei einer Großserienfertigung gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß eine oben offene Form mit vorgegebener Wärmekapazität aus einem Material mit guter Wärmeleitfä-,' higkeit vorgesehen ist, die durch eine selbsttätige Ein-' " richtung in die Bleischmelze eintauchbar ist, so daß sie sich mit flüssigem Blei füllt, daß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, welche dazu dient, die zu verschweißende Anordnung in das flüssige Blei in der Form einzutauchen, und daß eine Einrichtung vorhan-

; den ist, um der Form ein Kühlfluid zuzuführen.

Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Bleischmelze nach einer genau eingestellten Zeit mit Hilfe einer Kühlflüssigkeit abgeschreckt wird und daß diese Kühlflüssigkeit anschließend mit Hilfe einer Preßluftströmung wieder aus der Form entfernt wird.

Um das Verschmelzen zu erleichtern, werden die Enden der Anschlußfahnen vor dem Eintauchen in die Bleischmelze vorzugsweise mit einem Flußmittel benetzt.

Bei der Entnahme von flüssigem Blei aus der Bleischmelze taucht die Form vorzugsweise nur so weit in die Schmelze ein, daß der obere Teil des Randes der Form noch oberhalb des Spiegels des Bleibades liegt.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, daß die Produktion gegenüber herkömmlichen Anlagen wesentlich gesteigert werden kann und daß zugleich die Reproduzierbarkeit der Verschweißung außerordentlich gut ist. Diese besonders gute Verschweißung läßt sich insbesondere dadurch erreichen, daß die Form im optimalen Zeitpunkt abgeschreckt wird und das Blei zum Erstarren gebracht wird. Infolge des schnellen Abschreckens sowie der hohen mechanischen Festigkeit, die gemäß der Erfindung erreicht wird, kann unmittelbar nach dem Abschrecken ausgeformt werden, wobei auf die Verwendung von Auswerfern verzichtet werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Angießen,

F i g. 2 einen vertikalen Teilschnitt längs der Linie 2-2 in der Fi g. 1,

F i g. 3A einen vergrößerten vertikalen Schnitt eines typischen Formgliedes und einer dazugehörigen Anschlußfahne einer Batterieplatte, wobei das Formglied in einer in ein Bleibad getauchten Stellung gezeigt ist,

F i g. 3B eine ähnliche Ansicht wie F i g. 3A, jedoch befindet sich das Formglied in einer aus dem Bleibad nach oben gefahrenen Stellung, in der es die unteren Enden der Anschlußfahnen mit dem in dem Formglied enthaltenen geschmolzenen Blei umschließt,

F i g. 3C eine ähnliche Ansicht wie F i g. 3B, jedoch in einem zeitlich folgenden Zustand der Form, in welchem das Kühlmedium durch die Form strömt, um das in d$r Form enthaltene Blei abzuschrecken und erstarren zu lassen,

F i g. 4 einen vertikalen Schnitt, im wesentlichen längs der Linie 4-4 in der F i g. 3C, wobei jedoch der Steg und die Anschlußfahne teilweise aus der Form gehoben sind, und

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht eines typischen Formgliedes.

Nach der Zeichnung umfaßt die Vorrichtung eine Einrichtung 11 zur lösbaren Halterung einer Gruppe von Batterieplatten 12, deren Anschlußfahnen 13 nach unten zeigen und zueinander ausgerichtet sind, Formen 14 mit einem oben offenen Hohlraum 16 zur Aufnahme einer Klemme 17 und eines Verbindungssteges 18, einen Behälter 19 mit einer Bleischmelze 21 mit Einrichtungen 22, mit denen die Form 14 in die Bleischmelze 21 getaucht und wieder angehoben werden kann, wobei der Hohlraum 16 das untere Ende der Anschlußfahnen 13 umgibt, so daß diese in das in dem Hohlraum

16 enthaltene geschmolzene Blei eintauchen, eine Wärmetauschereinrichtung 23, die an der Form 14 vorgesehen ist und zum schnellen Abschrecken der Polklemme

17 und des Verbindungssteges 18 zum erstarrten Zustand dient, und eine Kontrolleinrichtung 24 zur Steuerung der Wärmetauschereinrichtung 23, so daß der Abschreckvorgang nach einer bestimmten Zeit nach dem Eintauchen der Fahnen 13 in die Bleischmelze 21 einsetzt.

Gemäß der Erfindung werden die Batterieplatten mit den Anschlußfahnen 13 nach unten gehalten, wobei die Anschlußfahnen so ausgerichtet sind, daß sie mit der nach oben fahrenden Form 14 zusammentreffen. Zu diesem Zweck werden die positiven und negativen Platten, die gewöhnlich eine Zelle eines Akkumulators einnehmen, hochkant nebeneinander gehalten, wobei zwischen den einzelnen Platten gewöhnliche Separatoren angeordnet sind. Die zusammengehörige Gruppe wird um 180° zu der in der Batterie anzunehmenden Lage umgedreht, so daß die Anschlußfahnen 13 in die gewünschte, nach unten hängende Stellung gebracht werden. In dieser Stellung sind gemäß F i g. 2 sowohl die Anschlußfahnen 13 der positiven Platten zueinander als auch die Anschlußfahnen 13 der negativen Platten zueinander ausgerichtet.

Die gruppierten Batterieplatten werden von horizontal liegenden, paarweise angeordneten Schienen 26 gehalten. Vorzugsweise ist eine Schiene jedes Schienenpaares verschiebbar gelagert und läßt sich in Richtung auf die andere Schiene und von ihr weg bewegen, um die Anschlußfahnen auszurichten und nahe der Verbindung zwischen Fahne und Batterieplatte festzuhalten.

Der Behälter 19 kann eine relativ große Menge der Bleischmelze 21 aufnehmen und ist mit einer Heizeinrichtung 27 versehen, um eine gewünschte Temperatur des Bleies aufrechtzuerhalten. Der Spiegel des geschmolzenen Bleies wird mit Hilfe eines Umlaufsystems auf einem genau bestimmten Niveau gehalten. Das Umlaufsystem umfaßt eine Pumpe 28, den den Behälter 19 mit flüssigem Blei aus einem Überlauftank 29 versorgt, der über eine herkömmliche Überlaufrinne 31 das aus dem Behälter 19 übergelaufene flüssige Blei aufnimmt, wobei die vertikale Lage des Anschlusses der Rinne 31 an den Behälter 19 das Niveau des Metallbades bestimmt. Das System dient zum Aufrechterhalten einer reinen Metallschmelze in dem Behälter 19, wobei Schaum, Oxyde usw. von dem durch die Überlaufrinne 31 tretenden und durch das System umlaufenden Metall abtransportiert werden. Bei Bedarf können in dem Behälter 19 Mittel vorgesehen sein, die vor dem Eintauchen der Angußeinrichtung 14 die Metalloberfläche entschäumen.

Die Form 14 wird senkrecht auf- und abwärts bewegt, um abwechselnd die Form in den Behälter 19 zu tauchen und sie dann zu den unteren Enden der Anschlußfahnen 13 zu bringen. Die Vorrichtung könnte selbstverständlich auch so arbeiten, daß die Formen stillstehen und der Behälter 19 und die Batterieplattenpakete 12 vertikal bewegt werden, womit das gleiche Ergebnis erzielt würde. Um eine senkrechte Auf- und Abwärtsbewegung der Formen 14 zu erzielen, werden sie nach F i g. 1 und 2 an voneinander getrennten, parallelliegenden Schienen 32 und 33 befestigt, die ihrerseits auf- und abwärts beweglich sind. Zu diesem Zwecke sind die gegenüberliegenden Enden der Schienen 32 und 33 an vertikalen Stangen 34 und 36 befestigt, die axial verschiebbar in am oberen Ende eines Stützrahmens 39 angebrachten Lagern 37 und 38 laufen. Die vertikale Verschiebung der Stangen 34 und 36 geschieht mit Hilfe eines Jochs 40, das sowohl mit den Stangen 34 und 36 als auch mit einer Kolbenstange 41 verbunden ist. Die Kolbenstange 41 geht von einem Kolben aus, der in einem auf einem Querträger 43 des Stützrahmens 39 sitzenden Zylinder 42 läuft und pneumatisch betrieben wird. Wenn in das obere Ende des Zylinders 42 Druckluft gelassen wird, bewegt sich die Anordnung abwärts und taucht die Formen 14 in die in dem Behälter 19 enthaltene Bleischmelze 21; das Einlassen von Druckluft in das untere Ende des Zylinders bewirkt eine Aufwärtsbewegung der Form in die gewünschte Lage, in der sie die unteren Enden der Anschlußfahnen 13 umgibt. Um eine genaue Lage der Form 14 zur Oberfläche des in dem Behälter 19 enthaltenen geschmolzenen Bleis zu sichern, kann eine Arretiervorrichtung 45 an dem Stützrahmen 39 vorgesehen sein, um den Abwärtshub des Joches 40 zu begrenzen.

Die F i g. 4 und 5 zeigen die Ausbildung der Formteile, die die Form 14 bilden. Nach F i g. 3A ragen die Wände der Form über den Spiegel des Bleibades hinaus. Dadurch wird sichergestellt, daß der obere Rand der Formwände nie in das flüssige Blei eintaucht und so die Bildung eines Grates verhindert wird, wie es beim völligen Eintauchen der Form in das Bleibad vorkommen kann. Wenn die Form nach oben in die in F i g. 3B und 3C dargestellte Lage bewegt wird, bewirkt das Eindringen der unteren Enden der Anschlußfahnen 13 in die Form ein Ansteigen des in der Form.enthaltenen Bleis. Um zu verhindern, daß das in der Form ansteigende Blei über die Formwände läuft und um gleichzeitig eine Abschäumwirkung zu erzielen, um Oxydationsprodukte usw. zu entfernen, ist in einer Wand der Form eine geneigte Überlaufrinne. 44 vorgesehen.

Vorzugsweise werden die Anschlußfahnen 13 oder zumindest ihre unteren Enden mit einem herkömmlichen Flußmittel benetzt, bevor sich die Form aufwärts in die in Fig.3B gezeigte Lage bewegt. Es kann irgendein geeignetes Flußmittel verwendet werden, das in entsprechender Weise aufgetragen wird, wie z. B.

durch Berührung der unteren Enden der Anschlußfahnen 13 mit einem mit dem Flußmittel getränkten Schwamm.

Wesentlich ist, daß die Form genügend Wärme von der in dem Behälter 19 enthaltenen Bleischmelze 21 S absorbieren kann, um das in der Form enthaltene Blei flüssig zu halten, und zwar bei einer Temperatur, mit der ein optimales Verbinden und Verschweißen der Anschlußfahnen 13 mit dem Verbindungssteg 18 erzielt werden kann, wenn die Anschlußfahnen in die Form getaucht werden. Um dies zu erreichen, ist die Form aus gut wärmeleitendem Material hergestellt. Der mit dem geschmolzenen Blei in Berührung stehende Oberflächenbereich ist zum Zwecke einer schnellen Wärmeübertragung möglichst groß. Die Form und das in der Form enthaltene geschmolzene Blei besitzen eine genügend große Wärmekapazität, um das geschmolzene Blei bei der gewünschten hohen Temperatur zu halten, wenn die Anschlußfahnen 13 in die Bleischmelze 21 eintauchen. Es gibt Materialien, die den obengenannten Anforderungen genügen und gleichzeitig bei der erhöhten Temperatur eine ausreichende Festigkeit, gute Wärmeleitfähigkeit und einen geringen Ausdehnungs- ■ koeffizienten aufweisen, wie z. B. Flußstahl oder Beryl·- -' liumkupfer.

Die Wärmetauschereinrichtung 23 dient zum schnei-' len Abschrecken der Form 14 und ihres Inhaltes, um das geschmolzene Blei erstarren zu lassen, sobald die optimale Bindung erreicht ist. Das schnelle Abschrek; ken der Form samt Inhalt kann auch auf andere Art erfolgen. Jedoch wird die Anwendung eines Stromes aus einem relativ kalten Medium bevorzugt, um die Form so schnell wie möglich abzukühlen.

Obgleich es möglich ist, den Kühlstrom auf die Außenwand der Form zu richten, wird aus Gründen einer höheren Wirksamkeit und Sicherheit der Kühlstrom durch entsprechende Durchgänge in den Wänden der Form geleitet. Nach der Zeichnung sind als Durchgänge Bohrungen 47 und 48 vorgesehen, die sich zu beiden Seiten des Formhohlraums 16 von einem Ende der Form zum anderen Ende erstrecken. Die Bohrungen 47 und 48 sind mit Speiserohren 49 und 51 verbunden, wobei ein Rohr mit einer unter Druck stehenden Kühlmittelquelle verbunden ist, während das andere Rohr zur Abführung des Kühlmittels dient.

Obgleich beliebige Kühlmittel benutzt werden können, wird in den meisten Fällen eine Kühlflüssigkeit bevorzugt, da sie bessere Wärmeabsorptionseigenschaften aufweist, besonders beim Übergang von der flüssigen Phase in die gasförmige Phase. Gewöhnliches Wasser hat sich für diese Zwecke als günstig erwiesen und besitzt außerdem die Vorteile, daß es billig und leicht zu beschaffen ist. Weiterhin ist Wasser bei der Benutzung von gewöhnlichen Speisequellen in genügenden Mengen vorhanden, um die Kühlfunktion zu erfüllen, und kann verwendet werden ohne zusätzliche Wärmetauscheranlagen zur Rückkondensation. Demgemäß sind die Speiserohre 49 mit einem Regelventil 52 verbunden, das sich an eine Druckwasserquelle anschließen läßt, und zwar vorzugsweise über einen flexiblen Schlauch, der sich der vertikalen Bewegung der Formen anpaßt.

Die schnelle Kühlung der Form trägt beträchtlich zur Produktionssteigerung der Maschine bei, indem eine höhere Bleitemperatur möglich ist und gleichzeitig die Wartezeit herabgesetzt wird, die zum Erstarren der Metallschmelze in der Form nötig ist. Auf diese Weise bietet die beschriebene Kühlung einen zweifachen Vorteil der Beschleunigung des Schmelz- und Verschweißvorganges, während gleichzeitig ein Arbeitszyklus verkürzt wird, was einen höheren Ausstoß pro Form bedeutet.

Eine weitere Beschleunigung des Arbeitszyklus der Vorrichtung wird erreicht, indem ein Ventil 54 angeordnet wird, das sich über einen Schlauch 56 mit einer Druckluftquelle verbinden läßt. Sobald die Form abgeschreckt und der Anguß fertig ist, wird das Wasserventil 52 geschlossen und das Luftventil 54 geöffnet, um sofort das Wasser aus den Rohren 49 und 51 und den Durchgängen 47 und 48 zu blasen, so daß die übriggebliebene Kühlflüssigkeit die schnelle Erwärmung der Form in dem folgenden Arbeitsgang nicht behindert.

F i g. 4 zeigt das angegossene, aus den Polklemmen und dem Verbindungssteg bestehende Teil, das mit der beschriebenen Vorrichtung hergestellt wurde. Wie daraus zu ersehen ist, bildet der Meniskus, der an der oberen Fläche des geschmolzenen Bleis beim Eintauchen der Anschlußfahnen entsteht, glatte Ausrundungen an der Verbindungsstelle zwischen den Anschlußfahnen und dem geschmolzenen Blei, und zwar auf Grund des an den glatten Fahnen vorgesehenen Flußmittels. Die beschriebene schnelle Abschreckung läßt die Bleischmelze in dieser Form erstarren und erzeugt eine sehr feste mechanische Verbindung, die gegen Vibration und Stoß sehr widerstandsfähig ist. Ferner bewirkt das Halten des Schmelz- und Verschweißvorganges im Schmelzbereich bis zu dem optimalen Zeitpunkt eine sehr starke Bindung zwischen den Anschlußfahnen und dem Verbindungssteg, ohne dabei die Anschlußfahnen durch überhitzte Schmelze oder Aufreißen verschweißter Bereiche durch Schrumpfung zu schwächen.

Die Kontrolleinrichtung 24 kann beliebiger Art sein, mit der sich das Ventil 52 betätigen läßt, um die Form zu einem gewünschten Zeitpunkt während des Schmelz- und Verschweißprozesses mit einem Kühlmittel zu versorgen. Vorzugsweise umfaßt die Kontrolleinrichtung 24 eine Zeitmeßvorrichtung, die auf eine bestimmte zeitliche Verzögerung eingestellt ist, zwischen dem Zeitpunkt, zu der die Form in die die Anschlußfahnen umgebende Stellung aufwärts gefahren ist, und dem Zeitpunkt, zu dem das Ventil 52 geöffnet wird, um ein schnelles Abschrecken der Form und ihres Inhaltes zu bewirken. Nach der Zeichnung enthält die Kontrolleinrichtung 24 einen herkömmlichen, einstellbaren Zeitmesser 57, der durch Kontakt des Joches 40 mit einem elektrisch mit dem Zeitmesser verbundenen Mikroschalter 58 betätigt wird. Auf Grund der Einstellbarkeit des Zeitmessers ist es möglich, vergleichsweise große Temperaturschwankungen des in dem Behälter 19 enthaltenen geschmolzenen Bleis zu kompensieren, wodurch die Vorrichtung eine zusätzliche Anpassungsfähigkeit und Verwendbarkeit erhält.

Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist ein wirtschaftliches Arbeiten in einem wesentlich größeren Temperaturbereich möglich als mit herkömmlichen Methoden. Beispielsweise muß der Oberflächenbereich der Anschlußfahnen zur Erzielung einer optimalen Verschweißung erweichen und mit dem umgebenden flüssigen Metall verschmelzen. Die mit Hilfe der Erfindung mögliche genaue Kontrolle über die schmelzendi Oberfläche der Anschlußfahnen ermöglicht das Arbei ten bei relativ hohen Temperaturen ohne Gefahr, meh als nötig von den Anschlußfahnen abzuschmelzen. Si kann die Temperatur des geschmolzenen Bleis in de Form zwischen etwa 340⁰C und etwa 480⁰C schwär ken. Die untere Temperaturgrenze ist natürlich de

Schmelzpunkt des jeweils verwendeten Bleis bzw. der Bleilegierung, und die obere Grenze ist so festgelegt, daß die übermäßige Bildung von Oxyden vermieden wird. Die angegebenen Temperaturen dienen nur als Anhaltswerte und können zum Ausgleich geänderter Bedingungen etwas variiert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Angießen von Verbindungsstegen zwischen Akkumulatorplatten an Polanschlußfahnen mit einem eine Bleischmelze enthaltenden Behälter, in welchen die zu verschweißende Anordnung bis zum Erreichen einer ausreichenden Festigkeit der Verschweißung eingetaucht gehalten wird, worauf die Bleischmelze mit Hilfe eines Kühlfluids abgeschreckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine oben offene Form mit vorgegebener Wärmekapazität aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit vorgesehen ist, die durch eine selbsttätige Einrichtung in die Bleischmelze (21) eintauchbar ist, so daß sie sich mit flüssigem Blei füllt, daß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, welche dazu dient, die zu verschweißende Anordnung in das flüssige Blei in der Form (14) einzutauchen, und daß eine Einrichtung vorhanden ist, um der Form (14) ein Kühlfluid zuzuführen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gewünschte Wärmekapazität der Form (14) im wesentlichen durch eine ausreichend dicke Wand gewährleistet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Form (14) Durchgänge (43, 48) zum Durchleiten eines Kühlfluids aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Form (14) einen nach außen gezeigten Rand aufweist, der eine Aussparung (44) hat, welche zur Zuführung von geschmolzenem Blei aus der Bleischmelze (21) und/oder als Überlaufrinne beim Eintauchen der zuverschweißenden Anordnung dient.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlag als untere Begrenzung des Hubes der Form (14) in einer Lage vorgesehen ist, in welcher der obere Teil des Randes der Form (14) knapp oberhalb des Spiegels der Bleischmelze (21) liegt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Konstanthalten des Spiegels der Bleischmelze (21) vorgesehen ist.