專利名稱：窯具的立柱設計的制作方法
技術領域：
本發明的背景在陶瓷坯件的大量生產中，通常將生產線設計成能進行連續生產。在連續式生產線中，容納著未經煅燒的陶瓷坯件的窯車被引入一高溫窯。當諸坯件受到所述窯的高溫作用時，它們即被燒結成所需的結構。
由于這種窯爐作業是一種能量密集型的作業，因此，讓窯車中裝盡可能多的陶瓷坯件以使效率達到最大是很重要的。但是，如果裝得太緊以致于在煅燒過程中使諸坯件彼此相互接觸，則諸坯件常常會相互熔融在一起。因此，裝車的方式也應該能保證諸坯件之間不會相互接觸。每一所述的這些目的是通過用一稱為“窯具”的支承結構來裝備所述窯車而得以完成的，諸陶瓷坯件可以以一種緊湊但可控的方式適當地放置在所述窯具內。
在典型的窯具設計的構造中(如
圖1所示)，將諸立柱1設置入窯車5的底座中。每一立柱1具有諸橫向孔(未示)，這些橫向孔水平延伸，并且彼此相互隔開相等的預定間距。諸橫梁7滑動地穿過這些孔。在同一高度的兩根相互平行的橫梁7形成一用于縱梁8的支承平面。所述平行的縱梁8又形成諸個用于諸耐火墊板9的支承平面。以由A所示的方向(即立柱1a和1b之間)將諸陶瓷坯件裝到所述耐火墊板上。圖2示出了上述已有技術設計的另一示例，其中除去了一些耐火墊板，圖中另外使用了一中心縱梁，并且諸周邊縱梁都在諸立柱的內側。圖3是另一種已有技術，其中諸耐火墊板和諸縱梁的位置被旋轉了大約90度。
上述支承結構雖然能有效地防止諸陶瓷坯件之間發生接觸，而且容積的利用效率也還可以，但是，仍然有必要進一步改善這種設計的效率。例如，圖1所示的設計只有當諸陶瓷坯件的高度基本上與兩間隔之間所形成的空間等高時才是有效的。但是，當將較小的坯件放置在該結構中時，坯件頂部和鄰接的間隔之間形成了一頭部空間(head space)。該頭部空間降低了生產率。
為了將該效率損失降至最低，現有技術對這種設計進行了改進。在一種改進中，諸支柱上設置了較多的孔，這些孔使得諸橫梁能根據待煅燒的諸坯件的高度而置于適當的高度。這種在孔高度上的靈活設計能將頭部空間減至最小。但是，人們發現，有時候，這種設計經不住反復煅燒。
因此，人們需要一種能將頭部空間減至最小并能經受得住反復煅燒的優良窯具。
本發明的概述在本發明的第一實施例中，提供了一種窯具，它包括a)一對立柱，b)多根短橫梁，這些短橫梁以相等間距并以相同方向從每一所述立柱延伸出來，具有一定間距的該對橫梁的上表面形成一水平表面，以及c)一設置在每一所述水平表面上的縱梁，其中，每一橫梁僅僅由一個橫梁從其上延伸出來的立柱所支承。
根據所述第一實施例，提供了所述窯具組件的一較佳實施例，它包括a)一窯車水平表面，b)四根立柱，每一立柱具有一固定在窯車水平表面內的第一端，所述諸立柱彼此隔開，諸立柱的所述第一端在窯車表面內形成一矩形，c)四根橫梁，每一橫梁在相同高度以相同方向從每一立柱延伸出來，諸橫梁的上表面形成一水平表面，以及d)兩根縱梁，縱梁均設置在兩根相互平行但不同軸的橫梁上，所述諸縱梁相互平行，它們本身又形成一水平表面，其中，每一橫梁僅僅由一根橫梁從其上延伸出來的立柱所支承。
在本發明的第二實施例中，提供了一種窯具組件，它包括a)兩根相互平行、水平設置的縱梁，以及b)一具有兩端部并且所述兩端部之間的長度至少約為30英寸的耐火墊板，其中，所述耐火墊板的每一端部由兩根縱梁中的一根縱梁所支承，而所述耐火墊板除此之外沒有其他的支承，其中，所述耐火墊板基本上由再結晶的碳化硅構成。
在本發明的第三實施例中，提供了一種方法，它包括a)形成一窯具組件，所述窯具組件包括i)一窯車水平表面，ii)四根立柱，每一立柱具有一固定在所述窯車水平表面內的第一端，所述諸立柱彼此隔開，諸立柱的所述第一端在窯車表面內形成一矩形，以及iii)四根橫梁，每一橫梁在相同高度以相同方向從每一立柱延伸出來，諸橫梁的上表面形成一在諸立柱內側的水平表面，iv)兩根縱梁，每一縱梁均設置在兩根相互平行但不同軸的橫梁上，所述縱梁彼此相互平行、水平地設置。
b)將一矩形耐火墊板放在兩根縱梁上，所述耐火墊板上設置有諸陶瓷件，其中，所述裝載作業是在諸立柱的高度下面進行的，c)煅燒諸坯件，以及d)將其上具有已煅燒過的陶瓷坯件的耐火墊板從所述組件上取下，其中，所述卸物作業是在諸立柱的高度下面進行的。
在本發明的第四實施例中，提供了一種包括立柱的窯具組件，所述立柱包括a)上、下支承塊，每一支承塊包括一水平延伸并處于同一方向的支承凸伸物，以及b)一垂直分隔所述上、下支承塊的分隔塊，以及c)用來固定所述支承件和分隔塊的位置的裝置，所述裝置包括一垂直設置的導槽，其中，至少一個塊體的至少一部分是位于所述垂直設置的導槽內。
附圖簡要說明圖1-圖3示出了已有技術窯具的立柱設計。
圖4-圖5示出了本發明的第一實施例。
圖6-圖7示出了本發明的第四實施例。
本發明的具體描述本發明的第一實施例使用了一由一根支柱支承的短橫梁以提高耐火墊板之間的有效高度。人們注意到，當將陶瓷件裝入圖1所示的傳統窯具中時，橫梁7和縱梁8的橫截面都垂直于裝載方向A。當將陶瓷件以所述A方向進行裝載時，必須避開這些固定物，因此浪費了寶貴空間。據信裝載橫截面中這些表面的存在常常將煅燒的有效空間減少大約10％到30％之間。因此，在本發明的第一實施例中(如圖4所示)，通過用兩根短橫梁10(它們只有部分橫截面垂直于所述裝載方向)來取代圖1的長橫梁7并且取消中縱梁8以對傳統設計進行改進。由于本設計取消了中縱梁8并減少了橫梁7對裝載的干擾，因此，提高了用來裝載的有效高度。
圖4示出了本發明第一實施例的一種典型設計。在圖4中，有四根立柱1設置在所述窯車底座內。所述諸立柱1彼此相互隔開，當從上往下觀察時，四根立柱形成了一矩形的四個角。每一立柱均具有以相等的垂直間隔并以相同方向延伸穿過立柱的橫向孔。短橫梁10穿過這些孔。由于諸橫梁10都短于傳統橫梁7，因此它們不會觸及其它支柱。當諸橫梁10穿入立柱時，從以以一給定間距相互隔開、垂直于A方向、彼此相互對齊地從支柱上伸出來的一對橫梁(即橫梁10a和10b)的上表面形成一水平表面。如圖5所示，該水平表面通常具有一用來將所述縱梁準確和可靠地設置在所述立柱內側的橫向槽11。當縱梁8a和8b設置在諸橫梁10上時，形成了一第二水平表面。一耐火墊板9就設置在該第二水平表面上。在較佳實施例中，短梁僅僅延伸通過所述立柱剛好經過所述縱梁的內表面(例如參見圖5)。在圖5中，短橫梁的釘頭防止了所述短梁向內移動，所述橫向槽中的縱梁則防止了所述短梁的向外移動。
在本發明的第二實施例中，設置有一只需要在端部被支承的長耐火墊板9(約大于30英寸)。圖4示出了本發明的一實施例。據信，長度至少約為24英寸的所有傳統耐火墊板的長度太長以致于在煅燒時容易下垂或斷裂。因此，傳統的耐火墊板不是需要位于它們下方的中心縱梁來提供輔助的中心支承，就是尺寸設計得較小。例如，在圖1中，傳統耐火墊板9僅僅延伸到所述中縱梁。因此，人們并不期望僅周邊支承的長耐火墊板不會發生斷裂或下垂。但是，人們意外地發現當在1400℃溫度下、以至少約為150磅的載荷進行煅燒30次時，大小近似為36”×18”×5/16”的耐火墊板(由稱為CRYSTAR的再結晶碳化硅制成)的下垂沒有超過0.001英寸。這個發現使我們不再需要用中縱梁作輔助支承，并且通過使用上述短橫梁而增大了有效煅燒空間。
在本發明的第三實施例中，設置有機械操輔助裝置和/或機械手操作加有陶瓷的耐火墊板。傳統的裝載和卸載作業通常需要人工放置磁器和將磁器從所述耐火墊板上取下。但是，本發明人注意到可以利用圖1所示傳統組件中橫梁7的頂部和耐火墊板9底部之間所形成的空間用一平的刮刀型工具來裝載和取出所述其上加載的耐火墊板。由于耐火墊板9和中縱梁8影響了有效高度，人們特別期望上述處理能促進圖4所示第一實施例的加載耐火墊板的放置和取下。
在本發明的第四實施例中，揭示了一種對開式支柱設計。雖然圖4所示的窯具改善了煅燒的有效空間，但是它不能使工匠在固定了諸立柱之后還能調節每排梁的高度。如圖6所示，所述對開式支柱設計通過沿著長軸分裂所述傳統立柱(分成兩根較細的立柱15)、在兩立柱15之間置入一第一中間件13a、將橫梁14放置在第一中間件13a的頂部上、再在所述橫梁14的頂部上設置一第二中間件13b等等、并且最后用柱頭(cap)12蓋住所述對開式立柱而解決了上述問題。該設計使得工匠能在一具體生產運作中調節橫梁放置的高度，由此將頭部空間減至最小并提高生產率而不會破壞支柱的完善性。
還設想，可以將所述工字塊和支柱改成圖7所示的設計，而仍能獲得理想的燒制的靈活性。
本發明的諸立柱可以由任何一種通常用于窯具支柱的耐火材料制成，包括諸如碳化硅的碳化物、或者堇青石。諸立柱最好是通過注漿成形或者將結合氮化物的碳化硅或再結晶的碳化硅擠壓成一個或對開式的立柱。更理想的是使用可以從馬薩諸塞州Worcester市的Norton公司買到的ADVANCER或者CRYSTAR。諸支柱通常是通過可固化注漿成形而固定在所述窯車底座內。所述支柱通常具有一約為5”×5”的橫截面和一至少約為96”的高度。
本發明的橫梁可以由任何一種通常用于窯具梁的耐火材料制成，包括碳化硅的碳化物。諸立柱最好是通過注漿成形或者將結合氮化物粘結的碳化硅、硅化的碳化硅或再結晶的碳化硅擠壓成一個或對開式的立柱。更理想的是使用可以從馬薩諸塞州Worcester市的Norton公司買到的ADVANCER或者CRYSTAR。當與5”×5”×96”的立柱一起使用時，短梁的尺寸通常是2”×2”×8”。
本發明的縱梁通常是由與橫梁相同的材料制成。當與5”×5”×96”的立柱一起使用時，縱梁通常是1.5”×1.5”×72”。
本發明的諸耐火墊板可以由任何一種通常用于窯具立柱的耐火材料制成，包括諸如碳化硅的碳化物。諸耐火墊板最好是由CRYSTAR制成，所述CRYSTAR是由馬薩諸塞州Worcester市的Norton公司制造的。
本發明可以用在各種窯具應用中，包括衛生潔具、高壓和低壓瓷器、砂輪、汽車構件、藝術制品和餐具。
權利要求
1.一種窯具組件，它包括a)一對立柱，b)多根短橫梁，這些短橫梁以相等間距并以相同方向從每一所述立柱延伸出來，以一定間距彼此分開的該對梁的上表面形成一水平表面，以及c)一設置在每一水平表面上的縱梁，其特征在于，每一橫梁僅僅由一個橫梁從其上延伸出來的立柱所支承。
2.一種窯具，它包括a)一窯車水平表面，b)四根立柱，每一立柱具有一固定在窯車水平表面內的第一端，所述諸立柱彼此隔開，諸立柱的所述第一端在窯車表面內形成一矩形，c)四根橫梁，每一橫梁在相同高度以相同方向從每一立柱延伸出來，諸橫梁的上表面形成一水平表面，以及d)兩根縱梁，每一縱梁均置于兩根相互平行但不同軸的橫梁上，所述諸縱梁相互平行、水平地設置，以形成一水平表面，其特征在于，每一橫梁僅僅由一根橫梁從其上延伸出來的立柱所支承。
3.如權利要求2所述的組件，它還包括一置于形成一水平表面的諸縱梁上的耐火墊板。
4.一種窯具，它包括a)兩根相互平行、水平設置的縱梁，以及b)一具有兩端部并且在所述兩端之間長度至少約30英寸的耐火墊板，其特征在于，所述耐火墊板的每一端部由兩根縱梁中的一根縱梁來支承，而所述耐火墊板不再用別的支承件加以支承。其特征在于，所述耐火墊板基本上由再結晶的碳化硅構成。
5.如權利要求4所述的窯具，其特征在于，所述耐火墊板的長度約為36英寸，其寬度約為18英寸，其厚度約為5/16英寸。
6.如權利要求4所述的窯具，它還包括c)一窯車水平表面，d)四根立柱，每一立柱具有一固定在所述窯車水平表面內的第一端，所述諸立柱彼此隔開，諸立柱的所述第一端在窯車水平表面內形成一矩形，以及e)多根平行的橫梁，每一橫梁在相同高度以相同方向從每一立柱延伸出來，諸橫梁的上表面以一給定間隔形成一水平表面，其特征在于，兩根縱梁中的每一縱梁均置于在由多根橫梁形成的每一水平表面上。
7.如權利要求4所述的窯具，它還包括c)一窯車水平表面，d)四根立柱，每一立柱具有一固定在所述窯車水平表面內的第一端，所述諸立柱彼此隔開，諸立柱的所述第一端在窯車表面內形成一矩形，以及e)四根橫梁，每一橫梁在相同高度以相同方向從每一立柱延伸出來，諸橫梁的上表面形成一水平表面，其特征在于，兩根縱梁中的每一縱梁均置于由多根橫梁形成的每一水平表面上。
8.一種方法，它包括a)形成一窯具組件，所述窯具組件包括i)一窯車水平表面，ii)四根立柱，每一立柱具有一固定在所述窯車水平表面內的第一端，所述諸立柱彼此隔開，諸立柱的所述第一端在窯車表面內形成一矩形，以及iii)四根橫梁，每一橫梁在相同高度以相同方向從每一立柱延伸出來，諸橫梁的上表面以一給定間隔形成一水平表面，iv)兩根縱梁，每一縱梁均置于兩根相互平行但不同軸的橫梁上，所述縱梁彼此相互平行、水平設置。b)將一矩形耐火墊板裝在兩根縱梁上，所述耐火墊板上設置有陶瓷件，其特征在于，所述裝載作業是在諸立柱高度下面進行的，c)煅燒諸坯件，以及d)將其上具有已煅燒過的陶瓷坯件的耐火墊板從所述組件上取下，其特征在于，所述卸物作業是在諸立柱高度下方進行的。
9.一種具有一立柱的窯具組件，所述立柱包括a)上、下支承塊，每一支承塊包括一水平延伸并處于同一方向的支承凸伸物，以及b)一垂直地分隔所述上、下支承塊的分隔塊，以及c)用來固定所述支承件和分隔塊的位置的裝置，所述裝置包括一垂直設置的導槽，其特征在于，至少一個塊體的至少一部分位于所述垂直設置的導槽內。
10.如權利要求9所述的組件，其特征在于，每一塊體的至少一部分位于所述垂直設置的導槽內。
11.如權利要求9所述的組件，其特征在于，所述垂直設置的導槽由一對彼此隔開、相互平行的垂直腿部形成，每一腿部具有諸上端和一連接每一腿部的所述上端的柱頭，其特征在于，每一塊體的至少一部分設置在所述諸腿部之間。
12.如權利要求11所述的組件，其特征在于，所述諸塊體藉助一垂直設置的雄/雌連接件而連接于每一垂直腿部。
13.如權利要求9所述的組件，其特征在于，所述諸塊體和用來固定所述諸塊體位置的裝置是藉助至少一個垂直設置的雄/雌連接件而固定的。
14.如權利要求9所述的組件，其特征在于，所述立柱從由結合氮化物的碳化硅或再結晶的碳化硅組成的一組中選擇出來的材料制成。
15.如權利要求9所述的組件，其特征在于，諸立柱是由從碳化硅和堇青石組成的一組中選擇出來的材料制成。
全文摘要
一種窯具組件，它包括a)一對立柱(1)，b)多根短橫梁(10)，這些短橫梁以相等間距并以相同方向從每一所述立柱延伸出來，以一給定間距彼此分開的該對梁的上表面形成一水平表面，以及c)一設置在所述每一水平表面上的縱梁(8)，其特征在于，每一橫梁僅僅由一根橫梁從其上延伸出來的立柱所支承。
文檔編號A47B87/02GK1164276SQ95196333
公開日1997年11月5日 申請日期1995年11月17日 優先權日1995年11月17日
發明者克雷格A·特納, 安東尼J·庫拉庫斯基 申請人:圣戈本/諾頓工業搪瓷有限公司