DE3023981A1

DE3023981A1 - Giessform

Info

Publication number: DE3023981A1
Application number: DE3023981A
Authority: DE
Inventors: Ingo 5790 Brilon Mund
Original assignee: Accumulatorenwerk Hoppecke Carl Zoellner and Sohn KG
Current assignee: Accumulatorenwerk Hoppecke Carl Zoellner and Sohn KG
Priority date: 1980-06-26
Filing date: 1980-06-26
Publication date: 1982-01-14
Also published as: DE3023981C2; GB2078576B; FR2485410A1; FR2485410B1; SE8103790L; US4425959A; GB2078576A

Description

PATENTANWÄLTE ο DIPL.-ing. ALEX STEN GER

Kalser-Ftiedrich-Ring 70 0 DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

D-4000 DÜSSELDORF 11 DIPL.-ING. H EINZ J. RING

Unser Zeidien: 20 5Ö3 Datum: 25. Juni I98O

Accumulatorenwerk Hoppecke Carl Zoellner & Sohn Barbarossaplatz 2, 5000 Köln

Gießform

Die Erfindung betrifft eine Form zum Angießen von die Anschlußfahnen der zu Paketen zusammengestellten Plattensätze für Bleiakkumulatoren verbindenden Brücken mit daran ausgebildeten Zellenverbinderflanschen bzw. Endpolen, in der flüssiges Blei aufnehmende Formmulden ausgebildet sind.

Zur Vorbereitung des Angießens von Brücken an die Anschlußfahnen von Bleiakkumulator-Gittern werden diese in Form von Plattensätzen zu Paketen zusammengestellt und in einer Kassette einander so zugeordnet und gehalten, daß der Batterie-Einbauzustand gegeben ist. Dabei treten die Fahnen nach oben in einer Reihe heraus, so daß es ermöglicht ist, diese durch anzugießendes Blei miteinander zu verbinden. Gleichzeitig erfolgt dabei die Ausbildung der Zellenverbinderflansche bzw. an den beiden äußersten Plattensätzen die Ausbildung der Endpole. Hierzu ist es bekannt, eine Gießform zu benutzen, in der der Form der Brücken, Zellenverbinderflansche bzw. Endpol entsprechende Formmulden ausgebildet sind, die mit flüssigem Blei gefüllt sind und in welche die vorher gebürsteten und mit Flußmittel vorbehandelten Anschlußfahnen getaucht werden. Die Form wird sodann mit Wasser von unten abgekühlt, wonach das Ausformen durchgeführt werden kann.

Nachteilig ist bei der bekannten Gießform, daß sie aufgrund Einstückigkeit. und ihres Massereichtums aus gut wärmeleitfähigem Material sehr viel-Wärme beim Aufheizen aufnimmt, durch unter-

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schiedlich schnelle Aufheizung ihrer verschiedenen Konturen leicht reißt, wenn sie während der Aufheizphase von oben mit einer Flamme beheizt wird und in der Abkühlphase von unten mit Wasser gekühlt wird, was bei jedem Zyklus einen Temperaturschock bewirkt. Die hohe thermische Belastung erfordert hohe Wandstärken, die ihrerseits durch große Wärmekapazität und große Wärmeleitung einen hohen Energieaufwand und damit eine lange Aufheizzeit erfordern.

Neben diesen, die Gießform selbst betreffenden Nachteilen treten Fehler am Produkt auf, da vielfach Risse zwischen Verbinderflanschen und der zugeordneten Gitterfahne beim Abkühlen durch ungünstiges Zusammenwirken von Erstarrungsfronten entstehen. Die Folge hiervon ist, daß die entsprechende Platte frühzeitig ausfällt und hierdurch die Batterielebensdauer verringert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer der eingangs beschriebenen Gießformen zu verlängern, eine Konstruktion zu schaffen, die eine kurze Aufheizzeit und damit Energieersparnis erbringt und es ermöglicht, eine gute, rißfreie Anschweißqualität zwischen dem Zellenverbinderflansch und den Fahnen sicherzustellen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Formmulden der Gießform in voneinander trennbaren Einzel-Formsegmenten ausgebildet sind, die zur Gesamtform in einem Segmentträger zusammengesetzt sind. Diese Formausbildung ermöglicht es einerseits, die hohen thermischen Belastungen beim Aufheizen und Abkühlen der Form zu verringern und andererseits die Erstarrungerichtung so zu steuern, daß eine Rißbildung zwischen dem schrumpfenden Flansch und der angeschmolzenen Fahne vermieden wird.

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Es ist vorteilhaft, die Einzel-Formsegmente mit einer Wärmeisolierung für die Formmulde zu versehen. Vorzugsweise sind in den Formsegmenten unterhalb der Formmulden Aussparungen ausgebildet, die mit Isoliermaterial gefüllt sind. Zusätzlich können Wärmeleitstifte und/oder -platten aus Kupfer in das Material der Formsegmente eingesetzt sein, was insbesondere dann im Sinne einer gesteuerten Abkühlung von Vorteil ist, wenn - wie in einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen ist - die Formsegmente im Bereich der Formmulden für Zellenverbinderlansche voneinander durch eine Stahl-Trennplatte getrennt sind und ein oder mehrere Dehnungsfugen vorgesehen sind. Durch die Dehnungsfugen zwischen den Formsegmenten wird ein freies Ausdehnen und Zusammenziehen des Werkstoffes ermöglicht und werden dadurch Spannungen vermieden. Die Isolierung in Verbindung mit zur Wärmeabführung geeigneten Elementen sorgt dafür, daß die zum Schmelzen der Fahnen erforderliche Energie in einer geringen Bleimenge gespeichert werden kann und daß eine ausgezeichnete Anschweißqualität erzielt wird.

Konstruktiv und zur Vereinfachung der Austauschbarkeit der Formsegmente ist es vorteilhaft, den Segmerfcträger doppel-T-förmig auszubilden und die Formsegmente zwischen den T-Schenkeln in einer Anordnung einzusetzen, die der Zusammenstellung im fertigen Bleiakkumulator konform ist, wobei die Formsegmente durch die T-Schenkel verbindende Spannleisten gehalten sind. Dabei kann der Mittelsteg des Segmentträgers mit einer Blei-Zuführungsrinne und einem offenbaren Überlauf-Verschluß versehen sein. Die Formsegmente selbst sind im Segmentträger durch Nut/Feder-Verbindungen positioniert und fixiert, die zweckmäßigerweise als Wärmeisolierung, beispielsweise durch Belassung eines Luftspalts, ausgebildet sind. Im übrigen ist jedes Formsegment wassergekühlt.

Insgesamt ergeben sich, als Vorteile der Erfindung die wesentlich verbesserte Ansohweißqualität bei erhöhter Lebensdauer der Form trotz hoher Temperaturen, die duroh die Austauschbarkeit von

Einzel-Formsegmenten weiter verbessert wird, wobei Energieersparnisse durch kurze Aufheizzeiten und Bleiersjparnisse durch die gute Isolierung ergeben. Hierzu wird ergänzend vorgeschlagen, den beim Stand der Technik seitlich neben der Brücke angesetzten Plansch auf der Brücke selbst anzuordnen, was dadurch ermöglicht ist, daß bei ausreichend hohen Bleiteraperaturen eine gesteuerte Erstarrung gemäß der Erfindung durchführbar ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Gießform gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie II-II der Fig. 1 und Fig. J5 einen Schnitt gemäß Linie III-III der Fig. 1.

Die Gießform 1 ist zur Verwendung an COS-Maschinen zum Angießen von Brücken an die Anschlußfahnen von Bleiakkumulator-Gittern vorgesehen, welche in Form von Plattensätzen mit den zugehörigen Scheidern zu Paketen zusammengesfcellt sind derart, daß die Anschlußfahnen nach oben aus dem Plattensatz in einer Reihe hervortreten. Solche Plattensätze, die zeichnerisch nicht dargestellt sind, werden in einer Kassette bereits in der Ordnung zueinander fixiert, wie sie der Anordnung in der fertigen Batterie entspricht, so daß durch einen einzigen Angießvorgang mit der Gießform 1 sämtliche die Fahnen verbindenden Brücken mit daran ausgebildeten Zellenverbinderflanschen bzw. Endpolen hergestellt werden.

Die Gießform 1 besteht im wesentlichen aus einem doppel-T-förmigen Segmenttritger 2 sowie Einzel-Formsegmenten 3* die in dem Bereich der Ausnehmungen zwischen den T-Schenkeln des Segmentträgers 2 an-

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geordnet sind. Im Mittelstes 4 des Segmentträgers 2 ist eine Blei-Zuführungsrinne 5 ausgespart, die über einen nicht dargestellten Zulauf auf der einen Seite mit flüssigem Blei versorgt wird, welches zunächst die Rinne und sodann die gesamte Form einschließlich der in den Einzel-Formsegmenten 3 ausgebildeten Formmulden 6 füllt. Eine Überfüllung ist ausgeschlossen dadurch, daß das andere Ende der Blei-Zuführungsrinne 5 mit einem Überlaufverschluß in Form eines Wehrs versehen ist, über das überschüssiges Blei nach Füllung der Form ablaufen kann.

Insgesamt zwölf Einzel-Formsegmente 3 werden zwischen den T-Schenkeln des Segmenttragers 2 angeordnet, wobei zur völligen Ausfüllung des zur Verfügung stehenden Raumes Füllstücke 7 verwendet werden. Die in einer Reihe befindlichen Formsegmente 3 auf jeder Seite des Mittelstegs 4 werden von einer Spannleiste 8 gehalten, die in gegenüberliegenden Ausnehmungen der T-Schenkel eingesetzt ist und von Spannschrauben 9 gegen die eingesetzten Formsegmente 3 gepreßt wird. Die Spannschrauben 9 sitzen in einer ebenfalls die T-Schenkel des Segmentträgers 2 verbindenden und an diesen angeschraubten äußeren Druckleiste 10.

Weitere Einzelheiten der Halterung der Formsegmente 3 gegeneinander und gegenüber dem Segmentträger 2 sind Fig. 2 der Zeichnung entnehmbar, die einen Querschnitt durch die Gießform 1 zeigt. Es ist erkennbar, daß zunächst innenseitig eine Nut/Feder-Verbindung 11 das Füllstück 7 am Mittelsteg 4 des Segmentträgers 2 einerseits und in Verbindung mit den außen angrenzenden Formsegmenten 3 hält, welche wiederum über eine Nut/Feder-Verbindung 12 mit der Spannleiste 8 verklingt sind. Dabei sind die Nut/Feder-Verbindungen 11, 12 wärmeisolierend ausgebildet, wozu entweder ein Luftspalt belaeeen ist oder entsprechende Ausnehmungen mit einem Isoliermaterial gefüllt sind.

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Für die Formsegmente 3 ist ein Werkstoff gewählt, der eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt, nämlich St 1,4876 mit 36 fo Ni. Dieser Werkstoff zeigt auch keine Versprödung bei hohen Temperaturen. In ihm sind die Formmulden 6 ausgespart, welche über schräg verlaufende Flächen mit der Blei-Zuführungsrinne 5 im Mittelsteg 4 in Verbindung stehen. Die Gestaltung der Formmulden 6 entspricht der Form der herzustellenden die Anschlußfahnen der Platten verbindenden Brücken mit daran ausgebildeten Zellenverbindungsflanschen bzw. den zwei Endpolen mit im Schnitt kreisförmigen Formmulden 1J5, 14. Die Formmulden 6 in den Formsegmenten j5 sind zusätzlich wärmeisoliert dadurch, daß Aussparungen 15, die mit Isoliermaterial gefüllt sind, beispää-sweise in Form von nebeneinander liegenden Bohrungen unterhalb der Formmulden vorgesehen sind, welche zur Ausbildung einer in bestimmter Weise gesteuerten Erstarrungsfront hilfreich sind. Diesem Ziel dient es ferner, daß im Bereich der Zellenverbinderflansche die_Einzel-Formsegmente 3 voneinander durch eine zwischengelegte Stahl-Trennplatte l6 mit beispielsweise einer Wärmeleitfähigkeit von

λ =50 W/m . k getrennt sind und daß an der dem Verbinder-.flansch gegenüberliegenden Seite in jedem Einzel-Formsegment J> mehrere Wärmeleitstifte 17 aus Kupfer mit einer Wärmeleitfähigkeit

λ = 394 vi/M . k senkrecht angeordnet sind. Hierdurch wird die Erstarrungsrichtung insgesamt so gesteuert, daß im Sinne der Vermeidung einer Rißbildung zwischen dem schrumpfenden Flansch und der angeschmolzenen Fahne während der Abkühlung Blei aus der noch flüssigen Brücke in den Bereich des schrumpfenden Flansches nachfließen kann. Dabei ist die Schrumpfung des Flansches durch räumliche und zeitliche Steuerung der Brücken- und Flanschtemperaturen minimiert und ist insbesondere erreicht, daß der Flansch schrumpft, bevor die Fahnen mit dem Brückenblei erstarren. Durch die Isoliermaßnahmen ist andererseits sichergestellt, daß der Brückenbereich jedoch ausreichend hei* ist, daß sowohl die Fahnen anschmelzen können im Sinne einer guten Verbindung als auch die Brücke ausreichend lange flüssig gehalten wird, bis der Flansch erstarrt ist.

iiooetttate

Zwischen jeweils zwei Formsegmenten 3 ist eine Dehnungsfuge l8 belassen, die ein freies Ausdehnen und Zusammenziehen des Werkstoffes ermöglicht und dadurch das Entstehen von Spannungen verhindert, die aufgrund der hohen Temperaturunterschiede zwischen Ausheizphase (Aufheizen von oben mit einer Flamme) und der Abkühlphase (Kühlen von unten mit Wasser) in der Gießform auftreten können. Die Anschlüsse der Viasserkühlung sind Fig. 2 der Zeichnung entnehmbar. Demzufolge sind mittig am Segmentträger 2 Kühlwasserkanäle 19, 20 nebeneinander angeordnet, durch die Kühlwasser den Einzel-Formsegmenten 3 zu- und abgeführt wird, in denen folglich Kühlkanäle 21 ausgespart sind (vgl.,auch Fig. 3 der Zeichnung). Das Kühlen wird durchgeführt, nachdem das eingangs beschriebene Aufheizen und Füllen der Form beendet ist und durch Öffnung des Überlaufverschlusses das überschüssige Blei abgelassen worden ist. Nach der Beendigung des Kühlens können die Kassette mit den Plattensätzen und· die Gießform voneinander getrennt werden, wozu Ausstoßer 22 im Bereich der Zellenverbinderflansche hilfreich sind. Mittels der beschriebenen Gießform wird eine gute Anschweißqualität der Fahnen mit den Brücken erreicht, wird die Rißneigung im Flanschbereich vermieden und wird eine hohe Lebensdauer der Gießform insgesamt und auch im einzelnen durch die Austauschbarkeit der Formsegmente erreicht. Schließlich ergibt sich eine kurze Aufheizzeit und damit Energieersparnis sowie eine Bleiersparnis, was sich kostenmäßig vorteilhaft bemerkbar macht.

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Bezugszeichenliste:

1 Gießform

2 Segmentträger

3 Einzel-Formsegmente

4 Mittelsteg

5 Blei-Zuführungsrinne

6 Formmulde

7 Füllstück

8 Spannleiste

9 Spannschraube

10 Druckleiste

11 Nut/Feder-Verbindung

12 Nut/Feder-Verbindung

13 Endpol-Formmulde

14 Endpol-Formmulde

15 Aussparung

16 Stahl-Trennplatte

17 Wärmeleitstifte

18 Dehnungsfuge

19 Kühlwasserkanal

20 Kühlwasserkanal

21 Kühlkanal

22 Ausstoßer

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Claims

Ansprüche :

1. Form zum Angießen von die Anschlußfahnen der zu Paketen zusammengestellten Plattensätze für Bleiakkumulatoren verbindenden Brücken mit daran ausgebildeten Zellenverbinderflanschen bzw. Endpolen, in der flüssiges Blei aufnehmende Formmulden ausgebildet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß die Formmulden (6) der Gießform (l) in voneinander trennbaren Einzel-Formsegmenten (3) ausgebildet sind, die zur Gesamtform in einem Segmentträger (2) zusammengesetzt sind.

2. Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzel-Formsegmente (3) mit einer Wärmeisolierung für die Formmulde (6) versehen sind.

3. Form nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Formmulden (6) Aussparungen (15) ausgebildet sind, die mit Isoliermaterial gefüllt sind.

4. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß Wärmeleitstifte (17) und/oder Platten aus Kupfer in das Material der Einzel-Formsegmente (3) in den Bereichen angeordnet sind, in denen eine beschleunigte Abkühlung vorzunehmen ist.

5. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzel-Formsegmente (3) voneinander im Bereich der die Zellenverbinderf!ansehe bildenden Formmulden durch eine Stahl-Trennplatte (ΐβ) jeweils getrennt sind*

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β. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 5.» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Einzel-Formsegmenten (3) ein oder mehrere Dehnungsfugen (18) vorgesehen sind.

7« Form nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Segmentträger (2) doppel-T-förmig ausgebildet ist und die Einzel-Formsegmente (3) zwischen den T-Schenkeln in einer Anordnung eingesetzt sind, die der Zusammenstellung im fertigen Bleiakkumulator konform ist, wobei die Einzel-Formsegmente (3) durch die T-Schenkel verbindende Spannleisten (8) gehalten sind.

8. Form nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelsteg (4) des Segmenttragers (2) mit einer Blei-Zuführungsrinne (5) und einem offenbaren Überlauf-Verschluß versehen ist.

9· Form nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzel-Formsegmente (3) im Segmentträger (2) durch Nut/ Feder-Verbindungen (11, 12) positioniert und fixiert sind.

10. Form nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Nut/Feder-Verbindungen (H, 12) als Wärmeisolierung, vorzugsweise durch Belassung eines Luftspalts, ausgebildet sind.

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