DE102009046933A1

DE102009046933A1 - Gestellaufbau zum Brennen

Info

Publication number: DE102009046933A1
Application number: DE102009046933A
Authority: DE
Inventors: Tsuneo Nagoya Komiyama; Nobuhiro Matsumoto
Original assignee: NGK Insulators Ltd; NGK Adrec Co Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd; NGK Adrec Co Ltd
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2010-06-10
Also published as: US8784098B2; CN101818992A; JP2010127591A; MX2009012876A; JP4787308B2; US20100133220A1; CN101818992B

Abstract

Ein Gestellaufbau zum Brennen hat mehrere Stützen zum Stützen von Gestellplatten, wobei die Stützen aufrecht in zwei oder mehr Reihen in einer Querrichtung und in drei oder mehr Reihen in einer Längsrichtung an einem in Längsrichtung länglichen Wagen angeordnet sind, und Verbindungsbalken, die die Stützen verbinden. Eine Struktur zum Abbau einer thermischen Spannung ist vorgesehen, in der die Stützen, die aufrecht in den benachbarten Reihen in der Längsrichtung angeordnet sind, nur mit Verbindungsbalken verbunden sind, die zwischen den Stützen in einer Querrichtung geneigt sind, wodurch die Probleme wie ein Verzug oder eine Beschädigung der Stützen gelöst werden, die von einer Biegespannung her resultieren, die in der Längsrichtung an den fixierten Teilen der Stützen erzeugt wird, deren obere Bereiche gesichert sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gestellaufbau zum Brennen.
Mit Bezug auf Gestellaufbauten zum Brennen von Keramik ist ein Gestellaufbau bekannt, der mit Stützen an einem Brennwagen versehen ist, wobei jede der Stützen mehrere vorstehende Seiten zum Montieren von Gestellplatten hat und die Gestellplatten an den vorstehenden Seiten montiert sind (siehe beispielsweise Patentdokument 1). Um die Stützen zu stabilisieren, die sich in einer vertikalen Richtung an einem Brennwagen erstrecken, wurde herkömmlich ein Verfahren des Einsetzens der oberen Abschnitte der Stützen in eine obere Platte mit Stützeneinsetzlöchern, um die Stützen zu sichern, wie in Patentdokument 1 beschrieben ist, und ein Verfahren des Sicherns der oberen Bereiche der Stützen 2, die durch einen Wagen 3 gestützt sind, mit Verbindungsbalken 4, wie in 1 gezeigt ist, verwendet.
In diesen herkömmlichen Verfahren sind jedoch die unteren Bereiche der Stützen mit Fundamentbauteilen unbeweglich an dem oberen Bereich des Wagens befestigt. Wenn während eines Brennprozesses eine Wärmeausdehnung der Gestellkomponenten auftritt, wird eine große Last insbesondere auf die oberen Enden der Stützen aufgebracht, die in der Nähe der Längsenden angeordnet sind, wodurch eine Biegespannung erzeugt wird, und die Biegespannung verursacht eine starke Verformung der Stützen, was zu einem Verzug oder einer Beschädigung der Stützen führt. Als ein Mechanismus zum Abbau einer derartigen Spannung wurde herkömmlich ein Spiel zum Aufnehmen einer Wärmeausdehnung vorgesehen, indem der Durchmesser von Löchern zum Einsetzen von Bolzen größer gestaltet wurde als die Bolzendurchmesser. Jedoch ist es nicht bevorzugt, die Durchmesser der Löcher zum Einsetzen von Bolzen größer als die Bolzendurchmesser zu machen, weil dies neue Probleme verursacht, wie Schwingungen des Gestellaufbaus.

[Patentdokument 1]: JP-A-11-257876

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend genannten Probleme zu lösen, und einen Gestellaufbau zum Brennen vorzusehen, der einen Verzug oder eine Beschädigung der Stützen verhindern kann, der/die von einer Biegespannung her resultieren, die in einer Längsrichtung an den fixierten Teilen der Stützen erzeugt wird, deren obere Enden gesichert sind.
Ein erfindungsgemäßer Gestellaufbau zum Brennen, der entwickelt ist, um die vorstehend genannten Probleme zu lösen, weist Folgendes auf: mehrere Stützen zum Stützen von Gestellplatten, wobei die Stützen aufrecht in zwei oder mehr Reihen in einer Querrichtung, und in drei oder mehr Reihen in einer Längsrichtung an einem in Längsrichtung länglichen Wagen angeordnet sind; und Verbindungsbalken, die die oberen Enden der Stützen verbinden, wobei der Gestellaufbau eine Struktur zum Abbau einer thermischen Spannung hat, in der die Stützen, die aufrecht in benachbarten Reihen in der Längsrichtung angeordnet sind, nur mit den Verbindungsbalken verbunden sind, die zwischen den Stützen in der Querrichtung geneigt sind.
Die Erfindung nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gestellaufbau zum Brennen nach Anspruch 1 die Struktur zum Abbau einer thermischen Spannung in dem gesamten Gestellaufbau enthalten bzw. integriert ist.
Die Erfindung nach Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gestellaufbau zum Brennen nach Anspruch 1 die Struktur zum Abbau einer thermischen Spannung in einem Teil des Gestellaufbaus enthalten bzw. integriert ist.
Die Erfindung nach Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gestellaufbau zum Brennen nach Anspruch 1 die Struktur zum Abbau einer thermischen Spannung in einem mittleren Abschnitt in einer Längsrichtung des Gestellaufbaus enthalten bzw. integriert ist.
Die Erfindung nach Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gestellaufbau zum Brennen nach einem der Ansprüche 1 bis 4 sich die Verbindungsbalken, die die Struktur zum Abbau einer thermischen Spannung bilden, miteinander kreuzen bzw. schneiden.
Ein Gestellaufbau zum Brennen gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Struktur zum Abbau einer thermischen Spannung, in der Stützen nur mit Verbindungsbalken verbunden sind, die zwischen den Stützen in einer Querrichtung geneigt sind, wodurch eine Spannung, die in der Längsrichtung des Gestellaufbaus erzeugt wird, in der Querrichtung verteilt wird, so dass diese abgebaut wird und die Probleme, wie beispielsweise ein Verzug oder eine Beschädigung der Stützen, der/die von einer Längsspannungslast resultieren, gelöst werden. Herkömmlich wurde als ein Spannungsabbaumechanismus ein Spiel zum Aufnehmen einer Wärmeausdehnung vorgesehen, indem die Durchmesser der Löcher zum Einsetzen von Bolzen größer gestaltet wurden als die Bolzendurchmesser. Aber das Spiel zum Aufnehmen einer Wärmeausdehnung verursachte neue Probleme, wie beispielsweise eine Schwingung des Gestellaufbaus. Der Spannungsabbaumechanismus gemäß der Erfindung verursacht keine Probleme wie eine Schwingung.
Um eine Längsspannungslast in der Querrichtung am Effektivsten zu verteilen, ist es bevorzugt, eine Struktur zum Abbau einer thermischen Spannung in dem gesamten Gestellaufbau einzubauen bzw. zu integrieren. Andererseits kann durch Integrieren einer Struktur zum Abbau einer thermischen Spannung in einem Teil des Gestellaufbaus der Effekt der Erfindung erhalten werden, während die herkömmliche Gestellaufbaustruktur verwendet wird, so wie sie ist, wann immer es möglich ist. In dem Fall, in dem eine Struktur zum Abbau einer thermischen Spannung in einem Teil des Gestellaufbaus enthalten bzw. integriert ist, wird eine Längsspannungslast in der Querrichtung effektiver durch Integrieren bzw. Einbauen der Struktur zum Abbau einer thermischen Spannung in einem mittleren Abschnitt in der Längsrichtung des Gestellaufbaus verteilt. Darüber hinaus schneiden bzw. kreuzen sich die Verbindungsbalken, die eine Struktur zum Abbau einer thermischen Spannung bilden, bevorzugt miteinander.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine veranschaulichende Ansicht der Struktur eines herkömmlichen Gestellaufbaus zum Brennen.
2 ist eine veranschaulichende Ansicht der Struktur eines Gestellaufbaus zum Brennen der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Längsseitenansicht des Gestellaufbaus zum Brennen der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Ansicht, die Modelle einer Stützenverbindung mit Verbindungsbalken zeigt.
2 ist eine veranschaulichende Ansicht der Struktur eines Gestellzusammenbaus zum Brennen der vorliegenden Erfindung. Der Gestellaufbau zum Brennen der vorliegenden Erfindung hat eine Struktur, in der Stützen 2 zum Stützen von Gestellplatten 1 aufrecht in zwei oder mehr Reihen in einer Querrichtung und in drei oder mehr Reihen in einer Längsrichtung an einem in Längsrichtung länglichen Wagen 3 angeordnet sind, wobei jede der Stützen 2 mit anderen Stützen mit wenigstens zwei Verbindungsbalken 4 verbunden ist, und des Weiteren eine Struktur 5 zum Abbau einer thermischen Spannung in wenigstens einem Abschnitt des Gestellaufbaus enthalten bzw. integriert ist. Die Struktur 5 zum Abbau einer thermischen Spannung in der vorliegenden Erfindung ist eine Struktur, in der die Stützen, die aufrecht in benachbarten Reihen in der Längsrichtung angeordnet sind, nur mit den Verbindungsbalken 4 verbunden sind, die zwischen den Stützen in einer Querrichtung geneigt sind. Um eine Längsspannungslast in der Querrichtung zu verteilen, kann der schiefe Winkel der Verbindungsbalken 4 in dem Bereich von 10 bis 80 Grad in Bezug auf die Längsrichtung festgelegt sein. Um eine Längsspannungslast in der Querrichtung wirksam zu verteilen, ist der Winkel bevorzugt in dem Bereich von 30 bis 60 Grad, und noch bevorzugter auf 45 Grad festgelegt.
Die Gestellplatten 1, Stützen 2 und Verbindungsbalken 4 sind aus feuerfesten Materialien wie Siliziumkarbid gemacht. Die feuerfesten Materialien sind nicht besonders beschränkt, aber im Hinblick auf feuerfeste Materialien für einen Gestellaufbau zum Brennen ist es bevorzugter, dass sie die folgenden physikalischen Eigenschaften aufweisen: Oberflächenporen von 0,1 bis 20%, eine Rohdichte von 2,5 bis 3,5 und einen Youngschen Modul von 200 bis 400 GPa. Die unteren Bereiche der Stützen 2 sind an dem Wagen 3 befestigt, und die oberen Bereiche der Stützen 2 sind mit anderen Stützen 2 mit wenigstens zwei Verbindungsbalken 4 verbunden. Wie in 3 gezeigt ist, ist die Verbindungsstruktur der oberen Bereiche der Stützen 2 durch Überlagern eines Lochs, das in dem oberen Bereich einer Stütze 2 ausgebildet ist, eines Lochs, das in einem Deckel 6 ausgebildet ist, der verwendet wird, um den oberen Bereich der Stütze 2 abzudecken, und eines Lochs, das an der Verbindungsstelle der Verbindungsbalken 4 ausgebildet ist, und anschließendes Einsetzen eines Deckelstifts 7 durch die überlagerten Löcher vorgesehen. Solch eine Deckelstifteinsetzstruktur erreicht eine größere Spannungsabbauwirkung. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf solch eine Deckelstifteinsetzstruktur begrenzt, und die Spannungsabbauwirkung der Erfindung ist auch durch eine Struktur erreichbar, in der ein Deckel und ein Stift integriert sind, oder durch eine Struktur mit nur Verbindungsbalken.
4 zeigt die Verbindungsmodelle von Stützen 2 in einem herkömmlichen Gestellaufbau zum Brennen (Vergleichsbeispiel) und in einem Gestellaufbau zum Brennen der vorliegenden Erfindung (Beispiele 1 bis 8). Das Vergleichsbeispiel hat keine Struktur 5 zum Abbau einer thermischen Spannung, in der längsbenachbarte Stützen nur mit Verbindungsbalken verbunden sind, die in einer Querrichtung geneigt sind. In Beispielen 1 bis 3 ist eine Struktur 5 zum Abbau einer thermischen Spannung in einem mittleren Abschnitt in einer Längsrichtung des Gestellaufbaus enthalten bzw. integriert, und in Beispielen 5 bis 8 ist eine Struktur 5 zum Abbau einer thermischen Spannung in dem gesamten Gestellaufbau enthalten bzw. integriert.
Gestellaufbauten zum Brennen mit den Stützenverbindungsstrukturen gemäß den Stützenverbindungsmodellen, die in 4 gezeigt sind (Vergleichsbeispiel, Beispiele 1 bis 8) wurden angefertigt. Die Strukturabmessung von jedem Gestellaufbau war 5000 mm in der Länge × 1000 mm in der Breite × 2000 mm in der Höhe. Die nachstehende Tabelle 1 zeigt das Verhältnis von jeder Längsbiegespannung, die an den oberen Bereichen der Stützen in Beispielen 1 bis 8 erzeugt wurde (es wird angenommen, dass die Längsbiegespannung, die an den oberen Bereichen der Stützen in dem Vergleichsbeispiel erzeugt wird, 100% ist), und die Bruchziffer in dem Fall, in dem jeder Gestellaufbau beim Brennen verwendet wurde (Brenntemperatur: 1300°C, Verwendungshäufigkeit: 100 Mal/Jahr).

Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, wurde gemäß der vorliegenden Erfindung (Beispiele 1 bis 8) ein größerer Spannungsabbaueffekt als im Stand der Technik (Vergleichsbeispiel) erreicht, und Probleme wie ein Verzug oder eine Beschädigung der Stützen können gelöst werden. [Tabelle 1]

	Spannungsverhältnis	Bruchziffer
Vergleichsbeispiel	100%	10%
Beispiel 1	29%	0,5%
Beispiel 2	43%	1%
Beispiel 3	29%	0,5%
Beispiel 4	14%	0,01%
Beispiel 5	14%	0,01%
Beispiel 6	14%	0,01%
Beispiel 7	14%	0,01%
Beispiel 8	29%	0,5%

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 11-257876 A [0003]

Claims

Gestellaufbau zum Brennen mit: mehreren Stützen zum Stützen von Gestellplatten, wobei die Stützen aufrecht in zwei oder mehr Reihen in einer Querrichtung und in drei oder mehr Reihen in einer Längsrichtung an einem in Längsrichtung länglichen Wagen angeordnet sind; und Verbindungsbalken, die die oberen Enden der Stützen verbinden, wobei der Gestellaufbau eine Struktur zum Abbau einer thermischen Spannung hat, in der die Stützen, die aufrecht in benachbarten Reihen in der Längsrichtung angeordnet sind, nur mit den Verbindungsbalken verbunden sind, die zwischen den Stützen in einer Querrichtung geneigt sind.
Gestellaufbau zum Brennen nach Anspruch 1, wobei die Struktur zum Abbau einer thermischen Spannung in dem gesamten Gestellaufbau enthalten ist.
Gestellaufbau zum Brennen nach Anspruch 1, wobei die Struktur zum Abbau einer thermischen Spannung in einem Teil des Gestellaufbaus enthalten ist.
Gestellaufbau zum Brennen nach Anspruch 1, wobei die Struktur zum Abbau einer thermischen Spannung in einem mittleren Abschnitt in einer Längsrichtung des Gestellaufbaus enthalten ist.
Gestellaufbau zum Brennen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich die Verbindungsbalken, die die Struktur zum Abbau einer thermischen Spannung bilden, miteinander kreuzen.