ITPD20090197A1 - CONTINUOUS CASTING MACHINE OF A LEAD ALLOY FOR FORMING GRILLS FOR ELECTRIC ACCUMULATOR PLATES - Google Patents
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Description
MACCHINA A COLATA CONTINUA DI UNA LEGA DI PIOMBO PER LA FORMATURA DI GRIGLIE PER PIASTRE DI ACCUMULATORI ELETTRICI. CONTINUOUS CASTING MACHINE OF A LEAD ALLOY FOR THE FORMING OF GRIDS FOR PLATES OF ELECTRIC ACCUMULATORS.
D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION
Campo di applicazione Field of application
La presente invenzione concerne una macchina a colata continua di una lega di piombo per la formatura di griglie per piastre di accumulatori elettrici. The present invention relates to a continuous casting machine of a lead alloy for forming grids for electric accumulator plates.
La macchina di cui trattasi à ̈ destinata ad essere impiegata nei processi produttivi degli accumulatori elettrici per la produzione di un nastro continuo di griglie in piombo, che viene poi tagliato in spezzoni per la formazione delle singole griglie destinate ad essere impiegate con polarità positiva o negativa negli accumulatori. Le griglie hanno la funzione sia di conduttore elettrico, sia di supporto meccanico della materia attiva necessaria per le reazioni elettrochimiche. Esse sono inserite con le due diverse polarità nel corpo scatolare degli accumulatori in un bagno di soluzione elettrolitica per la realizzazione delle reazioni redox necessarie alla produzione di energia elettrica. The machine in question is intended to be used in the production processes of electric accumulators for the production of a continuous strip of lead grids, which is then cut into pieces for the formation of the individual grids intended to be used with positive or negative polarity. in accumulators. The grids have the function of both electrical conductor and mechanical support of the active matter necessary for electrochemical reactions. They are inserted with the two different polarities in the box-like body of the accumulators in a bath of electrolytic solution for the realization of the redox reactions necessary for the production of electric energy.
Stato della tecnica State of the art
La produzione industriale di griglie in piombo deve notoriamente conciliare esigenze di elevata produttività e di elevate prestazioni meccaniche e chimiche. In particolare, le griglie devono avere elevate prestazioni meccaniche per supportare la materia attiva senza allungamenti o più in generale senza deformazioni durante le diverse condizioni di impiego. Inoltre le griglie devono avere prestazioni chimiche che impediscano l’instaurarsi di fenomeni di corrosione che ne limiterebbero la durata di vita, specialmente nel caso di griglie per polarità positiva. The industrial production of lead grids is known to reconcile the requirements of high productivity and high mechanical and chemical performance. In particular, the grids must have high mechanical performance to support the active material without elongation or more generally without deformations during the different conditions of use. Furthermore, the grids must have chemical performances that prevent the establishment of corrosion phenomena that would limit their life span, especially in the case of positive polarity grids.
Griglie dotate di una microstruttura cristallina omogenea e a grano fine ottenuta nella solidificazione del piombo determinano un incremento delle proprietà meccaniche ed una maggiore resistenza alla corrosione. Solitamente si ritiene ottimale per il piombo una struttura cristallina di tipo globulare, sostanzialmente priva di formazioni dentritiche e con grani uniformemente distribuiti e delle dimensioni medie inferiori a 50 µm. Grids with a homogeneous and fine-grained crystalline microstructure obtained in the solidification of lead determine an increase in mechanical properties and greater resistance to corrosion. A globular crystalline structure is usually considered optimal for lead, substantially free of dendritic formations and with uniformly distributed grains and average dimensions of less than 50 µm.
Come noto, le dimensioni dei grani che si vengono a formare a partire da un crogiolo di piombo fuso à ̈ inversamente proporzionale al numero di nuclei presenti nel piombo liquido durante la solidificazione. Maggiore à ̈ il numero di nuclei attivi, maggiore à ̈ il numero di grani di cristallizzazione e quindi minore à ̈ la dimensione finale di questi ultimi. Per aumentare il numero di nuclei presenti nel bagno di piombo fuso, al fine di incrementare le prestazioni meccaniche e chimiche delle griglie, à ̈ possibile impiegare metodologie di affinamento dei grani quali il raffreddamento rapido al di sotto della temperatura di liquidus, o l’aggiunta di affinanti. La prima tipologia di intervento prevede un repentino raffreddamento del piombo fuso, con una conseguente riduzione dello spazio fra le ramificazioni dendritiche dei grani che si vengono a formare durate la solidificazione, e con un conseguente marcato aumento delle proprietà meccaniche della griglia. As is known, the size of the grains that are formed from a crucible of molten lead is inversely proportional to the number of nuclei present in the liquid lead during solidification. The greater the number of active nuclei, the greater the number of crystallization grains and therefore the smaller the final size of the latter. To increase the number of cores present in the molten lead bath, in order to increase the mechanical and chemical performance of the grids, it is possible to use grain refinement methods such as rapid cooling below the liquidus temperature, or addition of refiners. The first type of intervention involves a sudden cooling of the molten lead, with a consequent reduction of the space between the dendritic branches of the grains that are formed during solidification, and with a consequent marked increase in the mechanical properties of the grid.
Mediante l’affinamento chimico vengono invece aggiunte al piombo particelle di altri elementi già solide, dette inoculanti o affinanti (quali per esempio rame, selenio e stagno), che fungono da nuclei attivi nel metallo liquido. In questo caso, le ridotte dimensioni dei grani sono garantite da un elevato numero di nuclei eterogenei appositamente introdotti nel bagno di piombo fuso. By means of chemical refinement, on the other hand, particles of other already solid elements, called inoculants or refiners (such as copper, selenium and tin), which act as active nuclei in the liquid metal, are added to lead. In this case, the small size of the grains is guaranteed by a high number of heterogeneous cores specially introduced into the molten lead bath.
Entro certi limiti, l’aggiunta di inoculanti consente la formazione di una cristallizzazione globulare indipendentemente dai gradienti di temperatura che si possono avere ad esempio a seguito del contatto del crogiolo di piombo fuso con una parete fredda di stampaggio. Within certain limits, the addition of inoculants allows the formation of a globular crystallization regardless of the temperature gradients that may occur, for example, following the contact of the melted lead crucible with a cold molding wall.
Inizialmente, la produzione delle griglie era per lo più effettuata in modo discontinuo per stampaggio (grid casting) ricavando con scanalature nelle matrici dello stampo, il disegno della griglia. La solidificazione repentina tra i due semigusci dello stampo consentiva di ottenere una buona modalità di solidificazione del crogiolo di piombo fuso con una appropriata crescita e distribuzione dei grani ed una conseguente discreta risposta alla corrosione. Initially, the production of the grids was mostly carried out in a discontinuous way by molding (grid casting), obtaining the design of the grid with grooves in the dies of the mold. The sudden solidification between the two half-shells of the mold allowed to obtain a good solidification mode of the melted lead crucible with an appropriate growth and distribution of the grains and a consequent discrete response to corrosion.
Al fine di migliorare l’uniformità nella distribuzione dei grani e di assicurare la formazione di una configurazione maggiormente globulare a scapito di formazioni dendritiche che solitamente si formano nella parte più interna dei filamenti delle griglie, tale tecnica di stampaggio discontinuo à ̈ stata nel tempo migliorata mediante l’impiego nella lega di affinanti chimici. Ciò ha reso possibile la produzione di griglie sia di polarità negativa sia anche, e soprattutto, di polarità positiva di ottima qualità . In order to improve the uniformity in the distribution of the grains and to ensure the formation of a more globular configuration at the expense of dendritic formations that usually form in the innermost part of the filaments of the grids, this technique of discontinuous molding has been improved by the use of chemical refiners in the alloy. This has made it possible to produce grids of both negative polarity and also, and above all, positive polarity of excellent quality.
Di contro, l’inconveniente di questa tecnica di stampaggio discontinuo risiede nella produttività estremamente limitata dovuta intrinsecamente al sistema di stampaggio discontinuo che necessita di tempi morti per apertura e chiusura dello stampo ed estrazione del prodotto finito. On the other hand, the drawback of this discontinuous molding technique lies in the extremely limited productivity intrinsically due to the discontinuous molding system which requires dead times for opening and closing the mold and extraction of the finished product.
Sono inoltre note macchine preposte allo stampaggio in modo intermittente di griglie a partire da nastri in piombo. Tali macchine impiegano tradizionalmente mezzi di alimentazione capaci di far avanzare il nastro in piombo a passi successivi attraverso un gruppo di stampaggio ove avviene la sua espansione con la conseguente formatura della maglia delle griglie. Machines are also known for intermittently molding grids starting from lead strips. Such machines traditionally employ feeding means capable of advancing the lead strip in successive steps through a molding unit where it expands with the consequent forming of the mesh of the grids.
In tali macchine a funzionamento intermittente il nastro si arresta in corrispondenza della zona di stampaggio per essere inciso ed espanso dai denti dello stampo. Una volta avvenuta l’espansione, il nastro avanza per un tratto prestabilito per consentire lo stampaggio di una porzione successiva di nastro. In such machines with intermittent operation, the strip stops at the molding area to be engraved and expanded by the teeth of the mold. Once the expansion has taken place, the belt advances for a predetermined length to allow the molding of a subsequent portion of the belt.
Nella pratica queste macchine di tipo noto hanno manifestato diversi inconvenienti quali la scarsa produttività ed uno scarso livello qualitativo dovuto all’avanzamento discontinuo del nastro. In practice, these known machines have shown various drawbacks such as poor productivity and a poor quality level due to the discontinuous advancement of the strip.
Al fine di superare questi inconvenienti di scarsa produttività , la produzione industriale delle griglie di piombo si à ̈ quindi orientata alla produzione in continuo (continuous grid making) che notoriamente à ̈ realizzata mediante due differenti tecnologie. In order to overcome these shortcomings of low productivity, the industrial production of lead grids is therefore oriented towards continuous grid making, which is notoriously carried out using two different technologies.
Una prima tecnologia prevede l’espansione in continuo di un mastro in piombo mediante una macchina, come ad esempio descritta nei brevetti US 6,145,363 o WO 01/96043, la quale comprende mezzi di movimentazione in grado di spostare lo stampo di incisione secondo una legge del moto dotata di una componente orientata lungo la direzione di avanzamento del nastro e di una componente orientata in una direzione sostanzialmente ortogonale alla direzione di avanzamento del nastro. Questa tecnologia consente di ottenere una produttività molto maggiore della tecnica di stampaggio discontinuo, mantenendo prestazioni chimiche molto levate e strettamente legate alle caratteristiche del nastro in piombo su cui viene effettata l’espansione. L’inconveniente di tale tecnica risiede nel fatto che l’espansione del nastro comporta la formatura di griglie con filettatura di tipo a fisarmonica priva di filetti resistenti a trazione longitudinale e priva di bordo laterale di rinforzo. Conseguentemente tali griglie sono soggette a possibili deformazioni meccaniche ad esempio di allungamento che possono determinare, nell’uso degli accumulatori, la formazione di cortocircuiti. A first technology provides for the continuous expansion of a lead master by means of a machine, as for example described in US patents 6,145,363 or WO 01/96043, which comprises handling means capable of moving the engraving mold according to a law of motion provided with a component oriented along the direction of advancement of the belt and with a component oriented in a direction substantially orthogonal to the direction of advancement of the belt. This technology allows to obtain a much higher productivity than the discontinuous molding technique, maintaining very high chemical performances and strictly linked to the characteristics of the lead strip on which the expansion is carried out. The drawback of this technique lies in the fact that the expansion of the belt involves the forming of grids with an accordion-type thread without threads resistant to longitudinal traction and without a reinforcing side edge. Consequently, these grids are subject to possible mechanical deformations, for example of elongation which can determine, in the use of the accumulators, the formation of short circuits.
La seconda tecnologia di formazione delle griglie in continuo à ̈ descritta ad esempio nel brevetto US 4,544,014 e prevede l’impiego di macchina a colata continua di una lega di piombo fuso su un tamburo rotate avente ricavata sulla superficie periferica esterna una pluralità di scanalature distribuite secondo il disegno della griglia dell’accumulatore che si desidera realizzare. Più in dettaglio, la lega di piombo fuso viene distribuita nelle scanalature del tamburo mediante una apertura ricavata su un pattino montato fisso sulla macchina e serrato a tenuta contro la superficie del tamburo parallelamente all’asse di rotazione di quest’ultimo. Il pattino presenta una superficie arcuata liscia conformata in modo omologo alla superficie periferica esterna del tamburo per una perfetta aderenza. L’apertura à ̈ realizzata su un condotto di distribuzione ricavato longitudinalmente sul pattino ed alimentato in continuo ed a sovrappressione con il piombo fuso che viene prelevato mediante una pompa da un crogiolo. Il piombo fuso à ̈ quindi distribuito entro le scanalature dalla apertura mentre il pattino realizza una raschiatura sulle parti di tamburo circoscritte dalle scanalature. L’eccesso di piombo fuso ritorna nel crogiolo attraverso una apertura di uscita del condotto di distribuzione. The second technology for forming continuous grids is described for example in US patent 4,544,014 and involves the use of a continuous casting machine of a molten lead alloy on a rotate drum having a plurality of distributed grooves obtained on the outer peripheral surface according to the design of the accumulator grid to be made. More in detail, the molten lead alloy is distributed in the grooves of the drum by means of an opening obtained on a shoe fixed on the machine and tightly tightened against the surface of the drum parallel to the axis of rotation of the latter. The shoe has a smooth arched surface homologously shaped to the outer peripheral surface of the drum for perfect adherence. The opening is made on a distribution duct obtained longitudinally on the runner and fed continuously and at overpressure with the molten lead which is taken by a pump from a crucible. The molten lead is then distributed within the grooves from the opening while the shoe scrapes the parts of the drum circumscribed by the grooves. The excess of molten lead returns to the crucible through an outlet opening in the distribution conduit.
Il pattino viene riscaldato mediante resistenze per consentire al piombo di rimanere allo stato liquido e raggiungere con ciò completamente tutte le scanalature diversamente orientate che formano il disegno della griglia, nonché le scanalature che formano il bordo allargato della griglia. The pad is heated by means of resistances to allow the lead to remain in the liquid state and thus completely reach all the differently oriented grooves that form the design of the grid, as well as the grooves that form the widened edge of the grid.
Il tamburo à ̈ invece mantenuto a temperatura controllata ad esempio mediante soffi di aria per consentire la solidificazione dei filamenti di piombo entro le scanalature. The drum, on the other hand, is kept at a controlled temperature, for example by blowing air to allow the solidification of the lead filaments within the grooves.
Il nastro continuo di griglia solidificatosi viene separato dal tamburo ed inviato ad ulteriori fasi di lavorazione quali la rullatura ed il taglio per la separazione del nastro in singole griglie. The solidified continuous grid strip is separated from the drum and sent to further processing steps such as rolling and cutting for the separation of the strip into individual grids.
Tale macchina per la produzione in continuo di griglie in piombo consente di raggiungere notevoli velocità di produzione, migliorando di molto la produttività delle macchine di stampaggio delle griglie non in continuo. This machine for the continuous production of lead grids allows to reach considerable production speeds, greatly improving the productivity of the molding machines of the non-continuous grids.
L’inconveniente principale di questa macchina risiede nel fatto che non consente di ottenere, durante la solidificazione della lega di piombo, la formazione di grani distribuiti in maniera uniforme e soprattutto senza la presenza di formazioni dendritiche. In particolare sulla superficie del tamburo si formano strutture cristalline denominate nel gergo tecnico “equiaxial†tutte parallele che risultano facilmente attaccabili alla corrosione. The main drawback of this machine lies in the fact that it does not allow to obtain, during the solidification of the lead alloy, the formation of uniformly distributed grains and above all without the presence of dendritic formations. In particular, crystalline structures are formed on the surface of the drum, called in the technical jargon â € œequiaxialâ €, all parallel which are easily attacked by corrosion.
Anche l’impiego di affinanti chimici nel crogiolo di lega di piombo non produce in questo caso la formazione di strutture cristalline globulari uniformemente distribuite stante la elevata velocità di realizzazione delle griglie che non consente agli affinanti una azione efficace. Even the use of chemical refiners in the lead alloy crucible does not produce in this case the formation of uniformly distributed globular crystalline structures due to the high speed of realization of the grids which does not allow the refiners an effective action.
Pertanto, notoriamente questa tipologia di macchina à ̈ in grado di realizzare in modo continuo griglie in piombo con elevata produttività (ad esempio intorno ai 40 m/min), buone caratteristiche meccaniche – stante la possibilità di realizzare i filetti comunque distribuiti – ma ha l’inconveniente di non consentire una elevata qualità della struttura cristallina con la conseguenza che le griglie finite sono soggette facilmente ad attacchi per corrosione. Therefore, notoriously this type of machine is able to continuously produce lead grids with high productivity (for example around 40 m / min), good mechanical characteristics - given the possibility of making the fillets in any case distributed - “But it has the drawback of not allowing a high quality of the crystalline structure with the consequence that the finished grids are easily subject to corrosion attacks.
Presentazione dell’invenzione Presentation of the invention
In questa situazione, il problema alla base della presente invenzione à ̈ pertanto quello di ovviare agli inconvenienti manifestati dalle macchine di tipo noto mettendo a disposizione una macchina a colata continua di una lega di piombo per la formatura di griglie per piastre di accumulatori elettrici, la quale consenta di ottenere griglie con elevate prestazioni meccaniche e chimiche pur mantenendo una elevata produttività . In this situation, the problem underlying the present invention is therefore that of obviating the drawbacks manifested by machines of the known type by providing a continuous casting machine of a lead alloy for forming grids for electric accumulator plates. which allows to obtain grids with high mechanical and chemical performance while maintaining high productivity.
Un ulteriore scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare una macchina che consenta di produrre griglie formate con grani cristallizzati secondo formazioni uniformemente distribuite e di tipo globulare. A further object of the present invention is to provide a machine which allows to produce grids formed with crystallized grains according to uniformly distributed and globular formations.
Un ulteriore scopo del presente trovato à ̈ quello realizzare una macchina costruttivamente semplice ed operativamente del tutto affidabile. A further object of the present invention is to provide a machine which is constructively simple and operationally completely reliable.
Questi scopi ed altri ancora, vengono tutti raggiunti dalla macchina a colata continua di una lega di piombo per la formatura di griglie per piastre di accumulatori elettrici oggetto della presente invenzione. These objects and others besides are all achieved by the continuous casting machine of a lead alloy for forming grids for plates of electric accumulators object of the present invention.
Grazie a questa macchina à ̈ possibile produrre un nastro continuo di griglie in piombo, con una elevata velocità produttiva, e con elevate prestazioni meccaniche e chimiche. Thanks to this machine it is possible to produce a continuous strip of lead grids, with a high production speed, and with high mechanical and chemical performances.
La macchina secondo l’invenzione à ̈ inoltre al contempo costruttivamente semplice ed operativamente del tutto affidabile. Furthermore, the machine according to the invention is both constructively simple and operationally completely reliable.
Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings
Le caratteristiche tecniche del trovato, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sottoriportate ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano una forma di realizzazione puramente esemplificativa e non limitativa, in cui: The technical characteristics of the invention, according to the aforementioned purposes, are clearly verifiable from the content of the claims reported below and the advantages thereof will be more evident in the detailed description that follows, made with reference to the attached drawings, which represent a purely exemplary embodiment and non-limiting, in which:
la FIG. 1 mostra una vista laterale di un esempio di macchina a colata continua di una lega di piombo per la formatura di griglie per piastre di accumulatori elettrici, secondo la presente invenzione; FIG. 1 shows a side view of an example of a continuous casting machine of a lead alloy for forming grids for electric accumulator plates, according to the present invention;
la FIG. 2 mostra la macchina di figura 1 in una vista in pianta; FIG. 2 shows the machine of figure 1 in a plan view;
la FIG. 3 mostra la macchina secondo l’invenzione in una vista laterale in sezione effettuata lungo la traccia III-III di Fig. 2; FIG. 3 shows the machine according to the invention in a sectional side view taken along the line III-III of Fig. 2;
la FIG. 4 mostra un particolare ingrandito della sezione di figura 3 relativa ad un pattino per la distribuzione della lega fusa in piombo su un tamburo rotante della macchina secondo l’invenzione. FIG. 4 shows an enlarged detail of the section of figure 3 relating to a shoe for the distribution of the molten lead alloy on a rotating drum of the machine according to the invention.
Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferita Detailed description of a preferred embodiment example
Con riferimento agli uniti disegni à ̈ stata indicata nel suo complesso con 1 la macchina a colata continua di una lega di piombo per la formatura di griglie per piastre di accumulatori elettrici, oggetto della presente invenzione. With reference to the accompanying drawings, 1 indicates as a whole the continuous casting machine of a lead alloy for forming grids for electric accumulator plates, object of the present invention.
Essa à ̈ preferibilmente operativamente inserita in una linea per la produzione di accumulatori elettrici che comprende a valle una stazione di rullatura, per spianare il nastro continuo di griglie in piombo formatosi con la macchina oggetto della presente invenzione, ed una stazione di taglio per suddividere il nastro continuo in spezzoni corrispondenti alle singole griglie. It is preferably operationally inserted in a line for the production of electric accumulators which comprises downstream a rolling station, to flatten the continuous strip of lead grids formed with the machine object of the present invention, and a cutting station to divide the continuous tape in pieces corresponding to the individual grids.
Nel seguito si farà riferimento, per semplicità di esposizione, ad una macchina 1 atta a trattare un crogiolo di piombo fuso per la produzione di una corrispondente griglia in piombo intendendosi tuttavia che il materiale che riempe il crogiolo e la griglia potranno essere di una qualunque lega di piombo atta ad essere impiegata per la costruzione di accumulatori elettrici. In the following, reference will be made, for simplicity of exposure, to a machine 1 suitable for treating a crucible of molten lead for the production of a corresponding lead grid, it being understood, however, that the material that fills the crucible and the grid may be of any alloy. of lead suitable for use in the construction of electric accumulators.
Con particolare riferimento alle figure allegate, la macchina comprende una struttura di supporto 2 appoggiata al terreno, su cui mediante due corpi di supporto 20 con cuscinetti à ̈ girevolmente montato un albero 3 portante concentricamente fissato un tamburo rotante 4. Quest’ultimo à ̈ azionato a ruotare attorno al proprio asse di rotazione Y disposto orizzontalmente, da mezzi di motorizzazione 5 ad esempio costituiti da un motore con motoriduttore (non illustrato) che trasmette il proprio moto mediante una cinghia o catena ad una ruota dentata 6 calettata sull’albero 3 del tamburo rotante 4. With particular reference to the attached figures, the machine comprises a support structure 2 resting on the ground, on which, by means of two support bodies 20 with bearings, a shaft 3 bearing a concentrically fixed rotating drum 4 is rotatably mounted. driven to rotate around its own axis of rotation Y arranged horizontally, by motorization means 5 for example consisting of a motor with gearmotor (not shown) which transmits its motion by means of a belt or chain to a toothed wheel 6 keyed onto the shaft 3 of the rotating drum 4.
Il tamburo rotante 4 à ̈ provvisto di una superficie periferica esterna 7 con ricavata una pluralità di scanalature 8, 9 secondo il disegno della griglia da realizzare. Più in dettaglio, la pluralità di scanalature comprende una prima serie di scanalature 8, che si sviluppano circonferenzialmente sulla superficie esterna 7 del tamburo rotante 4 ed una seconda serie di scanalature 9, che si estendono trasversalmente rispetto al tamburo rotante 4 ovvero sostanzialmente parallelamente all’asse di rotazione Y. Le prime e le seconde scanalature 8, 9 sono atte a realizzare i filamenti in piombo della griglia finita rispettivamente longitudinali e trasversali. Una scanalatura à ̈ provvista di un’area allargata 10 per formare una convenzionale bandiera per il contatto di saldatura della griglia. The rotating drum 4 is provided with an external peripheral surface 7 with a plurality of grooves 8, 9 obtained according to the design of the grid to be made. More in detail, the plurality of grooves comprises a first series of grooves 8, which develop circumferentially on the outer surface 7 of the rotating drum 4 and a second series of grooves 9, which extend transversely with respect to the rotating drum 4 or substantially parallel to the ™ axis of rotation Y. The first and second grooves 8, 9 are suitable for making the lead filaments of the finished grid, respectively longitudinal and transversal. A groove is provided with an enlarged area 10 to form a conventional flag for the weld contact of the grid.
La macchina comprende inoltre un pattino 11 fissato alla struttura di supporto 2 mediante un telaio 12. Il pattino 11 à ̈ costituito da un corpo metallico avente una superficie interna 13 arcuata, preferibilmente liscia, con curvatura concava omologa a quella convessa della superficie esterna 7 del tamburo rotante 4 per potersi accoppiare ad essa in rapporto di scorrimento. Allo scopo, sono previste più viti di regolazione 14 per calibrare la pressione di tenuta del pattino 11 contro il tamburo rotante 7. The machine also comprises a shoe 11 fixed to the support structure 2 by means of a frame 12. The shoe 11 is constituted by a metal body having an internal arched surface 13, preferably smooth, with a concave curvature homologous to the convex one of the external surface 7 of the rotating drum 4 to be able to couple to it in sliding ratio. For this purpose, several adjustment screws 14 are provided to calibrate the sealing pressure of the shoe 11 against the rotating drum 7.
Il pattino 11 Ã ̈ mantenuto a temperatura controllata mediante mezzi di riscaldamento e di raffreddamento. The shoe 11 is kept at a controlled temperature by means of heating and cooling.
Più in dettaglio i mezzi di riscaldamento sono costituiti da resistenze elettriche 40 per mantenere allo stato liquido il piombo alla viscosità desiderata e consentire una ottimale sua distribuzione nelle scanalature della superficie esterna 7 del tamburo rotante 4. I mezzi di raffreddamento sono costituiti da una pluralità di canalizzazioni 50 per il passaggio di un liquido refrigerante. More in detail, the heating means are constituted by electric resistances 40 to keep the lead in the liquid state at the desired viscosity and to allow its optimal distribution in the grooves of the external surface 7 of the rotating drum 4. The cooling means consist of a plurality of ducts 50 for the passage of a coolant liquid.
Il pattino 11 porta operativamente e meccanicamente associati, come verrà meglio specificato nel seguito, mezzi di distribuzione del piombo fuso collegati a mezzi di alimentazione dello stesso piombo da distribuire. Questi ultimi sono ad esempio costituiti da un crogiolo di piombo in cui pesca una pompa che attraverso una conduttura di mandata invia ai mezzi di distribuzione la portata di piombo fuso necessaria per colmare le scanalature. The shoe 11 carries operationally and mechanically associated, as will be better specified hereinafter, distribution means for the molten lead connected to means for feeding the same lead to be distributed. The latter are for example constituted by a lead crucible in which a pump draws which, through a delivery duct, sends the flow of molten lead necessary to fill the grooves to the distribution means.
Più in dettaglio, i mezzi di distribuzione del piombo fuso così alimentati insinuano un flusso di piombo fuso entro le scanalature 8, 9 della superficie periferica esterna 7 del tamburo rotante 4 colmandole nel passaggio di fronte al pattino 11 durante la rotazione del tamburo rotante 4 medesimo. More in detail, the molten lead distribution means thus fed insinuate a flow of molten lead into the grooves 8, 9 of the outer peripheral surface 7 of the rotating drum 4 filling them in the passage in front of the shoe 11 during the rotation of the rotating drum 4 same.
Secondo l’idea alla base della presente invenzione, i mezzi di distribuzione comprendono un condotto di distribuzione 15 previsto nel pattino 11 parallelamente all’asse di rotazione Y, il quale à ̈ aperto in collegamento con la superficie del tamburo 4 per insinuare il piombo fuso nelle scanalature 8, 9, ed almeno una vasca 16 per il contenimento di un bagno di piombo fuso, preferibilmente ricavata anch’essa nel corpo metallico del pattino 11 o fissata ad esso, e collegata idraulicamente, in particolare mediante almeno un raccordo 17, al suddetto condotto di distribuzione 15. Un generatore di ultrasuoni 18 à ̈ predisposto con una sua punta vibrante 19 (sonotrodo) immersa nel bagno della vasca 16 per trasmettere al piombo fuso le onde del generatore di ultrasuoni 18. According to the idea underlying the present invention, the distribution means comprise a distribution duct 15 provided in the shoe 11 parallel to the axis of rotation Y, which is open in connection with the surface of the drum 4 to introduce the molten lead in the grooves 8, 9, and at least one tank 16 for containing a bath of molten lead, preferably also obtained in the metal body of the shoe 11 or fixed to it, and connected hydraulically, in particular by means of at least one fitting 17, to the aforementioned distribution duct 15. An ultrasound generator 18 is arranged with a vibrating tip 19 (sonotrode) immersed in the bath of the tank 16 to transmit the waves of the ultrasound generator 18 to the molten lead.
L’introduzione nel bagno di vibrazioni indotte da ultrasuoni determina l’instaurarsi di fenomeni di cavitazione. Questi determinano la formazione, crescita e successivo collasso di piccole bolle, con conseguente generazione di onde d’urto che determinano la frammentazione dei cristalli primari in fase di accrescimento, producendo così nuovi nuclei di solidificazione. Al contempo i flussi acustici che si propagano nel bagno danno luogo ad un mescolamento e quindi ad una omogeneizzazione del bagno. The introduction of vibrations induced by ultrasound into the bath determines the onset of cavitation phenomena. These determine the formation, growth and subsequent collapse of small bubbles, with consequent generation of shock waves that determine the fragmentation of the primary crystals in the growth phase, thus producing new solidification nuclei. At the same time the acoustic flows that propagate in the bathroom give rise to a mixing and therefore to a homogenization of the bathroom.
Il trattamento ad ultrasuoni favorisce pertanto l’accrescimento e la uniformità di distribuzione dei punti di nucleazione dei cristalli e limita la formazione di strutture dendritiche favorendo la formazione di strutture globulari con conseguente miglioramento delle caratteristiche meccaniche e chimiche delle griglie finite. The ultrasound treatment therefore favors the growth and uniformity of distribution of the nucleation points of the crystals and limits the formation of dendritic structures by favoring the formation of globular structures with consequent improvement of the mechanical and chemical characteristics of the finished grids.
L’applicazione degli ultrasuoni à ̈ del tutto compatibile con l’aggiunta sinergica, peraltro rivelatasi per lo più superflua, di affinanti. The application of ultrasounds is completely compatible with the synergistic addition, however, which has proved to be mostly superfluous, of refining agents.
L’applicazione degli ultrasuoni favorisce inoltre il degasaggio del piombo fuso stante che la quantità di gas che entra nelle bolle durante la loro espansione à ̈ maggiore di quella che fuoriesce in fase di compressione e pertanto, a seguito di più cicli, le bolle risultano fortemente ingrossate così da facilmente flottare verso la superficie a seguito di forze idrodinamiche. The application of ultrasound also favors the degassing of molten lead since the quantity of gas that enters the bubbles during their expansion is greater than that which comes out during the compression phase and therefore, following several cycles, the bubbles are heavily enlarged so as to easily float towards the surface due to hydrodynamic forces.
Il generatore di ultrasuoni 18 comprende un generatore di potenza atto a produrre impulsi di corrente elettrica che vengono trasmessi ad un trasduttore piezoelettrico che li converte in vibrazioni meccaniche di frequenza ultrasonica, le quali a oro volta vengono distribuite nel piombo fuso mediante la punta vibrante o sonotrodo 19. The ultrasonic generator 18 comprises a power generator adapted to produce pulses of electric current which are transmitted to a piezoelectric transducer which converts them into mechanical vibrations of ultrasonic frequency, which are in turn distributed in the molten lead by means of the vibrating tip or sonotrode. 19.
Quest’ultimo à ̈ costituito da un materiale in grado di resistere alla temperatura del piombo fuso ed à ̈ di forma preferibilmente appuntita. Vantaggiosamente, per una migliore distribuzione delle onde acustiche il sonotrodo 19 potrà comprendere un telaietto vibrante dotato di una pluralità di punte tra loro distanziate e distribuite nel bagno in piombo. Le onde acustiche avranno preferibilmente una frequenza superiore a 15 KHz. The latter is made up of a material capable of withstanding the temperature of molten lead and is preferably pointed in shape. Advantageously, for a better distribution of the acoustic waves, the sonotrode 19 can comprise a vibrating frame equipped with a plurality of spikes spaced apart and distributed in the lead bath. The acoustic waves will preferably have a frequency greater than 15 KHz.
Il generatore di ultrasuoni 18 Ã ̈ preferibilmente montato direttamente sopra alla vasca 16 come indicato in figura 4, ad esempio mediante una flangia di supporto 20. The ultrasonic generator 18 is preferably mounted directly above the tank 16 as indicated in figure 4, for example by means of a support flange 20.
La vasca 16 di contenimento del bagno di piombo fuso ha vantaggiosamente una forma allungata che si estende sostanzialmente parallelamente all’asse di rotazione Y lungo tutta la lunghezza del condotto di distribuzione 15. The tank 16 for containing the molten lead bath advantageously has an elongated shape which extends substantially parallel to the axis of rotation Y along the entire length of the distribution duct 15.
In accordo con la forma realizzativa preferenziale della presente invenzione il condotto di distribuzione 15 à ̈ formato da un canale 22 ricavato nel corpo metallico del pattino 11 e collegato mediante il raccordo 17, alla vasca 16, e da una tubazione 23 inserita coassialmente all’interno del canale 22 ed in comunicazione con quest’ultimo mediante aperture o fori 24. In accordance with the preferential embodiment of the present invention, the distribution duct 15 is formed by a channel 22 obtained in the metal body of the shoe 11 and connected by means of the fitting 17 to the tank 16, and by a pipe 23 inserted coaxially to the inside the channel 22 and in communication with the latter through openings or holes 24.
La tubazione 23 riceve il piombo fuso direttamente dai mezzi di alimentazione ed alimenta a sua volta uniformemente la vasca 16, appositamente allungata sostanzialmente per l’intero sviluppo della tubazione 23. Il piombo fuso iniettato in uscita dai fori (o aperture) 24 della tubazione 23 raggiunge quindi la vasca 16, dove si mescola con il piombo fuso ivi contenuto e trattato con le onde ad ultrasuoni, per poi scorrere attraverso il raccordo 17 verso le scanalature 8, 9. The pipe 23 receives the molten lead directly from the feeding means and in turn uniformly feeds the tank 16, which is specially elongated substantially for the entire length of the pipe 23. The molten lead injected out of the holes (or openings) 24 of the pipe 23 then reaches the tank 16, where it mixes with the molten lead contained therein and treated with ultrasound waves, and then flows through the fitting 17 towards the grooves 8, 9.
Preferibilmente, il piombo fuso à ̈ convogliato entro le scanalature 8, 9 mediante una fessura assottigliata 21, la quale à ̈ disposta parallelamente ed in comunicazione con il canale 22 e si sviluppa lungo il pattino 11 per tutta la larghezza del disegno delle scanalature sulla superficie esterna 7 del tamburo rotante 4. Preferably, the molten lead is conveyed within the grooves 8, 9 by means of a thinned slot 21, which is arranged parallel and in communication with the channel 22 and extends along the shoe 11 for the entire width of the pattern of the grooves on the surface. 7 of the rotating drum 4.
Il piombo fuso che lascia la vasca l6 raggiunge con il raccordo 17 la fessura assottigliata 21 per colmare le scanalature 8, 9 sulla superficie esterna 7 del tamburo rotante 4. The molten lead leaving the tank 16 reaches with the fitting 17 the thinned slot 21 to fill the grooves 8, 9 on the external surface 7 of the rotating drum 4.
Il pattino à ̈ quindi provvisto di una cavità sagomata, la quale si estende allungata lungo lo sviluppo della larghezza del tamburo rotante 4, definisce il canale 22, il raccordo 17, la vasca 16 e la fessura assottigliata 21, ed à ̈ luogo di un mescolamento del piombo che viene alimentato attraverso la tubazione 23. The shoe is therefore provided with a shaped cavity, which extends elongated along the length of the rotating drum 4, defines the channel 22, the fitting 17, the tank 16 and the thinned slot 21, and is the place of a mixing of the lead which is fed through the pipe 23.
La vasca 16 di contenimento del bagno di piombo fuso à ̈ preferibilmente alimentata senza sovrappressione e scarica pertanto il piombo fuso nella fessura assottigliata 21 e da questa alle scanalature 8, 9 del tamburo rotante 4, per semplice gravità . The tank 16 containing the molten lead bath is preferably fed without overpressure and therefore discharges the molten lead into the thinned slot 21 and from this to the grooves 8, 9 of the rotating drum 4, by simple gravity.
Senza per questo uscire dall’ambito di tutela della presente privativa i mezzi di distribuzione potranno prevedere una configurazione differente per la circolazione del piombo fuso, da quella sopra descritta ed in particolare il condotto di distribuzione 15 potrà essere realizzato con un singolo condotto in comunicazione con la vasca 16 e con una fessura assottigliata 21 per l’iniezione del piombo fuso nelle scanalature 8, 9. Without departing from the scope of protection of this patent, the distribution means may provide a different configuration for the circulation of the molten lead, from the one described above and in particular the distribution duct 15 can be made with a single duct in communication. with the tank 16 and with a thinned slot 21 for the injection of the molten lead in the grooves 8, 9.
In accordo con una diversa forma realizzativa, il condotto di distribuzione 15 potrà essere alimentato con piombo fuso in pressione e potrà essere provvisto di una sezione di ingresso allacciata ad un condotto di mandata dei mezzi di alimentazione per ricevere una portata di piombo fuso, e di una sezione di uscita allacciata ad un condotto di ritorno dei mezzi di alimentazione per evacuare l’eccesso di piombo fuso garantendo al suo interno una circolazione di piombo fuso. In accordance with a different embodiment, the distribution duct 15 can be fed with pressurized molten lead and can be provided with an inlet section connected to a delivery duct for the supply means to receive a flow of molten lead, and with an outlet section connected to a return conduit of the feeding means to evacuate the excess of molten lead ensuring inside it a circulation of molten lead.
Il piombo che eventualmente dovesse solidificare sulla superficie esterna 7 delle parti circoscritte dalle scanalature del tamburo rotante 4, durante il passaggio di quest’ultimo di fronte alla fessura assottigliata 21, viene raschiato dallo stesso pattino 11 e più precisamente dal bordo della fessura assottigliata 21 disposto a valle rispetto alla direzione di avanzamento del tamburo rotante 4. The lead that eventually solidifies on the external surface 7 of the parts circumscribed by the grooves of the rotating drum 4, during the passage of the latter in front of the thinned slot 21, is scraped by the same shoe 11 and more precisely by the edge of the thinned slot 21 arranged downstream with respect to the direction of advancement of the rotating drum 4.
Il tamburo rotante 4 à ̈ raffreddato mediante mezzi di raffreddamento di per sé noti ad un tecnico del settore e per questo non descritti in dettaglio. Tali mezzi di raffreddamento possono ad esempio comprendere un circuito per la circolazione di un fluido di raffreddamento vantaggiosamente costituito da acqua, il quale mediante l’impiego di mezzi di pompaggio viene inviato alla camera interna racchiusa dal tamburo rotante 4 e prelevato da quest’ultima per realizzare un circuito chiuso. Preferibilmente, tale circuito prevede di inviare il fluido nel tamburo 7 e di prelevarlo dal tamburo mediante le due estremità dell’albero 3 che à ̈ appositamente cavo per tale scopo. The rotating drum 4 is cooled by means of cooling means known per se to a person skilled in the art and therefore not described in detail. Such cooling means can for example comprise a circuit for the circulation of a cooling fluid advantageously constituted by water, which by means of the use of pumping means is sent to the internal chamber enclosed by the rotating drum 4 and taken from this. last to create a closed circuit. Preferably, this circuit provides for sending the fluid into the drum 7 and withdrawing it from the drum by means of the two ends of the shaft 3 which is specially hollow for this purpose.
Il nastro di griglia continua 30 che si viene continuamente a formare durante la rotazione del tamburo rotante 4 a seguito del raffreddamento del piombo nelle scanalature 8, 9 della superficie esterna 7 del tamburo rotante 4, viene quindi prelevato ad esempio dopo un arco di circonferenza di circa 20° rispetto alla posizione del pattino 11 ed inviato alle successive fasi di lavorazione quali la rullatura ed il taglio. The continuous grid strip 30 which is continuously formed during the rotation of the rotating drum 4 following the cooling of the lead in the grooves 8, 9 of the outer surface 7 of the rotating drum 4, is then withdrawn for example after an arc of circumference of about 20 ° with respect to the position of the shoe 11 and sent to the subsequent processing steps such as rolling and cutting.
Il trovato così concepito raggiunge pertanto gli scopi prefissi. The invention thus conceived therefore achieves the intended aim and objects.
Ovviamente, esso potrà assumere, nella sua realizzazione pratica anche forme e configurazioni diverse da quella sopra illustrata senza che, per questo, si esca dal presente ambito di protezione. Obviously, in its practical embodiment, it may also assume forms and configurations different from the one illustrated above without thereby departing from the present scope of protection.
Inoltre tutti i particolari potranno essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti e le dimensioni, le forme ed i materiali impiegati potranno essere qualsiasi a seconda delle necessità . Furthermore, all the details can be replaced by technically equivalent elements and the dimensions, shapes and materials used can be any according to the needs.
Claims (10)
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| DE3247201A1 (en) * | 1982-03-04 | 1983-09-15 | Rheinisch-Westfälisches Elektrizitätswerk AG, 4300 Essen | Method for manufacturing an electrode grid |
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-
2009
- 2009-07-14 IT ITPD2009A000197A patent/IT1394585B1/en active
Patent Citations (2)
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