ITMI940094A1 - Forno periodico - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

FORNO PERIODICO

DESCRIZIONE

L'invenzione riguarda un forno operante periodicamente (discontinuativamente) per la cottura di pezzi, in particolare astiformi. Con l'espressione pezzi astiformi si intendono quei pezzi, in particolare ceramici, la cui lunghezza è un multiplo della loro larghezza e del loro spessore. Vi appartengono per esempio tubi, aste, travi o simili. Un caso di applicazione speciale, alla quale però l’invenzione non è limitata, è un forno periodico per la cottura di rulli per forni a rulli.

I rulli di tale tipo possono presentare una lunghezza di più metri. Essi sono costituiti per esempio da AI2O3. A seconda del materiale, sono necessarie temperature di cottura fino a 1.500, a volte fino a 1.700° C.

Secondo una tecnica nota comunemente diffusa, i rulli di tale tipo vengono confezionati su mezzi ausiliari di trattamento a montante e vengono trattati in un forno a suola mobile 0 in un forno a camera. A seconda della lunghezza dei rulli, questi montanti vengono posti essi stessi nel forno, oppure disposti su un carrello del forno.

L'orientamento dei rulli sui montanti è verticale, perché una cottura orizzontale non è possibile a causa della tendenza alla deformazione del pezzo ceramico.

Poiché però proprio per il caso di applicazione citato si richiede una elevata precisione (stabilità dimensionale) dei rulli durante e dopo la cottura, occorre mettere in conto che con i mezzi ausiliari di trattamento (montanti) può, da un lato, venire raggiunta soltanto una densità di riempimento insoddisfacente e, dall'altro lato, la massa molto grande dei mezzi ausiliari di trattamento deve venire anch'essa riscaldata e raffreddata. Ne risulta un considerevole consumo di energia. Poiché i cicli di cottura per rulli di tale tipo durano fino a 2 giorni e il prelievo del materiale cotto e la sua ricarica nel forno richiedono da 1 ad 1 1/2 altri giorni, anche la potenzialità ottenibile con un tale forno è insoddisfacente.

Partendo da questo stato della tecnica è scopo dell'invenzione mettere a disposizione un forno periodico per la cottura partico lami ente di pezzi astiformi, che consenta una densità di riempimento più elevata, un caricamento più semplice e un consumo di energia minore.

A differenza del confezionamento finora noto, che avviene in piedi, su montanti, il concetto su cui è basata l'invenzione è quello di trattare il materiale da cuocere in sospensione.

Poiché però nel caso di un confezionamento in sospensione dei pezzi il caricamento e il prelievo del materiale da cuocere richiedono un considerevole dispendio tecnico e di tempo, l'invenzione prevedere contemporaneamente di eseguire il forno con una volta di forno asportabile. In tal modo la volta del forno, con i pezzi confezionati in sospensione da essa, può venire sollevata e spostata su un luogo esterno al forno. Mentre quindi esternamente al forno avviene il prelievo del materiale cotto e la ricarica, parallelamente a ciò, all'occorrenza, una seconda volta di forno può venire collocata con pezzi già preconfezionati sulle pareti del forno, e può venire eseguito un altro ciclo di cottura.

Particolarmente nel caso della forma di esecuzione ultima citata vengono quindi eliminati quasi tutti i tempi morti fra i singoli cicli di cottura.

Nella sua forma di esecuzione più generale l'invenzione riguarda un forno periodico per il trattamento di pezzi, particolarmente astiformi, con le seguenti caratteristiche:

- la volta del forno è asportabile dalle pareti laterali del forno (che comprendono anche la porta del forno),

- dalla volta del forno una molteplicità di ancoraggi si estende verso il basso (in direzione del vano del forno),

- fra ancoraggi contigui si estendono mezzi di supporto per l'alloggiamento in sospensione dei pezzi da cuocere.

Per la realizzazione concreta di questo forno l'invenzione propone una molteplicità di forme di esecuzione.

Innanzitutto è previsto di sospendere la volta del forno su una struttura portante disposta sopra e accanto al forno. Tramite questa struttura portante la volta del forno può venire sollevata, spostata lateralmente (preferibilmente dopo l'apertura della porta, lungo l'apertura della porta stessa) e dopo una ricarica con materiale da cuocere può venire ricondotta sopra il forno e ricollocata sulle pareti del forno.

A tale riguardo è particolarmente vantaggioso che la struttura portante sia spostabile idraulicamente, pneumaticamente o elettricamente. Poiché i singoli pezzi astiformi - come ancor meglio chiarito nel seguito - non possono venire fissati rigidamente agli ancoraggi, la struttura portante di per sé stabile offre il vantaggio di un movimento esente da scuotimenti della volta del forno fra forno e posto di montaggio.

La volta del forno può essere composta da segmenti ceramici, i segmenti venendo fissati a travi sovrapposte, che sono a loro volta articolate esse stesse alla struttura portante.

Il fissaggio dei segmenti alle travi avviene a sua volta in sospensione. La struttura a segmenti e il fissaggio in sospensione alle travi ha il vantaggio che aH'occorrenza singoli segmenti possono venire sostituiti fra i cicli di cottura, perché tutti gli elementi strutturali sono fissati amovibilmente fra loro.

Per la disposizione degli ancoraggi sono parimenti a disposizione dell'esperto diverse possibilità di realizzazione. Fondamentalmente è possibile articolare direttamente gli ancoraggi sul lato inferiore della volta del forno. Poiché però gli ancoraggi, per un opportuno riempimento, devono assorbire una forza di trazione considerevole, questa verrebbe trasmessa corrispondentemente alla volta del forno. Ciò richiederebbe un corrispondente dimensionamento della volta del forno. Se ciò non è possibile o non è desiderabile, una forma di esecuzione dell'invenzione prevede di introdurre gli ancoraggi dall'esterno attraverso la volta del forno. Gli ancoraggi possono pertanto venire fìssati superiormente alla volta del forno, direttamente o indirettamente alle travi o alla struttura portante, in modo amovibile.

Vengono pertanto messe in conto piccole tolleranze fra gli ancoraggi e le corrispondenti cavità nella volta del forno. Si è però constatato che la perdita di energia a ciò connessa è minima a confronto dei vantaggi ottenibili con il forno.

Gli ancoraggi stessi possono essere costituiti da elementi astiformi, per esempio tubi a sezione circolare o quadrangolare (quadrata). Essi possono anche essere eseguiti come profilati pieni.

Come materiale per gli ancoraggi di tale tipo sono disponibili per esempio il carburo di silicio ricristallizzato oppure materiali a base di zaffiro.

Gli ancoraggi vengono confezionati con una determinata distanza gli uni dagli altri, la distanza tra gli ancoraggi essendo preferibilmente uniforme. Corrispondentemente, la volta del forno presenta una molteplicità di fori passanti.

Secondo una forma di esecuzione alternativa, gli ancoraggi sono costituiti da elementi a forma di piastra. Anche in questo caso essi possono venire costituiti dai materiali sopra citati.

Il fissaggio degli ancoraggi alle travi o alla struttura portante può avvenire in modi diversi. Per esempio, gli ancoraggi possono presentare, sul tratto d’estremità superiore libero, fori attraverso i quali vengono inserite spine.

Alla loro estremità libera sporgente nel vano del forno gli ancoraggi sono eseguiti in modo da poter alloggiare corrispondenti mezzi di supporto per i pezzi astiformi da cuocere. Nel caso più semplice gli ancoraggi presentano a tale scopo alla loro estremità inferiore un ispessimento. Se per esempio quattro ancoraggi sono disposti ai vertici di una superficie quadrata o rettangolare, fra di essi è collocabile un mezzo di supporto corrispondente, quadrato o rettangolare, per esempio una piastra provvista di fori, su questi ispessimenti. I pezzi astiformi da cuocere possono quindi venire condotti attraverso i fori dei mezzi di supporto e possono venire ancorati al di sopra dei mezzi di supporto, in modo da pendere liberamente verso il basso. Anche questo ancoraggio può per esempio avvenire per il fatto che i pezzi alla loro estremità libera superiore presentano un foro passante radiale, attraverso il quale viene inserita una spina. Queste spine possono essere costituite da un materiale cotto, della stessa qualità dei pezzi da cuocere.

Così pure, è però anche possibile, particolarmente con l'impiego di elementi di ancoraggio a forma di piastra, disporre fra ancoraggi contigui mezzi di supporto astiformi a distanza reciproca, fra i quali vengono quindi disposti e fissati in sospensione nel modo sopra descritto i pezzi da cuocere.

I mezzi di supporto sopra citati - poiché si trovano nel vano del forno -devono essere costituiti da materiali corrispondentemente termoresistenti e meccanicamente stabili. Anche per essi possono essere utilizzabili per esempio materiali a base di carburo di silicio.

La volta stessa del forno e/o i suoi segmenti possono essere composti da materiale ceramico fibroso. E' però anche possibile murare la volta del forno o suoi segmenti, i segmenti venendo quindi collegati tra loro in modo noto. Addizionalmente, una volta di forno così murata, o suoi segmenti, possono venire ricoperti inferiormente e/o superiormente con un feltro di fibre.

La scelta del materiale per la volta del forno è fra l'altro anche dipendente dalla necessaria temperatura di combustione nel forno. Oggigiorno vengono impiegati materiali fibrosi per temperatura del forno fino ad un massimo di 1.600° C. Una volta di forno murata, i cui mattoni siano composti per esempio da corindone a sfere cave, può venire impiegata anche per temperature più elevate. Dato il collocamento amovibile della volta del forno sulle pareti del forno, per ottenere ciononostante una tenuta sufficiente, uno sviluppo dell'invenzione prevede di chiudere a tenuta di gas mediante una tenuta il coperchio del forno rispetto alle pareti del forno.

I vantaggi del forno secondo l'invenzione sono evidenti: il fabbisogno di mezzi ausiliari di trattamento viene ridotto al minimo. I mezzi ausiliari di trattamento sono costituiti ancora soltanto dagli ancoraggi nonché dai mezzi di supporto incastrati fra gli ancoraggi. In tal modo, soltanto una quantità molto piccola di mezzi ausiliari di trattamento viene ancora riscaldata e raffreddata durante il processo di cottura. Il fabbisogno di energia può così essere ridotto di almeno il 20%. Inoltre, il confezionamento (caricamento) del forno viene considerevolmente semplificato. Come sopra accennato, con l'impiego di due volte di forno è possibile di volta in volta caricarne una, mentre l'altra è appoggiata sul fondo e il forno viene fatto marciare.

Il confezionamento della volta di forno avviene esternamente al forno in una posizione che sia facilmente accessibile. Così, i pezzi da cuocere (per esempio rulli per forni a rulli) vengono asportati dalla volta del forno esternamente al forno dopo la cottura, e viene agganciato nuovo materiale da cuocere. I vantaggi che ne derivano in termini di riduzione dei tempi di inattività del forno si ripercuotono in ugual misura positivamente sui costi complessivi dell'impianto del forno. Il forno può venire fatto marciare costantemente, per cui la potenzialità di produzione viene accresciuta. Però anche la densità di riempimento può ancora venire accresciuta per effetto della disposizione in sospensione e dell'eliminazione dei montanti impiegati secondo la tecnica nota.

Altre caratteristiche dell'invenzione si desumono dalle caratteristiche delle rivendicazioni dipendenti nonché dalla rimanente documentazione della domanda.

L'invenzione verrà meglio chiarita nel seguito con riferimento ad un esempio di esecuzione.

La singola figura mostra una sezione trasversale verticale di un forno secondo l'invenzione, con relativa struttura portante.

Il forno presenta una suola di forno 10, quattro pareti di forno 14 dotate di

(3⁄4ί) bruciatori 12 (una delle quali possiede una porta di forno) e una volta di forno indicata complessivamente con il numero di riferimento 16.

La volta di forno 16 è composta da segmenti 16a. Ciascun segmento 16a è costituito da una molteplicità di mattoni 18 cementati fra loro. I segmenti sono ricoperti ciascuno, superiormente e inferiormente, da un feltro di fibre ceramico 20.

Fra singoli mattoni dei segmenti 16a sono fissate piastrine metalliche 22, che sporgono verso l'alto dai pacchi di mattoni e dal feltro di fibre 20. Nel tratto sporgente verso l’alto delle piastrine 22 si trovano fori. Attraverso questi fori sono fatte passare aste 24 orientate orizzontalmente, e alle aste 24 sono fìssati tiranti 26 che si estendono verticalmente. I tiranti 26 sono a loro volta fissati alla loro estremità superiore in travi 28 che si estendono orizzontalmente e parallelamente alla volta 16 del forno, le quali sul lato esterno si appoggiano ciascuna su travi a U 30 contrapposte a coppie.

Come desumibile dalla figura, le travi 30 si estendono perpendicolarmente al piano del disegno. Ciascun segmento 16a della volta 16 del forno è supportato da una coppia di travi 30.

Dal disegno è inoltre desumibile che travi 30 contigue di segmenti 16a contigui presentano una distanza reciproca, il cui scopo e la cui funzione verranno ancor meglio descritti nel seguito.

Le travi 30 si appoggiano esternamente su travi di profilato 32 orientate parallelamente al piano del disegno, le quali a loro volta sono fissate ad una struttura portante 34 che circonda e sovrasta la volta 16 del forno.

La struttura portante 34 sporge ai bordi oltre la volta del forno e viene ivi sostenuta su cilindri operanti idraulicamente, qui non meglio rappresentati. I cilindri servono rispettivamente per sollevare la struttura portante 34 e con essa la volta di forno 16 appesa alla struttura portante 34 dalle pareti laterali 14 e a ricollocarla sulle pareti laterali 14. A tale scopo, nella regione di collegamento fra volta 16 del forno e pareti laterali 14 è disposta una tenuta perimetrale, qui non meglio rappresentata.

L'intercapedine eseguita fra travi 30 contigue di segmenti 16a contigui serve fra l'altro per alloggiare tiranti 36, che con la loro estremità libera superiore sporgono dalle travi 30 e verso il basso sporgono attraverso corrispondenti aperture 38 della volta del forno 16 nel vano 40 del forno.

Nel tratto estremo superiore libero i tiranti 36 presentano fori, attraverso i quali sono fatte passare spine, con le quali i tiranti 36 vengono supportati nella regione di due travi 30 corrispondenti.

All'estremità libera inferiore i tiranti 36 presentano ispessimenti 36a, che servono per l'alloggiamento di travi 42. Sia i tiranti 36 che anche le travi 42 sono qui costituiti da carburo di silicio ricristailizzato.

In direzione verso il piano del disegno una molteplicità di tiranti 36 sono disposti contigui fra loro in un piano, ove fra ogni due tiranti 36 contigui nel piano del disegno o parallelamente al piano del disegno, una trave 42 è appoggiata sulle corrispondenti sporgenze 36a.

La distanza dei tiranti 36 (perpendicolarmente al piano del disegno) e quindi la distanza delle travi 42 è scelta in modo che i rulli 44 da cuocere possano venire fatti passare attraverso l'intercapedine eseguita fra travi contigue. 1 rulli 44, soltanto due dei quali sono rappresentati per maggior chiarezza, sporgono quindi con la loro estremità superiore al di sopra delle travi 42 e presentano ivi un foro, attraverso il quale viene inserita una spina, che a sua volta appoggia esternamente su travi contigue 42.

In tal modo si ottiene un confezionamento in sospensione dei rulli 44 fra travi contigue 42. E' evidente che in tal modo una molteplicità di rulli 44 possono venire disposti l'uno accanto all'altro fra travi contigue. A seconda del dimensionamento del vano 40 del forno e della lunghezza dei rulli 44, essi terminano con la loro estremità libera inferiore ad una determinata distanza al di sopra della suola 10 del forno.

In questo stato i rulli 44 vengono cotti, in modo di per sé noto.

Dopo la cottura (e dopo il raffreddamento) vengono attivati i cilindri idraulici, che sollevano verticalmente verso l'alto la volta 16 del forno, in misura tale che la volta del forno sia liberata dalle pareti laterali. La porta del forno viene aperta. In questo stato la struttura portante 34 e con essa la volta 16 del forno con i rulli 44 sospesi fra le travi 42 vengono fatti traslare lateralmente attraverso l'apertura della porta verso un posto di prelievo. I rulli 44 cotti possono ivi venire prelevati, e rulli 44 nuovi non trattati possono venire a loro volta agganciati nel modo descritto.

Qualora ciò sia desiderabile per motivi di capacità, rientra nell'ambito dell'invenzione il condurre, durante lo smontaggio e la ricarica dei rulli 44, una seconda volta di forno 16 già preconfezionata, in direzione inversa a quella sopra descritta, sopra il vano di forno 40 e il riabbassarla sulle pareti di forno 14, perché venga sottoposta al trattamento durante lo smontaggio/ricarica. In tal modo vengono evitati tempi morti del forno.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Forno periodico per la cottura di pezzi, in particolare astiformi, con le seguenti caratteristiche: 1.1 la volta del forno (16) è asportabile dalle pareti laterali (14) del forno, 1.2 dalla volta del forno (16) si estende verso il basso (in direzione del vano del forno) una molteplicità di ancoraggi (36), 1.3 fra ancoraggi (36) contigui si estendono mezzi di supporto (42) per l'alloggiamento in sospensione dei pezzi da cuocere.
2. 2. Forno secondo la rivendicazione 1, nel quale la volta (16) del forno è sospesa da una struttura portante (34) disposta al di sopra e accanto al forno.
3. 3. Forno secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la volta (16) del forno è composta da segmenti ceramici (16a) e i segmenti (16a) sono fissati a travi (30) disposte al di sopra, le quali sono esse stesse articolate a loro volta alla struttura portante (34).
4. 4. Forno secondo la rivendicazione 3, nel quale i segmenti (16a) sono fissati in sospensione alle travi (30).
5. 5. Forno secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, nel quale gli ancoraggi (36) sporgono dall’esterno attraverso la volta (16) del forno.
6. 6. Forno secondo la rivendicazione 5, nel quale gli ancoraggi (36) sono fissati amovibilmente, direttamente o indirettamente, alle travi (30).
7. 7. Forno secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, nel quale gli ancoraggi (36) sono costituiti da elementi astiformi.
8. 8. Forno secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, nel quale gli ancoraggi sono costituiti da elementi a forma di piastre.
9. 9. Forno secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, nel quale gli ancoraggi (36) alla loro estremità libera sporgente nel vano (40) del forno sono eseguiti con un ispessimento (36a) per l'alloggiamento dei mezzi di supporto (42).
10. 10. Forno secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui i mezzi di supporto (42a) sono costituiti da elementi astiformi, nei quali o fra i quali i pezzi da cuocere sono fissati in sospensione.
11. 11. Forno secondo una delle rivendicazioni da 1 a 10, nel quale la volta (16) del forno è costituita da materiale fibroso ceramico.
12. 12. Forno secondo una delle rivendicazioni da 1 a 11, in cui la struttura portante (34) è eseguita spostabile idraulicamente, pneumaticamente, o elettricamente ed è eseguita in modo che la volta (16) del forno, sollevabile dalle pareti (14) del forno, sia traslabile successivamente in una posizione al di fuori della regione del forno.
13. 13. Forno secondo una delle rivendicazioni da 1 a 12, in cui la struttura portante (34) è traslabile lungo un percorso che si estende attraverso l'apertura della porta del forno.
14. 14. Forno secondo una delle rivendicazioni da 1 a 13, in cui la volta (16) del forno è chiudibile a tenuta di gas rispetto alle pareti (14) del forno tramite una guarnizione di tenuta.
15. 15. Forno secondo una delle rivendicazioni da 1 a 14, in cui gli ancoraggi (36) e/o i mezzi di supporto (42) sono costituiti da carburo di silicio ricristallizzato o zaffiro.