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