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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft einen axial auf einen Walzenrost aufschiebbaren
Roststab, einen Roststab-Satz sowie einen Walzenrost nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, 7 bzw. 9.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Roste
werden beispielsweise dazu eingesetzt, Verbrennungsgut wie etwa
Müll in einer Müllverbrennungsanlage aufzunehmen
und durch die Ofenanlage zu transportieren.
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Die
Roste sind dabei aus einzelnen Elementen, den sogenannten Roststäben,
aufgebaut. Bei ebenen Rosten, wie sie z. B. aus der
DE 201 11 804 U1 bekannt
sind, weisen die Roststäbe eine ebene Brennfläche
auf und sind benachbart zueinander beispielsweise auf T-Träger
aufgeschoben, um eine ebene Transport- und/oder Verbrennungsfläche
für Verbrennungsgut zu schaffen. Bei rotierenden Walzenrosten,
wie sie z. B. aus der
DE
34 20 020 A1 bekannt sind, weisen die Roststäbe
eine kreisbogenförmige Brennfläche auf, um die
mit dem Verbrennungsgut in direk ten Kontakt tretende Mantelfläche
des Walzenrosts zu bilden. Hierzu sind die Roststäbe üblicherweise
zwischen entlang des Umfangs des Walzenrosts radial beabstandete
und sich in Axialrichtung des Walzenrosts erstreckende Halterungen,
z. B. T-Träger, eingeschoben. Die Flansche der T-Träger
greifen dabei in stirnseitige Aussparungen der Roststäbe
derart ein, dass ein Roststab einenends von einem Flansch eines
T-Trägers und anderenends von einem Flansch eines weiteren
T-Trägers gehalten wird.
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Bei
Bruch eines Roststabs, beispielsweise infolge starker mechanischer
Belastung durch große und/oder schwere Verbrennungsgutstücke
sowie Hitzeeinwirkung, kann dieser bedingt durch die Rotation des
Walzenrosts leicht von den Halterungen abrutschen. Es entsteht eine Öffnung
im Außenumfang des Walzenrosts. Durch diese Öffnung
gelangt Verbrennungsgut ins Innere des Walzenrosts, was sehr schnell
zu weiteren Beschädigungen und zur Unbrauchbarkeit des
Walzenrosts führt. Daher ist bei einem derartigen Roststab-Bruch
die Anlage anzuhalten und der betroffene Walzenrost muss nach Abkühlung
demontiert werden, um den gebrochenen Roststab gegen einen neuen
Roststab auszuwechseln. Derartige Stillstandzeiten sind teuer.
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Zwar
ist es aus der
DE 36
18 606 A1 bekannt, benachbarte Roststäbe durch
Spannschrauben paarweise miteinander zu verschrauben, so dass bei
Bruch eines Roststabs der gebrochene Roststab durch den benachbarten
Roststab in Position gehalten wird. Allerdings ist die Montage eines derartigen
Walzenrosts sehr material- und zeitaufwändig, da für
jedes Paar Roststäbe mehrere Spannschrauben beschafft und
montiert werden müssen. Zudem schwächen die Löcher,
durch die sich die Spannschrauben erstrecken, die Roststäbe,
was zu einer geringeren mechanischen Belastbarkeit und somit zu
einer erhöhten Bruchgefahr führt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen axial auf einen
Walzenrost aufschiebbaren Roststab, einen Roststab-Satz sowie einen Walzenrost
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, 7 bzw. 9 zu schaffen, die
bei einfacher und kostengünstiger Herstellbarkeit eine
erhöhte Stabilität und Lebensdauer sowie eine
vereinfachte Handhabung, Montage und Demontage auch auf bekannten
Walzenrosten ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1, 7 bzw.
9 gelöst.
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Demnach
wird ein axial auf einen Walzenrost aufschiebbarer Roststab geschaffen,
der ein Überlappungselement aufweist, das beim axialen
Aufschieben mit einem Überlappungselement eines weiteren
Roststabs in Überlappung bringbar ist, die die Bewegungsfreiheit
des Roststabs in einer anderen als der Axialrichtung begrenzt. Ferner
werden ein entsprechender Roststab-Satz sowie ein entsprechender
Walzenrost geschaffen.
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Durch
die einander überlappenden Überlappungselemente
sind benachbarte Roststäbe miteinander gekoppelt. Sie bilden
einen Verbund, in dem jeder Roststab benachbarte Roststäbe
gegen ein Herausfallen sichert und durch benachbarte Roststäbe gegen
ein Herausfallen gesichert wird.
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Versagt
beispielsweise die Halterung eines aufgeschobenen Roststabs am Walzenrost,
so wird der Roststab durch die Überlappungselemente in
Position gehalten oder aufgefangen. So kann er wegen der Überlappung
weder aus der Mantelfläche ausschwenken, noch sich in radialer
Richtung bewegen und aus der Mantelfläche herausfallen.
Die Bewegung in axialer Richtung und in Umfangsrichtung wird durch
benachbarte Roststäbe sowieso verhindert. Damit ist der
Roststab selbst dann, wenn seine Halterung versagt, in der Mantelfläche
fixiert. Gleiches gilt, wenn der Roststab infolge Überlastung
in mehrere Teile bricht, denn die Teile können sich wegen
der Überlappungen ebenfalls nicht aus der Mantelfläche lösen.
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Derartige Überlappungselemente
können bereits beim Guß des Roststabs ausgebildet
werden. Im Vergleich zu den bekannten zusätzlichen Spannschrauben
ergibt sich eine erhebliche Vereinfachung der Herstellung sowie
eine signifikante Kostensenkung. Da jeder Roststab mit wenigstens
zwei seitlich benachbarten Roststäben überlappt,
ergibt sich ferner im Vergleich zur bekannten paarweisen Kopplung
eine erhöhte Stabilität und Lebensdauer, zumal der
Roststab nicht durch Löcher geschwächt werden muss.
Zudem sind keine weiteren Arbeitsschritte, Werkzeuge und Bauelemente
mehr erforderlich, um den Verbund herzustellen, denn dieser ergibt
sich zwangsläufig beim Aufschieben der Roststäbe.
Dies führt zu einer vereinfachten Handhabung, Montage und
Demontage. Schließlich ist keine Änderung des Grundaufbaus
der Roststäbe nötig, so dass die erfindungsgemäßen
Roststäbe gegen die alten Roststäbe ausgetauscht
werden können, ohne die Walzenroste selbst anpassen oder ändern
zu müssen.
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Zweckmäßigerweise
erstreckt sich das Überlappungselement des Roststabs seitlich,
z. B. an einer Längsseite und/oder an einer Stirnseite,
aus dem Roststab, insbesondere aus einer entsprechenden Seitenfläche
und/oder Kante, heraus. Hierdurch ergibt sich die Überlappung
zwangsläufig beim Aufschieben, wohlgemerkt ohne zusätzliche
Bauteile oder Arbeitsschritte.
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Ein
sich seitlich aus dem Roststab heraus erstreckendes Überlappungselement
kommt mit einem geeignet ausgestalteten Überlappungselement
eines benachbarten Roststabs in Überlappung. Letzteres kann
zwar in Form einer Aussparung sich in den benachbarten Roststab
hinein erstrecken, was jedoch die Stabilität des Roststabs
beeinträchtigen könnte. Daher erstrecken sich
bevorzugt alle Überlappungselemente aus dem Roststab heraus,
unabhängig davon, auf welcher Seite sie angeordnet sind,
so dass der Roststab bevorzugt sich in einander entgegengesetzte Richtungen
aus dem Roststab heraus erstreckende Überlappungselemente
aufweist.
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Die
Anzahl, Position und Form der Überlappungselemente richtet
sich nach den jeweiligen Anforderungen hinsichtlich Material, Belastbarkeit,
Herstellung, Lebenszyklus usw.
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So
können beispielsweise auf einer Seite des Roststabs mehrere Überlappungselemente
vorgesehen sein, insbesondere zwei, drei, vier oder fünf. Zweckmäßigerweise
befindet sich dann auf der gegenüberliegenden Seite die
gleiche Anzahl an Überlappungselementen. Die Überlappungselemente können
dabei stift-, nut-, feder-, zylinder-, hohlzylinder-, kegelstumpfförmig
oder anders geformt sein, solange sie eine Bewegung in einer Richtung
beschränken, die nicht die Axialrichtung ist, z. B. nur
in einer Umfangsrichtung oder nur in einer Radialrichtung oder sowohl
in Umfangs- als auch Radialrichtung oder dergleichen. Auch können
die Überlappungselemente auf gegenüberliegenden
Seiten komplementär ausgestaltet sein, so dass alle Roststäbe identisch
ausgestaltet sein können; allerdings können auch
verschiedene Typen von Roststäben abwechselnd aufgeschoben
werden, z. B. ein Typ nur mit Zylindern als Überlappungselemente
und ein Typ nur mit komplementär ausgebildeten Hohlzylindern an
den entsprechenden Stellen.
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Weiterhin
kann es vorgesehen sein, dass das Überlappungselement sich
in Richtung von Roststab weg verjüngt. Hierdurch wird ausgeschlossen, dass
die einander überlappenden Überlappungselemente
einander beim Aufschieben berühren. Vielmehr wird so auf
einfache Weise ein Abstand oder Spiel zwischen den Überlappungselementen
sichergestellt. Dadurch ergeben sich weitere Vorteile. So werden
die Überlappungselemente erst dann belastet, wenn es zu
einem Bruch des Roststabs kommt. Sie sind zu diesem Zeitpunkt also
noch nicht mechanisch beansprucht worden und verlängern
dadurch wirksam den Lebenszyklus des gebrochenen Roststabs. Zudem
können bei der Herstellung höhere Toleranzen geduldet
werden, wodurch die Herstellungskosten sinken, da insbesondere keine
Nachbear beitung erforderlich ist. Schließlich werden Verspannungen
vermieden, die infolge Wärmeausdehnung bei Berührung
und zu geringem Spiel auftreten und die Bruchgefahr erhöhen
können.
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Weitere
Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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1 ist
eine Seitenansicht auf einen Abschnitt eines Walzenrosts mit aufgeschobenen
Roststäben.
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2 zeigt
eine Draufsicht auf einen der Roststäbe der 1.
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3 zeigt
eine Ansicht in Richtung des Pfeils C der 1.
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4 zeigt
eine Ansicht in Richtung des Pfeils D der 1.
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5 zeigt
einen Schnitt entlang der Linie A-A der 1.
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6 zeigt
einen Schnitt entlang der Linie B-B der 1.
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7 zeigt
einen Schnitt durch einen der Roststäbe der 1 entlang
der Linie C-C.
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8a, 8b, 8c, 8d illustriert zwei
benachbarte Roststäbe der 1 aus unterschiedlichen
Blickwinkeln.
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9a, 9b, 9c illustriert
zwei weiterer Roststäbe aus unterschiedlichen Blickwinkeln.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
EINZELNER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Der
in 1 teilweise dargestellte und im wesentlichen hohlzylindrische
Walzenrost 1 ist um eine Mittelachse, die senkrecht zur
Figurenebene verläuft, drehantreibbar gelagert und weist
eine Mantelfläche 2 für einen Kontakt
mit Verbrennungsgut auf, die durch Brennflächen 3 ringabschnittförmiger Roststäbe 4 gebildet
wird, welche hier über stirnseitige Aussparungen 5 zwischen
beispielhaft T-Träger-förmigen Roststab-Halterungen 6 aufgeschoben sind,
die sich in Umfangsrichtung des Walzenrosts 1 beabstandet
voneinander in Axialrichtung erstrecken.
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Senkrecht
zur Brennfläche 3 der Roststäbe 4 erstreckt
sich hier eine Wandung mit zwei einander abgewandten Seitenflächen 7,
vgl. 2 bis 7. Aus den Seitenflächen 7 erstrecken
sich Überlappungselemente 8, 9 heraus,
vgl. 7, die in auf die Roststab-Halterungen 6 aufgeschobenem
Zustand der Roststäbe 4 einander überlappen.
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Die Überlappung
erfolgt hier in Form einer Nut-und-Feder-Verbindung, vgl. 8.
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Durch
diese Art der Überlappung ist eine Relativbewegung der
dargestellten Roststäbe 4 in einer radialen Richtung,
d. h. in einer von der Mittelachse des Walzenrosts 1 radial
nach außen gerichteten Richtung, beschränkt. Somit
können bei einem beispielsweise mittigen Bruch 10 des
Roststabs 4, vgl. 1, in einzelne
Teile die einzelnen Teile nicht aus der Mantelfläche 2 herausfallen,
da sie durch die Überlappung und die Eingriffe der T-Träger
an einer radialen Bewegung und durch die angrenzenden Roststäbe 4 bzw.
Teile davon an einer Bewegung in der Mantelebene gehindert werden.
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Auch
bei einem Bruch 11 im Bereich der Aussparungen 5 kann
der Roststab 4 nicht aus der Mantelfläche 2 des
Walzenrosts 1 herausfallen. Vielmehr wird der Roststab 4 auf
beiden Seitenflächen 7 durch die Überlappungselemente 8, 9 im
Verbund mit den benachbarten Roststäben 4 gehalten.
Da zwei in Umfangsrichtung beabstandete Paare von Überlappungselementen 8, 9 vorgesehen
ist, wird ein Ausschwenken des Roststabs 4 aus der Mantelebene unterbunden,
der Roststab 4 kann also nicht um die Kante des T-Trägerflansches
kippen und aus dem Walzenrost 1 herausfallen.
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Selbst
wenn beide Brüche 10, 11 gleichzeitig vorliegen,
unterbindet die flächige Ausdehnung der Überlappungselemente 8, 9 in
Umfangsrichtung ein Ausschwen ken der Teile aus der Mantelebene.
Hierbei wird dem Ausschwenken um so stärker entgegengewirkt,
je länger die Überlappungselemente 8, 9 in
Umfangsrichtung ausgebildet werden. Ohne Ausschwenken können
sich die Teile des gebrochenen Roststabs 4 jedoch nicht
aus dem Walzenrost 1 lösen.
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Das
Maß der Beschränkung der Relativbewegung der benachbarten
Roststäbe 4 ist abhängig von dem Abstand
der Überlappungselemente 8, 9 zueinander
in montiertem Zustand der Roststäbe 1. Dieser
Abstand beträgt zweckmäßigerweise nicht mehr
als etwa ein Millimeter, gegebenenfalls nicht mehr als etwa zwei
Millimeter.
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Das
Maß der Überlappung wird neben der Dimensionierung
der Überlappungselemente 8, 9 in der
sich vom Roststab 4 weg erstreckenden Richtung auch durch
den Soll-Abstand benachbarter Roststäbe 4 zueinander
bestimmt. Dieser Soll-Abstand beträgt etwa 1 mm bis 5 mm,
vorzugsweise 1 mm bis 2 mm. Durch den Soll-Abstand werden Spalte 12 in
der Mantelfläche 2 gebildet. Durch die Spalte 12 kann Luft
zugeführt werden, die die Verbrennung unterstützt
und zudem die Roststäbe 4 kühlt. Der
Soll-Abstand wird durch Distanzhalter 13 in Form von Verdickungen
oder Nocken oder dergleichen sichergestellt. Dementsprechend werden
die die Roststäbe 4 auf Stoß montiert,
so dass die Distanzhalter 13 aneinander anschlagen, vgl.
z. B. 3.
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Die
Form und Anzahl der Überlappungselemente 8, 9 kann
den jeweiligen Bedingungen angepasst werden. In der in 9 dargestellten Ausführungsform
ist anstelle der Nut-und-Feder-Verbindung die Überlappung
in Form eines konisch zulaufenden Kegelabschnitts 14 und
eines komplementären Hohlkegelabschnitts 15 ausgebildet,
die vorzugsweise mit Spiel in Eingriff bringbar sind. Die Relativbewegung der
benachbarten Roststäbe 4 wird somit in alle quer zur
Axialrichtung verlaufenden Richtungen beschränkt.
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Zudem
kann durch die Tiefe des Hohlkegelabschnitts 15 und/oder
die Länge des Kegelabschnitts 14 die Querbewegung
der Roststäbe 4 auf einander zu in Axial richtung
unabhängig von der Beschränkung der Bewegung quer
zur Axialrichtung eingestellt werden. Die Abschnitte 14, 15 nehmen
somit die gleiche Funktion wahr wie die Distanzhalter 13.
Dies kann bei vielen Ausführungen der Überlappungselemente
realisiert werden.
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Die
dargestellten Ausführungsformen sind nur beispielhaft und
illustrativ. Beispielsweise müssen die Roststäbe
nicht ringabschnittsförmig sein sondern können
gerade ausgebildet sein, so dass die Mantelfläche des Walzenrosts
im Querschnitt ein Vieleck bildet. Auch müssen die Roststab-Halterungen
nicht T-Träger sein. Vielmehr ist jede geeignete Form für
einen Eingriff zwischen Roststab und Roststab-Halterung denkbar.
Auch die Anzahl der Roststab-Halterungen kann beliebig variiert
werden. So kann jeder Roststab beispielsweise an eine einzigen Roststab-Halterung
befestigt sein, die dann z. B. in der Mitte angeordnet ist. Auch
können Überlappungselemente vorgesehen sein, die
nur eine einzige Bewegungsrichtung beschränken. Davon sind dann
allerdings vorzugsweise mehrere vorgesehen, so dass ein Herausfallen
der Roststäbe weder in einer radial einwärts noch
in einer radial auswärts gerichteten Richtung möglich
ist. Schließlich könne die Überlappungselemente
auch an den Stirnseiten der Rostsstäbe vorgesehen sein
und sich gegebenenfalls um die Kanten auf die Seitenflächen
erstrecken. Zu Beachten ist lediglich der zu den Spalten erforderliche
Luftfluss, der nicht zu stark behinder t werden darf, um eine rückstandslose
umweltgerechte Verbrennung zu gewährleisten. Die Roststäbe
werden bevorzugt einstückig aus Grauguß oder legiertem
hitzebeständigem Stahl gefertigt, können aber
auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 20111804
U1 [0003]
- - DE 3420020 A1 [0003]
- - DE 3618606 A1 [0005]