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Die traditionelle Art der Heugewinnung durch Trocknen des gemähten Grases mittels Sonneneinwirkung auf der Wiese wird wegen der Wetterabhängigkeit dieses Verfahrens zunehmend durch die Rundballentrocknung ersetzt. Dabei wird entweder das geschnittene Gras auf der Wiese vorgetrocknet und anschließend in Rundballen gepresst, die in einer Trocknungsanlage weitergetrocknet werden, oder es wird das frisch geschnittene Gras sofort zu Rundballen gewickelt, die dann anschließend in einer Trocknungsanlage durch Blasen von Luft durch den Rundballen zu Heu getrocknet werden. Die erstgenannte Methode ist zwar hinsichtlich der Trocknung wenig problematisch, weil die Trocknungsluft das vorgetrocknete Gras einigermaßen gleichmäßig durchströmen kann, hat aber den Nachteil, dass bei der Vortrocknung auf der Wiese wertvolle Inhaltsstoffe verlorengehen. Bei der zweitgenannten Methode verbleiben fast alle Inhaltsstoffe im frisch gemähten Gras des Rundballens; dessen Trocknung ist wegen des hohen Feuchtigkeitsgehalts des Grases und der hohen Dichte des Ballens jedoch schwierig. Insbesondere können die Trocknungsdauer lang, die Durchtrocknung ungleichmäßig und der Energieverbrauch hoch sein.
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Die Erfindung hat daher zum Ziel, die Gewinnung von Heu durch Trocken von Rundballen, insbesondere solchen aus frisch geschnittenem Gras, zu verbessern und insbesondere die Trockendauer zu verkürzen, die Durchtrocknung zu vergleichmäßigen und den Energieverbrauch zu senken.
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Dabei geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung zum Gewinnen von Heu durch Trocknen von gemähtem und zu Rundballen gepresstem Gras, insbesondere frisch gemähtem Gras, mit einer an eine Ballenstirnseite anschließbaren Druckluftzuleitung.
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Vorrichtungen dieser Art sind aus der
DE-A 20 07 296 und der
DE 689 08 058 T2 bekannt. In beiden Fällen besteht die Druckluftzuleitung aus einem mit einem Druckluftgebläse versehenen Luftkasten, der in seiner ebenen, oberen Wand eine Reihe von kreisförmigen Öffnungen aufweist, deren Durchmesser etwas kleiner ist als der Durchmesser eines üblichen Rundballens. Auf diese, jeweils ein Ende der Druckluftzuleitung bildenden Öffnungen werden die Rundballen mit lotrechter Wickelachse so aufgestellt, dass ihre untere Stirnfläche konzentrisch auf der Öffnung aufliegt und mit dem Umfang, infolge der Durchmesserdifferenz, etwas radial über die jeweilige Öffnung hinausragt. Durch die Druckluftzuleitung wird beim Trocknen Luft unter Überdruck von unten in den Rundballen, der am Umfang von einem Netz oder einer dünnen Folie umgeben ist, eingepresst. Durch in die Öffnungen eingebaute Luftleit- oder -Verteilungssysteme sowie durch auf die oberen Stirnflächen der Rundballen aufgelegte Deckel wird versucht, die Luftströmung in den Ballen zu vergleichmäßigen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass mit den bekannten Vorrichtungen eine gleichmäßige Trocknung kaum zu erreichen ist. Insbesondere bei Ballen aus frisch gemähtem Gras verbleiben häufig feuchte und ggf. gärende Nester im Ballen. Außerdem ist der Energieverbrauch hoch und die Trocknungsdauer lang.
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Hier schafft ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung Abhilfe durch eine abdichtend an die der Druckluftzuleitung gegenüberliegende Ballenstirnseite anschließbare, ein Sauggebläse enthaltende Saugleitung, derart, dass der Ballen gleichzeitig an einer Stirnseite mit Druckluft und an der gegenüberliegenden Stirnseite mit Unterdrück beaufschlagbar ist.
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Es hat sich gezeigt, dass durch das gleichzeitige Einpressen von Trocknungsluft an einer Ballenstirnseite und das gezielte Absaugen der Luft an der gegenüberliegenden Ballenstirnseite eine weitgehend gleichförmige Durchströmung der Rundballen und damit ein homogenes Trocknungsbild erzielbar ist. Trotz des Einsatzes zweier Gebläse ist der Energieaufwand infolge der kürzeren Trocknungsdauer eher niedriger und die Qualität des erzeugten Heus, insbesondere beim Trocknen von frisch geschnittenem Gras, sehr hoch.
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Ein sehr wichtiger, auch unabhängig vom ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ersetzbarer zweiter Aspekt der Erfindung besteht darin, dass zwischen der Druckluftzulei und der Saugleitung ein den Ballen aufnehmendes Gehäuse gegen die Leitungen abgedichtet einfügbar ist, wobei an der Gehäuseinnenwand eine sich radial zur Ballenumfangsfläche erstreckende Dichtungseinrichtung angebracht sein kann.
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Das hermetisch mit der Druckluftzuleitung und der Saugleitung verbundene, luftdichte Gehäuse verhindert ein radiales Austreten der Trocknungsluft aus dem Ballen. Die Dichtungseinrichtung, die vorzugsweise in Radialrichtung des Ballens derart elastisch beweglich ausgebildet ist, dass sie der sich während des Trocknungsvorgangs radial zusammenziehenden Ballungsumfangsfläche zu folgen vermag, hindert die Trocknungsluft daran, an der Außenseite des Ballens unmittelbar von der Druckluftzuleitung in die Saugleitung zu strömen. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, dass die gesamte Trocknungsluft 5 den Ballen von Stirnfläche zu Stirnfläche gleichmäßig durchströmt und dabei in optimaler Weise Feuchtigkeit aufnimmt und abtransportiert.
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Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren sind den Unteransprüchen 2 bis 21 zu entnehmen.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit 10 der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 einen schematisierten Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung,
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2 eine gegenüber 1 vergrößerte Darstellung des in 1 strichpunktiert umrandeten Kastens II,
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3 eine Draufsicht auf einen auf einer Stirnfläche der Ballen ruhenden Siebdeckel,
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4 eine Detaildarstellung einer Luftweiche, und
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5 eine schrittweise Darstellung des Aufstülpens eines die Ballen einschließenden Luftzufuhr Gehäuses auf den Rundballen.
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Die in 1 dargestellte Rundballen-Trocknungsanlage hat einen ebenen Boden 1, der die Oberseite einer kastenförmigen Saugleitung 2 bildet. Der Boden 1 enthält eine Anzahl von in einer oder mehreren Reihen angeordneter Öffnungen 3, im Beispielsfalle drei solcher Öffnungen, wobei Anzahl und Anordnung der Öffnungen beliebig variieren können. Die Öffnungen 3 sind kreisförmig und ihr Durchmesser ist etwas kleiner als der Durchmesser von Rundballen 4, die mit lotrechter Wickelachse 5 konzentrisch zu den Öffnungen 3 auf den Boden 1 aufgesetzt sind. Die Rundballen 4 bestehen aus in einer Rundballenpresse gewickeltem und gepresstem Halmgut, insbesondere aus frisch gemähtem Gras. Jeder Ballen hat eine kreisförmige obere Stirnfläche 4a und eine untere, kreisförmige Stirnfläche 4b. Am Umfang ist jeder Rundballen 4 von einem Netz oder einer Folie 6 umhüllt. Die Durchmesser der Rundballen 4 und der Öffnungen 3 sind so aufeinander abgestimmt, dass die Rundballen in der aus 1 ersichtlichen Weise die Öffnungen 3 etwas überdecken, so dass an dieser Stelle ein annähernd luftdichter Abschluss entsteht.
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Die Saugleitung 2 enthält ein Sauggebläse 7, dem eine Kühleinrichtung 8 vorgeordnet ist.
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Mit 9 ist allgemein eine Druckluftzuleitung bezeichnet, die einen Zuluftkanal 9a, jeweils Faltenbalge enthaltende Verbindungsleitungen 9b und aus einem steifen Material, beispielsweise Stahl oder Aluminiumblech, bestehende Drucklufthauben 9c umfasst. Der Druckluftleitung 9 ist ein an den Zuluftkanal 9a angeschlossenes Druckgebläse 10 zugeordnet, dem eine Heizeinrichtung 11 nachgeordnet ist. Die Drucklufthauben 9c sind so gestaltet und bemessen, dass sie die oberen Stirnflächen 4a der Rundballen 4 in ihrer in 1 gezeichneten Arbeitsstellung abdecken.
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Die Saugleitung 2 und die Druckluftzuleitung 9 sind über die Gebläse 7, 10 durch einen Umluftkanal 12 verbunden, der eine Luftweiche 13 enthält, die weiter unten in Verbindung mit 4 näher erläutert wird.
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Mit dem unteren Rand jeder Drucklufthaube 9c ist ein aus flexiblem Material, beispielsweise einer Gummifolie, bestehendes, schürzenartiges Gehäuse 14 luftdicht verbunden, das in der in 1 gezeigten Arbeitsstellung eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt mit einem Durchmesser besitzt, der etwas größer als der Durchmesser der zu trocknen den Rundballen 4 ist. Der Aufbau des Gehäuses 14 ist im Detail aus 2 zu entnehmen. Dort erkennt man, dass die zylindrische Wand des Gehäuses aus einem Paar von Gummimembranen 14a besteht, die zwischen einem unteren, metallischen Randring 15 und einem oberen, ebenfalls metallischen Randring 16 (5) durch in Höhenrichtung beabstandete Klemmringe 17 zusammengepresst sind. Dadurch bilden sich in der elastischen Wand des Gehäuses 6 umlaufende Taschen, die durch Einblasen von Druckluft 25 über Anschlussstutzen 18 zu elastischen Umfangswülsten 19 aufgeblasen werden können. Unter Druck stehend, legen sich die Umfangswülste 19 in der aus 2 ersichtlichen Weise abdichtend an die zylindrische Umfangsfläche 20 der Ballen 4 abdichtend an. Aufgrund ihrer Elastizität bleiben die Wülste 19 in Anlage an der Umfangsfläche 20, auch wenn der jeweilige Ballen unter dem Einfluss der Trocknung radial schrumpft. Der Innendruck in den Wülsten 19 kann durch nicht-gezeichnete Druckregler konstant gehalten werden, so dass die Dichtwirkung unabhängig vom momentanen Radialmaß des Ballens 4 konstant bleibt. An den unteren Randringen 15 sind Anschläge 15a seitlich vorstehend angebracht, deren Funktion weiter unten erläutert wird. Der Durchmesser der oberen Randringe 16 ist kleiner als derjenige der unteren Randringe 15. Der Grund hierfür geht ebenfalls aus der nachfolgenden Beschreibung hervor.
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Auf der oberen Stirnfläche 4a liegt jeweils zentral ein in Draufsicht in 3 dargestellter Siebdeckel 21 auf, dessen Durchmesser deutlich kleiner als der Ballendurchmesser ist. Der Siebdeckel kann mit der Drucklufthaube 9c durch nicht-gezeichnete Streben verbunden sein.
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Vom Umluftkanal 12 gehen, wie in 4 dargestellt, ein Ansaugkanal 22 und ein 10 Abluftkanal 23 aus, die beide mit ihren freien Enden mit der Außenluft in Verbindung stehen.
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Die Luftweiche 13 kann zwei Stellungen einnehmen. In der einen, in 1 dargestellten Stellung öffnet sie den Umluftkanal 12 und schließt die Kanäle 22, 23 gegenüber dem Umluftkanal ab. Dadurch entsteht ein geschlossener, die Druckluftzuleitung 9, die Gehäuse 14, die Saugleitung 2 und den Umluftkanal 12 umfassender Kreislauf. In der zweiten, aus 4 hervorgehenden Stellung der Luftweiche 13 verbindet sie den Ansaugkanal 22 über den oberen Teil des Umluftkanals 12 mit dem Druckgebläse 10 der Druckluftzuleitung 9 und den unteren Teil des vom Sauggebläse 7 ausgehenden Umluftkanals mit dem Abluftkanal 23, so dass in die Druckluftzuleitung 9 Außenluft eingesaugt und aus der 20 Saugleitung 12 die feuchte Luft über den Abluftkanal 22 nach außen ausgeblasen wird.
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Der 5 ist zu entnehmen, dass jede Drucklufthaube 9b radial vorstehende Arme 24 trägt, die in Ösen 25 enden. Durch die Ösen 25 sind Seilzüge 26 zu den Anschlägen 15a der unteren Randringe 15 des Gehäuses 14 geführt. Sämtliche Seilzüge 26 einer Trocknungsanlage können auf konventionelle Weise synchron aufgewickelt oder abgelassen 25 werden.
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Die einzelnen Arbeitsschritte beim Be- und Entladen der Trocknungsvorrichtung sind in 5 dargestellt:
Links in 5 erkennt man einen Rundballen 4, der mit lotrechter Wickelachse 5 auf dem Randbereich einer Öffnung 3 des Bodens 1 steht. An einem Seilzug 26 hängend schwebt 30 eine Drucklufthaube 9c konzentrisch oberhalb des Rundballens 4. Das dieser Drucklufthaube 9c zugeordnete Gehäuse 14 ist balgartig nach oben zusammengefaltet, weil der an den Anschlägen 15a angreifende Seilzug den unteren Randring 15 über dem im Durchmesser kleineren oberen Randring 16 so weit nach oben angehoben hat, dass die Anschläge 15a an den Ösen 25 anschlagen. Die Umfangswülste 19 des Gehäuses 6 sind in 5 diesem Zustand drucklos.
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In 5 in der Mitte ist die Drucklufthaube 9c mittels der Seilzüge 26 so weit abgesenkt, dass sie sich, beispielsweise über den mit ihr fest verbundenen Siebdeckel 21, auf der oberen Stirnfläche 4a des Rundballens 4 abstützt. Durch weiteres Nachlassen des Seilzugs 26 bewegen sich die Anschläge 15a mit dem unteren Randring 15 von den Ösen 25 10 nach unten, bis sie die in 5 rechts dargestellte Endstellung erreichen. In dieser greift der unteren Randring 15 in der aus 2 erkennbaren Weise in eine Ringdichtung 27 ein, die am Boden 1, die Öffnung 3 umgebend befestigt ist. Der Rundballen 4 ist jetzt ringsum durch das Gehäuse 14 dicht eingeschlossen und der Trocknungsvorgang, der nachstehend noch näher beschrieben wird, kann beginnen.
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Beim Entladen der Trocknungsvorrichtung verläuft der Vorgang umgekehrt, also in 5 von rechts nach links.
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Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist folgende:
Nachdem die Rundballen 4 auf die Öffnungen 3 im Boden 1 aufgesetzt und die Gehäuse in der in Verbindung mit 5 beschriebenen Weise auf die Rundballen abgesenkt sind, 20 werden die Umfangswülste 19 über die Anschlussstutzen 18 so weit aufgeblasen, dass die Innenfläche der Wand des Gehäuses 14 im Wulstbereich dicht an der Umfangsfläche 20 der Ballen anliegt. Die Luftweiche 13 nimmt die Stellung nach 4 ein und die Gebläse 7, 10 werden in Betrieb genommen. Dadurch gelangt vom Druckgebläse 10 durch den Ansaugkanal 22 angesaugte Umgebungsluft in den Zuluftkanal 9a und strömt von diesem, wie durch Pfeile in 1 angedeutet, durch die Verbindungsleitungen 9b und die Drucklufthauben 9c gegen die oberen Stirnflächen 4a der Rundballen 4. Dort wird die Luftströmung durch den Siebdeckel 21 im Wesentlichen gleichmäßig über die Stirnfläche 4a verteilt. Der Siebdeckel und seine aus 3 ersichtlichen Löcher sind dabei so bemessen, dass die Strömung im Zentralbereich des Rundballens, wo das Gras weniger 30 stark komprimiert ist als in den äußeren Bereichen, gebremst wird. Das Druckgebläse 10 wird dabei so eingestellt, dass sich im Bereich der Stirnflächen 4a ein Überdruck von etwa 0,02 bar ergibt.
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Da die Ballen an ihrer Umfangsfläche gegenüber dem Gehäuse 14 gut abgedichtet sind, fließt die Luft vollständig und weitgehend gleichmäßig durch die Ballen und tritt an den unteren Stirnflächen 4b wieder aus. Die Durchströmung der Ballen wird gleichzeitig dadurch unterstützt, dass das Sauggebläse 7 in der Saugleitung 2 und deren mit den unteren Stirnflächen 4b der Ballen zentrierten Öffnungen 3 einen Unterdrück erzeugt, der in der Größenordnung von 0,015 bar liegt. Die Abluft des Sauggebläses 7 wird durch den Umluftkanal 12 und den Abluftkanal 23 ins Freie geblasen.
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In der Anfangsphase der Trocknung erwärmen sich die Rundballen aufgrund der in ihnen ablaufenden Gärung von selbst. Eventuell kann die bei 22 angesaugte Luft durch Kühlung mittels einer bei 28 angedeuteten Kühleinrichtung getrocknet werden.
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Ein Kältespeicher 31 kann beispielsweise aus einem mit Nachtstrom preiswert abkühlbaren Material, wie Ziegelsteinen oder dgl., bestehen und der Saugleitung 2 zugeschaltet werden.
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In der Anfangsphase beträgt der Feuchtigkeitsgehalt der an den unteren Stirnflächen 4b austretenden Luft ca. 99%. Mit zunehmender Trocknungsdauer fällt der Feuchtigkeitsgehalt ab und kann typischerweise nach 6–8 Stunden nur noch ca. 70% betragen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Luftweiche 13 in die aus 1 ersichtliche Umluftstellung geschaltet. Dabei wird durch Einschalten der Kühlvorrichtung 8 die im Saugkanal 2 fließende Abluft entfeuchtet, während die im Zuluftkanal 9a strömende Luft durch die Fleizvorrichtung 11 erwärmt wird. Die entstehende Feuchtigkeit kann durch einen absperrbaren Ablauf 29 aus dem Saugkanal 2 austreten. Der Umluftbetrieb wird so lange aufrecht erhalten, bis der Feuchtigkeitsgehalt der Rundballen 4 auf das gewünschte Maß von beispielsweise 15–16% abgefallen ist.
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Während dieser Phase können die Vorrichtungen 8, 11 als Bestandteil eines konventionellen Kühlkreislaufs betrieben werden. Es kann aber auch ein in 1 bei 30 angedeuteter Wärmespeicher, der beispielsweise mit Solarenergie aufgeheizt wird, und/oder der Kältespeicher 31 zugeschaltet werden.
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Wenn der gewünschte Trocknungsgrad erreicht ist, werden die Umfangswülste 19 entlüftet. Anschließend werden über die Seilzüge 26 die Gehäuse 14 aus der in 5 gezeigten rechten Stellung über die dort dargestellte mittlere Stellung in die linke Stellung gebracht, in der die Rundballen 4 frei zugänglich sind und abtransportiert werden können.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Namentlich ist es möglich, den Luftweg umzukehren, also die Druckluftzufuhr zu den unteren Stirnflächen der Ballen zu führen und an den oberen Stirnflächen abzusaugen. Dies ist insbesondere bei bereits bestehenden Anlagen sinnvoll, weil dort eine solche Druckluftzufuhr bereits vorgesehen ist. Die im Ausführungsbeispiel beschriebene Luftführung 10 hat jedoch den Vorteil, dass die von oben zugeführte Trocknungsluft die Feuchtigkeit mit nach unten nimmt und am Boden der Ballen austreten lässt, wo sie dann, gegebenenfalls zusammen mit der durch die Kühlung der Luft ausgeschiedener Feuchtigkeit, aus der Saugleitung 2 durch den Ablass ausgetragen werden kann.
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Die angegebenen Druck-, Unterdrück- und Feuchtigkeitswerte sind besonders zweckmäßig; je nach dem zu trocknenden Mähgut, der Beschaffenheit der Rundballen und den Umgebungstemperaturen bzw. -drücken sind die optimalen Werte jedoch experimentell zu ermitteln. Die Leistungsaufnahme der Gebläse hängt wesentlich von der Anzahl und der Größe der zu trocknenden Rundballen ab und muss ebenfalls im Experiment optimiert werden.
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Anstelle von aufblasbaren Umfangswülsten können auch andere elastische Dichtungen, beispielsweise solche aus Schaumgummiringen, vorgesehen sein. Die pneumatischen Umfangswülste haben jedoch den Vorteil, dass die Gehäuse bei entlüfteten Wülsten einfach über die Ballen gestülpt und von diesen abgezogen werden können. Die Gehäuse müssen im Übrigen nicht aus elastischem Material bestehen. Vielmehr sind auch steife Gehäuse mit innenliegenden elastischen Dichtungen, beispielsweise auch Lamellendichtungen, im Rahmen der Erfindung einsetzbar. Wesentlich ist lediglich, dass ein äußeres Umströmen der Rundballen zuverlässig verhindert wird.
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Die Seilzüge 26 können durch beliebige andere Hebezeuge ersetzt werden. Auch kann vorgesehen sein, dass die Gehäuse nicht alle gleichzeitig gehoben und gesenkt werden, 30 sondern das die Hebezeuge auf einzelne oder auf Gruppen von Gehäusen jeweils separat einwirken.
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Die Erfindung beinhaltet auch ein neuartiges Grastrocknungsverfahren, das darin besteht, die das Gras enthaltenen Rundballen an einer Stirnseite mit Druckluft und gleichzeitig an der gegenüberliegenden Stirnseite mit Unterdruck zu beaufschlagen.
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Abschließend sei nochmals darauf hingewiesen, dass die Erfindungsgedanken der gleichzeitigen Beaufschlagung der Rundballen mit Druck- und Saugluft einerseits und das Einbringen der Ballen bei der Trocknung in gegenüber der Ballenumfangsfläche hermetisch abdichtenden Gehäusen andererseits sich zwar gegenseitig ergänzen und gemeinsam ein optimales Ergebnis erbringen, jedoch auch unabhängig voneinander verwirklicht werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2007296 A [0004]
- DE 68908058 T2 [0004]
