ES2950058B2 - Máquina empastadora de rejilla con sistema de tracción mediante vacío, para fabricación de placas de plomo puro - Google Patents
Máquina empastadora de rejilla con sistema de tracción mediante vacío, para fabricación de placas de plomo puroInfo
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Description
DESCRIPCIÓN
Máquina empastadora de rejilla con sistema de tracción mediante vacío, para fabricación de placas de plomo puro
Objeto de la invención
La presente invención se refiere en general al campo de las baterías, y más concretamente al campo de las máquinas empastadoras de placas de batería.
Las placas de batería, positivas y negativas, se estructuran en una rejilla central empastada por ambas caras con material activo, que es pasta a base de plomo, puro o compuesto con otros elementos, tales como Ni, Ca, Cd o similares.
El objeto del invento es una máquina empastadora de rejilla con sistema de tracción mediante vacío, para posibilitar la fabricación de placas de plomo puro en el sector de las baterías de plomo.
Antecedentes de la invención
En la producción de baterías de plomo según técnicas conocidas, se aplica a presión una pasta de óxido de plomo (puro o compuesto) a base de agua a una matriz o rejilla de plomo. Tras la retirada del agua de la pasta de óxido de plomo, puede usarse la rejilla de plomo recubierta como electrodo de batería en un acumulador de plomo ácido.
En el actual estado de la técnica ya se conocen máquinas empastadoras de placas de baterías de acumuladores de plomo pudiendo citarse, por ejemplo y entre otros, los documentos siguientes:
• EP1997170, que describe un procedimiento para producir un electrodo de batería de plomo que incluye un soporte sobre el cual está dispuesto un material activo; disponiendo una pasta activa sobre el soporte para formar un soporte empastado. La superficie de la pasta activa se pone en contacto con una sustancia en polvo higroscópico con el fin de reducir la humedad en superficie mediante una acción mecánica, química o física; y comprende una prensa de rodillos calentados para prensar y calentar dicha sustancia en polvo contra la superficie de la pasta activa, y dicho soporte empastado se somete a un procedimiento de curado.
• US2009255604, que describe un aparato de fabricación para la producción de electrodos para baterías de plomo. Este aparato está equipado con una correa de empastado para baterías sobre la que las rejillas de plomo se recubren con pasta de óxido de plomo. Para mejorar la coherencia entre la rejilla de plomo y la pasta de óxido de plomo, se presiona la rejilla recubierta con óxido de plomo tras haber aplicado la pasta tras lo cual sigue una etapa de secado.
• EP2530766, que describe el uso de una correa como correa de empastado para baterías, para empastar electrodos de batería, especialmente placas de baterías de plomo.
• WO2013057330 (del propio solicitante), que describe un dispositivo empastador de fabricación de placas de batería donde una banda reticular alveolar es transportada dentro de una zona de empastado para suministrar una banda reticular alveolar sobre-empastada. El dispositivo empastador comprende un tambor giratorio empastador cuya superficie incluye un relieve conformado por una pluralidad de surcos y proyecciones uniformemente distribuidos hacia el exterior de la superficie del tambor giratorio empastador
• EP2768046, que describe una batería de plomo-ácido inundada.
Problema técnico a resolver
La tecnología de producción actual exige una rigidez a la rejilla que conforma la placa de plomo-aleado para soportar los procesos de fabricación.
Las baterías de plomo existentes se fabrican con rejillas de plomo aleado. El calcio es principal aleante que se adiciona al plomo para formar la materia prima base en la formación de la rejilla.
La rigidez es motivada por la dureza aportada por el calcio durante la producción del plomoaleado previa a la formación de la rejilla que se empastará para formar una placa de plomoaleado.
Las aleaciones para el endurecimiento del plomo a fin de dotar de rigidez a la rejilla presentan varias desventajas que perjudican a la batería, como son la corrosión de la propia rejilla que reduce la eficiencia y la vida útil, y un mayor espesor de la rejilla que eleva el peso total de la batería.
Esta aleación, usada actualmente en la fabricación de baterías de plomo puede ser desplazada rápidamente si el desarrollo de la tecnología de producción de baterías de plomo puro se consigue estabilizar mediante procesos que permitan la manipulación, el empastado y corte de rejillas de plomo puro sin alear.
Descripción de la invención
El objeto del invento es una máquina empastadora de rejilla para fabricación de placas de plomo puro con una nueva tecnología que emplea un sistema de tracción mediante vacío para el proceso de empastado de modo que durante el proceso, la rejilla de plomo puro debido a las características propias del metal no se deforme ni elongue y como consecuencia pierda las dimensiones máximas y mínimas exigidas a una placa de plomo puro y posibilite su trasformación en placa.
La máquina empastadora objeto del invento, constando de una mesa de entrada; una zona de empastado (compuesta de tolva, trinquete, conjunto distribuidor y cajón de elevación); un transportador de vacío; un conjunto papel superior; un conjunto papel inferior; una estación de compresión/tracción y una unidad corte de emergencia, se caracteriza porque:
• el conjunto distribuidor, en la zona de empastado, lleva un rodillo que es accionado con un motor hidráulico conectado a un eje motriz de modo que, una vez que la pasta penetra a través de la rejilla, el rodillo hace que la pasta retorne hacia arriba y se quede distribuida de forma homogénea al 50% en ambos lados de la rejilla;
• el transportador de vacío arrastra la rejilla hacia la estación de compresión/tracción y se compone de una banda perforada, una cámara de vacío superior y una cámara de vacío inferior cuya aspiración de vacío se realiza mediante una bomba de vacío; donde la cámara de vacío superior se utiliza para llevar tensada la rejilla empastada y la cámara de vacío inferior hace que la adhesión y guiado del conjunto papel inferior sea óptimo sin desviaciones en su alineación; y donde ambas cámaras de vacío se conectan al filtro de la bomba de vacío siendo todo el sistema de tracción accionado por un motor eléctrico y una transmisión de cadena.
También se caracteriza porque la tolva dispone de una doble transmisión constituida por un primer motor hidráulico asociado directamente a un primer eje superior e indirectamente a un segundo eje superior con un rodillo superior; y un segundo motor hidráulico asociado directamente a un primer eje inferior e indirectamente a un segundo eje inferior montado sobre una pieza excéntrica con un rodillo inferior; de modo que se pueden controlar las velocidades de las palas superiores y los rodillos inferiores de forma independiente, acercar o alejar entre sí los rodillos para ajustar el flujo de pasta y solventar problemas de coaxialidad de los ejes.
También se caracteriza porque el cajón de elevación, en la zona de empastado, es accionado de forma manual mediante una palanca y unos re-envíos que hacen girar unas coronas para subir y bajar los husillos de la tolva; de modo que es posible regular en altura la tolva mientras la máquina está en producción.
También se caracteriza porque la unidad de corte de emergencia, que actúa en caso de paro inesperado, incluye un pisón que mantiene fija la rejilla para que se produzca el corte homogéneo y es accionado mediante un sistema neumático, con un cilindro de alta velocidad/precisión/respuesta, para cortar la rejilla empastada y minimizar la pérdida de producto.
Con el uso de la máquina objeto de este invento es posible la fabricación de placas de plomo puro en el sector de baterías de plomo para lograr baterías con unas características mejoradas en cuanto a eficiencia (>30%), durabilidad (>400%) y una mayor tasa de reciclado (>90%) en relación con las baterías existentes de plomo ácido.
Otras configuraciones y ventajas de la invención se pueden deducir a partir de la descripción siguiente, y de las reivindicaciones dependientes.
Descripción de los dibujos
Para comprender mejor el objeto de la invención, se representa en las figuras adjuntas una forma preferente de realización, susceptible de cambios accesorios que no desvirtúen su fundamento. En este caso:
La figura 1 representa una vista general esquemática en alzado de la máquina empastadora de rejilla con sistema de tracción mediante vacío, de acuerdo con el invento.
La figura 2 representa una vista general esquemática en perspectiva de la máquina empastadora de rejilla con sistema de tracción mediante vacío, de acuerdo con el invento.
La figura 3a representa una vista esquemática en alzado del conjunto distribuidor (5) en detalle, con sus componentes y particularidades para este ejemplo de realización.
La figura 3b representa una vista esquemática en planta, correspondiente con la figura 3a.
La figura 4a representa una vista esquemática en alzado del transportador de vacío (7) en detalle, con sus componentes y particularidades para este ejemplo de realización.
La figura 4b representa una vista esquemática en planta, correspondiente con la figura 4a.
La figura 5 representa una vista esquemática en alzado de la tolva (3) en detalle, con sus mecanismos asociados, componentes y particularidades para este ejemplo de realización.
La figura 6a representa una vista esquemática en planta del cajón de elevación (6) en detalle, parcialmente seccionada para observar su estructuración y particularidades en este ejemplo de realización.
La figura 6b representa una sección, según indicación A:A de la figura 6a.
La figura 7 representa una vista esquemática en perspectiva del conjunto aproximador (72) en detalle, para este ejemplo de realización.
La figura 8 representa una vista esquemática en alzado de la estación de compresión (12) en detalle, para este ejemplo de realización.
Descripción detallada de una realización preferente
Se describe a continuación un ejemplo de realización práctica, no limitativa, del presente invento. No se descartan en absoluto otros modos de realización en los que se introduzcan cambios accesorios que no desvirtúen su fundamento.
La máquina empastadora de rejilla con sistema de tracción mediante vacío, para fabricación de placas de plomo puro de acuerdo con el invento consta de una mesa de entrada (1); una zona de empastado (2); un transportador de vacío (7); un conjunto papel superior (10); un conjunto papel inferior (11); una estación de compresión/tracción (12) y una unidad corte de emergencia (13).
La mesa de entrada (1) facilita el guiado de la rejilla en el proceso de empastado a la vez que soporta perfectamente su peso y le da una base para que la rejilla realice un camino homogéneo y así evitar posibles elongaciones en su paso hacia la zona de empastado (2).
La zona de empastado (2) está compuesta de una tolva (3), un trinquete (4), un conjunto distribuidor (5) y un cajón de elevación (6).
El trinquete (4), situado en la zona de empastado (2) consta de un cilindro neumático (41) con un mecanismo de bloqueo mecánico (42). Al accionar el cilindro neumático (41), el mecanismo de bloqueo mecánico (42) sube o baja para bloquear o desbloquear la tolva (3). Al bloquear mecánicamente la tolva (3) se evita su posible desplazamiento debido a las altas presiones que se producen durante la fase de empastado de la rejilla y la producción.
La tolva (3) se sitúa en la zona de empastado (2) y es un punto clave de la máquina donde se aloja la pasta de óxido de plomo la cual se va a utilizar para recubrir la rejilla de plomo puro proveniente de la mesa de entrada (1). La tolva (3) permite que la pasta fluya y penetre dentro de la rejilla de manera homogénea a lo largo de toda la superficie y en todo el espesor de la rejilla. Para ello, según realización representada en la figura 5, dispone de una doble transmisión:
• un primer motor hidráulico (30) asociado directamente a un primer eje superior (301) e indirectamente a un segundo eje superior (302) con un rodillo superior (R1); y
• un segundo motor hidráulico (31) asociado directamente a un primer eje inferior (311) e indirectamente a un segundo eje inferior (312) montado sobre una pieza excéntrica (315) con un rodillo inferior (R2).
En la parte inferior de la tolva (3), para ajustar el flujo de pasta se utiliza el primer eje inferior (311), el segundo eje inferior (312) y un eje cardan (313) accionados con el segundo motor hidráulico (31).
El segundo motor hidráulico (31), mediante una relación de engranajes, transmite el movimiento desde el primer eje inferior (311) al resto de ejes móviles de la tolva (3), generando así el movimiento de todas sus partes. El ajuste dinámico de flujo de pasta se realiza mediante la pieza excéntrica (315) asociada al rodillo inferior (R2) cuyo segundo eje inferior (312) va unido a la transmisión mediante una junta cardan doble (314) con la que se consigue que la transmisión esté fija con una relación precisa para mantener la velocidad constante y controlada, soportando las desviaciones de coaxialidad de los ejes mediante la propia junta cardan doble (314).
El segundo eje inferior (312) está montado sobre la pieza excéntrica (315) con rodamientos, lo que implica el movimiento independiente de este segundo eje inferior (312) para poder ajustar el flujo de pasta. El movimiento que se produce con la pieza excéntrica (315) es el acercar o alejar entre sí los rodillos (R1), (R2) de la tolva (3), para ajustar el flujo de pasta.
Con esta estructuración se pueden controlar las velocidades de las palas superiores y los rodillos inferiores de forma independiente para tener un control de flujo de pasta mayor, sumándole el sistema excéntrico que permite ajustar durante la producción el área de paso de la pasta.
La solución de transmisión a un eje excéntrico permite solventar el problema de la coaxialidad de los ejes.
Bajo la tolva (3) en la zona de empastado (2) se dispone el cajón de elevación (6) que es accionado de forma manual mediante una palanca (61) que transmite el movimiento a dos re-envíos (62a),(62b) conectados entre sí mediante un eje común (63). Los re-envíos (62a),(62b) hacen girar unas coronas (64a),(64b) situadas a ambos lados, para subir y bajar unos ejes de elevación (65a), (65b) asociados a la tolva (3) de manera solidaria; de modo que es posible regular en altura la tolva (3) mientras la máquina está en producción.
El conjunto distribuidor (5) también se sitúa en la zona de empastado (2). Según realización representada en las figuras 3a y 3b, se compone de un motor hidráulico (51) que transmite el movimiento mediante un juego de engranajes (52) que accionan un eje (59) y, en última instancia, mueve un rodillo (55).
Encima del rodillo (55) lleva una contra-zapata (50) provista de unas ventanas (54) cuya posición es específica para que dichas ventanas (54) coincidan con la tangente del rodillo (55).
El rodillo (55) hace que la pasta fluya hacia arriba a través de dichas ventanas (54) de la contra-zapata (50) para conseguir el sobre-empaste.
A parte de poder desplazar el conjunto variando el punto tangente, la contra-zapata (50) tiene un diseño muy específico con una geometría compleja para garantizar el sobreempaste de la rejilla. Lleva unos rebajes a la salida de la ventana empastadora (54) provocando una diferencia de altura entre la entrada y la salida; de modo que la pasta fluye a través de la rejilla y la dimensión del rebaje marca el espesor de la placa perfectamente empastada. Adicionalmente, la contra-zapata (50) lleva un tratamiento anti-adherente para reducir lo máximo posible la fricción.
Este conjunto distribuidor (5) va dispuesto sobre unos niveladores (56) y se acciona mediante el motor hidráulico (51) de forma independiente, pudiendo controlar la velocidad del rodillo (55) durante el proceso de producción sin tener que parar la máquina.
Según realización representada en las figuras 4a y 4b, el transportador de vacío (7) se compone de una cinta de vacío (70), que es una banda perforada, una cámara de vacío superior (8) y una cámara de vacío inferior (9) cuya aspiración de vacío se realiza mediante una bomba de vacío.
Cada cámara de vacío (8), (9) se puede ajustar de forma independiente en altura y, a su vez, todo el transportador (7) se ajusta en altura respecto a la máquina para lo cual, las respectivas cámaras de vacío, superior (8) e inferior (9) del transportador (7) quedan delimitadas por correspondientes cajones (71a), (71b) relacionados entre sí por un conjunto aproximador (72), a su vez, estructurado en dos tornillos (72a), (72b) contrapuestos y dos piezas portadoras (72c), (72d) enfrentadas. Ver figura 7.
Cada una de las piezas portadoras (72c), (72d) lleva unas conformaciones (721) para acoplarse al correspondiente cajón (71a), (71b).
El ajuste se realiza roscando estos tornillos (72a), (72b) en las piezas portadoras (72c), (72d) de tal forma que, dependiendo de que tornillo (72a) ó (72b) se rosque, se aproxima el cajón superior (71a) o el cajón inferior (71b) para ajustar, respectivamente, las distancias entre la cámara de vacío superior (8) y la cámara de vacío inferior (9).
Una vez realizado el ajuste de ambos cajones (71a), (71b), el conjunto transportador (7) completo se puede ajustar en altura respecto de la máquina con unos soportes de nivelación (74) y unos soportes de fijación (75). Ver figura 4.
El transportador de vacío (7) arrastra la rejilla hacia la estación de compresión/tracción (12).
La cámara de vacío superior (8) se utiliza para llevar tensada la rejilla empastada y está internamente dividida en dos con dos tomas de vacío para asegurar su funcionamiento.
La cámara de vacío inferior (9) tiene una toma de vacío para poder empujar hacia adelante el conjunto papel inferior (11) y hace que la adhesión y guiado de dicho conjunto papel inferior (11) sea óptimo sin desviaciones en su alineación.
Las cámaras de vacío (8), (9) se conectan al filtro de la bomba de vacío; siendo todo el sistema de tracción accionado por un motor eléctrico (73) y una transmisión de cadena.
En el transportador de vacío (7) todo el sistema de vacío se regula mediante una bomba gobernada por un variador que controla el caudal de aspiración pudiéndose variar según requerimiento.
Una vez empastada la rejilla, ésta se transporta y se empuja hacia adelante mediante la banda perforada (70) y el sistema de vacío descrito, aplicando en el paso del transportador (7) el papel en la parte superior (10) e inferior (11) de la rejilla empastada.
Con el transportador de vacío (7), tanto el conjunto papel superior (10) como el conjunto papel inferior (11) están perfectamente tensados y se mantiene la tensión a su paso por los rodillos de centrado.
Los conjuntos papel superior (10) y papel inferior (11) son conjuntos que soportan bobinas de papel. El conjunto papel superior (10) aporta el papel en la cara superior de la rejilla empastada y el conjunto papel inferior (11) aporta el papel en la cara inferior adherida al transportador de vacío (7). El papel es un producto para incorporar en la parte superior e inferior de la rejilla empastada para generar una mayor rigidez a la rejilla empastada.
La estación de compresión/tracción (12) dispone un rodillo/salida (121) que tiene como objetivo compactar la pasta que ha penetrado en la rejilla junto con el papel superior (10) e inferior (11), quedando el producto perfectamente terminado y compacto, lo que nos permite tener el control de espesor de la placa terminada.
Según se ha representado en la figura 8, la estación de compresión (12) consta también de dos cilindros neumáticos (122a), (122b) y una electro-válvula de palanca.
El rodillo/salida (120) se acciona para elevar o aproximar su posición respecto del transportador de vacío (7). Este rodillo/salida (120) esta soportado por un chasis (120) en el cual están los cilindros neumáticos (122a), (122b) de accionamiento y un rascador de banda (123).
El ajuste micrométrico del rodillo/salida (121) se realiza mediante unos comparadores que se encuentran en cada lado de él, para obtener un ajuste perfecto.
La misma unidad se puede utilizar como elemento tractor en caso de necesidad para ejercer una mayor tensión y tracción sobre la rejilla empastada
La unidad corte de emergencia (13) va dispuesta en la salida de la máquina, tal como se aprecia en la figura 1. Esta unidad se utilizará, en caso de paro inesperado o imprevisto por cualquier causa, para cortar la rejilla y facilitar la continuidad del proceso a pesar de la parada y así desperdiciar el menor producto posible. Cuando la unidad corte de emergencia (13) es accionada, un pisón (131) mantiene fija la rejilla para que se produzca el corte homogéneo. Esta unidad de corte de emergencia (13) es accionada mediante un sistema neumático de alta precisión y rapidez de respuesta.
Podrán ser variables los materiales, dimensiones, proporciones y, en general, aquellos otros detalles accesorios o secundarios que no alteren, cambien o modifiquen la esencialidad propuesta.
Los términos en que queda redactada esta memoria son ciertos y fiel reflejo del objeto descrito, debiéndose tomar en su sentido más amplio y nunca en forma limitativa.
Claims (5)
1. - Máquina empastadora de rejilla con sistema de tracción mediante vacío, para fabricación de placas de plomo puro; que consta de una mesa de entrada (1); una zona de empastado (2) en la que se sitúan una tolva (3), un trinquete (4), un conjunto distribuidor (5) y un cajón de elevación (6); un transportador de vacío (7); un conjunto papel superior (10); un conjunto papel inferior (11); una estación de compresión/tracción (12) y una unidad corte de emergencia (13); y se caracteriza porque:
a) el conjunto distribuidor (5) va dispuesto sobre unos niveladores (56) y consta de un rodillo (55) accionado por un motor hidráulico (51) que le transmite el movimiento de forma independiente mediante un juego de engranajes (52) que accionan un eje (59) y, en última instancia, mueve un rodillo (55); y una contra-zapata (50) provista de unas ventanas (54) cuya posición es específica para que dichas ventanas (54) coincidan con la tangente del rodillo (55); de modo que el rodillo (55) hace que la pasta fluya a través de dichas ventanas (54) de la contra-zapata (50) para conseguir el sobre-empaste.
b) el transportador de vacío (7) arrastra la rejilla hacia la estación de compresión/tracción (12) y consta de una cinta de vacío (70), una cámara de vacío superior (8) y una cámara de vacío inferior (9) cuya aspiración de vacío se realiza mediante una bomba de vacío; donde la cámara de vacío superior (8) se utiliza para llevar traccionada la rejilla empastada y la cámara de vacío inferior (9) hace que la adhesión y guiado del conjunto papel inferior (11) sea óptimo sin desviaciones en su alineación; y donde las cámaras de vacío (8), (9) se conectan al filtro de la bomba de vacío; siendo todo el sistema de tracción accionado por un motor eléctrico (72) y una transmisión de cadena.
2. - Máquina empastadora, según reivindicación 1, caracterizada porque la tolva (3) dispone de una doble transmisión constituida por un primer motor hidráulico (30) asociado directamente a un primer eje superior (301) e indirectamente a un segundo eje superior (302) con un rodillo superior (R1); y un segundo motor hidráulico (31) asociado directamente a un primer eje inferior (311) e indirectamente a un segundo eje inferior (312) montado sobre una pieza excéntrica (315) con un rodillo inferior (R2); de modo que se pueden controlar las velocidades de las palas superiores y los rodillos inferiores de forma independiente, acercar o alejar entre sí los rodillos (R1), (R2) para ajustar el flujo de pasta y solventar problemas de coaxialidad de los ejes.
3. - Máquina empastadora, según reivindicación 1, caracterizada porque el cajón de elevación (6) situado en la zona de empastado (2) es accionado mediante una palanca (61) y transmite su movimiento a unos re-envíos (62a), (62b) que, montados en un eje común (63), hacen girar unas coronas (64a), (64b) para subir y bajar unos ejes de elevación (65a), (65b) asociados a la tolva (3); de modo que, es posible regular en altura la tolva (3) mientras la máquina está en producción.
4. - Máquina empastadora, según reivindicación 1, caracterizada porque las cámaras de vacío (8), (9) del transportador (7) quedan delimitadas por unos cajones (71a), (71b) relacionados entre sí mediante un conjunto aproximador (72), a su vez estructurado en dos tornillos (72a), (72b) contrapuestos y dos piezas portadoras (72c), (72d) enfrentadas; de modo que, roscando el uno u otro de los tornillos (72a), (72b) se ajusta la distancia de una u otra de las cámaras de vacío (8), (9).
5.- Máquina empastadora, según reivindicación 1, caracterizada porque la unidad de corte de emergencia (13), que actúa en caso de paro inesperado, incluye un pisón (131) que mantiene fija la rejilla para que se produzca el corte homogéneo y es accionado mediante un sistema neumático, con un cilindro de alta velocidad/precisión/respuesta, para cortar la rejilla empastada y minimizar la pérdida de producto.
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