CN1164276A - 窑具的立柱设计 - Google Patents

Abstract

一种窑具组件，它包括：a)一对立柱(1)，b)多根短横梁(10)，这些短横梁以相等间距并以相同方向从每一所述立柱延伸出来，以一给定间距彼此分开的该对梁的上表面形成一水平表面，以及c)一设置在所述每一水平表面上的纵梁(8)，其特征在于，每一横梁仅仅由一根横梁从其上延伸出来的立柱所支承。

Description

窑具的立柱设计

本发明的背景

在陶瓷坯件的大量生产中，通常将生产线设计成能进行连续生产。在连续式生产线中，容纳着未经煅烧的陶瓷坯件的窑车被引入一高温窑。当诸坯件受到所述窑的高温作用时，它们即被烧结成所需的结构。

由于这种窑炉作业是一种能量密集型的作业，因此，让窑车中装尽可能多的陶瓷坯件以使效率达到最大是很重要的。但是，如果装得太紧以致于在煅烧过程中使诸坯件彼此相互接触，则诸坯件常常会相互熔融在一起。因此，装车的方式也应该能保证诸坯件之间不会相互接触。每一所述的这些目的是通过用一称为“窑具”的支承结构来装备所述窑车而得以完成的，诸陶瓷坯件可以以一种紧凑但可控的方式适当地放置在所述窑具内。

在典型的窑具设计的构造中(如图1所示)，将诸立柱1设置入窑车5的底座中。每一立柱1具有诸横向孔(未示)，这些横向孔水平延伸，并且彼此相互隔开相等的预定间距。诸横梁7滑动地穿过这些孔。在同一高度的两根相互平行的横梁7形成一用于纵梁8的支承平面。所述平行的纵梁8又形成诸个用于诸耐火垫板9的支承平面。以由A所示的方向(即立柱1a和1b之间)将诸陶瓷坯件装到所述耐火垫板上。图2示出了上述已有技术设计的另一示例，其中除去了一些耐火垫板，图中另外使用了一中心纵梁，并且诸周边纵梁都在诸立柱的内侧。图3是另一种已有技术，其中诸耐火垫板和诸纵梁的位置被旋转了大约90度。

上述支承结构虽然能有效地防止诸陶瓷坯件之间发生接触，而且容积的利用效率也还可以，但是，仍然有必要进一步改善这种设计的效率。例如，图1所示的设计只有当诸陶瓷坯件的高度基本上与两间隔之间所形成的空间等高时才是有效的。但是，当将较小的坯件放置在该结构中时，坯件顶部和邻接的间隔之间形成了一头部空间(head space)。该头部空间降低了生产率。

为了将该效率损失降至最低，现有技术对这种设计进行了改进。在一种改进中，诸支柱上设置了较多的孔，这些孔使得诸横梁能根据待煅烧的诸坯件的高度而置于适当的高度。这种在孔高度上的灵活设计能将头部空间减至最小。但是，人们发现，有时候，这种设计经不住反复煅烧。

因此，人们需要一种能将头部空间减至最小并能经受得住反复煅烧的优良窑具。

本发明的概述

在本发明的第一实施例中，提供了一种窑具，它包括：

a)一对立柱，

b)多根短横梁，这些短横梁以相等间距并以相同方向从每一所述立柱延伸出来，具有一定间距的该对横梁的上表面形成一水平表面，以及

c)一设置在每一所述水平表面上的纵梁，

其中，每一横梁仅仅由一个横梁从其上延伸出来的立柱所支承。

根据所述第一实施例，提供了所述窑具组件的一较佳实施例，它包括：

a)一窑车水平表面，

b)四根立柱，每一立柱具有一固定在窑车水平表面内的第一端，所述诸立柱彼此隔开，诸立柱的所述第一端在窑车表面内形成一矩形，

c)四根横梁，每一横梁在相同高度以相同方向从每一立柱延伸出来，诸横梁的上表面形成一水平表面，以及

d)两根纵梁，纵梁均设置在两根相互平行但不同轴的横梁上，所述诸纵梁相互平行，它们本身又形成一水平表面，

其中，每一横梁仅仅由一根横梁从其上延伸出来的立柱所支承。

在本发明的第二实施例中，提供了一种窑具组件，它包括：

a)两根相互平行、水平设置的纵梁，以及

b)一具有两端部并且所述两端部之间的长度至少约为30英寸的耐火垫板，其中，所述耐火垫板的每一端部由两根纵梁中的一根纵梁所支承，而所述耐火垫板除此之外没有其他的支承，

其中，所述耐火垫板基本上由再结晶的碳化硅构成。

在本发明的第三实施例中，提供了一种方法，它包括：

a)形成一窑具组件，所述窑具组件包括：

i)一窑车水平表面，

ii)四根立柱，每一立柱具有一固定在所述窑车水平表面内的第一端，所述诸立柱彼此隔开，诸立柱的所述第一端在窑车表面内形成一矩形，以及

iii)四根横梁，每一横梁在相同高度以相同方向从每一立柱延伸出来，诸横梁的上表面形成一在诸立柱内侧的水平表面，

iv)两根纵梁，每一纵梁均设置在两根相互平行但不同轴的横梁上，所述纵梁彼此相互平行、水平地设置。

b)将一矩形耐火垫板放在两根纵梁上，所述耐火垫板上设置有诸陶瓷件，其中，所述装载作业是在诸立柱的高度下面进行的，

c)煅烧诸坯件，以及

d)将其上具有已煅烧过的陶瓷坯件的耐火垫板从所述组件上取下，其中，所述卸物作业是在诸立柱的高度下面进行的。

在本发明的第四实施例中，提供了一种包括立柱的窑具组件，所述立柱包括：

a)上、下支承块，每一支承块包括一水平延伸并处于同一方向的支承凸伸物，以及

b)一垂直分隔所述上、下支承块的分隔块，以及

c)用来固定所述支承件和分隔块的位置的装置，所述装置包括一垂直设置的导槽，

其中，至少一个块体的至少一部分是位于所述垂直设置的导槽内。

附图简要说明

图1-图3示出了已有技术窑具的立柱设计。

图4-图5示出了本发明的第一实施例。

图6-图7示出了本发明的第四实施例。

本发明的具体描述

本发明的第一实施例使用了一由一根支柱支承的短横梁以提高耐火垫板之间的有效高度。人们注意到，当将陶瓷件装入图1所示的传统窑具中时，横梁7和纵梁8的横截面都垂直于装载方向A。当将陶瓷件以所述A方向进行装载时，必须避开这些固定物，因此浪费了宝贵空间。据信装载横截面中这些表面的存在常常将煅烧的有效空间减少大约10％到30％之间。因此，在本发明的第一实施例中(如图4所示)，通过用两根短横梁10(它们只有部分横截面垂直于所述装载方向)来取代图1的长横梁7并且取消中纵梁8以对传统设计进行改进。由于本设计取消了中纵梁8并减少了横梁7对装载的干扰，因此，提高了用来装载的有效高度。

图4示出了本发明第一实施例的一种典型设计。在图4中，有四根立柱1设置在所述窑车底座内。所述诸立柱1彼此相互隔开，当从上往下观察时，四根立柱形成了一矩形的四个角。每一立柱均具有以相等的垂直间隔并以相同方向延伸穿过立柱的横向孔。短横梁10穿过这些孔。由于诸横梁10都短于传统横梁7，因此它们不会触及其它支柱。当诸横梁10穿入立柱时，从以以一给定间距相互隔开、垂直于A方向、彼此相互对齐地从支柱上伸出来的一对横梁(即横梁10a和10b)的上表面形成一水平表面。如图5所示，该水平表面通常具有一用来将所述纵梁准确和可靠地设置在所述立柱内侧的横向槽11。当纵梁8a和8b设置在诸横梁10上时，形成了一第二水平表面。一耐火垫板9就设置在该第二水平表面上。在较佳实施例中，短梁仅仅延伸通过所述立柱刚好经过所述纵梁的内表面(例如参见图5)。在图5中，短横梁的钉头防止了所述短梁向内移动，所述横向槽中的纵梁则防止了所述短梁的向外移动。

在本发明的第二实施例中，设置有一只需要在端部被支承的长耐火垫板9(约大于30英寸)。图4示出了本发明的一实施例。据信，长度至少约为24英寸的所有传统耐火垫板的长度太长以致于在煅烧时容易下垂或断裂。因此，传统的耐火垫板不是需要位于它们下方的中心纵梁来提供辅助的中心支承，就是尺寸设计得较小。例如，在图1中，传统耐火垫板9仅仅延伸到所述中纵梁。因此，人们并不期望仅周边支承的长耐火垫板不会发生断裂或下垂。但是，人们意外地发现：当在1400℃温度下、以至少约为150磅的载荷进行煅烧30次时，大小近似为36”×18”×5/16”的耐火垫板(由称为CRYSTAR的再结晶碳化硅制成)的下垂没有超过0.001英寸。这个发现使我们不再需要用中纵梁作辅助支承，并且通过使用上述短横梁而增大了有效煅烧空间。

在本发明的第三实施例中，设置有机械操辅助装置和/或机械手操作加有陶瓷的耐火垫板。传统的装载和卸载作业通常需要人工放置磁器和将磁器从所述耐火垫板上取下。但是，本发明人注意到可以利用图1所示传统组件中横梁7的顶部和耐火垫板9底部之间所形成的空间用一平的刮刀型工具来装载和取出所述其上加载的耐火垫板。由于耐火垫板9和中纵梁8影响了有效高度，人们特别期望上述处理能促进图4所示第一实施例的加载耐火垫板的放置和取下。

在本发明的第四实施例中，揭示了一种对开式支柱设计。虽然图4所示的窑具改善了煅烧的有效空间，但是它不能使工匠在固定了诸立柱之后还能调节每排梁的高度。如图6所示，所述对开式支柱设计通过沿着长轴分裂所述传统立柱(分成两根较细的立柱15)、在两立柱15之间置入一第一中间件13a、将横梁14放置在第一中间件13a的顶部上、再在所述横梁14的顶部上设置一第二中间件13b等等、并且最后用柱头(cap)12盖住所述对开式立柱而解决了上述问题。该设计使得工匠能在一具体生产运作中调节横梁放置的高度，由此将头部空间减至最小并提高生产率而不会破坏支柱的完善性。

还设想，可以将所述工字块和支柱改成图7所示的设计，而仍能获得理想的烧制的灵活性。

本发明的诸立柱可以由任何一种通常用于窑具支柱的耐火材料制成，包括诸如碳化硅的碳化物、或者堇青石。诸立柱最好是通过注浆成形或者将结合氮化物的碳化硅或再结晶的碳化硅挤压成一个或对开式的立柱。更理想的是使用可以从马萨诸塞州Worcester市的Norton公司买到的ADVANCER或者CRYSTAR。诸支柱通常是通过可固化注浆成形而固定在所述窑车底座内。所述支柱通常具有一约为5”×5”的横截面和一至少约为96”的高度。

本发明的横梁可以由任何一种通常用于窑具梁的耐火材料制成，包括碳化硅的碳化物。诸立柱最好是通过注浆成形或者将结合氮化物粘结的碳化硅、硅化的碳化硅或再结晶的碳化硅挤压成一个或对开式的立柱。更理想的是使用可以从马萨诸塞州Worcester市的Norton公司买到的ADVANCER或者CRYSTAR。当与5”×5”×96”的立柱一起使用时，短梁的尺寸通常是2”×2”×8”。

本发明的纵梁通常是由与横梁相同的材料制成。当与5”×5”×96”的立柱一起使用时，纵梁通常是1.5”×1.5”×72”。

本发明的诸耐火垫板可以由任何一种通常用于窑具立柱的耐火材料制成，包括诸如碳化硅的碳化物。诸耐火垫板最好是由CRYSTAR制成，所述CRYSTAR是由马萨诸塞州Worcester市的Norton公司制造的。

本发明可以用在各种窑具应用中，包括卫生洁具、高压和低压瓷器、砂轮、汽车构件、艺术制品和餐具。

Claims (15)

1.一种窑具组件，它包括：

a)一对立柱，

b)多根短横梁，这些短横梁以相等间距并以相同方向从每一所述立柱延伸出来，以一定间距彼此分开的该对梁的上表面形成一水平表面，以及

c)一设置在每一水平表面上的纵梁，

其特征在于，每一横梁仅仅由一个横梁从其上延伸出来的立柱所支承。

2.一种窑具，它包括：

a)一窑车水平表面，

b)四根立柱，每一立柱具有一固定在窑车水平表面内的第一端，所述诸立柱彼此隔开，诸立柱的所述第一端在窑车表面内形成一矩形，

c)四根横梁，每一横梁在相同高度以相同方向从每一立柱延伸出来，诸横梁的上表面形成一水平表面，以及

d)两根纵梁，每一纵梁均置于两根相互平行但不同轴的横梁上，所述诸纵梁相互平行、水平地设置，以形成一水平表面，

其特征在于，每一横梁仅仅由一根横梁从其上延伸出来的立柱所支承。

3.如权利要求2所述的组件，它还包括：一置于形成一水平表面的诸纵梁上的耐火垫板。

4.一种窑具，它包括：

a)两根相互平行、水平设置的纵梁，以及

b)一具有两端部并且在所述两端之间长度至少约30英寸的耐火垫板，其特征在于，所述耐火垫板的每一端部由两根纵梁中的一根纵梁来支承，而所述耐火垫板不再用别的支承件加以支承。

其特征在于，所述耐火垫板基本上由再结晶的碳化硅构成。

5.如权利要求4所述的窑具，其特征在于，所述耐火垫板的长度约为36英寸，其宽度约为18英寸，其厚度约为5/16英寸。

6.如权利要求4所述的窑具，它还包括：

c)一窑车水平表面，

d)四根立柱，每一立柱具有一固定在所述窑车水平表面内的第一端，所述诸立柱彼此隔开，诸立柱的所述第一端在窑车水平表面内形成一矩形，以及

e)多根平行的横梁，每一横梁在相同高度以相同方向从每一立柱延伸出来，诸横梁的上表面以一给定间隔形成一水平表面，

其特征在于，两根纵梁中的每一纵梁均置于在由多根横梁形成的每一水平表面上。

7.如权利要求4所述的窑具，它还包括：

c)一窑车水平表面，

d)四根立柱，每一立柱具有一固定在所述窑车水平表面内的第一端，所述诸立柱彼此隔开，诸立柱的所述第一端在窑车表面内形成一矩形，以及

e)四根横梁，每一横梁在相同高度以相同方向从每一立柱延伸出来，诸横梁的上表面形成一水平表面，

其特征在于，两根纵梁中的每一纵梁均置于由多根横梁形成的每一水平表面上。

8.一种方法，它包括：

a)形成一窑具组件，所述窑具组件包括：

i)一窑车水平表面，

ii)四根立柱，每一立柱具有一固定在所述窑车水平表面内的第一端，所述诸立柱彼此隔开，诸立柱的所述第一端在窑车表面内形成一矩形，以及

iii)四根横梁，每一横梁在相同高度以相同方向从每一立柱延伸出来，诸横梁的上表面以一给定间隔形成一水平表面，

iv)两根纵梁，每一纵梁均置于两根相互平行但不同轴的横梁上，所述纵梁彼此相互平行、水平设置。

b)将一矩形耐火垫板装在两根纵梁上，所述耐火垫板上设置有陶瓷件，其特征在于，所述装载作业是在诸立柱高度下面进行的，

c)煅烧诸坯件，以及

d)将其上具有已煅烧过的陶瓷坯件的耐火垫板从所述组件上取下，其特征在于，所述卸物作业是在诸立柱高度下方进行的。

9.一种具有一立柱的窑具组件，所述立柱包括：

a)上、下支承块，每一支承块包括一水平延伸并处于同一方向的支承凸伸物，以及

b)一垂直地分隔所述上、下支承块的分隔块，以及

c)用来固定所述支承件和分隔块的位置的装置，所述装置包括一垂直设置的导槽，

其特征在于，至少一个块体的至少一部分位于所述垂直设置的导槽内。

10.如权利要求9所述的组件，其特征在于，每一块体的至少一部分位于所述垂直设置的导槽内。

11.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述垂直设置的导槽由一对彼此隔开、相互平行的垂直腿部形成，每一腿部具有诸上端和一连接每一腿部的所述上端的柱头，其特征在于，每一块体的至少一部分设置在所述诸腿部之间。

12.如权利要求11所述的组件，其特征在于，所述诸块体藉助一垂直设置的雄/雌连接件而连接于每一垂直腿部。

13.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述诸块体和用来固定所述诸块体位置的装置是藉助至少一个垂直设置的雄/雌连接件而固定的。

14.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述立柱从由结合氮化物的碳化硅或再结晶的碳化硅组成的一组中选择出来的材料制成。

15.如权利要求9所述的组件，其特征在于，诸立柱是由从碳化硅和堇青石组成的一组中选择出来的材料制成。

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