EP2771615B1 - Verbrennungsrost bestehend aus roststäben und verfahren zur montage- und demontage von roststäben in und aus einem verbrennungsrost - Google Patents

Verbrennungsrost bestehend aus roststäben und verfahren zur montage- und demontage von roststäben in und aus einem verbrennungsrost Download PDF

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EP2771615B1
EP2771615B1 EP12783908.2A EP12783908A EP2771615B1 EP 2771615 B1 EP2771615 B1 EP 2771615B1 EP 12783908 A EP12783908 A EP 12783908A EP 2771615 B1 EP2771615 B1 EP 2771615B1
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EP
European Patent Office
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grate
grate bars
bars
width
incineration
Prior art date
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Konstantin PENSKI
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Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
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Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
    • F23H7/00—Inclined or stepped grates
    • F23H7/06—Inclined or stepped grates with movable bars disposed parallel to direction of fuel feeding
    • F23H7/08—Inclined or stepped grates with movable bars disposed parallel to direction of fuel feeding reciprocating along their axes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
    • F23H17/00—Details of grates
    • F23H17/02—End fittings on bars
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49718—Repairing
    • Y10T29/49721—Repairing with disassembling
    • Y10T29/4973—Replacing of defective part

Definitions

  • the invention relates to combustion grate consisting of grate bars according to claim 1 and a method for assembly and disassembly of grate bars in and out of a combustion grate according to claim 9.
  • plastic or insulating panels and / or mats are usually offered in large-scale systems thermal energy systems that burn on the one hand rejects from production and / or contaminated exhaust air from the production process to gain the necessary thermal energy that require individual process steps during the production of the above products. Usually this is heated thermal oil or steam generated.
  • thermal energy systems that burn on the one hand rejects from production and / or contaminated exhaust air from the production process to gain the necessary thermal energy that require individual process steps during the production of the above products.
  • thermal oil or steam generated is heated thermal oil or steam generated.
  • materials or waste that are not directly usable, which are usually supplied for thermal utilization. These are, for example, bark, start-up materials, faulty fillings, scrap material, inferior fuels, waste wood, grinding dust or the like.
  • the energy generation systems usually provide an air-cooled combustion grate (advancing grate) in a combustion chamber, which generally conveys the material to be burned via a staircase-shaped combustion surface.
  • the combustion surface consists in this case of side by side in width and longitudinally staggered grate bars in length.
  • the fuel is given up on a staircase forming combustion grate and carried down the combustion surface through periodically moving staircase steps.
  • the combustion surface is supplied from below with primary air for cooling the grate bars and for supplying the combustion chamber with oxygen.
  • the primary air enters between the grate bars through into the combustion chamber.
  • the burned-out fuel is thrown off as ash and discharged via a wet ash pan.
  • combustion grate grate bars generally have geometric features that are subject to a function-related, but also production-related needs.
  • a grate bar essentially has an upper side oriented toward the combustion chamber, a lower side aligned with at least one (possibly movable) support. In their width, a plurality of juxtaposed grate bars form a step, wherein the longitudinal extent of the grate bars in the conveying direction of the fuel and the possibly. Movable support is arranged.
  • the surface of a grate bar, which essentially connects the upwardly directed burn surfaces of two grate bars, is defined here as a push or joint surface, since usually every second step of the combustion grate is designed to be movable and thus causes a promotion and mixing of the fuel during combustion.
  • the grate bars in their width and their length form the combustion surface and in their height the steps of a combustion grate or the distance between the combustion surfaces of two steps.
  • the upper side of the grate bar is the bearing surface for the fuel, the rear side the side with a support for a stationary or movable grate bar, the front side of the usually slightly rounded connecting surface from the upper support surface to the lower side of the grate bar, wherein the lower side of the grate bar is illuminated with the cooling primary air.
  • the front side, or the connecting surface can be configured in many geometries.
  • the necessary overlap between the grate bars is to prevent falling through of too much ash and fuel between the grate bars and is usually realized by a web on a grate bar and an overlying part of the support surface of an adjacent grate bar.
  • the groove formed by the overlap spacing surfaces are arranged, which provide the necessary distance vertically as well as horizontally for the ventilation of the fuel with primary air.
  • the longitudinal center plane is arranged from top to bottom and in the longitudinal direction from front to back.
  • the object of the invention is now to provide a combustion grate consisting of a variety of grate bars, which allows easy replacement of individual grate bars and at the same time ensures the highest level of operational safety.
  • a possible geometrically simple system of easily demountable grate bars without undercuts should be ensured to optimize the cost of the grate bars and thus the combustion grate.
  • a method for assembling and disassembling individual grate bars in a combustion grate with the grate bars according to the invention is to be created.
  • the grate bars which preferably and consist essentially of at least two different geometries, form-fitting manner in such a way nested that they do not tend in normal operation to stand out from the underlying level of grate bars.
  • this should not happen in overrun when each or every xth row of grate bars is displaced during the combustion process to optimize combustion of the fuel.
  • the grate bars are usually made of expensive stainless steel casting, the grate bars should have no undercuts and be demoulded in two directions. As a result, the casting tool is also greatly simplified and the production costs of the grate bars lowered.
  • the grate bars are constructed such that when installed a first grate bar A is held by two (left and right) adjacently arranged grate bars B of a second and the first grate bar A diverging geometry.
  • all grate bars are essentially fixed by a grate bar and a suitable support to the grate bars.
  • the first grate bar A is positively held in this system of two grate bars and can not move during operation.
  • the second grate bars B would be able to move away from their position upwards relatively easily during operation, if they would not additionally have an engaging in the adjacent first grate bars A pin or a nose.
  • this pin is arranged opposite to the support for the grate bar, in particular preferably in the region of the connecting surface of two bearing surfaces of different grate planes respectively different grate bars.
  • the arrangement of the pin and preferably corresponding pockets in the adjacent grate bars to prevent the second grate bars B can stand out with the wide bearing surfaces for the fuel upwards. They would also have to lift off the adjacent and positively connected grate bars via the pins.
  • the opposite sides of the grate bars, which have the support and are positively connected to the grate bar are held by the weight of the overlying grate bars the next higher level / level.
  • the pocket or pin may have other possible geometries, but must be arranged so that the grate bar can not be displaced upwardly with the pin projecting outwardly (substantially parallel to the width of the combustion grate).
  • the bag or the engagement of the pin on the adjacent grate bar should have no direct opening upwards in the direction of the fuel.
  • the pocket respectively the possibility of engagement of the pin of the grate bar B in the grate bar A, form or make possible an opening or freedom of movement towards the front.
  • any second grate bar B can be lifted unilaterally at its support (rear) of the grate bar or the thrust bearing, while the other side (front) remains with the pin in engagement with the corresponding pocket ,
  • the pin thus essentially assumes the function of a rotary joint. If the rear part of the grate bar (the support) is no longer in engagement with the grate bar, the grate bar can be moved forward.
  • the grate bars A and B should be made substantially symmetrical.
  • the grate bar A in the front lower area (right and left) on a recess (pocket).
  • the grate bar B has a pin (nose) in the lower front area (right and left). Due to the fact that the grate bars have gradations in the upper area, the grate bar A inwards and grate bar B outwards, when the grate bars are put together to form a row of grate bars, a positive connection is created without additional components. This ensures that a single grate bar can never lift off during operation.
  • a combustion grate 11 consists of several stages of a plurality of grate bars 1, which are arranged in rows next to each other and in rows with each other and form with their upper bearing surfaces 2 fuel surfaces 17 for the fuel 14.
  • a grate bar 1 has a rear end with a support 15 for positive connection with a grate bar 16 and a front end with a connecting surface 3 between the upper support surface 2 and the lower contact surface of the grate bar 1 with the grate bar 1 of the next lower level.
  • These step-shaped combustion surfaces 17 are formed over the width of the combustion grate 11 from first and second grate bars A, B, preferably in alternating sequence, wherein at the respective end of the focal surface 17 special grate bars A '/ B' ( FIG.
  • the connecting surface 3 can be embodied in a multiplicity of geometries, but should essentially positively connect the support surface 2 of a grate bar A, B with the support surface 2 of a further grate bar A, B such that the fuel 14 continues to move to the one step during the displacement arranged below grate bars 1 can fall.
  • every second stage is usually by means of a Fixed bearing 12 and each staggered second stage designed to move a step of the combustion grate by means of a thrust bearing 13.
  • FIG. 2 now shows a first grate bar A with a smaller contact surface for the fuel 14 than the grate bar B after FIG.
  • both grate bars A, B have a support 15 for positive connection with the grate bar 16 and in the front region of the support surface 2 passes into a connecting surface 3, on the lower side of the grate bar A, B substantially in contact with the Support surface 2 of the next grate bar A or B ends.
  • the transition between the support surface 2 and the connection surface 3 is usually fluent and dependent on the fuel to be burned 14. If the two grate bars A, B are now arranged side by side on a grate bar 16, it follows that an overlap 9 through the below the support surface 2 of the second grate bar B arranged web 4 of the first grate bar A is formed.
  • the grate bars B adjacent and / or adjacent to the connecting surfaces 3 at least one width b 'in addition to a width b "magnifying pin 5, preferably on both sides, the in a corresponding pocket 6 of the adjacent first grate bars A. Accordingly, the second grate bar B can no longer be positively lifted by the pins 5 fixed in the pockets 6 without also lifting the adjacent grate bars A.
  • the grate bars A, B should have substantially the same width b, so that substantially equal dimensions result in the configuration of the steps in that each bearing surface 2, the Abstufun gen 7, 8, the overlaps 9 of the grate bars A, B, the webs 4, the pockets 6 and / or the pins 5 symmetrical to the top to bottom and in the longitudinal direction of the grate bars A, B extending longitudinal center plane 10th are formed.
  • the pocket 6 should be arranged at a distance from the support surface 2.
  • the pockets 6 and / or the pins 5 are arranged adjacent to the demoulding plane 18 or are cut by it.
  • the demolding 18 is shown by dashed lines and indicates the level from which the grate bar 1 can be demoulded from two sides after pouring. This is particularly advantageous to avoid unnecessary undercuts, as previously customary in the prior art.
  • the pockets 6 and / or the pins 5 can not be arranged arbitrarily far above in the direction of the support surface 2, otherwise no positive connection can be realized, which can prevent the unintentional lifting of the grate bars 1 from the underlying grate bars ,
  • the first grate bars A in the region of the support surface 2 for overlapping 9 with the second grate bars B should have a web 4, which is arranged below the gradation 8.
  • FIG. 6 Now the sequence of a method for disassembling a grate bar B from a positive connection between two grate bars A is shown.
  • the grate bar B is raised at its rear support upwards and rotates about the auxiliary bearing consisting of the pins 5 of the grate bar B and the associated pockets 6 of the adjacent grate bars A.
  • the support 15 of the grate bar B is no longer engaged with the grate bar 16, so that the grate bar B can be moved forward and the pins 5 of the grate bar B leave the pockets 6 of the adjacent grate bars A. Now the grate bar B can be removed without problems.
  • FIG. 7 is now still the sake of completeness, a whole set of necessary grate bars for optimal production of a combustion grate shown.
  • the outer walls and the burning surfaces 17 could be designed to simulate geometric edges and / or surfaces in order to achieve positive locking of the grate bars A, B with the walls.

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Description

  • Die Erfindung betrifft Verbrennungsrost bestehend aus Roststäben nach Patentanspruch 1 und ein Verfahren zur Montage- und Demontage von Roststäben in und aus einem Verbrennungsrost nach Patentanspruch 9.
  • Im Zuge der Herstellung von Span, Kunststoff- oder Dämmstoffplatten und/oder -matten werden bei großtechnischen Anlagen in der Regel thermische Energieerzeugungssysteme angeboten, die zum einen Ausschuss aus der Produktion und/oder verunreinigte Abluft aus dem Produktionsprozess verbrennen um die notwenige thermale Energie zu gewinnen, die einzelne Verfahrensabschnitte während der Produktion obiger Produkte benötigen. Meist wird hierzu Thermalöl aufgeheizt oder Dampf erzeugt. Insbesondere bei der Herstellung von Spanplatten oder bei der Entrindung von Baumstämmen im Zuge der MDF-Herstellung entsteht eine große Menge nicht direkt verwendbarer Materialien oder Abfälle, die üblicherweise der thermischen Verwertung zugeführt werden. Diese sind beispielsweise Rinde, Anfahr-Materialien, Fehlschüttungen, Ausschussmaterial, minderwertige Brennstoffe, Abfallholz, Schleifstaub oder dgl.
  • Die Energieerzeugungssysteme sehen hierzu üblicherweise einen luftgekühlten Verbrennungsrost (Vorschubrost) in einer Brennkammer vor, der das zu verbrennende Material in der Regel über eine treppenförmige Verbrennungsfläche fördert. Die Verbrennungsfläche besteht hierbei aus in der Breite nebeneinander und in der Länge stufenförmig untereinander angeordneten Roststäben. Das Brennmaterial wird oben eine Treppe ausbildendem Verbrennungsrost aufgegeben und durch in regelmäßigen Abständen bewegliche Stufen der Treppe die Verbrennungsfläche hinunter befördert. Die Verbrennungsfläche wird dabei von unten mit Primärluft zur Kühlung der Roststäbe und zur Versorgung der Brennkammer mit Sauerstoff versorgt. Die Primärluft tritt dabei zwischen den Roststäben hindurch in den Brennraum ein. Am Ende der treppenförmigen Verbrennungsfläche wird der ausgebrannte Brennstoff als Asche abgeworfen und über einen Nassentascher abgeführt. Bei der Verbrennung des Brennstoffes entstehen hohe Temperaturen, vorzugsweise bis knapp 1.000° C, so dass hitzebeständiger Edelstahlguss für die Roststäbe Verwendung findet. Dennoch unterliegen diese Roststäbe durch die thermische und die mechanische Belastung einem tribologischem Verschleiß und müssen gelegentlich ausgetauscht werden. Beispiele im Stand der Technik wären: DE 36 10 819 A1 , US 4 103 627 A oder US 4 676 176 A .
  • Die für die Bildung eines Verbrennungsrostes notwendigen Roststäbe weisen in der Regel geometrische Besonderheiten auf, die zum einen funktionsbedingten, aber auch herstellungsbedingten Notwendigkeiten unterliegen.
  • Um in den folgenden Einlassungen einheitliche Festlegungen zu treffen, werden folgende Annahmen hinsichtlich der Geometrie und der Anordnung des Roststabes innerhalb einer Brennkammer zur Bildung einer Verbrennungsfläche auf einem Verbrennungsrost festgehalten:
  • Ein Roststab weist im Wesentlichen eine obere zur Brennkammer ausgerichtete Seite, eine untere auf zumindest ein (ggfs. bewegliches) Auflager ausgerichtete Seite auf. In ihrer Breite bilden mehrere nebeneinander angeordnete Roststäbe eine Treppenstufe aus, wobei die Längserstreckung der Roststäbe in Förderrichtung des Brennmaterials und der ggfs. beweglichen Auflager angeordnet ist. Die Fläche eines Roststabes, die im wesentlichen die nach oben ausgerichtete Brennflächen zweier Roststäbe verbindet, ist hier als Schub- oder Verbindungsfläche definiert, da üblicherweise jede zweite Treppenstufe des Verbrennungsrostes beweglich ausgeführt ist und somit eine Förderung und Durchmischung des Brennmaterials während der Verbrennung bewirkt.
  • Somit bilden die Roststäbe in ihrer Breite und ihrer Länge die Verbrennungsfläche und in ihrer Höhe die Treppenstufen eines Verbrennungsrostes respektive den Abstand zwischen den Verbrennungsflächen zweier Treppenstufen aus. Um die Geometrie eines Roststabes zusammenzufassen, ist die obere Seite des Roststabes die Auflagefläche für das Brennmaterial, die hintere Seite die Seite mit einem Auflager für eine stationäre oder bewegliche Roststange, die vordere Seite die in der Regel leicht abgerundete Verbindungsfläche von der oberen Auflagefläche zur unteren Seite des Roststabes, wobei die untere Seite des Roststabes mit der kühlenden Primärluft angestrahlt wird. Die vordere Seite, respektive die Verbindungsfläche, kann in vielerlei Geometrien ausgestaltet sein. Die notwendige Überlappung zwischen den Roststäben soll ein Durchfallen von zu viel Asche und Brennmaterial zwischen den Roststäben verhindern und wird im Regelfall durch einen Steg an einem Roststab und einem darüber liegenden Teil der Auflagefläche eines benachbarten Roststabes verwirklicht. Innerhalb der Überlappung respektive der durch die Überlappung entstehenden Nut sind Abstandsflächen angeordnet, die für den notwendigen Abstand vertikal wie horizontal zur Belüftung des Brennmaterials mit Primärluft sorgen. Die Längsmittenebene ist dabei von oben nach unten und in Längserstreckung von vorne nach hinten angeordnet.
  • Aus bekannten Ausführungsformen derartiger Verbrennungsroste ist es bekannt, die brennseitigen Oberflächen der Roststäbe zum benachbarten Roststab zu überlappen, um eine formschlüssige Verbindung zu erhalten. Dies ergibt aber auch den Nachteil, dass beim Austausch eines Roststabes in einer Reihe (Treppenstufe) nahezu alle Roststäbe ausgebaut werden müssen, bis der beschädigte Roststab erreicht wird, um diesen auszutauschen. Durch die asymmetrische Ausgestaltung und Krafteinleitung in den Roststab ist dieser in der vorgeschlagenen Ausführungsform aber auch erhöhtem Verschleiß ausgesetzt. Wird auf eine asymmetrische Ausgestaltung des Roststabes verzichtet ergibt es sich, dass sich in Längsrichtung (entlang der Stufen) die Roststäbe im Zuge der Schubarbeit vorne voneinander abheben und Brennmaterial zwischen die Roststäbe oder sogar in den Bereich der Primärluftzufuhr gelangt. Auch hier kommt es zu erhöhtem Verschleiß, lokalen Überhitzungsproblemen im Verbrennungsrost und sonstigen Schwierigkeiten, die sogar eine Notabschaltung der Brennkammer auslösen könnten. Diesem Umstand wird üblicherweise dadurch abgeholfen, dass mehrere Roststäbe mittels Gewindestangen zu einem Paket zusammengefasst werden. Durch das hohe Eigengewicht von mehreren Roststäben wird das Abheben zwar vermieden, aber der vorsorgliche Arbeits- und Herstellungsaufwand hinsichtlich der Einbringung von geeigneten Löchern (Hinterschneidungen) in die Gussform und die Montage der Gewindestangen ist erheblich. Auch lassen sich mehrere verbundene Roststäbe nur sehr schwer handhaben und belasten Monteure über alle Maßen. Erschwerend kommt hinzu, dass bei einem Austausch eines Roststabes die gesamte Roststab-Batterie herausgenommen, demontiert und mit den neuen Austauschteilen versehen wieder eingebaut werden muss. In der Regel ist die weitere Hinzunahme von Arbeitskräften oder mechanischen Hilfsmitteln (Hebevorrichtungen, Kränen) unabdingbar. Auch hier ist es möglich, dass für den Austausch eines einzelnen Roststabes eine vollständige Roststabreihe abgebaut werden muss, um einen defekten Roststab austauschen zu können.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen Verbrennungsrost bestehend aus einer Vielzahl von Roststäben zu schaffen, der einen einfachen Austausch einzelner Roststäbe ermöglicht und gleichzeitig für ein Höchstmaß an Betriebssicherheit sorgt. Weiter soll ein möglichst geometrisch einfaches System aus leicht entformbaren Roststäben ohne Hinterschneidungen gewährleistet werden, um die Herstellungskosten der Roststäbe und damit die des Verbrennungsrostes zu optimieren. Schlussendlich soll ein Verfahren zur Montage und Demontage einzelner Roststäbe in einem Verbrennungsrost mit den erfindungsgemäßen Roststäben geschaffen werden.
  • Die Lösung der Aufgabe zur Schaffung eines Verbrennungsrostes besteht aus den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1.
  • Die Lösung für ein Verfahren zur Montage und Demontage besteht aus den Merkmalen des Anspruches 9:
    • Verfahren zur Montage- und Demontage von Roststäben in und aus einem Verbrennungsrost mit einer Vielzahl an Roststäben, die in Reihen nebeneinander und in Reihen untereinander angeordnet sind und mit ihren oberen Auflageflächen stufenförmige Brennflächen ausbilden,
    • wobei eine stufenförmige Brennfläche über die Breite des Verbrennungsrostes aus mehreren ersten und zweiten Roststäben A, B gebildet wird, die auf einer Seite mit einem Auflager auf einer Roststange gelagert sind,
    • wobei die ersten Roststäbe A über ihre Breite b zumindest einmalig im Bereich der Auflagefläche mittels einer Abstufung nach innen in Richtung der Längsmittenebene eine kleinere Auflagefläche für das Brennmaterial ausbilden als die zweiten Roststäbe B und wobei die zweiten Roststäbe B im Bereich der Auflagefläche zur Ausbildung einer Überlappung mit den ersten Roststäben A mittels einer Abstufung über ihre Breite b nach außen eine Auflagefläche größerer Breite b' aufweisen, wobei angrenzend und/oder benachbart zu den Verbindungsflächen die zweiten Roststäbe B zumindest einen die Breite b' zusätzlich auf eine Breite b" vergrößernden Stift aufweisen, der in eine korrespondierende Tasche der ersten Roststäbe A einführbar ist, wobei zur Demontage ein zweiter Roststab B auf der Seite des Auflagers von der Roststange soweit abgehoben wird, dass dieser entlang der Längsmittenebene verschoben werden kann, um den Stift aus der Tasche der benachbarten Roststäbe A zu entfernen, wobei zur Montage des zweiten Roststabes B die umgekehrte Reihenfolge angewendet wird.
  • In vorteilhafter Weise sind nun die Roststäbe, die vorzugsweise und im wesentlichen aus zumindest zwei verschiedenen Geometrien bestehen, formschlüssig derart aneinander geschachtelt, dass sie im Normalbetrieb nicht dazu neigen sich von der darunter liegenden Stufe aus Roststäben abzuheben. Insbesondere soll das nicht im Schubbetrieb passieren, wenn jede oder nur jede x-te Reihe an Roststäben während des Verbrennungsvorganges verschoben wird um die Verbrennung des Brennmaterials zu optimieren.
  • Dabei soll auf zusätzliche Bauteile wie Schrauben, Muttern, Bolzen, Gewindestangen oder dergleichen verzichtet werden können, zum einen um Material- und Montagekosten zu sparen, zum anderen um die Montage- und die Demontage der Roststäbe deutlich zu beschleunigen und zu vereinfachen. Da die Roststäbe meist aus teurem Edelstahlguss hergestellt werden sollen, sollten die Roststäbe keine Hinterschnitte aufweisen und in zwei Richtungen entformbar sein. Dadurch wird das Gusswerkzeug ebenfalls stark vereinfacht und die Herstellkosten der Roststäbe gesenkt.
  • Die Roststäbe sind dabei derart aufgebaut, dass im eingebauten Zustand ein erster Roststab A durch zwei (links und rechts) angrenzend angeordnete Roststäbe B einer zweiten und vom ersten Roststab A divergierenden Geometrie gehalten wird. Dies wird dadurch ermöglicht, dass vorzugsweise beide Varianten der Roststäbe im Wesentlichen die gleiche Breite b aufweisen, aber der erste Roststab A durch eine Abstufung der Auflagefläche für das Brennmaterial nach innen es dem zweiten Roststab B im Wesentlichen gleicher Breite b mit einer entsprechend entgegengesetzten Abstufung (und einer damit einhergehenden Verbreiterung der Auflagefläche für das Brennmaterial) ermöglicht, durch die entstandene Überlappung den ersten Roststab in seiner Bewegungsfreiheit nach oben in Richtung Brennkammer einzuschränken. In ihrer Längserstreckung werden alle Roststäbe im Wesentlichen durch eine Roststange und einem dafür geeignetem Auflager an den Roststäben fixiert.
  • Somit ist der erste Roststab A formschlüssig in diesem System aus zwei Roststäben gehalten und kann sich im Betrieb nicht verschieben.
    Die zweiten Roststäbe B würden sich relativ einfach im Betrieb aus ihrer Lage nach oben weg verschieben können, wenn diese nicht noch zusätzlich einen in die benachbarten ersten Roststäbe A eingreifenden Stift oder eine Nase aufweisen würden. Vorzugsweise ist dieser Stift entgegengesetzt zum Auflager für die Roststange angeordnet, insbesondere vorzugsweise im Bereich der Verbindungsfläche von zwei Auflageflächen unterschiedlicher Rostebenen respektive unterschiedlicher Roststäbe. Durch die Anordnung des Stiftes und vorzugsweise dazu korrespondierenden Taschen in den benachbarten Roststäben soll verhindert werden, dass die zweiten Roststäbe B mit den breiten Auflageflächen für das Brennmaterial sich nach oben abheben können. Sie müssten über die Stifte zusätzlich auch die benachbarten und formschlüssig mitverbundenen Roststäbe abheben. Die gegenüberliegenden Seiten der Roststäbe, die das Auflager aufweisen und mit der Roststange formschlüssig verbunden sind, werden durch das Gewicht der darüber liegenden Roststäbe der nächsthöheren Ebene/Stufe festgehalten.
  • Es ist nachvollziehbar, dass die Tasche respektive der Stift, andere mögliche Geometrien aufweisen können, aber so angeordnet sein müssen, dass der Roststab mit dem nach außen (im Wesentlichen parallel zur Breite des Verbrennungsrostes) ragenden Stift nicht nach oben verschoben werden kann.
  • Dazu sollte die Tasche oder der Eingriff des Stiftes beim benachbarten Roststab keine direkte Öffnung nach oben in Richtung des Brennmaterials aufweisen.
  • Um nun die verschiedenen Roststäbe zu montieren oder zu demontieren ist es aber notwendig, dass die Tasche, respektive die Eingriffsmöglichkeit des Stiftes des Roststabes B im Roststab A, eine Öffnung oder eine Bewegungsfreiheit nach vorne ausbildet oder ermöglicht.
    Dies hängt damit zusammen, dass zur Demontage der Roststäbe ein beliebiger zweiter Roststab B bei seinem Auflager (hinten) von der Roststange oder dem Schublager einseitig abgehoben werden kann, während die andere Seite (vorne) mit dem Stift weiterhin in Eingriff mit der korrespondierenden Tasche verbleibt. Der Stift übernimmt hierbei also im Wesentlichen die Funktion eines Drehgelenks. Ist der hintere Teil des Roststabes (das Auflager) nicht mehr im Eingriff mit der Roststange, so kann der Roststabe nach vorne bewegt werden. In diesem Falle gleitet der Stift aus der Tasche heraus und der Roststab kann entfernt werden. Die jeweils benachbarten Roststäbe müssen schließlich nur noch über die Breite verschoben werden, um diese ebenfalls aus dem Bereich der Überlappung (Steg/Auflagefläche) herauszuschieben und diese können dann ebenfalls entfernt werden. Somit ist es in einfacher Art und Weise möglich, jeden beliebigen Roststab aus dem Verbrennungsrost zu entfernen, ohne umständlich mehrere verbundene Roststäbe abzuheben oder eine ganze Reihe Roststäbe zu demontieren. Es ist verständlich, dass die obere Reihe an Roststäben, die mit ihren vorderen Enden (Verbindungsflächen) auf den Roststäben aufliegen, vor der Entnahme eines Roststabes angehoben werden müssen. Dies kann mit Keilen oder anderen Hebemitteln leicht durchgeführt werden.
  • Zusammenfassend ist also festzuhalten, dass die Roststäbe A und B im Wesentlichen symmetrisch ausgeführt sein sollten. Dabei weist der Roststab A im vorderen unteren Bereich (rechts und links) eine Vertiefung (Tasche) auf. Der Roststab B weist im Gegenzug dazu im unteren vorderen Bereich (rechts und links) einen Stift (Nase) auf. Dadurch, dass die Roststäbe im oberen Bereich Abstufungen aufweisen, der Roststab A nach innen und der Roststab B nach außen, entstehen beim Zusammensetzen der Roststäbe zu einer Roststabreihe eine formschlüssige Verbindung ohne zusätzliche Bauteile. Damit ist es gewährleistet, dass ein einzelner Roststab sich während des Betriebes niemals abheben kann. Dadurch dass sich die Tasche bzw. die Nase unmittelbar in der Nähe der Trennebene des Gussformteiles befindet, entsteht somit kein Hinterschnitt. Die Entformung der Gussform kann in zwei Richtungen erfolgen und die Werkzeugkosten bleiben somit gering. Auf extrige Schieber kann in einer derartigen Ausführungsform verzichtet werden. Für die Demontage eines einzelnen Roststabes (während der Wartungs- oder Ersatzteilarbeiten) muss lediglich der Roststab B im hinteren Bereich kurz angehoben werden (etwa 7°). Anschließend kann der Roststab ungehindert nach vorne, in Richtung der Verbindungsfläche, herausgeschoben werden.
  • Weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit der Zeichnung hervor.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    in zwei schematischen Seitenansichten jeweils einen Teilausschnitt eines treppenförmigen Verbrennungsrostes mit stufenförmig angeordneten Roststäben, wobei die alternierenden Reihen der Roststäbe mit einem Festlager und einem beweglichem Schublager verbunden sind,
    Figur 2
    in einer dreidimensionalen Ansicht einen ersten Roststab A mit einer gegenüber seiner normalen Breite b kleineren Breite seiner Auflagefläche für das Brennmaterial und der Ausbildung eines Steges und zweier Taschen,
    Figur 3
    in einer dreidimensionalen Gegenüberstellung einen zweiten Roststab B mit einer gegenüber seiner normalen Breite b größeren Breite seiner Auflagefläche für das Brennmaterial zur Überlappung mit einem ersten Roststab A,
    Figur 4
    in mehreren Schnittansichten den Roststab A nach Figur 2
    Figur 5
    in mehreren Schnittansichten den Roststab B nach Figur 3,
    Figur 6
    das Verfahren zur Demontage eines zweiten Roststabes B aus einer vollständig montierten Reihe an Roststäben und
    Figur 7
    eine 3D-Ansicht der zumindest vier notwendigen Roststäbe A, B, A' und B' zur Herstellung eines vollständigen Verbrennungsrostes.
  • Nach Figur 1 besteht ein Verbrennungsrost 11 aus mehreren Stufen einer Vielzahl an Roststäben 1, die in Reihen nebeneinander und in Reihen untereinander angeordnet sind und mit ihren oberen Auflageflächen 2 Brennflächen 17 für das Brennmaterial 14 ausbilden. Ein Roststab 1 weist dabei ein hinteres Ende mit einem Auflager 15 zur formschlüssigen Verbindung mit einer Roststange 16 und ein vorderes Ende mit einer Verbindungsfläche 3 zwischen der oberen Auflagefläche 2 und der unteren Kontaktfläche des Roststabes 1 mit dem Roststab 1 der nächst unteren Ebene. Diese stufenförmigen Brennflächen 17 werden dabei über die Breite des Verbrennungsrostes 11 aus ersten und zweiten Roststäben A, B, vorzugsweise in alternierender Abfolge, gebildet, wobei am jeweiligen Ende der Brennfläche 17 spezielle Roststäbe A'/B' (Figur 7) angeordnet sein können. Die Verbindungsfläche 3 kann in einer Vielzahl an Geometrien ausgeführt sein, sollte aber im wesentlichen die Auflagefläche 2 eines Roststabes A, B mit der Auflagefläche 2 eines weiteren Roststabes A, B derart formschlüssig verbinden, dass während des Verschiebens das Brennmaterial 14 auf die eine Stufe weiter unten angeordneten Roststäbe 1 fallen kann. In höherwertigen Verbrennungsrosten 11 ist jede zweite Stufe in der Regel mittels eines Festlagers 12 und jede dazu versetzt angeordnete zweite Stufe zur Bewegung einer Stufe des Verbrennungsrostes mittels eines Schublagers 13 ausgeführt. Figur 2 zeigt nun einen ersten Roststab A mit einer geringeren Auflagefläche für das Brennmaterial 14 als der Roststab B nach Figur 3. Im hinteren Bereich weisen beide Roststäbe A, B ein Auflager 15 zur formschlüssigen Verbindung mit der Roststange 16 auf und im vorderen Bereich geht die Auflagefläche 2 in eine Verbindungsfläche 3 über, die auf der unteren Seite des Roststabes A, B im Wesentlichen bei Kontaktnahme mit der Auflagefläche 2 des nächsten Roststabes A oder B endet. Der Übergang zwischen der Auflagefläche 2 und der Verbindungsfläche 3 ist in der Regel fließend und abhängig von dem zu verbrennenden Brennmaterial 14. Werden die beiden Roststäbe A, B nun nebeneinander auf einer Roststange 16 angeordnet, ergibt es sich, dass eine Überlappung 9 durch den unterhalb der Auflagefläche 2 des zweiten Roststabes B angeordneten Steg 4 des ersten Roststabes A entsteht. Somit ist bei einer gleichzeitigen formschlüssigen Lage der Auflager 15 auf einer Roststange 16 es einem zwischen zwei Roststäben B liegenden Roststabes A unter Bildung einer Überlappung 9 nicht mehr möglich, nach oben abgehoben zu werden. Die Abstandshalter 19 der beiden Roststäbe A und B sorgen aber in vertikaler und horizontaler Ausrichtung zur notwendigen Beabstandung der Roststäbe A, B um ausreichend Primärluft zur Kühlung der Roststäbe und zur Anfeuerung des Brennmaterials zuführen zu können.
  • Nach den Figur 4 und 5 weisen die ersten Roststäbe A über ihre Breite b zumindest einmalig im Bereich der Auflagefläche 2 eine Abstufung 7 nach innen zur Ausbildung einer kleineren Auflagefläche 2 für das Brennmaterial 14 als die zweiten Roststäbe B auf, wobei die zweiten Roststäbe B im Bereich der Auflagefläche 2 zur Ausbildung einer Überlappung 9 mit den ersten Roststäben A mittels einer Abstufung 8 nach außen eine Auflagefläche 2 größerer Breite b' aufweisen. Um weiter eine formschlüssige Verbindung zur Fixierung der Roststäbe B im eingebauten Zustand zu erhalten, weisen die Roststäbe B angrenzend und/oder benachbart zu den Verbindungsflächen 3 zumindest einen die Breite b' zusätzlich auf eine Breite b" vergrößernden Stift 5, vorzugsweise beidseits auf, der in eine korrespondierende Tasche 6 der benachbarten ersten Roststäbe A eingreift. Dementsprechend kann nun auch der zweite Roststab B, formschlüssig durch die in den Taschen 6 fixierten Stiften 5 nicht mehr angehoben werden, ohne die benachbarten Roststäbe A mitanzuheben. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Querschnitt der Roststäbe A, B außerhalb der Bereiche der Abstufungen im Wesentlichen ähnlich oder gleich ist. Vorzugsweise sollten die Roststäbe A, B im Wesentlichen die gleiche Breite b aufweisen, so dass sich bei der Ausgestaltung der Abstufungen im Wesentlichen gleiche Maße ergeben. Insbesondere ist vorzugsweise vorgesehen, dass jede Auflagefläche 2, die Abstufungen 7, 8, die Überlappungen 9 der Roststäbe A, B, die Stege 4, die Taschen 6 und/oder die Stifte 5 symmetrisch zur von oben nach unten und in Längsrichtung der Roststäbe A, B verlaufenden Längsmittenebene 10 ausgebildet sind. Vorzugsweise sollte die Tasche 6 beabstandet zur Auflagefläche 2 angeordnet sein.
  • Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Taschen 6 und/oder die Stifte 5 benachbart zur Entformungsebene 18 angeordnet sind oder von Ihr geschnitten werden. Die Entformungsebene 18 ist dabei strichliert dargestellt und gibt die Ebene an, von der zweiseitig nach dem Gießen der Roststab 1 entformt werden kann. Dies ist insbesondere von Vorteil, um unnötige Hinterschneidungen, wie nach dem Stand der Technik bisher üblich, zu vermeiden. Es ist nachvollziehbar, dass die Taschen 6 und/oder die Stifte 5 nicht beliebig weit oben in Richtung der Auflagefläche 2 angeordnet sein können, da ansonsten keine formschlüssige Verbindung realisiert werden kann, die das unbeabsichtigte Abheben der Roststäbe 1 von den darunter liegenden Roststäben verhindern kann.
  • Vorzugsweise sollten die ersten Roststäbe A im Bereich der Auflagefläche 2 zur Überlappung 9 mit den zweiten Roststäben B einen Steg 4 aufweisen, der unterhalb der Abstufung 8 angeordnet ist.
  • In Figur 6 ist nun der Ablauf eines Verfahrens zur Demontage eines Roststabes B aus einem formschlüssigen Verbund zwischen zwei Roststäben A dargestellt. Dabei wird der Roststab B an seinem hinteren Auflager nach oben angehoben und dreht dabei um das Hilfslager bestehend aus den Stiften 5 des Roststabes B und der zugehörigen Taschen 6 der benachbarten Roststäbe A. Nach ausreichendem Anheben der hinteren Seite des Roststabes B ist das Auflager 15 des Roststabes B nicht mehr im Eingriff mit der Roststange 16, so dass der Roststab B nach vorne verschoben werden kann und die Stifte 5 des Roststabes B die Taschen 6 der benachbarten Roststäbe A verlassen. Nun kann der Roststab B ohne Probleme entfernt werden. Um nun den benachbarten Roststab A zu entfernen, muss dieser nur noch etwas in Richtung der nun frei gewordenen Lücke des bereits entfernten Roststabes geschoben werden, um die formschlüssige Überlappung 9 mit dem weiteren Roststab B aufzulösen. Das Einsetzen und montieren der Roststäbe A, B erfolgt im Wesentlichen analog und in umgekehrter Reihenfolge.
  • In Figur 7 ist nun noch der Vollständigkeit halber ein ganzes Set an notwendigen Roststäben zur optimalen Herstellung eines Verbrennungsrostes dargestellt. Je nach Anforderungen kann es ausreichend sein, alle Roststäbe in der gleichen Flucht anzuordnen. Gleichwohl kann es auch gewünscht sein, diese stufenweise versetzt zueinander anzuordnen. In diesem Zusammenhang kann es also sinnvoll sein, Roststäbe A', B' für den Randbereich herzustellen. Alternativ könnten die Außenliegenden und die Brennflächen 17 begrenzenden Wände derart ausgeführt sein, dass sie geometrische Kanten und/oder Flächen simulieren um einen Formschluss der Roststäbe A, B mit den Wänden zu erzielen.
    • Bezugszeichenliste: P1427
    • 1.
    Roststab
    2.
    Auflageflächen
    3.
    Verbindungsfläche
    4.
    Steg
    5.
    Stift
    6.
    Tasche
    7.
    Abstufung innen
    8.
    Abstufung außen
    9.
    Überlappung
    10.
    Längsmittenebene
    11.
    Verbrennungsrost
    12.
    Festlager
    13.
    Schublager
    14.
    Brennmaterial
    15.
    Auflager
    16.
    Roststange
    17.
    Brennfläche
    18.
    Entformungsebene
    19.
    Abstandshalter
    20.
    Primärluft
    A/B
    erster und zweiter Roststab
    b
    normale Breite ohne Abstufungen
    b'
    Abstufung nach außen
    b"
    Breite der Nase/Stift 5

Claims (9)

  1. Verbrennungsrost bestehend aus mehreren Stufen, umfassend eine Vielzahl an Roststäben (1), die in Reihen nebeneinander und in Reihen untereinander angeordnet sind und mit ihren oberen Auflageflächen (2) stufenförmige Brennflächen (17) ausbilden, wobei eine stufenförmige Brennfläche (17) über die Breite des Verbrennungsrostes (11) aus mehreren ersten und zweiten Roststäben (A, B) gebildet wird,
    wobei an den Roststäben (1) Verbindungsflächen (3) zum Ausgleich des Höhenunterschieds zwischen zwei benachbarten Brennflächen (17) der Roststäbe (1) angeordnet sind,
    wobei die ersten Roststäbe (A) über ihre Breite (b) zumindest einmalig im Bereich der Auflagefläche (2) mittels einer Abstufung (7) nach innen in Richtung der Längsmittenebene (10) eine kleinere Auflagefläche (2) für das Brennmaterial (14) ausbilden als die zweiten Roststäbe (B) und wobei die zweiten Roststäbe (B) im Bereich der Auflagefläche (2) zur Ausbildung einer Überlappung (9) mit den ersten Roststäben (A) mittels einer Abstufung (8) über ihre Breite (b) nach außen eine Auflagefläche (2) größerer Breite (b') aufweisen,
    dadurch gekennzeichnet, dass angrenzend und/oder benachbart zu den Verbindungsflächen (3) die zweiten Roststäbe (B) zumindest einen die Breite (b') zusätzlich auf eine Breite (b") vergrößernden Stift (5) aufweisen, der in eine korrespondierende Tasche (6) der ersten Roststäbe (A) einführbar ist.
  2. Verbrennungsrost nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Roststäbe (A, B) außerhalb der Bereiche der Abstufungen im Wesentlichen gleich ist und vorzugsweise aus einem T-Profil besteht.
  3. Verbrennungsrost nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Roststäbe (A, B) im Wesentlichen die gleiche Breite (b) aufweisen.
  4. Verbrennungsrost nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageflächen (2), die Abstufungen (7, 8), die Überlappungen (9) der Roststäbe (A, B), die Stege (4), die Taschen (6) und/oder die Stifte (5) symmetrisch zur von oben nach unten und in Längsrichtung der Roststäbe (A, B) verlaufenden Längsmittenebene (10) ausgebildet sind.
  5. Verbrennungsrost nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tasche (6) beabstandet zur Auflagefläche (2) angeordnet ist.
  6. Verbrennungsrost nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tasche (6) und/oder der Stift (5) benachbart oder angrenzend zur Entformungsebene (18) oder der Verbindungsfläche (3) angeordnet sind oder von Ihr geschnitten werden.
  7. Verbrennungsrost nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Roststäbe (A) im Bereich der Auflagefläche (2) zur Überlappung (9) mit den zweiten Roststäben (B) einen Steg (4) aufweisen, der unterhalb der Abstufung (8) angeordnet ist.
  8. Verbrennungsrost nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den benachbarten Kontaktflächen zwischen den Roststäben (A, B) Abstandshalter (19) angeordnet sind.
  9. Verfahren zur Montage- und Demontage von Roststäben in und aus einem Verbrennungsrost mit einer Vielzahl an Roststäben (1), die in Reihen nebeneinander und in Reihen untereinander angeordnet sind und mit ihren oberen Auflageflächen (2) stufenförmige Brennflächen (17) ausbilden,
    wobei eine stufenförmige Brennfläche (17) über die Breite des Verbrennungsrostes (11) aus mehreren ersten und zweiten Roststäben (A, B) gebildet wird, die auf einer Seite mit einem Auflager (15) auf einer Roststange (16) gelagert sind,
    wobei die ersten Roststäbe (A) über ihre Breite (b) zumindest einmalig im Bereich der Auflagefläche (2) mittels einer Abstufung (7) nach innen in Richtung der Längsmittenebene (10) eine kleinere Auflagefläche (2) für das Brennmaterial (14) ausbilden als die zweiten Roststäbe (B) und wobei die zweiten Roststäbe (B) im Bereich der Auflagefläche (2) zur Ausbildung einer Überlappung (9) mit den ersten Roststäben (A) mittels einer Abstufung (8) über ihre Breite (b) nach außen eine Auflagefläche (2) größerer Breite (b') aufweisen,
    wobei angrenzend und/oder benachbart zu den Verbindungsflächen (3) die zweiten Roststäbe (B) zumindest einen die Breite (b') zusätzlich auf eine Breite (b") vergrößernden Stift (5) aufweisen, der in eine korrespondierende Tasche (6) der ersten Roststäbe (A) einführbar ist, wobei zur Demontage ein zweiter Roststab (B) auf der Seite des Auflagers (15) von der Roststange (16) soweit abgehoben wird, dass dieser entlang der Längsmittenebene (10) verschoben werden kann, um den Stift (5) aus der Tasche (6) der benachbarten Roststäbe (A) zu entfernen, wobei zur Montage des zweiten Roststabes (B) die umgekehrte Reihenfolge angewendet wird.
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