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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Heu oder
dgl. nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein Problem, das bisher durch die Mechanisierung in der
Landwirtschaft nur teilweise in Angriff genommen und gelöst
wurde, betrifft das Aufnehmen und Behandeln von Heu für die
Verfütterung an Zuchtvieh. Die Heuernte kann gegenwärtig mit
Hilfe yon Ballenwicklern durchgeführt werden, die das Heu
aufnehmen und es für gewöhnlich in zylindrische Ballen pressen,
wobei nur wenig Zeit und geringe Kosten notwendig sind. Im
Vergleich zu herkömmlichen Methoden, bei denen das Heu nach der
Ernte und dem Transport in loser Form in Räumen getrocknet wird,
ist die Heuernte mit nachfolgender Ballenpressung günstiger,
weil hierbei die Aufnahme und der Transport des Heus einfacher
und kostengünstiger sind. In besonders feuchten und regenreichen
Gebieten wird nach wie vor das Heu in loser Form aufgenommen und
transportiert, was kompliziert und mit hohen Kosten verbunden
ist. Wenn immer möglich, wird das Heu nach dem Mähen auf dem
Feld gelassen, um unmittelbar im Freien eine Vortrocknung
durchzuführen; danach wird es aufgenommen und in Ballen gepreßt,
die im allgemeinen zylindrisch sind. Die Trocknung wird dann in
besonders ausgestatteten Räumen beendet. Das im grünen Zustand
geerntete Heu hat einen hohen Feuchtigkeitsgehalt. Die
Vortrocknung reduziert diese Feuchtigkeit auf einen optimalen
Anteil von 30% bis 35%, wobei jedoch im Notfall das Heu sofort
gespeichert wird, um es dann vollständig zu trocknen, auch bei
einem Feuchtigkeitsgehalt von 60%. In diesem Fall steigen
selbstverständlich der Zeitbedarf und die Kosten für die
Durchführung des vollständigen Trocknungsverfahrens. Die
Notwendigkeit, das Trocknen des geernteten Heus möglichst in
kurzer Zeit abzuschließen, ist dadurch begründet, daß nur auf
diese Weise das Erntegut ein optimales Viehfutter ist, weil
andernfalls ein Abbau der organoleptischen Eigenschaften und der
Nährstoffe des Futters stattfindet. Während die Ballenpresse die
Heuernte und den Transport wesentlich vereinfacht hat, wurde
durch sie das Trocknungsverfahren komplizierter, insbesondere
deshalb, weil gepreßtes Heu seine Feuchtigkeit nur sehr schwer
abgibt, vor allem aus dem Balleninneren. Wenn diese Feuchtigkeit
nicht in möglichst kurzer Zeit reduziert wird, ist eine
Fermentation des Heus nicht zu verhindern, wodurch dieses
hinsichtlich der organoleptischen Eigenschaften und des
Nährstoffgehaltes sehr stark beeinträchtigt wird.
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Es sind zum Trocknen von gepreßten Heuballen verschiedene
Verfahrensvorrichtungen bekannt. Üblicherweise haben diese eine
Stützfläche für die im allgemeinen zylindrischen Ballen, gegen
welche Luft geleitet wird, die durch ein Gebläse über einen
Wärmetauscher zugeführt wird. Der gepreßte Ballen ist in einem
geeigneten Behälter aufgenommen, der aus verhältnismäßig
schwerem Kunststoff besteht, wobei die Luft zum Trocknen in
diesen eingeleitet oder aus diesem abgesaugt wird. Auf diese
Weise soll die Luft unmittelbar auf den Ballen einwirken, ohne
dabei in die Umgebung zu entweichen. Derartige Einrichtungen
sind kompliziert und teuer hinsichtlich Investition,
Konstruktion und Betriebskosten. Außerdem haben die Behälter für
die Aufnahme der Ballen Metallgriffe für ihre Handhabung, die
jedoch die Festigkeit beeinträchtigen, so daß in der Praxis ein
Behälter häufig durch einen neuen ersetzt werden muß. Jeder
Behälter hat am Boden eine Öffnung und ist fest mit einem
Schlauch verbunden, durch den die Luft eingeblasen bzw.
abgesaugt wird. Beim Absaugverfahren wird die Umgebungsluft am
Boden angesaugt, strömt durch den Ballen und reduziert dabei
dessen Feuchtigkeit. Im zuerst genannten Fall wird aufgeheizte
Luft verwendet, die bei ihrem Ausströmen aus der Oberseite des
Behälters die Feuchtigkeit mitnimmt. In beiden Fällen wird
jedoch die durch den Behälter strömende Luft den einfachsten Weg
nehmen. Dieser führt nicht notwendigerweise durch den gesamten
Ballen, sondern meistens nur durch den Ballenteil, in dem das
Heu weniger verdichtet ist oder der sich im direkten
Strömungsweg befindet. Im Fall von Lufteinblasung wird
beispielsweise der mittlere Bereich des Ballens trockener
(besonders im Fall von Ballen mit weichem Kern), während der
obere Ballenbereich, der weiter vom Zentrum entfernt ist, durch
den Luftstrom nur am Rande erfaßt wird. Ein weiterer Nachteil
besteht in der Schwierigkeit, den Ballen beim Einpacken zu
bewegen, in den hohen Kosten für den Behälter, in der raschen
Abnutzung und schließlich in dem hohen Zeitaufwand für das
Verpacken der Ballen und das Auswickeln der Ballen.
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Ein anderes, vor kurzem eingeführtes System besteht darin, daß
der Ballen mit Hilfe eines Bandes aus leichtem Kunststoff
eingehüllt wird, der um den Ballen gewickelt wird, so daß dieser
hermetisch verschlossen ist. Wenn hierbei eine geringe Luftmenge
in der Umhüllung vorhanden ist, wird der Prozeß der
Heufermentation reduziert, so daß nur ein geringer Anteil der
Nährstoffe im Heu zerstört wird. Mit diesem System werden zwar
die Aufnahme des Heus, der Transport und die Lagerung
verbessert, aber die Gestehungskosten für die Maschine zum
Einhüllen der Ballen sind sehr hoch, wobei hinzukommt, daß das
Futter mit anderen Substanzen angereichert werden muß, um ein
gutes Viehfutter zu erhalten, weil das Heu aufgrund der
partiellen Fermentation einige Nährstoffe nicht enthält.
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In der DE-A 20 07 296 ist ein System zum Trocknen von Erntegut
beschrieben, bei dem eine Vorrichtung eingesetzt ist, die einen
Luftsammelraum hat, welcher an seiner Oberseite eben ist. Damit
stützt sich die gesamte Grundfläche jedes Ballens auf derselben
Fläche ab. Daraus folgt, daß die in den Ballen eintretende
Trocknungsluft sofort seitlich wieder ausströmen kann, ohne den
Ballen nach oben zu durchdringen. Dieses Risiko ist besonders
spürbar bei Ballen mit hartem Kern, kann jedoch auch bei Ballen
mit weichem Kern nicht vernachlässigt werden.
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Die GB-A 1 418 071 betrifft ein System zum Trocknen oder
Ventilieren von Futtermitteln, beispielsweise Getreide, Heu oder
Kartoffeln, das nicht in Form gepreßter Ballen vorliegt, sondern
lose auf Bodenplatten ausgebreitet wird. Jede Bodenplatte hat
eine Mehrzahl von Aussparungen, deren Boden einen Sims bildet.
In jeder Aussparung befindet sich eine Lochplatte, die auf dem
Sims so aufliegt, daß die Lochplatte von einem Fahrzeugrad, das
über die Aussparung hinwegfährt, oder durch einen Metallstutzen
des Fahrzeugs oder einer für die Bewegung des Futters benötigte
Einrichtung nicht berührt werden kann.
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Der Erfindund liegt die Aufgabe zugrunde, ein System anzugeben,
bei dem die gesamte Trocknungsluft gezwungen wird, die untere
Stützfläche der Ballen zu beaufschlagen und den Trocknungsprozeß
so zu beginnen, daß die Luft durch den Ballen strömt, ohne dabei
schon zu Beginn des Trocknungsprozesses wieder herauszuströmen,
beispielsweise aus dem unteren Ballenbereich.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des
Patentanspruchs 1 gelöst. Dort ist angegeben, daß die äußere
Abmessung jedes Ballens größer ist als die Abmessung der
entsprechenden Öffnung in der Oberseite des Luftsammelraums, so
daß sich der Außenuinfangsbereich der Grundfläche auf der
Oberkante der Öffnung abstützt, während der Innenbereich der
Grundfläche die Schutzeinrichtung berührt, die unterhalb der
Ebene der Oberkante liegt, wodurch sich im unteren Teil des
Ballens ein ringsum verlaufender, komprimierter Abschirmbereich
ausbildet.
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Aufgrund der Tatsache, daß der Außenumfangsbereich auf der
Oberkante der Öffnung ruht, wird dieser Bereich so komprimiert,
daß sich dort eine dichte Packungszone ausbildet, die wie ein
Schirm wirkt, der die Luft nach oben leitet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in der
Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen:
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Figur 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Trocknungssystems
gemäß der Erfindung,
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Figur 2 die perspektivische Darstellung eines Elementes für das
Trocknungssystem gemäß der Erfindung,
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Figuren 3 bis 6 Querschnitte durch Heuballen bei
unterschiedlichen Betriebsbedingungen, die auf einem in Figur 2
gezeigten Trocknungselement abgestützt sind, und
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Figur 7 einen schematischen Schnitt durch ein besonderes
Trocknungselement gemäß Figur 2.
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Das in Figur 1 gezeigte System gemäß der Erfindung hat einen
Wärmetauscher 1, der mit S bezeichnet ist, ein Gebläse 2, das
mit V bezeichnet ist, sowie einen Luftsammelraum 3, der mit P
bezeichnet ist. Der Wärmetauscher 1 bildet Mittel für die
Behandlung der Luft und kann, was sich später noch ergeben wird,
bei bestimmten Gegebenheiten auch fehlen oder nicht benutzt
werden, während das Gebläse 2 in der Anlage immer als
Funktionskomponente vorhanden sein muß. Wie in Figur 2
angedeutet, hat der Luftsammelraum 3 eine Oberseite 4, die als
Abstützebene des Systems dient, unter der die Trocknungsluft
eintritt. In die Oberseite 4 sind im allgemeinen kreisförmige
Öffnungen 6 eingearbeitet, die eine der Abstützfläche der zu
trocknenden Heuballen 7 entsprechende Form haben (Figuren 3 bis
6). Die Fläche der Öffnungen 6 entspricht etwa 80% der
Grundfläche jedes Ballens 7. Wenn beispielsweise ein Ballen an
seiner Grundfläche einen Durchmesser von 150 cm aufweist, hat
die Öffnung 6 einen Durchmesser von etwa 135 cm. Von der
Oberseite 4 des Luftsammelraums 3 erstrecken sich in
Längsrichtung zwei vertikale Vorderwände 8 und in der
Querrichtung zwei vertikale Rückwände 9. Die nach vorn weisende
Rückwand 9 hat einen Lufteinlaß 11, der mit einer nicht
dargestellten Leitung verbunden werden kann, welche in bekannter
Weise an das Gebläse angeschlossen werden kann. Jede Öffnung 6
(Figur 2) in der Oberseite 4 hat einen Einschnitt 12 (vgl.
Figuren 3 bis 6), die bezüglich der Ebene der Oberseite 4
begrenzt ist durch ein Gitter 13 (Figur 2), das eine
Schutzeinrichtung darstellt, so daß sich ein Traktor auf der
Oberseite 4 bewegen kann, um auf jede Öffnung 6 einen Ballen 7
zu legen. Wie später noch erläutert wird, besteht eine andere
Aufgabe des Gitters darin, ein Halteelement für die Grundfläche
des abgestützten Ballens 4 zu bilden. Die Art und Weise des
Zusammenwirkens des Einschnitts 12 mit dem Gitter 13 und der
Grundfläche der Ballen 7 wird später noch erläutert.
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Der Luftsammelraum 3 kann in den Boden eingesetzt oder auf einem
Boden eines Raumes abgestützt werden, der zum Sammeln und
Trocknen der Ballen dient. Es ist wesentlich, daß die Höhe der
Oberseite 4 über der Grundseite des Luftsammelraums 3 zwischen
0,4 m und 1 m liegt. In jedem Fall muß der Luftsammelraum 3 mit
Ausnahme an den Öffnungen 6 gut abgedichtet sein. Der
Luftsammelraum 3 kann die unterschiedlichsten Formen aufweisen.
So kann er beispielsweise nur eine Reihe Öffnungen 6 oder auch
zwei Reihen haben. In beiden Fällen kann ein Traktor für den
Transport der Ballen 7 den Luftsammelraum 3 beschicken, ohne auf
diesem verfahren zu werden; die Gitter 13 können daher so
dimensioniert werden, daß sie nur das Gewicht jeweils eines
Ballens 4 aufnehmen müssen. Der Luftsammelraum 3 kann auch
mehrere Reihen von Öffnungen 6 haben und eine rechteckige oder
quadratische Form annehmen. Die Gitter 13 sind innerhalb der
Wanddicke der Oberseite 4 des Luftsammelraums 3 befestigt, so
daß sich die Einschnitte 12 zwischen der Oberseite 4 und dem
Gitter 13 befinden Die Höhe der Einschnitte 12 beträgt etwa
18 cm und wirkt in der Weise, daß sich der mittlere Bereich der
Grundfläche eines Ballens 7 auf dem Gitter 13 abstützt, während
sich der Außenumfangsbereich dieser Grundfläche noch auf der
äußeren Oberfläche der Öffnung 6 abstützt. Wenn in diesem
Zustand das Gebläse 2 Luft in den Luftsammelraum 3 drückt, kann
die gesamte Trocknungsluft die Grundfläche des Ballens
beaufschlagen und dort den Trocknungsprozeß einleiten.
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Die Abmessungen des Luftsammelraums 3 sollten so gewählt sein,
daß der Innendruck etwa 60 mm WS beträgt. Das bedeutet, daß der
Druck der Druckluft hinter dem Gebläse zwischen 100 und 120 bis
zu 150 mm WS betragen muß. Die Höhe der Wände 8, 9 sollte daher
zwischen 0,4 m und 1 m liegen. Unter diesen Bedingungen werden
die Ballen 7 auf den Öffnungen 6 von einem Luftstrom
beaufschlagt, der in das Innere der Ballen 7 eintritt.
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Wie bereits erwähnt, kann die Luft aufgeheizt werden oder nicht.
Zum Aufheizen der Luft können ein herkömmlicher Wärmetauscher 1,
Solartafeln oder eine Wärmepumpe verwendet werden. Es ist
unmittelbar einzusehen, daß bei Verwendung von Luft, die auch
nur wenige Grade wärmer als die Umgebungstemperatur ist, der
Trocknungsprozeß beschleunigt wird. Dieses Erfordernis kann sich
als notwendig erweisen, wenn der Feuchtigkeitsgehalt im
aufgenommenen und gepreßten Heu sehr groß ist. Wenn
beispielsweise dieser Feuchtigkeitsgehalt in der Größenordnung
von 60 % liegt, ergibt sich die Notwendigkeit eines größeren
Zeitaufwandes, eines höheren Luftdrucks, eines größeren
Luftvolumens und einer stärker aufgeheizten Luft, um den
Trocknungsprozeß innerhalb einer Zeitspanne abschließen zu
können, damit eine Fermentation des Heus und damit eine
Qualitätseinbuße vermieden wird. In der Praxis kann man bei
einer Feuchtigkeit von 40 % des Heus Luft mit
Umgebungstemperatur in den Luftsammelraum 3 einleiten, sofern
die relative Feuchtigkeit unter 50 bis 55 % bleibt. Wenn der
Trocknungsprozeß nicht zu lange dauern soll, insbesondere dann,
wenn viele Ballen behandelt werden müssen, ergibt sich die
Notwendigkeit, den Luftdurchfluß einzustellen. Wenn hingegen die
relative Feuchtigkeit des Heus über 40 % liegt, müssen zwei
Faktoren berücksichtigt werden: die relative Luftfeuchtigkeit
und das Luftvolumen. Es muß daher die Luft vor ihrer Einleitung
in den Luftsammelraum 3 vorgewärmt werden, wobei aber auch das
Luftvolumen entsprechend dosiert werden muß, weil einem größeren
Luftvolumen eine größere Luftaufheizung enspricht, wenn deren
Feuchtigkeit über 50 bis 55 % liegt bei gleichbleibender Zeit
für den Abschluß der Trocknung d. h. bis zu dem Moment, in dem
das Heu eine Restf euchte von 17 bis 18 % erreicht hat. Es ist zu
berücksichtigen, daß zum Trocknen von Heuballen mit z. B. 50 %
relativer Feuchtigkeit etwa 45 Stunden benötigt werden, um die
Trocknung abzuschließen, während für Ballen mit einer
Feuchtigkeit von 30 bis 35 % etwa 24 Stunden genügen. Für jedes
Grad über der Umgebungstemperatur verringert sich die
Luftfeuchtigkeit um 5 % und damit auch die Zeit für den Abschluß
der Trocknung.
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Das System gemäß der Erfindung eignet sich nicht nur zum
Trocknen von Heuballen, sondern auch von Strohballen aus Weizen,
Gerste, Hafer, Reis, Soja oder von Maisstengeln. Ferner können
Ballenpressen eingesetzt werden, um wenigstens zwei
unterschiedliche Ballenarten herzustellen, nämlich Ballen mit
weichem Kern und solche mit hartem Kern. Damit der
Trocknungsprozeß wirtschaftlich ist und mit Erfolg zum Abschluß
gebracht werden kann, sollte die Luft, die aus jeder Öffnung 6
strömt, den gesamten Ballen erfassen und dabei nicht nur den Weg
des geringsten Widerstandes nehmen, vor allem dann nicht, wenn
in dem Ballen auf dem Strömungspfad Material geringerer
Feuchtigkeit als in anderen Ballenbereichen ist. Im Fall von
Ballen mit weichem Kern ist die Luft nämlich bestrebt, den
Ballen vorzugsweise in axialer Richtung zu durchströmen, wo das
Material weniger komprimiert und auch weniger feucht ist. Der
äußere Ballenbereich, der stärker komprimiert ist, bildet
hierbei eine Art Schutzschild gegen das Eindringen von
Feuchtigkeit aus Regenwasser oder dgl. Im Falle von Ballen mit
weichem Kern empfielt es sich daher, gemäß Figur 4 einen Deckel
14 aufzusetzen, der im wesentlichen kreisförmig ist und einen
etwas größeren Durchmesser als die kreisförmige Oberseite des
Ballens hat. Der Deckel 14 besteht aus einem gepreßten Material
mit einer Dicke von nicht weniger als 3 cm. Dieser Deckel 14
wirkt als Abschirmmittel und beschleunigt den Abschluß des
Trocknungsprozesses, insbesondere bei Ballen mit weichem Kern.
Wenn nämlich der Deckel 14 nicht aufgesetzt würde, hätte die
Luft nach dem Einströmen über die Öffnung 6 einen im
wesentlichen vertikalen und zentralen Verlauf innerhalb des
Ballens 7, so daß dessen Außenbereich nicht berührt würde und
damit feucht bliebe. Bei aufgesetztem Deckel 14 ist die Luft
hingegen gezwungen, den in der Figur gezeigten Verlauf zu nehmen
und dabei auch den peripheren Bereich des Ballens zu erfassen,
um die darin enthaltene Feuchtigkeit abzuführen.
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Der Deckel 14 besteht aus einem gepreßten Werkstoff mit einer
Dicke nicht unter 3 cm und ist ausreichend schwer, so daß er
sich auf der gesamten Oberseite des Ballens abstützen kann.
Gemäß Figur 5 kann der Deckel 14 einen umlaufenden Ring 16
haben, der aus Kunststoff besteht, am Deckel 16 befestigt ist
und dessen Höhe zwischen 15 und 20 cm liegt . Der Ring 16 hat
die Wirkung, daß sich im oberen Bereich des Ballens eine
Luftzone ausbildet, deren Druck etwas größer ist als der Druck
der Luft, die durch den Ballen strömt. Die durch den mittleren
Teil des Ballens strömende Luft steigt nach oben, trifft auf
diese obere Zone, tritt nur teilweise in diese ein und strömt
über die Unterkante des Ringes 16 aus, während der andere Teil
der Luft über den unteren und äußeren Bereich des Ballens
abströmt. Auf diese Weise wird der Trocknungsprozeß erheblich
beschleunigt und über den ganzen Innenbereich des Ballens
gleichförmig abgeschlossen. Es empfiehlt sich, den Deckel 14 mit
Ring 16 bereits zu Beginn des Trocknungsprozesses auf den Ballen
mit weichem Kern aufzusetzen und nicht erst nach Beginn des
Verfahrens. Auf diese Weise wärmt sich das Heu im Außenbereich
des Ballens bereits auf und verliert teilweise seine Nährstoffe
aufgrund der fehlenden Luft, weil der bevorzugte Strömungpfad
den Mittelbereich des Ballens erfaßt.
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Im Falle von Ballen mit hartem Kern ergeben sich andere
Probleme. Über das Gitter 13 strömt die Trocknungsluft
vorzugsweise durch den äußeren zylindrischen Teil des Ballens,
aber auch durch den mittleren Bereich, der aufgrund seiner
stärkeren Komprimierung im allgemeinen weniger feucht ist. Aus
diesem Grund wird gemäß Figur 6 eine Scheibe 17 auf das Gitter
13 gelegt, wodurch ein Abschirmmittel zur Verfügung steht, in
das eine Reihe von kleinen, nicht dargestellten Bohrungen
eingearbeitet sein kann für Fälle, in denen der axiale
Mittelbereich des Ballens zu elimierende Feuchtigkeit enthält.
Auf diese Weise kann der Trocknungsprozeß eines Ballens mit
weichem Kern rascher durchgeführt werden.
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Figur 7 zeigt eine bevorzugte Gestaltung des Luftsammelraums 3,
mit deren Hilfe der Trocknungsprozeß beschleunigt und für alle
auf dem Luftsammelraurn 3 stehenden Ballen gleichmäßig
durchgeführt werden kann. Insbesondere bei Luftsammelräumen 3,
deren Länge wesentlich größer als die Breite ist, erzeugt die
durch den Einlaß 11 einströmende Luft im Inneren einen Druck,
der im Bereich gegenüber dem Lufteinlaß 11 größer ist, während
sich an den Öffnungen 6 in der Nähe des Lufteinlasses 11 ein
geringerer Druck einstellt. Das hat zur Folge, daß die Ballen am
Ende des Luftsammelraums 3 rascher trocknen als die Ballen in
der Nähe des Lufteinlasses 11. Um diesen Nachteil zu vermeiden,
hat gemäß Figur 7 der Luftsammelraum 3 eine Oberseite 18, die
bezüglich der Unterseite geneigt ist, so daß der nutzbare
Querschnitt am Eingang im Bereich des Lufteinlasses 11 eine Höhe
von etwa 40 cm hat, um allmählich auf 50 cm im Bereich des
hinteren Endes anzusteigen. Mit dieser Maßnahme der geneigten
Oberseite 18 wird eine Nivellierung des Luftdrucks innerhalb des
Luftsammelraums 3 gebildet.
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Abschließend kann zusammengefaßt werden, daß das System gemäß
der Erfindung sehr kostengünstig ist, weil es auch im Freien
eingesetzt werden kann, wobei ein Schutz durch ein einfaches
Dach genügt, das von vier oder mehr Stützen getragen wird, ohne
daß zur Abschirmung des Trocknungsbereiches Wände nötig sind.
Ein derartiges Dach kann auf ein einfaches Verdeck aus
Kunststoff reduziert werden, welches mühelos entfernt werden
kann, um die Ballen auf den Luftsammelraum zu stellen. Danach
wird es über die Ballen gelegt, so daß es deren Oberseiten
direkt berührt.
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Die verschiedenen Lösungsmöglichkeiten gemäß der Beschreibung
stellen ein System gemäß der Erfindung zur Verfügung, das eine
billige, schnelle und komplette Trocknung ermöglicht, wobei die
auf diese Weise behandelten Heuballen alle Nährstoffanteile für
Viehfutter enthalten.