通過(guò)輔助氣體壓力波燒制的改進(jìn)氣氛控制的方法
【專利說(shuō)明】通過(guò)輔助氣體壓力波燒制的改進(jìn)氣氛控制的方法 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0001] 本申請(qǐng)要求在2012年11月13日提交的美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào)第13/675, 288號(hào)的35U. S.C§ 120下的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，其內(nèi)容作為依據(jù)并以參見(jiàn)的方式納入本文。
【背景技術(shù)】 領(lǐng)域
[0002] 本說(shuō)明書涉及在爐中燒制器皿的方法，并且更具體地說(shuō)，涉及在器皿的燒制過(guò)程 中控制爐氣氛的方法。 技術(shù)背景
[0003] 陶瓷器皿通常在窯或爐中加熱或"燒制"。如果器皿不正確燒制，其可能破裂或另 外未能正確成形。與不正確燒制相關(guān)聯(lián)的一個(gè)問(wèn)題是不均勻加熱，諸如當(dāng)每件器皿之間有 溫差時(shí)。這可發(fā)生于將加熱氣體引入爐或窯的加熱空間，在爐或窯中，某些器皿定位成靠近 加熱氣體的入口而其余器皿定位在進(jìn)一步遠(yuǎn)離加熱氣體進(jìn)入的位置的加熱空間的內(nèi)部部 分中。窯可具有在加熱空間中的在導(dǎo)致器皿過(guò)熱的較高溫度的區(qū)域，以及在導(dǎo)致器皿加熱 不足的較低溫度的區(qū)域。過(guò)度過(guò)熱可以導(dǎo)致器皿破裂。過(guò)度加熱不足可以對(duì)成形器皿的最 終期望性能造成不利影響。因此，可以要求在燒制期間在整個(gè)窯的加熱空間具有更均勻和 可控的溫度分布。
[0004] 與不正確燒制相關(guān)聯(lián)的另一問(wèn)題是每件器皿內(nèi)的溫差。包含通過(guò)氧化和/或燃燒 (通過(guò)燃燒）去除的有機(jī)化合物的器皿在燒制周期期間往往產(chǎn)生大量放熱熱量。放熱熱量 可以產(chǎn)生在每件器皿內(nèi)的溫差。此外，氣氛中存在的氧氣往往與有機(jī)化合物反應(yīng)，從而加速 釋放并增進(jìn)放熱反應(yīng)。器皿內(nèi)的大溫差可以導(dǎo)致破裂。因此，可以要求使每件器皿內(nèi)的溫 差和破裂最小化。
[0005] 因此，需要用于在燒制周期期間提供氣氛控制來(lái)生產(chǎn)無(wú)裂縫器皿的可替代方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在爐中燒制器皿的方法可包括將至少一個(gè)器皿疊層定位在爐的 器皿空間中，器皿疊層包括多個(gè)器皿制品，所述多個(gè)器皿制品布置成使得至少側(cè)向相鄰的 器皿制品間隔開；對(duì)在爐的器皿空間中的至少一個(gè)器皿疊層進(jìn)行加熱；當(dāng)疊層被加熱時(shí)將 至少一種氣體引入在至少一個(gè)器皿疊層的第一側(cè)上的器皿空間；以及調(diào)節(jié)至少一種氣體的 流動(dòng)條件，以在爐內(nèi)在至少部分器皿空間上產(chǎn)生壓力差，使得至少一種氣體的至少一些流 經(jīng)至少一個(gè)器皿疊層。
[0007] 在另一實(shí)施例中，在窯中燒制器皿的方法可包括將至少一個(gè)器皿疊層定位在窯的 器皿空間中，器皿疊層包括多個(gè)器皿制品，所述多個(gè)器皿制品布置成使得至少側(cè)向相鄰的 器皿制品間隔開；對(duì)在窯的器皿空間中的至少一個(gè)器皿疊層進(jìn)行加熱；當(dāng)疊層被加熱時(shí)， 將至少一種氣體以第一流率FRl引入在至少一個(gè)器皿疊層的第一側(cè)上的器皿空間；以及調(diào) 節(jié)至少一種氣體的第一流率FR1，以在至少一個(gè)器皿疊層的至少一部分上產(chǎn)生壓力差，使 得至少一種氣體的至少一些流經(jīng)至少一個(gè)器皿疊層。
[0008] 在又一實(shí)施例中，在窯中燒制器皿的方法可包括將至少一個(gè)器皿疊層定位在窯 的器皿空間中，器皿疊層包括多個(gè)器皿制品，所述多個(gè)器皿制品布置成使得至少側(cè)向相鄰 的器皿制品間隔開；對(duì)在窯的器皿空間中的至少一個(gè)器皿疊層進(jìn)行加熱；當(dāng)疊層被加熱 時(shí)，將至少一種氣體以第一流率FRl引入在至少一個(gè)器皿疊層的第一側(cè)上的器皿空間；當(dāng) 疊層被加熱時(shí)將至少一種氣體以第二流率FR2引入在至少一個(gè)器皿疊層的第二側(cè)上的器 皿空間；以及調(diào)節(jié)第一流率FRl以在至少一個(gè)器皿疊層的至少一部分上產(chǎn)生壓力差，使得 FRl乒FR2并且至少一種氣體的至少一些流經(jīng)至少一個(gè)器皿疊層。
[0009] 本文所述的方法的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將在以下的詳細(xì)描述中陳述，而且這些附加特 征和優(yōu)點(diǎn)部分地對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)可從該描述中顯而易見(jiàn)，或者可通過(guò)實(shí)施包括以 下詳細(xì)描述、權(quán)利要求和附圖的本文所述的各實(shí)施例而易于認(rèn)識(shí)到。
[0010] 應(yīng)當(dāng)理解，上述總說(shuō)明和以下詳細(xì)說(shuō)明描述了各種實(shí)施例，并旨在提供理解所要 求保護(hù)的主題的特性和特征的總覽或框架。包括附圖以提供對(duì)各種實(shí)施例的進(jìn)一步理解， 且附圖包括在說(shuō)明書中并構(gòu)成說(shuō)明書的一部分。附圖示出本文所述的各種實(shí)施例并與描述 一起用于解釋所要求保護(hù)的主題的原理和運(yùn)作。在全部附圖中盡可能地使用相同的附圖標(biāo) 記表示相同或相似的部件。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖IA形象地示出了圍繞爐中的器皿疊層流動(dòng)的至少一種氣體的側(cè)視圖；
[0012] 圖IB形象地示出了圍繞圖IA的爐中的器皿疊層流動(dòng)的至少一種氣體的俯視圖；
[0013] 圖2A形象地示出了根據(jù)本文所示和所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的流經(jīng)爐中的至少 一個(gè)器皿疊層的至少一種氣體的至少部分的側(cè)視圖；
[0014] 圖2B形象地示出了根據(jù)本文所示和所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的流經(jīng)圖2A的爐中 的至少一個(gè)器皿疊層的至少一種氣體的至少部分的俯視圖；
[0015] 圖3A形象地示出了根據(jù)本文所示和所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的在時(shí)間t。流經(jīng)爐 中的兩個(gè)或兩個(gè)以上器皿疊層的至少一種氣體的至少部分的側(cè)視圖；
[0016] 圖3B形象地示出了根據(jù)本文所示和所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的在時(shí)間流經(jīng) 圖3A的爐中的兩個(gè)或兩個(gè)以上器皿疊層的至少一種氣體的至少部分的俯視圖；
[0017] 圖3C形象地示出了根據(jù)本文所示和所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的流經(jīng)圖3A的爐中 的兩個(gè)或兩個(gè)以上器皿疊層的至少一種氣體的至少部分的側(cè)視圖；
[0018] 圖4A形象地示出了根據(jù)本文所示和所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的在時(shí)間t。流經(jīng)爐 中的兩個(gè)或兩個(gè)以上器皿疊層的至少一種氣體的至少部分的俯視圖；
[0019] 圖4B形象地示出了根據(jù)本文所示和所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的在時(shí)間流經(jīng) 圖4A的爐中的兩個(gè)或兩個(gè)以上器皿疊層的至少一種氣體的至少部分的俯視圖；
[0020] 圖4C形象地示出了根據(jù)本文所示和所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的流經(jīng)圖4A的爐中 的兩個(gè)或兩個(gè)以上器皿疊層的至少一種氣體的至少部分的側(cè)視圖；
[0021] 圖5是示出根據(jù)本文所示和所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的在燒制期間響應(yīng)于燃燒 器流動(dòng)變化的爐溫變化的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 現(xiàn)參照起始于圖2A和2B的附圖中示出的實(shí)施例詳細(xì)描述燒制器皿的改進(jìn)方法。
[0023] 圖IA和IB示出了用于使在窯的器皿空間內(nèi)的多件陶瓷器皿內(nèi)的溫差和加熱差最 小化并提供器皿空間中的均勻氣氛的傳統(tǒng)技術(shù)。參照?qǐng)D1A，器皿制品（102)示出為裝到爐 器皿空間（106)內(nèi)的安放器（104)上，該器皿空間（106)具有每件器皿制品（102)之間的 側(cè)向和垂直間距。如本文所使用的，"器皿"和"器皿制品"可以包括包含陶瓷蜂窩式過(guò)濾器 的陶瓷制品以及諸如技術(shù)陶瓷、衛(wèi)生器皿和結(jié)構(gòu)陶瓷的通常被燒制或加熱的其它制品。器 皿制品的具體所需大小和形狀可取決于應(yīng)用。應(yīng)進(jìn)一步理解，"加熱空間"和"器皿空間"可 交替使用并且指的是器皿放置在其中以被加熱或燒制的爐或窯內(nèi)的區(qū)域。
[0024] 器皿制品（102)堆疊在由柱（108)支承的安置器上以形成器皿疊層（110)。圖IB 進(jìn)一步示出了布置在延伸穿過(guò)部分器皿空間（106)的爐火通路（firelane) (120)之間的 器皿空間（106)內(nèi)的器皿疊層（110)。每條爐火通路（120)均勻地將加熱氣體引入器皿空 間（106)。加熱氣體的循環(huán)在圖IA和IB中用箭頭示出。由于加熱氣體（112)均勻引入器 皿空間（106)，加熱氣體具有圍繞器皿疊層（110)的下沉氣流。加熱氣體（112)通過(guò)煙道孔 (130)離開器皿空間。
[0025] 與傳統(tǒng)技術(shù)相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題是加熱氣體進(jìn)入器皿空間并且用通過(guò)每件器皿制品之 間的空間的少許加熱氣體圍繞器皿疊層。由于一些器皿從燃燒器接收的熱量比其余的更 多，因此加熱氣體進(jìn)入這些空間的不良循環(huán)可以導(dǎo)致每件器皿制品之間的不同溫度分布。 此外，加熱氣體的不良循環(huán)可以導(dǎo)致在部分燒制周期期間更少放熱熱量去除，其中存在于 器皿中的有機(jī)化合物（通過(guò)燃燒）被去除。結(jié)果是可以最終導(dǎo)致破裂的每件器皿制品內(nèi)的 大溫差。最后，加熱氣體的不良循環(huán)可以導(dǎo)致在整個(gè)器皿空間中存在不一致的氧氣水平， 并且相應(yīng)地，存在于其中的氧氣水平比其余器皿的高的窯中的某些器皿可經(jīng)受增強(qiáng)放熱反 應(yīng)。
[0026] 在一個(gè)實(shí)施例中，燒制器皿的方法包括將至少一件器皿制品定位在窯的器皿空 間中；加熱至少一