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Die Erfindung betrifft ein mehrteiliges keramisches Stützelement zur Beabstandung von keramischen Regalböden eines Ofenregals.
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Mehrteilige keramische Stützelemente zur Beabstandung von keramischen Regalböden sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise offenbart die WO 2007/ 132 276 A1 keramische Stützelemente mit einem Oberteil und einem Unterteil, wobei am Unterteil oberseitig ein Zapfen mit einem Außengewinde angeordnet ist, welches mit einem am Oberteil in einer unterseitigen Öffnung vorgesehenen Innengewinde verschraubt ist. Zwischen Ober- und Unterteil ist ein Tellerständer oder eine Brennplatte als Regalboden fest eingeschraubt. Ein mehrteiliges keramisches Stützelement gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist in der
DE 10 2008 022 159 B4 offenbart, bei welchem ein Oberteil und ein Unterteil zum Zwecke der Fixierung eines Regalbodens zwischen Oberteil und Unterteil axial mittels einer Schraubverbindung lösbar verbindbar sind. Die
DE 10 2004 023 076 A1 offenbart eine Einrichtung zum Verbinden koaxialer Rohre, insbesondere für Regalsysteme. Weiterer Stand der Technik kann der
DE 10 2018 114 817 A1 und der
DE 10 2014 115 098 A1 entnommen werden.
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Generell besteht ein Nachteil von verschraubten keramischen Stützelementen darin, dass sich durch die Materialeigenschaften der eingesetzten hochtemperaturfesten keramischen Werkstoffe von Stützelementen und Regalböden keine sichere kraftschlüssige Verbindung durch Aufbringen einer Vorspannung erreichen lässt. Jedenfalls darf die Schraubverbindung aufgrund der Bruchgefahr des keramischen Materials nicht hinreichend fest angezogen werden, was jedoch eine Lockerung der Schraubverbindung begünstigt. Wie sich in der Praxis gezeigt hat, kann eine Lockerung der Schraubverbindung auch durch Vibrationen und generell durch Bewegungen bei einer robotergestützten automatisierten Handhabung eines Regalbodens mit daran befestigtem Stützelement erfolgen. Darüber hinaus kann auch die thermische Belastung während des Einsatzes im Ofen zum Lockern der Schraubverbindung führen.
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Dies stellt bei der automatisierten Handhabung sowie Be- und Entladung von Ofenregalen ein großes Problem dar. Gelockerte Schraubverbindungen gehen stets mit lokalen Abstands- und Lageänderungen von Regalböden im Ofenregal einher, sodass die in aller Regel genau definierten Greif- und Ablagepositionen von Greifarmen in automatisierten Produktionsabläufen nicht mehr passen und sogar zu einer Beschädigung des Ofenregals führen können. Somit können bei automatisierten Produktionsabläufen Störungen auftreten, deren Behebung in nachteiliger Weise mit Zeit und Kosten verbunden ist.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein mehrteiliges keramisches Stützelement für die Beabstandung von Regelböden eines keramischen Ofenregals bereitzustellen, welches die oben aufgeführten Nachteile der im Stand der Technik bekannten Stützelemente überwindet, einen störungsfreien Betrieb auch bei automatisierten Produktionsabläufen sicherstellt und sich durch eine einfache Bauweise und lange Lebensdauer auch bei höchsten Ofentemperaturen auszeichnet.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein mehrteiliges keramisches Stützelement gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Erfindungsgemäß ist ein mehrteiliges keramisches Stützelement zur Beabstandung von keramischen Regalböden eines Ofenregals gezeigt. Das mehrteilige keramische Stützelement besteht aus einem oder mehreren keramischen Materialien, d.h. weist kein nicht-keramisches Material auf. Das mehrteilige keramische Stützelement umfasst ein Oberteil und ein Unterteil zum Zwecke der Fixierung eines Regalbodens zwischen dem Oberteil und dem Unterteil. Das Oberteil und das Unterteil sind vorzugsweise im Gussverfahren, insbesondere Spritzgussverfahren, hergestellt.
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Die Begriffe „Oberteil“ und „Unterteil“ beziehen sich auf die relative Anordnung der beiden Teile in einer typischerweise horizontalen Arbeitsposition eines fixierten Regalbodens in einem Ofenregal, wobei das Oberteil zumindest teilweise oberhalb des fixierten Regalbodens und das Unterteil zumindest teilweise unterhalb des fixierten Regalbodens angeordnet ist.
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Im erfindungsgemäßen Stützelement sind Ober- und Unterteil axial mittels einer Rastverbindung lösbar verbindbar. Die Rastverbindung ist gebildet durch einen an dem einen Teil (z.B. Oberteil) vorgesehenen Zapfen mit einer oder mehreren vom Zapfen vorspringenden Rastnasen und eine an dem jeweils anderen Teil (z.B. Unterteil) vorgesehene Öffnung, wobei der Zapfen in die Öffnung einsteckbar und in der Öffnung ohne gleichzeitiges Bewegen in die Öffnung hinein oder in gegensätzlicher Richtung so drehbar ist, dass die eine oder mehreren Rastnasen jeweils in einer von dem die Öffnung aufweisenden Teil geformten Rastaufnahme verrastbar sind. Durch die Rastverbindung wird eine Bewegung des Zapfens aus der Öffnung heraus unterbunden.
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Als „Zapfen“ im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein von dem einen Teil vorspringendes Element verstanden, welches aufgrund seiner geometrischen Form geeignet ist, in eine an dem anderen Teil vorgesehene Öffnung zur Herstellung einer lösbaren Rastverbindung eingeführt zu werden. Der Zapfen ist typischer Weise länglich ausgebildet.
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Als „Öffnung“ im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein von dem anderen Teil gebildeter Hohlraum verstanden, der eine solche Form aufweist, dass der Zapfen zumindest teilweise in den Hohlraum eingeführt werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das die Öffnung aufweisende Teil in Hülsenform ausgebildet. In Einklang mit dem gängigen Verständnis des Begriffs „Hülse“ ist hierunter ein in seiner äußeren Form zylindrischer Hohlkörper zu verstehen.
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Als „axial“ bzw. „axiale Richtung“ wird im Sinne der Erfindung die Richtung, in welche der Zapfen in die Öffnung hinein bewegt werden kann, oder die gegensätzliche Richtung, in die der Zapfen aus der Öffnung heraus bewegt werden kann, verstanden. Mithin korrespondiert „axial“ mit der Montage- bzw. Demontagerichtung des mehrteiligen Stützelements. Mit dem Begriff „radial“ ist eine zur axialen Richtung senkrechte Richtung gemeint.
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Erfindungsgemäß sind im mehrteiligen Stützelement Ober- und Unterteil axial mittels einer Rastverbindung lösbar verbindbar. Mithin liegt eine axiale Verbindung von Ober- und Unterteil durch Verrasten vor, sodass Ober- und Unterteil im verrasteten Zustand nicht in axialer Richtung geöst werden können, d.h. der Zapfen nicht aus der Öffnung heraus bewegt werden kann. Zu diesem Zweck weist der Zapfen eine oder mehrere Rastnasen auf, die durch Drehen des Zapfens innerhalb der Öffnung jeweils mit einer Rastausnehmung verrastbar sind. Die setzt voraus, dass der Zapfen zumindest teilweise in die Öffnung einsteckbar ist, d.h. die Öffnung muss eine solche Form aufweisen, dass der Zapfen mit einer oder mehreren Rastnasen zumindest teilweise in die Öffnung eingeführt werden kann und die eine oder mehreren Rastnasen innerhalb der Öffnung angeordnet sind. Vorzugsweise weist die Öffnung abschnittsweise eine korrespondierende Form zum Zapfen und der einen oder mehreren Rastnasen auf.
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Wesentlich ist, dass die Öffnung abschnittsweise eine solche Form aufweist, dass der in die Öffnung eingeführte Zapfen innerhalb der Öffnung so drehbar ist, dass die eine oder mehreren Rastnasen jeweils in einer von dem die Öffnung aufweisenden Teil geformten Rastaufnahme verrastbar sind. Im Sinne der Erfindung kann der Zapfen um eine in axialer Richtung angeordnete Drehachse gedreht werden, vorzugsweise in beide Drehrichtungen. Erfindungsgemäß kann der Zapfen innerhalb der Öffnung so gedreht werden, dass nicht gleichzeitig eine Bewegung des Zapfens in axialer Richtung auftritt, d.h. eine zwangsgeführte Bewegung des Zapfens in die Öffnung hinein oder aus der Öffnung heraus nicht auftritt, wenn der Zapfen gedreht wird. Die erfindungsgemäße Rastverbindung unterscheidet sich somit grundsätzlich von einer Drehverbindung, die als Bajonettverbindung oder Schraubverbindung ausgebildet ist. Mithin ist beim Drehen des Zapfens innerhalb der Öffnung keine (Zwangs-)Führung für die eine oder mehreren Rastnasen vorgesehen. Vorteilhaft ist es, wenn der Zapfen in der Öffnung so drehbar ist, dass die eine oder mehreren Rastnasen nur in einer Ebene senkrecht zur axialen Richtung bewegt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Öffnung so ausgebildet, dass sie, ausgehend von einer Seite, an der der Zapfen in die Öffnung eingefügt wird, in einem ersten Bereich eine (radiale) Querschnittsfläche aufweist, die zu einer (radialen) Querschnittsfläche des Zapfens mit der einen oder mehreren Rastnasen korrespondiert. Demnach ist die Öffnung nicht hohlzylindrisch ausgebildet, sondern weist auf einer selben axialen Höhe verschiedene Durchmesser auf, wobei mindestens ein Durchmesser kleiner ist als der summierte Durchmesser von Zapfen und der einen oder mehreren Rastnasen auf einer axialen Höhe des Zapfens, bei der sich die eine oder mehreren Rastnasen befinden, sodass der Zapfen in der Öffnung nicht gedreht werden kann, wenn sich die eine oder mehreren Rastnasen im ersten Bereich befinden. An den ersten Bereich schließt sich ein zweiter Bereich der Öffnung mit einer hohlzylindrischen Querschnittsfläche an, wobei der zweite Bereich einen (einzigen) Durchmesser aufweist, der mindestens dem summierten Durchmesser von Zapfen und der einen oder mehreren Rastnasen auf einer axialen Höhe des Zapfens, bei der sich die eine oder mehreren Rastnasen befinden, entspricht, sodass der Zapfen in der Öffnung gedreht werden kann, wenn sich die eine oder mehreren Rastnasen im zweiten Bereich befinden. Bei dieser Ausgestaltung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Rastaufnahmen in axialer Richtung durch radial nach innen vorspringende Absätze begrenzt werden.
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Das erfindungsgemäße Stützelement ermöglicht somit ein vorteilhafter Weise eine lösbare Rastverbindung von Ober- und Unterteil zur Fixierung eines Regalbodens, wobei die Rastverbindung eine zuverlässige und sichere Verbindung von Ober- und Unterteil gewährleistet, ohne die Gefahr, dass der Abstand zwischen Ober- und Unterteil verändert wird, wie dies bei einer Schraub- oder Bajonettverbindung typischerweise der Fall ist. Störungen von automatisierten Produktionsabläufen durch eine undefinierte Höhe bzw. Lageänderungen von Regalböden können somit verhindert werden.
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Das Ober- und Unterteil des erfindungsgemäßen Stützelements können in einfacher Weise automatisiert in axialer Richtung verbunden werden, beispielsweise mittels eines Greifarms, wobei lediglich der Zapfen innerhalb der Öffnung um einen z.B. vorbestimmten Drehwinkel zu drehen ist. Dies ist ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Zapfen eine Mehrzahl Rastnasen auf, die jeweils in einer separaten Rastaufnahme verrastbar sind. Insofern kann für jede Rastnase eine separate Rastaufnahme vorgesehen sein. Möglich ist jedoch auch, dass eine gemeinsame Rastaufnahme für eine oder mehrere Rastnasen vorgesehen ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das keramische Stützelement mindestens zwei Rastaufnahmen auf, wobei die beiden Rastaufnahmen so angeordnet sind, dass eine Rastnase durch Drehen des Zapfens in der einen oder anderen Drehrichtung, insbesondere um einen jeweils gleichen Drehwinkel, beispielsweise 90°, durch eine der beiden Rastaufnahmen verrastbar ist. Diese Ausgestaltung hat den besonderen Vorteil, dass die Drehrichtung nicht vorgegeben werden muss, was in Abhängigkeit der Orientierung des die Öffnung bereitstellenden Teils Probleme bereiten könnte. Vielmehr kann eine Verrastung jedenfalls auch dann erzielt werden, wenn nicht genau definiert ist, in welche Drehrichtung der Zapfen für eine Verrastung zu verdrehen ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das die Öffnung bereitstellende Teil, welches in Form einer Hülse ausgebildet ist, eine zur Anlage gegen den Regalboden dienende Stirnfläche auf. Dies ermöglicht eine besonders einfache Fixierung des Regalbodens. Insbesondere in diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn das den Zapfen aufweisende Teil einen tellerförmigen Bereich mit einer der Öffnung zugewandten Unterseite und einer hiervon abgewandten Oberseite aufweist, wobei der Zapfen von der Unterseite des tellerförmigen Bereichs vorspringt, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn die untere Tellerfläche des tellerförmigen Bereichs im Wesentlichen plan ausgebildet ist und zur Anlage gegen den Regalboden vorgesehen ist. Auch dies ermöglicht eine besonders einfache Fixierung des Regalbodens.
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Grundsätzlich ist es beliebig, welche Teile des Stützelements den Zapfen und die Öffnung ausbilden. Vorteilhaft ist es, wenn das den Zapfen aufweisende Teil das Oberteil und das die Öffnung aufweisende Teil das Unterteil ist. Durch das Unterteil, welches insbesondere in Hülsenform ausgebildet ist und eine einfache Änderung der axialen Abmessung ermöglicht, kann der Abstand zwischen den Regalböden in einfacher Weise eingestellt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind eine oder mehreren Rastnasen jeweils mit axialem Spiel und/oder radialem Spiel in einer Rastaufnahme verrastet. Unter axialem bzw. radialem Spiel ist erfindungsgemäß zu verstehen, dass sich die Rastnase innerhalb der Rastaufnahme über eine gewisse Länge in axialer Richtung bzw. in radialer Richtung frei bewegen kann.
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Erfindungsgemäß weist das mehrteilige keramische Stützelement eine Verdrehsicherung zur Fixierung einer Drehstellung des Zapfens, in der die eine oder mehreren Rastnasen verrastet sind, auf. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine ungewollte Verdrehung des Zapfes zum Lösern der Rastverbindung verhindert werden. Hierbei ist die Verdrehsicherung gebildet durch einen oder mehrere Steckstifte, die jeweils in einer von Ober- und Unterteil zumindest abschnittsweise gemeinsam und in Passform zum Steckstift geformten Stiftaufnahme aufgenommen sind. Mithin wird die Stiftaufnahme zumindest abschnittsweise teilweise vom Oberteil und teilweise vom Unterteil gebildet. Mit anderen Worten, ein Teil der Stiftaufnahme in Längsrichtung ihrer Erstreckung wird vom Oberteil gebildet und weiterer Teil vom Unterteil. Der Steckstift kann somit eine relative Drehposition von Ober- und Unterteil fixieren bzw. blockieren, da er in seiner Stiftaufnahme teilweise vom Oberteil und teilweise vom Unterteil umgeben ist. Vorteilhaft erstreckt sich die Stiftaufnahme in axialer Richtung. Der Steckstift und die korrespondierende Stiftaufnahme können eine beliebige (radiale) Querschnittsform aufweisen. Wenn das Ober- und Unterteil im Gussverfahren hergestellt sind, kann die Querschnittsform der Stiftaufnahme beliebig ausgebildet werden. Beispielsweise weist der Steckstift im radialen Querschnitt eine Kreis-, Rechteck- oder Dreieckform auf. Die Stiftaufnahme weist im Querschnitt in entsprechender Weise beispielsweise eine Kreis-, Rechteck- oder Dreieckform auf.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der eine oder die mehreren Steckstifte jeweils einer Rastnase aufsitzen. Jeder Steckstift kann somit in einfacher Weise in eine Stiftaufnahme eingefügt und aus dieser wieder entfernt werden, wobei es nicht erforderlich ist, den Stift in der Stiftaufnahme zu fixieren.
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Grundsätzlich ist es beliebig, wie die Rastnasen und Rastaufnahmen ausgebildet sind, solange gewährleistet ist, dass Ober- und Unterteil im verrasteten Zustand in axialer Richtung fest verbunden sind. Vorteilhaft sind die eine oder mehreren Rastnasen jeweils in Form eines radial nach außen vorspringenden Ansatzes ausgebildet und die eine oder mehreren Rastaufnahmen sind jeweils in Form eines radial nach innen vorspringenden Absatzes ausgebildet, was eine besonders einfache Gestaltung ermöglicht.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Ofenregalelement mit einem Regalboden mit mindestens einer Bohrung und mindestens einem mehrteiligen Stützelement gemäß vorliegender Erfindung, wobei der Regalboden durch das durch die Bohrung hindurchgreifende Stützelement zwischen dem Oberteil und dem Unterteil fixiert ist. Vorteilhaft ist in jedem Eckbereich eines beispielsweise rechteckigen Regalbodens ein Stützelement angeordnet.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Ofenregal mit einem unteren Regalboden und mindestens einem oberen Regalboden, wobei der untere Regalboden in mindestens einem erfindungsgemäßen Stützelement zwischen Oberteil und Unterteil fixiert ist und der mindestens eine obere Regalboden in mindestens einem erfindungsgemäßen Stützelement zwischen Oberteil und Unterteil fixiert ist, wobei das Unterteil des mindestens einen Stützelements, das den oberen Regalboden fixiert, ausschließlich auf dem Oberteil des Stützelementes, das den unteren Regalboden fixiert, aufliegt. Auf diese Weise werden die Kräfte in vorteilhafter Weise ausschließlich zwischen den Stützelementen übertragen. Die Regalböden selbst sind nicht belastet, was ein großer Vorteil ist.
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Bevorzugt werden sämtliche Regalböden, d.h. der untere Regalboden und ein oder mehrere übereinander angeordnete obere Regalböden, durch wenigstens ein, bevorzugt drei oder vier erfindungsgemäße mehrteilige Stützelemente abgestützt. Die Regalböden können jeweils plattenförmig oder als Tellerständer ausgebildet sein.
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Die Stützelemente und die Regalböden, sowie die Ofenregalelemente und das Ofenregal bestehen aus einem oder mehreren keramischen Materialien, wie z.B. Siliziumcarbid oder Mullit, enthalten jedoch kein nicht-keramisches Material.
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Die Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnungen schränken die Erfindung in keiner Weise ein. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ofenregals,
- 2 eine perspektivische Ansicht von Ober- und Unterteil einer Ausführungsform des Stützelements des Ofenregals von 1 vor der Montage,
- 3A eine perspektivische Ansicht eines Ofenregalelements des Ofenregals von 1 vor der Montage von Oberteil und Unterteil von 2,
- 3B eine perspektivische Ansicht des Ofenregalelements von 3A nach der Montage von Oberteil und Unterteil,
- 4A eine perspektivische Ansicht des Oberteils und eines Anschnitts des Unterteils von 2 vor Verrastung,
- 4B eine zu 4A analoge Ansicht von Ober- und Unterteil nach Verrastung ohne Sicherungsstift,
- 4C eine zu 4A analoge Ansicht von Ober- und Unterteil nach Verrastung mit Sicherungsstift,
- 5 einen Querschnitt durch zwei benachbarte Regalböden des Ofenregals von 1.
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In der 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des insgesamt mit der Bezugszahl 100 bezeichneten erfindungsgemäßen Ofenregals dargestellt. Das Ofenregal 100 umfasst eine Mehrzahl plattenförmiger Ofenregalelemente 90, die in vertikaler Richtung übereinandergestapelt sind. Jedes Ofenregalelement 90 umfasst einen rechteckigen Regalboden 80 aus einem keramischen Material, der in Form einer ebenen Platte ausgebildet ist und in jedem seiner vier Eckbereiche mit einem Stützelement 1 aus einem keramischen Material versehen ist. Die vier Stützelemente 1 fixieren einen jeweiligen Regalboden 80. Die Stützelemente 1 dienen bei der Stapelung der Ofenregalelemente 90 als stützende Abstandshalter zur Beabstandung eines Regalbodens 80 von einem unmittelbar benachbarten Regalboden 80. Insbesondere wird durch die Stützelemente 1 ein genauer Abstand zwischen zwei unmittelbar benachbarten Regalböden 80 und eine genaue Lage bzw. Positionierung jedes Regalbodens 80 zum unmittelbar benachbarten Regalboden 80 erreicht. Vorzugsweise sind die gestapelten Regalböden 80 parallel, in Arbeitsposition typischerweise horizontal, angeordnet, was bei ebenen Regalböden 80 durch eine gleiche Bemessung der axialen Erstreckung der zwischen den Regalböden 80 befindlichen Teile der Stützelemente 1 erreicht wird.
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Die Regalböden 80 des Ofenregals 100 dienen zum Beladen mit Brenngut für die Lagerung und den Transport von Brenngut durch einen Ofen. Das in den verschiedenen Etagen mit Brenngut beladene Ofenregal 100 kann in einen Ofen und aus diesem heraus gefördert werden, was dem Fachmann an sich bekannt ist, sodass hier nicht näher darauf eingegangen werden muss.
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Im Ofenregal 100 sind die Ofenregalelemente 90 nur durch Gewichtskraft übereinandergestapelt, ohne dass diese aneinander fixiert sind. In 1 ist die Stapelung eines Regalbodens 80 auf einen weiteren Regalboden 80 durch Pfeile schematisch veranschaulicht. Die Montage/Demontage des Ofenregals 100 durch Stapeln/Entstapeln von Ofenregalelementen 90 sowie das Be-/Entladen der Regalböden 80 mit Brenngut erfolgt vorteilhaft in automatisierter Form (robotergestützt) durch Greifarme. Es versteht sich, dass eine genaue Positionierung der Regalböden 80 im Ofenregal 100 für die in aller Regel exakt definierten Greifpositionen von Greifarmen erforderlich ist.
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In 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform von Oberteil 2 und Unterteil 3 des erfindungsgemäßen Stützelements 1 vor der Montage an einem Regalboden 80 dargestellt. In 2 ist durch den Pfeil die Montagerichtung (axiale Richtung) von Oberteil 2 und Unterteil 3 gekennzeichnet; senkrecht hierzu ist eine radiale Richtung definiert. Sowohl das Oberteil 2 als auch das Unterteil 3 sind im Gussverfahren, insbesondere Spritzgussverfahren, hergestellt.
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Das Oberteil 2 umfasst einen zentral angeordneten Zapfen 7 und einen tellerförmigen Ansatz 4 mit einer Telleroberseite 5 und einer Tellerunterseite 6. Der Zapfen 7 springt an der Tellerunterseite 6 vor. Die Tellerunterseite 6 weist, den Zapfen 7 umgebend, eine untere Tellerfläche 9 auf. An der Telleroberseite 5 befindet sich ein zentral angeordneter Zentrierbund 8. Die Telleroberseite 5 weist, den Zentrierbund 8 umgebend, eine obere Tellerfläche 10 auf. In der in 2 gezeigten Ausführungsform sind die untere Tellerfläche 9 und die obere Tellerfläche 10 des tellerförmigen Ansatzes 4 jeweils plan.
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Der in seiner äußeren Form im Wesentlichen zylindrisch ausgebildete Zapfen 7 weist unmittelbar angrenzend an sein freies Ende zwei Rastnasen 11 auf. Die Rastnasen 11 sind jeweils als radial (nach außen) vorspringende Ansätze ausgebildet und in der beispielhaften Ausführungsform einander gegenüberliegend auf einer gleichen axialen Höhe am Zapfen 7 angeordnet. An den beiden Rastnasen 11 ist der Durchmesser (radiale Abmessung) relativ zum Durchmesser des Zapfens 7 vergrößert. Die beiden Rastnasen 11 erstrecken sich jeweils nicht um den gesamten Umfang des Zapfens 7 herum, sondern sind nur bereichsweise ausgebildet, sodass zwischen den Rastnasen 11 jeweils ein Bereich mit dem reduzierten Durchmesser des Zapfens 7 verbleibt. In entsprechender Weise erstrecken sich die beiden Rastnasen 11 jeweils nicht entlang der gesamten axialen Länge des Zapfens 7, sondern sind nur bereichsweise ausgebildet, sodass auch zum tellerförmigen Ansatz 4 hin der reduzierte Durchmesser des Zapfens 7 vorliegt. Der Zapfen 7 weist kein Schraubgewinde auf.
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Das in 2 gezeigte Unterteil 3 ist als Hohlkörper ausgebildet, mit einer durchgehenden Öffnung 12, die von einer Mantelfläche 19 umgrenzt ist. Das hier beispielsweise in Form einer Hülse ausgebildete Unterteil 3 weist eine Unterteiloberseite 13 mit einer oberen Unterteilfläche 16 und eine Unterteilunterseite 14 mit einer unteren Unterteilfläche 15 auf. Die beiden Unterteilflächen 15, 16 sind durch die endständigen Stirnflächen der Hülse gebildet und jeweils plan.
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Wie in 2 erkennbar, weist die durchgehende Öffnung 12 in einem an die Unterteiloberseite 13 unmittelbar angrenzenden oberen Bereich 17 eine Querschnittsfläche auf, welche an die Querschnittsfläche des Oberteils 2 im Bereich des Zapfens 7 und der beiden Rastnasen 11 angepasst ist, sodass der Zapfen 7 mit Rastnasen 11 in die Öffnung 12 eingefügt werden kann. Die Querschnittsfläche ist die Fläche in einer radialen Ebene. Im oberen Bereich 17 ist die Querschnittsfläche demnach nicht kreisrund, sondern die Mantelfläche 19 weist zwei einander gegenüberliegende Ausbuchtungen 20 für die Rastnasen 11 auf. Unmittelbar angrenzend an den oberen Bereich 17 weist die Öffnung 12 einen unteren Bereich 18 mit einer kreisrunden Querschnittsfläche auf, entsprechend einer hohlzylindrischen Mantelfläche 19, dessen Durchmesser mindestens der radialen Abmessung von Zapfen 7 und Rastnasen 11 entspricht (siehe 4A bis 4C). Dementsprechend kann der Zapfen 7 mit Rastnasen 11 zwar in den oberen Bereich 17 der Öffnung 12 eingefügt, aber im oberen Bereich 17 nicht um eine zur Montagerichtung parallele Drehachse (d.h. axial) gedreht werden. Dies wird durch die Bereiche mit vermindertem Durchmesser zwischen den Ausbuchtungen 20 verhindert. Gelangen die Rastnasen 11 durch fortgesetztes Einfügen des Zapfens 7 in die Öffnung 12 in den unteren Bereich 18 der Öffnung 12 mit vergrößertem Durchmesser, ist der Zapfen 7 um eine zur Montagerichtung parallele Drehachse drehbar, sodass eine Verrastung des Zapfens 7 möglich ist (siehe 4A bis 4C). Die durchgehende Öffnung 12 weist kein Innengewinde auf. Es versteht sich, dass der Zapfen 7 eine größere oder kleinere Anzahl von Rastnasen 11 aufweisen kann.
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Wie in 2 weiterhin gut erkennbar, weist das Stützelement 1 eine Verdrehsicherung zur Fixierung einer Drehstellung des Zapfens 7, in der die beiden Rastnasen 11 verrastet sind, auf. Konkret ist diese gebildet durch einen Steckstift 21 (siehe 3B) aus einem keramischen Material, der in eine in Passform zum Steckstift 21 ausgebildete korrespondierende Stiftaufnahme 22 eingefügt wird. Der Steckstift 21 und die Stiftaufnahme 22 sind in axialer Richtung angeordnet. Der Steckstift 21 weist hier in radialer Richtung beispielsweise eine kreisförmige Querschnittsfläche auf. Die Stiftaufnahme 22 weist in Entsprechung hierzu in radialer Richtung eine kreisförmige Querschnittsfläche auf. Denkbar wäre auch, dass die Querschnittsflächen von Steckstift 21 und Stiftaufnahme 22 eine andere Querschnittsform haben, beispielsweise rechteckförmig oder dreieckig.
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Im Bereich des tellerförmigen Ansatzes 4 ist die an der Telleroberseite 5 offene Stiftaufnahme 22 nur vom Oberteil 2 gebildet, jedoch setzt sich die Stiftaufnahme 22 auf Höhe des Zapfens 7 durch einen Oberteil-Stiftaufnahmeabschnitt 23 und einen Unterteil-Stiftaufnahmeabschnitt 24 zusammen, die sich bei einer bestimmten Drehstellung des Zapfens 7 relativ zum Unterteil 3, in der die Rastnasen 11 verrastet sind, zur Stiftaufnahme 22 ergänzen. Diese Drehstellung wird durch den Steckstift 21 fixiert. In dieser Ausführungsform tragen der Oberteil-Stiftaufnahmeabschnitt 23 und der Unterteil-Stiftaufnahmeabschnitt 24 jeweils hälftig zur Stiftaufnahme 22 bei. Der Oberteil-Stiftaufnahmeabschnitt 23 und der Unterteil-Stiftaufnahmeabschnitt 24 münden an einer Rastnase 11, sodass der in die Stiftaufnahme 22 eingefügte Steckstift 21 der Rastnase 11 aufsitzen kann. Es versteht sich, dass das Stützelement 1 zur Ausbildung einer Verdrehsicherung auch mehrere derartige Steckstifte 21 aufweisen kann, die jeweils in einer korrespondierenden Stiftaufnahme 22 aufgenommen sind.
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Es wird nun Bezug auf die 3A und 3B genommen, worin anhand perspektivischer Ansichten eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ofenregalelements 90 des Ofenregals 100 von 1 vor der Montage von Oberteil 2 und Unterteil 3 an einem Regalboden 80 ( 3A) sowie nach der Montage an einem Regalboden 80 (3B) veranschaulicht ist. Es ist der Einfachheit halber nur ein Eckbereich des Regalbodens 80 dargestellt, wobei es sich versteht, dass das Stützelement 1 an den anderen Eckbereichen des Regalbodens 80 in entsprechender Weise montiert werden kann.
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Der Regalboden 80 weist im Eckbereich eine hier beispielsweise kreisrunde Durchbrechung 25 auf, deren Durchmesser korrespondierend zum Durchmesser von Zapfen 7 und Rastnasen 11 ausgebildet ist, sodass der Zapfen 7 durch die Durchbrechung 25 gesteckt werden kann. Der Regalboden 80 weist eine Regalbodenoberseite 27 mit einer oberen Regalbodenfläche 29 und eine Regalbodenunterseite 26 mit einer unteren Regalbodenfläche 28 auf. Wie in 3A gezeigt, wird das Unterteil 3 an der Durchbrechung 25 an der Regalbodenunterseite 26 in Stellung gebracht, sodass die Öffnung 12 mit der Durchbrechung 25 fluchtet, wobei die obere Unterteilfläche 16 zur Anlage gegen die untere Regalbodenfläche 28 gelangt. Die obere Unterteilfläche 16 (Stirnfläche der Hülse) dient demnach als Anlagefläche des Unterteils 3. Der Zapfen 7 wird durch die Durchbrechung 25 und in die Öffnung 12 eingeführt, was in 3A durch einen Pfeil gekennzeichnet ist, wobei die untere Tellerfläche 9 zur Anlage gegen die obere Regalbodenfläche 29 gelangt. Die untere Tellerfläche 9 dient demnach als Anlagefläche des Oberteils 2. Durch ein Drehen des Zapfens 7 um einen vorbestimmten Drehwinkel, hier beispielsweise 90°, kann der Zapfen 7 in der Öffnung 12 verrastet werden. Dies ist in 3B durch einen Pfeil veranschaulicht. In verrasteter Position wird zur Sicherung der Drehstellung des Oberteils 2 bzw. Zapfen 7 relativ zum Unterteil 3 ein Steckstift 21 in die als Bohrung ausgebildete Stiftaufnahme 22 eingefügt. Der Regalboden 80 wird zwischen dem Oberteil 2 bzw. tellerförmigen Ansatz 4 und dem Unterteil 3 fixiert.
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Wie in 1 gezeigt, können die Ofenregalelemente 90, die sich durch Montage von jeweils vier Stützelementen 1 an einem Regalboden 80 ergeben, gestapelt werden, wobei sich der Abstand zwischen unmittelbar benachbarten Regalböden 80 durch die Stützelemente 1, konkret die axiale Abmessung der zwischen den Regalböden 80 befindlichen Bereiche der Stützelemente 1, ergibt. Betrachtet man zwei unmittelbar benachbarte Regalböden 80, sitzt das Unterteil 3 eines jeden Stützelements 1 des oberen Regalbodens 80 mit seiner unteren Unterteilfläche 15 ausschließlich der oberen Tellerfläche 10 eines darunter befindlichen Oberteils 2 des unteren Regalbodens 80 auf. Der Zentrierbund 8 eines jeweiligen Oberteils 2 ist dazu geeignet, in der nach unten hin offenen Öffnung 12 des darüber befindlichen Unterteils 3 aufgenommen zu werden, d.h. die Öffnung 12 umgreift den Zentrierbund 8, um das Oberteil 2 gegen seitliches Verrutschen zu sichern.
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In den 4A bis 4C ist anhand perspektivischer Ansichten des Oberteils 2 und eines Anschnitts des Unterteils 3 von 2 die Verrastung des Zapfens 7 und die Ausbildung der Verdrehsicherung in verrasteter Position veranschaulicht.
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Wie bereits ausgeführt, umfasst die Öffnung 12 einen oberen Bereich 17 und einen unteren Bereich 18. Im oberen Bereich 17 weist die Öffnung 12 eine Querschnittsfläche auf, die an die Querschnittsfläche des Oberteils 2 im Bereich des Zapfens 7 und der beiden Rastnasen 11 angepasst ist, sodass der Zapfen 7 mit Rastnasen 11 in die Öffnung 12 eingefügt werden kann. Im unteren Bereich 18 weist die Öffnung 12 eine hohlzylindrische Mantelfläche 19 auf, dessen Durchmesser mindestens der summierten radialen Abmessung von Zapfen 7 und Rastnasen 11 entspricht, sodass der Zapfen mit Rastnasen 11 gedreht werden kann. Durch den verbreiterten unteren Bereich 18 ergeben sich radial nach innen vorspringende Absätze 30, durch die jeweilige Rastaufnahmen 31 für die Rastnasen 11 in axialer Richtung nach oben begrenzt werden.
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In 4A ist eine Situation gezeigt, in der der Zapfen 7 in die Öffnung 12 eingeführt ist. Die Rastnasen 11 befinden sich bereits im unteren Bereich 18 der Öffnung 12, sind jedoch noch nicht verrastet, d.h. der Zapfen 7 wurde noch nicht gedreht. In 4B ist eine spätere Situation gezeigt, bei der das Oberteil 2 bzw. Zapfen 7 um einen vorbestimmten Drehwinkel, hier beispielsweise 90°, gedreht wurde. Dies ist durch einen Pfeil veranschaulicht. Die Rastnasen 11 wurden durch Drehen des Zapfen 7 in die Rastaufnahmen 31 eingefügt, wobei die Rastnasen 11 durch die Absätze 30 in axialer Richtung nach oben hin blockiert werden (in Richtung des Herausbewegens des Zapfens 7 aus der Öffnung 12). Hierdurch wird das Oberteil 2 mit dem Unterteil 3 in axialer Richtung verrastet. In 2B ist angedeutet, dass in verrasteter Drehposition ein Steckstift 21 in die Stiftaufnahme 22 eingefügt werden kann. In 4C ist eine noch spätere Situation gezeigt, bei der der Steckstift 21 in die Stiftaufnahme 22 eingefügt ist.
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Im Allgemeinen sind die Rastnasen 11 in den Rastaufnahmen 31 nicht vorgespannt. Vielmehr ist es sogar bevorzugt, wenn die Rastnasen 11 mit axialem und/oder radialem Spiel in den Rastaufnahmen 31 aufgenommen sind. Demnach weist bei einem an einem Regalboden 80 montierten Stützelement 1 eine Rastnase 11 vorteilhaft einen kleine axiale Lücke 32 zum Absatz 30 (axiales Spiel) und/oder eine kleine radiale Lücke 33 zur Mantelfläche 19 (radiales Spiel) auf. Hierdurch können Montagetoleranzen und unterschiedliche thermische Ausdehnungen der im Ofenregalelement 90 eingesetzten keramischen Materialien ausgeglichen werden.
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Denkbar wäre auch, dass am Zapfen 7 nur eine einzige Rastnase 11 angeordnet ist, die wahlweise in einer von zwei Rastaufnahmen 31 verrastet werden kann, die so angeordnet sind, dass die Rastnase 11 bei Drehen des Zapfens 7 in der einen Drehrichtung in der einen Rastaufnahme verrastet und bei Drehen des Zapfens 7 in der anderen Drehrichtung in der anderen Rastaufnahme 31 verrastet. Dies hat den Vorteil, dass die Rastnase unabhängig von der Drehrichtung stets in einer Rastaufnahme verrastbar ist.
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In 5 ist der Querschnitt durch zwei Ofenregalelemente 90 des Ofenregals 100 von 1 gezeigt. Gut erkennbar ist, dass das Unterteil 3 des Stützelements 1 des oberen Regalbodens 80 mit seiner unteren Unterteilfläche 15 ausschließlich der oberen Tellerfläche 10 des darunter befindlichen Oberteils 2 des unteren Regalbodens 80 aufliegt. Der Zentrierbund 8 des Oberteils 2 ist in der Öffnung 12 des darüber befindlichen Unterteils 3 aufgenommen. Der in der Bohrung angeordnete Steckstift 21 sitzt einer Rastnase 11 auf.
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Das in 1 gezeigte Ofenregal 100 kann in einfacher Weise montiert und demontiert werden. Für die Demontage eines Stützelements 1 von einem Regalboden 80 ist der Steckstift 21 aus der Bohrung 22 zu entfernen, gefolgt von einem Drehen des Oberteils 2 relativ zum Unterteil in gegensätzlicher Drehrichtung wie zum Verrasten, sodass die Rastnasen 11 außer Eingriff mit den Absätzen 30 gelangen und der Zapfen 7 aus der Öffnung 12 entfernt werden kann.
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Die Stützelemente 1 und die Regalböden 80 sind aus einem hoch temperaturfesten keramischen Material, wie z.B. Siliziumcarbid oder Mullit gefertigt.
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Wie sich aus vorstehender Erfindungsbeschreibung ergibt, zeigt die Erfindung ein neuartiges mehrteiliges keramisches Stützelement, bei dem Ober- und Unterteil zur Fixierung eines Regalbodens axial durch eine Rastverbindung lösbar verbindbar sind. Die Nachteile einer Schraubverbindung, insbesondere die Gefahr einer Änderung von Abstand und Lage von Regalböden, können in vorteilhafter Weise vermieden werden. Dies ist besonders wichtig bei automatisierten Produktionsabläufen wie sie im industriellen Umfeld typisch sind, bei denen Störungen aufgrund nicht passender Greif- und Ablagepositionen von Roboter-Greifarmen zu vermeiden sind.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- Stützelement
- 2
- Oberteil
- 3
- Unterteil
- 4
- tellerförmiger Ansatz
- 5
- Telleroberseite
- 6
- Tellerunterseite
- 7
- Zapfen
- 8
- Zentrierbund
- 9
- untere Tellerfläche
- 10
- obere Tellerfläche
- 11
- Rastnase
- 12
- Öffnung
- 13
- Unterteiloberseite
- 14
- Unterteilunterseite
- 15
- untere Unterteilfläche
- 16
- obere Unterteilfläche
- 17
- oberer Bereich
- 18
- unterer Bereich
- 19
- Mantelfläche
- 20
- Ausbuchtung
- 21
- Steckstift
- 22
- Stiftaufnahme
- 23
- Oberteil-Stiftaufnahmeabschnitt
- 24
- Unterteil-Stiftaufnahmeabschnitt
- 25
- Durchbrechung
- 26
- Regalbodenunterseite
- 27
- Regalbodenoberseite
- 28
- untere Regalbodenfläche
- 29
- obere Regalbodenfläche
- 30
- Absatz
- 31
- Rastaufnahme
- 32
- axiale Lücke
- 33
- radiale Lücke
- 80
- Regalboden
- 90
- Ofenregalelement
- 100
- Ofenregal
