JP2008528919A - 熱膨張の所定の補償を伴うキルンランカート - Google Patents

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Abstract

本発明は、特にセラミック製品を焼成するために、キルンランを支持し、積層し、搬送するための装置であって、支持体(3)と、特にキルンランを配置するための1又は複数の支持部材がその上に設けられるキャリアビーム(6)及びクロスビームのような支持ビームとから成るアセンブリを備える装置に関する。この場合、少なくとも1つの支持ビーム(6)を支持するために、実質的に支持ビーム(6)の方向に移動可能に配置される支持本体(13)を備える少なくとも1つのルーズベアリングが設けられる。
【選択図】 図4

Description

本発明は、特許請求項1の前段特徴部分に係る、特にセラミック製品を焼成するときに、キルンランを支持し、積層し、搬送するための装置に関する。
セラミック製品を製造するためには、これらのセラミック製品をキルン内で焼成しなければならない。これらのセラミック製品は、オーブンに対して搬入及び搬出するため、オーブン内へ移動でき且つ再び取り去ることができる装置上に支持されることが好ましい。従来技術では、この目的のために、支持アセンブリで作られている耐火性の上部構造体(キルンカート上部構造体)を備える各キルンカートが知られており、支持アセンブリにおいては、セラミック製品又は一般的にはキルンラン(kiln run)のための各ホルダ又は支持システムが、幾つかの支持体、支持キャリア、例えばキャリアビーム、クロスビーム、大型プレート又は同様のものから形成される。
既知の実施形態によれば、支持体には、キャリアビームを受けることができる窓開口が設けられている。一般的に、支持体は矩形チューブとして設けられ、それにより、矩形チューブの2つの対向する側壁に窓開口が設けられる。一般的に矩形チューブとしても設けられるキャリアビームを挿入すると、それにより、支持体において、1つのそれぞれの側壁において、キャリアビームの2つの支持位置が形成される。これは、結果として、支持体又はキャリアビームが不正確である場合或いは変形する場合に等しい負荷が支持体に形成されず、ことによるとキャリアビームが一方の側壁だけに載置し、極端な場合、点状の接触部位が形成されることさえあるという欠点をもたらす。これにより、対応するモーメントの誘発を伴う支持体の片側負荷を招き、これは、支持体やキャリアビーム等のために一般的に使用され且つセラミックキルンランの高い焼成温度に適していなければならない材料を用いる場合に特に問題となる。一般的に、セラミック材料、例えばAl、RSiC、SiSiC、NSiC又はムライトは、キルンカートの上部構造体において使用されており、引張り負荷及び/又は曲げ負荷に対して感度が高いことが知られている。
特に、窓開口及びキャリアビームが水平に位置合わせされていない場合に側壁に点状接触部位が形成され、それにより、支持体及びキャリアビームからセラミック材料が欠け落ちるという危険が生じることは不都合である。キャリアビームの弾性曲げにより、キャリアビームにセラミックキルンランが積み込まれると、側壁上のキャリアビームの支持位置における応力ピークが増大される場合がある。
負荷ピークの更なる増強は、1000℃を越える一般的な焼成温度では材料の熱膨張に起因して支持構造の特定の構成要素間で、したがってキャリアビームと支持体との間でも動きが必然的に生じるという事実によって引き起こされる可能性もある。2つの支持体の側壁上におけるキャリアビームの表面支持に起因して、キャリアビームと支持体との間で大きな量の摩擦が生じる。この大きな量の摩擦に起因して、キャリアビームの熱膨張を所定の態様で解放することができず、これにより、高い横力の伝達が起こり得るようになる。
これらの欠点を排除するために様々な方法が提案された。例えば、円筒状又は凸状に形成することもできるキャリアプレートを窓開口内に挿入することにより、側壁とキャリアビームとの間で所定の接触領域が確保されなければならない。また、キャリアビームの点接触が起こり得る場合には、窓開口の側壁での欠け落ちが回避されなければならない。特許文献独国特許第203 05 182 U1号は、例えば、支持体内に装着され且つ窓開口に対して垂直な異なる形状の支持本体上でキャリアビームを支持することを提供している。この場合、これらの支持本体は、支持体内に挿入され、或いは、緩くではあるが正確に嵌合して支持体に結合される。これにより、キャリアビームと支持本体との間で線状支持部の高い量の摩擦が維持されてしまい、加熱中及び冷却中におけるキャリアビームと支持体との間の熱膨張を所定の態様で解放することができない。
したがって、本発明の目的は、キルンラン、特にセラミック製品を焼成するためのキルンランを保持し、支持し又は積層し、搬送するための装置であって、前述した従来技術の欠点を回避する装置を提供することである。特に、所定の信頼できる態様でキャリアビームの熱膨張を解放する装置が提供されなければならない。また、この解放は、重いセラミック製品、例えば洗面器及び便器が装置上に支持されるときに起こらなければならない。更に、この装置は簡単に製造できなければならない。
上記目的は、特許請求項1の特徴を有する装置により本発明にしたがって達成される。この場合、装置の有利な実施形態が従属請求項の対象である。
特にセラミック製品を焼成するためにキルンランを支持し、積層し、搬送するための本発明に係る装置は、支持体と、上記支持体で受けられる支持ビーム、特にキルンランを配置するための1又は複数の支持体がその上に設けられるキャリアビーム、クロスビーム、大型プレート又は同様のものとから成るアセンブリを備えている。少なくとも1つの支持キャリアを支持するために、実質的に支持キャリアの方向に移動可能に配置される支持本体を備える少なくとも1つのルーズベアリングが設けられる。支持キャリアに対する方向の基準は、常に、この要素の側方の長手方向延在部分を参照する。
本発明は、例えばキャリアビームと支持体との間の高い静止摩擦がキャリアビームの熱膨張の解放を完全に阻止できる理由であるという所見に基づいている。本発明において、高い静止摩擦は、著しく小さい転がり摩擦に置き換えられ、一方ではキャリアビームとクロスビーム又は同様のものと支持本体との間で除去され、他方では支持本体と支持本体の受け部との間で除去される。静止摩擦及び動摩擦を回避するルーズベアリングにより、支持ビームの熱膨張の所定の信頼できる解放が確保され、それにより、キルンカート上部構造体のセラミック材料の破損の虞及びピーク応力を回避できる。
好ましい実施形態において、ルーズベアリングは、2つの支持体によって窓開口内で受けられるキャリアビームのベアリングとして設けられる。したがって、キャリアビームのルーズベアリングの支持本体は、支持体の窓開口内に実質的に挿入されるとともに、窓開口の方向及びキャリアビームに対して垂直であり、支持体の外面でキャリアビームと略平行に延びる2つの平行な長穴によって形成されるガイド内にある。このように、キャリアビームのルーズベアリングを好ましくは矩形チューブとして形成される支持体に対して非常に容易に組み込むことができるとともに、幾つかのルーズベアリングを1つの支持体内に容易に収容することができる。
支持本体により、キャリアビームの負荷、場合により更なる支持ビームの負荷、及び、キルンランの負荷が支持体の側壁に伝えられ、それにより、テンションが増大できる。ここで、キャリアビームを通過するための支持体の窓開口の下端及び/又は上端に、好ましくは、丸みを帯びた角部及び/又は特に半円のような円弧が設けられると、窓開口の角部でノッチ効果による応力集中が避けられるため、支持体における圧縮応力分布が向上される。
他の好ましい実施形態において、ルーズベアリングは、2つのキャリアビーム上に受けられるクロスビーム又は大型プレートのベアリングとして設けられる。この場合、横方向ビーム又は大型プレートのルーズベアリングの支持本体はキャリアビームの上面の上に緩く載置し、上側面には支持本体のための少なくとも1つの側方ストッパが設けられる。したがって、この支持キャリアの支持部は、特に有利な態様でキルンカート上部構造体に組み込まれる。これにより、この支持キャリアの固定ベアリングを、実質的に直線的な支持又は支持領域を伴う支持が形成されるように構成することができ、それにより、高い静止摩擦が確保される。しかしながら、他の固定手段及び適切な設計固定も可能である。
その上にクロスビーム又は大型プレートのルーズベアリングが設けられるキャリアビームの上側面は、横方向で連続的に平坦に設けられる。また、上側面は、1つ以上の横方向に延びる凹部を有することもできる。それらの凹部上又は凹部内でルーズベアリングの支持本体は移動することができ、その場合、キャリアビーム上における支持本体の位置は固定される。また、このようにすれば、キャリアビーム上の支持本体の支持面を減らすことができ、転がり摩擦だけが有効である。
好ましい実施形態において、ルーズベアリングは水平方向に対して傾けられており、したがって、ルーズベアリングは垂直な立ち上がり部を有している。このようにして、支持本体は、垂直方向に低い位置で支持キャリアの前方に配置され、その結果、垂直方向に高い位置への転がりによって加熱中の支持キャリアの膨張が補償される。ルーズベアリングからの支持キャリアの除去後或いは冷却に起因する収縮後、支持本体は低い位置へと独立に転がる。これにより、ルーズベアリングは常に冷却状態でこのような基本位置をとり、その結果、熱膨張を補償する動きが可能になる。或いは、ルーズベアリングのための横方向ビームを、プリズム状に設けること、したがって、屋根のように形成することもでき、また、横方向ビームに側方ストッパ縁部を設けることができるとともに、横方向ビームがルーズローリング支持本体を備えることができる。このように、ルーズベアリングは2つの側への熱膨張を補償することができる。
支持本体が長穴ガイドからスライドする危険を防ぐため、支持本体は、2つの側面に、小型ピニオン、又は、ダンベル形状の補強材、したがって例えば支持本体の中央部分よりも大きい直径を有するディスクを有することができる。しかし、他の種類の側方ガイドも可能である。例えば、ピニオン又はダンベル形状の補強材は、キャリアビームの上側面の横方向に延びる凹部と係合することができる。
続いて、概略図を参照しながら、キルンランを支持し、積層し、搬送するための装置の一実施形態について説明する。
図1は、既知のタイプのキルンカート2上に装着されるキルンラン1を積層して搬送するための本発明に係る装置の一実施形態の極めて概略的な図を示している。本発明に係るこの装置1は矩形パターンで配置される4つの垂直支持体3、3’、4、4’を備えており、これらのうちの2つ3、4及び3’、4’はそれぞれキャリアビーム5、5’、6、6’の列を受けて支持する。したがって、支持体の対3、4及び3’、4’の特定のキャリアビーム5、6、5’、6’は平行な水平面内に配置される。このように対向するキャリアビームの対5、6及び5’、6’上には、再び、キャリアビーム5、5’、6、6’及び支持体3、3’、4、4’に対して垂直に延びるクロスビーム7の列が配置される。本発明に係る装置1上には、キルンラン、特にセラミックキルンランを支持して積層することができるとともに、オーブンカート2を介して搬送することができる。このようなオーブンカート2は、キルンに対するキルンランの容易な搬入及び搬出を可能にする。その場合、これらのプロセスは、このようなキルンカートを用いて自動化することもできる。また、キャリアビーム5、5’、6、6’上に大きなプレートを配置し、その上でキルンランを支持して積層して搬送することもできる。
図2は、支持体3、4におけるキャリアビーム6の受け部で切断した断面図で、本発明に係る装置1を示している。これらの受け部は異なって設けられており、これらの受け部については、それぞれの詳細部U、Wを拡大して示す図3及び図4を参照して以下で更に詳しく説明する。特に、図3はキャリアビーム6のための固定ベアリングを示しており、また、図4はキャリアビーム6のためのルーズベアリングを示している。ルーズベアリングは、支持体4の窓開口8内に形成されるとともに支持本体9を備えており、支持本体9上にはキャリアビーム6が窪み10を用いて載置する。キャリアビーム6は、窪み10の内面により支持本体9上に接線方向で載置しており、それにより、直線的な支持が形成されるようになっている。支持本体9は、支持体4の窓開口8の方向に対して垂直な面内に配置されており、支持体4の側壁にある1つの各開口11内に受けられる。窓開口8及び支持本体9は、キャリアビーム6のサイズに応じてこのように互いに対して配置されて寸法付けられ、それにより、キャリアビーム6は窓開口8の上側角部及び下側角部と接触しない。窪み10の側縁部は、支持本体9に対するキャリアビーム6のスライドを制限し、それにより、固定ベアリングにおける支持本体9上にキャリアビーム6を固定する。これは、キャリアビームにキルンランの重みが加えられるときに、より安全に機能する。このように、支持本体9は、回転可能な態様で或いは固定された態様で開口11内に配置することができる。
図4に示されるキャリアビーム6のルーズベアリングは、支持体3の窓開口12内に配置されるとともに支持本体13を備えており、支持本体13上には支持ビーム6が載置する。ルーズベアリングの支持本体13は、図示の実施形態では支持体3の側面で互いに平行に延び且つ水平に対して傾き、したがって垂直な立ち上がりを伴う2つの長穴14内に受けられる。支持本体13の直径は、支持本体13が図4に示されない高い位置から図示の低い位置へと独立して容易に転がることがきるように長穴14の開口に対して選択される。支持本体13及び窓開口12は、キャリアビーム6のサイズに応じてこのように互いに対して配置されて寸法付けられ、それにより、キャリアビーム6は窓開口12の上側角部及び下側角部と接触しない。
キャリアビーム6は図2に示されるように支持され、それにより、支持本体13の長穴ガイド14は固定ベアリングの方向で下方へと傾けられている。キャリアビーム6の温度に関連する長手方向の膨張の場合、キャリアビームは、固定ベアリングから始まってルーズベアリングの方向で膨張して越えることができる。これにより、キャリアビーム6は、支持本体13上の直線状の支持面により転がり動作で案内される。この場合、支持本体13は垂直方向に低い位置から垂直方向に高い位置へと長穴ガイド14内で転がされる。その結果、長穴ガイド14の水平勾配が調整され、それにより、キャリアビーム6が2ミリメートルほど上昇されるだけで、キルンランのスライドが回避される。キャリアビーム6が冷却に起因して再び収縮する場合、或いは、キャリアビーム6が支持体3のルーズベアリングから離昇される場合には、支持本体13が長穴ガイド14内で下側位置へと再び転がり、ルーズベアリングがキャリアビーム6の他の熱膨張を補償することができる。
支持ビーム、特にキャリアビーム6はそれぞれ、固定ベアリング及びルーズベアリングによって支持されることが好ましい。ルーズベアリングの長さは、セラミック材料の熱膨張係数、キャリアビームの長さ、キルンの温度変動幅に応じて選択されなければならない。大きな熱膨張が補償されなければならないとき、或いは、例えば支持体の小さな幅に起因してルーズベアリングの長さが短い場合に支持キャリアの大きな垂直上昇を扱わなければならないときには、支持キャリアを2つのルーズベアリング上に配置することもできる。これにより、必要な垂直上昇を半分にカットすることができ、支持ビームが実質的に常に水平状態のままとなる。
図5は、図2に係るキャリアビーム6の固定ベアリングを貫く断面図で、クロスビーム7の固定ベアリングをキャリアビーム6のルーズベアリングと関連して示している。この場合、支持体4内で良好な圧力分布を得るために、支持体4の窓開口8には半円状の上側縁部及び下側縁部が設けられている。キャリアビーム6は、開口11内に配置される支持本体9上に載置している。キャリアビーム6は、丸みを帯びた角部を備えており、窓開口8の側壁と接触することなく窓開口8を貫通して延びている。したがって、材料の損傷、特に支持体4及びキャリアビーム6における摩耗を確実に回避できる。キャリアビーム6の上側面15は、その平坦な形状によりクロスビーム7の表面支持部を形成している。キャリアビーム6上におけるクロスビーム7の支持部の大きな表面及び両方のビーム6、7間の摩擦に起因して、上記支持部はクロスビーム7のための固定ベアリングを形成する。無論、横方向ビーム7を設計措置によりキャリアビーム6に対して固定することもできる。
図6は、固定ベアリングを有するキャリアビーム5上に配置されるクロスビーム7のルーズベアリングを示している。すなわち、キャリアビーム5は、屋根のように中央が側方に立ち上がって側部が下がるように設けられた、したがって、プリズム状に設けられた、上側面16を有している。キャリアビーム5の両側には、側方に延び且つキャリアビーム5の上側面16に対する支持本体18の横方向移動を側方で制限するストッパ縁部17が設けられている。支持本体18の長さはクロスビーム7の幅にほぼ対応している。支持本体18は、ストッパ縁部17間でプリズム状の上側面16上を自由に移動できる。これにより、横方向ビーム7は、支持本体18上の直線的な支持部を用いて支持されるとともに、支持本体18上にわたる転がり動作によって熱膨張を補償できる。ここでも、図4に示される支持ビーム6のルーズベアリングと同様に、支持本体18のガイド16に水平勾配が与えられ、そのため、支持本体18は重力によりストッパ縁部17におけるその初期位置へと戻る。これにより、横方向ビーム7のルーズベアリングは、横方向ビーム7の熱膨張を常に補償できる。
2つの支持体間での支持アセンブリの特に大きなキャリアビームの曲げを回避するため、更なる支持体を設けることができる。この更なる支持体は、キャリアビームと一直線上に設けられ、固定ベアリング及びルーズベアリングのそれぞれを備え或いは固定ベアリング又はルーズベアリングを備えている。このように、側方に連続的に配置されるキャリアビームを有するチェーンアセンブリが可能になり、これにより、例えば3つの支持体上に支持されるキャリアビームの欠点(支持体の傾斜、不正確さなど)が回避される。無論、同じ方法を用いて、長い横方向ビームを、互いに前後に配置され且つそれぞれが外側キャリアビーム及び共通の中央キャリアビーム上に載置するとともに2つの外側キャリア間に載置する横方向ビームと置き換えることもできる。
図6に示されるクロスビーム7のためのプリズム状のルーズベアリングは、両方の側部上で水平に傾けられる支持本体18のガイドにより、連続して配置される2つのビーム7の熱膨張動作に適合される。このように、このルーズベアリングは、2つの固定ベアリング間に有利に配置することができるとともに、一方の固定ベアリング及び他方の固定ベアリングのクロスビーム7における熱膨張を補償する支持部を形成することができる。無論、連続的に傾けられた面上で転がることができるように支持され且つ2つのストッパ縁部17間に配置される支持本体18をルーズベアリングに設けることもでき、それにより、一方向で熱膨張を補償するためにルーズベアリングを使用できる。
図7及び図8は、長穴ガイド14内の2つの支持本体19、20のガイドの形状が異なるキャリアビーム5、5’、6、6’のためのルーズベアリングの2つの実施形態を示している。特に、支持体3は、キャリアビーム5、5’、6、6’(図示せず)を受けるための窓開口12と長穴ガイド14とを伴って示されている。この場合、図7の支持本体19は円筒形状を有しており、その前面には2つのダンベル形状の補強材21が配置されている。このような支持本体19のダンベル補強材21は、支持本体19を長穴ガイド14内に挿入することができるように、長穴ガイド14の断面よりも僅かに小さい直径を有している。図7に示されるように、支持本体19は長穴ガイド14の下側縁部上に載置しており、また、ダンベル形状の補強材21は外側で長穴ガイド14の背後に達しており、ダンベル形状補強材21と長穴ガイド14とが互いに接触しないようになっている。これにより、摩擦損失が最小限に抑えられる一方で、支持本体19が長穴ガイド14から抜け出ることがなくなる。ダンベルの端部を延ばすとともに、切り欠かれたキャリアビームをダンベルの端部が外側で受けることもできる。これにより、支持体の切り欠きを省くことができる。また、図8は、長穴ガイド14内における支持本体20の、摩擦が最小限に抑えられた固定されたガイドを示している。この場合、円筒形状の支持本体20には直径が小さい2つのピニオン22が側方に設けられており、これにより、支持本体20は内側で長穴ガイド14の背後に達する。つまり、支持本体20の円筒形状部分の直径は長穴ガイド14の断面よりも僅かに小さく、そのため、支持本体20を長穴ガイド14内に挿入しなければならない。
支持体3、3’、4、4’及びキャリアビーム5、5’、6、6’は中空の矩形チューブとして設けられ、支持本体9、13、19、20は中空の円形チューブ又は中実の円形バーとして設けられるとともに、クロスビーム7は中実の矩形バー又は中空形状体として設けられ、支持本体18は中実の円形バーとして設けられている。安定性を高めるため、特に、支持体3、3’、4、4’、キャリアビーム5、5’、6、6’及び支持本体9、13、19、20を中実に形成することもでき、また、特に装置1の重量を減らすために横方向ビーム7及び支持本体18を中空に形成することもできる。ここで説明した支持本体9、13、19、20は略円筒状に形成されているが、無論、支持ビーム5、5’、6、6’、7の転がり動作を可能にする任意の他の形状も使用できる。
支持本体9、13、19、20及び支持体3、3’、4、4’及び支持ビーム5、5’、6、6’、7は、例えばAl、RSiC、SiSiC、NSiC又はムライト及び他の適当な材料の組み合わせのような耐火性及び機械的強度が十分な任意のセラミック材料から作ることができる。支持本体9、13、19、20は、キャリアビーム5、5’、6、6’、支持体3、3’、4、4’、クロスビーム7に対して、不活性セラミックから作られており、それにより、例えば表面酸化、艶出し濃縮又は焼結を介した同じセラミック材料の直接接触において起こり得るような支持体3、3’、4、4’及びキャリアビーム5、5’、6、6’、7と支持本体9、13、19、20との結合が効果的に回避される。
キルンカート上に装着された本発明に係る装置の斜視図である。 本発明に係る装置の側面図である。 固定態様で支持された本発明に係るキャリアビームの断面図である。 ルーズ態様で支持された本発明に係るキャリアビームの断面図である。 図3に対して垂直な1つの面内での固定態様で支持された本発明に係るキャリアビームの断面図であり、クロスビームがキャリアビーム上に固定態様で支持された断面図である。 図3に対して垂直な1つの面内での固定態様で支持された本発明に係るキャリアビームの断面図であり、クロスビームがキャリアビーム上にルーズ態様で支持された断面図である。 本発明に係るキャリアビームのためのルーズベアリングの第1の実施形態の断面図である。 本発明に係るキャリアビームのためのルーズベアリングの第2の実施形態の断面図である。

Claims (7)

  1. 特にセラミック製品を焼成するために、支持体(3、3’、4、4’)と、前記支持体で受けられる支持ビーム、特にキルンランを配置するための1以上の支持体が設けられるキャリアビーム(5、6)、クロスビーム(7)、大型プレート又は同様のものとから成るアセンブリを用いてキルンランを支持し、積層し、搬送するための装置(1)であって、
    少なくとも1つの支持ビーム(5、6、7)を支持するために、実質的に前記支持ビーム(5、6、7)の方向に移動可能に配置される支持本体(13、18)を備える少なくとも1つのルーズベアリングが設けられている装置(1)。
  2. 少なくとも1つのキャリアビーム(6)が2つの前記支持体(3、4)によって窓開口(8、12)内で受けられ、前記キャリアビーム(6)の少なくとも1つのルーズベアリングの前記支持本体(13)が、前記1つの支持体(3)の前記窓開口(12)内に実質的に挿入されるとともに、前記窓開口の方向及び前記キャリアビーム(6)に対して垂直であり、前記支持体(3)の外面でキャリアビーム(6)と略平行に延びる2つの平行な長穴(14)のガイド内にある、請求項1に記載の装置。
  3. 前記キャリアビーム(6、6’)を通過するための前記支持体(3、4)の窓開口(8、12)には、下端及び/又は上端に、丸みを帯びた角部又は円弧、特に半円として形成される角部が設けられている、請求項2に記載の装置。
  4. 2つのキャリアビーム(5、6)上には、少なくとも1つのクロスビーム(7)又は大型プレートが受けられ、クロスビーム(7)又は大型プレートの少なくとも1つのルーズベアリングの前記支持本体(18)が1つのキャリアビーム(5)の上側面(16)上にルーズな態様で載置し、前記上側面(16)には、支持本体(18)のための少なくとも1つの側方ストッパ縁部(17)が設けられている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の装置。
  5. 前記キャリアビームの上側面が、少なくとも1つの連続する横方向窪みを有する、請求項4に記載の装置。
  6. 前記ルーズベアリングが、前記支持本体(13、18)のための水平に対して傾けられる少なくとも1つの反転面を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の装置。
  7. 前記支持本体(19、20)が、ダンベル形状の補強材(21)又は小型ピニオン(22)を2つの側面に有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の装置。
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