Moderne Strohballenpressen und deren Optimierung für den Strohballenbau
Dissertationsprojekt Dipl.-Ing. Benjamin Krick StrohballenbauBetreuung: Prof. G. Minke, FEB; Prof. O. Hensel, Agrartechnik; Prof. E. Fehling, IKI
FB 6: Forschungslabor für Experimentelles BauenBallenpressen
Kolbenlose Pressen Kolbenpresen
Rundballenpressen
Compactrollen-pressen
Festkammer-pressen
Strangpressen
Festkammer-pressen
Variokammer-pressen
Hochdruck-pressen
Quaderballen-pressen
Niederdruck-pressen
Ein entscheidendes Merkmal für die Verwendbarkeit von Strohballen im Lasttragen-den Strohballenbau ist die Ballendichte denn von dieser hängt maßgeblich die Steifig-keit der Ballen ab.Aus diesem Grund sind einige Marktübliche Strohballenpressen mit Ballenabmessungen und maximaler Ballendichte abgebildet. Die besten Werte erreicht die Krone 1290 HDP, die erst 2006 in den Markt eingeführt werden soll.
Moderne Ballenpressen können in Kolbenpressen und kolbenlose Pressen eingeteilt werden.Kolbenlose Pressen lassen sich zu Rundballenpressen, zu denen Fest- und Vario-kammerpressen gehören und Compactrollenpressen gruppieren.Kolbenpressen können in Festkammerpressen sowie Strangpressen zu denen Niederdruck, Hochdruck- und Quaderballenpressen gehören sowie eingeteilt werden.
110
120
100
115
150
150
220
170
200
0 50 100 150 200 250
Welger AP 530
Welger AP x30,
John Deere 349, 359
John Deere 459
Welger D4006, 6006
Krone 890, 12xx(x)
Krone 1290 HDP
Claas 1150
Claas 2200 R
Dichte
(kg/m³)
Welger AP 630 36x49x50-120 cm Krone BP 1270 90x120x100-320
Claas Q 2100 7 0x120x120-250cm
John Deere35936x49x30-130 cm
Pressdichte in Abhängigkeit der pro
Kolbenstoß ve rdichteten M asse
75,000
80,000
85,000
90,000
95,000
100,000
0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
Masse pr o Kolbenstoß (kg)
Dic
hte
(kg
/m³)
Pressdichte in Abhängigkeit von der se itlichen
Kanalve rengung
95,00
100,00
105,00
110,00
115,00
120,00
125,00
0 1 2 3 4 5 6
Kanalverengung (cm)
Dic
hte
(kg
/m³)
Herstellung und Optimierung von Kleinballen
Strohballen, die im lasttragenden Strohballenbau eingesetzt werden, sollten eine hohe Dichte aufweisen, denn je höher die Ballendichte, umso höher die Ballenfestigkeit. Ebenso sind Maßhaltigkeit und Kantentreue wünschenswert.
Die durchgeführten Untersuchungen zielen darauf ab, die Dichte der Ballen mit möglichst geringem Aufwand durch die Optimierung der Presseneinstellung und Fahrweise sowie durch Veränderungen an der Maschine zu erhöhen.
Lockerer Ballen, schlechte KantenLockerer Ballen, schlechte Kanten
Dichter Ballen, gute Kanten
Produktionsablauf. Die Presse fährt, von einem Schlepper gezogen über den Schwad. Dabei nimmt die Pick-up das Stroh auf, ein Raffer befördert es weiter in den Presskanal wo es durch den Kolben komprimiert und ausgedrückt wird. Erreicht der Ballen eine bestimmte, vorher eingestellte Länge, wird die Bindevorrichtung ausgelöst und der Ballen abgebunden.
Abhängigkeit der Dichte von der pro Kol-benstoß verdichteten Strohmasse. Der Kolben bewegt sich stets auf der selben Bahn und legt pro Stoß den selben Weg zurück. Folglich wird, konstante Presskam-merabmessungen vorausgesetzt, das Stroh, unabhängig von der eingebrachten Menge auf das gleiche Volumen verdichtet. D.h.: Eine größere Menge Stroh höher verdichtet als eine geringere. Dieser Effekt wurde durch eine Testreihe untersucht, die belegt, dass aus einer größeren Menge Stroh pro Klobenstoß eine höhere Ballendichte resultiert.
Eine höhere Masse pro Kolbenstoß wird durch einen größeren Stroh-Volumenstrum, also durch schnellere Fahrt bei gleicher Schwadgröße und gleicher Zapfwellendreh-zahl erreicht. Bei unterschiedlicher Schwadgröße gilt: Je kleiner der Schwad, umso höher die Geschwindigkeit (bei gleicher Zapfwellendrehzahl). Je geringer die Geschwindigkeit, umso präziser kann die Presse gefahren werden. Große Schwade sind also zu bevorzugen.Feste Ballen werden erreicht, wenn mit voller Pick-Up an der Auslastungsgrenze der Maschine gefahren wird.Als Faustregel kann gelten: “Ist die Pick-Up voll, werden die Ballen toll”
Leere Pick-Up - Lockere Ballen Pick-Up voll - Ballen toll
Einstellmöglichkeiten an der MaschineMittels Handkurbeln kann der Presskanal in vertikaler Richtung verengt werden.
Je enger der Presskanal, umso höher der Reibungswiderstand der Ballen im Kanal, die Ballen werden weniger schnell und leicht durch das nachfolgende Stroh ausgedrückt, die Press-dichte steigt. Also: Je enger der Presskanal, umso höher die Ballendichte. Laut Herstellerangaben können mit der verwendeten Presse Pressdichten von 120 kg/m³ erreicht werden. Durch festes Anziehen der Handkurbeln und optimierte Fahrt mit voller Pick-Up konnten bei Versuchen im Rahmen dieser Dissertation durchschnittliche Pressdichten von über 130 kg/m² erreicht werden. Ballen mit einer solchen Dichte sind für den lasttragenden Strohballenbau geeignet.
Verengung des Presskanals. Es wurde untersucht, wie sich die Ballendichte bei einer seitlichen Vereng-ung des Presskanals verändert.Dazu wurden symmetrisch an beiden Seiten Bretter in den hinteren Kanalteil eingeschraubt und Versuchsreihen gefahren.Pro cm Kanalverengung erhöht sich die Dichte im Bereich bis 5,4 cm um etwa 4%.Bei einer Kanalverengung von 5,4 cm konnte eine Erhöhung der Dichte um ca. 20% gegenüber dem nicht horizontal verengten Kanal erreicht werden.Dieses Ergebnis lässt bei optimierter Fahrweise und Presseneinstellung mittlere Pressdichten von deutlich über 160 kg/m³ erwarten.Außerdem wurde beobachtet, dass sich die Kantenschärfe mit zunehmender Dichte verbesserte.
Gleichmäßiger Schwad - Gutes Resultat
Kurbel fest - Gut gepresst
Enger Kanal - Ballen genialSchnelle Fahrt - Ballen hart
Pick-Up voll - Ballen toll
© Benjamin Krick 2005