TW201714684A - 一種用以鑄造電池構件之設備 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種用以鑄造電池構件的設備，包含：一熔融金屬饋給槽；一鑄模塊，該鑄模塊鄰近該熔融金屬饋給槽，該鑄模塊具有至少一鑄模腔室與一冷卻配置，該冷卻配置在使用時係冷卻該鑄模塊；一堰，介於該饋給槽與該或各個腔室之間；一供應器，用以饋給熔融金屬到該饋給槽；其中該鑄模塊被提供有一加熱配置，該加熱配置鄰近該或各個鑄模腔室，該加熱配置在使用時係維持該或各個鑄模腔室的至少一部分於相對於該鑄模塊的平均運作溫度之一升高溫度。

Description

一種用以鑄造電池構件之設備

本發明係關於一種用以鑄造電池構件的設備，及一種鑄造電池構件的方法。

用語「電池」係在此被用以包括蓄電池。在一傳統的鉛酸電池中，習慣上藉由一導引帶或杆將各個堆疊的板連接在一起，其中該導引帶或杆被固定到板上的對齊突耳或突片。

在電池的製造中，尤其是例如鉛酸電池，澆鑄電池構件係已知的。諸如帶和其他形成物的構件亦可同時地被澆鑄到電池板的突耳上，以例如形成在電池單元內的一組板之間的連接。這些帶大致上是藉由以鉛來填充鑄模腔室且在鉛冷卻之前將突耳下沉到腔室內而鑄造。典型地，鑄模腔室是藉由容許鉛流動到腔室側處的渠道內並溢出一堰到鑄模內來填充。

典型澆鑄設備的一實例被顯示在申請人先前的申請案WO94/16466中，其中該設備包括：一具有一組杆或帶鑄模腔室的鑄模；一和其相鄰的熔融金屬饋給導管；一介於該饋給導管與該些腔室之間的堰；一用以供應熔融鉛到導管且因而到腔室的設置；一泵；及至少一對實質上平行的饋給通道，其在導管下方延伸且連接到導管。

以水冷卻的鑄模塊來提供澆鑄設備是已知的。熔融鉛流動越過堰到腔室內且固化。然而，澆鑄構件的一些部分在鉛已經完全水平地被安置在鑄模腔室內之前會固化。過早固化的結果是澆鑄構件具有一唇部形成物或突部位在鑄模腔室的周緣的部分或全部之周圍，即鄰近鑄模腔室壁處。

當鑄模腔室的截面或部分具有減少的截面積與/或遠離熔融金屬源時，澆鑄構件的部分的過早冷卻尤其是有問題的。在此狀況下，在鑄模腔室的此部分中，鄰近冷卻壁的金屬冷卻得比遠離壁的熔融金屬更快得多，而造成了一從澆鑄構件的平均表面高度直立的明顯唇部。

這對於澆鑄電池帶是尤其有問題的。澆鑄構件被翻轉且被組裝成電池包件，這意謂著唇部(或突部)面對到被提供有電池板的電池包件隔室內。若構件連接該些板，則具有短路的風險。當大的唇部被形成在構件上時，風險更大。不可能一致地去除唇部的形成。所以，製造業者已經必須提供足夠的間隙在介於澆鑄構件的下緣與該些板之間，以避免短路的風險。

本發明的實施例係尋求提供一種克服這些問題的一些之設備。

根據本發明的第一態樣，本發明提供一種用以鑄造電池構件的設備，包括：一熔融金屬饋給槽；一鑄模塊，該鑄模塊鄰近該熔融金屬饋給槽，該鑄模塊具有至少一鑄模腔室與一冷卻配置，該冷卻配置在使用時係冷卻該鑄模塊；一堰，介於該饋給槽與該或各個腔室之間；一供應器，用以饋給熔融金屬到該饋給槽；其中該鑄模塊被提供有一加熱配置，該加熱配置鄰近該或各個鑄模腔室，該加熱配置在使用時係維持該或各個鑄模腔室的至少一部分於相對於該鑄模塊的平均運作溫度之一升高溫度。

該饋給槽可被加熱到一升高運作溫度，以為了驅動熔融金屬（例如鉛）到該鑄模。一用於熔融鉛的供應之典型運作溫度為約450°C。可瞭解的是不同的熔融金屬需要不同的運作溫度。

該加熱配置係提供該或各個鑄模腔室的局部加熱到相對於該鑄模塊的平均運作（或鑄造）溫度之一升高溫度。該加熱配置可提供該或各個鑄模腔室的至少部分的局部加熱，以致在使用時，該或各個腔室的該至少部分被維持在高於該鑄模塊的平均運作溫度之約20至40°C的溫度。

該鑄模塊可被提供有複數個鑄模腔室，各個腔室被提供有一加熱配置。該鑄模塊可具有一縱向延伸形式，而一些鑄模腔室延著其長度被提供。

該鑄模塊可包括一外緣，該外緣平行於該饋給槽而延伸。該加熱配置可被提供在該鑄模塊的該外緣上。

該或各個腔室可包括一鄰近該堰的第一部分與一遠離該堰的第二部分。個別的加熱配置可維持該第二部分於高於該鑄模塊的平均運作溫度之一溫度。

該加熱配置可被提供成鄰近該或各個鑄模腔室的該第二遠離部分。該加熱配置可被提供在該或各個鑄模腔室的該第二遠離部分下方。該加熱配置可被提供在該或各個鑄模腔室的該第二遠離部分上方。

該或各個鑄模腔室可具有一減少截面積的截面。個別的加熱配置可維持該減少截面積的截面於高於該鑄模塊的平均運作溫度之一溫度。

該加熱配置可被提供成鄰近該減少截面積的截面。該加熱配置可被提供在該減少截面積的截面下方。該加熱配置可被提供在該減少截面積的截面上方。

該減少截面積的截面可遠離堰。該減少截面積的截面可具有減少的寬度與/或深度。該或各個腔室可被形成為具有當從上方觀看時的L形，其中該L形的一腳遠離該堰。

該冷卻配置可以是一水饋給冷卻系統。

該加熱配置可包括一熱傳導元件，該熱傳導元件被提供在該鑄模塊與鄰近饋給槽之間，以致熱從該饋給槽被傳送到該鑄模塊。

該加熱配置可包括兩或三個熱傳導元件，該些熱傳導元件被提供在該鑄模塊與該饋給槽之間。該加熱配置可包括任何適當數量的熱傳導元件，該些熱傳導元件被提供在該鑄模塊與鄰近饋給槽之間（例如對於大鑄模腔室，可需要一些元件）。該些熱傳導元件可和該鑄模塊一體地被提供。該些熱傳導元件可連接到該鑄模塊的一外緣。該饋給槽可沿著一支撐塊的上表面縱向地延伸。該些熱傳導元件可一體地被提供在該支撐塊上。該些熱傳導元件可被提供在該或各個鑄模腔室的一部分上方。

該加熱配置可包括一熱傳導元件，該熱傳導元件被提供在該鑄模塊內且熱連接到該饋給槽（或另一熱源），以致熱從該饋給槽被傳送到該鑄模塊。該些熱傳導元件可被提供在該鑄模塊內而鄰近該或各個鑄模腔室的一部分或位在該或各個鑄模腔室的一部分下方。

該加熱配置可包括一加熱元件，該加熱元件係熱連接到該饋給槽或到另一熱源。該加熱配置可包括兩個、三個或任何適當數量的加熱元件（例如對於大鑄模腔室與/或具有複雜幾何形狀的腔室，可需要一些加熱元件）。一些加熱元件可被提供在該鑄模塊中而鄰近該或各個鑄模腔室的一部分或位在該或各個鑄模腔室的一部分下方。

該加熱配置可包括至少一熱橋，該至少一熱橋被提供成鄰近該鑄模塊。

該加熱配置可包括兩或三個熱度橋（或熱橋），其被提供在該鑄模塊與該饋給槽之間。該加熱配置可包括任何適當數量的熱度橋，其被提供在該鑄模塊與該饋給槽之間（例如對於大鑄模腔室，可需要一些熱度橋）。該些熱度橋可和該鑄模塊一體地被提供。該些熱度橋可連接到該鑄模塊的一外緣。該饋給槽可沿著一支撐塊的上表面縱向地延伸。該些熱度橋可一體地被提供在該支撐塊上。

該設備可更包括一第二鑄模塊，被提供成鄰近且平行於該第一鑄模塊，該第二鑄模塊具有至少一鑄模腔室與一冷卻配置，該冷卻配置在使用時係冷卻該鑄模塊。一第二熔融金屬饋給槽可被提供成鄰近該第二鑄模塊且沿著該第二鑄模塊的長度延伸。複數個堰可在該第二饋給槽與該或各個腔室之間延伸。一第二供應器可被配置用以提供熔融金屬到該第二槽。該第二鑄模塊可被提供有一局部加熱配置，該局部加熱配置鄰近該或各個鑄模腔室，該局部加熱配置在使用時係維持該或各個鑄模腔室的至少部分於高於該鑄模塊的平均運作溫度之一溫度。

該或各個供應器可包含一饋給通道，其延伸在該饋給槽下方。該或各個供應器可更包含複數個實質上垂直延伸通道，其連接該饋給通道到該饋給槽。該或各個供應器可更包含一供應泵入口，其和該饋給通道流體連接，以用於連接到一泵供應熔融金屬。

典型地，該設備可縱向地延伸，及該供應泵被提供在該設備的一端。

根據本發明的一進一步態樣，本發明提供一種用以鑄造電池構件的方法，包括： 提供一用以鑄造電池構件的設備，該設備包括：一熔融金屬饋給槽；一鑄模塊，該鑄模塊鄰近該熔融金屬饋給槽，該鑄模塊具有至少一鑄模腔室與一冷卻配置；一堰，介於該饋給槽與該或各個腔室之間；及一熔融金屬供應配置； 冷卻該鑄模塊； 以該加熱配置來加熱該或各個鑄模腔室的至少一部分到高於該鑄模塊的平均溫度之一溫度； 供應熔融金屬到該饋給槽內，以致該熔融金屬流動越過該堰到該或各個鑄模腔室內； 當在該或各個鑄模腔室中的金屬的高度已經達到所需要的高度時，停止熔融金屬的供應；及 容許該金屬在該或各個鑄模腔室中固化。

該或各個腔室包括一鄰近該堰的第一部分與一遠離該堰的第二部分，及加熱該或各個鑄模腔室的至少一部分的步驟可包括維持該第二部分於高於該鑄模塊的平均運作溫度之一溫度。

該或各個鑄模腔室可具有一減少截面積的截面，及加熱該或各個鑄模腔室的至少一部分的步驟可包括維持該減少截面積的截面於高於該鑄模塊的平均運作溫度之一溫度。

儘管已經如上來描述本發明，本發明延伸到在以上或在以下說明或圖式中所揭示之多個特徵的任何發明組合。

圖1顯示根據本發明的一實施例之用以鑄造電池構件的設備1。設備1包括一左(或第一)鑄模塊100與一右(或第二)鑄模塊200。在此實施例中，左鑄模塊100係與右鑄塊200一體地被形成。然而，此兩鑄模塊亦可分離地被形成。

一左支撐塊120被固定到左鑄模塊100的左側；及一右支撐塊220被固定到右鑄模塊200的右側。

各個鑄模塊100、200具有一縱向延伸形式，而一些鑄模腔室110、210延著其長度被提供。

左與右饋給槽130、230沿著左與右支撐塊120、220的上表面縱向地延伸。左與右饋給槽係沿著左與右鑄模塊100、200的外緣被定位。

左與右支撐塊120、220係藉由一橫跨元件10在一端被接合，左與右支撐塊120、220和橫跨元件10藉此形成當從上方觀看時的u形。橫跨元件10包括一T連接件20，T連接件20具有一入口22與兩出口（未示出）。在使用時，入口22被連接到一熔融鉛供應器(未示出)，其可包括一泵組件。如圖2所示，一左外饋給通道140被提供在左支撐塊120中，其在使用時係流體連接於T連接件的左出口或分支。一被提供在右支撐塊220中的右外饋給通道240係流體連接於T連接件20的右分支。外饋給通道140、240在支撐塊中實質上沿著設備1的長度而縱向地延伸。

如圖2所示，一左內饋給通道142被提供在左支撐塊120中，而實質上平行於左外饋給通道140。左內饋給通道142沿著設備縱向地延伸，並被提供在左饋給槽130下方。類似地，一右內饋給通道242被提供在右支撐塊220中，實質上平行於右外饋給通道240而延伸且位在右饋給槽230下方。

左內饋給通道142與左外饋給通道140係在一中間點被流體地連接。一類似的流體連接被提供在右內與外饋給通道240、242之間。內饋給通道142、242藉由複數個實質上垂直延伸通道148、248的方式被連接到各個個別的饋給槽130、230。

如圖1所示，沿著饋給槽130、230，窄供應渠道132、232係從饋給槽朝向各個鑄模腔室110、210大致上垂直於縱向方向而延伸。在各個供應渠道132、232的端處且對齊於個別的鑄模腔室110、210的是一堰133、233。

圖3是從第二鑄模塊200與第二饋給槽230的一部分的上方的放大透視圖。在此放大圖中，兩鄰近鑄模腔室210a和210b被繪示出。觀看腔室210a，可知各個鑄模腔室當從上方觀看時為實質上L形，而具有一第一腳211和一第二腳212，第一腳211鄰近堰233且相對於設備1縱向地延伸，第二腳212實質上垂直於第一腳而朝向饋給槽230延伸。第二腳212具有相對於第一腳211之減少的截面積。第一腳211接近堰212，及第二腳212遠離堰233。

熱傳導塊250縱向地被對齊在第二鑄模塊200與第二饋給槽230之間。因此，該些塊250被提供成鄰近第二腳212的一端。該些塊250可和鑄模塊200一體地被提供或被連接到鑄模塊200。熱傳導塊150、250係沿著第一與第二鑄模塊的縱向外緣且沿著各個鑄模腔室110、210側邊類似地被配置。

在顯示的實施例中，有三個熱傳導塊250被提供在鄰近的鑄模腔室210a和210b之間。本發明不被限制在此實施例，並且在其他實施例（未示出）中，可提供熱傳導塊的替代配置，例如兩或四個熱傳導塊。

圖4是通過圖1之線H的截面，並且顯示通過此兩鑄模塊中的鑄模腔室的截面圖。此兩鑄模塊100、200被提供有水饋給冷卻管170、270。冷卻管170、270被連接到一水入口與出口172、174。

在使用時，冷卻管170、270被連接到水供應器與水出口，並且冷卻水持續地被通過管泵送以冷卻該鑄模塊。

一供應器（未示出）被連接到入口22，並且被運作用以經由入口22泵送熔融材料（諸如熔融鉛）到設備1內。熔融金屬流動通過T分支（未示出）；沿著外饋給通道140、240；通過連接件146、246；及到內饋給通道142、242內。當設備中的熔融材料的體積增加時，熔融材料往上上升通過垂直通道148、248且進入饋給槽130、230。饋給槽130、230被加熱（典型地被加熱到約430°C至480°C）以為了確保熔融金屬的滑順流動。

當更多熔融金屬流動到設備1內時，饋給槽130、230中的熔融金屬的高度上升。當槽130、230中的熔融金屬的高度上升超過堰133、233的最高點時，金屬流動越過堰且進入腔室110、210。熔融金屬M填充腔室130、230。當腔室110、210被填充到所需要的高度時，熔融金屬供應器被關閉。

冷卻管170、270係冷卻鑄模塊（典型地冷卻到約140至160°C的平均運作溫度），其容許熔融金屬固化以形成澆鑄構件。此實施例中的冷卻管的配置僅是示意的，並且可設想出能使用任何適當的配置。

加熱塊150、250從被加熱的饋給槽130、230傳導熱能到鑄模塊100、200。這提供了在各個鑄模腔室的第二腳周圍的區域中之鑄模塊100、200的局部加熱。這意謂著鑄模腔室的此部分被維持在相較於鑄模塊的平均運作溫度還稍微更高的溫度。典型地，局部加熱係升高溫度約15至35°C。鑄模塊的此部分的升高溫度係減緩熔融金屬的固化，而容許金屬在完全固化發生之前水平地安置在腔室內。鄰近L形腔室的第二遠離部分的局部加熱的提供應係提供特定優點，這是因為第二腳具有比第一腳更小的截面積，並且沒有局部加熱會傾向比第一腳冷卻和固化更快速。

如圖5B所示，所產生的澆鑄金屬構件具有更均勻的下表面輪廓，而不含有突出唇部形成物。用於比較，一藉由已知方法形成的澆鑄金屬構件被顯示在圖5A。

僅管已經以一鄰近鑄模塊的加熱配置來描述本發明，可瞭解的是本發明包括替代的加熱配置。例如，一加熱配置可依特定鑄模腔室的尺寸及熔融金屬的安置特性所需要而被提供在該或各個鑄模腔室的一部分的上方或下方，以為了局部加熱相較於鑄模塊的平均運作溫度之鑄模腔室的溫度。

儘管已經藉由參照一或更多個較佳實施例來描述本發明，可瞭解的是可在不悖離如隨附申請專利範圍所界定的本發明的範疇下進行各種變化或變更。

1‧‧‧設備
10‧‧‧橫跨元件
20‧‧‧T連接件
22‧‧‧入口
100‧‧‧左(或第一)鑄模塊
110‧‧‧鑄模腔室
120‧‧‧左支撐塊
130‧‧‧左饋給槽
132‧‧‧窄供應渠道
133‧‧‧堰
148‧‧‧實質上垂直延伸通道
140‧‧‧左外饋給通道
142‧‧‧左內饋給通道
148‧‧‧實質上垂直延伸通道
150‧‧‧熱傳導塊
170‧‧‧水饋給冷卻管
172‧‧‧水入口
174‧‧‧水出口
200‧‧‧右(或第二)鑄模塊
210‧‧‧鑄模腔室
210a‧‧‧鑄模腔室
210b‧‧‧鑄模腔室
211‧‧‧第一腳
212‧‧‧第二腳
220‧‧‧右支撐塊
230‧‧‧右饋給槽
232‧‧‧窄供應渠道
233‧‧‧堰
240‧‧‧右外饋給通道
242‧‧‧右內饋給通道
248‧‧‧實質上垂直延伸通道
250‧‧‧熱傳導塊
270‧‧‧水饋給冷卻管

現在將僅藉由實例的方式且參照隨附圖式而詳細地來描述本發明的特定實施例，其中： 圖1是根據本發明的一實施例之一設備的平面示意圖； 圖2是通過圖1的設備的線I的示意截面圖； 圖3是圖1的設備的示意放大透視圖； 圖4是通過圖1的設備的線H的示意截面圖； 圖5A是使用先前技術的澆鑄設備所製成的一澆鑄構件的示意透視圖；及 圖5B是使用圖1的澆鑄設備所製成的一澆鑄構件的示意透視圖。

1‧‧‧設備

10‧‧‧橫跨元件

20‧‧‧T連接件

22‧‧‧入口

110‧‧‧鑄模腔室

120‧‧‧左支撐塊

132‧‧‧窄供應渠道

150‧‧‧熱傳導塊

200‧‧‧右(或第二)鑄模塊

210‧‧‧鑄模腔室

220‧‧‧右支撐塊

230‧‧‧右饋給槽

232‧‧‧窄供應渠道

250‧‧‧熱傳導塊

Claims (15)

1. 一種用以鑄造電池構件的設備，包含： 一熔融金屬饋給槽； 一鑄模塊，該鑄模塊鄰近該熔融金屬饋給槽，該鑄模塊具有至少一鑄模腔室與一冷卻配置，該冷卻配置在使用時係冷卻該鑄模塊； 一堰，介於該饋給槽與該或各個腔室之間； 一供應器，用以饋給熔融金屬到該饋給槽； 其中該鑄模塊被提供有一加熱配置，該加熱配置鄰近該或各個鑄模腔室，該加熱配置在使用時係維持該或各個鑄模腔室的至少一部分於相對於該鑄模塊的平均運作溫度之一升高溫度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該鑄模塊被提供有複數個鑄模腔室，各個腔室被提供有一加熱配置。
3. 如申請專利範圍第1和2項之任一項所述之設備，其中該鑄模塊包括一外緣，該外緣平行於該饋給槽而延伸，及該加熱配置被提供在該鑄模塊的該外緣上。
4. 一種根據前述申請專利範圍的任一項之設備，其中該或各個腔室包括一鄰近該堰的第一部分與一遠離該堰的第二部分，及個別的加熱配置係維持該第二部分於高於該鑄模塊的平均運作溫度之一溫度。
5. 一種根據前述申請專利範圍的任一項之設備，其中該或各個鑄模腔室具有一減少截面積的截面，及個別的加熱配置係維持該減少截面積的截面於高於該鑄模塊的平均運作溫度之一溫度。
6. 一種根據前述申請專利範圍的任一項之設備，其中該冷卻配置是一水饋給冷卻系統。
7. 一種根據前述申請專利範圍的任一項之設備，其中該加熱配置包括至少一熱傳導元件，該至少一熱傳導元件被提供在該鑄模塊與該饋給槽之間。
8. 一種根據前述申請專利範圍的任一項之設備，其中該加熱配置包括至少一熱橋，該至少一熱橋被提供成鄰近該鑄模塊。
9. 一種根據前述申請專利範圍的任一項之設備，更包含： 一第二鑄模塊，被提供成鄰近且平行於該第一鑄模塊，該第二鑄模塊具有至少一鑄模腔室與一冷卻配置，該冷卻配置在使用時係冷卻該鑄模塊； 一第二熔融金屬饋給槽，鄰近該第二鑄模塊且沿著該鑄模塊的長度延伸； 一堰，介於該第二饋給槽與該或各個腔室之間； 一第二供應器，用以提供熔融金屬到該第二槽； 其中該鑄模塊被提供有一局部加熱配置，該局部加熱配置鄰近該或各個鑄模腔室，該局部加熱配置在使用時係維持該或各個鑄模腔室的至少部分於高於該鑄模塊的平均運作溫度之一溫度。
10. 一種根據前述申請專利範圍的任一項之設備，其中該或各個供應器包含： 一饋給通道，延伸在該饋給槽下方； 複數個實質上垂直延伸通道，其連接該饋給通道到該饋給槽； 一供應泵入口，其和該饋給通道流體連接，以用於連接到一泵供應熔融金屬。
11. 一種用以鑄造電池構件的方法，包含： 提供一用以鑄造電池構件的設備，該設備包括：一熔融金屬饋給槽；一鑄模塊，該鑄模塊鄰近該熔融金屬饋給槽，該鑄模塊具有至少一鑄模腔室與一冷卻配置；一堰，介於該饋給槽與該或各個腔室之間；及一熔融金屬供應配置； 冷卻該鑄模塊； 以一加熱配置來加熱該或各個鑄模腔室的至少一部分到高於該鑄模塊的平均溫度之一溫度； 供應熔融金屬到該饋給槽內，以致該熔融金屬流動越過該堰到該或各個鑄模腔室內； 當在該或各個鑄模腔室中的金屬的高度已經達到所需要的高度時，停止熔融金屬的供應；及 容許該金屬在該或各個鑄模腔室中固化。
12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該或各個腔室包括一鄰近該堰的第一部分與一遠離該堰的第二部分，及 加熱該或各個鑄模腔室的至少一部分的步驟包括維持該第二部分於高於該鑄模塊的平均運作溫度之一溫度。
13. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該或各個鑄模腔室具有一減少截面積的截面，及 加熱該或各個鑄模腔室的至少一部分的步驟包括維持該減少截面積的截面於高於該鑄模塊的平均運作溫度之一溫度。
14. 一種實質上如在此所述之用以鑄造電池構件的設備。
15. 一種實質上如在此所述之用以鑄造電池構件的方法。