DE3333201C2

DE3333201C2 - Maschine zum kontinuierlichen Gießen von Batteriegittern

Info

Publication number: DE3333201C2
Application number: DE3333201A
Authority: DE
Inventors: Jack E. Mclane; Raymond L. Marysville Mich. Schenk; John W. Port Huron Mich. Wirtz
Original assignee: Wirtz Manufacturing Co Inc
Current assignee: Wirtz Manufacturing Co Inc
Priority date: 1982-09-27
Filing date: 1983-09-14
Publication date: 1987-05-07
Also published as: FR2533758A1; DE3333201A1; GB2128521B; GB2128521A; GB8325491D0; FR2533758B1; IT1168788B; IT8349037A0; CA1201269A; US4489772A

Abstract

Es wird eine Maschine zum kontinuierlichen Gießen von Batteriegittern beschrieben, die eine drehbare Trommel umfaßt, auf deren äußerer Umfangsfläche ein Batteriegittermuster durch eine Reihe von Nuten ausgebildet ist. Die Umfangsfläche der Trommel ist an einen Schuh angepaßt, durch den geschmolzenes Blei in die Nuten der Trommel gerichtet wird, wenn diese rotiert. Der Außenumfang der Trommel besteht aus einer Hülle, die mit Hilfe von Rollstiften, welche eine Expansion und Kontraktion der Hülle als Ganzes unabhängig von den Seitenplatten ermöglichen, mit drehbaren Seitenplatten verbunden ist. Die Trommel wird auf einer gewünschten Temperatur gehalten, indem eine erhitzte Flüssigkeit durch die Trommel umgewälzt wird, so daß das in die Nuten des Batteriegittermusters eingeführte geschmolzene Blei erstarren kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zum kontinuierlichen Gießen von Batteriegittern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der US-PS 43 49 067 ist eine solche Maschine bekannt, bei der eine geschmolzene Bleilegierung gegen eine rotierende Trommel gerichtet wird, auf deren äußerer Umfangsfläche eine Vielzahl von Nuten vorgesehen ist, die dem Muster des Batteriegitters entsprechen. Die geschmolzene Legierung wird gegen die Trommel durch einen Öffnungsschlitz gerichtet, der in einem Metallschuh ausgebildet ist, der in enger Passung mit einem begrenzten bogenförmigen Abschnitt der Umfangsfläche der Trommel angeordnet ist. Bei dieser Maschine umfaßt die Trommel einen zentralen Steg mit einem zylindrischen Flansch, der sich um den Umfang der Trommel erstreckt. Die dem Muster des Batteriegitters entsprechenden Nuten sind hierbei in der Außenfläche des Flansches ausgebildet.

Eine Maschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der FR-PS 20 98 166 bekannt. Bei dieser Maschine erfolgt die Befestigung der Metallhülle der Trommel an den seitlichen Lagerplatten über Schraubenbolzen, mittels denen die seitlichen Lagerplatten gegen die Stirnflächen der Metallhülle gepreßt werden. Bei derartig ausgebildeten Maschinen besteht die Gefahr, daß sich die Metallhülle durch Temperaturänderungen über ihre Axiallänge in Radialrichtung unterschiedlich stark verformt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Metallhülle an ihren beiden Endabschnitten an den beiden seitlichen Lagerplatten fixiert ist, so daß dort einer radialen Verformung der Metallhülle Widerstand entgegengesetzt wird, während sich die Hülle in ihrem mittleren Bereich verformen kann. Diese unterschiedliche Verformung hat den Nachteil, daß keine genaue Passung mehr in bezug auf den Schuh, durch den das geschmolzene Blei geleitet wird, möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der angegebenen Art zu schaffen, bei der eine möglichst gleichmäßige Verformung der Metallhülle über deren Axiallänge in Radialrichtung sichergestellt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Maschine der gattungsgemäßen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird eine radiale Gleitbewegung zwischen der Metallhülle und den seitlichen Lagerplatten zugelassen, so daß sich die Metallhülle über ihre gesamte Axiallänge gleichmäßig verformen kann. Dies wird konstruktiv dadurch verwirklicht, daß die Metallhülle über Verbindungselemente an den seitlichen Lagerplatten befestigt ist, welche in Radialrichtung elastisch sind. Diese Verbindungselemente können sich daher verbiegen, wenn die Metallhülle radial einwärts oder auswärts verformt wird, und setzen einer solchen Verformung im wesentlichen keinen Widerstand entgegen.

Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Maschine zum Gießen von Batteriegittern;
Fig. 2 eine Stirnansicht der in Fig. 1 dargestellten Maschine;
Fig. 3 eine Teilseitenansicht, der Trommel in vergrößertem Maßstab;
Fig. 4 einen Schnitt entlang Linie 4-4 in Fig. 3;
Fig. 5 eine Teildraufsicht auf die Trommel, in die das Gittermuster eingearbeitet ist;
Fig. 6 eine Endansicht eines Verbindungselementes, das zur Montage der Hülle an den seitlichen Lagerplatten der Trommel verwendet wird;
Fig. 7 einen Schnitt durch eine modifizierte Ausführungsform einer Hülle;
Fig. 8 eine Teilendansicht der in Fig. 7 dargestellten Hülle;
Fig. 9 einen Schnitt durch eine andere modifizierte Ausführungsform einer Hülle; und
Fig. 10 eine Teilansicht der in Fig. 9 dargestellten Hülle.
Wie man den Fig. 1 und 2 entnehmen kann, umfaßt die dargestellte Maschine zum Gießen von Batteriegittern einen Rahmen 10, auf dem eine Trommel 12 zum Gießen von Batteriegittern durch Lagerblöcke 14 drehbar gelagert ist. Die Trommel 12 wird mit Hilfe eines geeigneten Riemen- oder Kettenantriebes 16 über einen Motor 18 mit veränderlicher Drehzahl angetrieben. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, weist die äußere Umfangsfläche der Trommel 12 eine Vielzahl von in Umfangsrichtung und in Querrichtung verlaufenden Nuten 20 auf, die in die Trommeloberfläche eingearbeitet sind und das gewünschte Muster für das zu gießende Batteriegitter bilden. Geschmolzenes Blei aus einem Bleigefäß 22 wird mit Hilfe einer motorgetriebenen Pumpe 24 über eine Leitung 26 in einen Schuh 28 eingeführt. Der Schuh 28 besitzt eine konkave Fläche 30, die an die Umfangsfläche der Trommel 12 angepaßt ist. Geeignete Klemmschrauben 32 finden Verwendung, um den Schuh 28 in einem gewünschten Druckeingriff mit der äußeren Umfangsfläche der Trommel 12 zu halten. Innerhalb des Schuhs 28 ist ein Öffnungsschlitz (nicht gezeigt) vorgesehen, der an der Fläche 30 quer zu dem Gittermuster auf der Trommel hin offen ist. Diese Öffnung besitzt einen Einlaß, der mit einer Leitung 26 in Verbindung steht, und einen Auslaß, der mit einer Leitung 34 in Verbindung steht.
Bei der vorstehend beschriebenen Maschine wird geschmolzenes Blei unter überatmosphärischem Druck aus dem Bleigefäß 22 durch die Leitung 26 in den Öffnungsschlitz im Schuh 28 geleitet. Wenn die Trommel 12 rotiert, füllt das geschmolzene Blei die Nuten 20, so daß auf diese Weise kontinuierlich das gewünschte Batteriegitter gebildet wird. Überschüssiges geschmolzenes Blei wird über die Leitung 34 zurück zum Bleigefäß 22 geführt. Das kontinuierlich gegossene Batteriegitter, das die Form eines mit 36 bezeichneten Streifens besitzt, wird von der Umfangsfläche der Trommel 12 abgestreift und nach einer gewünschten Behandlung in einzelne Batteriegitter unterteilt. Der Schuh 28 ist auf seiner Rückseite mit geeigneten Heizeinrichtungen und geeigneten Kühlkanälen 40 versehen, um die Verformung des Schuhs minimal und die verschiedenen Abschnitte des Schuhs auf gewünschten Temperaturwerten zu halten. Der Umfang der Trommel 12 wird durch das hiernach beschriebene Flüssigkeitsumwälzsystem und vorzugsweise über eine Vielzahl von über Thermoelemente gesteuerten Wassersprühdüsen 42 benachbart zum Umfang der Trommel und mit Umfangsabstand zum Schuh 28 auf einer gewünschten gleichmäßigen Temperatur gehalten. In der Praxis wurde festgestellt, daß bei einer Trommel mit einer Breite von etwa 12,7-17,8 cm drei axial voneinander beabstandete Kühlzonen, die jeweils durch Düsen 42 gebildet werden, angemessen sind, um den Umfang der Trommel in Axialrichtung auf einer im wesentlichen gleichmäßigen Temperatur zu halten. Die Umfangsfläche der Trommel muß auf einer gleichmäßigen Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Bleis gehalten werden, damit ds geschmolzene Blei schnell erstarren kann, bevor sich das gefüllte Gittermuster aus dem Kontakt mit dem Schuh 28 herausdreht.
Wie man insbesondere aus den Fig. 3 und 4 entnehmen kann, weist die in Lagerblöcken 14 gelagerte Welle 44 zwei kreisförmige Stahlscheiben 46 auf, die beispielsweise durch Schweißen axial voneinander beabstandet an der Welle befestigt sind. Die Trommel selbst besteht aus einer kreiszylindrischen Metallhülle 48, vorzugsweise aus Gußeisen, die an jedem Ende eine seitliche Lagerplatte 50 aus Stahl aufweist. Die Lagerplatten 50 sind auf den Außenflächen der Scheiben 46 mit Hilfe von Schrauben 52 lösbar montiert. Über O-Ringe 54 wird eine abgedichtete Verbindung zwischen den Scheiben 46 und den Lagerplatten 50 erreicht.
Die gegenüberliegenden Endflächen der Hülle 48 sind mit axial verlaufenden Öffnungen 56 versehen, die im zusammengebauten Zustand der Trommel zu Öffnungen 58 der gleichen Größe ausgerichtet sind, welche im Abstand um die äußeren Umfangsrandabschnitte der beiden Lagerplatten 50 herum angeordnet sind. Die Hülle 48 ist an den Lagerplatten 50 mit Hilfe von elastischen Verbindungselementen (Rollstiften) 60 montiert, die sich in Axialrichtung durch die ausgerichteten Öffnungen 56, 58 erstrecken. Die in Fig. 6 dargestellten Rollstifte sind in herkömmlicher Weise ausgebildet und bestehen aus einer Lage eines Federmaterials, das in zylindrische Form gerollt ist, wobei die gegenüberliegenden Ränder einen geringfügigen Abstand aufweisen, wie bei 61 gezeigt, so daß sich die Rollstifte in Umfangsrichtung ausdehnen und zusammenziehen können. Wenn die Trommel anfangs bei Raumtemperatur zusammengebaut wird, besitzen die Rollstifte eine sehr enge Passung mit den zugehörigen Öffnungen 56, 58. Die Breite der Hülle 48 ist genau abgemessen, so daß sie eine enge Passung zwischen den Lagerplatten 50 besitzt, wenn diese an den Scheiben 46 befestigt werden. Die Verbindung zwischen jeder Lagerplatte und der Hülle ist über O-Ringe 62 abgedichtet. Der äußere Umfangsrandabschnitt einer jeden Lagerplatte 50 ist des weiteren mit einer Vielzahl von Hebeschrauben 63 versehen, die mit den Endflächen der Hülle 48 in Anlage gebracht werden können, um die Lagerplatten 50 von der Hülle 48 zu trennen, nachdem die Schrauben 52 entfernt worden sind, welche die Lagerplatten 50 an der Scheibe 46 befestigen.
Die Welle 44 ist mit einem Einlaßkanal 64 versehen, der an einen Flüssigkeitsspeicher (nicht gezeigt), beispielsweise Öl, das beispielsweise auf eine Temperatur von etwa 120°C erhitzt werden kann, angeschlossen werden kann. Der Einlaßkanal 64 endet in einer Welle 44 innerhalb der Trommel in einer Vielzahl von radialen Öffnungen 66, in die radial verlaufende Rohre 68 eingeschraubt sind. Es sind vier Rohre gezeigt, es kann jedoch eine größere Anzahl vorgesehen sein. Das äußere Ende eines jeden Rohres 68 steht mit einem axial verlaufenden Rohr 70 in Verbindung, das radial benachbart zur inneren Umfangsfläche der Hülle 48 angeordnet ist. Jedes Rohr 70 weist eine Vielzahl von radial auswärts gerichteten Öffnungen 72 auf, die bei Zuführung von unter Druck stehender Flüssigkeit zum Einlaßkanal 64 bewirken, daß diese Flüssigkeit ohne örtliche Aufprallkräfte gegen die innere Umfangsfläche der Hülle 48 gesprüht wird. Die Achsen der Öffnungen 72 sind relativ zur Innenfläche der Hülle 48 winklig geneigt, so daß Turbulenzen im Öl erzeugt und somit eine wirksame und gleichmäßige Wärmeübertragung zwischen dem Öl und der Trommel erreicht wird. Da das Öl und die Hülle eine unterschiedliche Masse und Substanz besitzen, besitzt das Öl die Neigung, relativ stationär zu bleiben, während sich die Trommel dreht. Die radial und axial verlaufenden Rohre wirken dabei als Agitatoren zum Verteilen und Mischen des kühleren und heißeren Öls, um somit die Wärmeübertragungseigenschaften zu verbessern. Das gegenüberliegende Ende der Welle 44 ist mit einem mittleren Auslaßkanal 46 versehen, der über vier radial verlaufende Öffnungen 78 mit dem Inneren der Trommel 12 in Verbindung steht. Das äußere Ende des Kanales 76 ist über eine Auslaßleitung (nicht gezeigt) mit dem Speicher der erhitzten Flüssigkeit verbunden. Anfangs kann die Trommel 12 mit der erhitzten Flüssigkeit gefüllt werden, indem der Auslaßkanal 76 geschlossen und Flüssigkeit über den Einlaßkanal 64 in die Trommel geführt und gleichzeitig ein Entlüftungsventil 80 geöffnet wird, das in einer der Lagerplatten 50 der Trommel angeordnet ist. Wenn die Trommel anfangs mit Flüssigkeit gefüllt ist, wird sie in eine Lage gedreht, in der das Ventil 80 in der Nähe des oberen Endes der Trommel angeordnet ist.
Wenn die Maschine anfangs in Betrieb gesetzt wird, wird die Trommel 12 mit Öl gefüllt, das auf eine Temperatur von etwa 120°C erhitzt worden ist. Nach einer kurzen Zeitdauer erhöht sich die Temperatur der Trommel von Raumtemperatur auf die Temperatur des durch sie zirkulierenden Öles. Der Schuh 48 wird ebenfalls mit Hilfe der Heizeinheiten 38 auf eine wesentlich höhere Temperatur erhitzt, beispielsweise 200-260°C. Nachdem sich die Temperatur der verschiedenen Teile stabilisiert hat, wird unter Druck stehendes, geschmolzenes Blei mit einer Temperatur von beispielsweise 425-480°C zwischen dem Bleigefäß und dem Öffnungsschlitz im Schuh 48 umgewälzt. Wenn die Trommel 12 rotiert und Blei in die von den Nuten 20 gebildeten Gitterhohlräume eingeführt wird, steigt die Temperatur der Hülle zumindest in örtlicher Nachbarschaft zu dem Öffnungsschlitz auf über 120°C an. Hieraus folgt, daß im Betrieb der Maschine die Temperatur der Trommel wesentlich über Raumtemperatur liegt. In ähnlicher Weise werden die Hülle 48 und die seitlichen Lagerplatten 50 und Scheiben 46 auf unterschiedliche und sich häufig ändernde Temperaturen erhitzt. Die Verbindungselemente 60 ermöglichen jedoch unabhängig von den Lagerplatten 50 eine Ausdehnung und Zusammenziehung der Hülle. Wenn sich die Hülle 48 relativ zu den Lagerplatten 50 ausdehnt und zusammenzieht, ziehen sich die Verbindungselemente 60 zusammen und expandieren, so daß auf diese Weise eine radialelastische Verbindung zwischen der Hülle und den Lagerplatten erreicht wird. Dadurch kann die Hülle 48 ihre zylindrische Form beibehalten und bleibt in engem Paßeingriff mit der bogenförmigen Oberfläche 30 des Schuhs 28 über einen sehr breiten Temperaturbereich.
Da die Batteriegitter dazu dienen, das Betriebsverhalten der Batterie zu verbessern, wird das Blei so verteilt, um den Widerstand des Gitters zu reduzieren. Hierbei wird jedoch das Blei nicht gleichmäßig über das Gitter verteilt, und es können sogar Bereiche mit konzentrierten oder hohen Massenanteilen entstehen. Diese Bereiche können während des Gießens in bestimmten Bereichen der Hülle heiße Stellen und eine ungleichmäßige Expansion verursachen. Um dies zu verhindern, ist auf der Innenseite der Hülle eine Reihe von Hohlräumen ausgebildet, die den Oberflächenbereich an diesen lokalen heißen Stellen erhöhen. In den Fig. 7 bis 10 ist eine Reihe von Ausführungsformen zur Erhöhung des Wärmeabführvermögens in bestimmten lokalen Bereichen dargestellt.
Die in den Fig. 7 und 8 gezeigte Hülle weist an ihrem Innenumfang an jeder Seite vier in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 82 auf, die reihenförmig angeordnet sind. Die Nuten 82 besitzen axial nach außen gerichtet eine stetig zunehmende Tiefe. Eine in den Fig. 7 und 8 dargestellte Ausführungsform der Hohlräume kann Anwendung finden, wenn die auf der Trommel gegossenen Gitter gegenüberliegende Enden aufweisen, die eine größere Masse besitzen als der mittlere Abschnitt des Gitters.
Bei der in den Fig. 9 und 10 dargestellten Hülle bestehen die Hohlräume auf der Innenseite der Trommel aus mit Umfangsabstand angeordneten Gruppen von vier Blindlöchern 84. Eine derartige Ausführungsform kann beim Gießen von Gittern Anwendung finden, die an einem Eckabschnitt eine große Masse besitzen.

Claims

1. Maschine zum kontinuierlichen Gießen von Batteriegittern mit einer drehbaren Trommel, die auf ihrer äußeren Umfangsfläche einen Hohlraum aufweist, der das Batteriegittermuster bildet, und einem Schuh, durch den geschmolzenes Blei geleitet wird, der eine bogenförmige Oberfläche aufweist, die sich in Paßeingriff mit einem bogenförmigen Abschnitt der äußeren Umfangsfläche der Trommel befindet, und der in seiner Oberfläche einen Öffnungsschlitz besitzt, durch den das geschmolzene Blei in das Gittermuster geleitet wird, wobei die Trommel eine kreiszylindrische Metallhülle, in deren äußerer Umfangsfläche das Batteriegittermuster ausgebildet ist, zwei kreisförmige seitliche Lagerplatten, die jeweils an einem Ende der Hülle angeordnet sind, und Verbindungselemente aufweist, die die gegenüberliegenden Enden der Hülle in abgedichteter Weise mit den Umfangsabschnitten der seitlichen Lagerplatten verbinden und in axial verlaufenden Öffnungen der Lagerplatten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufnahme der Verbindungselemente (60) dienenden Öffnungen (58) der seitlichen Lagerplatten (50) in den Umfangsrandabschnitten derselben ausgebildet und in Axialrichtung zu Öffnungen (56) in den gegenüberliegenden Enden der Metallhülle (48) ausgerichtet sind, wobei sich jeweils ein Verbindungselement (60) durch axial zueinander ausgerichtete Öffnungen (58, 56) erstreckt, und daß die Verbindungselemente (60) in Radialrichtung elastisch sind, derart, daß die Metallhülle (48) und die seitlichen Lagerplatten (50) in Radialrichtung zueinander gleiten können.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (60) in Radialrichtung der Trommel (12) elastisch kompressibel sind.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen aufweist, die die seitlichen Lagerplatten (50) fest und mit radialem Abstand miteinander verbinden und eine axiale Verschiebung relativ zu der Metallhülle (48) verhindern.

4. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (12) etwa an ihrer Drehachse einen Einlaß (64) und einen Auslaß (76) zum Umwälzen einer Flüssigkeit durch die Trommel aufweist.

5. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (60) Rollstifte umfassen, die in Radialrichtung elastisch zusammendrückbar und ausdehnbar sind.

6. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (12) eine mittlere axial verlaufende Welle (44) umfaßt, daß zwei axial voneinander beabstandete Scheiben (46) an der Welle befestigt sind und daß die seitlichen Lagerplatten (50) mit Hilfe von Schrauben (52) an den Außenflächen der Scheiben (46) fest montiert sind.

7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie ringförmige Dichtungen (54) aufweist, die sich in Umfangsrichtung zwischen den Scheiben (46) und den seitlichen Lagerplatten (50) und zwischen den seitlichen Lagerplatten und den gegenüberliegenden Endflächen der Metallhülle (48) erstrecken.

8. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie Hebeschrauben (63) umfaßt, die um die Umfangsrandabschnitte der seitlichen Lagerplatten (50) angeordnet und in Eingriff mit den Endflächen der Metallhülle (48) vorbewegbar sind, um eine axiale Trennung der seitlichen Lagerplatten (50) von der Metallhülle (48) zu ermöglichen, wenn die Platten (50) von den Scheiben (46) getrennt werden.

9. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülle (48) auf ihrer Innenfläche in ausgewählten lokalen Bereichen ein Hohlraummuster (82, 84) aufweist.