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Die Erfindung betrifft ein Schubrost für einen Verbrennungsofen, insbesondere einer Müllverbrennungsanlage, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Derartige Schubroste werden beispielsweise in Müllverbrennungsanlagen eingesetzt, in denen Müll als Brennstoff verbrannt wird. Schubroste bestehen meist aus einzelnen Roststabreihen, die in Fließrichtung des Brennstoffes hintereinander angeordnet sind und dabei dachziegelartig übereinander liegen. Die Roststäbe einer Roststabreihe sind auf einem Roststabträger gelagert. An jeden zweiten Roststabträger greifen Antriebe an, die eine Antriebsbewegung in die betreffenden angetriebenen Roststabreihen einleiten. Dadurch werden die angetriebenen Roststabreihen gegenüber den nicht-angetriebenen, feststehenden Roststabreihen in Bewegung versetzt.
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Die Bewegung der angetriebenen Roststabreihen bewirkt einerseits einen Transport des auf eine Schubrostfläche des Schubrostes aufgebrachten Brennstoffes durch die Feuerung und andererseits die Schürung der Brennstoffschicht. Die Schubrostfläche wird dabei durch die Oberflächen der einzelnen Roststäbe gebildet. Bei bekannten Schubrosten wird durch den Antrieb über Torsionswellen und Torsionshebel eine kreissegmentförmige erste Antriebsbewegung in die Roststabträger eingeleitet, so dass sich eine entsprechend daran angelehnte Roststabbewegung der an den angetriebenen Roststabträgern gelagerten Roststäbe ergibt, wie beispielsweise in US 6'332'410 B1 beschrieben. Alternativ ist auch eine geradlinige erste Antriebsbewegung über Gestänge möglich, wobei daraus eine geradlinige Roststabbewegung der an den angetriebenen Roststabträgern gelagerten Roststäbe resultiert.
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In
DE 30 07 678 C2 wird zudem ein Schubrost mit Torsionswelle beschrieben, dessen Wellenlager derart höhenverstellbar sind, dass der Antrieb der Roststabreihen wieder gemäß einer geradlinigen Antriebsrichtung erfolgen kann.
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Nachteilig hierbei ist, dass sich die Torsionswellen oder Gestänge samt zugehöriger Maschinenelemente, z.B. Lager oder Führungen, zwangsläufig im Bereich eines Unterwindes der Verbrennungsanlage befinden, wo sie einer erhöhten Störungsanfälligkeit unterliegen. Ist also beabsichtigt, komplexere Bewegungsformen der Roststabreihen sowie der Roststäbe über die Roststabträger umzusetzen, sorgen die dafür zusätzlich benötigten mechanischen Antriebselemente im Unterwind für eine erhöhte Störungsanfälligkeit, was den Verbrennungsprozess unzuverlässiger macht.
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Weitere Schubroste mit Roststäben, die eine nicht-planare Oberflächenkontur aufweisen, sind in
DE 20 2017 006 429 U1 sowie
DD 11 482 B2 offenbart.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Schubrost bereitzustellen, mit dem sich bei geringer Störungsanfälligkeit und damit hoher Zuverlässigkeit auch komplexere Bewegungsformen der Roststabreihen darstellen lassen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Schubrost nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüche angegeben.
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Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, dass die Oberflächen von Roststäben zumindest einiger Roststabreihen des gattungsgemäßen Schubrostes für einen Verbrennungsofen, insbesondere einer Müllverbrennungsanlage, eine nicht-planare Oberflächenkontur aufweisen, so dass in die Roststäbe, die sich mit ihren zweiten Enden auf der nicht-planaren Oberflächenkontur abstützen, eine zweite Antriebsbewegung durch die Relativbewegung zwischen den Roststäben von angetriebenen und nicht-angetriebenen Roststabreihen eingeleitet werden kann.
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Vorteilhafterweise kann dadurch eine komplexe Roststabbewegung der Roststäbe des Schubrostes bewirkt werden, wobei diese komplexe Roststabbewegung durch die Oberflächenform der ohnehin vorhandenen Roststäbe erreicht wird. Damit sind keine Anpassungen der herkömmlichen Antriebsmittel im Unterwind nötig, so dass sich die Störungsanfälligkeit nicht weiter erhöht. Die Antriebsmittel sorgen dabei herkömmlicherweise dafür, dass zumindest einige der Roststabreihen des Schubrostes, vorzugsweise jede zweite Roststabreihe, angetrieben werden, wobei dazu über die Antriebsmittel eine erste Antriebsbewegung in die Roststäbe eingeleitet werden kann, so dass sich eine Relativbewegung zwischen den Roststäben der angetriebenen Roststabreihen und den Roststäben von nicht-angetriebenen, d.h. nicht über die Antriebsmittel angetriebenen, Roststabreihen ergibt. Dieser ersten Antriebsbewegung, die über die ersten Enden in die Roststäbe eingeleitet wird, wird erfindungsgemäß die zweite Antriebsbewegung, die über die zweiten Enden eingeleitet wird, überlagert.
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Daraus folgt vorzugsweise, dass
- - eine erste Roststabbewegung der Roststäbe der angetriebenen Roststabreihen zusammengesetzt ist aus der über die ersten Enden induzierten ersten Antriebsbewegung und der über die zweiten Enden induzierten zweiten Antriebsbewegung, und/oder dass
- - eine zweite Roststabbewegung der Roststäbe der nicht-angetriebenen Roststabreihen aus der über die zweiten Enden induzierten zweiten Antriebsbewegung resultiert.
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Je nachdem, welche Roststäbe die nicht-planare Oberflächenkontur aufweisen, können also in den jeweiligen Roststabreihen komplexe Bewegungsformen erzeugt werden, durch die der Transport und/oder das Schüren der Brennstoffschicht verbessert werden kann, ohne dass dabei die Störanfälligkeit des Schubrostes erhöht wird.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass die nicht-planaren Oberflächenkonturen der Roststäbe der zumindest einigen Roststabreihen ein in Fließrichtung verlaufendes Kurvenprofil aufweisen. Dadurch kann vorteilhafterweise eine zweite Antriebsbewegung gemäß einem vorgebbaren Kurvenprofil erzeugt werden, wenn das zweite Ende des jeweiligen Roststabes durch die Schwerkraft durch die Relativbewegung zwischen den Roststäben entlang des Kurvenprofils gleitet. Je nach Verlauf des Kurvenprofils wird dadurch eine Roststabbewegung mit einer Richtungskomponente in Fließrichtung sowie senkrecht zur Fließrichtung, d.h. nach oben, bewirkt, um einen Transport und ein Schüren der Brennstoffschicht gemäß einem komplexen Bewegungsablauf zu ermöglichen.
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Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die Roststäbe
- - aller Roststabreihen oder
- - lediglich der angetriebenen Roststabreihen oder
- - lediglich der nicht-angetriebenen Roststabreihen
ein in Fließrichtung verlaufendes Kurvenprofil aufweisen und die sonstigen Roststäbe beispielsweise planar ausgeführt sind. Dadurch kann flexibel festgelegt werden, welche Roststabreihen einen komplexen Bewegungsablauf durchführen sollen. Je nach Anwendung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die zweite Antriebsbewegung lediglich in die nicht-angetriebenen Roststabreihen eingeleitet wird und die angetriebenen Roststabreihen lediglich durch die erste Antriebsbewegung aktiv von den Antriebsmitteln angetrieben werden. Dazu sind lediglich die angetriebenen Roststabreihen mit einem Kurvenprofil zu versehen.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass das Kurvenprofil zumindest einen Kurvenbereich mit einem bestimmten festgelegten Radius aufweist. Demnach ist die Oberfläche des Roststabes mit einem bestimmten Radius gekrümmt, entlang dessen das jeweilige zweite Ende des sich darauf abstützenden Roststabes kontinuierlich gleiten kann. Erfindungsgemäß ist bei den mehreren Kurvenbereichen vorgesehen, dass benachbarte Kurvenbereiche unterschiedliche Radien aufweisen. Dadurch kann beispielsweise eine Auf- und Ab-Bewegung oder, je nach Relativbewegung zwischen den Roststäben, eine bestimmte periodische Bewegung der Schubrostfläche erreicht werden.
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Vorzugsweise ist dazu weiterhin vorgesehen, dass der mindestens eine Kurvenbereich konkav oder konvex mit dem jeweiligen Radius gekrümmt ist und/oder benachbarte Kurvenbereiche eines Kurvenprofils unterschiedliche Krümmungen, beispielsweise konvexe und konkave Krümmungen im Wechsel, aufweisen. Dadurch kann ein entsprechend vorgegebener komplexer Bewegungsablauf (Auf und Ab) erzeugt werden, um den Transport und das Schüren zu optimieren.
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Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die Roststäbe
- - jeder Roststabreihe oder
- - lediglich der angetriebenen Roststabreihen oder
- - lediglich der nicht-angetriebenen Roststabreihen
an den jeweiligen Roststabträgern drehbar gelagert sind. Dadurch kann der komplexe Bewegungsablauf je nach gewählter Art des Einleitens der beiden Antriebsbewegungen in die jeweiligen Roststäbe erreicht werden.
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Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die erste Antriebsbewegung kreissegmentförmig oder geradlinig verläuft. Demnach kann ein Antriebsmittel im Unterwind gewählt werden, über das in einfacher Weise und ohne große Störungsanfälligkeit eine erste Antriebsbewegung auf das erste Ende des Roststabes übertragen werden kann. Beispielsweise können die Antriebsmittel an einer Torsionswelle befestigte Torsionshebel aufweisen, die einen Linearaktuator, beispielsweise einen Hydraulikzylinder, mit den angetriebenen Roststabträgern verbinden zum Bewirken einer kreissegmentförmigen ersten Antriebsbewegung um eine durch die Torsionswelle definierte zweite Drehachse bei Betätigen des Linearaktuators. In entsprechender Weise kann eine geradlinige Bewegung von dem Linearaktuator über Gestänge auf das erste Ende übertragen werden, so dass dieses ebenfalls geradlinig bewegt wird.
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Damit kann vorteilhafterweise mit den eine geradlinige oder kreissegmentförmige Bewegung der Roststabträger bewirkenden Antrieben des Standes der Technik auch eine komplexe Bewegungsform der Roststabreihen bzw. Roststäbe erreicht werden, indem die Roststäbe selber - über die zweite Antriebsbewegung - für eine Beeinflussung der geradlinigen bzw. kreissegmentförmigen ersten Antriebsbewegung hin zu einer komplexeren Bewegung sorgen. Die erfindungsgemäße Form der Roststäbe verursacht dabei keine höhere Störanfälligkeit als im Stand der Technik, so dass keine zusätzlichen, potenziell störungsanfälligen Antriebsmechaniken erforderlich sind.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 einen Ausschnitt eines Schubrostes in einer eingefahrenen Antriebsstellung in einer Schnittansicht;
- 2 den Ausschnitt des Schubrostes in der eingefahrenen Antriebsstellung gemäß 1 in einer perspektivischen Ansicht;
- 3 einen Ausschnitt des Schubrostes in einer ausgefahrenen Antriebsstellung in einer Schnittansicht;
- 4 einen Ausschnitt des Schubrostes in der ausgefahrenen Antriebsstellung gemäß 3 in einer perspektivischen Ansicht;
- 5a, 5b beispielhafte Kurvenprofile eines Roststabes.
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In 1 ist in einer Schnittansicht und in 2 in einer perspektivischen Ansicht ein Schubrost 100 für einen Verbrennungsofen 101, insbesondere einer Müllverbrennungsanlage, dargestellt, auf der eine Brennstoffschicht 1, beispielsweise aus verbranntem Müll, während eines Verbrennungsprozesses aufgebracht ist. Das Schubrost 100 weist mehrere, entlang einer Fließrichtung F angeordnete Roststabreihen 2a, 2b auf, die jeweils aus in Querrichtung Q (senkrecht zur Fließrichtung F) nebeneinander liegenden Roststäben 3a, 3b gebildet sind.
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Die Roststäbe 3a, 3b einer Roststabreihe 2a, 2b sind über ein erstes Ende 4a, 4b auf einem Roststabträger 5a, 5b gelagert, so dass sich jeder Roststab 3a, 3b um eine durch den jeweiligen Roststabträger 5a, 5b definierte erste Drehachse D1 verdrehen kann. Die Roststäbe 3a, 3b der einzelnen Roststabreihen 2a, 2b liegen weiterhin dachziegelartig übereinander, wobei sich dazu ein zweites Ende 6a, 6b des jeweiligen Roststabes 3a, 3b auf einer Oberfläche 7a, 7b des in Fließrichtung F gesehen benachbarten Roststabes 3a, 3b durch die Schwerkraft abstützt. Die Oberflächen 7a, 7b der einzelnen Roststäbe 3a, 3b bildet damit eine durchgängige Schubrostfläche 8 aus, auf welcher die Brennstoffschicht 1 transportiert, geschürt und verbrannt wird.
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Gemäß dieser Ausführungsform wirkt jeder zweite Roststabträger 5a (angetriebener Roststabträger) mit einem Antriebsmittel 9 zusammen, das in einem Unterwind 200 des Verbrennungsofens 101 angeordnet ist. Die dazwischenliegenden Roststabträger 5b (nicht-angetriebene Roststabträger) sind nicht-angetrieben. Über die Antriebsmittel 9 kann eine erste Antriebsbewegung A1 (s. 3 und 4) in die angetriebenen Roststabträger 5a und damit auch in das erste Ende 4a des darauf gelagerten Roststabes 3a eingeleitet werden.
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Die erste Antriebsbewegung A1 kann kreissegmentförmig (punktiert in 3 und 4) ausgebildet sein, wobei die Antriebsmittel 9 dazu mindestens zwei an einer Torsionswelle 10 befestigte Torsionshebel 11a, 11b aufweisen, die einen Linearaktuator 12, beispielsweise einen Hydraulikzylinder, mit den angetriebenen Roststabträgern 5a verbinden. Damit kann durch ein Betätigen des Linearaktuators 12 eine kreissegmentförmige erste Antriebsbewegung A1 um eine durch die Torsionswelle 10 definierte zweite Drehachse D2 bewirkt werden, wodurch sich eine kreissegmentförmige Bewegung der angetriebenen Roststabträger 5a sowie des ersten Endes 4a der darauf gelagerten Roststäbe 3a um die zweite Drehachse D2 ergibt.
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Grundsätzlich sind jedoch auch Antriebsmittel 9 möglich, die eine geradlinige erste Antriebsbewegung A1 (strichpunktiert in 3 und 4) und damit auch eine geradlinige Bewegung der angetriebenen Roststabträger 5a sowie des ersten Endes 4a der darauf gelagerten Roststäbe 3a bewirken.
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Durch die kreissegmentförmige oder geradlinige erste Antriebsbewegung A1 ergibt sich bereits eine erste Roststabbewegung Ba der an den angetriebenen Roststabträgern 5a gelagerten Roststäbe 3a, die eine Richtungskomponente sowohl in Fließrichtung F als auch senkrecht nach oben (zur Fließrichtung F und zur Querrichtung Q) aufweist, wodurch die Brennstoffschicht 1 entlang der Fließrichtung F transportiert und gleichzeitig auch geschürt werden kann.
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Um dies zu optimieren, sind die Oberflächen 7a, 7b der einzelnen Roststäbe 3a, 3b derartig ausgebildet, dass sich über das zweite Ende 6a, 6b des jeweiligen Roststabes 3a, 3b eine zweite Antriebsbewegung A2 in den jeweiligen Roststab 3a, 3b einleiten lässt (s. 3 und 3). Diese zweite Antriebsbewegung A2 lässt sich gemäß der dargestellten Ausführungsform sowohl in die Roststäbe 3a, die an den angetriebenen Roststabträgern 5a gelagert sind, als auch in die Roststäbe 3b, die an den nicht angetriebenen Roststabträgern 5b gelagert sind, wie nachfolgend beschrieben einleiten:
- Die Oberflächen 7a, 7b der jeweiligen Roststäbe 3a, 3b weisen im Schnitt eine nicht-geradlinige Oberflächenkontur 13a, 13b nach Art eines Kurvenprofils K auf. Dadurch werden die sich darauf abstützenden zweiten Enden 6a, 6b des jeweiligen entgegen der Fließrichtung F benachbarten Roststabes 3a, 3b je nach Position auf dem Kurvenprofil K nach oben oder nach unten bewegt, wodurch sich die zweite Antriebsbewegung A2 ergibt. Die in das zweite Ende 6a, 6b des jeweiligen Roststabes 3a, 3b eingeleitete zweite Antriebsbewegung A2 ist demnach insbesondere abhängig von der Position des zweiten Endes 6a, 6b auf dem Kurvenprofil K des in Fließrichtung F benachbarten Roststabes 3a, 3b.
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Zusammenfassend ergibt sich also für die Roststäbe 3a, die an einem angetriebenen Roststabträger 5a gelagert sind, eine erste Roststabbewegung Ba, die eine Kombination aus der ersten Antriebsbewegung A1 und der zweiten Antriebsbewegung A2 ist. Für die Roststäbe 3b, die an einem nicht-angetriebenen Roststabträger 5b gelagert sind, ergibt sich eine zweite Roststabbewegung Bb, die lediglich aus der zweiten Antriebsbewegung A2 resultiert. Die zweite Antriebsbewegung A2 wird dabei jeweils durch das Kurvenprofil K der jeweiligen Oberflächenkonturen 13a, 13b bestimmt, wobei dieses Kurvenprofil K wiederum selbst nicht feststehend ist, da sich die Oberflächen 7a, 7b der Roststäbe 3a, 3b aufgrund der jeweiligen Roststabbewegung Ba, Bb ebenfalls bewegen. Durch die erste und/oder die zweite Antriebsbewegung A1, A2 wird also eine komplexe Roststabbewegung Ba, Bb der jeweiligen Roststäbe 3a, 3b bewirkt. Der Transport- und Schürprozess lässt sich durch ein solches Schubrost 100 also optimieren
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In 5a und 5b sind beispielhafte Kurvenprofile K dargestellt, wobei sich zum ersten Ende 4a, 4b der jeweiligen Roststäbe 3a, 3b hin ein erster Kurvenbereich K1 mit einem ersten Radius R1 ergibt und zum zweiten Ende 6a, 6b hin ein zweiter Kurvenbereich K2 mit einem zweiten Radius R2. Zum einen ist gemäß dieser Ausführungsform der erste Radius R1 kleiner als der zweite Radius R2 und zum anderen ist der erste Kurvenbereich K1 konkav und der zweite Kurvenbereich K2 konvex gekrümmt.
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Je Roststab 3a, 3b kann aber auch lediglich ein Kurvenbereich K1 vorgesehen sein, der konvex oder konkav gekrümmt ist, oder auch mehr als zwei Kurvenbereiche K1, K2, K3, K4, ..., die eine unterschiedliche Krümmung und/oder unterschiedliche Radien R1, R2, R3, R4,... aufweisen, um beispielsweise eine S-Form oder eine Wellenform (s. 5b) zu bilden.
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Es ist auch möglich, dass die Roststäbe 3a, die an angetriebenen Roststabträgern 5a gelagert sind, ein anderes Kurvenprofil K aufweisen als Roststäbe 3b, die an nicht-angetriebenen Roststabträgern 5b gelagert sind.
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Grundsätzlich kann auch vorgesehen sein, dass nur die Roststäbe 3a, 3b jeder zweiten Roststabreihe 2a, 2b (angetrieben oder nicht-angetrieben) ein Kurvenprofil K aufweisen und die anderen Roststäbe 3a, 3b eine planare Oberfläche 7a, 7b. Dadurch wird der Anteil der zweiten Antriebsbewegung A2, der vom Kurvenprofil K resultiert, nur in jede zweite Roststabreihe 2a, 2b eingeleitet. Auch die Lagerung der Roststäbe 3a, 3b an dem jeweiligen Roststabträger 5a, 5b kann entsprechend nur für jede zweite Roststabreihe 2a, 2b vorgesehen sein, insbesondere für die angetriebene Roststabreihe 2a.
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Insgesamt kann daher aus einer Kombination der beiden Antriebsbewegungen A1, A2 über das erste Ende 4a, 4b und das zweite Ende 6a, 6b eines Roststabes 3a, 3b eine komplexe Roststabbewegung Ba, Bb erreicht werden, ohne dass dazu die Antriebsmittel 9 zu verändern sind bzw. weitere umfangreiche Antriebsmittel im Unterwind 200 zu positionieren sind, so dass sich die Störungsanfälligkeit durch diese Lösung nicht erhöht und die Zuverlässigkeit erhalten bleibt.
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Liste der verwendeten Bezugszeichen
- 1
- Brennstoffschicht
- 2a
- angetriebene Roststabreihe
- 2b
- nicht-angetriebene Roststabreihe
- 3a
- Roststab am angetriebenen Roststabträger 5a
- 3b
- Roststab am nicht-angetriebenen Roststabträger 5b
- 4a, 4b
- erstes Ende des Roststabes 3a, 3b
- 5a
- angetriebener Roststabträger
- 5b
- nicht-angetriebener Roststabträger
- 6a, 6b
- zweites Ende des Roststabes 3a, 3b
- 7a, 7b
- Oberfläche des Roststabes 3a, 3b
- 8
- Schubrostfläche
- 9
- Antriebsmittel
- 10
- Torsionswelle
- 11a, 11b
- Torsionshebel
- 12
- Linearaktuator
- 13a
- Oberflächenkontur des Roststabes 3a
- 13b
- Oberflächenkontur des Roststabes 3b
- 100
- Schubrost
- 101
- Verbrennungsofen
- 200
- Unterwind
- A1
- erste Antriebsbewegung
- A2
- zweite Antriebsbewegung
- Ba
- Roststabbewegung der Roststäbe 3a
- Bb
- Roststabbewegung der Roststäbe 3b
- D1
- erste Drehachse
- D2
- zweite Drehachse
- F
- Fließrichtung
- K
- Kurvenprofil
- K1, K2, K3, K4...
- erster, zweiter, dritter, vierter, ... Kurvenbereich
- Q
- Querrichtung
- R1, R2, R3, R4...
- erster, zweiter, dritter, vierter, ... Radius
