DE3636694A1 - Giessvorrichtung und verfahren zur herstellung von strombruecken an plattensaetzen von bleiakkumulatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gießvorrichtung für die Herstellung von Strombrücken an Plattensätzen von Bleiakkumulatoren sowie ein Verfahren dafür.

Es ist bekannt, zum Angießen einer Blei-Strom­ brücke an die gleichpoligen Stromfahnen des gestapelten und auf sein Einbaumaß zusammenge­ drückten Plattensatzes einen Lötkamm zu verwenden, der als Boden einer Gießform ausgebildet ist und auf die Stromfahnen aufgeschoben wird, so daß diese bei senkrechter Ausrichtung der Stromfahnen nach oben durch den Boden in die Gießform hinein­ ragen. In der Gießform wird sodann unter Zu­ führung von Lötblei eine die Stromfahnen mit­ einander verbindende Strombrücke hergestellt.

Diese Arbeiten erfordern eine große Sorgfalt und eine genaue Temperatursteuerung, da das Blei schlagartig von der festen in die flüssige Phase übergeht und dann die Gefahr besteht, daß das flüssige Blei durch den als Lötkamm ausgebildeten Boden der Gießform nach unten in den Plattensatz durchläuft. Zudem sind die Gießformen mit einem solchen Lötkamm-Boden teuer und ihre Standzeit ist relativ kurz, da der Lötkamm-Boden thermisch hoch belastet wird.

Deshalb verwendet man bei der Massenfertigung von Starterbatterien eine andere Technik zur Herstel­ lung von Strombrücken, bei der die Platten­ sätze mittels Klemmbacken aufgenommen und ge­ wendet werden, so daß sich deren Stromfahnen nunmehr vertikal nach unten in eine Gießform hineinerstrecken, die keinen Lötkamm-Boden mehr benötigt. Eine solche Gießform ist einfacher zu handhaben und die Gefahr des Einlaufens von flüssigem Lötblei in den Plattensatz besteht nicht mehr. Sie hat den Vorteil, daß sie nicht speziell den Stromfahnen eines Plattensatzes angepaßt werden muß, hat aber auch den Nachteil, daß nunmehr die genauen Positionen der Strom­ fahnen eines Plattensatzes nicht mehr fixiert sind, wie dies bei Verwendung einer mit einem Lötkamm-Boden versehenen Gießform der Fall ist.

Für andere als Starterbatterien kann die vorge­ nannte Technik mit nach unten weisenden Strom­ fahnen der Plattensätze jedoch kaum angewendet werden, da bei Industriebatterien das Gewicht eines gestapelten Plattensatzes sehr viel größer ist als bei Starterbatterien, bei denen ein Plattensatz z.B. ca. 5 kg wiegt. Ein solcher leichter Plattensatz läßt sich noch mittels Klemm­ backen aufnehmen und wenden, jedoch ist dies bei größeren Gewichten der Plattensätze nicht mehr möglich, da die Klemmbacken zu große Klemmkräfte auf den zunächst nur lose gestapelten Plattensatz ausüben müßten, die bei den relativ labilen und weichen Elektrodenplatten zu Schäden führen. Es wird deshalb bei Industriebatterien zum Angießen der Strombrücken bevorzugt eine Gießform mit Lötkamm-Boden verwendet.

Es wurde bereits erwähnt daß solche Gießformen thermisch hoch belastet sind woraus der weitere Nachteil resultiert, daß beim Aufsetzen der Gießform auf die Stromfahnen eines Plattensatzes ein relativ großer Abstand zwischen dem Platten­ satz und der Gießform und damit der herzustellenden Strombrücke eingehalten werden muß. Wird dieser Abstand zu gering, dann verbrennen beim Gießen die Separatoren, die zwischen den einzelnen Elektrodenplatten des Plattensatzes angeordnet sind und stets etwas über die Kanten des Platten­ satzes vorstehen. Der deshalb notwendige größere Abstand zwischen Plattensatz und Strombrücke bedingt aber einen längeren Weg des Stromes und damit höhere Durchgangswiderstände beim Laden und Entladen einer Batterie. Auch wird dadurch bei genormten Abmessungen des Zellengefäßes die Batterieleistung etwas geringer, da wegen des größeren Äbstandes der Raum innerhalb des Zellen­ gefäßes nicht optimal durch möglichst große Elektrodenplatten genutzt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, insbesondere für schwerere Industriebatterien, deren Plattensatz mittels Klemmbacken nicht mehr aufgenommen und gewendet werden kann, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zu schaffen, das weder die Nachteile der teueren Gießformen mit Lötkamm-Boden hat, noch die Einhaltung eines zu großen Abstandes zwischen Plattensatz und Gießform bzw. Strombrücke erforderlich macht.

Diese Aufgäbe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Plattensatz in seiner vertikalen Stapelrichtung mit horizontal sich erstreckenden Stromfahnen gehalten und ein als flache, lange Schiene ausgebildeter Lötkamm (nachfolgend Kamm­ schiene genannt) mit vertikaler Ausrichtung auf die Stromfahnen des Plattensatzes aufgeschoben wird, und daß entlang dieser Kammschiene ein die Stromfahnen U-förmig übergreifender Formtunnel bewegbar ist, der an seinen beiden Ende offen und gegen die Kammschiene abgedichtet ist, wobei während der Relativbewegung zwischen Formtunnel und Kammschiene mindestens eine Brennerflamme mit paralleler Ausrichtung zur Kammschiene von oben in den Formtunnel hineingerichtet ist und die Strombrücke unter Zuführung von Lötblei aus­ geformt wird.

Da es nur auf die Relativbewegung zwischen Kamm­ schiene und Formtunnel ankommt, kann wahlweise das eine oder andere Bauteil ortsfest angeordnet sein. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Kammschiene mit dem Plattensatz ortsfest gehalten ist und der Form­ tunnel mit der Brennerflamme verfahrbar gelagert ist.

Zunächst ergeben sich wesentliche Vorteile der Erfindung aus der Trennung von Kammschiene und Formtunnel. Die Kammschiene ist als einfaches, flaches Metallstück auszuführen und dementsprechend kostengünstig herstellbar. Sie hat den Vorteil, die Stromfahnen eines Plattensatzes vor dem Angießen der Strombrücke positionsgenau zu fixieren, wie dies bisher bei den wesentlich teuereren Lötkamm-Böden der Gießformen der Fall war.

Aber auch die Standzeit der Kammschiene ist wesentlich verbessert, da durch die Trennung von Kammschiene und Formtunnel erreicht wird, daß erfindungsgemäß die für den Gießvorgang er­ forderliche eine oder zwei oder mehrere Brenner­ flammen stets parallel zur Oberfläche der Kamm­ schienen ausgerichtet sein können und trotz des in den Formtunnel hineingerichteten Flammkegels nicht mehr auf die Oberfläche der Kammschiene auftreffen, wie dies bisher bei den Lötkamm-Böden der Gießformen der Fall war, sondern die Kammschiene nur noch indirekt durch Strahlung thermisch beauf­ schlagen. Hierdurch wird die thermische Belastung der Kammschiene vermindert und ihre Standzeit entsprechend erhöht.

Eine weitere Verminderung der thermischen Be­ lastung der Kammschiene ist bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung dadurch gegeben, daß die Kammschiene wesentlich länger als die herzustellende Strombrücke ausgeführt ist und aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit be­ steht. Dies hat zur Folge, daß die Wärme aus dem beim Gießvorgang beanspruchten Bereich schneller abgeleitet wird und über die große Oberfläche der länger ausgebildeten Kammschiene an die Umgebungs­ luft abgestrahlt oder mittels geeigneter Kühl­ vorrichtungen, z.B. Kühlluft abgeführt werden kann.

Als weiterer Vorteil der von dem Formtunnel separierten flachen Kammschiene ist darauf hinzuweisen, daß diese nunmehr infolge ihrer geringeren thermischen Belastung beim Gießvor­ gang ggf. auf der Plattenseite mit einer thermischen Isolierungsschicht versehen sein kann und/oder sehr viel näher an den Plattensatz heran­ gerückt werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß die über die Ränder des Plattensatzes vor­ stehenden Separatoren verbrennen. Daraus resultieren geringere Abstände zwischen der Strombrücke und den Elektrodenplatten und bei gegebenen Abmessungen des Zellengefäßes eine bessere Raumausnutzung und höhere Leistung der Batterie.

Es wurde bereits erwähnt, daß die von oben in den Formtunnel hineingerichteten Brennerflammen grundsätzlich parallel zu der Kammschiene aus­ gerichtet sind. Ergänzend ist auszuführen, daß es vorteilhaft ist, die Flammenspitzen unter einem Winkel von oben gegen die Innenoberfläche des Formtunnels auszurichten, so daß in diesem Bereich ein zu starkes Abschrecken des heiß zufließenden Lötbleis verhindert wird.

Bei allen bisher bekannten Techniken für das Angießen der Strombrücken war es immer erforder­ lich, daß die Größe der Gießform der Länge der herzustellenden Strombrücke angepaßt sein mußte. Da sich diese Länge mit den unterschiedlichen Typen der Plattensätze änderte, war eine kosten­ intensive Lagerhaltung der unterschiedlichen Größen der Gießformen erforderlich.

Dieser Nachteil ist durch die Erfindung dadurch beseitigt, daß der Formtunnel entlang der Kamm­ schiene verfahren wird und somit jede beliebige Länge einer Strombrücke mit ein und derselben Gießvorrichtung herstellbar ist. Der Formtunnel formt lediglich immer den beim Gießvorgang noch flüssigen und im Übergang zur Erstarrung sich befindenden Teil der Strombrücke und der Formtunnel ist dann nicht mehr erforderlich, sobald das Blei der Strombrücke erstarrt ist. Daraus folgt, daß der Formtunnel relativ kurz ausgeführt sein kann und sich seine axiale Länge nach der Ab­ kühlgeschwindigkeit der gegossenen Strombrücke einerseits und der Vorschubgeschwindigkeit des Formtunnels relativ zu der Kammschiene andererseits bestimmt.

Die Relativbewegung zwischen Formtunnel und Kamm­ schiene und damit auch die Länge der an einem Plattensatz anzugießenden Strombrücke kann in Abhängigkeit von dem jeweiligen Typ des Platten­ satzes prozessorgesteuert sein, z.B. mittels einer frei programmierbaren Steuerung.

In gleicher Weise kann natürlich auch die Intensität der Brennerflamme und/oder die Zuführung des Löt­ bleis gesteuert sein. Für die Bleizuführung bieten sich mehrere dem Fachmann bekannte Möglichkeiten an. Es kann z.B. die Einspritzung des flüssigen Bleis in den Formtunnel zentrisch durch den Brenner hindurch erfolgen. Auch kann die übliche Bleizuführung durch Abschmelzen einer Bleistange erfolgen, die senkrecht vor der Kammschiene, d.h. parallel und eng benachbart zu den mit der Strombrücke zu verbindenden Stromfahnen des Plattensatzes angeordnet ist und bei der Vor­ schubbewegung des Formtunnels mit abgeschmolzen wird.

Nur in der Startposition, d. h. beim jeweiligen Beginn des Angießens einer Strombrücke muß die untere Tunnelöffnung des Formtunnels verschlossen bzw. in geeigneter Weise versperrt sein, damit flüssiges Blei nicht nach unten abfließen kann. Sobald erst einmal der Anfang einer Strombrücke erstarrt ist, ist diese Maßnahme nicht mehr er­ forderlich. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungs­ form der Erfindung ist deshalb vorgesehen, daß ein unteres Endstück an der Kammschiene befestigt ist, das die untere Tunnelöffnung des Formtunnels in der Startposition der von unten nach oben gerichteten Bewegung des Form­ tunnels entlang der Kammschiene versperrt.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die Vorderansicht einer erfindungs­ gemäßen Gießvorrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Gieß­ vorrichtung in Fig. 1 entlang der Linie II-II,

Fig. 3 die Seitenansicht der Gießvorrichtung in Fig. 1 und

Fig. 4 die Gießvorrichtung in Fig. 1 mit auseinandergefahrenen Kammschienen.

Die Figuren zeigen den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Gießvorrichtung für die Her­ stellung von Strombrücken an Plattensätzen von Bleiakkumulatoren, wobei das dargestellte Aus­ führungsbeispiel zum gleichzeitigen Angießen der Strombrücken an zwei Plattensätzen ausgelegt ist.

Die beiden Plattensätze 5 und 6 sind in den Fig. 1 und 2 gestrichelt angedeutet. Sie bestehen aus vertikal übereinander gestapelten Elektrodenplatten, deren Stromfahnen 7 bzw. 8 in Fig. 2 erkennbar sind und über den Rand des gemeinsamen Stapel­ tisches 9 hinausragen. Es gilt, die im Plattensatz vertikal fluchtenden Stromfahnen 7 bzw. 8 jeweils mittels einer gegossenen Bleistrombrücke mitein­ ander zu verbinden.

Zu diesem Zweck besitzt die dargestellte Gieß­ vorrichtung zwei Kammschienen 10 und 11, die jeweils mittels ihrer Ansatzstücke 12 auf horizontalen und parallel zu der vorderen Kante des Stapeltisches 9 verlaufenden Tragrohren 13 verschiebbar geführt sind.

Fig. 1 zeigt die Kammschienen 10 und 11 in ihrer zusammengefahrenen Position, in der sie jeweils an vertikalen Stoßleisten 14 bzw. 15 anliegen, und Fig. 4 zeigt die Kammschienen 10 und 11 im auseinandergefahrenen Zustand und im Abstand zu den jeweils zugeordneten Stoßleisten 14 und 15.

Beim Auseinanderfahren der Kammschienen 10 und 11 führen die zugeordneten Stoßleisten 14 und 15, die ebenfalls auf den Tragrohren 13 verschiebbar gelagert sind, eine entgegengesetzt gerichtete Verschiebebewegung durch derart, daß sie in Fig. 4 näher aneinander gerückt sind und in Fig. 1 so weit auseinander gerückt sind, daß sie die Kamm­ schienen 10 und 11 seitlich kontaktieren (vgl. Fig. 2).

Infolge der seitlichen Stoßleisten-Kontaktierung werden in der Position der Gießvorrichtung nach Fig. 1 und 2 die in den Kammschienen 10 und 11 jeweils vorhandenen Stromfahnenschlitze 16 seitlich verschlossen, so daß diese die durch die Strom­ fahnenschlitze sich hindurcherstreckenden Strom­ fahnen der gestapelten Plattensätze (vgl. Fig. 2) relativ eng umgreifen und somit eine Dichtung gegen den Durchtritt von flüssigem Blei bilden.

Unterhalb der verschiebbaren Kammschienen 10 und 11 ist ein ortsfestes Schienenstück 17 angeordnet, dessen äußere Ränder mit den äußeren Rändern der Kammschienen in der in Fig. 1 dargestellten Position der Gießvorrichtung fluchten.

Entlang dieses Schienenstückes 17 und entlang der Kammschienen 10 und 11 ist ein die Stromfah­ nen 7 bzw. 8 U-förmig übergreifender Formtunnel 18 bewegbar, der an den Rändern der Kammschienen und des Schienenstücks einerseits und an den innenliegenden Rändern der Stoßleisten 14 und 15 andererseits geführt ist, und zwar derart, daß diese Führung zugleich eine Abdichtung gegen den Durchtritt flüssigen Bleis darstellt.

Betrachtet man den Querschnitt der Gießvorrichtung gemäß Fig. 2, dann ist ersichtlich, daß durch die vorbeschriebenen Abdichtungs- und Führungsmaß­ nahmen der Formtunnel 18 jeweils das Querschnitts- Formbett der an die Stromfahnen 7 bzw. 8 anzu­ gießenden Strombrücken gebildet wird.

In vertikaler Richtung, d.h. in Verschieberichtung sind die Enden der Formtunnel 18 offen ausgebildet. Um zu verhindern, daß das von oben in die Form­ tunnel eingegebene flüssige Blei nach unten aus den Formtunneln ungehindert abfließen kann, ist vorgesehen, daß die untere Tunnelöffnung in der Startposition der von unten nach oben gerichteten Bewegung der Formtunnel beim Gießvorgang jeweils mittels eines unteren Endstückes 19 versperrt ist, das jeweils an der zugeordneten Kammschiene 10 bzw. 11 befestigt ist.

Beim Gießvorgang befindet sich die bewegbare Form mit den beiden Formtunneln 18 zunächst in der Startposition, in der die unteren Tunnel­ öffnungen durch die Endstücke 19 verschlossen sind. Das Blei zum Gießen der Strombrücke wird im angewärmten oder bereits im flüssigen Zustand von oben in die Formtunnel 18 eingegeben, wobei die endgültige Gießtemperatur des Bleis mit Hilfe einer Brennerflamme 20 genau eingestellt wird, die von oben in die jeweiligen Formtunnel 18 hineinschlägt, aber jeweils parallel zu den Kamm­ schienen 10 bzw. 11 ausgerichtet ist. Die Brenner­ flammen bzw. die Brennermundstücke 11 sind gemeinsam mit den Formtunneln 18 entlang den Kammschienen 10 und 11 verfahrbar.

Beim Gießvorgang, d.h. während der Bleizuführung von oben in die Formtunnel 18 bewegt sich die Form langsam von unten nach oben, so daß das jeweils geformte bzw. gegossene Teilstück der Strombrücke die untere Tunnelöffnung bereits im weitgehend erstarrten Zustand verläßt. Es ist ersichtlich, daß die axiale Länge der Formtunnel sehr viel kleiner sein kann als die Länge der herzustellenden Strombrücke. In Fig. 3 ist strich­ punktiert eine Plattensatzhöhe 22 dargestellt, die sehr viel höher als die Formtunnel lang ist und problemlos mit der Gießvorrichtung verarbeitet werden kann.

Nach der Fertigstellung der Strombrücke fährt die Form mit den beiden Formtunneln 18 in ihre untere Ruheposition bis auf das Schienenstück 17 zurück, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Sodann werden die Kammschienen 10 und 11 aus­ einandergefahren und die Stoßleisten 14 und 15 aufeinander zubewegt. Dadurch werden die Stromfahnenschlitze 16 der Kammschienen von den nunmehr mit der Strombrücke verbundenen Strom­ fahnen abgezogen und der Plattensatz bzw. die Plattensätze können der dargestellten Vorrichtung entnommen werden. Die Vorrichtung ist sogleich wieder aufnahmebereit für zwei neue Plattensätze, deren Stromfahnen in der beschriebenen Weise mit Strombrücken vergossen werden sollen.

Claims (6)

1. Gießvorrichtung für die Herstellung von Strombrücken an Plattensätzen von Bleiakku­ mulatoren

• - mit einem Lötkamm der auf die gleichpoligen Stromfahnen des gestapelten und auf sein Einbaumaß zusammengedrückten Plattensatzes aufgeschoben ist und eine der Wandungen einer Gießform bildet, in der unter Zuführung von Lötblei eine die Stromfahnen miteinander verbindende Strombrücke herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet,
• - daß der Lötkamm als flache, lange Schiene ausgebildet ist (nachfolgend Kammschiene genannt), die auf die horizontal sich er­ streckenden Stromfahnen des in seiner vertikalen Stapelrichtung gehaltenen Platten­ satzes aufgeschoben und vertikal ausgerichtet ist,
• - daß entlang der Kammschiene ein die Strom­ fahnen U-förmig übergreifender Formtunnel bewegbar ist, der an seinen beiden Enden offen und gegen die Kammschiene abgedichtet ist,
• - und daß mit paralleler Ausrichtung zur Kamm­ schiene mindestens eine Brennerflamme von oben in den Formtunnel hineingerichtet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammschiene mit dem Plattensatz orts­ fest gehalten ist und daß der Formtunnel mit der Brennerflamme verfahrbar gelagert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein unteres Endstück an der Kammschiene befestigt ist, das die untere Tunnelöffnung des Formtunnels in der Startposition der von unten nach oben gerichteten Bewegung des Formtunnels entlang der Kammschiene versperrt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Formtunnels kleiner ist als die Länge der herzustellenden Strombrücke.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammschiene länger ist als die herzu­ stellende Strombrücke und aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit besteht.

6. Verfahren zur Herstellung von Strombrücken an Plattensätzen von Bleiakkumulatoren

• - bei dem auf die gleichpoligen Stromfahnen des gestapelten und auf sein Einbaumaß zusammengedrückten Plattensatzes ein Lötkamm aufgeschoben wird,
• - woraufhin in einer Gießform unter Zuführung von Lötblei eine die Stromfahnen miteinander verbindende Strombrücke gegossen wird, dadurch gekennzeichnet,
• - daß der Plattensatz in seiner vertikalen Stapelrichtung mit horizontal sich er­ streckenden Stromfahnen gehalten und ein als flache, lange Schiene ausgebildeter Lötkamm (nachfolgend Kammschiene genannt) mit vertikaler Ausrichtung auf die Strom­ fahnen des Plattensatzes aufgeschoben wird,
• - woraufhin entlang der Kammschiene ein die Stromfahne U-förmig übergreifender, an seinen beiden Enden offener und gegen die Kammschiene abgedichteter Formtunnel bewegbar ist,
• - und während der Relativbewegung zwischen Formtunnel und Kammschiene die Strombrücke ausgeformt wird,
• - wobei mit paralleler Ausrichtung zur Kamm­ schiene mindestens eine Brennerflamme von oben in den Formtunnel hineingerichtet ist.