DE102018130894B4

DE102018130894B4 - Roststab sowie Brennrost aus solchen Roststäben

Info

Publication number: DE102018130894B4
Application number: DE102018130894.9A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2021-04-29
Anticipated expiration: 2038-12-05
Also published as: DE202017107697U1; DE102018130894A1

Abstract

Roststab (1) umfassend- ein sich in Verlaufsrichtung (1') des Roststabes (1) erstreckendes Metallprofil (2),- welches wenigstens eine Ausnehmung (3) aufweist,- wobei das Metallprofil (2) eine Schmelztemperatur von mindestens 1200 °C aufweist und- die Ausnehmung (3) wenigstens teilweise mit einem hoch-feuerfesten Füllstoff (4) gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass- das Metallprofil (2) ein umfänglich geschlossenes Metallrohr (2) ist.

Description

Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft einen Roststab zu Verwendung insbesondere im Rahmen eines Brennrostes im Rahmen der Brenntechnik zum Vergasen oder Verbrennen von Brennstoff.
Technischer Hintergrund
Solche Roststäbe befinden sich bei einer Verbrennung des darauf liegenden Brennstoffes in unmittelbarer Nähe der Verbrennung und damit im Bereich der höchsten Temperatur und unterliegen damit einer hohen Temperaturbelastung von - je nach Brennstoff und Sauerstoffzufuhr - bis zu 1000°C und mehr.
Vor allem Roststäbe zum Verbrennen von festen Brennstoffen wie Holz, aber auch Kohle, bestehen entweder aus einem nichtmetallischen, hochfeuerfesten Stoff wie etwa Schamotte, oder aus einem hochtemperaturfesten Metall, meist einem hochtemperaturfesten Stahl.
Roststäbe aus einem nichtmetallischen, hoch-feuerfesten Stoff herzustellen ist allein von der Formgebung her aufwendig, und zusätzlich ist die Bruchbelastbarkeit eines solchen nichtmetallischen Materials in der Regel sehr gering.
Aus diesem Grund sowie auch aus Kostengründen werden - gerade für Haus-Feuerungsanlagen, insbesondere einer im Wohnbereich stehenden Brennvorrichtung - Roststäbe aus Metall bevorzugt.
In der Regel wird hierfür ein massiver Stab oder ein Profil, insbesondere ein Rohrprofil, aus einem hochlegierten Stahl verwendet, dessen Verzunderungstemperatur mindestens 1000°C betragen sollte, besser mindestens 1200°C, etwa ST 1.4835.
Dennoch verzundern und/oder oxidieren auch solche hochfesten Stähle durch die Temperatur-Wechselbelastung und - Dauerbelastung relativ schnell, sodass deren Lebensdauer begrenzt ist und ein häufiges Auswechseln erforderlich macht, was einerseits die Stilllegung der Brennvorrichtung erfordert und darüber hinaus einen Kostenaufwand für den Austausch und die Ersatzteile nach sich zieht.
In diesem Zusammenhang sind aus

Dadurch kommt die auf den Roststäben - die nebeneinanderliegend einen durchgehenden Feuerraum-Boden bilden - liegende Glut mit den Metall-Profilen nur an den schmalen Kanten der Rinnen-Profile in Kontakt, und ansonsten nur mit dem feuerfesten Füllstoff.
Darstellung der Erfindung
Technische Aufgabe
Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, einen Roststab sowie einen Brennrost mit solchen Roststäben zur Verfügung zu stellen, der einfach und kostengünstig herzustellen ist und dennoch eine längere Lebensdauer besitzt als Roststäbe, die nur aus einem hochtemperatur-beständigem Metall, insbesondere hochtemperatur-beständigem Stahl oder Guss, bestehen.
Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 19 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hinsichtlich des Roststabes wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Roststab einerseits aus einem Metallprofil, insbesondere ein Stahlprofil, aus einem hochtemperatur-festen Metall mit mindestens 1000°C Verzunderungstemperatur besteht, und das Metallprofil, insbesondere dessen Querschnittsform, eine Ausnehmung aufweist, die wenigstens teilweise mit einem, insbesondere nicht-metallischen, hoch-feuerfesten Füllstoff gefüllt ist. Dieser hoch-feuerfeste Füllstoff liegt wenigstens teilweise über den Querschnitt an der Innenkontur des Metallprofiles an.
Denn die Erfahrung hat gezeigt, dass der temperatur-bedingte Verschleiß des Metallprofiles geringer ist, wenn vor allem auf der der Wärmequelle zugewandten Seite an der Innenkontur des Metallprofiles ein Hochtemperaturfester Füllstoff an dem Metallprofil anliegt.
Dieser hoch-feuerfeste Füllstoff besitzt eine Verzunderungstemperatur und/oder eine Erweichungstemperatur und/oder eine Bruchtemperatur- je nach Material kommen verschiedene dieser Temperaturen in Frage - von 1000°C bis 1500 °C.
Von einer solch hohen Betriebstemperatur ausgehend wird beim Abkühlen die Kerntemperatur des metallenen Teils des Roststabes aufgrund der Wärmepufferung durch den Füllstoff sehr langsam sinken.
Unter der Verzögerungstemperatur ist die Verzögerungstemperatur bei intermittierender Oxidation gemeint. Für die Ermittlung wird ein Probestück fünfmal erwärmt, über 45 Stunden gehalten und mittels Luft auf Raumtemperatur abgekühlt.
Die Verzögerungstemperatur ist definiert als der niedrigere der beiden folgenden Werte:

- die Temperatur, bei der eine Gewichtszunahme von 1,0 g/m³h oder
- die Temperatur, die um 50 °C unter der Temperatur liegt, bei der die Gewichtszunahme 2,0 g/m³h beträgt.

Vorzugsweise ist der Füllstoff im Ausgangszustand eine formlose, formbare Füllmasse, die in das Metallprofil eingefüllt wird und aushärtet. Dadurch ist die großflächige Anlage des Füllstoffes an der Innenkontur des Metallprofiles sichergestellt.
Theoretisch könnte der Füllstoff ein formhaltiger Füllkörper sein, der bereits in diesem formhaltigen, genau in die Ausnehmung hinein passenden Zustand, in der Ausnehmung eingebracht wird, jedoch ist es dann deutlich schwieriger eine großflächige Anlage zwischen Füllkörper und Metallprofil sicherzustellen.
Vorzugsweise beträgt die Schmelztemperatur des Metallprofils mindestens 1400°C, besser mindestens 1500°C, besser mindesten 1600°C.
Ebenso beträgt die Schmelztemperatur und / oder Erweichungstemperatur und / oder Bruchtemperatur des Füllstoffes mindestens 1300°C, besser mindestens 1400°C, besser mindestens 1500°C, besser mindesten 1600°C.
Die höhere Temperatur-Kapazität dieses thermisch eine Einheit bildenden Roststabes aus Metallprofil und Füllstoff dürfte der Grund für diesen geringeren temperaturbedingten Verschleiß sein.
Die höhere Temperatur-Kapazität kann auch durch einen massiven Metallstab mit der gleichen Außenkontur erreicht werden, was jedoch angesichts der hohen Kosten solcher hochlegierter Stähle sehr viel teurer wäre als ein mit einem nicht-metallischen, hoch-feuerfesten Füllstoff gefülltes Metallprofil.
Der Füllstoff kann vorzugsweise ein Mineral sein, welches insbesondere hydraulisch gebunden ist und/oder eine Korngröße von maximal 4 mm , besser maximal nur 2,5 mm, aufweist, um einen innigen Kontakt zur Innenkontur des Metallprofiles sicherzustellen.
Vorzugsweise besitzt der Füllstoff hierfür folgende Eigenschaften:

- der Füllstoff ist ein Aluminat oder ein Zirkonat oder ein Silikat oder ein Aluminium-Oxid oder ein Zirkon-Oxid oder ein Silizium-Oxid, und/oder
- der Füllstoff ist Schamotte oder Silika oder Magnesit oder Silizium-Carbid oder Bauxit oder Alundum, und/oder
- der Füllstoff ist ein Alumosilikat, insbesondere ein Disthen oder ein Sillimanit oder ein Andalusit, und/oder
- der Füllstoff
- - mindestens 2 Gewichts-%, besser mindestens 4 Gewichts-%, besser mindestens 10, besser mindestens 14 Gewichts-% Al₂O₃ enthält, und/oder
- - mindestens 5 Gewichts-%, besser mindestens 10 Gewichts-%, besser mindestens 18 Gewicht-%, besser mindestens 24 Gewichts-% SiO₂ enthält und/oder
- der Füllstoff besteht zu mindestens 10 Gewichts-%, besser mindestens 20 Gewichts-%, besser mindestens 30 Gewichts-%, besser mindestens 40 Gewichts-% aus Aluminium-Oxiden oder Silizium Oxiden oder einer Mischung hieraus, und/oder
- der Füllstoff besitzt
- - ein spezifisches Gewicht von mindestens 1,5 g/cm³, besser von 20 g/cm³, besser von 2,5 g/cm³, besser von 3 g/cm³, und/oder
- - eine Mohshärte von mindestens 5, besser von mindestens 5,5, besser von mindestens 6, besser von mindestens 6,5, und/oder
- der Füllstoff besitzt eine Temperaturdehnung von höchstens 1,0 %, besser höchstens 0,7 %, besser höchstens 0,5 % besser höchstens 0,4 % zwischen Raumtemperatur und 1000 °C.

Dadurch ist das Einbringen des Füllstoffes in eine solche von Querschnitt her einseitig offene Rinne sehr einfach vorzunehmen.
In einer anderen Ausführungsform ist das Metallprofil ein hinsichtlich des Querschnittes umfänglich geschlossenes Metallrohr, welches insbesondere einen runden Außenumfang und / oder Innenumfang hat.
Damit ist die Ausnehmung ein Rohrraum, der umfängliche geschlossen ist und höchstens an einer der beiden Stirnseiten offen ist und damit für das Einfüllen des Füllstoffes zugänglich ist.
Diese Ausnehmung, die vorzugsweise in Verlaufsrichtung des Roststabes die gleiche Querschnittsform besitzt, sollte hinsichtlich des Querschnittes vorzugsweise

- zu mindestens 85 %, besser mindestens 90 %, besser mindestens 95 %, gefüllt sein, und/oder
- höchstens vollständig, insbesondere zu höchstens 99 %, besser höchstens 98 %, besser höchstens 96 % gefüllt sein, und zwar vorzugsweise möglichst über die gesamte Erstreckungsrichtung des Roststabes.

Andererseits sollte der Querschnitt der Ausnehmung in Erstreckungsrichtung vorzugsweise

- zu mindestens 85 %, besser mindestens 90 %, besser mindestens 95 %, besser mindestens 98 %, im Idealfall zu 100 %, gefüllt, sein. Eine Temperaturdehnung des Füllstoffes relativ zum Metallprofil in einen in der Ausnehmung verbleibenden Luftraum hinein wird relativ selten benötigt, da in aller Regel die Temperaturdehnung des Metalls größer ist als die des Füllstoffes.

Vorzugsweise besitzt der Roststab an seinen beiden Enden, mit denen er auf einer Stab-Auflage auffliegt, mindestens eine in Querrichtung zu seiner Erstreckungsrichtung durchgehende Aussparung durch die entweder eine in Querrichtung weisende Schulter und/oder eine in Erstreckungsrichtung weisende Schulter am Metallprofil ausgebildet wird. Dadurch verändert sich im Bereich der Aussparung auch die Ausnehmung in inneren des Metallprofiles, aber dennoch kann die Ausnehmung auch in diesem Endbereich mit dem Füllstoff gefüllt sein.
Insbesondere bei einem ansonsten, also im mittleren Bereich, um laufend geschlossenen Metallprofil, also einem Rohrprofil, ist durch diese Aussparung das Profil im Bereich der Aussparung meist nicht mehr vom Querschnitt her geschlossen um laufend, sondern in einig Querrichtung offen.
Bei nur einer Aussparung an jedem Endbereich dient anschließend vorzugsweise die in Querrichtung weisende Schulter als Auflagefläche für die Auflage des Roststabes am einen Bauteil der Umgebung.
Es können jedoch auch in einem Bereich 2 Aussparungen vorhanden sein, die sich bezüglich der Längsmitte des Metallprofiles einander gegenüberliegend befinden und vorzugsweise zu dieser Längsmitte symmetrisch angeordnet sind.
Dann verlaufen die dadurch in Querrichtung weisenden beiden Schultern vorzugsweise von oben nach unten, so dass in Erstreckungsrichtung des Roststabes betrachtet der Querschnitt in diesem Endbereich schmaler wird.
Mit diesem schmaleren Endbereich kann der Roststab zwischen zwei Stab-Anlagen, die in einen Bauteil der Umgebung mit einem Abstand, der nur geringfügig größer ist als der Abstand der beiden einander gegenüberliegenden Schultern, ausgebildet sind, eingesteckt und dadurch positioniert werden.
Die Metallprofile und insbesondere die gesamten Roststäbe können jedoch auch über ihre gesamte Länge einen gleich bleibenden Querschnitt, insbesondere eine gleichbleibende Gestaltung des Außenumfanges, aufweisen, der dann jedoch vorzugsweise ungewohnt ist und insbesondere in dem Außenumfang eine Kavität ausgebildet ist.
Hinsichtlich des Brennrostes wird diese Aufgabe gelöst, indem die Roststäbe des Brennrostes nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet sind.
In aller Regel liegen die Roststäbe mit den beiden Endbereich auf einer Stab-Auflage auf, die Bestandteile des Brennrost es ist und die in den den Brennraum umgebenden Wänden, vorzugsweise der feuerfesten Auskleidung des Brennraumes auf den Innenseiten der aus Metall bestehenden Wände des Brennraumes, ausgebildet sind.
Vorzugsweise sind die Roststäbe dabei im Brennrost so montiert, dass sie mit dem Querschnittsbereich, in dem der Füllstoff an der Innenkontur des Metallprofiles anliegt, nach oben weisen.
Wenn das Metallprofil also ein nicht umfänglich geschlossenes Rinnen-Profil ist, sollte die offene Seite der Ausnehmung nach unten weisen.
Wenn der Roststab in jedem Endbereich nur eine in Querrichtung gerichtete Schulter aufweist, liegt der Roststab vorzugsweise mit dieser Schulter auf der Stab-Auflage auf, wodurch außer der Auflage auch eine Verdrehsicherung des Roststabes gegenüber der Auflage erreicht wird.
Bei zwei in Querrichtung gerichteten Schultern, die primär von oben nach unten entweder parallel oder in einem Winkel zueinander verlaufend, im Endbereich des Roststabes liegt der Roststab vorzugsweise diesen beiden Schultern zwischen zwei Stab-Anlagen, die insbesondere in der Auskleidung des Brennraumes ausgebildet sind, und deren Abstand nur wenig größer ist als der Abstand der beiden voneinander wegweisenden Schultern.
Wenn die beiden Schultern parallel zueinander verlaufen, liegt der Roststab in diesem Endbereich der Unterseite des Roststab es, also dem Bereich zwischen den beiden Aussparungen, auf einer Stab-Auflage auf, die vorzugsweise ebenfalls in der Auskleidung des Brennraumes ausgebildet ist.
Wenn die beiden Schultern dagegen in einem Winkel zueinander verlaufen, vorzugsweise Spitzenwinkel, so dass ihr Abstand von unten nach oben zunimmt, kann auf ebenfalls auf diese Art und Weise konisch verlaufenden Stab-Anlagen der Roststab mit seinem Endbereich auf den sich nach unten hin gegeneinander annähernden Stab-Anlagen auch aufsitzen.
Vorzugsweise liegen die Roststäbe mit ihrer gesamten wenigstens einen Schulter innerhalb der Auskleidung, insbesondere ragen die Roststäbe mit dem in Längsrichtung äußeren Ende ihres umfänglich geschlossenen runden Querschnittes noch in die Auskleidung hinein.
Vorzugsweise ist im Längenbereich der wenigstens einen Schulter die Oberseite der Roststäbe von einer darüber weg verlaufenden, insbesondere entweder auf den Roststäben oder den die Stab-Auflage bildenden Teilen der Auskleidung aufliegenden, Stab-Abdeckung von oben her abgedeckt.
Wenn der Außenumfang des Rostrohres zumindest im Endbereich, vorzugsweise über die gesamte Länge, unrund ausgebildet ist und insbesondere eine Kavität in seinem Außenumfang aufweist, ist sind die Auflagen für die Rostrohre in der Auskleidung des Brennraumes vorzugsweise so gestaltet, dass sie eine nach oben weisende Aufwölbung aufweisen, die in die Kavität passt, und der Roststab mit der Kavität nach unten auf das Auflager aufgelegt wird.
Das Auflager ist insbesondere der Boden eines Freiraumes, der in der Auskleidung ausgebildet ist zum Einlegen eines Endes eines Rostrohres.
Figurenliste
Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:

1: eine erste, rinnenförmige Bauform des Roststabes im Querschnitt,
2a, b: eine zweite und eine dritte, rohrförmige Bauform des Roststabes mit rundem Querschnitt,
2c: eine vierte, rohrförmige Bauform des Roststabes mit unrundem Querschnitt,
3a, b: einen Brennrost unter Verwendung erfindungsgemäßer Roststäbe mit einer ersten Enden-Gestaltung,
4a, b: einen Brennrost unter Verwendung erfindungsgemäßer Roststäbe mit einer zweiten Enden-Gestaltung.

Die 1, 2a und 2b zeigen Roststäbe 1 im Querschnitt, bei denen zumindest das Metallprofil 2 des Roststabes 1 in dessen Erstreckungsrichtung 1' über die im Wesentlichen gesamte Länge, vorzugsweise die gesamte Länge, gleich bleibt, eventuell ausgenommen der stirnseitigen Endbereiche, wie anhand der 3a, b erläutert wird.
In 1 ist der Querschnitt 11" des Metallprofils 2 einseitig offen, vorzugsweise seitensymmetrisch, also spiegelbildlich zur Längsmittelebene des Metallprofiles 2.
Dabei nähern sich die beiden Seitenschenkel zur offenen Seite des Metallprofils 2 hin gegeneinander an, wodurch die Ausnehmung 3 in dem Metallprofil 2 hinterschnitten ist.
Dieses einseitig offene Metallprofil 2 kann als Hutprofil ausgebildet sein mit einer Kröpfung des frei endenden Schenkels nach außen - wie in 1 rechts dargestellt, oder als U-Profil ohne eine solche Kröpfung - wie in 1 links dargestellt.
Beim Füllen mit einem flüssigen oder pastösen Füllstoff 4 wird die Ausnehmung 3 bis annähernd oder ganz zur Öffnung des Querschnitts 11" hin gefüllt und härtet aus, und kontaktiert daher die Innenseite des Bodens des Inneren des Metallprofils 2 als auch der Seitenwände auch im ausgehärteten Zustand.
Die nicht-vollständige Füllung dient dazu, unterschiedliche Temperaturdehnungen von Füllstoff 4 einerseits und Metallprofil 2 andererseits zueinander zuzulassen.
In den 2a, 2b ist das Metallprofil 2 ein umfänglich geschlossenes Rohrprofil 2, in diesem Fall mit einem kreisrunden Querschnitt 11" und gleichbleibender Wandstärke.
Dementsprechend kann der Füllstoff 4 hier nur von den Stirnseiten her in das rohrförmige Metallprofil 2 eingebracht werden.
Dabei wird der Querschnitt mit dem Füllstoff 4 vollständig oder auch nicht vollständig verfüllt, sodass dieser schwerkraftbedingt nach unten sinkt oder nach unten gedrückt wird und im oberen Bereich des Querschnittes - in der Stellung in der der gemäß 2a, b eingefüllte formlose Füllstoff aushärtet - verbleibt ein Luftraum 5 in der Ausnehmung 3.
Auch hier liegt wegen des Einbringens im formlosen Zustand nach dem Aushärten der Füllstoff 4 zuverlässig an den Innenflächen des Rohrprofiles 2 im Wesentlichen über den gesamten Umfang und vorzugsweise auch über die gesamte Länge an, bis auf den Bereich des Luftraumes 5.
2b zeigt eine Lösung, bei der kein formloser Füllstoff 4 in das Rohrprofil 2 eingebracht wurde, sondern ein formhaltiger Füllkörper 4, der den Querschnitt der Ausnehmung 3, also des Innenquerschnitts des Rohres 2, großenteils ausfüllt und in diesem Fall eine Querschnittskontur einer Kreisform besitzt, von der eine Sekante fehlt.
Auch hier verbleibt also unter Umständen diese fehlende Sekante als Luftraum 5.
Dabei ist klar, dass der Kontakt zwischen dem formhaltigen Füllkörper 4 und dem Metallrohr 2 umso besser ist, je besser die äußere Querschnittskontur des Füllkörpers 4 mit der Innenumfangskontur des Metallprofiles 2 übereinstimmt.
Die 3a zeigt - in der Querrichtung 11' zur Erstreckungsrichtung 1' eines der Rostrohre 1 - einen Brennrost 20, der aus mehreren - in Blickrichtung der 3a, dieser Querrichtung 11', hintereinander beabstandet aufeinanderfolgenden, vorzugsweise parallel zueinander verlaufenden, Roststäben 1 gebildet ist.
Die einzelnen Roststäbe 1 liegen mit Ihren stirnseitigen Endbereichen jeweils auf einer Stab-Auflage 21 auf, wobei in diesem Fall in dem stirnseitigen Endbereich in der Seitenansicht betrachtet in jedem der Roststäbe 1 hierfür eine in Querrichtung 11' durchgehende Aussparung 7 vorhanden ist und hierdurch eine im montierten Zustand nach unten weisende Schulter 6 als ausgebildet ist, mit der der Roststab 1 auf der Auflage 21 aufliegt, als auch eine in Erstreckungsrichtung 1' weisende Schulter 8, die die Bewegungsmöglichkeit des Roststabes 1 zwischen den beiderseitigen Auskleidung in 23 in seiner Erstreckungsrichtung 1' begrenzt.
Dabei sind die Roststäbe 1 so aufgelegt, dass sich der in ihrer inneren Ausnehmung 3 verbliebene Luftraum 5 - sofern ein solcher existiert - an der Unterseite des Querschnitts 11' des Roststabes 1 in diesem eingebauten Zustand befindet, da vor allem die Oberseite der Roststäbe 1 der größten Wärmebelastung ausgesetzt sind und gerade hier ein inniger Kontakt mit dem Füllstoff 4 im Inneren der Metallprofile 2 vorhanden sein soll.
Hierbei kann - gemäß 3a, rechte Seite - der Roststab 2 mit seiner nach unten gerichteten Schulter 6 auf der ebenen Oberseite eines wandartigen Teils der Auskleidung 23 auflegen, und mit seiner in Erstreckungsrichtung 8 gerichteten Schulter 8 an der Innenfläche dieser Auskleidung 23 enden
Dieses wandartige Teil der Auskleidung 23 kann jedoch - gemäß 3a, linke Seite - eine solche zum Brennraum 24 als auch nach oben hin offene Freiraum aufweisen, die sowohl in der Höhe als auch zum Brennraum 24 in zweistufig ausgebildet ist: die dadurch gebildete obere horizontale Schulter des Freiraumes dient als Stab-Auflage 21 für die nach unten gerichtete Schulter 6 im Endbereich des Roststabes 1, während die untere Stufe des Freiraumes dazu dient, dass der Roststab 1 auch mit dem letzten Stück des vollständigen Querschnittes, also ohne die Aussparung 7 im Roststab 1, in Erstreckungsrichtung 1' hineinragen kann und damit die Stirnfläche des Roststabes 1 nicht unmittelbar den Temperaturen im Brennraum 24 ausgesetzt sind.
Der Freiraum ist dabei in der Höhe so bemessen, dass vorzugsweise der Querschnitt des Roststabes 1 mit der Oberseite der Auskleidung 23 fluchtet.
In beiden Fällen kann über den mit der Aussparung 7 versehenen Endbereich des Roststabes 1 hinweg eine Stab-Abdeckung 22 verlaufen, die vorzugsweise ebenfalls wandartig ausgebildet ist und aus dem gleichen Material besteht wie die Auskleidung 23 darunter, die die Stab-Auflage 21 bildet.
2c zeigt einen anders gestalteten Querschnitt des Metallprofiles 2 eines Roststabes 1:

Dabei wird das Metallprofil 2 gebildet aus einem mehr als 180° umfassenden Teil eines runden Rohr Querschnittes, in dessen Lücke ein im Querschnitt konkaves Segment 12 eingesetzt und dicht befestigt, insbesondere verschweißt, ist, sodass wiederum ein geschlossenes Rohrprofil vorliegt. Dieses so Profil besitzt jedoch im Bereich des eingesetzten Segmentes keine konvexe sondern eine konkave Außenkontur 12a besitzt, die im montierten Zustand auf der in zusammen des Brennrostes stromabwärtigen Seite des Querschnittes des Roststabes 1 angeordnet ist.

Damit wird die Ausbildung von Kehrwirbeln an dieser Rückseite des Querschnittes begünstigt.
Die freien Enden des Querschnittes des eingesetzten Segmentes 12 können mit den freien Enden des restlichen, unvollständigen Kreis-Querschnittes des Metallprofiles 2 enden oder über diese auch radial vorstehen, wie in den beiden Hälften der 2c dargestellt.
Die 4a, b zeigen weitere Bauformen der Ausbildung der Endbereiche der Roststäbe 1 und deren Aufnahme und Auflage auf beidseitigen Stab-Auflagen 21, und zwar bei einem Roststab 1 mit der Querschnittsform wie anhand der 2c beschrieben:

In 4a, b linke Seite sind bei jedem Roststab 1 im Endbereich jeweils zwei in Querrichtung, hier von oben nach unten, verlaufende Aussparungen 7 vorhanden.

Dadurch ist der Querschnitt im Endbereich vor allem unrund, schmaler als im mittleren Bereich des Roststabes 1, und wird begrenzt durch zwei hier parallel zueinander verlaufende, vorzugsweise vertikal verlaufende, Seitenflächen zwischen einem oberen, nach außen konvex gekrümmten und einem unteren, nach unten außen konkav gekrümmten, Teil des Außenumfanges. Die Seitenflächen können durch Seitenplatten, die vorzugsweise mit dem oberen und unteren Teil des Querschnittes des Metallprofiles 2 verschweißt sind, verschlossen werden zu einem immer noch umfänglich geschlossenen Querschnitt.
Mit diesen Endbereichen können die Roststäbe 1 in beidseits in der wandartigen Auskleidung 23 vorhandene Freiräume 25, die sowohl nach oben als auch zum Brennraum 24 hin offen sind, eingelegt werden, und liegen auf dem Boden des Freiraumes, der die Stab-Auflage 21 bildet, auf.
Dadurch, dass die Breite des Freiraumes 25 in der Horizontalen gemessen geringer ist als der Außendurchmesser D des Roststabes 1 im mittleren Bereich, also abseits der Aussparung 7, ist der Roststab 1 auch gegen Verdrehen um seine Erstreckungsrichtung 1' gesichert.
In 4a, b rechte Seite über seine gesamte Länge den gleichen Querschnitt, also im Endbereich ebenso wie im mittleren Bereich.
Da der Außenumfang jedoch wegen der konkaven Einbuchtung an einer Stelle, im montierten Zustand im unteren Bereich, jedoch bereits unrund ist, kann diese Abweichung von einem runden Außendurchmesser genutzt werden als Verdrehsicherung:

Hierfür kann und muss die Breite des Freiraumes 25 in der Horizontalen gemessen größer sein als der Außendurchmesser D des Roststabes 1, damit dieser in dem Freiraum 25 mit seinem Endbereich eingelegt werden kann.

Der Boden und insbesondere der gesamte untere Bereich des Freiraumes 25 ist bei dieser Ausführungsform jedoch so gestaltet, dass der Roststab 1 mit der Kavität in seinem Außenumfang nach unten weisend formschlüssig auf dem analog geformten Boden des Freiraumes 25 aufsitzt und dadurch eine Verdrehung des Roststabes 1 im Freiraum 25 verhindert ist. Der Boden besitzt somit die Negativform zumindest der Kavität der Umfangskontur des Raststabes, sodass der Boden eine Aufhebung besitzt, die in die Kavität hineinragt.
Auch bei dieser Bauform und Aufnahme kann sich oberhalb des Teiles, in dem die Stab-Auflage 21 ausgebildet ist, hier der Auskleidung 23 des Brennraumes 24, eine Stab-Abdeckung 22 über die Endbereiche der eingelegten Roststäbe 1 und damit auch über die Freiräume 25 hinweg erstrecken.
Der Abstand benachbarter Freiräume 25 zueinander ist dabei größer als die dicke D der Roststäbe 1 in deren mittleren Bereich, so dass zwischen eingelegten, benachbarten Roststäben 1 ein ausreichender Abstand A verbleibt, durch den die Rauchgase zwischen den Roststäben 1 hindurch nach unten strömen können.
Bezugszeichenliste

1: Roststab
1': Erstreckungsrichtung, Symmetrieachse
2: Metallprofil
3: Ausnehmung, Rinne
4: Füllstoff, Füllkörper
5: Luftraum
6: Schulter
7: Aussparung
8: Schulter
9: Winkel
10: Längsrichtung
10': Längs-Mittelebene
11': Querrichtung
11": Querschnitt, Querebene
12: Segment
20: Brennrost
21: Stab-Auflage
22: Stab-Abdeckung
23: Auskleidung
24: Brennraum
25: Freiraum
D: Dicke

Claims

Roststab (1) umfassend - ein sich in Verlaufsrichtung (1') des Roststabes (1) erstreckendes Metallprofil (2), - welches wenigstens eine Ausnehmung (3) aufweist, - wobei das Metallprofil (2) eine Schmelztemperatur von mindestens 1200 °C aufweist und - die Ausnehmung (3) wenigstens teilweise mit einem hoch-feuerfesten Füllstoff (4) gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass - das Metallprofil (2) ein umfänglich geschlossenes Metallrohr (2) ist.
Roststab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzunderungstemperatur des Metallprofils (2) mindestens 1000 °C, besser mindestens 1100 °C, besser mindestens 1200 °C, besser mindestens 1300 °C beträgt.
Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelztemperatur und/oder Erweichungstemperatur und/oder Bruchtemperatur des Füllstoffes (4) mindestens 1200 °C, besser mindestens 1400 °C, besser mindestens 1500 °C, besser mindestens 1600 °C beträgt.
Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Füllstoff (4) eine im Ausgangszustand formlose, formbare, aushärtbare Füllmasse ist oder - der Füllstoff (4) ein Formkörper ist, der möglichst genau in die Ausnehmung (3) passt.
Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Füllstoff (4) nicht metallisch ist, insbesondere ein Mineral ist, welches - insbesondere hydraulisch gebunden ist und/oder - insbesondere eine Korngröße von maximal 4 mm , besser von maximal 2,5 mm, aufweist.
Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff (4) ein Aluminat oder ein Zirkonat oder ein Silikat oder ein Aluminium-Oxid oder ein Zirkon-Oxid oder ein Silizium-Oxid ist.
Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff (4) Schamotte oder Silika oder Magnesit oder Silizium-Carbid oder Bauxit oder Alundum ist.
Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff (4) ein Alumosilikat, insbesondere ein Disthen oder ein Sillimanit oder ein Andalusit, ist.
Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff (4) - mindestens 2 Gewichts-%, besser mindestens 4 Gewichts-%, besser mindestens 10 besser mindestens 14 Gewicht-% Al₂O₃ enthält, und/oder - mindestens 5 Gewichts-%, besser mindestens 10 Gewichts-%, besser mindestens 18 Gewicht-%, besser mindestens 24 Gewichts-% SiO₂ enthält und/oder - zu mindestens 10 Gewichts-%, besser mindestens 20 Gewichts-%, besser mindestens 30 Gewichts-%, besser mindestens 40 Gewichts-% aus Aluminium-Oxiden oder Silizium Oxiden oder einer Mischung hieraus besteht.
Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff (4) - ein spezifisches Gewicht von mindestens 1,5 g/cm³, besser von 2,0 g/cm³, besser von 3 g/cm³ aufweist, und/oder - eine Mohshärte von mindestens 5, besser von mindestens 5,5, besser von mindestens 6, besser von mindestens 6,5 aufweist, und/oder - eine Temperaturdehnung von höchstens 1,0 %, besser höchstens 0,7 %, besser höchstens 0,5 % besser höchstens 0,4 % zwischen Raumtemperatur und 1000 °C aufweist.
Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Ausnehmung (3) sich als Rinne (3) in Erstreckungsrichtung (1') des Metallprofiles (2) erstreckt und/oder - die Ausnehmung (3) einen hinterschnittenen Querschnitt (11') aufweist.
Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr (2) - zumindest im mittleren Bereich der Erstreckungsrichtung (1') einen runden Außenumfang und/oder Innenumfang aufweist und - der umfänglich geschlossene Rohr-Raum (3) an wenigstens einer oder beiden Stirnseiten offen ist.
Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (3), insbesondere die Rinne (3) oder der Rohr-Raum (3) im Querschnitt evtl. bis auf einen Luftraum (5) - zu mindestens 85 %, besser mindestens 90 %, besser mindestens 95 %, besser mindestens 98 %, besser vollständig, gefüllt ist.
Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (3), insbesondere die Rinne (3) oder der Rohr-Raum (3) in Erstreckungsrichtung (1') evtl. bis auf einen Luftraum (5) - zu mindestens 80 %, besser mindestens 90 %, besser mindestens 95 %, %, besser mindestens 98 %, besser vollständig, gefüllt ist.
Roststab mit einem im Querschnitt zumindest im mittleren Bereich der Erstreckungsrichtung (1') runden, insbesondere umlaufend geschlossenen, Außenumfang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallprofil (2), insbesondere der Roststab (1) in jedem Endbereich eine in Querrichtung (11) von der einen zur gegenüberliegenden Außenseite des Metallprofiles (2) durchgehende Aussparung (7) aufweist, die sowohl zur Stirnseite als auch zum Umfang des Metallprofiles (2) hin offen ist und dadurch eine in Querrichtung (11) weisende Schulter (6) sowie eine in Längsrichtung (10) weisende Schulter (8) bildet.
Roststab mit einem im Querschnitt im mittleren Bereich der Erstreckungsrichtung (1') runden, insbesondere umlaufend geschlossenen, Außenumfang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das Metallprofil (2), insbesondere der Roststab (1) in jedem Endbereich beidseits der Symmetrieachse (1') des Metallprofiles (2) eine in Querrichtung (11) von der einen zur gegenüberliegenden Außenseite des Metallprofiles (2) durchgehende Aussparung (7) aufweist, die jeweils sowohl zur Stirnseite als auch zum Umfang des Metallprofiles (2) hin offen ist und dadurch eine in Querrichtung (11) weisende Schulter (6) sowie eine in Längsrichtung (10) weisende Schulter (8) bildet, - die beiden Schultern (6) parallel zueinander verlaufen oder in Längsrichtung (10) betrachtet in einem spitzen Winkel (9) zueinander stehen.
Roststab nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallprofil (2) auch im Längenbereich der Schultern (6, 6') mit dem Füllstoff oder Füllkörper (4) gefüllt ist.
Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das Metallprofil (2) und insbesondere der Roststab (1) insgesamt über die gesamte Länge eine gleichbleibende Umfangskontur, insbesondere Querschnittsgestaltung, aufweisen, - wobei die Umfangskontur wenigstens ein von der restlichen Rundenumfangskontur abweichendes, insbesondere konkaves, Segment aufweist.
Brennrost (20) umfassend - mehrere Roststäbe (1), umfassend - ein sich in Verlaufsrichtung (1') des Roststabes (1) erstreckendes Metallprofil (2), - welches wenigstens eine Ausnehmung (3) aufweist, - wobei das Metallprofil (2) eine Schmelztemperatur von mindestens 1200 °C aufweist und - die Ausnehmung (3) wenigstens teilweise mit einem hoch-feuerfesten Füllstoff (4) gefüllt ist, - eine Stab-Auflage (21) auf jeder Seite der Roststäbe (1), auf der die Roststäbe (1) mit ihren freien Enden aufliegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Roststäbe (1) in der Querrichtung (11') zu ihrer Erstreckungsrichtung (1') zueinander im solchen Abstand (A) beanstandet sind, dass die Rauchgase zwischen den Roststäben (1) hindurch nach unten strömen können.
Brennrost nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Roststäbe (1) im Brennrost (20) so angeordnet sind, dass sich bei einer im Querschnitt nicht vollständig gefüllten Ausnehmung (3) der Luftraum (5) in der unteren Hälfte des Querschnittes, insbesondere am tiefsten Punkt des Querschnittes, befindet.
Brennrost nach einem der Ansprüche 19 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei nur einer in Querrichtung (11) gerichteten Schulter (6) im Endbereich des Roststabes (1) der Roststab (1) mit dieser Schulter (6) auf einer Stab-Auflage (21) aufliegt, die insbesondere in der Auskleidung des Brennraumes ausgebildet ist, die vorzugsweise aus hoch-feuerfestem Material besteht.
Brennrost nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei in Querrichtung (11) gerichteten Schultern (6) im Endbereich des Roststabes (1) der Roststab (1) mit diesen Schultern (6) zwischen zwei Stab-Anlagen (23) angeordnet ist, die insbesondere in der Auskleidung (23) des Brennraumes (24) ausgebildet sind, die vorzugsweise aus hoch-feuerfestem Material besteht.
Brennrost nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass - die Roststäbe (1) mit ihrer gesamten wenigstens einen Schulter (6) innerhalb der Auskleidung (23) liegen, - insbesondere die Roststäbe (1) mit dem in Längsrichtung äußeren Ende ihres umfänglich geschlossenen runden Querschnittes noch in die Auskleidung (23) hineinragen.
Brennrost nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass im Längenbereich der wenigstens einen Schulter (6) die Oberseite der Roststäbe (1) von einer darüber weg verlaufenden, insbesondere auf den Roststäben (1) aufliegenden, Stab-Abdeckung (22), die insbesondere Teil der Auskleidung (23) ist, von oben her abgedeckt sind.
Brennrost nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Roststäbe (1) wenigstens im Endbereich einen unrunde Außenkontur mit einer Kavität in der Außenkontur aufweisen und - mit der Kavität des Außenumfanges nach unten auf der Stab-Auflage (21) aufgelegt werden, - die Stab-Auflage (21) eine nach oben aufragende Aufwölbung aufweist, die in die Kavität hineinragt und insbesondere die Negativ-Form zu der Aufwölbung nun bildet.
Brennrost nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufwölbung an dem Boden eines Freiraumes (25) ausgebildet ist, in die der Roststab (1) mit seinem Ende eingelegt ist.