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QUERBEZUG ZU VERWANDTEN
PATENTANMELDUNGEN
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Diese
Patentanmeldung beansprucht das Vorrecht der provisorischen US-Patentanmeldung No.
60/506,387, eingereicht am 26. September 2003.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Laden von ungebrannten
Ziegeln auf einen Ofenwagen und Entladen von gebrannten Ziegeln
von einem Ofenwagen mit mehreren Niveaus zur Aufnahme von Ziegeln
und auch zum Brennen der Ziegel.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ziegel
sind unter dem nordamerikanischen Industrieklassifikationssystem
(NAICS) als "Ziegel und
Strukturtonziegel" klassifiziert.
Die meisten der in Amerika hergestellten Ziegel werden als "Verblendziegel" bezeichnet und werden
in Kombination mit einem Holzrahmen oder Betonblock für Gebäudeverkleidungen
verwendet. Zusätzlich
werden Pflastersteine für
Gehwege, Straßen
und Privatanfahrten verwendet.
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Ziegel
werden üblicherweise
durch Extrudieren einer Mischung von Ton, Wasser und anderen bekannten
Zusatzstoffen gebildet, können
aber auch durch Pressen gebildet werden. Nachdem die Ziegel gebildet
sind, müssen
sie bei hohen Temperaturen in einem Brennofen erhitzt oder "gebrannt" werden, um Feuchtigkeit
zu entfernen und die Ziegel zu härten. Die
ungebrannten Ziegel werden als "Ziegelformlinge" bezeichnet und weisen
etwa 18% Feuchtigkeit auf. Diese Feuchtigkeit muss entfernt werden,
bevor die Ziegel nützlich
sein können.
Verblendziegel werden üblicherweise
in standardmäßigen Größen von
8 Inch und 12 Inch geliefert. Insbesondere weisen einzelne 8-Inch-Ziegelformlinge
typischerweise Standardabmessungen von etwa 2,4" × 4,0" × 8,6" auf und wiegen etwa 5 bis 6 Pound,
und einzelne 12-Inch-Ziegelformlinge weisen typischerweise Standardabmessungen
von etwa 3,9" × 3,9" × 12,5" auf und wiegen etwa 13 bis 14 Pound.
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Wenn
Ziegel mit einem 18%igen Feuchtigkeitsgehalt in einen Brennofen
eingeführt
werden, würden
die Ziegel aufgrund des schnellen Dampfanstiegs im Ziegel explodieren.
Um zu vermeiden, dass die Ziegel zur Explosion gebracht werden,
müssen
die Ziegel zuerst in einer Trockenvorrichtung getrocknet werden,
bevor sie in den Brennofen eingeführt werden.
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Die
Brennöfen,
die aus feuerfesten Materialien konstruiert sind, werden typischerweise
in einem spezifischen Temperaturbereich von 1800 bis 2200°F gehalten.
In Herstellungsfabriken in den Vereinigten Staaten werden Ofenwägen typischerweise
verwendet, um mittels eines Schienensystems Ziegelformlinge durch
die Brennöfen
zu transportieren. Z.B. werden fast alle Ziegel in "Tunnelöfen" gebrannt, die einen
kontinuierlichen Brennprozess verwenden, um den Wirkungsgrad des
Ziegelbrennbetriebs zu maximieren. Die Ziegel werden auf Ofenwägen platziert, die
sich während
des Brennprozesses durch den Brennofen bewegen, wobei die Ziegel
im ungebrannten Zustand in den Brennofen eintreten und den Brennofen
in einem gebrannten Zustand verlassen. Die Zeit, die die Ziegel
im Brennofen bleiben müssen, hängt von
der Größe der Ziegel
ab und davon, wie sie auf den Ofenwägen gestapelt sind. Die kontinuierliche
Bewegung von beladenen Ofenwägen
durch die Brennöfen
bei so hohen Temperaturen erfordert, dass die Struktur und die Zusammensetzung
der Ofenwägen äußerst haltbar
sind.
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Herkömmliche
Ofenwägen
weisen eine feuerfeste Basis auf dem Ofenwagen (d.h. eine Etage) auf,
auf der die Ziegel gestapelt sind. Die feuerfeste Basis weist ein
Trägersystem
auf, das aus Pyrophyllit oder Cordierit hergestellt ist. Die häufigste
augenblicklich verwendete Praxis besteht darin, Ziegel auf einer
massiven Etage 8 bis 14 Lagen hoch und 3 Ziegel lang mit einem Raum
zum Befeuern zwischen diesen Paketen zu stapeln. Dies führt zu einem
Paket, das ungefähr
30 Inch bis 52 Inch hoch mal 26 Inch tief ist. Die Breite des Pakets
beträgt
typi scherweise 20 Fuß oder
mehr. Die Befeuerungsbahn zwischen Paketen beträgt etwa 20 Inch. Brenner im Brennofen
nehmen eine Befeuerung in diesen Bahnen von entweder dem oberen
Ende oder den Seiten vor. Für
diesen Typ von Befeuerung wird der Wagen inkrementell gestoßen, wobei
die Befeuerungsbahn mit den Brennern nach jedem "Stoß" ausgerichtet ist (als "intermittierendes
Stoßen" bezeichnet).
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Ziegel
sind auch auf einer erhöhten
Etage gestapelt worden, und die Brenner nehmen eine Befeuerung unter
und über
der Beladung vor. Mit dieser Praxis beträgt, wenn die Ziegel 8 bis 14
Lagen hoch gestapelt sind, der Brennzyklus ähnlich einem intermittierenden
Befeuerungskonzept typischerweise 30–48 Stunden.
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Brennöfen sind
auch zum Brennen von Stapeln von Ziegeln gebaut worden, die zwei
Ziegel hoch sind. Der Brennzyklus, der solche Stapel, z.B. niedrigeingerichtete
Stapel, verwendet, ist abhängig von
den Charakteristika des Ausgangsmaterials dramatisch verkürzt.
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Es
ist eine Ofenwagenausrüstung
zum Brennen von Keramikgegenständen
außer
Ziegeln bekannt, wobei die Ausrüstung
mehrere Niveaus in der Höhe
eines Brennofens festlegt. Eine solche Mehrniveaukonfiguration ergibt
eine erhöhte
Brennkapazität der
Gegenstände.
Jedoch ist eine herkömmliche Ofenwagenausrüstung nicht
ausreichend haltbar genug gewesen, um mehrere Niveaus von Ziegeln
zu tragen.
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Mit
steigenden Brennstoff-, Kapital- und Arbeitskosten ist ein Bedarf
an einem System zum Beladen und Entladen eines Ofenwagens vorhanden, wobei
die maximale Anzahl von Ziegeln effizient gebrannt werden kann,
und sie gleichzeitig keine vorzeitige Abnutzung auf dem Ofenwagen
bewirken.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung überwindet
Nachteile des Standes der Technik und liefert ein verbessertes Verfahren
und System zum Laden von Ziegeln auf einen Ofenwagen.
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In
einer Ausführungsform
liefert die vorliegende Erfindung einen Ofenwagen mit einer Ausrüstung, die
mehrere vertikale Niveaus zum Tragen von niedrigeingerichteten Stapeln
von Ziegeln festlegt. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Term "niedrigeingerichteter
Stapel" auf einen
Stapel von Ziegel, der etwa zwei Ziegel hoch ist (typischerweise
zwei Ziegel hoch, aber möglicherweise
weniger oder mehr), so dass der Stapel eine verhältnismäßig niedrige vertikale Höhe aufweist.
Mindestens einige von den Ausrüstungsbauteilen
können
aus Siliciumcarbid konstruiert sein, das hochfeste Eigenschaften
aufweist, um mehrere Niveaus von Ziegeln zu tragen. Das Vermögen, mehrere
Niveaus von niedrigeingerichteten Stapeln von Ziegeln zu brennen,
ist höchst effizient,
da die Konfiguration einen Zwischenraum unter verhältnismäßig kleinen
Paketen von Ziegeln liefert, wodurch eine Zirkulation, Konvektion
und Feuchtigkeitsentfernung unter kleinen Ziegelpaketen verbessert
wird, die respektive eine niedrigere Wärmekapazität als die herkömmlichen
großen
Stapel aufweisen.
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Vorteilhafterweise
werden Brennzeiten verringert. Eine Pro-Wagen-Kapazität ist auch im Vergleich zu
herkömmlichem
Ein-Niveaubrennen
eines niedrigeingerichteten Stapels verbessert, und eine Pro-Wagen-Kapazität wird gegenüber herkömmlichen
hocheingerichteten Stapeln von Ziegeln nicht signifikant geopfert,
die viel längere
Brennzeiten erfordern. Der Ofenwagen kann mit Ziegeln automatisch
beladen und entladen werden, gemäß einem Verfahren
der Erfindung.
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Eine
Ausführungsform
eines Verfahrens zum Beladen von Ziegeln gemäß der vorliegenden Erfindung
erfordert eine Bereitstellung eines Ofenwagens mit einer Ausrüstung, die
mehrere Trägerniveaus festlegt,
wobei die Ausrüstung
vertikale Ständer,
die aus Siliciumcarbid hergestellt sind, umfasst, und wobei jedes
der Trägerniveaus
umfasst: eine Mehrzahl von horizontalen Stützträgern, die aus Siliciumcarbid hergestellt
sind, wobei jeder der horizontalen Stützträger so montiert ist, dass er
sich zwischen einem Paar der Ständer
erstreckt, und eine Mehrzahl von im Allgemeinen parallelen horizontalen
Querträgern,
die sich zwischen den Stützträgern erstrecken,
wobei der Ofenwagen ein entgegengesetztes proximales und distales
Ende aufweist. Die Ausführungsform
erfordert auch: Positionieren des Ofenwagens zwischen einer ersten
Maschine und einer zweiten Maschine, wobei die erste Maschine ein
erstes Fördermittel
mit einem Förderer
umfasst, die zweite Maschine ein zweites Fördermittel mit Rollen umfasst,
das proximale Ende dem ersten Fördermittel
zugewandt ist und das distale Ende dem zweiten Fördermittel zugewandt ist, wobei
das zweite Fördermittel
eine Mehrzahl von im Abstand angeordneten Rollen aufweist, und Platzieren
eines niedrigeingerichteten Stapels von Ziegeln, die ein Brennen
benötigen,
auf den Förderer
des ersten Fördermittels.
Die Ausführungsform
legt dar: Positionieren des ersten und zweiten Fördermittels zu einer Position,
wo sich die im Abstand angeordneten Rollen des zweiten Fördermittels
zwischen den Querträgern
erheben und sich vertikal über
einem ausgewählten
der mehreren Trägerniveaus
erstrecken. weiter beinhaltet diese Ausführungsform: Treiben des Förderers
des ersten Fördermittels
und der Rollen des zweiten Fördermittels,
um einen niedrigeingerichteten Stapel von Ziegeln vom ersten Fördermittel
zum zweiten Fördermittel
zu fördern;
und Absenken des zweiten Fördermittels,
bis der niedrigeingerichtete Stapel von Ziegeln direkt auf den Querträgern des
ersten Niveaus des Ofenwagens ruht. Das zweite Fördermittel wird dann horizontal
zurückgezogen,
bis es aus der Ausrüstung
heraus ist. In einer weiteren Verfeinerung dieser Ausführungsform
beinhaltet der Schritt einer Positionierung des ersten und zweiten
Fördermittels
zu einer Position, wo sich die im Abstand angeordneten Rollen des zweiten
Fördermittels
zwischen den Querträgern
erheben: vertikales Bewegen des ersten Fördermittels zu einer Position,
bei der sich der Förderer
in einer vertikalen Höhe
befindet, die geringfügig
niedriger als ein ausgewähltes
der mehreren Trägerniveaus
ist, horizontales Erstrecken des zweiten Fördermittels unter dem ausgewählten Niveau
zu einer Position, bei der das zweite Fördermittel benachbart zum ersten
Fördermittel
ist, und Emporheben des ersten und zweiten Fördermittels, so dass sich die
im Abstand angeordneten Rollen des zweiten Fördermittels zwischen den Querträgern erheben
und sich vertikal über
das ausgewählte
Niveau erstrecken.
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Ein
Verfahren zum Entladen wird auch allgemein bereitgestellt, bei dem
die Beladungsschritte umgekehrt ausgeführt werden. In einer weiteren
Verfeinerung des Verfahrens zum Entladen werden die Querträger nach
Entladen der Ziegel gedreht.
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In
einer Ausführungsform
gemäß einem
Aspekt der Erfindung werden die vertikalen Ständer der Ausrüstung in
Bezug zum Fahrgestell des Ofenwagens sicher befestigt. Die vertikalen
Ständer
können unter
Verwendung von Feuerfestbeton sicher befestigt werden. Ein Vorteil
besteht darin, dass ein automatisches Beladen und Entladen von Ziegeln
aus der Ausrüstung
zuverlässiger
und präziser
ausgeführt werden
kann. Genauer gesagt, halten die sicher befestigten Ständer die
Ausrüstung
in einer vorbestimmten Position in Bezug zum Fahrgestell, so dass die
Beladungs/Entladungs-Maschine in Bezug zur Ausrüstung und Ziegelstapel darauf
zuverlässig
positioniert werden kann.
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In
einer weiteren Ausführungsform
wird ein System zum Beladen eines Ofenwagens bereitgestellt. Das
System umfasst z.B. einen Ofenwagen mit einer Ausrüstung mit
mehreren Niveaus und proximalen distalen Enden, wobei die Ausrüstung unter Verwendung
von Siliciumcarbidträgerständern zum vertikalen
Tragen konstruiert ist, und wo jedes der mehreren Niveaus Siliciumcarbidhauptstützträger mit Querträgern zur
Aufnahme der Ziegel, die zwischen den Hauptstützträgern angeordnet sind, umfasst; eine
erste Maschine, umfassend ein erstes, einen Förderer enthaltendes Fördermittel
und eine Einrichtung zur Energieversorgung des Förderers; und eine zweite Maschine,
umfassend ein zweites, Rollen enthaltendes Fördermittel und eine Einrichtung
zur Energieversorgung der Rollen, wobei die Rollen konfiguriert sind,
um sich über
die mehreren horizontalen Träger
zu erstrecken, wenn sich das zweite Fördermittel unterhalb der Basis
des Ofenwagens erstreckt und erhöht
wird, bis die Rollen über
den horizontalen Trägern
positioniert sind, und wobei das distale Ende des Ofenwagens benachbart
zum ersten Fördermittel
ist und das proximale Ende des Ofenwagens benachbart zum zweiten
Fördermittel
ist.
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Der
Ofenwagen der vorliegenden Erfindung hat sich als höchst haltbar
erwiesen und erlaubt eine Hochkapazitätskonfiguration von Ziegeln,
die effizient ohne eine vorzeitige Abnutzung am Ofenwagen gebrannt
werden können.
Die Konfiguration von Ziegeln sorgt auch für das effizienteste Brennen,
während
die Menge von fehlerhaften Produkt minimiert wird. Weil die Ziegel
nur bis zu einem maximalen Niveau von zwei Ziegeln gestapelt sind,
tritt weniger Bruch und weniger fehlerhaftes Produkt auf. Außerdem wird
veranschlagt, dass die Nutzlebensdauer des Ofenwagens der vorliegenden
Erfindung viel länger
als herkömmliche
Ofenwägen
ist. Zusätzlich
zu niedrigeren Kapitalkosten kann die vorliegende Erfindung zu niedrigerem
Brennstoffverbrauch führen, während Ziegel
höherer
Qualität
erzeugt werden.
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Zusätzliche
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der
Beschreibung, den Ansprüchen
und Zeichnungen hierin ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Systemlayout zum Verarbeiten von Ziegeln gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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2A-2D veranschaulicht
das Beladen eines Ofenwagens mit Ziegeln unter Verwendung eines
ersten Fördermittels,
das einen Förderer enthält, und
eines zweiten Fördermittels,
das Rollen enthält,
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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3A-3C veranschaulicht
das Beladen eines Ofenwagens mit Ziegeln unter Verwendung eines
Portal-Hubgestells mit einer Gabel gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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4 ist
ein schematischer Seitenaufriss eines Ofen wagens, wobei Ziegel dargestellt
sind, die in einer beabstandeten Weise geladen sind, gemäß einem
System und einem Verfahren mit Merkmalen gemäß Lehren der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
eine schematische Draufsicht auf den Ofenwagen von 4.
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6 ist
ein Vorderseitenaufriss des Ofenwagens von 4, einschließlich beispielhafter
Ausrüstung,
die aus feuerfestem Material konstruiert ist, um Ziegel während eines
Brennens zu tragen, der verwendet werden kann, gemäß dem System
und dem Verfahren der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es
wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Bezugszeichen
gleiche Bauteile bezeichnen. 1 veranschaulicht
ein System zur Verarbeitung von Ziegeln gemäß der vorliegenden Erfindung.
Gemäß einer
in 1 dargestellten Ausführungsform werden Ziegelformlinge,
wie z.B. durch Extrusion, gebildet und auf einen ersten Förderer 15 in
einem Extrusionsbereich 10 geladen. Die Ziegel werden dann
durch Versorgen des Förderers
mit Energie zu einem Beladungsbereich 20 bewegt, wo die
Ziegel auf einen Ofenwagen 1 geladen werden. Der Ofenwagen 1 bewegt
sich überall
im ganzen System mittels Schienen. Nachdem der Ofenwagen mit Ziegeln
vollgeladen ist, bewegt sich der Ofenwagen zu einem Ziegelaufnahmebereich 30, wo
der Ofenwagen aufgenommen wird, bis die Trockenvorrichtung 40 Raum
für den
Ofenwagen verfügbar
aufweist. Wenn in der Trockenvorrichtung 40 Raum verfügbar wird,
wird der Ofenwagen in die Trockenvorrichtung 40 bewegt,
die die Ziegel bei einer ausreichenden Temperatur für eine ausreichende Zeit
erhitzt, um den Feuchtigkeitsgehalt der Ziegel abzusenken, so dass
sie beim Eintreten in den Brennofen 50 nicht explodieren.
Nachdem die Ziegel ausreichend getrocknet worden sind, tritt der
Ofenwagen in den Brennofen 50 ein, der die Ziegel bei einer
ausreichenden Temperatur für
eine ausreichende Zeit brennt, um Ziegel zu erzeugen, die allgemein
bekannten Spezifikationen in der Ziegelindustrie entsprechen. Nachdem
die Ziegel ausreichend gebrannt worden sind, bewegt sich der Ofenwagen
zu einem Ziegelaufbewahrungsbereich 60 und dann zu einem Entladungsbereich 70.
Die Ziegel werden von dem Ofenwagen 1 auf einen Förderer 80 entladen.
Die Ziegel werden dann, indem der Förderer mit Energie versorgt
wird, zu einem Verpackungsbereich bewegt.
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Die 2A-2D stellt
die sequenziellen Schritte zum Laden der Ziegel auf einen Ofenwagen 101 im
in 1 wiedergegebenen Beladungsbereich 20 dar,
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. In 2A ist das erste einen Förderer 15 enthaltende
Fördermittel
mit Ziegeln 5 beladen und geringfügig unter den horizontalen
Stützträgern eines
unbesetzten Niveaus 35 des Ofenwagens 101 positioniert
dargestellt. Jedes Niveau des Ofenwagens umfasst horizontale Stützträger 36 und
Querträger 38,
wobei die Querträger 38 die
Ziegel 5 tragen und die horizontalen Stützträger 36 die Querträger 38 tragen.
Die horizontalen Stützträger 36 ruhen
auf Nasen 105, die an vertikalen Trägern 200 befestigt
sind. Die Nasen 105 können
einen erhöhten
Teil umfassen, um die Position der horizontalen Stützträger 36,
wenn sie auf den Nasen ruhen, beibehalten zu helfen.
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Eine
erste Maschine 125 liefert Energie zum ersten einen Förderer 15 enthaltenden
Fördermittel. Ein
zweites, Rollen 65 enthaltendes Fördermittel ist auf der entgegengesetzten
Seite des Ofenwagens 101 positioniert. Eine zweite Maschine 135 liefert
Energie zum zweiten Rollen 65 enthaltenden Fördermittel. 2B stellt
das zweite Rollen enthaltende Fördermittel
dar, das sich in den Ofenwagen erstreckt, so dass sich das erste
einen Förderer 15 enthaltende Fördermittel
und das zweite Rollen 65 enthaltende Fördermittel benachbart zueinander
befinden. In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung reicht das Fördermittel 65 aus,
um das ganze Gewicht der geladenen Ziegel 5 zu tragen.
In einer anderen Ausführungsform
können
die Fördermittel 15 und 65 miteinander
verbunden sein, um eine zusätzliche
Unterstützung
vom Fördermittel 15 für das Fördermittel 65 während eines
Beladens zu liefern. 2C stellt das erste einen Förderer 15 enthaltende
Fördermittel
und das zweite Rollen 65 enthaltende Fördermittel dar, die auf ein
Niveau geringfügig über den
horizontalen Stützträgern eines
unbesetzten Niveaus des Ofenwagens 35 erhöht sind.
Räume sind zwischen
den Rollen vorgesehen, um zu ermöglichen,
dass das erste und zweite Fördermittel
durch die Querträger
des unbesetzten Niveaus des Ofenwagens 35 hindurchtreten. 2C stellt
weiter die Ziegel 5 dar, die vom ersten einen Förderer 15 enthaltenden
Fördermittel
zum zweiten Rollen 65 enthaltenen Fördermittel bewegt werden. Nachdem sämtliche
Ziegel 5 zum zweiten Rollen 65 enthaltenden Fördermittel
transferiert worden sind, werden das erste einen Förderer 15 enthaltende
Fördermittel und
das zweite Rollen 65 enthaltende Fördermittel abgesenkt, wobei
die Ziegel auf den Querträgern
des Ofenwagens ruhend zurückgelassen
werden, wie in 2D wiedergegeben. Das zweite
Fördermittel wird
dann vom Ofenwagen zurückgezogen.
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In
einer Verfeinerung dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden die Querträger 38 jedes Niveaus 35 des
Ofenwagens 101 zwischen Beladungs- und Brennzyklen gedreht,
um die Betriebslebensdauer der Querträger zu verlängern. Dies ermöglicht,
dass die Querträger
unter Verwendung von Materialien außer Siliciumcarbid konstruiert werden,
die im Allgemeinen weniger kostspielig, aber weniger haltbar sind,
wie z.B. Cordierit oder Mullit. Zwischen Brennzyklen können die
Querträger
aufgrund der hohen Hitze anfangen durchzusacken. Indem die Querträger zwischen
Zyklen gedreht werden, wird dem Durchsacken, das während eines
Zyklus auftritt, durch das Durchsacken, das während eines nachfolgenden Zyklus
auftritt, entgegengewirkt, so dass die Querträger im Wesentlichen horizontal bleiben.
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Die 3A-3C veranschaulicht
die sequenziellen Schritte zum Beladen eines Ofenwagens 201 im
Beladungsbereich 20 von 1 gemäß einer weiteren
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Nachdem sich die Ziegel vom Extrusionsbereich 10 von 1 fortbewegen,
werden sie auf Querträger 86 geladen,
die so dimensioniert und konfiguriert worden sind, dass sie auf
den horizontalen Stützträgern 85 eines
Ofenwagens 201 ruhen. Die Querträger 86, die mit den
Ziegeln 5 beladen sind, werden mittels eines Portal-Hubgestells 75,
das eine Gabel 77 enthält,
in eines der unbesetzten Fächer 95 eines
Ofenwagens 201 bewegt. In dieser Ausführungsform tragen die horizontalen
Stützträger 85 die Querträger 86,
und die horizontalen Stützträger 85 ruhen
auf den Nasen 105, die an vertikalen Trägern 200 befestigt
sind. Wie oben erörtert,
können
die Querträger 86 zwischen
Brennzyklen gedreht werden.
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In
einer Ausführungsform
sind die Querträger,
die die Ziegel während
eines Trocknens und Brennens tragen, im Querschnitt rechteckig und
ruhen in entsprechenden Vertiefungen in den horizontalen Stützträgern. Jedoch
können
Querträger
mit anderen Querschnittskonfigurationen verwendet werden. In einer
anderen Ausführungsform
weisen die Querträger
einen kreisförmigen
Querschnitt auf, um zu ermöglichen,
dass sich die Querträger
während
eines Trocknens und Brennens der Ziegel drehen, um Ziegelspannung
zu verringern. In dieser Ausführungsform
verlaufen die entsprechenden Vertiefungen in den horizontalen Stützträgern in
der Richtung einer Schwindung des Ziegels konisch, so dass die kreisförmigen Querschnittsträger zu ihrer
ursprünglichen
Position zurückrollen,
nachdem die Ziegel entfernt sind. Ein Fördermittel mit mit Energie
versorgten Rollen kann verwendet werden, um die Querträger zu beladen
und zu entladen, in welchem Fall das Trägermittel horizontale Träger mit
Vertiefungen zur Aufnahme der Querträger enthalten kann, die den Vertiefungen
in den horizontalen Stützträgern des Ofenwagens ähneln.
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In 3A nimmt
die Gabel des Portal-Hubgestells 75 die Querträger 86 auf,
die mit den Ziegeln 5 beladen sind. In 3B bewegt
das Portal-Hubgestell 75 die Ziegel 5 enthaltenden
Querträger 86 in
ein unbesetztes Fach 95 des Ofenwagens 201. 3C stellt
die Querträger,
die die Ziegel 5 enthalten, die in ein Fach des Ofenwagens
geladen sind, und die Gabel des Portal-Hubgestells 75,
das vom Fach 95 des Ofenwagens 201 entfernt ist,
dar. Man beachte, dass die Ziegel auf den Querträgern 86 geladen oder
von ihnen entladen werden können,
wobei ein Fördermittel
oder Förderer
mit mit Energie versorgten Rollen ähnlich zum Fördermittel 65,
das in den 2A-2D dargestellt
ist, verwendet wird.
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Die 4-6 veranschaulichen
einen mit Ziegeln 5 beladenen Ofenwagen 1 gemäß einer
Konfiguration der Erfindung. Der Ofenwagen 1 wird im Allgemeinen
zum Tragen von Ziegeln während
eines Trocknens in einer Trockenvorrichtung 40 und Brennen
in einem Brennofen 50 verwendet, wie in 1 dargestellt.
Der Ofenwagen 1 umfasst ein Fahrgestell 140 mit
Rädern 180,
die auf Schienen 182 laufen, um den Ofenwagen durch die
Trockenvorrichtung 40 und den Brennofen 50 zu
führen.
Um die zu brennenden Ziegel zu tragen, umfasst der Ofenwagen 1 weiter eine
Ofenwagenausrüstung 100,
die auf dem Fahrgestell 140 getragen wird. Die Ausrüstung 100 ist
aus einem hochtemperaturbeständigen
feuerfesten Material konstruiert, wie z.B. Siliciumcarbid. Die Ausrüstung 100 umfasst
die vertikalen Trägerelemente 200, die
horizontalen Stützträger 85 und
die Querträger 86.
Die vertikalen Trägerelemente
sind in Stahlsockeln 120 im Ofenwagenfahrgestell 140 unter
Verwendung von Feuerfestbeton verankert, was die vertikalen Trägerelemente 200 am
Fahrgestell 140 sichert. Indem die vertikalen Trägerelemente
an ihrem Ort sicher befestigt werden, bleibt die Position der vertikalen
Trägerelemente
genau, so dass das automatische Beladen und Entladen von Ziegeln
von der Ausrüstung 100 zuverlässiger ausgeführt werden kann. 4 stellt
eine Seitenansicht eines beladenen Ofenwagens dar, wobei der Pfeil
die Richtung anzeigt, in der sich der Ofenwagen durch den Brennofen 50 bewegt. 5 ist
eine Draufsicht auf den Ofenwagen von 4. 6 ist
eine Vorderansicht des Ofenwagens von 4. In 6 ist
der horizontale Stützträger 85 so
dargestellt, dass er auf den Nasen 105 ruht, die entlang
den vertikalen Trägerelementen
oder Ständern 200 positioniert
sind. Alternativ können
die vertikalen Trägerelemente
mit Öffnungen
ausgebildet sein, um die horizontalen Stützträger zu tragen. In einer anderen
Alternativen können
Stifte vorgesehen sein, um die horizontalen Stützträger an den vertikalen Trägerelementen
zu befestigen.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung werden ein System und ein Verfahren
zum Laden von ungebrannten Ziegelformlingen auf einen Ofenwagen
in einer speziellen Konfiguration bereitgestellt, um den Wirkungsgrad
ihrer Verarbeitung zu maximieren. Wie z.B. in den 4-6 dargestellt, ermöglicht die
Ziegelkonfiguration die effizienteste Verarbeitung der Ziegel durch
die Trockenvorrichtung und den Brennofen, wenn die Ziegel auf den
Niveaus des Ofenwagens geladen sind. Die Ziegel sind in einer Mehrzahl
von "Niedrigstapel"-Sätzen gestapelt, wobei
jeder Satz z.B. zwei Ziegel hoch, 8 Ziegel lang und 6 Ziegel breit
ist. Sechs Sätze
von Ziegeln nehmen jedes Niveau ein, aber die Anzahl von Sätzen pro
Niveau kann auf Grundlage der Abmessungen des Brennofens variieren.
Jeder Satz von Ziegeln ist zwischen den vertikalen Siliciumcarbidstützträgern angeordnet.
Luftraum von ungefähr
vier Inch nimmt den Bereich entlang der Seiten und oberen Enden der
Gruppen ein. Diese Konfiguration ermöglicht, dass die Ziegel einzeln
erhitzt werden, was zu gleichförmigen
Temperaturen der Ziegel führt.
Wie beim Brennen kann der Trockenprozess mit der vorliegenden Erfindung
beschleunigt werden, weil die erhitzte Luft um die einzelnen Ziegel
herumstreicht. Schnellere Zyklen führen zu kleineren Brennöfen und
Trockenvorrichtungen, die einen signifikanten Einfluss auf die Kapitalaufwendungen
von neuen Fabriken aufweisen.
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Um
den Ziegelbrennwirkungsgrad weiter zu verbessern, ist der Ofenwagen
so konfiguriert, dass er heißere
Temperaturen und ein schnelleres Erhitzen der Ziegel durch die Trockenvorrichtung
und den Brennofen ermöglicht.
Die Ofenwagenausrüstung 100 weist
mehrere Niveaus zur Aufnahme der Ziegel auf. Wie in 6 veranschaulicht,
umfasst die Ausrüstung 100 Siliciumcarbidträgerständer 200 zur
vertikalen Unterstützung,
die in den Stahlsockeln 120 im Ofenwagenrahmen 140 unter
Verwendung von Feuerfestbeton verankert sind. In einer Ausführungsform der
Erfindung sind die Nasen 105 entlang den vertikalen Trägerständern 200 positioniert,
um die horizontalen Stützträger 85 zu
tragen, die wiederum die Querträger 86 tragen.
Wie oben angemerkt, können andere
Weisen einer vertikalen Unterstützung
der Stützträger 85 verwendet
werden, wie z.B. Öffnungen
in den Trägerständern 200 oder
Stifte.
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In
einer anderen Ausführungsform
weist jedes der mehreren Niveaus der Ofenwagenausrüstungen
horizontale Siliciumcarbidstützträger auf,
die an den vertikalen Siliciumcarbidträgerständern angebracht sind. Querträger, die
zwischen den horizontalen Stützträgern verlaufen,
ruhen auf den horizontalen Stützträgern, wobei
die Querträger
aus Cordierit, Mullit oder Siliciumcarbid hergestellt sein können. Wie
oben angemerkt, können
die Querträger
zwischen Brennzyklen gedreht werden, um die Lebensdauer der Querträger zu verlängern. Die
Querträger sind
angepasst, um einen Stapel von Ziegeln von einem Rollen enthaltenden
Fördermittel
zu empfangen. Der Ofenwagen erleichtert das Stapeln von Ziegeln
auf mehreren Niveaus, vorzugsweise vier Niveaus, aber die Anzahl
von Niveaus kann abhängig von
den Abmessungen des Brennofens variieren.
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Die
Niveaus der Ofenwagenausrüstung
sind beabstandet, so dass die heißen Gase vom Brennofen Wärme unter
den respektiven Niveaus unabhängig
zirkulieren können.
Die Ziegel sind auf den Querträgern
so platziert, dass sie einzeln, nicht in Paketen, erhitzt werden,
indem man die Ofengase um die einzelnen Ziegel streichen lässt. Die
Ziegel können
in einem "niedrigen
Stapel" bis zu zwei
Ziegel hoch gestapelt werden. Diese Konfiguration liefert eine niedrigere
Wärmekapazität pro Stapel
und ermöglicht demgemäß eine schnellere
Rate eines Erhitzens, was zu schnelleren Brennzyklen führt.
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Der
Ofenwagenrahmen ist im Bereich um die Ständer mit Keramikfaser isoliert.
Die Keramikfaser weist eine viel geringere Dichte als herkömmliches feuerfestes
Material auf, das die Last von Ziegeln zusätzlich zum Isolieren des Rahmens
von herkömmlichen
Ofenwägen
trägt.
Weil die Dichte der Keramikfaser viel geringer als die Dichte von
herkömmlichem feuerfestem
Material ist, ist weniger Wärme
erforderlich, um die Keramikfaser geringer Masse zu erhitzen, wodurch
Brennstoff mit der Verwendung von Keramikfaser gespart wird.
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Eine
Ausführungsform
eines Beladens des Ofenwagens zielt auf eine erste Maschine mit
einem ersten Fördermittel
mit einem Förderer
und eine zweite Maschine mit einem zweiten Fördermittel mit Rollen ab. Ein
2 hoher mal 6 breiter mal 8 langer Stapel von 8-Inch-Ziegeln ist
auf dem Förderer
des ersten Fördermittels
platziert. Um den Ofenwagen der vorliegenden Erfindung zu beladen
und zu entladen, ist ein Ofenwagen mit mehreren Niveaus und proximalen
distalen Enden zwischen der ersten Maschine und der zweiten Maschine
positioniert, so dass sich das proximale Ende des Ofenwagens benachbart
zur ersten Maschine befindet und das distale Ende des Ofenwagens
benachbart zur zweiten Maschine befindet. Nachdem der Ofenwagen
zwischen den zwei Maschinen positioniert ist, wird das erste Fördermittel zu
einem Niveau positioniert, wo der Förderer geringfügig unter
einem ersten der mehreren Niveaus des Ofenwagens ist. Das zweite
Fördermittel
wird dann so positioniert, dass das zweite Fördermittel benachbart zum ersten
Fördermittel
ist. Das erste und zweite Fördermittel
werden dann zu einer Position erhöht, wo sich die Rollen des
zweiten Fördermittels über den
Querträgern
des ersten Niveaus erstrecken. Die erste Maschine versorgt den Förderer mit
Energie, und die zweite Maschine versorgt die Rollen mit Energie,
um das ganze Niveau von Ziegeln vom ersten Fördermittel zum zweiten Fördermittel
zu bewegen. Nachdem der Stapel von Ziegeln vollständig auf
den Rollen des zweiten Fördermittels
ruht, wird das zweite Fördermittel
abgesenkt, bis der Stapel von Ziegeln auf den Querträgern des
ersten Niveaus ruht. Das zweite Fördermittel wird dann vom Ofenwagen
zurückgezogen,
und das erste Fördermittel
wird zurück zu
seiner ursprünglichen
Position bewegt. Vorzugsweise beginnt ein Beladen am oberen Niveau
und wiederholt sich, bis alle Niveaus beladen sind.
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Zum
Entladen wird der Beladungsprozess im Allgemeinen umgekehrt ausgeführt. Nachdem
der Ofenwagen, der mit gebrannten Ziegeln beladen ist, zwischen
den zwei Maschinen positioniert ist, wird der erste Förderwagen
zu einem Niveau positioniert, wo der Förderer geringfügig unter
einem ersten der mehreren Niveaus des Ofenwagens ist. Das zweite Fördermittel
wird dann so positioniert, dass das zweite Fördermittel benachbart zum ersten
Fördermittel ist.
Das erste und zweite Fördermittel
werden dann zu einer Position erhöht, wo sich die Rollen des
zweiten Fördermittels über den
Querträgern
des ersten Niveaus erstrecken. Der Förderer des ersten Fördermittels
und die Rollen des zweiten Fördermittels
werden mit Energie versorgt, um das ganze Niveau von Ziegeln vom
zweiten Fördermittel
zum ersten Fördermittel
zu bewegen. Nachdem der Stapel von Ziegeln vollständig auf
dem Förderer
des ersten Fördermittels
ruht, wird das zweite Fördermittel
dann vom Ofenwagen zurückgezogen.
Vorzugsweise beginnt ein Entladen am Bodenniveau und bewegt sich
aufwärts,
bis alle vier Niveaus entladen sind.
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Eine
andere Ausführungsform
zum Beladen und Entladen eines Ofenwagens verwendet eine Beladungsmaschine
mit einem Portal-Hubgestell,
das vorzugsweise eine 2-Achsen-Servosteuereinheit und einen Arm
mit einer Gabel zum Beladen und Entladen eines ganzen Niveaus von
Ziegeln (2 hoch mal 8 breit mal 4 lang von 8-Inch-Ziegeln) auf einem
Ofenwagen enthält.
Das ganze Niveau von Ziegeln wird auf mehr als einen Querträger platziert,
die durch die Gabel der Beladungsmaschine hochgehoben werden, und
auf die horizontalen Stützträger des
Ofenwagens platziert. Das oberste Niveau des Ofenwagens wird zuerst
beladen und schreitet abwärts
fort, bis sämtliche
Niveaus des Ofenwagens mit Ziegeln gefüllt sind. Wenn der Ofenwagen
entladen wird, hebt die Gabel der Beladungsmaschine einfach die Querträger, die
die Ziegel enthalten, von den horizontalen Stützträgern des Ofenwagens an. Ein
Entladen beginnt vom Bodenniveau und schreitet aufwärts fort, bis
alle Niveaus des Ofenwagens leer sind.
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Alle
Bezüge,
einschließlich
Publikationen, Patentanmeldungen und Patenten, die hierin zitiert sind,
werden hierdurch durch Bezug im selben Umfang aufgenommen, als ob
angezeigt würde,
dass jede Bezugsstelle einzeln und spezifisch durch Bezug aufzunehmen
ist, und als ob sie in ihrer Gesamtheit hierin dargelegt wäre.
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Die
Verwendung der Terme "ein,
eine, eines" und "der, die, das" und ähnliche
Verweisstellen im Zusammenhang eines Beschreibens der Erfindung (insbesondere
im Zusammenhang der folgenden Ansprüche) soll so ausgelegt werden,
dass sie sowohl die Einzahl als auch die Mehrzahl abdecken, wenn nicht
anders hierin angezeigt oder es mit dem Zusammenhang deutlich im
Widerspruch steht. Eine Neuzitierung von Bereichen von Werten hierin
soll bloß als
ein verkürztes
Verfahren zum einzelnen Bezug auf jeden separaten Wert dienen, der
in den Bereich fällt,
wenn nicht anders hierin angezeigt, und jeder separate Wert wird
in die Beschreibung aufgenommen, als ob er einzeln hierin neuzitiert
würde. Alle
Verfahren, die hierin beschrieben sind, können in jeglicher geeigneten
Reihenfolge ausgeführt
werden, wenn nicht anders hierin angezeigt oder es sonst mit dem
Zusammenhang deutlich im Widerspruch steht. Die Verwendung von jeglichen
und allen Beispielen oder beispielhafter Ausdrucksweise (z.B. "wie z.B."), die hierin geliefert
werden, soll bloß die
Erfindung besser erläutern
und beschränkt
den Bereich der Erfindung nicht, wenn nicht anders beansprucht.
Keine Ausdrucksweise in der Beschreibung sollte so ausgelegt werden,
dass sie irgendein nicht beanspruchtes Element für die Praxis der Erfindung
als wesentlich anzeigt.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
dieser Erfindung, einschließlich
des besten den Erfindern bekannten Modus zur Durchführung der
Erfindung sind hierin beschrieben. Es sollte ersichtlich sein, dass
die veranschaulichten Ausführungsformen
nur beispielhaft sind und nicht so aufgefasst werden sollen, dass sie
den Bereich der Erfindung beschränken.
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Zusammenfassung
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Ein
Verfahren zum Brennen von Ziegeln stellt einen Ofenwagen einschließlich Ausrüstung mit
vertikalen Siliciumcarbidträgern
zur Verfügung.
In einer Ausführungsform
sind horizontale Stützträger an den vertikalen
Trägern
montiert, um mehrere vertikale Niveaus festzulegen und Querträger zu tragen.
Niedrige Sätze
von Ziegeln sind auf einem ersten einen Förderer aufweisenden Fördermittel
in der Nähe
einer Seite des Ofenwagens positioniert. Ein zweites Fördermittel
erstreckt sich unterhalb von Querträgern für ein Niveau zu einer Position
benachbart zum ersten Fördermittel.
Das zweite Fördermittel
umfasst im Abstand angeordnete Rollen, die zwischen Querträgern für das Niveau
dazwischenpassen, wenn die Trägermittel
hochgehoben werden, so dass obere Enden der Rollen geringfügig über den
Querträgern sind.
Die Rollen fördern
Ziegel zu einer gewünschten Position,
und die Fördermittel
werden abgesenkt, um die Ziegel auf den Querträgern ruhen zu lassen. Eine andere
Ausführungsform
verwendet eine Gabel, um Ziegel tragende Querträger von den horizontalen Stützträgern zu
beladen und zu entladen.