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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zusammenhalten von nebeneinander liegenden Roststäben, die eine als Rost ausgebildete Oberseite aufweisen, bei dem die Roststäbe mit einer Halterung aneinander gepresst werden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Roststabanordnung mit einem Roststab mit einer als Rost ausgebildeten Oberseite und einer Halterung, um nebeneinander liegende Roststäbe zusammen zu halten.
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Roststäbe werden für Verbrennungsanlagen wie insbesondere Müllverbrennungsanlagen verwendet und eine Vielzahl an Roststäben bildet den Rostbelag, auf dem das Brenngut verbrannt wird. Dieser Belag ist in der Regel eine mit Öffnungen versehene Fläche. Die Öffnungen dienen der Zuführung der für die Verbrennung notwendigen Luft („Primärluft“). Die notwendigen Bewegungen zum Umwälzen des Brennstoffs („Schüren“) erfolgen bei größeren Rostfeuerungen automatisch durch Bewegung des Rostes.
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Insbesondere betrifft die Erfindung einen Treppenrost/Schüttrost. Derartige Roste sehen ähnlich aus wie eine flachliegende Treppe mit einem Gefälle von in der Regel zwischen 0 und 30 °, wie beispielsweise 24 oder 26 °. Der Brennstoff wird dadurch über den Rost bewegt, dass sich die Roststufen bewegen und so den Brennstoff transportieren. Je nach Richtung der Roststabbewegung wird der Treppenrost auch Vorschubrost oder Rückschubrost genannt (in beiden Fällen entsteht aber eine Vorwärts-Bewegung des Brennstoffs).
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Treppenroste werden für grobstückige und aschereiche Brennstoffe eingesetzt, die einer verbesserten Schürung bedürfen, z. B. Haus- und Gewerbeabfälle, Biomasse, Althölzer, aufbereiteter Müll oder heute seltener auch Braunkohle.
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Treppenroste weisen eine Vielzahl an Roststäben auf, die miteinander fest verbunden sein können oder relativ zueinander beweglich sind, um das Brenngut auf dem Rost zu bewegen.
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Derartige Roststäbe weisen in der Regel Öffnungen für eine Luftzufuhr auf. Dafür sind in der Seitenwand des Roststabes Ausnehmungen oder auf der Oberseite und/oder der Vorderseite des Roststabes Öffnungen vorgesehen, die es ermöglichen, an die Unterseite des Roststabs geförderte Luft zwischen den Roststäben hindurch oder durch die Roststäbe zum Brennbett zu fördern.
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Die Erfindung betrifft insbesondere Roststabanordnungen, bei denen mehrere Roststäbe nebeneinander angeordnet sind. Nebeneinanderliegende Roststäbe bilden einzelne Roststufen, die zusammen den Rostbelag bilden. Eine Roststufenkönnen leicht versetzt zu einer weiteren Roststufe angeordnet sein. In Querrichtung nebeneinanderliegende Roststäbe können zueinander relativ beweglich oder fest verbunden angeordnet werden.
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Bei der Bewegung derartiger Roststufen zur Schürung und zum Transport des Brennguts entstehen größere Kräfte, die sich auch auf die Position der einzelnen Roststäbe relativ zueinander auswirken können. Dabei kann es passieren, dass Roststäbe seitlich verschoben werden und dadurch Schlitze zwischen benachbarten Roststäben entstehen.
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Um die Roststäbe während des Betriebs parallel und aneinander anliegend zu halten, können die Roststäbe über Halterungen miteinander verbunden werden. Dies sind in der Regel Schraubverbindungen, mit denen nebeneinander liegende Roststäbe aneinander gepresst werden.
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Diese Verbindung ist lösbar ausgebildet, damit einzelne Roststäbe, die während der Betriebsdauer beschädigt wurden, ausgetauscht werden können, ohne die gesamte Roststufe austauschen zu müssen. Hierzu sind an der Unterseite der Roststäbe, also dem Feuerraum und dem Brenngut gegenüberliegend, Strukturen an den Roststäben vorgesehen, die es ermöglichen, nebeneinander liegende Roststäbe mit einer Halterung aneinander zu befestigen.
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Die Halterungen sind unterhalb der Roststäbe angeordnet, um vor schädlichen Temperatur- und Korrosionseinflüssen aus der Verbrennung des Brennguts auf dem Rostbelag geschützt zu sein.
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Insbesondere die Befestigung nebeneinander liegender Roststäbe über Schraubverbindungen ist aufwendig, da bei beengten Raumverhältnissen unterhalb des Rostes die Mutter gegen die Schraube verdreht werden muss und gleichzeitig ein Herausfallen der Schraube verhindert werden muss.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein gattungsgemäßes Verfahren weiter zu entwickeln und eine Roststabanordnung vorzuschlagen, die es erleichtert nebeneinander liegende Roststäbe zusammen zu halten. Vorzugsweise soll die Roststabanordnung auch einen Austausch defekter Roststäbe erleichtern.
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Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine erfindungsgemäße Roststabanordnung beschreibt der Patentanspruch 8.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Halterung durch eine Ausnehmung an der Oberseite der Roststäbe zu bedienen. Dies ermöglicht es, weiterhin die Halterung unterhalb der Oberseite der Roststäbe anzuordnen. Die Bedienung wird jedoch dadurch erleichtert, dass das Personal auf der Oberseite des Rostes im Feuerraum stehen kann, während es die Halterung bedient, um beispielsweise eine Verschraubung zu lösen oder eine Klammer abzuziehen.
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Da Roststäbe nur dann repariert oder ausgetauscht werden können, wenn die gesamte Verbrennungsanlage still steht und abgekühlt ist, muss die Bedienung der Halterung nicht mehr unter dem Rost erfolgen, wo in der Regel ein Trichter und weitere Einbauten zur Bewegung des Rostes die Bedienung der Halterung erschweren.
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Bei der Bedienung der Halterung können formschlüssige oder kraftschlüssige Halterungen verwendet werden. Vorteilhaft ist es, wenn die Roststäbe von der Oberseite aus verschraubt werden. Dabei wird eine quer zu nebeneinander liegenden Roststäben verlaufende Schraube oder Gewindestange mit mindestens einer Mutter verschraubt, um die nebeneinander liegenden Roststäbe zusammen zu halten.
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Hierbei ist es vorteilhaft, wenn an beiden Seiten eines Roststabes Aussparungen vorgesehen werden, durch die die Verschraubungen von oben eingelegt und festgezogen werden können. Dadurch wird vermieden, dass die Schraube oder Gewindestange in eine Bohrung eingeführt werden muss, wodurch die Bearbeitung deutlich vereinfacht wird.
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Für eine einfache Bedienung wird vorgeschlagen, dass die Größe der Ausnehmung so gewählt wird, dass ein Schraubenschlüssel am Schraubenkopf und ein weiterer an der Mutter angesetzt und festgezogen werden kann. Entsprechend werden bei einer Gewindestange Schraubenschlüssel an zwei Kontermuttern angesetzt.
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Letztlich ist es vorteilhaft, wenn die Ausnehmung mit einer Platte abgedeckt wird. Diese Platte kann Teil der Halterung sein oder als einzelnes Teil oberhalb der Halterung angeordnet werden, um die Ausnehmung so abzudecken, dass eine möglichst ebene Oberseite des Rostes entsteht.
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Um die Platte auch bei stärkerer Beanspruchung sicher in der Ausnehmung zu halten, wird vorgeschlagen, dass die Platte formschlüssig in der Ausnehmung verankert wird. Dies ermöglicht es, durch Verschieben der Platte die Platte aus der Verankerung zu nehmen, um den Zugang zu einer darunter liegenden Halterung zu ermöglichen. Um ein Verschieben der Platte während des Betriebs der Anlage zu verhindern, wird vorgeschlagen, dass die Platte mit einem Keil gesichert wird. Dieser Keil kann beispielsweise in eine Ausnehmung formschlüssig eingelegt werden, wodurch einerseits eine plane Oberfläche des Rostbelages entsteht und andererseits ein Verschieben der Platte verhindert wird.
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Da ein Herausfallen des Keils zu einer Lockerung der Platte führen könnte, wird weiterbildend vorgeschlagen, die Abdeckplatte oder den Keil mit dem Roststab oder die Platte mit dem Keil zu verschweißen. Da die Abdeckung der Ausnehmungen und insbesondere die Platte vorzugsweise aus Stahl hergestellt werden, während die Roststäbe in der Regel aus Stahlguss hergestellt sind, ist eine Verschweißung zwischen Platte und Roststab häufig nicht möglich. Die formschlüssige Verbindung der Platte mit den Roststäben in Verbindung mit einer Verschweißung zwischen Platte und Keil ermöglicht es, die Platte fest mit den Roststäben zu verbinden, ohne die Platte mit den Roststäben verschweißen zu müssen.
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Vorrichtungsmäßig wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass die Oberseite des Roststabes eine Ausnehmung und die Roststabanordnung eine Abdeckung aufweist. Dadurch wird eine einfache Bedienung der Halterung ermöglicht, während die Abdeckung eine plane Oberseite des Rostes ermöglicht.
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Eine erste Ausführungsvariante sieht vor, dass die Halterung eine Verschraubung aufweist. Kumulativ oder alternativ kann die Halterung eine Klammer aufweisen.
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Sofern die Halterung aus einem anderen Material besteht als die Roststäbe, besteht die Gefahr, dass sich Halterung und Roststäbe beim Aufheizen der Feuerung unterschiedlich ausdehnen und die Halterung entweder bricht oder locker wird. Daher wird vorgeschlagen, dass die Halterung oder ein Element der Halterung einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Roststäbe aufweist. Die Wärmeausdehnung von Metallen und Legierungen wird als Längenausdehnung angegeben, die proportional zu einer Längenausdehnungszahl ist, die die Verlängerung der Längeneinheit bei 1 ° Temperaturerhöhung zwischen 0 bis 100 °C angibt. Die Längenausdehnungszahl liegt beispielsweise für einen Ni-Stahl, 36Ni, Invar bei 1,0 und für Cadmium bei 30. Zu Gusseisen wird in der Literatur eine Längenausdehnungszahl von 10,5 angegeben, bei niedrig legierten Stählen liegt die Längenausdehnungszahl bei 11,5 und bei Ni-Stahl, 30Ni bei 12. Bei Ni-Stahl, 20Ni liegt die Längenausdehnungszahl jedoch bereits bei 19,5. Dies führt dazu, dass eine Schraubverbindung oder eine Klammer sich bei einer Erhitzung auf beispielsweise 500 ° C im Rostbereich stärker ausdehnen kann als der aus Stahlguss gefertigte Roststab. Dies kann wiederum dazu führen, dass fest verschraubte Roststäbe während des Betriebs der Feuerungsanlage nicht mehr fest verschraubt sind, da sich die Schraube zu stark gelängt hat.
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Wenn das Material der Halterung oder eines Elementes der Halterung so gewählt wird, dass sie einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Roststäbe aufweisen, kann die Halterung im kalten Zustand noch relativ lose sein, da die stärkere Ausdehnung der Roststäbe dazu führt, dass die Halterung im Betrieb fest wird und die Roststäbe mit Erhöhung der Temperatur immer stärker aneinander hält. Beispielsweise können dann die Roststäbe mit einer formschlüssig aufgesteckten Halterung verbunden werden, die bei Ausdehnen der Roststäbe eine starke Haltekraft auf die Roststäbe ausübt, um die Roststäbe zusammen zu halten.
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Entsprechend wird vorgeschlagen, dass die Halterung ein Verbindungselement und ein Spannelement aufweist, wobei Verbindungselement und Spannelement verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Dies ermöglicht es, durch eine geschickte Materialauswahl die Roststäbe im kalten Zustand einfach und gegebenenfalls auch noch lose miteinander zu verbinden, da die Halterung dann bei Erwärmung von Roststab und Halterung eine besondere Kraft auf die Roststäbe ausübt um sie zusammen zu halten.
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Zwischen der Halterung und den Roststäben können auch Elemente mit einem Ausdehnungskoeffizienten angeordnet sein, der größer ist als der der Halterung. Beispielsweise kann bei einer üblichen Schraubverbindung aus Stahl eine auf den Schraubenschaft aufgesteckte Beilegscheibe verwendet werden, die einen hohen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Da der Stahl der Verschraubung sich stärker längt als der Stahlguss der Roststäbe, kann die Beilegscheibe diese Ausdehnung wieder kompensieren.
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Um die Abdeckung sicher in der Ausnehmung zu halten, wird vorgeschlagen, dass sie eine Hinterschneidung aufweist, um seitlich unter eine Oberseite eines Roststabs zu greifen. Dies ermöglicht eine einfache, formschlüssige Verbindung. Darüber hinaus kann die Abdeckung auch einen Keil aufweisen, um eine plattenförmige Abdeckung in der eingesetzten Position zu sichern.
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Die Abdeckung kann als einzelnes Teil oberhalb der Halterung angeordnet sein. Eine spezielle Ausführungsvariante sieht vor, dass die Abdeckung mit der Halterung oder einem Teil der Halterung verbunden ist. Die Halterung oder ein Teil der Halterung bilden somit gleichzeitig die Abdeckung.
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Zwischen zwei Roststäben können mehrere Halterungen vorgesehen sein, um sicher zu stellen, dass die Roststäbe über ihre gesamte Länge eng aneinander gehalten werden. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn nur einer Halterung angeordnet ist, um nebeneinander liegende Roststäbe zusammenzuhalten.
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Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt
- 1 den Kopf eines Roststabes,
- 2 einen Schnitt durch zwei nebeneinander liegende Roststäbe,
- 3 eine Draufsicht auf zwei nebeneinander liegende Roststäbe,
- 4 schematisch die Verbindung von Roststäben mittels einer U-förmigen Klammer,
- 5 schematisch die Verbindung zweier Roststäbe mittels einer C-förmigen Klammer und
- 6 schematisch die Verbindung zweier Roststäbe mittels eines Bolzen.
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Der in 1 gezeigte Kopf 1 eines Roststabes 2 hat eine Oberseite 3, die im Wesentlichen eben ausgebildet ist und zum vorderen Ende 4 hin eine Erhebung 5 aufweist. Zwischen dieser Erhebung 5 und dem planen Bereich 6 der Oberfläche ist beidseits des Roststabs 2 jeweils eine Ausnehmung 7, 8 vorgesehen, in die eine Halterung 9 eingesetzt werden kann.
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Die 2 zeigt nun zwei nebeneinander liegende Roststäbe 2 und 12 mit einer dazwischen liegenden Halterung 9, die über eine Verschraubung 10 die Roststäbe 2 und 12 zusammenhält. Oberhalb der als Halterung 9 dienenden Verschraubung 10 sind die Ausnehmungen 8 und 13 mit einer Abdeckung 15 abgedeckt, die eine Platte 16 und einen Keil 17 aufweist, mit dem die Platte 16 gesichert wird.
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Um mit mehreren Roststäben 2, 12 einen Rostbelag 18 herzustellen, weisen die Roststäbe 2, 12 jeweils an beiden Längsseiten 19, 20 Ausnehmungen 7, 8 und 13, 14 auf.
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Die in 2 gezeigte Verschraubung 10 besteht aus einer Schraube 21 mit Schraubenkopf 22 und Mutter 23.
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Die Platte 16 der Abdeckung 15 hat Hinterschneidungen 27 und 25, die es erlauben, die Platte 16 in die Ausnehmung 7, 8 einzusetzen und durch die Hinterschneidungen 24 und 25 zu halten. Ein Herausfallen der Platte 16 aus der Ausnehmung 7, 8 wird durch einen eingesetzten Keil 17 verhindert, der nach seinem Einsetzen mit der Platte 16 verschweißt wurde.
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Als einfache Alternative zur Verschraubung ist in 4 eine Klammer 30 gezeigt, um zwei Roststäbe 2 und 12 zusammen zu halten. Diese Klammer 30 besteht aus einem Material mit einem kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Roststäbe 2, 12, die aus Stahlguss gefertigt sind. Die Klammer 30 kann daher einfach über seitlich aneinander liegende Stege 31, 32 gestülpt werden. Im Einsatz der Roststabanordnung dehnen sich durch die hohe Hitze die Roststäbe aus und die sich nur weniger ausdehnende Klammer hält somit die Roststäbe fest.
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Bei der in 5 gezeigten C-förmigen Klammer 40, die ebenfalls zwei Seitenteile 31 und 32 von Roststäben 2 und 12 zusammenhält, besteht die Klammer aus Stahl, der sich stärker ausdehnt als die Roststäbe. Dies wird jedoch durch Einlegeplatten 43, 44 ausgeglichen, die eine besonders hohe Wärmeausdehnung aufweisen und dadurch die Stege 41 und 42 zusammenpressen.
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Die 6 zeigt eine Bolzenverbindung, bei der zwischen zwei Roststäben 2 und 12 ein Bolzen 50 eingelegt wird, um die Roststäbe 2 und 12 zusammen zu halten. Zwischen dem Bolzen 50 und den Stegen 51 und 52 der Roststäbe 2 und 12 sind Beilegscheiben 53 und 54 angeordnet, die die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen den Roststäben 2 und 12 und dem Bolzen 50 ausgleichen, damit eine Längung des Bolzens 50 nicht zu einer Lockerung der Verbindung zwischen den Roststäben 2 und 12 führt.
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Die 4 bis 6 zeigen, dass die als Halterung 9 dienenden Klammern 30 und 40 und der Bolzen 50 als Elemente Scheiben 43, 44 oder Beilegscheiben 53, 54 aufweisen können, um die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten auszugleichen.
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Sofern der Bolzen 50 eine Gewindestange 56 als Verbindungselement und zwei Muttern 57, 58 als Spannelement aufweist, kann ebenfalls durch die Auswahl der Materialien der Wärmeausdehnungskoeffizient bestimmt werden und so eingestellt werden, dass die Roststäbe auch bei starken Temperaturschwankungen sicher zusammengehalten werden.
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Bei dem in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Montage durch Auflegen der Roststäbe auf den Rost. Üblicherweise steht hierbei der Rostwagen in Mittelstellung. Mittels eines Schraubenschlüssels am Schraubenkopf und eines weiteren an der Mutter wird die in die Öffnung zwischen zwei Roststäben eingelegte Verschraubung festgezogen. Anschließend wird die Verschlussplatte 16 eingelegt und auf die Seite geschoben. Letztlich wird der Keil 17 zur Verriegelung eingelegt und mit der Platte verschweißt.
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Bei der Demontage wird zunächst die Schweißnaht aufgetrennt und danach der Keil herausgehebelt. Anschließend kann die Platte herausgenommen werden, sodass letztlich die Verschraubung gelöst und herausgenommen werden kann.
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Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass der komplette Belag von oben her verschraubt werden kann und zwar egal in welcher Position sich die Rostwagen befinden. Ein Einsteigen in die Rosttrichter ist nicht mehr notwendig. Auch das Verfahren der Wagen während der Montage ist nicht mehr nötig. Obwohl das Verschweißen der Keile 17 mit den Platten 16 einen zusätzlichen Montageschritt bedeutet, verkürzt sich die Gesamtmontagedauer deutlich gegenüber vorbekannten Verfahren.
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Weitere Verbesserungen können durch Ausgestaltungen gemäß den 4 bis 6 erzielt werden.
