Punktgenau breit verteilen

DÜNGUNG

. . . • . . .

Thomas H ügle und Hartwig Schwieger, Kiel

Punktgenau breit verteilen

Verfahren zur exakten Querverteilung organischer Reststoffe

Bei der flächendeckenden Sammlung von Bioabfällen in Deutschland fallen jährl ich etwa

6

Mio. t Bioabfallkompost an. Die Abwasser Technische Vereinigung (ATV) prognostiziert für das Jahr

2000

rund

70

Mio. t Klärschlamm mit einer Trocken­

masse von 3,5 Mio. t. Die beiden organi­

schen Reststoffe können in den natürli­

chen Nährstoffkreislauf nur integriert werden, wenn sie weitgehend als Sekun­

därrohstoffdünger auf landwirtschaftli­

chen Nutzflächen verwertet werden.

rohstoffdünger können folglich auf solche Flächen mit der am M arkt befindlichen Streutechnik nur unmittelbar nach der Ernte ga nzflächig aufgebracht werden.

Sind d iese Flächen bereits bestellt und das Fa hrgassenraster angelegt, dann ist die gleichmäßige flächige Verteilung nicht mehr gegeben . Es ist desha l b ein fah r­

gassenorientiertes Ausbringverfah ren zu fordern , um gezielt dosiert Sekundärroh­

stoffd ü nger auszubringen, den Ausbring­

zeitraum zu verlängern und damit d ie Ma­

.---.. schinena uslastung zu er-

Fahrtr1clltung drtve dlnoctlon

Spritzblech

Cllch board

höhen .

Die vorhandene Streutechnik

Standardstreufah rzeuge fördern die orga nischen

�"::a.:.lch

Reststoffe über den Kratzboden zu den Streu­

tellern ( Bild 1). ^Kratzbo­

denvorschub und Fräs­

walzen sorgen dafür, daß ein möglichst gleich mäs- Streuwtnkel

spreadlng engle siger Massenstrom a uf den Aufga ben bereich der Streuteller gelangt. Die Rotation des Streutellers

�_ ^____________________ ______. füh rt zur Zentrifugalbe-

Bild 1: Materialaufgabe bei einem konventio­

nellen Feststoffstreuer

Fig. 1 : Material bring up at a conventional solid stuft spreader

D

stoffe erfolgt mit Feststoffstreuern . Sie ie Aufbringung der genan nten Rest­

besitzen Zwei- oder Vier-Te"ller-B reitstreu­

werke. Diese Streuer erreichen Wurfbrei­

ten bis zu 20 m, das entspricht Arbeits­

breiten bei akzepta blen Verteilq ualitäten (VK unter 15 %) von etwa 10 m [ 1 , 2].

La ndwirtschaftliche Betriebe, die ent­

sprechend große Tei lflächen besitzen , le­

gen inzwischen Fa hrgassenraster von 18 oder auch 24 m Fahrgassenabstand an.

Die genannten organischen Sekundär-

Dr. agr. habil. Thomas Hügle ist Oberassi­

stent, Dr agr. Dip/. -lng. Hartwig Schwieger war wissenschaftlicher Mitarbeiter im Institut für Landwirtschaftliche Verfahrenstechnik der Universität Kiel, (Direktor: Prof Dr. /sensee), Max-Eyth-Straße 6, 241 18 Kiel, e-mail:

thuegle@ilv. uni-kiel.de.

schleun igung der Rest­

stoffe. Sie wa ndern dad urch in R ichtung Streutel lerrand. Die aufgebrachten Wu rf­

schaufeln nehmen die Reststoffe mit und beschleunigen sie a uf Tellerumfangsge­

schwindigkeit Ein halbkreisförmiges, den Streuteller umschließendes Spritzblech sorgt dafür, daß die Reststoffe nur in ei­

nem defi nierten Streuwin kel dann den Streuteller verlassen. Der große undefi­

nierte Aufgaben bereich führt zu hohen Reibungs­

verlusten zwischen Streu­

medium und Spritzblech . Außerdem wird das Streu­

gut zwischen zwei benach­

barten Streutellern hin und her geworfen . Es wird d u rch die gegenlä ufige

Bild 2: Definierte Streuteller­

beschickung bei der Ver­

suchsantage Fig. 2: Defined spreader feeding at the experimental

Fahrtrichtung - -

Rotation der Streutel l e r abgebremst und muß dann erneut auf Tellerrotationsge­

schwindigkeit beschleunigt werden. Es erfolgt somit im Endeffekt eine u ndefi­

nierte Besch ickung der Streuteller, die mit einem hohen Leistu ngsbedarf ein her­

geht. Eine dem Zufall u nterworfene Streu­

qualität kennzeich n et deshalb vielfach die konventionelle, a m Markt a ngebotene Verteiltechnik.

Tellerstreuwerk mit

definierter Tellerbeschickung

Das I nstitut für La ndwirtschaftliche Ver­

fa h renstech n i k der U n i versität Kiel hat ei­

nen Versuchsstand zur B reitverteil ung or­

ga nischer Reststoffe e ntwickelt. dessen variable Einstellmöglichkeiten es erlau­

ben , verschiedene Versuchseinstellun­

gen vorzunehmen und hinsichtlich Opti­

mierung der Verteilqualität der Wurfweite u nd der Leistungsaufnahme zu untersu­

chen ^{( Bild} 2) .

Ein Serienstreufa h rzeug des Koopera­

tionspartners (Firma Bergmann) d ient als Träger des Versuchssta ndes. Kratzboden und Dosierwalzen besch icken die eigent­

l iche Versuchseinheit Sie besteht aus Förderschnecke, Sch neckentrog und Streuteller. Die abgefräßten oder durch den Kratzbodenvorschub in den Schneckentrog dosierten Reststoffe transportiert die Förderschnecke i n einen Kon us, der am Ende eine kreisrunde, nach u nten gerichtete Öffn ung mit defi­

n iertem Querschnitt a ufweist. Das Streu­

gut wird dad u rch gebü ndelt.

U nter d ieser Öffn ung befindet sich der Streuteller, der sowohl in X- und Y-Rich­

tung versch iebbar, als a uch in seiner Nei­

gung verstellbar ist. Es ist folglich mit die­

ser Versuchseinheit möglich, den Mas­

senstrom gezielt a uf einen Punkt des Streutellers aufzugebe n , es ka nn außer­

dem d u rch Veränderung der Tellernei­

gung Flugbahn und Flugrichtung des Streugutes verändert werden. Der Teller wird dabei nicht wie bei ein igen konven­

tionellen Streufah rzeugen ü bl ich aus der

Das Vorhaben wird durch die Deutsche

Bundesstiftung Umwelt gefördert. facility '---'

244 53. Jahrgang LANDTECHNIK 4/98

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Horizontalen q uer zur Fahrtrichtu ng, son­

dern längs zur Fahrtrichtung geneigt.

Dies trägt wesentlich zur Vergrößerung der Streu breite bei.

Versuche

Die Streuversuche wurden lediglich mit einem Streuteller durchgeführt. Ein kom­

plettes Streubild für ein Zweiteller - Streu­

werk erhielt man, indem für einen theore­

tischen Streutellera bstand von 1 m das erhaltene Streubild in der Vertika len ent­

sprechend gespiegelt wurde. Als Testsub­

strat wurde ein Kammerfilterpressenklär­

schlamm mit einem Trockenmassegehalt von rund 40 % verwendet. Die Versuche fanden a uf einer Betonplatte statt. Sie wurde vor und nach jedem Versuchs­

durchgang mit e inem Schieber mit G um­

mileiste sorgfältig gereinigt.

Bei den eigentlichen Versuchen legte das Versuchsfahrzeug eine Strecke von etwa 50 m mit annä hernd gleichbleiben­

der Geschwind igkeit zurück. Auf halber Strecke wurden in dreifacher Wiederho­

lung senkrecht zur Fahrtrichtung in ei­

nem Abstand von 1 m jeweils eine 1 m2 große Fläche aus der bestreuten Fläche ausgekehrt und ausgewogen . Aus den Wiegeergebnissen ergaben sich d ie Streubilder.

Ergebnisse

Die im folgenden vorgestellten Ver­

suchsergebnisse resultieren aus einer Tellerneigung von 10° u nd einer Teller­

d rehza h l von 720 min-1. Der Aufgabe­

punkt befa nd sich im ersten Quadra nten . l n Bild 3 werden d ie Meßer­

gebnisse der drei Wiederholungsmessun­

gen dargestellt. Da bei wird deutlich, daß zwischen den einzelnen Wiederholungen kau m U nterschiede auftraten. Dies be­

weist, daß m it der gewählten M ethod i k re­

präsentative und belastbare Ergebnisse gewonnen werden. Es zeigt sich außer­

.dem, daß sich d urch d ie Neigung des Streutellers d ie Wurfweite und dad urch die Arbeitsbreite enorm vergrößern läßt.

Aus den Versuchsergebnissen wurde d u rch Spiegelung der Ergebnisse in der Verti kalen das in Bild 4 wiedergegebene Streubild a bgeleitet. Das Verfah ren weist m it den genannten Einstellungen folglich eine Streubreite von ü ber 80 m a uf. Das Streu bild entspricht einer Dreiecksvertei­

lung mit sehr flach ansteigenden Flan­

ken . Dad u rch ist eine große Ü berlap­

pungstoleranz gegeben. Sie garantiert bei unterschied lich großen Arbeitsbreiten ü ber einen großen Anwendungsbereich sehr gute Verteilqualitäten.

Dies wurde für Arbeitsbreiten von 16 m begin nend bis hin zu 42 m ü berprüft, in­

dem das Streubild in einem 2 m Ab­

sta ndsraster ü berlappt und d ie jeweils da- 53. Jahrgang LANDTECHNIK 4/98

-+-- Reihe ¹ ___. Reihe ² --+-- Reihe ³

- 1 0 0 1 0 20 30 40 50 Wurfweite (m)

throw width (m) Bild 3: Verteilbild des Versuchsstandes ( 1 Streuteller)

F(g. 3: Distribution of material by the experi­

mental facility (1 spreader disk)

::§� � 1000

� .9 0

:q 600

� ^E 400

Jl ]j ²⁰⁰

�

^{- 11--''F--t---1-}-f-ll+--t---it--t--="1---1 -50 -40 -30 -20 -10 0 1 0 20 30 40 50

Wurfbreite (m) throw width (m)

Bild 4: Querverteilung bei Zwei- Teller-Streu­

werk

Fig. 4: Lateral distribution of a two disk preader

12

3

0 +---�--1--____,1----t---+--�

15 20 25 30 35 40 45

Arbeitsbreite (m) worklng width (m)

Bild 5: Arbeitsbreite und Variationskoeffizient Fig. 5: Warking width and coefficient of variation

zugehörenden Variationskoeffizienten er­

m ittelt wurden. Die Ergebnisse sind in Bild ₅ zusa mmengestellt. Gezeigt wird der Variationskoeffizient (VK) in Abhän­

gigkeit von der Arbeitsbreite.

Es zeigt sich, daß der VK in der Regel u nter 10 % liegt und daß m it Werten un­

ter 6 % für bestimmte Arbeitsbreiten zum Teil hervorragende Verteilqual itäten er­

zielt werden. Es ist mit dem Verfah ren so­

mit zumindest die Klärschlammausbrin­

gung· a uf bereits bestellte Ackerflächen auch mit einem 18 m, 24 m oder 36 m Fahrgassen raster möglich.

Ursachen

Die M essu ngen zeigen, daß mit dem ge­

wä hlten Versuchsaufbau zum einen eine sehr exakte Querverteilung realisierbar ist. Es zeigt sich anhand der Meßwieder­

holungen außerdem, daß ein relativ kon­

stanter Materia lfluß gebündelt a uf den Streutel ler a ufgebracht wird .

Die große Arbeitsbreite ist eindeutig a uf die Streutellerneigung zurückzuführen.

Sie führt dazu , daß das Streugut nicht als

. . . . .. . .

kreisförmiges Segment a uf der Acker­

fläche a bgelegt wird , sondern eher die Form einer Pa ra bel beschrei bt. Das hat zur Folge, daß es nicht wie bei der kreis­

förmigen Aufbringung zu einer hohen Materialdosierung an den Außenrä ndern und som it zu einem M-förmigen Verteil­

bild kommt, sondern, wie in B ild 4 d arge­

stel lt, zu einer Dreiecksverteilung. Dies ist d ie Vora ussetzung für d ie seh r guten er­

zielbaren Verteilqualitäte n . Sie d ü rfen je­

doch nicht ü berbewertet werden, da bei den M essu ngen sehr auf optima le Ver­

suchsbedingungen geachtet wurde. Es wird jedoch verdeutlicht, d a ß mit entspre­

chender, vom Aufwand her vertretbarer Technik ein Variationskoeffizient unter 15 % auch in der Praxis realisierbar ist.

Der gleichmäßige M aterialfluß ist a uf die Materia lzuführung ü ber die Sch neckendosierung zurückzufü h ren.

Das von Fräswa lze und Kratzboden oft­

mals stoßartig ausgeworfene Streugut fä llt nicht direkt auf die Streuteller, sondern zunächst in den Schneckentrog.

Schnecke und Konus sorgen dann für d ie gebündelte gleichmäßige Materiala ufga­

be a uf den Streuteller. Eine Steuerung des Materia lflusses d u rc h Variation der Schneckendrehzahl ist som it möglich.

Zusammenfassung

Konventionelle Feststoffstreuer für orga­

nische Sekundärrohstoffe weisen oftmals geringe Arbeitsbreiten m it nur befriedi­

gender Verteilqualität a uf. Sie können bei Fah rgassenabständen von heute übli­

chen 18 m und mehr nur auf a bgeernte­

ten, unbestellten Flächen eingesetzt wer­

den. Das vorgestellte neuartige Verfahren verbindet große realisierba re Arbeitsbrei­

ten m it guten Verteilqualitäten. Es ist auch für den Einsatz bei bereits angelegten Fahrgassen geeignet. Es wird demzufolge nicht n u r die Arbeitsqualität verbessert, sondern a uch d ie mögliche Einsatzzeit deutlich erhöht.

Literatur

[ 1 ] Holz, W: Auf die Verteilgenauigkeit kommt es a n . Lohn unternehmer 49 (1994), H. 9, S. 437 -4-39

[2] Kromer, K. -H., H. Re/oe und M. Löbbert: Ver­

fahren der Ausbringung aufbereiteter organi­

scher Reststoffe zur Vermeidu ng der Erosion - Forschungsbericht Nr. 4 des FS " U mwelt­

verträgliche u nd standortgerechte Landwirt­

schaft" der Universität Bonn , l nst. f. Land­

technik ( 1 993)

Schlüsselwörter

Feststoffstreuer, Verteilqualität Fahrgasse

Keywords

Solids matter spreaders, d istribution qua­

lity, tra m l i nes

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