WO2014142380A1 - 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조 - Google Patents

배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조 Download PDF

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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D46/00—Controlling, supervising, not restricted to casting covered by a single main group, e.g. for safety reasons

Definitions

  • the present invention relates to a cooling structure of a cast-on-strap mold for batteries, and more particularly, to equalize the cooling temperature of each part of the strap during molding to reduce the difference in crystal structure of each part of the strap to minimize cracking caused by stress.
  • the present invention relates to a cooling structure of a cast-on strap mold for a battery, which can double the productivity by minimizing the cooling time of the strap.
  • lead-acid batteries are manufactured by cast-on-strap (COS) molds and are melted on both sides of the cast-on-strap molds (hereinafter referred to as 'molds').
  • COS cast-on-strap
  • the strap B is formed by the mold 10 as shown in FIG. 1, and a cooling conduit for cooling the strap B is formed in the conventional mold 10, but the center of the mold 10 is formed.
  • the central cooling pipe passage 12 and the lower cavity cooling pipe path 13 formed at the lower end of the strap cavity 11 passing through the structure is formed.
  • the strap B which is usually composed of the horizontal portion B1, the vertical portion B2, and the vertical portion B3, is cast in the strap cavity 11 formed on the upper portion of the mold 10, so that the vertical portion B3 is Cooled in the place adjacent to the runner block A, the horizontal portion B1 is the state closest to the central cooling conduit 12 of the mold 10, and the vertical portion B2 is the runner block A and the mold 10. ) Is cooled between.
  • the runner block A into which the lead is introduced has a temperature of about 420 to 480 ° C.
  • the mold 10 in which the cooling conduits are formed has a low temperature of about 90 to 140 ° C., so that the horizontal part B1 of the strap B is formed.
  • the vertical portion B2 and the vertical portion B3 are cooled at different temperatures.
  • the horizontal portion B1 is closest to the central cooling conduit 12 of the coldest mold 10 and is cooled the fastest, and the vertical portion B3 is adjacent to the hottest runner block A and is cooled most slowly.
  • the vertical portion B2 is cooled at an intermediate temperature.
  • the problem of the conventional cast-on-strap mold as described above is that different crystals are formed by dendrite at the boundary portions of the horizontal portion B1, the vertical portion B2, and the vertical portion B3 of the strap B.
  • the tissue is formed, the boundary portion (C) of each of the different crystal tissues is very fragile state, when the continuous stress is applied to this portion (C) has a crack that will inevitably crack.
  • the horizontal portion B1 of the strap B adjacent to the mold 10 in the cold state cools the fastest (about 25 seconds) and the vertical portion B3 of the strap B adjacent to the hottest runner block A. Cools most slowly (about 30 seconds) and eventually releases from the strap cavity with all parts of the strap B completely cooled, waiting for the vertical portion B3 to cool completely. At this time, it takes about 30 seconds to completely cool the vertical portion B3, and if the cooling time is further reduced, more productivity can be expected. Therefore, the need for a method to solve this problem is an urgent point.
  • the details of the strap that is, the horizontal portion, the vertical portion, and the vertical portion should be cooled within a uniform temperature range, and moreover than the conventional cooling time.
  • Productivity should be improved by enabling faster cooling.
  • the present invention forms an extension on the side of the mold body adjacent to the runner block, and forms a boundary cooling channel in the extension to help cool the vertical portion of the strap.
  • an intermediate cooling conduit between the central cooling conduit and the lower cavity cooling conduit to help cool the transverse and vertical boundaries of the strap and to allow for faster cooling of the strap.
  • the effect of the present invention as described above is to minimize the occurrence of cracks due to stress by reducing the difference in crystal structure of each part of the strap by equalizing the cooling temperature of each part of the strap during molding the strap.
  • the present invention is to maintain a uniform temperature even in the air to induce the cooling of the strap while maintaining the overall balance even if lead is introduced into the strap cavity, in particular to minimize the cooling time of the strap tremendous productivity effect (in the case of the present invention)
  • the strap cooling time is about 12 seconds, which can be expected to increase productivity by almost two to three times at the same time.
  • FIG. 1 is a reference cross-sectional view showing a cooling structure of a conventional cast on strap mold for a battery.
  • Figure 2 is a reference perspective view for showing the structure of the strap formed by the cast on strap mold for the battery.
  • Figure 3 is a perspective view for showing a cooling structure of the cast on strap mold for a battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view of FIG.
  • FIG. 5 is a reference diagram in a state of cutting away a portion of FIG. 3;
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line V-V in FIG. 4.
  • Figure 7 is a cross-sectional view for showing a schematic connection structure of the cooling conduit in accordance with an embodiment of the present invention.
  • a runner block for supplying molten lead is formed on both sides, and a strap cavity for filling the lead is formed at an upper side thereof, and a mold main body having a central cooling conduit for cooling and a lower cooling conduit for cooling the inside of the mold body;
  • a cast-on-strap mold for a battery having a cooling conduit connecting tube connected to all cooling conduits, wherein the extension is formed on a side of the mold body adjacent to the runner block, and a boundary cooling conduit is formed inside the extension.
  • an intermediate cooling conduit is formed between the mold central cooling conduit and the cavity lower cooling conduit so that uniform cooling and faster cooling of each part of the strap is possible.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a cooling structure of a cast-on strap mold for a battery according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a plan view of FIG. 3
  • FIG. 5 is a reference diagram of a part of FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VV of FIG. 4
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a schematic connection structure of a cooling conduit according to an embodiment of the present invention.
  • the structure of the strap in the present invention is described as a horizontal portion, a vertical portion, a vertical portion, but is not limited to the form, it should be noted that in the drawings, the same components or parts are represented by the same reference numerals as possible. . In addition, in describing the present invention, a detailed description of related known functions or configurations will be omitted in order not to obscure the subject matter of the present invention.
  • a runner block A is formed at both sides to supply molten lead, and a strap cavity 110 is formed at the top to fill the lead.
  • a central cooling line 120 and a lower bottom cooling line 130 for cooling are formed therein.
  • the mold body 100 having a) and a cooling pipe passage connecting tube 160 for connecting all the cooling pipes are coupled to the bottom of the mold body 100, the cast-on-strap mold for the battery,
  • the expansion unit 101 is formed on the side of the mold main body 100 adjacent to the runner block A, but the boundary cooling pipe line 140 is formed inside the expansion unit 101, and the mold central cooling pipe line 120 is formed. And an intermediate cooling conduit 150 formed between the cavity lower cooling conduit 130 and a configuration for enabling uniform cooling and faster cooling of each portion of the strap B.
  • the intermediate cooling conduit 150 is in a vertical state, and branched cooling conduits 151a may be formed at upper and middle portions of the intermediate cooling conduit 150.
  • the branched cooling conduit 151a passes through the intersection of the horizontal portion B1 and the vertical portion B2 of the strap B when the mold body 100 is viewed in plan as shown in FIG. 4 for more effective cooling. It is preferable to form inclined diagonally so as to.
  • All the cooling conduits are connected to each other by the cooling conduit connecting tube 160 formed under the mold 100 as shown in FIG. 7, and the cooling conduit connecting tube 160 is connected to the cooling water inlet and outlet 170, respectively. Connected to allow cooling water to circulate through all cooling conduits.
  • mold lower plate 100a is coupled to a lower portion of the mold body 100 by known fastening means.
  • the present invention forms an expansion portion 101 for further extending the gap with the runner block A on the side of the mold main body 100, and forms a boundary cooling pipe passage 140 inside the expansion portion 101.
  • the strap B is cooled to a uniform temperature and rapidly at about the same time.
  • the difference in crystal structure can be significantly reduced, which in turn can minimize the occurrence of cracks caused by stress in the strap (B).
  • the present invention can significantly shorten the cooling rate of the strap (B) by increasing the cooling rate of the vertical portion (B3) of the strap (B), which takes a relatively long time by the optimum cooling conditions.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

본 발명은 양측에는 용융된 납물을 공급하기 위한 런너블럭이 형성되고 상부에는 납물을 채우기 위한 스트랩 공동이 형성되며, 내부에는 냉각을 위한 중앙 냉각관로 및 공동 하부 냉각관로를 구비하는 몰드 본체와, 상기 몰드 본체 하부에 결합되어 모든 냉각관로를 연결하기 위한 냉각관로 연결관을 구비하는 몰드하판으로 이루어지는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드에 있어서, 상기 런너블럭에 인접한 몰드 본체 측면에 확장부를 형성하되, 상기 확장부 내부에 경계냉각관로를 형성하고, 몰드중앙 냉각관로와 공동 하부 냉각관로의 사이에 중간냉각관로를 형성하여 스트랩 각 부분의 균일한 냉각과 보다 빠른 냉각을 가능하게 구성되는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조를 제공하기 위한 것이며, 본 발명의 효과로는 스트랩 성형시 스트랩 각 부분의 냉각온도를 균일화함으로써 스트랩 각 부분의 결정조직의 차이를 줄여 스트레스로 인한 크랙 발생을 최소화할 수 있는 것이다. 또한 본 발명은 대기시에도 균일한 온도를 유지하게 되어 스트랩 공동에 납물이 유입되더라도 전체적으로 밸런스를 유지하면서 스트랩의 냉각을 유도하게 되며, 특히 스트랩의 냉각시간을 최소화시켜 엄청난 생산성 효과(본 발명의 경우 스트랩 냉각소요시간이 약 12초정도여서 동일한 시간에 거의 두세배 이상의 생산성 증대를 기대할 수 있음)를 기대할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조
본 발명은 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스트랩 성형시 스트랩 각 부분의 냉각온도를 균일화함으로써 스트랩 각 부분의 결정조직의 차이를 줄여 스트레스로 인한 크랙 발생을 최소화할 수 있으며, 스트랩의 냉각시간을 최소화시켜 생산성을 배가시킬 수 있는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 연축전지(납배터리)는 캐스트-온-스트랩(COS; Cast-On-Strap) 몰드에 의해 제조되고 있으며, 상기 캐스트-온-스트랩 몰드(이하 '몰드'라 한다)의 양측에는 용융된 납(Pb) 또는 납 합금, 즉 납물을 공급하기 위한 런너블럭이 형성되어 몰드의 상부에 형성된 스트랩 공동(空洞)에 납물을 채워 클램핑된 배터리 셀 플레이트의 러그 주위에 도 2에 도시한 바와 같은 형태의 스트랩(B)을 캐스팅하게 된다.
이처럼 상기 스트랩(B)은 도 1에 도시된 바와 같은 몰드(10)에 의해 성형되는 바, 상기 종래 몰드(10)에는 스트랩(B)의 냉각을 위한 냉각관로가 형성되되 몰드(10)의 중앙을 지나는 중앙 냉각관로(12)와 스트랩 공동(11)의 하단에 형성되는 공동 하부 냉각관로(13)가 형성되는 구조이다.
따라서 대개 가로부(B1)와 세로부(B2), 수직부(B3)로 이루어지는 스트랩(B)은 몰드(10)의 상부에 형성된 스트랩 공동(11) 내에서 캐스팅됨에 있어 수직부(B3)는 런너블럭(A)에 인접한 곳에서 냉각되며, 가로부(B1)는 몰드(10)의 중앙냉각관로(12)에 가장 인접한 상태이며, 세로부(B2)는 런너블럭(A)과 몰드(10) 사이에서 냉각되는 구조를 갖는다.
그런데 납물이 유입되는 런너블럭(A)은 온도가 약 420~480℃에 이르는 반면, 냉각관로가 형성된 몰드(10)는 약 90~140℃의 낮은 온도여서 결국 스트랩(B)의 가로부(B1)와 세로부(B2), 수직부(B3)는 각각 다른 온도에서 냉각이 이루어지게 된다.
즉 가로부(B1)는 가장 차가운 몰드(10)의 중앙냉각관로(12)에 인접한 상태여서 가장 빨리 냉각되고, 수직부(B3)는 가장 뜨거운 런너블럭(A)에 인접한 상태여서 가장 느리게 냉각되며, 세로부(B2)는 그 중간 정도의 온도에서 냉각된다.
[관련기술문헌]
배터리 캐스트 온 스트랩용 몰드(Mould for a battery cast on strap) - 특허출원번호 제10-2012-7018887호
상기한 바와 같은 종래 캐스트-온-스트랩 몰드의 문제점은 스트랩(B)의 가로부(B1)와 세로부(B2), 수직부(B3) 각 경계부분에 수지상정(dendrite)에 의한 서로 다른 결정조직이 형성되어 지고, 상기 각각 다른 결정조직의 경계부분(C)는 매우 취약한 상태가 되어 이 부분(C)에 지속적인 스트레스가 가해지면 크랙이 발생할 수밖에 없는 폐단을 갖는다.
또한 차가운 상태의 몰드(10)에 인접한 스트랩(B)의 가로부(B1)는 가장 빨리 냉각(약 25초)되고, 가장 뜨거운 런너블럭(A)에 인접한 스트랩(B)의 수직부(B3)는 가장 느리게 냉각(약 30초)되는데 결국 스트랩(B)의 모든 부분이 완전히 냉각된 상태에서 스트랩 공동에서 배출시키게 되어 수직부(B3)가 완전히 냉각될 때까지 기다려야 한다. 이때 상기 수직부(B3)의 완전히 냉각까지는 약 30초의 시간이 소요되어 상기 냉각소요시간을 더 줄일 수 있다면 더 많은 생산성 향상을 기대할 수 있는 것이다. 따라서 이를 해결하기 위한 방법의 필요성이 절실한 시점이라 할 것이다.
상기한 바와 같은 종래 캐스트-온-스트랩 몰드가 갖는 단점을 해결하기 위해서는 스트랩의 세부분, 즉 가로부와 세로부, 수직부가 균일한 온도 범위 내에서 냉각이 이루어져야 하고, 또한 기존의 냉각소요시간보다 더 빠른 냉각을 가능하게 함으로써 생산성 향상을 도모하여야 하는데, 이를 위해 본 발명은 런너블럭에 인접한 몰드본체 측면에 확장부를 형성하되, 상기 확장부 내부에 경계냉각관로를 형성하여 스트랩의 수직부의 냉각에 도움이 되도록 하고, 또 중앙 냉각관로와 공동 하부 냉각관로의 사이에 중간냉각관로를 형성하여 스트랩의 가로부와 수직부 경계부분의 냉각에 도움이 되도록 함과 동시에 스트랩의 보다 빠른 냉각을 가능하게 함을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 효과로는 스트랩 성형시 스트랩 각 부분의 냉각온도를 균일화함으로써 스트랩 각 부분의 결정조직의 차이를 줄여 스트레스로 인한 크랙 발생을 최소화할 수 있는 것이다.
또한 본 발명은 대기시에도 균일한 온도를 유지하게 되어 스트랩 공동에 납물이 유입되더라도 전체적으로 밸런스를 유지하면서 스트랩의 냉각을 유도하게 되며, 특히 스트랩의 냉각시간을 최소화시켜 엄청난 생산성 효과(본 발명의 경우 스트랩 냉각소요시간이 약 12초정도여서 동일한 시간에 거의 두세배 이상의 생산성 증대를 기대할 수 있음)를 기대할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1은 종래의 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조를 보인 참고단면도.
도 2는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드에 의해 성형된 스트랩의 구조를 보이기 위한 참고사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조를 보이기 위한 사시도.
도 4는 도 3의 평면도.
도 5는 도 3의 일부를 절결한 상태의 참고도.
도 6은 도 4의 V-V선 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 냉각관로의 개략적인 연결 구조를 보이기 위한 단면도.
양측에는 용융된 납물을 공급하기 위한 런너블럭이 형성되고 상부에는 납물을 채우기 위한 스트랩 공동이 형성되며, 내부에는 냉각을 위한 중앙 냉각관로 및 공동 하부 냉각관로를 구비하는 몰드 본체와, 상기 몰드 본체 하부에 결합되어 모든 냉각관로를 연결하기 위한 냉각관로 연결관을 구비하는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드에 있어서, 상기 런너블럭에 인접한 몰드 본체 측면에 확장부를 형성하되, 상기 확장부 내부에 경계냉각관로를 형성하고, 몰드중앙 냉각관로와 공동 하부 냉각관로의 사이에 중간냉각관로를 형성하여 스트랩 각 부분의 균일한 냉각과 보다 빠른 냉각을 가능하게 구성된다.
이하, 본 발명에 따른 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조에 대한 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면들을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조를 보이기 위한 사시도이고, 도 4는 도 3의 평면도이며, 도 5는 도 3의 일부를 절결한 상태의 참고도이고, 도 6은 도 4의 V-V선 단면도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 냉각관로의 개략적인 연결 구조를 보이기 위한 단면도이다.
우선, 본 발명에서 스트랩의 구조는 가로부, 세로부, 수직부로 기재되어 있으나, 그 형태에 구애받지 않는다, 또한 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조는,
양측에는 용융된 납물을 공급하기 위한 런너블럭(A)이 형성되고 상부에는 납물을 채우기 위한 스트랩 공동(110)이 형성되며, 내부에는 냉각을 위한 중앙 냉각관로(120) 및 공동 하부 냉각관로(130)를 구비하는 몰드 본체(100)와, 상기 몰드 본체(100) 하부에 결합되어 모든 냉각관로를 연결하기 위한 냉각관로 연결관(160)을 구비하는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드에 있어서,
상기 런너블럭(A)에 인접한 몰드 본체(100) 측면에 확장부(101)를 형성하되, 상기 확장부(101) 내부에 경계냉각관로(140)를 형성하고, 또 몰드중앙 냉각관로(120)와 공동 하부 냉각관로(130)의 사이에 중간냉각관로(150)를 형성하여 스트랩(B) 각 부분의 균일한 냉각과 보다 빠른 냉각을 가능하게 하는 구성으로 이루어진다.
이때 상기 중간냉각관로(150)는 수직상태이고, 상기 중간냉각관로(150)의 상부과 중간부에는 분기(分岐)형 냉각관로(151a)가 형성될 수도 있다.
또한 상기 분기형 냉각관로(151a)는 보다 효과적인 냉각을 위해 몰드본체(100)를 도 4와 같이 평면으로 볼 때 스트랩(B)의 가로부(B1)와 세로부(B2)의 교차부분을 지나도록 대각방향으로 경사지게 형성함이 바람직하다.
상기 모든 냉각관로는 도 7에 도시한 바와 같은 몰드(100) 하부에 형성되는 냉각관로 연결관(160)에 의해 연결된 구조이며, 냉각관로 연결관(160)은 각각 냉각수유입 및 배출구(170)에 연결되어 냉각수가 모든 냉각관로를 순환가능토록 한다.
상기 몰드하판(100a)은 몰드 본체(100)의 하부에 공지의 체결수단에 의해 결합됨은 당연하다.
이처럼 본 발명은 몰드 본체(100) 측면에 런너블럭(A)과의 간격을 더 벌이기 위한 확장부(101)를 형성하고, 상기 확장부(101) 내부에 경계냉각관로(140)를 형성함으로써 스트랩(B) 수직부(B3)의 냉각에 기여하도록 하고, 중간냉각관로(150)는 스트랩(B)의 가로부(B1)와 세로부(B2) 사이의 냉각에 기여하도록 한 것이다.
따라서 종래 고온의 런너블럭(A)와 저온의 몰드 본체 사이에 존재하던 냉각 취약부를 모두 해결하여 스트랩(B)이 균일한 온도로, 거의 동일한 시간에 신속하게 냉각되도록 함으로써 스트랩(B) 각 부분의 결정조직의 차이를 현저히 줄일 수 있도록 하였고, 이는 결국 스트랩(B)이 스트레스로 인한 크랙 발생을 최소화할 수 있는 것이다.
또한 본 발명은 최적의 냉각조건에 의해 비교적 오랜 시간이 걸리던 스트랩(B) 수직부(B3)의 냉각 속도를 보다 빠르게 함으로써 결과적으로 스트랩(B)의 냉각 속도를 획기적으로 단축시킬 수 있는 것이다.
상술 한 바와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예들에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.
연축전지(납배터리)의 제조에 사용되며, 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각에 관여하는 기술로써, 스트랩 성형시 스트랩 각 부분의 냉각온도를 균일화함으로써 스트랩 각 부분의 결정조직의 차이를 줄여 스트레스로 인한 크랙 발생을 최소화할 수 있으며, 스트랩의 냉각시간을 최소화시켜 생산성을 배가시킬 수 있는 것이다.

Claims (3)

  1. 양측에는 용융된 납물을 공급하기 위한 런너블럭이 형성되고 상부에는 납물을 채우기 위한 스트랩 공동이 형성되며, 내부에는 냉각을 위한 중앙 냉각관로 및 공동 하부 냉각관로를 구비하는 몰드 본체와, 상기 몰드 본체 하부에 결합되어 모든 냉각관로를 연결하기 위한 냉각관로 연결관을 구비하는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드에 있어서,
    상기 런너블럭에 인접한 몰드 본체 측면에 확장부를 형성하되, 상기 확장부 내부에 경계냉각관로를 형성하고, 몰드중앙 냉각관로와 공동 하부 냉각관로의 사이에 중간냉각관로를 형성하여 스트랩 각 부분의 균일한 냉각과 보다 빠른 냉각을 가능하게 구성됨을 특징으로 하는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 중간냉각관로는 수직상태이고, 상기 중간냉각관로의 상부과 중간부에는 분기형 냉각관로가 형성되도록 구성됨을 특징으로 하는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 분기형 냉각관로는 몰드본체를 평면으로 볼 때 스트랩의 가로부와 세로부의 교차부분을 지나도록 대각방향으로 경사지게 형성함을 특징으로 하는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조.
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