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Die
Erfindung betrifft ein Dränagerohr
mit Perforationen zum Ableiten von Molke aus einer Molke/Bruch-Masse
(Bruch und Käsebruch
sind gleich bedeutend).
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Solch
ein Dränagerohr,
das in einer vertikalen Kolonne verwendet wird, ist aus NL-A-8802715
bekannt.
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Zur
Herstellung von Käse
wird Milch auf ungefähr
30°C erwärmt und
werden dann Enzyme und eine Milchsäurebakterienkultur zugegeben,
wodurch die Milch instabil wird. Innerhalb kurzer Zeit verwandelt
sich die flüssige
Milch in eine schneidbare Masse, ein glattes Gel, daß in Stücke geschnitten
wird, z. B. in einem sogenannten Käseherstellungstank. Wechselwirkungen
zwischen den anwesenden Proteinketten führen dazu, daß die Stücke schrumpfen
und spontan Feuchte abgeben, ein Prozeß, der als "Synärese" (Ausschwitzen von
Gelen) bekannt ist. Die abgegebene Feuchte – eine wolkige, blass-grüne Flüssigkeit – ist die
Molke.
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Ein
Teil der Molke wird abgeleitet und der Bruch (d. h. der Feststoff,
dem die meiste Molke bereits entzogen worden ist) wird dann durch
einen Dränageapparat
geführt.
Die derart hergestellten Bruchblöcke
werden einige Zeit später
in ein Käsefaß gegeben
und gepreßt.
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Der
bekannte Dränageapparat
ist mit einem oder mehreren perforierten Dränagerohren aus nichtrostendem
Stahl versehen. Es ist eminent wichtig, daß die Molke aus der Molke/Bruch-Masse
in kontrollierter Weise abgeleitet bzw. abgezogen wird. Schlechte
Dränage
des Bruchs kann Qualitätsprobleme
verursachen. Z. B. können
Brüche
in dem Bruchblock Anlaß zum
Schimmeln geben. Wenn die Molke zu schnell abfließt, wird die
Bruch-Masse gegen die Perforationen mitgerissen und kann so diese
sperren oder verstopfen.
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Im
Fall des bekannten Dränageapparates
gemäß der NL-A-8802715 wird die
Dränage
durch einen Flüssigkeitsdruckgradienten
in den Ablaßkanälen für die Molke
begrenzt. Der Abfluß von
Molke wird durch Einsatz einer mechanischen Schranke reguliert,
mit dem Ergebnis, daß ein
Flüssigkeitsgegendruck
erzeugt wird. Sobald das Niveau des Flüssigkeitsgegendrucks eingestellt
ist, wird die Abflußgeschwindigkeit
der Molke kontrolliert gesteuert. Gegendruck ist wichtig insbesondere
im Falle von Dränagerohren
mit einem Durchmesser größer als
150 mm.
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Solch
ein System kann jedoch nicht genau gesteuert werden, weil die Fließfähigkeit
der Molke durch die Bruch-Masse von Stelle zu Stelle um einen Faktor
1000 variieren kann. Solch eine genaue Einstellung und Änderung
des Flüssigkeitsgegendruckes
ist nicht möglich.
Aus diesem Grund wird Vorsicht ausgeübt und werden sehr niedrige
Grenzwerte ausgesucht mit dem Ergebnis, daß letztendlich zuviel Molke
im Bruchblock verbleibt.
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Ein
anderes Steuersystem besteht darin, daß der Abfluß der Molke aus einer Dränagekolonne
durch ein Ventil gesteuert wird. In diesem Fall ist die Molkemenge
die Steuergröße und nicht
ein vorbestimmter Flüssigkeitsgegendruck.
Solche eine Lösung
ist bekannt, z. B. aus einer Arbeit von J. C. Akkerman mit dem Titel "Dränage of
curd", LU Wageningen,
1992.
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Ein
Nachteil dieser Lösung
besteht darin, daß Molke
in dem Dränagerohr
verbleibt, wenn das Ventil geschlossen wird, was aus Gründen der
Hygiene unerwünscht
ist.
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Darüber hinaus
bestehen die Nachteile beider Steuer- bzw. Kontrollsysteme darin,
daß kostspielige Einrichtungen,
wie Rohre, Ventile und Meß-
und Steuergeräte
vorgesehen werden müssen.
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Im
Falle des Dränagerohres
gemäß NL-A-8802715,
das aus nichtrostendem Stahl besteht, ist ungefähr 50% der gesamten Rohrlänge perforiert.
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Die
Perforationen sind Schlitzperforationen mit Schlitzabmessungen von
z. B. 11 × 0,8
mm. Die Wandstärke
des Rohres ist 0,8 mm. Aufgrund der relativ langen Schlitze wird
eine große
Menge von "Bruchstaub" in den oberen Teil
des Dränagerohres
mitgerissen. Das obere Ende des Dränagerohres ist daher mit einem Abschirmteil
ausgestattet, um diesen Nachteil, d. h. zu schnellen Abfluß von Molke
und Bruchstaub, zu beheben.
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Ein
Ringraum zwischen mindestens einem Dränagerohr und einer um dieses
gelegten Hülse
ist gemäß der erwähnten NL-A-8802715
durch horizontale Abschnitte in Gegendruckkammern unterteilt. Die
durch Perforationen in diesen Zwischenraum abfließende Molke
wird aus diesem Raum durch die Gegendruckkammern und Steigrohre
abgeleitet. Die Dränage
der Molke/Bruchsäule
in dem Dränagerohr
wird mittels der Gegendruckkammern in Verbindung mit den Steigrohren
reguliert, so daß ein
handhabbarer Bruchblock am Boden des Dränagerohres entsteht.
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An
den Stellen, an denen sich die horizontalen Unterteilungen befinden,
besitzt das Dränagerohr
wegen der herrschenden Druckdifferenzen Blend- oder Abschirmteile.
Ohne diese Blenden würde
die ablaufende Molke den Weg des geringsten Widerstandes nehmen
und könnte
aus dem Ringraum um den Flansch oder die Dichtung herum zu einem
Teil des Ringraums fließen,
der unterhalb des Flansches oder der Dichtung liegt.
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Das
Vorhandensein der Blenden an einem Dränagerohr bedeutet, daß nicht
die gesamte Oberfläche über die
Länge des
Rohres zum Dränieren
genutzt werden kann. Dies hat den Nachteil, daß das Dränieren über die gesamte Oberfläche des
Rohres nicht effizient erfolgt.
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Aus
Herstellungsgründen
ist es nicht möglich,
die Schlitzbreite der Perforationen zu verringern, da die Schlitzbreite
in Relation zur Blechdicke des Dränagerohres steht. Dünneres Blech
kann kaum geschweißt
werden. Bei der Herstellung eines Dränagerohrs wird ein flaches
perforiertes Blech z. B. in eine Kreisform geschweißt, so daß sich ein
trommelförmiger
oder kreisförmiger
Zylinder ergibt. An der Stelle der Schweißnaht, die ungefähr 1 cm
breit ist, befinden sich keine Schütze. Somit findet an dieser
Stelle auch kein Dränieren
von Molke statt.
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Im
Hinblick auf die Wandstärke
des nicht-rostenden Stahlbleches führen mehr als 50% der Oberfläche einnehmende
Schlitze zu einem Rohr, das schwierig zu handhaben ist, weil die
mechanische Stabilität
zu wünschen übrig läßt.
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Ein
weiterer Nachteil von nichtrostendem Stahl ist das relativ hohe
Gewicht. Dies bedeutet, daß Hilfen nötig sind,
wenn die Rohre ausgewechselt werden.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Dränagerohr der zuvor angegebenen
Art vorzuschlagen, das zumindest teilweise die Nachteile der bekannten
Dränagerohre
aus nichtrostendem Stahl vermeidet.
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Das
erfindungsgemäße Dränagerohr
ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Perforationen durch kleine Löcher
gebildet werden, wobei die Lochgröße im Bereich von 0,05 bis
3 mm liegt, während
die Lochdichte im Bereich von 5 bis 50.000 Löchern/cm2 liegt,
und daß das
Dränagerohr
aus Kunststoff besteht. Der Kunststoff kann vorzugsweise Polyethylen
sein.
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Durch
das Vorsehen einer großen
Anzahl von Löchern,
von denen jedes nur geringe Abmessungen aufweist, in der Oberfläche des
Dränagerohrs
wird eine größere offene
Oberfläche
erzielt, die für
das Dränieren
von Molke zur Verfügung
steht. Das Ergebnis ist, daß die
Dränage
von Molke/Bruch-Masse effizienter durchgeführt werden kann, ohne daß die mechanischen
Eigenschaften des Dränagerohrs
beeinträchtigt
werden.
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Wenn
die Lochgröße unterhalb
0,05 mm liegt, kann die Dränage
nicht effektiv sein, während
bei einer Lochgröße über 3 mm
zuviel Molke aus der Molke/Bruch-Masse fließen kann. Im letztgenannten
Fall besteht auch die Gefahr von Bruchstaub und Bruchpartikeln,
die mit der Molke aus dem Rohr fließen.
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Die
Lochdichte steht in Beziehung zur Lochgröße. Bei einer Lochdichte von
mehr als 50.000 kann zuviel Molke wegdräniert werden. In diesem Fall
ist auch die mechanische Stabilität des Rohres zu niedrig. Bei einer
Lochdichte unterhalb von 5 Löchern/cm2 ist die durch die Löcher gebildete offene Oberfläche zu gering, um
eine effiziente Dränage
zu bewirken.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
des Dränagerohres
gemäß der Erfindung ändern sich
die Lochgrößen und/oder
die Lochdichten über
die Oberfläche
des Rohrs.
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Im
Falle dieses Ausführungsbeispiels
können
die Löcher
im Rohr in einer solchen Weise hergestellt werden, daß ein natürlicher
Gegendruck aufgebaut wird. Auf diese Weise wird eine effiziente
Dränage
erreicht und, sofern die Lochgrößen sorgfältig gewählt werden,
kann auch eine erhebliche Reduzierung des Bruchstaub-Verlustes damit
verbunden sein. Da ein natürlicher
Gegendruck durch die Löcher
aufgebaut wird, sind weitere Maßnahmen
zur Einstellung eines Gegendrucks mit mechanischen Hilfsmitteln
nicht nötig.
Die Inbetriebsetzungszeit kann deshalb verkürzt werden und teure Einrichtungen,
wie Ventile, Rohre, Steuerungen usw. sind nicht mehr erforderlich,
mit dem Ergebnis, daß eine
erhebliche Kosteneinsparung erreicht wird.
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Mit
dem Dränagerohr
nach der Erfindung kann dieselbe Menge Molke aus einer Molke/Bruch-Masse in
einer kürzeren
Zeit dräniert
werden, als es der Fall bei dem bekannten Dränagerohr ist, so daß die Herstellung
von Bruchblöcken
pro Zeiteinheit vergrößert wird.
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Es
ist auch möglich,
dieselbe Verweildauer einzustellen, so daß eine größere Menge an Molke pro Zeiteinheit
ausdräniert
werden kann und der Bruchblock eine geringere Menge an Molke enthält. Die
zu entfernende Molkemenge hängt
von der gewünschten
Zusammensetzung des Käsetyps
ab. Die Molke/Bruch-Masse muß etwas
Molke enthalten, da andernfalls ihre Gleiteigenschaften schlechter
sind und als Ergebnis die Masse im Dränagerohr hängen bleiben kann.
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Der
natürliche
Gegendruck wird vorteilhafter Weise durch Erhöhen der durch die Löcher gebildeten
offenen Oberfläche
vom einen Ende des Rohrs zu seinem anderen Ende erreicht. Die Vergrößerung der
offenen Oberfläche
ist besonders vorteilhaft gleichförmig. Aufgrund der Tatsache,
daß die
gesamte Oberfläche
des Rohres für
die Dränage
zugänglich
ist, ist die Dränage
von Molke aus der Molke/Bruch-Masse effizienter.
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Wenn
es gewünscht
wird, kann das Dränagerohr über die
gesamte Oberfläche
mit Löchern
derselben Größe und in
derselben Dichte versehen werden. Die offene Oberfläche ist
größer als
die offene Oberfläche von
Schlitzen des bekannten Dränagerohrs
mit dem Ergebnis, daß eine
größere Menge
Molke aus der Molke/Bruch-Masse dräniert werden kann. In diesem
Fall sind zusätzliche
Maßnahmen
zum Erzeugen eines Gegendruckes nötig.
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Gemäß Anspruch
1 besteht das Dränagerohr
aus Kunststoff. Die mechanische Festigkeit eines solchen Kunststoffrohres
(Wanddicke 1 bis 10 mm, gewöhnlich
ungefähr
5 mm) und die kleinen Abmessungen der Löcher erlauben es, daß ein größerer Teil
(bis zu ungefähr
90%) des Rohres perforiert werden kann. Dies führt zu effizienterer Dränage. Es
sind auch keine Schweißverbindungen
vorhanden mit dem Ergebnis, daß die Löcher über die
gesamte Oberfläche
verteilt über
die Länge
des Rohres vorgesehen werden können.
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Aufgrund
der großen
perforierten Oberfläche
des Plastikrohrs wird die Dränagedauer
auch größer sein.
Daher, weil die Verweildauer dieselbe bleibt, wird eine längere Dränageperiode
der Molke/Bruch-Masse in dem Rohr möglich. Solch ein Kunststoffrohr
ist aufgrund seines geringeren Gewichtes auch leichter zu handhaben.
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Das
Rohr wird vorzugsweise aus Polyethylen (PE) hergestellt, da dieser
Kunststoff inerte Eigenschaften besitzt.
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Um
eine effiziente Dränage über die
gesamte Oberfläche
des Rohres zu erreichen und einen natürlichen Gegendruck aufzubauen,
wird die offene Oberfläche
in dem Teil des Rohres, der als das obere Ende benutzt wird, vorzugsweise
geringer gemacht als die offene Oberfläche in dem unteren Teil des
Rohrs.
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Die
durch die Löcher
gebildete offene Oberfläche
kann durch Ändern
der Lochgröße und/oder
der Lochdichte über
die Oberfläche
des Rohrs geändert
werden. Die Lochdichte beträgt
vorzugsweise 20 bis 35/cm2, speziell 25
bis 30/cm2, insbesondere 28/cm2.
Die Lochgröße ist vorzugsweise
0,1 bis 1 mm, besonders bevorzugt 0,3 bis 0,5 mm.
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Es
ist klar, daß eine
größere Oberfläche über die
Länge des
Plastikrohrs erreicht werden kann, als im Fall eines Rohrs aus nichtrostendem
Stahl.
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Die
Form der Perforationen ist vorzugsweise rund. Jedoch sind auch anderen
Formen möglich,
wie zum Beispiel quadratisch, rechteckig, oval oder dreieckig.
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Um
eine effiziente Dränage über die
gesamte Oberfläche
des Rohres zu erreichen, sind die Löcher im Rohr vorzugsweise in
einem gleichmäßigen Gittermuster
verteilt.
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Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
können
die Löcher
im Rohr willkürlich
verteilt sein.
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Um
die Dränage
und die Gleiteigenschaften des Rohrs zu verbessern, können Messerschnitte
auf der inneren Oberfläche
des Rohrs vorgesehen sein. Dies verbessert die Dränage von
Molke aus der Molke/Bruch-Masse, wobei die Messerschnitte so geringe
Abmessungen besitzen, daß keine
Bruchteilchen darin hängenbleiben
können
und so das Abwärtsrutschen
der Molke/Bruch-Masse behindern könnten. Diese sogenannten Messerschnitte
sind als solche bekannt und werden an der inneren Oberfläche einer
Kunststoffkäseform
angeordnet, wie sie in der offengelegten niederländischen Patentanmeldung 8,801,381
offenbart wird.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Dränieren von Molke aus einer
Molke/Bruch-Masse, die mindestens ein Dränagerohr des zuvor beschriebenen
Typs aufweist sowie Mittel zum Zuführen von Molke/Bruch-Masse,
Dränieren
der Molke und Abführen
des Bruchblocks.
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FR-A-2517512
und NL-A-8801381 offenbaren eine Käseform aus Kunststoff. Eine
Käseform
ist jedoch ein pfannenförmiges
Bauteil, das dazu benutzt wird, eine Portion Käsebruch mittels eines Druckteils
zu pressen, um einen Käse
mit einer Rinde zu formen. In einem Dränagerohr einer vertikalen Kolonne
zum Dränieren von
Molke aus einer Molke/Bruch-Mischung findet solch ein Pressen nicht
statt. Auch wird in einem Dränagerohr
die Molke von der Molke/Bruch-Mischung entfernt und während des
Dränageprozesses
wird der Bruch graduell und in einer kontinuierlichen Bewegung vom
Kopf des Dränagerohres
bis zum Boden nach unten bewegt. Somit ist es wichtig, daß der Bruch
in der Lage ist, sich reibungslos durch das Rohr zu bewegen, was immer
schwieriger wird je trockener der Bruch zum unteren Teil des Dränagerohrs
hin wird. Solch eine Bewegung des Bruchs findet natürlich in
einer Käseform
nicht statt.
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Am
Boden des Dränagerohrs
schließlich
werden Bruchblöcke,
einer nach dem anderen, von der Bruchsäule im Rohr getrennt. Diese
Blöcke
können
in einer Käsemulde
gewünschtenfalls
verpreßt
werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Dränagevorrichtung
nach dem Stand der Technik, in schematischer Darstellung;
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2 eine
Dränagevorrichtung
gemäß der Erfindung;
und
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3a–3e Beispiele möglicher Muster von Löchern in
einem Dränagerohr
nach der Erfindung.
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Bei
der bekannten Vorrichtung, wie sie in NL-A-8802715 offenbart und
schematisch in 1 dargestellt ist, wird die
Molke/Bruch-Masse mittels einer Zuführeinrichtung 6 in
das Dränagerohr 2 geführt, das
mit Perforationen 4 versehen ist. Das Dränagerohr 2 wird
von einer dichten Hülse 3 umgeben.
Die der Masse entweichende Molke fließt durch die Perforationen
und wird dann durch Steigrohre 15 und anschließend durch eine
Leitung 17 abgeführt.
Die Bezugsziffer 20 bezeichnet Mittel zum Abführen von
Bruch am Boden der Dränagevorrichtung.
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Das
Bezugszeichen 2' bezeichnet
eine Blende bzw. ein Abschirmteil des Dränagerohrs 2, die bzw.
das die Aufgabe hat, einen vorzeitigen Austritt von Molke zu verhindern
und den Verlust an Bruchstaub im oberen Bereich des Rohres zu reduzieren.
Unterteilungen 13 bilden im Ringraum zwischen dem Rohr 2 und
der Hülse 3 Gegendruckkammern 14.
Die Blenden bzw. Abschirmteile 2'' verhindern
Leckströme
von einer Gegendruckkammer 14 zu einer darunterliegenden
Kammer.
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2 zeigt
schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
in der ein erfindunsgemäßes Dränagerohr
verwendet wird. Die Teile der Vorrichtung, die identisch mit den
Teilen der bekannten Vorrichtung gemäß 1 sind,
besitzen in 2 dieselben Bezugsziffern.
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Die
Vorrichtung nach 2 besteht aus einem Kunststoff-Dränagerohr 2 mit
Löchern 4,
um das herum sich eine Hülse 3 erstreckt.
In diesem Beispiel werden die Löcher 4 gleichförmig über die
gesamte Oberfläche längs des
Dränagerohrs 2 verteilt.
Mittel 6 zum Zuführen
von Molke/Bruch-Masse in das Dränagerohr
sind am oberen Ende des Dränagerohrs 2 angeordnet,
während
sich am unteren Ende Mittel 20 zum Abführen von Bruchblöcken befinden.
Die abfließende
Molke wird durch eine Dränageleitung 17 von
dem Dränagerohr 2 und der
Hülse 3 abgezogen.
Wie deutlich aus 2 hervorgeht, ist die gesamte
Oberfläche über die
Länge des Dränagerohrs 2 mit
Löchern 4 versehen.
Diese Figur zeigt auch das relativ einfache Design der Vorrichtung gemäß der Erfindung
im Vergleich zu der bekannten Vorrichtung, da die erfindungsgemäße Vorrichtung
keine zusätzlichen
Einrichtungen zum Erzielen des Gegendrucks aufweist.
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In 3 werden
verschiedene Beispiele von Lochmustern gezeigt.
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3a zeigt ein Lochmuster mit einem abrupten Übergang
des Lochdurchmessers, während
die Lochdichte dieselbe bleibt.
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In 3b können
drei Zonen unterschieden werden, eine erste Zone mit Löchern geringen
Durchmessers, eine Zwischenzone, in der sowohl Löcher mit geringem Durchmesser
als auch Löcher
mit größerem Durchmesser
vorhanden sind, und eine Endzone nur mit Löchern großen Durchmessers. Die Lochdichte
ist über
die Gesamtlänge
des Rohres konstant.
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3c zeigt zwei abrupte Übergänge der durch die Löcher gebildeten,
offenen Oberfläche,
wobei es eine erste Zone mit Löchern
geringen Durchmessers gibt. Darauf folgt eine Zone mit Löchern mittleren
Durchmessers. Am unteren Ende befindet sich eine dritte Zone mit
Löchern
großen
Durchmessers.
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In
den 3a–3c ist
die Lochdichte über
die Rohroberfläche überall dieselbe,
d. h. die Zahl der Löcher pro
Oberflächeneinheit
ist konstant.
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3d zeigt ein graduelles Zunehmen der offenen
Oberfläche
durch kontinuierliches Anwachsen der Lochdurchmesser.
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3e zeigt einen graduellen Übergang
von einer geringen Lochdichte zu einer größeren Lochdichte, wobei der
Lochdurchmesser jeweils derselbe bleibt.
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Im
Falle von Rohren aus nichtrostendem Stahl, wie sie derzeit verwendet
werden, die mit Schlitzen über
ungefähr
50% der Oberfläche
versehen sind, beträgt
die offene Oberfläche über die
gesamte Länge
des Rohres ungefähr
6,25 mm2/cm2. Die
offene Oberfläche
eines Kunststoffrohrs, bei dem über
90% der Oberfläche
perforiert sind, hängt
von der Zahl der Löcher
pro cm2 und von den Abmessungen der Löcher ab.
Wenn die Löcher
rund und von gleichmäßiger Größe sind
und die Lochdichte 28/cm2 beträgt, wird
eine offene Oberfläche
von 3.17, 4.95, 7.13 oder 9.70 mm2/cm2 bei einem entsprechenden Lochdurchmesser
von 0.4, 0.5, 0.6 bzw. 0.7 erreicht.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
gemäß 3 ist
es möglich,
40% der Oberfläche
des Kunststoffrohrs mit Löchern
mit einem Durchmesser von 0.5 mm und 60% der Oberfläche mit
Löchern
mit einem Durchmesser von 0,7 mm zu perforieren. Die offene Oberfläche des
Rohrs ist dann 7.80 mm2/cm2.
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Versuche
wurden mit Dränagerohren
aus Polyethylen (PE) nach der Erfindung und mit einem Dränagerohr
aus nichtrostendem Stahl nach dem Stand der Technik durchgeführt. Die
Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle 1 angegeben.
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Gemäß diesem
Beispiel sollte es mit einer größeren offenen
Oberfläche
des Dränagerohrs
möglich sein,
21 Gew.-% an abgetrennter Feuchte nach dem Pressen zu erreichen.
