Kühlbarer Roststab für einen Vorschubrost einer Verbrennungsanlage

Abstract

 Zum Herstellen eines Roststabs (1) für einen Vorschubrost einer Verbrennungsanlage wird ein Anschlußblech (52) mit einem auf die Außenseite eines Roststabkörpers (1) führenden Kühlmittelanschlußabschnitts (51) eines Kühlmittelrohrs (3) verschweißt. Das Anschlußblech (52) wird am Roststabkörper (48) befestigt und ein zum Anschluß einer Kühlmittelleitung (57) vorgesehenes Anschlußstück (51) wird mit dem Anschlußblech (52) verschweißt. Die Verschweißung (53) des Anschlußblechs (52) mit dem Kühlmittelanschlußabschnitt (51) sowie die Verschweißung (56) des Anschlußblechs (52) mit dem Anschlußstück (55) werden anschließend auf Dichtigkeit geprüft.

Beschreibung

[0001] Die Anmeldung betrifft einen kühlbaren Roststab für einen Vorschubrost einer Verbrennungsanlage, mit einem im wesentlichen aus Gusseisen gefertigten Roststabköper sowie mit wenigstens einem im Roststabkörper angeordneten, im wesentlichen aus Stahl gefertigten Kühlmittelrohr.

[0002] Solche beweglichen Roststäbe sind beispielsweise in der EP 0663565 beschrieben.

[0003] Die vorliegende Anmeldung stellt einen kühlbaren Roststab sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereit, mit dem eine hohe Betriebssicherheit erreicht wird. Insbesondere werden im Betrieb auftretende Undichtigkeiten vermindert oder ganz vermieden.

[0004] Die kühlbaren Roststäbe haben einen oder mehrere Kanäle mit etwa parallelen Abschnitten, die durch Umlenkungen miteinander verbunden sind. Die Kanäle sind mit Zu- beziehungsweise Ablauföffnungen versehen. Die Kanäle können durch beim Guss des Roststabkörpers gleich mit eingegossene Stahlrohre dargestellt werden, die auch als Kühlmittelrohre bezeichnet werden.

[0005] Ein Kühlmittelrohr hat wenigstens einen auf die Außenseite des Roststabkörpers führenden bzw. ragenden Kühlmittelanschlußabschnitt. In aller Regel sind pro Kühlmittelrohr zwei Kühlmittelanschlußabschnitte vorgesehen, wobei Kühlmittel in einen Kühlmittelanschlußabschnitt bzw. in einer Zulauföffnung zugeführt wird und vom anderen Kühlmittelanschlußabschnitt bzw. von einer Ablauföffnung abgezogen wird. Es kann auch Kombinationen aus mehreren, teilweise verbundenen Kühlmittelrohren geben, die sich dann Kühlmittelanschlußabschnitte teilen können.

[0006] Ferner ist im Bereich wenigstens eines Kühlmittelanschlußabschnitts ein im wesentlichen aus Stahl gefertigtes Anschlußblech vorgesehen, das mit je einer Dichtschweißung sowohl mit dem Kühlmittelanschlußabschnitt als auch mit einem zum Anschluß einer externen Kühlmittelleitung vorgesehenen und im wesentlichen aus Stahl gefertigten Anschlußstück verbunden ist. Das Anschlußblech ragt seitlich über das Kühlmittelrohr und das Anschlußstück hinaus und es ist auf seiner seitlich überragenden Außenseite beispielsweise mit wenigstens einer Halteschweißung am Roststabkörper befestigt.

[0007] Aus dieser Gestaltung ergibt sich, daß im wesentlichen dasselbe Grundmaterial für Kühlmittelleitung, Anschlußblech und Anschlußstück verwendet werden kann, was ein einfaches Dichtschweißen ermöglicht, weil bei der Wahl der Schweißbeilage nicht auf deren Kompatibilität zu unterschiedlichen Materialien geachtet werden braucht. Außerdem verhalten sich die Komponenten Kühlmittelleitung, Anschlußblech und Anschlußstück während des Dichtschweißens sehr ähnlich, was eine einfache Ausführung der Dichtschweißung ermöglicht.

[0008] Durch diese Gestaltung lässt sich außerdem auf einfache Weise eine dauerfeste und dichte Verbindung zwischen Kühlmittelleitung, Anschlußblech, Anschlußstück und Roststabkörper herstellen. Kräfte, die aus einer Beaufschlagung des Anschlußstücks durch eine externe Kühlmittelleitung herrühren - zum Beispiel im Betrieb des Roststabs aufgrund seiner Bewegung - werden über das Anschlußblech in den Roststab übertragen. Aufgrund der seitlich vergrößerten Ausführung des Anschlußblechs können die aus den aus einer Beaufschlagung des Anschlußstücks herrührenden Spannungen in der Halteschweißnaht zwischen Anschlußblech und Roststabkörper kleiner gehalten werden als beispielsweise die Spannungen in den beiden Dichtschweißnähten, was deren Haltbarkeit begünstigt.

[0009] Man kann unter Kenntnis des Vorstehenden auch eine grobe Regel für den Überstand des Halteblechs über die Außenseite des Anschlußstücks angeben. Der Überstand sollte in etwa mindestens so groß sein, daß bei einer typischen mechanischen Belastung des Anschlußstücks aufgrund einer Bewegung des Roststabs die mechanischen Spannungen in der Halteschweißnaht kleiner als eine vorherbestimmte höchstzulässsige Spannung ist. Die höchstzulässige Spannung wiederum ergibt sich aus den für den Roststabkörper und das Halteblech gewählten Materialien, sowie aus dem Material der Schweißbeilage und dem gewählten Schweißverfahren.

[0010] Es ergibt sich auch eine vereinfachte Herstellung, denn während an eine Halteschweißnaht im wesentlichen nur mechanische Festigkeitsanforderungen gestellt werden, werden an eine Dichtschweißnaht besondere Dichtigkeitsanforderungen gestellt, die sich bei industrieller oder handwerklicher Fertigung durch das Vorsehen bestimmter Maßnahmen äußern. Beim Anfertigen von Dichtschweißnähten wird in aller Regel ein lokal begrenztes Schweißbad von aufgeschmolzenem Rohrmaterial der beiden zu verbindenden Werkstücke aufrecht erhalten, in das zusätzliches Schweißgut beigegeben wird: dieses lokal begrenzte Schweißbad wird durch Bewegen des Schweißapparats um den gesamten Umfang des Rohrs herum bewegt, bis eine vollständig geschlossene Schweißnaht vorliegt, die sich aus dem jeweils erstarrten Schweißbad ergibt. Dabei werden Schweißverfahren angewendet, bei denen die dem Schweißbad zugeführte Wärmemenge so dosiert wird, daß ein Durchbrennen des Schweißbads unter Entstehung eines Lochs vermieden wird. Insbesondere elektrische Schutzgas-Schweißverfahren wie MIG- und MAG-Verfahren werden dafür eingesetzt, aber auch MMA- und WIG-Verfahren, sowie Autogen-Verfahren, also mit einem Gasschmelz-Schweißverfahren z.B. mit Azetylen und Sauerstoff. Die so ausgeführten Dichtschweißnähte kann man im Schnitt unter dem Mikroskop von anders ausgeführten Halteschweißnähten unterscheiden.

[0011] Dichtschweißnähte werden nach der Schweißung häufig abgedrückt, um deren Dichtheit zu überprüfen. Bei per Hand ausgeführten WIG- und MMA-Handschweißungen bekommt man eine heiße Nahtstelle und eine flache Naht, die gut durchwurzelt und auch reichlich seitlichen Einbrand hat. Etwaige Bindefehler sind anhand des Nahtbilds einfach optisch zu erkennen, so daß man anschließend nicht unbedingt einen Drucktest vorsehen braucht.

[0012] Die per MIG- oder MAG-Schweißung ausgeführten Dichtschweißnähte erlauben ein kostengünstiges Verschweißen mit wenig Verzug, besonders dann, wenn mit einer gepulst betriebenen Schweißvorrichtung geschweißt wird. MIG- oder MAG-Schweißverfahren übertragen auch sehr wenig Wärme in das Schweißmaterial. Allerdings sind Bindefehler nicht einfach zu erkennen, so daß man anschließend einen häufig Drucktest vorsieht.

[0013] In einer Weiterbildung des Anmeldungsgegenstands ragt der Kühlmittelanschlußabschnitt über dessen untere Oberfläche auf die Außenseite des Roststabkörpers, so daß das entsprechend vorgebohrte Anschlußblech einfach über das entsprechende Ende des Kühlmittelrohrs gelegt werden kann. Ausrichtarbeiten werden so vereinfacht, die Herstellung wird beschleunigt.

[0014] Wenn der Überstand des Kühlmittelanschlußabschnitts über die Oberfläche des Roststabkörpers und die Stärke des Anschlußblechs aufeinander abgestimmt werden, und insbesondere wenn das Anschlußblech im Bereich des Kühlmittelanschlußabschnitts im wesenlichen bündig mit dem Kühlmittelrohr abschließt, dann kann unmittelbar nach dem Auflegen des Anschlußblechs über das entsprechende Ende des Kühlmittelrohrs mit der ersten Dichtschweißung zwischen Kühlmittelanschlußabschnitt und Anschlußblech begonnen werden.

[0015] Wenn das Anschlußstück ferner so ausgebildet wird, daß sich ein Ende des Anschlußstücks im Bereich des Kühlmittelanschlußabschnitts im wesentlichen bündig an das Anschlußblech anschließt, dann werden aufwändige weitere Ausrichtarbeiten vermieden. Unmittelbar nach dem Aufsetzen des Anschlußstücks im Bereich des Kühlmittelanschlußabschnitts an das Anschlußblech kann mit der zweiten Dichtschweißung begonnen werden.

[0016] Ist der Roststab mit beiden Anschlußstücken versehen, dann kann eine Dichtigkeitsprüfung erfolgen. Falls notwendig können einer oder alle beide Anschlußstücke mit einem Trennschleifer wieder abgeschnitten werden und die ersten Dichtschweißnähte können nachgearbeitet werden. Dasselbe gilt für die zweiten Dichtschweißnähte.

[0017] Die Anmeldung betrifft somit weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines kühlbaren Roststabs für einen Vorschubrost einer Verbrennungsanlage, wobei ein Anschlußblech mit einem auf die Außenseite eines Roststabkörpers führenden bzw. ragenden Kühlmittelanschlußabschnitts eines im Roststab vorgesehenen Kühlmittelrohrs verschweißt wird. Das Anschlußblech wird mit dem Roststabkörper verschweißt und ein zum Anschluß einer Kühlmittelleitung vorgesehenes Anschlußstück mit dem Anschlußblech verschweißt. Die Verschweißung des Anschlußblechs mit dem Kühlmittelanschlußabschnitt sowie die Verschweißung des Anschlußblechs mit dem Anschlußstück wird im Anschluß an das Verschweißen auf Dichtigkeit geprüft und falls erforderlich wird nachgeschweißt, bis eine ausreichende Dichtheit vorliegt. Somit wird bei einem Dichtigkeitsschweißverfahren nach dem Schweißen die Dichtigkeit geprüft, entweder per mechanischem Abdrücken mit einer Druckpumpe oder per Untersuchung der Schweißnaht, z.B. optisch auf Poren und Endkrater, per Ultraschall auf Lunker, ebenso per Wirbelstrom-Messung, oder auch per Röntgenuntersuchung.

[0018] Die Verschweißung des Anschlußblechs mit dem Kühlmittelanschlußabschnitt und/oder die Verschweißung des Anschlußblechs mit dem Anschlußstück kann dabei mit einem elektrischen Schutzgas-Schweißverfahren durchgeführt werden, insbesondere mit einem MAG-Schweißverfahren. Alternativ dazu bzw. in Ergänzung kann die Verschweißung des Anschlußblechs mit dem Kühlmittelanschlußabschnitt und/oder die Verschweißung des Anschlußblechs mit dem Anschlußstück auch mit einem Autogen-Schweißverfahren durchgeführt werden.

[0019] Die Anmeldung betrifft auch einen Vorschubrost einer Verbrennungsanlage, mit wenigstens einem solchen kühlbaren Roststab, wobei wenigstens ein Anschlußstück des Roststabs mit einer externen Kühlmittelleitung verbunden ist. Ein solcher Vorschubrost ist in den Figuren 4 und 5 der EP0663565 gezeigt, auf die inhaltlich Bezug genommen wird.

[0020] Die Anmeldung betrifft weiterhin ein Montageverfahren zum Herstellen eines Vorschubrosts einer Verbrennungsanlage, wobei wenigstens ein anmeldungsgemäßer kühlbarer Roststab auf einen Rahmen einer Verbrennungsanlage aufgesetzt wird, wobei wenigstens ein Anschlußstück des Roststabs mit einer Kühlmittelleitung verbunden wird.

[0021] Anhand von Ausführungsbeispielen wird die anmeldungsgemässe Gestaltung des Roststabes und des damit hergestellten Verbrennungsrostes beschrieben.

[0022] Es zeigen:

Figur 1

eine Ansicht eines Roststabs von unten;

Figur 2

einen Querschnitt durch den Roststab nach Figur 1, und

Figur 3

einen vergrößerten Ausschnitt des Querschnitts nach Figur 2.

[0023] Figur 1, Figur 2 und Figur 3 zeigen einen Roststab 1 mit einer Roststabträgeraufnahme 2 für einen hier nicht gezeigten Roststabträger. Der Roststab 1 liegt mit einer Kante 5 auf einem hier nicht gezeigten Roststab einer benachbarten Roststabreihe auf. Er hat einen Roststabkopf 4 sowie zwei Antriebsaugen 49.

[0024] Der Roststab 1 ist als als Gußeisenteil ausgebildeter Roststabkörper 48 mit einem eingegossenen Kühlmittelrohr 3 aus Stahl hergestellt, das einen internen Kanal 6 für Kühlmittel ausbildet. Wie man am besten in Figur 1 sieht, hat der dort mit unterbrochenen Linien dargestellte Kanal 6 parallele Abschnitte, die in Umlenkungen 7 münden, die bis in die untere Kante 5 des Roststabkopfs 5 geführt sind, was wiederum in Figur 2 am besten zu sehen ist.

[0025] Das Kühlmittelrohr 3 steht dabei über eine untere Oberfläche 50 des Roststabs 1 über und bildet so zwei Kühlmittelanschlußabschnitte 51 aus, von denen man den einen am besten im Querschnitt in Figur 3 sieht.

[0026] Jeder Kühlmittelanschlußabschnitt 51 ist mit je einem aus einem Stahlprofil geschnittenen Anschlußblech 52 versehen, das in der Draufsicht eine quadratische Form hat und mit einer Bohrung versehen ist, in die der Kühlmittelanschlußabschnitt 51 hineinragt. Die über die untere Oberfläche 50 des Roststabkörpers 48 überstehende Länge des Kühlmittelrohrs 3 ist so gewählt, daß dessen Ende bündig mit der unteren Oberfläche des Anschlußblechs 52 abschließt. Eine umlaufende erste Dichtschweißnaht 53 verbindet das Anschlußblech 52 wasserdicht mit dem Kühlmittelrohr 3. Eine oder mehrere Halteschweißnahtabschnitte 54 verbinden das Anschlußblech 52 mit der unteren Oberfläche 50 des Roststabkörpers 48.

[0027] Auf jedes der beiden Anschlußbleche 52 ist je ein aus Stahl gefertigtes, rohrförmiges Anschlußstück 55 aufgesetzt, das mit einer umlaufenden zweiten Dichtschweißnaht 56 mit dem Anschlußblech 52 verbunden ist.

[0028] Eine hier nur schematisch gezeigte externe Kühlmittelleitung 57 ist auf das Anschlußstück 55 aufgesteckt und befördert Kühlmittel, wie es insbesondere in Bezug auf die Figuren 4 und 5 der EP 0663565 beschrieben ist.

[0029] Wie man in Figur 3 der vorliegenden Anmeldung besonders gut sieht, wird eine durch die externe Kühlmittelleitung eingebrachte Kraft über einen gedachten Hebelarm 11 in die Halteschweißnahtabschnitte 54 eingebracht, was dort mechanische Spannungen hervorruft. Die in den Halteschweißnahtabschnitte 54 erzeugten Spannungen sind kleiner als diejenigen in der zweiten Dichtschweißnaht 56, weil der zugehörige gedachte Hebelarm 2 kleiner ist. Durch geeignetee Ausbildung der Maße des Anschlußblechs 52 kann man die in den Halteschweißnahtabschnitten 54 erzeugten Spannungen einstellen und auf ein zulässiges Maß begrenzen.

[0030] Ein hier nicht gezeigtes Ausführungsbeispiel zeigt einen weiteren Roststab 1'. Teile, die mit Teilen in Figur 3 identisch sind, haben dieselben Bezugsziffern. Im Unterschied zum Roststab 1 aus Figur 3 hat der Roststab 1' ein Anschlußstück 55, das auf seiner Außenseite mit einem Gewinde 58 versehen ist, auf das handelsübliche Hydraulikschläuche mit einem schützenden Metallgewebemantel aufgeschraubt werden können. Anders als das Anschlußblech 52 in Figur 3 hat das Anschlußblech 52' des nicht gezeigten Ausführungsbeispiels keine quadratische Form sondern es ist rund, was die Ausführung einer umlaufenden Halteschweißnaht 54' begünstigt.

[0031] Zur Herstellung des Roststabs 1 wird nach Gießen des Roststabkörpers 48 mit dem Kühlmittelrohr 3 das entsprechend vorgebohrte Anschlußblech 52 über das entsprechende Ende des Kühlmittelrohrs 3 gelegt. Der über das Anschlußblech 52 überstehende Bereich des Kühlmittelrohrs 3 wird bündig mit der Oberfläche des Anschlußblech 52 abgeschnitten. Danach wird die erste Dichtschweißnaht 53 zwischen Kühlmittelanschlußabschnitt 51 und Anschlußblech 52 ausgeführt und optisch auf Schweißfehler korrigiert sowie gegebenenfalls nachgebessert.

[0032] Anschließend wird das Anschlußstück 55 auf das Anschlußblech 52 aufgesetzt und die zweite Dichtschweißnaht 56 ausgeführt und mit einer Dichtheitsprüfung auf Schweißfehler korrigiert sowie gegebenenfalls nachgebessert. Stellt sich bei der Dichtheitsprüfung heraus, daß erste Dichtschweißnaht 53 nachgearbeitet werden muß, dann wird das Anschlußstück 55 mit einem Trennschleifer vom Anschlußblech 52 abgetrennt und wie oben beschrieben vorgegangen, gefolgt vom Aufsetzen eines neuen Anschlußstücks 55 auf das Anschlußblech 52 und dem Herstellen einer neuen zweiten Dichtschweißnaht 56.

[0033] Die Halteschweißnahtabschnitte 54 werden mit einem beliebigen Schweißverfahren hergestellt.

Bezugszeichenliste

[0034] 

1,1'

Roststab

2

Roststabträgeraufnahme

3

Kühlmittelrohr

4

Roststabkopf

5

Kante

6

Kanal

7

Umlenkung

48

Roststabkörper

49

Antriebsauge

50

untere Oberfläche

51

Kühlmittelanschlußabschnitt

52

Anschlußblech

53

erste Dichtschweißnaht

54, 54'

Halteschweißnaht

55

Anschlußstück

56

zweite Dichtschweißnaht

57

externe Kühlmittelleitung

58

Gewinde

Ansprüche

1. Roststab (1) für eine Verbrennungsanlage, mit einem Roststabkörper (48) sowie mit wenigstens einem im Roststabkörper (48) angeordneten Kühlmittelrohr (3), das wenigstens einen auf die Außenseite des Roststabkörpers (48) führenden Kühlmittelanschlußabschnitt (51) aufweist, wobei ferner im Bereich des Kühlmittelanschlußabschnitts (51) ein Anschlußblech (52) vorgesehen ist, das mit je einer Dichtschweißung (53; 56) sowohl mit dem Kühlmittelanschlußabschnitt (51) als auch mit einem zum Anschluß einer Kühlmittelleitung (57) vorgesehenen Anschlußstück (55) verbunden ist, wobei das Anschlußblech (52) seitlich über das Kühlmittelrohr (3) und das Anschlußstück (55) hinausragt und auf seiner seitlich überragenden Außenseite am Roststabkörper (48) befestigt ist.

2. Roststab nach Anspruch 1, wobei das Anschlußstück (55) mit wenigstens einer Halteschweißnaht (54) am Roststabkörper (48) befestigt ist.

3. Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlmittelanschlußabschnitt (51) auf die Außenseite des Roststabkörpers (48) ragt.

4. Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anschlußblech (52) im Bereich des Kühlmittelanschlußabschnitts (51) im wesenlichen bündig mit dem Kühlmittelrohr (3) abschließt.

5. Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich ein Ende des Anschlußstücks (55) im Bereich des Kühlmittelanschlußabschnitts (51) im wesentlichen bündig an das Anschlußblech (52) anschließt.

6. Verfahren zum Herstellen eines Roststabs (1) für einen Vorschubrost einer Verbrennungsanlage, wobei

- ein Anschlußblech (52) mit einem auf die Außenseite eines Roststabkörpers (1) führenden Kühlmittelanschlußabschnitts (51) eines Kühlmittelrohrs (3) verschweißt wird,

- das Anschlußblech (52) am Roststabkörper (48) befestigt wird,

- ein zum Anschluß einer Kühlmittelleitung (57) vorgesehenes Anschlußstück (51) mit dem Anschlußblech (52) verschweißt wird,

wobei die Verschweißung (53) des Anschlußblechs (52) mit dem Kühlmittelanschlußabschnitt (51) sowie die Verschweißung (56) des Anschlußblechs (52) mit dem Anschlußstück (55) auf Dichtigkeit geprüft werden.

7. Verfahren zum Herstellen eines Roststabs (1) nach Anspruch 6, wobei die Verschweißung (53) des Anschlußblechs (52) mit dem Kühlmittelanschlußabschnitt (51) und/oder die Verschweißung (56) des Anschlußblechs (52) mit dem Anschlußstück (55) mit einem Schutzgas-Schweißverfahren durchgeführt werden.

8. Verfahren zum Herstellen eines Roststabs nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei die Verschweißung des Anschlußblechs mit dem Kühlmittelanschlußabschnitt und/oder die Verschweißung des Anschlußblechs mit dem Anschlußstück mit einem MAG-Schweißverfahren durchgeführt werden.

9. Verfahren zum Herstellen eines Roststabs nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Verschweißung des Anschlußblechs mit dem Kühlmittelanschlußabschnitt und/oder die Verschweißung des Anschlußblechs mit dem Anschlußstück mit einem Autogen-Schweißverfahren durchgeführt werden.

10. Vorschubrost einer Verbrennungsanlage, mit wenigstens einem Roststab nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei wenigstens ein Anschlußstück (55) des Roststabs (1) mit einer Kühlmittelleitung (57) verbunden ist.

11. Verfahren zum Herstellen eines Vorschubrosts einer Verbrennungsanlage, wobei wenigstens ein Roststab (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auf einen Rahmen einer Verbrennungsanlage aufgesetzt wird, wobei wenigstens ein Anschlußstück (55) des Roststabs (1) mit einer Kühlmittelleitung (57) verbunden wird.

Zeichnung