DE3023981C2

DE3023981C2 - Form zum Angießen von Anschlußfahnen der Platten bei Bleiakkumulatoren

Info

Publication number: DE3023981C2
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: 1984-07-05
Also published as: GB2078576B; SE8103790L; FR2485410A1; DE3023981A1; US4425959A; FR2485410B1; GB2078576A

Description

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, deren flüssiges Blei aufnehmenden Formmulden in voneinander trennbaren Einzel-Formsegmenten ausgebildet sind, die zur Gesamtform in einem Segmentträger zusammengesetzt 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. Endpole entsprechende Formmuldcn 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 weiden kann.

Nachteilig ist bei der bekannten Gießform, daß sie aufgrund ihrer Einstückigkeit und ihres Massereichtums aus gut wärmeleitfähigem Material sehr viel Wärme beim Aufheizen aufnimmt, durch unterschiedlich schnel-Ie Aufheizung ihrer verschiedenen Konturen leicht reißt, wenn sie während der Aufheizphase von oben mit einer Flamme beheizt und in der Abkühlphase von unten mit Wasser gekühlt wird, was bei jedem Zyklus einen Ternperaturschock bewirkt Die hohe thermische

ίο 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, daS die entsprechende Platte frühzeitig ausfällt und hierdurch die Batterielebensdauer verringert wird.

Es ist ferner aus der US-PS 41 08 417 eine Gießform der eingangs genannten Art bekannt, die aus Einzel-Formsegmenten aufgebaut ist, in denen die Formmulden ausgebildet sind. Nachteilig ist bei der bekannten Gießform, daß ein Abschrumpfen der Zellenverbinderflansche auf'ritt, womit ein Festigkeitsverlust der dem Flansch gegenüberliegenden Fahne verbunden ist, so daß als Folge hiervon die Batterielebensdauer verringert ist. Nachteilig ist ferner, daß auch bei der aus Einzel-Formsegmenten aufgebauten Form ein Reißen auftritt, da gerade die besonders gefährdete Formmuldenwand direkt sowohl von oben mit einer Flamme beim Aufheizen beaufschlagt als auch von unten ca. 2 bis 3 see nach dem Abheben des Brenners mit Wasser gekühlt wird. Dies bewirkt einen plötzlichen Temperaturschock, der bei ausreichend dünnen Wandstärken zu Rissen führt. Hohe Wandstärken, die dieses Problem beseitigen könnten, haben aber wiederum große Aufheizzeiten nachteiligerweise zur Folge.

Ferner ist aus der US-PS 41 75 725 eine Gießform aus Einzel-Formsegmenten in einem Segmentträger bekannt, bei der eine thermische Barriere zwischen dem Segmentträger und den Einzel-Formsegmenten vorgesehen ist, die einer thermischen Isolierung zum Segmentträger hin dienen. Eine Anregung. Wärmeisolierungen zur Vermeidung eines Temperaiurschocks vorzusehen, ist nicht vorhanden, so daß das Reißen der Form sowie der Festigkeitsverlust an der Fahne nachteiligerweise auch bei dieser Gießform zu befürchten ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer der eingangs beschriebenen Gießform 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, wobei auch die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik vermieden werden sollen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unterhalb der Formmulden Aussparungen zur Wärmedämmung ausgebildet sind, die insbesondere mit Isoliermaterial gefüllt sind. Durch diese Maßnahme ist es ermöglicht, einerseits die hohen thermischen Belastungen

b^r> beim Aufheizen und Abkühlen der Form /u verringern und andererseits die ErsUirrungsrichtung so zu steuern, daß eine Rißbildung zwischen dein schrumpfenden Flansch und der angeschmolzenen Fahne vermieden

wird. Zusätzlich können Wärmeleitstifte und/oder -platten aus Kupfer in das Material der Formsegmente einge-jjtzt sein, was insbesondere dann im Sinne einer gesteuerten Abkühlung von Vorteil ist, wenn — wie in einer zweckmäßigen Ausgestaltung vorgeschlagen ist — die Formsegmente im Bereich der Formmulden für Zellenverbinderflansche voneinander durch eine Stahl-Trennplatte getrennt sind und ein oder mehrere Dehnungsfugen vorgesehen. 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 isl es zweckmäßig, die Formsegmente im Segmentträger durch Nut/Feder-Verbindungen zu positionieren und zu fixieren und die Verbindungen als Wärmeisolierung, beispielsweise durch Belassung eines Luftspalts auszubilden. Im übrigen ist jedes Formsegmer.t wassergekühlt.

Insgesamt ergeben sich als Vorteile der Erfindung die wesentlich verbesserte Anschweißqualität bei erhöhter Lebensdauer der Form trotz hoher Temperaturen, die durch die Austauschbarkeit von Einzel-Formsegmenten weiter verbessert wird, wobei Energieersparnisse durch kurze Aufheizzeiten und Bleiersparnisse durch die gute Isolierung sich ergeben. Hierzu wird ergänzend vorgeschlagen, den beim Stand der Technik seitlich neben der Brücke angesetzten Flansch auf der Brücke selbst anzuordnen, was dadurch ermöglicht ist, daß bei ausreichend hohen Bleitemperaturen 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

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Gießform gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt gemäß Linie Il-11 der F i g. 1 und

Fig.3 einen Schnitt gemäß der Linie HI-IIl 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 zusammengestellt 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 besieht im wesentlichen aus einem doppel-T-förmigen Segmentträger 2 sowie Einzel-Formsegmenten 3, die in dem Bereich der Ausnehmungen zwischen den T-Schenkeln des Segmentträgers 2 angeordnet sind. Im Mittelsteg 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-Formseginente 3 werden zwischen den T-Schenkeln des Segmentträgers 2 angeordnet, wobei zur völligen Ausfüllung des zur Verfugung

ίο 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 Fi g. 2 der Zeichnung entnehmbar, die einen Querschnitt durch die Gießform I 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 verklinkt sind. Dabei sind die Nut/Feder-Verbindungen U, 12 wärmeisolierend ausgebildet, wozu entweder ein Luftspalt belassen ist oder entsprechende Ausnehmungen mit einem Isoliermaterial gefüllt sind.

Für die Formsegmente 3 ist ein Werkstoff gewählt, der eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt, nämlich St 1,4876 mit 36% 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 13,14. Die Formmulden 6 in den Formsegmenten 3 sind zusätzlich wärmeisoliert dadurch, daß Aussparungen 15, die mit Isoliermaterial gefüllt sind, beispielsweise in Form von nebeneinander liegenden Bohrungen unterhalb der Formmulden 6 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 16 mit beispielsweise einer Wärmeleitfähigkeit von λ =■ 50 W/m · K getrennt sind und daß an der dem Verbinderflansch gegenüberliegenden Seite in jedem Einzel-Formsegment 3 mehrere Wärmeleitstifte 17 aus Kupfer mit einer Wärmeleitfähigkeit λ = 394 W/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

h5 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 Brücken-

blei erstarren. Durch die Isoliermaßnahmen ist andererseits sichergestellt, daß der Brückenbereich jedoch ausreichend heiß 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.

Zwischen jeweils zwei Formsegmenten 3 ist eine Dehnungsfuge 18 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 Wasserkühlung sind F i g. 2 der Zeichnung entnehmbar. Demzufolge sind mittig am Segmentträger 2 Kühlwasserkaniile 19, 20 nebeneinander angeordnet, durch die Kühlwasser den Einzel-Formsegmenten 3 zu- und abgeführt wird, in denen folglich Kühlkanäle 21 ausgespart sind (vgl. auch F i g. 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

40

45

50

55

60

Claims

Patentansprüche:

1. Form zum Angießen von die Anschlußfahnen der zu Paketen zusammengestellten Plattensätze für Bleiakkumulatoren verbindenden Brücken mit daran ausgebildeten Zellenverbinderflanschen bzw. Endpolen, deren flüssiges Blei aufnehmenden Formmulden in voneinander trennbaren Einzel-Formsegmenten ausgebildet sind, die zur Gesamiform in einem Segmentträger zusammengesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Formmulden (6) Aussparungen (15) zur Wärmedämmung ausgebildet sind.

2. Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (15) mit Isoliermaterial gefüllt sind.

3. Form nach Anspruch 1 oder 2, 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.

4. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzel-Formsegmente (3) voneinander im Bereich der die Zellenverbinderflansche bildenden Formmulden durch eine Stahltrennplatte (16) jeweils getrennt sind.

5. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Einzel-Formsegmenten (3) ein oder mehrere Dehnungsfugen (18) vorgesehen sind.

6. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzel-Formsegmente (3) im Segmentträger (2) durch Nut/Feder-Verbindungen (11, 12) positioniert und fixiert sind und daß die Nut/Feder-Verbindungen (11, 12) als Wärmeisolierung, vorzugsweise durch Belassung eines Luftspalts, ausgebildet sind.