DE1940546A1

DE1940546A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Waermebehandlung von Bodenprodukten

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Publication number: DE1940546A1
Application number: DE19691940546
Authority: DE
Inventors: auf Nchtnennung. P AOIh 3-00 Antrag
Original assignee: Instituut voor Bewaring en Verwerking Van Lanboux
Current assignee: Instituut voor Bewaring en Verwerking Van Lanboux
Priority date: 1968-08-16
Filing date: 1969-08-08
Publication date: 1970-05-14
Also published as: CH495694A; SE353833B; FR2016137A1; US3636939A; YU32244B; YU210369A; PL80518B1; GB1237970A; FR2016137B1; NL6811715A; BE737269A

Description

DR.1LSERUCH 194U5 46 PATENTANWALT

MÜNCHEN S

REICHEMBACHSTR. 51

TEL !632M

BO 4570

InstItuut voor Bewaring en Verwerkingvan Landbouwprodukten, Wageningen. Holland ~

verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von ___ Bodenprodukten _________ .

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung pflanzlicher Produkte auf dem Feld entweder während des Mähens oder nach dem Schneiden unter Schädigung der Zellstruktur derart» daß die Produkte welk werden.

Eine solche Wärmebehandlung wird schon angewandt, um das Gewicht an Pflanzenmaterial, das zu der Trocknungsanlage befördert werden muß, und den Energieverbrauch beim Trocknen von Gras, Leguminosen und Rübenblättern in einer Trooknunfsanlage zu verringern. Die Wärmebehandlung macht längeres Liegen des geschnittenen Futters auf dem Feld, wo es der Witterung auegesetzt ist, unnötig. Beim Lagern auf dem Feld oder der Wiese kommen natürliche biologische Vorgänge in dem geschnittenen Material nur langsam zum Stillstand, so daß u.a. zunächst Zucker zu fluchtigen Substanzen abgebaut

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werden. In 24 Stunden sinkt dadurch die Menge an Feststoff in dem Material um etwa 3 bis 5 Gew.«#, und 10 bis 25;tT des in dem frischen Material enthaltenen Karotins gehen verloren, womit der Wert des Futters beträchtlich sinkt.

Außerdem kann eine solche Wärmebehandlung zur Bekämpfung eines Pflanzenwachstum, beispielsweise an Feldrainen, Graben· busohungen und auf Flugplätzen angewandt werden.

Durch die Wärmebehandlung wird die Ze 11 struktur der Pflanzenteile Über dem Boden zerstört. Das hat zur Folge« daß ,.„.... bei trockenem Wetter die Pflanzen innerhalb weniger Stunden nach der Wärmebehandlung einen großen Teil ihres Wassergehaltes abgeben. Die Atigabe von Wasser auf dem Feld oder der Wiese ist für mehrere Zwecke wichtig. Für die künstliche Trocknung von Grünfutter ist weniger Zelt und Energie erforderlich, und die Transportkosten werden geringer. Bei anderen Agrarprodukten, wie Erbsen und Bohnen, werden ebenfalls durch die Abgabe einer so großen Menge Wassers auf dem Feld die Transportkosten verringert, und außerdem wird die anschließende Verarbeitung der Produkte beträchtlich vereinfacht. Bei manchen Produkten, wie Kartoffeln, Erbsen und Bohnen, hat das rasche Trocknen den weiteren Vorteil, daß sich Mikroorganismen und Heitau nicht so leicht entwickeln und durch sie hervorgerufene Pflanzenerkrankungen sich daher nicht durch das gesamte geerntete Material ausbreiten können.

Die beschriebene Wärmebehandlung erfolgte bisher mittels Brennern, deren Flamme schräg zur Bewegungsrichtung auf die Produkte gerichtet wurde. Dabei wird aber eine nur geringe WMrmeausbeute erzielt, d.h. nur etwa 10# der erzeugten Kaloriemßeng« ttlrd zur Zerstörung der gellstruktur des Produktes genützt. Außerdem trifft die Flamme direkt auf das Produkt auf, so daß trockenes Material, wie an Rend von Wiese oder Feld abgeworfenes Papier, Feuer fangen kann.

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Beträchtlich bessere Ergebnisse werden erzielt, wenn Dampf verwendet wird, um die erforderliche Kalorienmenge an

die Pflanzen zu führen. Ein Dampfgenerator tUr diesen

Zweck mtlSte aber In der Praxis zwei bis drei Tonnen Dampf je Stunde liefern, und ein entsprechender Boiler würde zu schwer

Aufgabe der Erfindung 1st die Oberwindung der Nachteile der obigen Wärmebehandlungen und die Auffindung eines solchen WKnnebehandiunpeverfahrens, das mit einer nioht zu schweren Vorrichtung durchgeführt werden kann und eine hohe Ausnutzung der erzeugten Windenergie ermöglicht.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Bodenprodukten auf dem PeId oder der Wiese während oder nach dem Mähen alt heiSen Oasen derart, daB die Zellstruktur der Pflanzen geschädigt wird und die Pflanzen welk werden. Das Verfahren Iat dadurch gekennzeichnet, dad man als helQes das ein Gemisch von Verbrennungsgasen und Dampf verwendet.

Bei diesen Verfahren besteht keine Feuergefahr und ββ kann gewUnsohtenfalle auoh wiederholt angewandt werden.

Die Vorrichtung der Erfindung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht aus einem Fahrzeug, auf dem wenigstens ein Gas- oder Ölbrenner, der in eine Verbrennungskammer mündet, Montiert ist, einer Verdampfungskammer, in die die Verbrennungskammer einmündet und in der eine oder mehrere WasserzufuhrdUsen derart angeordnet sind, daB ein Teil der in der Verbrennungskammer duroh die Flamme erzeugten Wärme duroh Strahlung an das aus den Düsen aua-

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tretende Wasser abgegeben wird, so daß die Temperatur in der Verbrennungskammer auf dem erforderliohen Wert gehalten wird, und einem mit der Dampfkammer verbundenen Verteiler für das erzeugte Oemisoh von Verbrennungsgaaen und Dampf, der in bestimmter Höhe Über dem Boden angeordnet ist und durch den das Gemisch auf die Pflanzen am Boden gerichtet wird.

Damit die Temperatur der Flamme In der Verdampfungskammer bei Verwendung der normalen Luftmenge sich ohne große Wärmeverluste auf den richtigen Wert einstellt, 1st es wesentlich, daß eine direkte Wärmeübertragung durch Strahlung an das Wasser erfolgen kann.

Temperatur und kinetische Energie des auf das zu behandelnde Produkt gerichteten Gemisches von Verbrennungsgas und Dampf müssen natürlich unter Berücksichtigung der Art des Produktes so gewählt werden, daß ein möglichst großer Anteil des Produktes welk wird, ohne daß das Produkt selbst vernichtet wird. Wesentlich hierfür sind das Mengenverhältnis von Verbrennungsgas und Dampf, die Abmessungen der Austrittsöffnungen des Verteilers und der Abstand des Verteilers vom Boden sowie die Geschwindigkeit des Fahrzeugs.

Der Abstand des Verteilers vom Boden ist besonders wesentlich mit Hinblick auf einen variablen Aktivitätsbereich. Daher weist der Verteiler vorzugsweise eine Vorrichtung zur Veränderung seines Abstände vom Boden auf.

Die Auetritteöffnungen des Verteilers sollen derart bemessen sein, daß das Gerniaoh mit ziemlich hoher Geschwindigkeit von beispielsweise etwa 15 rn/sec ausströmen kann. Da der Verteiler dem strömenden Oemisoh einen ziemlichen Widerstand entgegenstellt, werden vorzugsweise vor dem Verteiler Mittel zur Erhöhung des Druckes, wie ein Kompressor, angeordnet.

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Nioht verdampfte» Wasser« das sieh in der For« groStr Tropfen in der Hlhe der Auatritteöffnung der Vsrdampfungskammer sammelt« kann gewtinsohtenf alle in einen Filter aus Füllkörper«, beispielsweise Rasohlg-Rlngen« gesammelt werden. Wenn diese· Filter helB gehalten wird, so kann auch dieses Wasser noch verdampft werden. Das so gesammelte Wasser kann aber auch sturUckgepumpt werden.

Die Erfindung soll Im folgenden anhand der Zeichnung nSher erläutert werden, die eine schematise]» Darstellung einer Vorrichtung gemK8 der Erfindung» teilweise im Schnitt» ist.

Das Fahrzeug 1 weist eine Ansah! Vorrichtungen auf« um ein Gemisch von Verbrennungsgas und Dampf xu erzeugen und in Riehtung auf den Boden ausströmen zu lassen.

Bin Brenner 2 uffnet sich in eine mit feuerfestem Material aus· gekleidete Verbrennungskammer 3» in der ein durch den Brenner sugefUhrtes Gemisch von Brennstoff und Luft« verbrennen kann* Bine Verdampfungskammer 4 steht in direkter offener Verbindung mit der Verbrennungskammer J>. In der Verdampfungskammer 4 kann durch die Düse 5 eingesprUhtes Wasser verdampfen« so daß ein Gemisch von Dampf und Verbrennung»- gasen gebildet wird; von der Verdampfungskammer 4 führt eine Rohrleitung 6 Über einen flexiblen Leltungsabsohnitt 7 in den Verteiler 8« der mittels hydraulisoher 2frlinder 9 in vertikaler Richtung verstellt werden kann. Wenn der Abstand des Verteilers Et vom Boden nur wenig verstellt werden mu8» kann ansteile der Zylinder 9 eine einfachere Binetellvorriohtung verwendet werden*

Der Brenner 2 wird von einem Tank 11 Über eine Zufuhrleitung 10 und eine nioht gezeigte Pumpe gespeist«

AuQerdera 1st in die Luftzufuhrleitung des Brenners ein Kompressor eingeschaltet.

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Die Düse 5 ist über ein Rohr 13 und eine Pumpe 14 mit einem Wassertank 15 verbunden.

Xm Betrieb wird das Fahrzeug durch einen Trecker mit gleichmäSiger Geschwindigkeit Über den Boden gezogen* während durch die Rohrleitung 6 und den Verteiler 8 ein Gemisch von Verbrennungsgasen und Wasserdampf auf die Produkte unter dem Verteiler geblasen wird, Xn der Verdampfungskammer verdampft das durch die Düse 5 eingesprUhte Wasser durch die ihm aus der Verbrennungskammer 2, in der die Verbrennung des öle mit Luft erfolgt, zugefUhrfce Wärme, Etwa 25# der Wärme werden durch Strahlung Übertragen, damit die Flammtemperatur den richtigen Wert erhält. Durch eine zu heiSe Flamme oder schlechte Wärmevertellung würde die Auskleidung der Verbrennungskammer leiden, während bei einer zu niedrigen Temperatur der Flamme (zu starker Wärmeabgabe) die Verbrennung unvollständig wäre.

Brennstoffpumpe, Wasserpumpe 14 und Kompressor .12 worden von dem Motor 16 angetrieben.

Der Verteiler ist ein slemlioh breiter Kasten (Breite beispielsweise 3 bis 4 m), dessen Boden eine große Anzahl von Löchern aufweist· Im Strömungsweg des Gasgemische« bilden diese öffnungen einen ziemlichen Widerstand (beispielsweise 60 mm hydraulischen Druck). Durch den Kompressor 12 wird der Druck des Gasgemisches erhöht, so daft trots dieses Widerstandes eine genügende Menge Gasgemisch ausströmt. :

Die Wahl der Temperatur dee Gasgemisches und der Geschwindigkeit, mit der es auf dem zu behandelnden Produkt auftrifft, hängt von der Art dieses Produktes ab. Die Temperatur des Gemisches variiert i» allgemeinen zwischen 110 und 500C. Die Geschwindigkeit, mit der das Gasgemisch aus dem Verteiler 8 austritt, beträgt ta allgemeinen «wischen 10 und 55»/sec. PUrholländisches Heugraa (Dutch haygrass)

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hat sioh eine Geschwindigkeit von etwa 25 m/aeo als am vorteilhaftesten erwiesen. ·

Wesentlich für die Einstellung der Temperatur und der Geschwindigkeit, mit der das Oasgemisch in das Produkt eindringt, sind das Verhältnis von Wasserdampf zu Verbrennungsgas und der Abstand des Verteilers 8 vom Boden. Dieser Abstand kann beispielsweise 15 bis 75 otn betragen und ist Ieloht verstellbar»

Je höher die Temperatur des Oasgenisohes ist, desto «ehr Verbrennungsgas ist in dem Gemisch anwesend und desto weniger Wasser muS mitgerührt werden. Durch eine Senkung des Wassergehaltes des Gemisches wird aber die Energieausbeute gesenkt. Bei der praktischen Anwendung der Erfindung werden etwa 6 bis 13 kg Wasser Je kg Brennstoff verbraucht.

Bin Absinken der Temperatur des Gemisches zeigt einen Anstieg seines Wassergehaltes an, wobei das Volumen etwa gleich bleibt, das Gewicht aber, bezogen auf die Kalorienzahl, steigt. Die kinetische Energie, mit der das helSe Gasgemisch auf das Produkt auf trifft, wird dann erhöht. Die zweckmäßigste Temperatur und die vorteilhafteste Geschwindigkeit des Gasgemisches hängen also bis zu einem gewiesen Grade voneinander ab.

Auch die Portsohreltungsgeschwlndigkeit des Fahrzeuges mu3 richtig gewühlt werden.

Der Verteiler kann, in der Bewegungsrichtung gesehen, entweder hinten oder vorn am Fahrzeug befestigt sein. Wenn das Produkt von den Rädern des Fahrzeuges zusammengepreßt wird, bevor die Wärmebehandlung durchgeführt ist, kann es die Wirkung der Behandlung erhüben, wenn es wieder aufgelockert wird, bevor, die heißen Gase auf treffen.

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Der Wasser wird im allgemeinen als kegelförmiger Spray von der Düse 5 ausgesprüht. Wenn große Wassertropfen nahe dem Auetrittsende der Verdampfungskammer auftreffen, kann in der N&he dieser Austrittauffnung ein Filter aus Fülletoffen, wie Rasohig-Ringen, vorgesehen werden, in dem das gesammelte Wasser noch verdampfen kann.

Se 1st nicht immer notwendig, die gesamte erforderliche Wassermenge in die Verdampfungskammer einzuführen. Vielmehr können auSer der Düse 5 in der Verdampfungskammer noch ein oder mehrere Wasserzufuhrdüsen in der Rohrleitung 6 angeordnet sein.

Beispiel

Bin StUek Weideland wurde bei Trockenwetterbedingungen einer Wäiroebehandlunf mit einer Vorrichtung gesnKß der Erfindung unterworfen. Der Verteiler der Vorrichtung hatte eine Breite von 3 m und war auf einen Bodenabstand von 30 cm eingestellt. Die Temperatur' des Gemisches von Verbrennungsgas und Wasserdampf betrug 250Ό, und das Gemisch trat mit einer Geschwindigkeit von 15 m/sec aus dem Verteiler aus. 1100 kg Wasser und 120 kg öl wurden Je ha verbraucht. Die Vorrichtung wurde mit einer Geschwindigkeit von 4 km/h gezogen. Die . BehändlungszeIt betrug MB min/ha.

Zwei Stunden nach der Wärmebehandlung wurde das Produkt gemäht und sofort zu der Trocknung»anlage befördert. Man erhldt 11 t Material je ha mit einem Wassergehalt von 270 0ew.~ bezogen auf das Trockengewicht, Dieses Material wurde in einem Tunneltrockner getrocknet, bis 3*85 t Material mit einem Wassergehalt von 11,3 Gew.-£ erhalten waren. Hierfür waren für das je ha geerntete Material 133 min und 765 kg HeIzOl erforderlich. Der Gesamt Ölverbrauch betrug also 883 kg/ha.

Zum Vergleich wurde ein weiterer Teil des gleichen

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Produktes einer Wärmebehandlung unterworfen, indem man mit einer Vorrichtung mit 20 Brennern, dl© Über eine Breite von 3,20 m und in einer Höhe von 35 cm über dem Boden angeordnet waren, darüberfuhr. Die Portschreitungsgeschwindigkeit betrug 4 km/h und 250 kg Heizöl je ha wurden verbraucht. Das Produkt wurde wiederum 2 Stunden nach der Wärmebehandlung gemüht und sofort zur Trocknungsanlage befördert. Beim Trocknen in der Trockenanlage wurden praktisch die gleichen Ergebnisse erzielt wie mit dem mit dem Gemisch von Verbrennungsgas und Dampf behandelten Produkt,

Schließlich wurde ein weiterer Teil des gleichen Produktes gemäht und ohne vorhergehende¹ Wärmebehandlung sofort zu der Trocknungsanlage befördert. Ee wurden 17*2 t Gras je ha mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 480 Gew.-^ geerntet. Dieses Ores wurde in einer gleichen Trockentrommel getrocknet, bis 3,22 t Material mit einem Wassergehalt von 10,8 Gew.~# erhalten waren. Hierzu waren fUr das von 1 ha geerntete Material 281 min erforderlich,und es wurden 1408 kg Heizöl verbraucht.

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Claims

P a t entaneprüch e

1. Verfahren zur Wärmebehandlung von Bodenprodukten auf dem Feld oder der Wiese während oder nach dem Mähen mit heißen Gasen derart, daß die Zellstrulcturder Pflanzen geschädigt wird und die Pflanzen welk werden« da d ure h

w gekennzeichnet, daß man als heißes Gas ein Gemisch von Verbrennungsgaeen und Dampf verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r β h

ge kennzeichnet, daß 6 bis 13 kg Wasser je kg verbranntes Heizöl verdampft werden.

3· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche bestehend aus einem fahrbaren Träger (1), auf dem wenigstens ein Gas» oder ölbrenner (2), der in eine Verbrennungskammer (3) mündet, montiert 1st, einer Verdampfungskammer (4), in die die Vert brennungskammer einmündet und in der ein oder mehrere Wasserzufuhrdüsen (5) derart angeordnet sind, daß ein Teil der in der Verbrennungskammer durch eine Flamme erzeugten Wärme durch Strahlung an das aus den Düsen ausströmende Wasser abgegeben wird, so daß die Temperatur in der Verbrennungskammer auf dem erforderlichen Wert gehalten wird, und einem mit der Verdampfungskammer in Verbindung stehenden und in bestimmter Höhe über dem Boden angeordneten Verteiler (S) für das erzeugte Gemisch von Verbrennungsgas©» imö Dampf „

4. Vorrichtung naeh Anspruch J>, d a d u r ο h g e -kennzeichnet, daß der Verteiler in seinem Abstand yoe Boden verstellbar angeordnet 1st.

5· Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h gekonnssi ahnet, daß vor dorn Verteiler Mittel sur Erii2Siung des Druckes (12) vorgesehen sind.

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