| Dokumentenidentifikation |
DE10011791B4 29.01.2004 |
| Titel |
Fluidgekühltes Mittelbalkenelement für mehrbahnige Verbrennungsroste und Mittelbalken |
| Anmelder |
FISIA BABCOCK ENVIRONMENT GmbH, 51643 Gummersbach, DE |
| Erfinder |
Rudolph, Abby-Christoph, 41564 Kaarst, DE; Faatz, Rainer, Dipl.-Ing. Dr., 97225 Zellingen, DE |
| Vertreter |
Lüdtke, F., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 30853 Langenhagen |
| DE-Anmeldedatum |
13.03.2000 |
| DE-Aktenzeichen |
10011791 |
| Offenlegungstag |
19.12.2002 |
| Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
29.01.2004 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
29.01.2004 |
| IPC-Hauptklasse |
F23H 3/02
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft ein fluidgekühltes Mittelbalkenelement entsprechend
den Merkmalen des 1. Patentanspruches und einen fluidgekühlten Mittelbalken.
Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo mehrbahnige Verbrennungsroste
mit einem Mittelbalken vorhanden sind und verschleißmindernde Maßnahmen, Ausfall-
und Reparaturzeiten der Roste die Betriebskosten der Anlage erhöhen.
Beim Einsatz von mehrbahnigen Verbrennungsrosten kann eine seitliche
Trennung einer jeden Rostbahn zur Nachbarrostbahn erforderlich sein. Diese Trennung
ermöglicht eine unterschiedliche Fahrweise benachbarter Rostbahnen, wenn die dafür
eingesetzte Installation der Rostbahnen mechanisch und lufttechnisch entkoppelt
ist. Dazu werden Bauteile eingesetzt, die fest mit der Unterkonstruktion des Verbrennungsofens
verbunden sind und bis in den Feuerungsraum hineinreichen. Sofern mehr als zwei
Rostbahnen nebeneinander angeordnet sind, kann diesen Bauteilen auch die Aufgabe
der Aufnahme von Längenänderungen über die Rostbahnbreite infolge von Temperaturänderungen
zugeordnet werden.
Aus DE 3343022 A1
geht ein fluidgekühlten Roststab für Verbrennungsroste, bestehend aus Kanälen für
das Fluid, Zuführungen und Abführungen für das Kühlmittel hervor, bei dem der Roststab
aus zwei übereinanderliegenden, miteinander verbundenen Teilen besteht, die einen
Kanal bilden, durch den ein Kühlmedium strömt. Der Kanal wird in der Weise gebildet,
daß eine Deckplatte, die rinnenartig ausgebildet ist und innenseitig Stifte aufweist,
mit der Oberfläche eines bewegten Roststabes, der nach unten offen ist, einen Kühlkasten
bildet. Dieser Kühlkasten soll einen vorzeitigen Verschleiß der Rostoberfläche und
dessen Kühlung verhindern. Lediglich der Roststab ist nach unten offen. Die den
Kühlkasten bildende Deckplatte ist nach unten durch den Roststab verschlossen. Eine
Kühlung der Wandung des Roststabes kann nicht erfolgen. Im Roststab sind auch keine
Rippen angeordnet.
Die zur Rostbahntrennung eingesetzten Bauteile unterliegen hohem thermischen
und, je nachdem, ob zusätzliche Verschleißelemente an den Seiten der beweglichen
Roststab- bzw. Rostbalkenreihen eingesetzt werden, auch mechanischem Verschleiß
durch Abrieb.
Dem Verschleißproblem an den eingesetzten Bauteilen wird entsprechend
dem derzeit bekannten Stand der Technik durch den Einsatz von hochwertigen Gusswerkstoffen
mit Luftkühlung oder durch fluidgekühlte Schweißkonstruktionen aus Stahl begegnet.
Bei luftgekühlten Gusselementen ist aber infolge des gestiegenen Heizwertes
des Verbrennungsgutes in vielen Fällen eine Kühlung mittels Luft nicht mehr ausreichend.
Außerdem ist das Heranführen von eigentlicher Kühlluft durch Leckstellen in den
bekannten Bauteilen am Rostrand unerwünscht.
Fluidgekühlte Schweißkonstruktionen aus Stahl haben den Nachteil mangelnder
Notlaufeigenschaften, so dass bei kurzzeitiger Unterbrechung der Wärmeabführung
infolge von Schäden am Kühlsystem starke Deformationen oder Zerstörungen von Bauteilen
zu verzeichnen sind.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der
Technik zu beseitigen und Mittelbalkenelemente sowie einen Mittelbalken für mehrbahnige
Verbrennungsroste zu entwickeln, wobei gute Notlaufeigenschaften vorhanden sein
sollen.
Diese Aufgabe wird durch ein Mittelbalkenenlement nach den kennzeichnenden
Merkmalen des 1. Patentanspruches und einen Mittelbalken nach den Merkmalen des
14. und 15. Patentanspruches gelöst.
Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass das fluidgekühlte
Mittelbalkenelement für mehrbahnige Verbrennungsroste aus zwei übereinander liegenden,
miteinander verbundenen, nach unten offenen Teilen besteht, die mindestens einen
Kanal bilden, durch den ein Kühlmittel strömt, und der vollflächig und parallel
an den thermisch belasteten Außenflächen anliegt.
In vorteilhafter Weise sind übereinander liegende Teile glockenförmig
ausgebildet. Der Kanal befindet sich beidseitig des Innenteiles. Das wird dadurch
erreicht, dass oberhalb des inneren Teiles eine den Raum teilende Rippe angeordnet
ist, die verhindert, dass das Fluid von einer Seite des Raumes in die andere Seite
des Raumes dringt.
Vorteilhaft ist es weiterhin, dass zwischen Innen- und Außenteil weitere
Rippen angeordnet sind. Das können beispielweise auf jeder Seite zwei Rippen längs
des Mittelbalkenelementes sein, wobei es vorteilhaft ist, das Innenteil aus Guss
auszuführen und so zu gestalten, dass die Gussrippen am Innenteil angeordnet sind.
Dadurch entstehen mehrere übereinander liegende Kanäle, die vollflächig an den thermisch
belasteten Außenflächen anliegen und in denen die Kühlflüssigkeit von der einen
zur anderen Seite des Mittelbalkenelementes strömen kann. Vorteilhaft ist es, an
der einen Seite des Mittelbalkenelementes die Einströmöffnung anzuordnen und an
der anderen Seite des Mittelbalkenelementes die Ausströmöffnung vorzusehen. Das
Kühlmedium kann dann auf einer Seite des Mittelbalkenelementes in dieses hineinfließen,
wird dann am anderen Ende des Mittelbalkenelementes in die darüber liegende Kammer
gedrückt, fließt dann beidseitig des Innenteiles zur anderen Seite
zurück, wo die Kühlflüssigkeiten aus beiden Seiten zusammen in die nächste, darüber
befindliche Kammer gedrückt werden, in der sie wieder getrennt fließen und zur anderen
Seite gelangen, auf der sie gemeinsam in einem Kanal nach unten zur Auslauföffnung
fließen. Das Innenteil ist in vorteilhafter Weise aus Gusseisen, welches gute Notlaufeigenschaften
aufweist. Um eine günstige Befestigung zu gewährleisten, kann das Innenteil Querrippen
für Haltebleche aufweisen.
Das Außenteil, welches mit dem Innenteil fest und für Flüssigkeiten
undurchlässig mit dem Innenteil verbunden ist, kann zum Rostbelag hin Nocken aufweisen.
Es ist günstig aus Guss fertigbar. Es ist vorteilhaft, beidseitig des Außenteils
ungekühlte Verschleißplatten anzuordnen. Diese können aufgeschweißt sein und gewährleisten,
dass es durch Verschleiß nicht zu Wanddurchbrüchen des Außenteiles kommt. Damit
ist eine lange Laufdauer gewährleistet.
Weiterhin ist es vorteilhaft, das Außenteil so auf dem Innenteil anzuordnen,
dass die Auslaufseite vom höchsten Punkt des durchströmten Mittelbalkenelementes
wegführt.
Als Kühlmedium kann Wasser oder ein anderes, höhersiedendes Kühlmittel
Verwendung finden.
Mehrere, hintereinander liegende, fluidgekühlte Mittelbalkenelemente
können zu einem fluidgekühlten Mittelbalken zusammengebaut werden, wobei es vorteilhaft
ist, die Mittelbalkenelemente in Reihenschaltung anzuordnen.
Ebenso ist aber auch eine Parallelschaltung denkbar, wenn es das Kühlregime
sinnvoll erscheinen lässt. Mittelteil und Außenteil werden einzeln, beispielsweise
durch Gießen aus Stahlguss gefertigt und zusammengesetzt.
Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, dass ein Mittelbalkenelement
und ein Mittelbalken entwickelt wurden, die die Nachteile des Standes der Technik
beseitigen und gute Notlaufeigenschaften bei Fluidkühlung aufweisen. Durch die Ausführung
in Form eines zusammengesetzten Gussteiles lässt sich das Mittelbalkenelement kostengünstig
und zuverlässig herstellen.
Im Folgenden sei die erfindungsgemäße Lösung an zwei Figuren und einem
Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Figuren zeigen:
1 Schnitt B-B von 2
durch den erfindungsgemäßen fluidgekühlten Mittelbalken,
2 Schnitt A-A von 1
durch das erfindungsgemäße Mittelbalkenelement.
Der in 1 gezeigte Mittelbalken besteht
aus einzelnen Mittelbalkenelementen 15, die je nach Länge des Mittelbalkens
hintereinander aufgebaut werden können und in der vorliegenden Ausführungsform in
Reihe geschaltet sind. Ein Mittelbalkenelement 15 besteht aus zwei glockenförmig
übereinander gestülpten, einseitig offenen Hohlkörpern, von denen das Innenteil
1 und das Außenteil 2 unterschieden werden. Beide Teile, aus Guss
bestehend, werden einzeln gegossen und dann zusammengefügt. Auf der Außenfläche
des Innenteiles 1 sind Rippen 3 angeordnet, die nach dem Aufsetzen
des Außenteiles 2 die Begrenzung der Kühlkanäle (a, b) bilden und den Verschluss
des gesamten Hohlraumes für die Aufnahme des Kühlmediums gewährleisten. Die Rippen
3 des Innenteiles 1 sind so angeordnet, dass sich hinter der Einströmöffnung
4 Kanäle (a, b) auf beide Seiten des Innenteiles 1 aufteilen und
erst auf der Auslaufseite 5 wieder zusammengeführt sind, um in einer weiteren
zweiten Ebene wieder gegenläufig aufgeteilt zu werden, um auf der Einlaufseite wieder
zusammenzutreffen. Von dort wieder gegenläufig geführt, werden die Strömungen auf
der obersten Ebene zur Auslaufseite 5 geführt, wo sie als eine Strömung
in das Auslaufrohr 7 münden. Das Auslaufrohr 7 ist zur Mitnahme
von Luftblasen bis an die oberste Stelle im Hohlraum geführt und durchdringt auf
seinem Weg zum unten liegenden Auslauf 8 die Kühlmedium führenden, darunter
liegenden Ebenen der Rippen 3. Zur Aufnahme von Halteblechen
9 hat das Innenteil 1 Querrippen 10 mit eingegossenen
Löchern. Die Haltebleche 9 sind in ihrer Breite der Innenkontur des Innenteiles
1 angepasst, damit sie formschlüssig nach außen auf das Mittelbalkenelement
15 einwirkende Querkräfte aufnehmen können. Bei mehreren, hintereinander
geschalteten Mittelbalkenlementen 15 ist es – wie 1
zeigt – vorteilhaft, die Kühlflüssigkeit nacheinander von einem Mittelbalkenelement
zum nächsten fließen zu lassen.
Wie die 2 zeigt, sind an das Außenteil
2 ungekühlte Verschleißplatten 11 zwischen Rostbelag
12 und dem Mittelbalkenelement 15 anbringbar, wobei das Mittelbalkenelement
15 in 2 mit Nocken 13 versehen ist.
Die Verschleißplatten 11 werden auf diese Nocken 13 aufgelegt
und sind mit einer kurzen Schweißnaht 14 an dem Mittelbalkenelement
15 gesichert.
1
- Innenteil
2
- Außenteil
3
- Rippen
4
- Einströmöffnung
5
- Auslaufseite
6
- Zweite Ebene
7
- Auslaufrohr
8
- Auslauf
9
- Halteblech
10
- Querrippe
11
- Verschleißplatte
12
- Rostbelag
13
- Nocken
14
- Schweißnaht
15
- Mittelbalkenelement
16
- Kanal (a, b)
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| Anspruch[de] |
- Fluidgekühltes Mittelbalkenelement für mehrbahnige Verbrennungsroste, bestehend
aus Kanälen für das Fluid, Zuführungen und Abführungen für das Fluid, bei dem das
Mittelbalkenelement (15) aus zwei übereinander liegenden miteinander verbunden,
nach unten offenen glockenförmig ausgebildeten Innen (1)- und Außenteilen
(2) die einen Kanal (a, b) bilden, durch den ein Kühlmedium strömt, wobei
der Kanal durch Rippen (3) zwischen den Teilen (1, 2)
gebildet wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass die den Kanal (a, b)
bildenden Rippen (3) vollflächig und parallel an den thermisch belasteten
Außenflächen anliegen.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2., dadurch gekennzeichnet, dass
auf jeder Seite des Innenteiles (1) mehrere, übereinander liegende Kanäle
(a, b) angeordnet sind, die vollflächig und parallel an den thermisch belasteten
Außenflächen anliegen.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am
Innenteil (1) in Richtung auf das Außenteil (2) Rippen (3)
angeordnet sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb
des Innenteiles (1) Querrippen (10) für Haltebleche (9)
angeordnet sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am
Außenteil (2) mindestens eine ungekühlte Verschleißplatte (11)
angeordnet ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am
Außenteil (2) beidseitig ungekühlte Verschleißplatten (11) angelegt
und mittels Schweißnaht gesichert sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das
Außenteil (2) zwischen Rostbelag (12) und Mittelbalkenelement
(15) Nocken (13) aufweist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das
Mittelbalkenelement (15} einen Gusskörper darstellt.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Einströmöffnung (4) gegenüber einer Auslaufseite (5) angeordnet
ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslaufseite
(5) vom höchsten Punkt des durchströmten Mittelbalkenelementes (15)
wegführt.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass
innerhalb des Mittelbalkenelementes (15) mindestens drei Ebenen für Kanäle
(a, b) vorhanden sind.
- Fluidgekühlter Mittelbalken für mehrbahnige Verbrennungsroste, bestehend aus
mehreren, hintereinander liegenden Mittelbalkenelementen (15) nach den
Ansprüchen 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Reihenschaltung der Mittelbalkenelemente
(15).
- Fluidgekühlter Mittelbalken für mehrbahnige Verbrennungsroste, bestehend aus
mehreren, nebeneinander liegenden Mittelbalkenelementen (15) nach den Ansprüchen
1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Parallelschaltung der Mittelbalkenlemente (15).
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen
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