Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Herstellen von Blei/Kunststoff-Verbundgittern nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein solches Verbundgitter ist bereits aus der JP-OS-PS 52-1 32 337 bekannt; es geht bei seiner Herstellung von einem Akkumulatoren-Gitter aus, das aus einer weichen, Sb-armen Bleilegierung besteht, und wird durch das beschriebene Verfahren dadurch mechanisch verstärkt, daß Kunststoffstreifen direkt oben auf den Gitterrahmen oder auf die Gitterstege aufextrudiert werden. Weiterhin ist ein Verfahren zum Herstellen von derartigen Verbundgittern aus der GB-PS 14 31 278 bekannt; bei diesem Verbundgitter geht man von einem nur 0,4 mm dicken Streifen von Bleigittern aus, welche ebenfalls durch aufextrudierte Kunststoffstreifen mechanisch versteift werden. Bekannt ist auch ein Blei/Kunststoff-Gitter aus der DE-PS 7 30 503, bei dem der aus einer Bleilegierung bestehende Stromleiter durch Umpressen von Kunststoffteilen zu einem Masseträger für Bleiakkumulatoren komplettiert wird.
Vorteile der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches geht demgegenüber von einem als Stromleiter dienendem Bleigitter aus, das einen Antimon-Gehalt und eine Dicke nach Bedarf aufweist und das vorzugsweise als Doppelgitter im herkömmlichen wirtschaftlichen Kokillenguß hergestellt und dann dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgesetzt wird. Als weitere Vorteile sind anzusehen, daß die erfindungsgemäßen Gitter die Einsparung von relativ teuerem und schwerem Blei erlauben, daß außerdem die Kurzschlußfestigkeit im Bereich des Rahmens dieser Verbundgitter erhöht und außerdem auch die Schüttelfestigkeit durch Verbinden von Kunststoffteilen des Verbundgitters mit dem aus Kunststoff bestehenden Akkumulatorengehäuse verbessert werden kann; es sei zudem bemerkt, daß die Verfahrenskosten relativ gering sind.
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Durch die im Unteranspruch aufgeführte Maßnahme ist noch eine vorteilhafte Weiterbildung des im Hauptanspruch angegebenen Verfahren zum Herstellen derartiger Verbundgitter möglich.
Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt
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Fig. 1 die Draufsicht auf einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Verbunddoppelgitter eines Bleiakkumulatoren in verkleinerter Darstellung,
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Fig. 2 das Prinzip des Verbindens des Kunststoffteile mit dem im Kokillenguß hergestellten Stromleiter und
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Fig. 3 eine Draufsicht auf eine prinzipielle Anordnung zum Herstellen von Verbundgittern, die sowohl waagerecht als auch senkrechte Gitterstege und/oder Rahmenseiten aus Kunststoff besitzen.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Bleiakkumulatoren haben bekanntlich ein aus säurefestem Material bestehendes Gehäuse, in dem sich - je nach gewünschter Spannungslage - eine oder mehrere Zellen befinden; in jeder dieser Zellen befinden sich positive und negative, durch Separatoren elektrisch voneinander getrennte Elektroden und ein Elektrolyt. Die positiven und negativen Elektroden sind jeweils in jeder Zeile durch Plattenverbinder parallel untereinander verbunden. Bei Bleiakkumulatoren, die als Starterbatterien für Kraftfahrzeugmotoren dienen, bestehen diese Elektroden aus einem ebenen, gitterförmigen und elektrischleitendem Träger für die aktive Masse und der aktiven Masse selbst. Während die aktive Masse bei der Herstellung von Elektroden anfangs in der Hauptsache aus Bleioxid besteht, werden die gitterförmigen Masseträger in den meisten Fabrikationsbetrieben zunächst im Kokillenguß aus einer Bleilegierung als Doppelgitter hergestellt und durchlaufen als solche die Fertigungsstationen der Elektrodenplatten bis zum Anfang der Endmontage der Bleiakkumulatoren; erst am Ende der Elektrodenplatten-Fertigungslinie werden die Doppelplatten zu Einzelplatten getrennt, und zwar durch Abscheren, Stanzen oder Brechen. Um die schweren Elektrodenplatten leichter zu machen, wurden bereits in der Fachliteratur veröffentlichte Versuche gemacht, diese schweren Elektrodenplatten dadurch leichter zu machen, daß man anstelle massiver Bleigitter als Masseträger einen leichten, gitterförmigen Stromleiter aus einer Blei-Legierung herstellt und diesen durch ein verhältnismäßig teures Umpreßverfahren mit Kunststoff versteift und gegebenenfalls noch Felder zur Aufnahme aktiver Masse mit anformt (z. B. DE-PS 7 30 503). Die Herstellung derartiger Verbundgitter aus einer Bleilegierung und aus Kunststoff ist für die Massenfabrikation jedoch zu teuer und wurde unseres Wissens bislang auch nicht verwirklicht.
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In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Blei/Kunststoff- Verbunddoppelgitter 10 dargestellt, das sich aus zwei symmetrisch angeordneten, miteinander verbundenen Verbundeinzelgittern 10/1 und 10/2 zusammensetzt. Jedes Verbundeinzelgitter 10/1 bzw. 10/2 hat einen 1,4 mm dicken Stromleiter 11/1 bzw. 11/2 aus einer geeigneten Bleilegierung (z. B. Blei-Kalzium-Legierung) und besitzt aus einem elektrolytbeständigen, thermoplastischem Kunststoff (z. B. Polypropylen) eine Anzahl von Gitterstegen 12 und eine obere und eine untere Rahmenseite 13/1 bzw. 13/2; die Gitterstege 12 und die Rahmenseiten 13/1 bzw. 13/2 verlaufen parallel zueinander. Die beiden Stromleiter 11/1 und 11/2 bilden gemeinsam ein Stromleiterdoppelgitter 11. Jeder Stromleiter 11/1 bzw. 11/2 hat einen Kopfstab 14/1 mit einer 14 mm breiten Anschlußfahne 15, links und rechts je einen Seitenstab 14/2 bzw. 14/3, parallel zum Kopfstab 14/1 verlaufende Stromleiterstege 16/1 und senkrecht zum Kopfstab 14/1 verlaufende Stromleiter 16/2. Die Stromleiterstege 16/1 haben einen Abstand von 6 mm voneinander und die Stromleiterstege 16/2 haben einen Abstand von 14 mm voneinander; der Querschnitt jedes Stromleitersteges 16/1 bzw. 16/2 beträgt etwa 1 mm2. Zur Optimierung des Stromflusses in den Stromleitern 11/1 bzw. 11/2 ist gegebenenfalls mindestens ein bevorzugt schräg in Richtung auf die Anschlußfahne 15 verlaufender Stromleitersteg 17 mit eingeformt. Die aus Kunststoff bestehenden Gitterstege 12 sind derart angeordnet, daß jedes die (nicht dargestellte) aktive Masse aufnehmende Massefeld 18 von mindestens einem Abschnitt des Stromleiters 11/1 bzw. 11/2 begrenzt wird. Im vorliegenden Beispiel ist zwischen je zwei Stromleiterstegen 16/1 aus der Bleilegierung ein Gittersteg 12 aus Kunststoff angeordnet; es können - je nach Anwendungsfall - auch weniger Gitterstege 12 aus Kunststoff verwendet werden. Diese Gitterstege 12 haben einen Querschnitt von etwa 1 mm2. Der Stromleiterkopfstab 14/1 und die Kopfleiterseitenstäbe 14/2 und 14/3 sind bevorzugt auf den für den Stromfluß erforderlichen Querschnitt reduziert; zur Erzielung genügender Steifigkeit des Verbundeinzelgitters 10/1 bzw. 10/2 sind die Stromleiterkopfstäbe 14/1 (14/2) durch die aus Kunststoff bestehende Rahmenseite 13/1, . . verbreitert. Im vorliegenden Beispiel wurde auch auf einen parallel zum Stromleiterkopfstab 14/1 verlaufenden Stromleiterbodenstab verzichtet und anstelle dessen die aus Kunststoff bestehende Rahmenseite 13/2 angeordnet; bei entsprechenden Anwendungsfällen kann aber auch ein solcher aus einer Bleilegierung bestehender Stromleiterbodenstab Verwendung finden. Die dargestellte, aus Kunststoff bestehende Rahmenseite 13/2 ist besonders breit ausgebildet (ca. 8 mm) und wird am Ende der Fertigungsstraße für Elektrodenplatten in Pfeilrichtung A/B getrennt, damit aus der Doppelplatte Einzelplatten entstehen. Die Rahmenseite 13/1 bzw. 13/2 aus Kunststoff können beim Einbau in das nicht dargestellte Bleisammlergehäuse mit dem Deckel bzw. dem Kasten dieses Gehäuses verbunden werden (z. B. durch Verkleben oder Verschweißen) und damit erheblich zur Verbesserung der Schüttelfestigkeit des Bleisammlers beitragen; darüber hinaus verbessert diese Rahmenseiten 13/1 und 13/2 die Kurzschlußfestigkeit zwischen den einzelnen Elektroden. Die Abmessungen der Verbundgitter richten sich nach dem Anwendungsfall und sind nicht auf die im Beispiel genannten Abmessungen beschränkt; die Dicke der Verbundgitter wird jedoch bevorzugt zwischen 0,8 und 2,5 mm liegen.
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In der Fig. 2 ist derjenige Teil der diesbezüglichen Fertigungslinie 20 prinzipiell dargestellt, auf dem die aus einer Bleilegierung bestehenden, in Kokillen gegossenen Stromleiterdoppelgitter 11 mit den aus thermoplastischem Kunststoff (z. B. Polypropylen) bestehenden Gitterstege 12 und Rahmenseiten 13/1 und 13/2 in Verbindung gebracht werden:
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Die Stromleiterdoppelgitter 11 werden dabei auf einem sich kontinuierlich bewegendem Förderband 21 aus Stahl oder einem geeigneten Kunststoff derart dicht aneinandergereiht, daß die Anschlußfahnen 15 quer zur Transportrichtung liegen. Das sich in Richtung des Pfeiles 22 bewegende Förderband 21 führt unter einer Anzahl von parallel angeordneten, ausgerichteten Extrudern 23, 23&min; hindurch, aus denen die aus Kunststoff bestehenden Gitterstege 12 und/oder Rahmenseiten 13/1 und 13/2 an die Stromleiterdoppelgitter 11 angeformt werden; bei dicht aneinanderliegenden Gitterstegen 12 bzw. Rahmenseiten 13/1, 13/2 sind erforderlichenfalls mehrere nacheinanderfolgende Reihen von Extrudern 23, 23&min; . . zweckmäßig. Eine in Transportrichtung den Extrudern 23, 23&min; nachgeschaltete Walzeinrichtung 24 sorgt für ein Kalibrieren auf Höhe und für ein Verankern der Gitterstege 12 und Rahmenseiten 13/1, 13/2 am Stromleiterdoppelgitter 11; gegebenenfalls kann die Walzeinrichtung 24 infolge Temperaturregelung auch am Aushärten des Kunststoffes beteiligt werden. Zwecks einer guten Verankerung der Gitterstege 12 und der Rahmenseiten 13/1, 13/2 können am Stromleiterdoppelgitter 11 nicht dargestellte Vertiefungen angebracht sein und/oder die Oberflächen des Stromleiterdoppelgitters 11 stark angerauht sein.
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Für den Fall, daß auch noch senkrecht zur Rahmenseite 13/1 laufende Stromleiterstege 16/2 durch Kunststoff ersetzt oder Stromleiterseitenstäbe 14/2, 14/3 durch Kunststoff verstärkt werden sollen (nicht in Fig. 1 dargestellt), ist die Fertigungslinie - wie in Fig. 3 prinzipiell gezeigt - zu erweitern: Die auf einem ersten Förderband 21 quer zur Transportrichtung dicht aneinandergereihten Stromleiterdoppelgitter 11 laufen - wie beschrieben - unter Extrudern 23, 23&min; hindurch, um mit den aus Kunststoff bestehenden Gitterstegen 12 und Rahmenseiten 13/1 und 13/2 versehen zu werden; mittels einer Walzeinrichtung 24 werden danach die aufextrudierten Gitterstege 12 und Rahmenseiten 13/1, 13/2 auf Höhe kalibriert und am Stromleiterdoppelgitter 11 verankert. Als nächstes ist am Förderband 21 eine Scherstation 25 angeordnet, welche die die Gitterstege 12 und Rahmenseiten 13/1, 13/2 bildenden Kunststoffstreifen zwischen den Stromleiterdoppelgittern 11 durchschneidet. Das jeweils abgetrennte Verbunddoppelgitter 10 wird mittels eines zweiten, schneller als das Förderband 21 laufenden Förderbandes 26 einer Drehstation 27 zugeführt, die die Verbunddoppelgitter 10 um 90° dreht und auf einem dritten Förderband 28 fixiert. Dieses dritte Förderband 28 führt die nun in Längsrichtung liegenden Verbunddoppelgitter 10 unter mindestens einem Extruder 29 entlang, welcher (nicht dargestellte) Kunststoffstreifen anstelle von Stromleiterstegen 16/2 anbringt und/oder Stromleiterseitenstäben 14/2, 14/3 verstärkt. Eine zweite Walzeinrichtung 30 sorgt auch hier zum Kalibrieren der Kunststoffstreifen auf Höhe und zum Verankern am Verbunddoppelgitter. Auf die Darstellung einer noch folgenden zweiten Scherstation zum Trennen der Kunststoffstreifen wurde verzichtet. Es sei darauf hingewiesen, daß ein Drehen der Verbunddoppelgitter 10 vor dem Extruder 29 auch mittels anderer bekannter Vorrichtung erfolgen kann.
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Die derart hergestellten Verbunddoppelgitter 10 durchlaufen anschließend die gesamte Elektrodenplatten-Fertigungslinie und werden erst dann zu Einzelplatten durch Scheren, Stanzen oder Brechen getrennt.