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In
einem ersten Gesichtspunkt betrifft diese Erfindung einen Rost für Heizer
zum Verbrennen von Festbrennstoffkörpern des Typs, der eine Vielzahl beabstandeter
Elemente aufweist, von denen zumindest einige drehbar sind, um während des
Verbrennens von Brennstoffkörpern
auf demselben die Brennstoffkörper
in Bewegung zu versetzen, während
dieselben durcheinander purzeln, wenn die Verbrennung allmählich fortschreitet
und wenn Asche oder andere Restabscheidungen automatisch in einen
darunter befindlichen Ascheraum über
Zwischenräume
zwischen benachbarten Elementen hinunter fallen, wobei eine Vielzahl
von Rostelementen in ein und derselben Rotationsrichtung antreibbar
ist, um die Brennstoffkörper
in einer Richtung von einem Ende des Rosts zu seinem entgegengesetzten
Ende zu fördern.
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Stand der Technik
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In
Heizern zum Verbrennen von Festbrennstoffen wie Pellets ist gewöhnlich ein
Rost aufgenommen, der einen Boden in der Brennkammer bildet, wo der
Brennstoff verbrannt und vergast wird. In der Brennkammer mündet ein
Typ einer Beschickervorrichtung auf einem Niveau über dem
Rost, z.B. ein Schneckenförderer,
der kontinuierlich oder intermittierend die Brennstoffkörper ausspeist,
so dass diese nach unten auf den Rost fallen. Unter dem Rost gibt es
einen Raum, in den Asche oder andere Restabscheidungen fallen und
sich ansammeln dürfen.
Roste aus dem Stand der Technik für kleine Heizer haben allgemein
aus festen und starren Konstruktionen bestanden, die einerseits
die Brennstoffkörper
während der
für die
Verbrennung erforderlichen Zeit halten können und andererseits die Versorgung
mit Primärluft
von unten zulassen. Perforierte Blechplatten sind beispielsweise
für diesen
Zweck verwendet worden. Der Zweck dieser Löcher liegt darin, Primärluft zu dem
Brennstoff durchzulassen, wobei die Asche dann über einen Rand des Blechs fallen
kann.
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Ein
Nachteil der früher
bekannten festgelegten Roste für
kleine Heizer liegt darin, dass die Verteilung der Brennstoffkörper und
deren Verbrennung auf dem Rost auf eine unkontrollierte und ungleichmäßige Weise
stattfinden. Darüber
hinaus kommt es vor, dass die Temperatur im Herz oder Kern des Feuers
so hoch wird, dass Restabscheidungen versintern und am Rost kleben
bleiben. Solche Faktoren können
leicht bewirken, dass der Verbrennungsmodus unsauber und unökonomisch
wird und sich rußende
Rauchemissionen ergeben.
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Bei
größeren Anlagen
zum Verbrennen von Festbrennstoffkörpern ist es früher bekannt,
dass man drehbare Rostelemente in Form von Rollen verwendet. So
ist in der
EP 044 652
A2 ein Rost beschrieben, der für große Öfen ausgelegt ist und eine Vielzahl
von drehbaren, zylindrischen Rollen umfasst, die dazu gedacht sind,
den Brennstoff von oben aufzunehmen und Restabscheidungen u.a. in Form
von Asche mit der Absicht zu zermalmen oder aufzulösen, deren
Durchgang zu einem Aschenraum über
die Zwischenräume
zwischen den Rollen zu erleichtern, der unter dem Rost angeordnet
ist. Die Rollen sind alle mit äußeren zahnradartigen
Vorsprüngen
ausgebildet und so angeordnet, dass sie paarweise in Wechselwirkung
treten, genauer derart, dass die Rollen in jedem Paar in entgegengesetzten Richtungen
gepulverte, granulöse
oder klumpenartige Komponenten in dem Zwischenraum zwischen den
Rollen drehen. Dieser Rost ist jedoch mit dem Nachteil behaftet,
dass die nach unten fallenden frischen Brennstoffkörper in
dem Fallbereich bleiben, ohne flächenweise
oben auf den Rost gefördert
zu werden. Dies kann leicht dazu führen, dass Teile aus unverbrannten
Brennstoff, die noch reich an Energie sind, auf gelöst werden
können
und nach unten in den Aschenraum fallen, der unter dem Rost liegt.
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Auch
die
GB 251,849 A offenbart
einen mechanischen Rost für
Heizer zum Verbrennen von Festbrennstoffkörpern. Der bekannte Rost weist
eine Vielzahl beabstandeter Elemente (P) auf, von denen zumindest
einige drehbar sind, um während
des Verbrennens von Brennstoffkörpern
auf denselben die Brennstoffkörper
in Bewegung zu versetzen, während
dieselben durcheinander purzeln, wenn die Verbrennung fortschreitet
und wenn Asche oder andere Restabscheidungen automatisch in einen
darunter befindlichen Ascheraum über
Zwischenräume
zwischen benachbarten Elementen hinunter fallen. Dabei ist eine
Vielzahl von Rostelementen (P) in ein und derselben Rotationsrichtung
antreibbar, um die Brennstoffkörper
in einer Richtung von einem Ende des Rosts zum entgegengesetzten
Ende zu fördern, wobei
die Rostelemente gegenseitig parallel sind und die Zwischenräume zwischen
denselben eine im Wesentlichen gleichförmige Breite besitzen. Dieser
bekannte Rost ist ebenfalls mit dem Nachteil behaftet, dass größere Teile
von unverbrannten Brennstoffkörpern
nach unten in den Aschenraum fallen können, der unter dem Rost liegt,
oder unverbrannt ausgespeist werden können.
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Darüber hinaus
ist aus der
US 5,452,650 eine
Anlage zum Zerstören
von Autoreifen mittels Verbrennung oder Vergasung bekannt. Diese
Anlage umfasst einen rostartigen Satz von drehbaren Rollen, mittels
dessen Reifen, die an einem Ende eines umgebenden Gehäuses zugeführt werden,
während
des Verbrennens flächenweise
an der oberen Seite der Rollen zu einem entgegengesetzten Ausgangsende gefördert werden
können,
an welchem Restabscheidungen nach unten über die Zwischenräume zwischen
den Rollen auf einen Förderer
fallen können. Alle
Rollen mit Ausnahme der einen Rolle, die dem Ausgangsende am nächsten angeordnet
ist, sind in ein und der selben Drehrichtung drehbar, während die
letzte Rolle in dem Satz von Rollen in einer Drehrichtung drehbar
ist, die den anderen entgegengesetzt ist. Diese bekannte Anlage
ist auf keinen Fall zur Verwendung bei kleinen Heizern der Art geeignet, die
die Erfindung betrifft. Die Rollen haben also einen Durchmesser,
der etwa gleich dem Durchmesser der Reifen ist. Dies bedeutet, dass
die keilförmig
oder V-förmig
verjüngten
Rillen zwischen benachbarten Rollen äußerst tief werden. Aus diesem
Grund können
sich nicht nur Reifen, sondern vor allem kleinere Brennstoffkörper leicht
in den Zwischenräumen
zwischen den Rollen verfangen, ohne dass sie weiter in Richtung
zu den Ausgangsenden hin befördert
werden. Außerdem
ist die Anlage zur Zerstörung
und nicht zum Verbrennen mit dem Ziel gedacht, Wärme aus hochenergetischen Festbrennstoffkörpern zu
extrahieren.
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Aufgaben und Merkmale der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die oben erwähnten Mängel früher bekannter
Roste zu umgehen und einen verbesserten Rost vorzusehen. So liegt
eine Hauptaufgabe der Erfindung darin, einen Rost vorzusehen, der
zur Verwendung in kleinen Heizern geeignet ist und nicht nur den
Durchgang von Asche nach unten in einen darunter befindlichen Ascheraum
erleichtert, sondern auch eine gleichmäßige Verteilung und Verbrennung
von Festbrennstoffkörpern
begrenzter Größe garantiert.
Insbesondere sollte der Rost zum Verbrennen von Biomaterial-Pellets
des Typs geeignet sein, der an dem Rost an einem Ende davon durch
ein Brennstoffbeschickerrohr ausgespeist wird.
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Erfindungsgemäß ist wenigstens
die Hauptaufgabe mittels der im kennzeichnenden Teil von Anspruch
1 definierten Merkmale gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung sind darüber
hinaus im abhängigen
Anspruch 2 definiert.
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Nach
einem zweiten Gesichtspunkt betrifft die Erfindung auch einen Heizer
als solchen. Die Merkmale des Heizers nach der Erfindung sind im abhängigen Anspruch
3 definiert.
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Kurze Beschreibung der beigefügten Zeichnungen
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In
den Zeichnungen sind:
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1 ein
vertikaler Schnitt durch einen nach der Erfindung hergestellten
Heizer, in welchem ein Rost nach der Erfindung aufgenommen ist;
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2 ein
vertikaler Schnitt A-A in einem 90°-Winkel zu dem Schnitt in 1;
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3 ein
horizontaler Schnitt B-B in 1;
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4 ein
vergrößerter detaillierter
Schnitt, die den Rost im Querschnitt zeigt; und
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5 eine
teilweise ausgeschnittene planare Ansicht des Rosts nur zusammen
mit einer zugehörigen
Antriebsquelle von oben.
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Detaillierte Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung
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Der
in den Zeichnungen gezeigte Heizer weist eine Außenwand 1 und ein
Dach in Form eines abnehmbaren Deckels 2 auf. Ein in seiner
Gesamtheit mit 3 bezeichneter Kühlwassermantel ist im Inneren
des Heizers angeordnet; er besteht aus zwei konzentrischen, zylindrischen
Blechplatten, die einen rotationssymmetrischen Raum 4 bilden,
in dem Wasser vorhanden sein kann. Der Kühlwassermantel 3 wird von
einer Vielzahl von einzelnen Rohren 5A, 5B überschnitten,
durch welche Rauchgase strömen können. Genauer
strömen
die Rauchgase in Richtung nach oben durch die Rohre 5A (die
links in 3) und in Richtung nach unten
durch die Rohre 58 (die rechts in 3). Gekühltes Wasser
kann in den Kühlwassermantel über eine
Leitung 6 zugeführt werden,
während
erwärmtes
Wasser durch eine Leitung 7 ausgespeist wird.
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Im
unteren Teil des Heizers sind eine Brennkammer 8 und unter
dieser ein Ascheraum 9 angeordnet. Die Brennkammer 8 ist
durch eine vertikale Rohrkonstruktion 10 sowie einen Rost
begrenzt, der in seiner Gesamtheit mit 11 bezeichnet ist
und einen Boden der Brennkammer 8 bildet. Der Rost wird
im Folgenden unter Bezug auf 4 und 5 im
Einzelnen beschrieben.
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Die
Rohrkonstruktion 10 umfasst ein äußeres Rohr 12 und
ein inneres Rohr 13, in deren oberem Teil eine Vielzahl
von kleinen Löchern 14 zur
Lieferung von Sekundärluft
zu der Brennkammer ausgespart ist, genauer durch den Spalt 15,
der zwischen den Rohren 12, 13 ausgebildet ist.
Auf der Rohrkonstruktion 10 ist ein feuerfestes Rohr 16,
z.B. ein Keramikrohr, angeordnet. Primärluft zu der Brennkammer wird
auf geeignete Weise aus dem Ascheraum 9 über den
Rost 11 eingeführt,
wie dies durch den Pfeil C in 1 angedeutet
ist.
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Der
erforderliche Brennstoff wird durch ein Rohr 17 mit einer
internen Zufuhrschnecke 18 zugeführt. Dieses Zufuhrrohr 17 überschneidet
die Rohrkonstruktion 10 und mündet an einem Ende des Rosts 11 (links
in 2). Diametral gegenüber dem Zufuhrrohr 17 ist
ein Inspektionsrohr 19 angeordnet, das über eine Tür 20 zugänglich ist.
Die Rohrkonstruktion 10 zusammen mit dem Keramikrohr 16 wird von
einem horizontalen Träger 21 getragen,
der an seinem Boden auch den Rost 11 trägt. Der Träger 21 kann vorteilhaft
aus einer Platte oder Blechplatte bestehen, die den Ascheraum 9 von
einem Raum 22 trennt, wo sich die Rauchgase nach oben wenden. Der
Raum 22 ist über
eine Seitentür 23 zugänglich. Eine
analoge Seitentür 24 ermöglicht den
Zugang zu dem Ascheraum 9.
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Nun
wird auf 4 und 5 Bezug
genommen, die im einzelnen die Beschaffenheit des Rosts nach der
Erfindung veranschaulichen.
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Der
Rost 11 besteht aus einer Vielzahl beabstandeter Elemente 25,
die drehbar sind. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Rostelemente
beispielhaft in Form von zylindrischen Rollen dargestellt, die in
einem gemeinsamen Rahmen 26 angebracht sind. Der Rahmen 26 kann
vorteilhaft viereckig sein und aus einem Paar von parallelen Seitenteilen 27, 28 und
einem Paar von Endteilen 29, 30 bestehen, wobei
das erstgenannte in der Nähe
des Zufuhrrohrs 17 angeordnet ist. Genauer ist der Rahmen 26 auf eine
solche Weise gesetzt, dass die Mündung
des Zufuhrrohrs 17 etwas innerhalb des Endteils 29 des Rahmens
angeordnet ist, wie dies in 4 gezeigt ist.
Bei dem gezeigten Beispiel wird angenommen, dass alle Rostelemente
oder Rollen 25 drehbar sind, wobei selbige mittels einer
gemeinsamen Antriebsquelle 31, z.B. einem Elektromotor,
durch ein Getriebe antreibbar sind, das in seiner Gesamtheit mit 32 bezeichnet
ist. Die Rollen 25 sind an einem Ende mit Stangen oder
Schäften 33 verbunden,
die schlanker als die Rollen sind und an den freien Enden Zahnräder 34 tragen.
Ketten oder gekerbte Riemen 35 sind in dem Getriebe aufgenommen;
sie übertragen
Leistung von einer Ausgangswelle 36 der Antriebsquelle zu
den Zahnrädern.
Bei dem gezeigten Beispiel ist jeder zweite Schaft 33 länger als
die anderen Schäfte, wobei
die Zahnräder 34 in
zwei Reihen angeordnet sind, die seitlich zueinander versetzt sind.
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Die
Funktion des Rosts nach der Erfindung ist in 4 am besten
zu sehen. Wenn die Brennstoffkörper 37,
z.B. in Form von zylindrischen Pellets (z.B. mit einem Durchmesser
von 6-10 mm) aus dem Rohr 17 gespeist werden, fallen selbige über eine kurze
Strecke nach unten auf die Rollen 25, die dem Endteil 29 des
Rahmens am nächsten
liegen, d.h. an einem Zufuhrende des Rosts. In diesem Bereich wird mit
dem Verbrennen der Körper
begonnen, genauer mittels der Primärluft, die von unten durch
den Rost eingebracht wird. Während
sich die Rollen 25 drehen, werden die Brennstoffkörper nacheinander
in einer Richtung zu dem entgegengesetzten Ende des Rosts befördert, d.h.
in Richtung des am weitesten entfernten Endteils 30 des
Rahmens. Während
dieses Transports in Richtung von links nach rechts in 4 und 5 werden
die Körper
verbrannt und bilden dabei Asche, die allmählich nach unten in die Zwischenräume 38 zwischen
benachbarten Rollen 25 fällt. Eine solche Evakuierung
von Asche nach unten zwischen die Rollen wird insofern weitgehend durch
die Drehung der Rollen vereinfacht, als die Rollen in Bewegung gehalten
werden und mögliche
Restabscheidungen granulöser
Art auflösen.
Mit anderen Worten, die Drehung der Rollen garantiert, dass der
Verbrennungsprozess nur feine gepulverte Teilchen ergibt, die ohne
Schwierigkeit nach unten durch die Zwischenräume 38 fallen können. Während des Transports
vom Zufuhrende zum entgegengesetzten Ende des Rosts purzeln die
anfänglich
festen Körper durcheinander,
indem sie ständig
zwischen den verschiedenen Rollen herumgewirbelt werden. Auf diese
Weise werden die Brennstoffkörper
gleichmäßig entlang
des Rosts verteilt, wobei ein gleichmäßiger und sauberer Verbrennungsprozess
garantiert ist.
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Die
Wahl der Abmessungen der Rollen 25 bzw. der Zwischenräume dazwischen
ist wichtig. Um einerseits die Gefahr zu vermeiden, dass unverbrannte
Körper
oder Teile davon, die noch einen Energiegehalt haben, unbeabsichtigt über die
Zwischenräume 38 nach
unten fallen, sollten diese Zwischenräume eine maximale Breite von
etwa 4 mm haben. Andererseits sollten die Zwischenräume nicht schmaler
als etwa 2 mm sein, um einen ungehinderten Durchgang der feinen
Asche zu garantieren. In der Praxis ist eine Breite des Zwischenraums
von etwa 3 mm bevorzugt. Der Durchmesser der Rollen sollte wiederum
im Bereich von 10-18 mm liegen und bevorzugt 11 bis 12 mm betragen.
Auf diese Weise ist garantiert, dass die nach oben gerichteten,
im Wesentlichen V-förmigen
Rillen, die zwischen benachbarten Rollen ausgebildet sind, nicht
so tief werden, dass sie die horizontale Zufuhr des Brennstoffs
entlang der Oberseite des Rosts erschweren.
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In
diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die Rollen 25 des
Rosts vorteilhaft konform und gegenseitig parallel sein können, wie
dies in den Zeichnungen gezeigt ist. Alle Zwischenräume oder
Spalte 38 zwischen den Rollen können vorteilhaft – wenn auch
nicht notwendigerweise – gleich weit
sein. Darüber
hinaus mag erwähnt
sein, dass der Rost vorteilhaft horizontal orientiert ist, obwohl
es auch machbar ist, denselben mit einer bestimmten begrenzten Neigung
anzuordnen, z.B. in Richtung schräg nach oben/nach hinten zu
dem Endteil 30 des Rahmens hin.
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Der
beschriebene Rost kann auch in anderer Hinsicht modifiziert sein.
Beispielsweise müssen
die Rostelemente nicht notwendigerweise aus Rollen einer zylindrischen
Gestalt bestehen. So können
die Rostelemente eine polygonale, z.B. hexagonale Gestalt oder eine
Querschnittsgestalt haben, die auf andere Weise nicht kreisförmig ist.
Darüber
hinaus ist es machbar, an den umhüllenden Flächen oder Außenseiten
der Elemente spezielle Vorsprünge
oder Kämme,
z.B. schraubenförmige
Kämme mit
dem Zweck anzubringen, die Auflösung
von granulösen Restabscheidungen
zu verbessern. Insbesondere ist es machbar, die Elemente, die dem
weitest entfernten Endteil 30 des Rahmens am nächsten liegen,
mit solchen Vorsprüngen
auszubilden, während
die Elemente, die dem Zufuhrende am nächsten liegen, eine glatte
Oberfläche
haben können.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass es nicht nötig ist,
dass alle Rollen oder Elemente in dem Rost drehbar sind. So sind
Roste erfolgreich probiert worden, bei denen jedes zweite Rostelement
drehbar ist und jedes zweite festgelegt ist. Die Rostelemente müssen auch
nicht konform sein. Beispielsweise können drehbare Elemente eine
zylindrische Gestalt haben, während
dazwischenliegende, festgelegte Elemente aus Flacheisen oder Stangen
bestehen können.
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Innerhalb
des Umfangs der Erfindung ist auch machbar, die Drehrichtung eines
oder mehrere Rostelemente bezüglich
der Drehrichtung der anderen drehbaren Rostelemente umzukehren.
Beispielsweise ist es möglich,
alle Rostelemente gezählt
vom Brennstoffzufuhrende des Rosts mit Ausnahme des letzten Rostelements
(dem Endteil 30 des Rahmens am nächsten) in einer ersten Drehrichtung
(im Uhrzeigersinn in 4) drehen zu lassen, das dazu
gebracht wird, sich in der entgegengesetzten Richtung zu drehen.
Auf diese Weise ist der Mahleffekt in dem Zwischenraum oder Spalt
zwischen zwei benachbarten Rostelementen verbessert, die am weitesten
von dem Brennstoffzufuhrende entfernt angeordnet sind.
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Schließlich sei
darauf hingewiesen, dass der Rost nach der Erfindung bei anderen
Typen von Heizern als just dem Typ nützlich ist, der in 1-3 beispielhaft
dargestellt ist.