DE10037078B4

DE10037078B4 - Gerät zur thermischen Beseitigung von Niederflurbewuchs

Info

Publication number: DE10037078B4
Application number: DE2000137078
Authority: DE
Inventors: Carsten Bardehle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2020-07-28
Also published as: DE10037078A1

Abstract

Gerät zur thermischen Beseitigung von Niederflurbewuchs, mit einem Mikrowellenstrahler als Wärmeerzeuger, der einen Mikrowellengenerator (3) und eine Mikrowellenstrahlung auf den Boden (2) abstrahlende Abstrahleinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstrahleinrichtung ein in Gebrauchsstellung im wesentlichen parallel zum Boden ausgerichteter Schlitzhohlleiter (20) ist, dessen Schlitze (22', 22'') in einer in Gebrauchsstellung dein Boden (2) zugewandten Seite des Schlitzhohlleiters (20) ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur thermischen Beseitigung von Niederflurbewuchs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Geräte finden z.B. Verwendung bei der Beseitigung von unerwünschtem und störendem Pflanzenbewuchs an Fahrbahnrändern oder gepflasterten Flächen, z.B. im Rahmen der Pflege von Autobahnen.

Neben der Verwendung chemischer Pflanzenvernichtungsmittel ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Geräte mit einem Wärmeerzeuger zur Beseitigung von Niederflurbewuchs einzusetzen, wobei als Wärmeerzeuger dabei z.B. gasbetriebene Flammenwerfer, IR-Strahler oder Heizer zum Erhitzen von Wasser dienen, das dann zur Überbrühung des Niederflurbewuchses eingesetzt wird. Ein solches Gerät mit einer Infrarot- oder Wärmestrahlungsquelle zeigt zum Beispiel die DE 92 13 957 U1 .

Nachteilig ist dabei, daß das Abflammen und die Anwendung eines IR-Strahlers sich in ihrer Wirkung lediglich auf den aus dem Boden ragenden Pflanzenteil beschränkt, während das Wurzelwerk nicht angegriffen wird. Aus diesem Grunde treiben die Pflanzen nach sehr kurzer Zeit erneut aus; die Situation vor der Pflanzenbeseitigung stellt sich nach wenigen Wochen wieder ein, so daß eine erneute Behandlung durchzuführen ist.

Bei der Überbrühung mit Heißwasser wird zwar auch das Wurzelwerk erfaßt, das Erhitzen des einzusetzenden Wassers ist aber mit einem enormen Energie- und Zeitaufwand verbunden. Die Notwendigkeit, erhebliche Mengen an Wasser mitzuführen, ist ebenfalls als nachteilig anzusehen.

Aus der DE 38 04 052 A1 ist ein Gerät zur thermischen Beseitigung von Niederflurbewuchs bekannt, das einen Mikrowellenstrahler als Wärmequelle aufweist. Der Mikrowellenstrahler ist derart angeordnet, daß Mikrowellenstrahlung auf den Niederflurbewuchs abgestrahlt wird.

Schließlich zeigt die US 4 092 800 ein gattungsgemäßes Gerät, das der Beseitigung von Niederflurbewuchs unter Verwendung von Mikrowellenstrahlung dient. Das Gerät weist einen Mikrowellengenerator, einen Hohlleiter und eine Abstrahleinrichtung auf.

Als nachteilig ist bei dieser Konstruktion die vergleichsweise geringe mit Mikrowelle bestrahlbare Fläche anzusehen, die nur durch die Verwendung mehrerer Mikrowellengeneratoren nebst Hohlleitern und Abstrahleinrichtungen vergrößert werden kann, wodurch die Bauweise aber material- und kostenaufwendig ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Gerät nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 zur Verfügung zu stellen, das eine großflächige Beaufschlagung des Bodens mit Mikrowelle mit geringem Material- und Kostenaufwand ermöglicht.

Die vorliegende Erfindung löst die gestellte Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Gerät, dadurch dass die Abstrahleinrichtung ein in Gebrauchsstellung im wesentlichen parallel zum Boden ausgerichteter Schlitzhohlleiter ist, dessen Schlitze in einer in Gebrauchsstellung dem Boden zugewandten Seite des Schlitzhohlleiters ausgebildet sind.

Die Mikrowelle kann dann über diese bodenseitigen Schlitze austreten, die als Strahlung emittierende magnetische Dipole wirken. Es wird dadurch keine zusätzliche Antenne für die Abstrahlung der Mikrowelle benötigt, und es ergibt sich eine gleichmäßige Verteilung der Mikrowellenstrahlung über einen über die Länge des Schlitzhohlleiters und die Verteilung der Schlitze definierten Breitenbereich.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine gegenüber der US 4 092 800 material- und kostensparende Bauweise, da mit der parallelen Ausrichtung des Hohlleiters zum Boden sowie der Abstrahlung von Mikrowellen aus mehreren über die Länge des Hohlleiters verteilten Schlitzen eine großflächige Bestrahlung des Bodens möglich ist.

Die elektromagnetische Energie der Mikrowellenstrahlung wird erst durch lokale Absorption von Strahlungsquanten insbesondere an Wassermolekülen in Wärmeenergie umgewandelt. Die Mikrowellenstrahlung kann also zunächst ungeschwächt in die Pflanze bzw. in den Erdboden eindringen. Erst im Volumen wird die Wärmeenergie erzeugt, z.B. durch Anregung von H₂O-Molekülen, die zur Beseitigung des Pflanzenwuchses führt. Die Mikrowellenstrahlung kann daher z.B. auch ungehindert bis zum Wurzelwerk der Pflanze in den Erdboden vordringen, solange dieser ausreichend trocken ist. Auch im Wurzelwerk führt die Mikrowellenstrahlung zu einer pflanzenbeseitigenden Erwärmung im Volumen durch Wechselwirkung mit dein dort gespeicherten Wasser.

Diese Wirkung der Mikrowellenstrahlung steht im Gegensatz zu den oben genannten herkömmlichen Wärmeerzeugern, bei denen der Niederflurbewuchs durch Strahlung und kontaktbedingten Wärmefluß von außen nach innen erwärmt wird. Es wird auch nicht nur die zu beseitigende Pflanze, sondern die gesamte Pflanzenumgebung mit Wärmeenergie behandelt.

Weiterhin steht die Wärmewirkung bei dein erfindungsgemäßen Gerät augenblicklich mit dein An- und Abschalten des Mikrowellengenerators zur Verfügung, während bei den herkömmlichen Geräten der auf Diffusionsprozessen basierende langsame Wärmetransport in die Pflanze bzw. zum Wurzelwerk zu deutlichen Vor- und Nachlaufzeiten führt.

Unter der Bezeichnung Mikrowellenstrahler soll eine Einrichtung verstanden sein, die einen Mikrowellengenerator beinhaltet, der Mikrowellenstrahlung erzeugt, und die eine Abstrahleinrichtung beinhaltet, mit der die Mikrowellenstrahlung, die vom Generator erzeugt worden ist, in Richtung auf den Niederflurbewuchs abgestrahlt wird. Der so verstandene erfindungsgemäße Mikrowellenstrahler kann dabei beliebig ausgebildet sein, also einen beliebigen Mikrowellengenerator und eine beliebige Abstrahleinrichtung beinhalten.

Es ist möglich. das Gerät zur thermischen Beseitigung von Niederflurbewuchs z.B. tragbar auszugestalten. Angesichts des Gewichtes des Gerätes ist es aber be schwerlich, das Gerät zu tragen, und bei der Beseitigung von Niederflurbewuchs von größeren Flächen dein Benutzer auch nicht zumutbar. Es wird deshalb gemäß Anspruch 2 vorgeschlagen. daß das Gerät fahrbar ausgebildet ist. Dies umfaßt z.B. die Möglichkeiten, daß das Gerät an eine Zugmaschine ankoppelbar ist und dafür eine geeignete Kupplung aufweist, oder beispielsweise in der Art eines Rasenmähers zieh- bzw. schiebbar ist, oder als motorisiertes Gerät selbstfahrend ausgestaltet ist.

Das Gerät kann dabei z.B. bereift sein, als Kettenfahrzeug ausgestaltet sein oder Laufwalzen aufweisen. Je nach Einsatzgebiet und Bodenbeschaffenheit haben diese Alternativen ihre eigenen Vorzüge.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Gerätes ist die Absorption von Mikrowellenleistung durch im Erdboden enthaltene Feuchtigkeit und auch durch oberhalb des Erdbodens stehenden Bewuchs nachteilig, da die darin absorbierte Leistung zur angestrebten nachhaltigen Beseitigung des Niederflurbewuchses nicht mehr zur Verfügung steht, die nur bewirkt werden kann, wenn ausreichend Mikrowellenstrahlung bis zum Wurzelwerk vordringt. Die Verlustleistung kann durch vorgeschaltete Vortrocknung und Vorverödung des aus dein Boden ragenden Pflanzenteils reduziert werden. Es ist deshalb gemäß Anspruch 3 mit Vorteil vorgesehen, daß an dein Gerät ein IR-Strahler derart angeordnet ist, daß dessen Wirkbereich in Fahrtrichtung, vor dein Wirkbereich des Mikrowellenstrahlers liegt. Dieser IR-Strahler verödet den aus dem Boden ragenden Pflanzenteil und sorgt für eine Trocknung des Bodens, bevor Mikrowellenstrahlung auf diesen Bereich einwirkt. Die Verlustleistung wird dadurch verringert und die Mikrowellenleistung kann effektiver auf das Wurzelwerk übertragen werden.

Als weiterer Vorteil wird erreicht, daß der bereits bearbeitete Bodenbereich anhand der verödeten Pflanzen erkennbar ist. Bei Einsatz allein eines Mikrowellen strahlers stellt sich eine erkennbare Veränderung erst nach mehreren Stunden ein, so daß der schon mit Mikrowellenstrahlung überstrichene Bodenbereich zunächst nicht vom unbearbeiteten zu unterscheiden wäre.

Mikrowellen haben eine erhebliche Reichweite und stellen deshalb eine potentielle Gefahrenquelle für den Benutzer des erfindungsgemäßen Gerätes und die Umgebung dar, wenn nicht durch Abschirmeinrichtungen sichergestellt ist, daß die Mikrowellenstrahlung einzig und allein in Richtung auf den Niederflurbewuchs wirken kann. Es ist deshalb gemäß Anspruch 4 vorteilhaft, daß das Gerät Abschirmeinrichtungen gegen seitlichen und nach oben gerichteten Austritt von Mikrowellenstrahlung aufweist.

Eine Abschirmung kann z.B. erreicht werden, indem die Abschirmeinrichtungen aus einem mikrowellenabsorbierenden Material hergestellt sind. In diesem Fall können die Abschirmeinrichtungen selber eine Gefahrenquelle darstellen, wenn die absorbierte Leistung ausreicht, die Abschirmeinrichtung erheblich zu erwärmen. Derartige Probleme werden dadurch vermieden, daß die Abschirmeinrichtungen aus einem mikrowellenreflektierenden Material hergestellt sind. Zudem steht in einem solchen Fall die gesamte vom Mikrowellengenerator erzeugte Mikrowellenleistung zur Beseitigung des Niederflurbewuchses zur Verfügung.

Gemäß Anspruch 5 ist es vorteilhaft, daß die seitlichen Abschirmeinrichtungen als Schürze ausgebildet sind. Es ist dadurch ermöglicht, daß die abschirmende Einrichtung sich Bodenwellen anpassen kann. Auch bei unebenem Gelände kann somit keine Mikrowellenstrahlung in gefährdender Weise auf den Benutzer des Gerätes und die Umgebung einwirken.

Gemäß Anspruch 6 ist es vorteilhaft, daß mehrere Mikrowellenstrahler vorgesehen sind. Es läßt sich dadurch erreichen, daß die zur Pflanzenbeseitigung benötigte Einwirkzeit verringert wird, bzw. daß ein größerer Flächenbereich gleichzeitig mit Mikrowellenstrahlung beaufschlagbar ist. In beiden Fällen ergibt sich eine vorteilhafte Zeitersparnis.

Die mehreren Mikrowellenstrahler ließen sich z.B. schachbrettmusterartig oder in Bewegungsrichtung nebeneinander anordnen. Es ist allerdings gemäß Anspruch 7 vorteilhaft, daß die mehreren Mikrowellenstrahler in Bewegungsrichtung hintereinander angeordnet sind. Mit dieser Anordnung kann das Gerät schneller über den Bodenbereich hinweg bewegt werden, und eine größere Fläche in kurzer Zeit bearbeitet werden.

Aus der erfindungsgemäßen Anordnung der Abschirmeinrichtungen ergibt sich unterhalb des Gerätes ein nahezu vollständig nach außen abgeschlossenes Volumen. Von der Mikrowellenstrahlung verdampftes Wasser sammelt sich als Wasserdampf in diesem Volumen. Dies ist aus zweierlei Gründen nachteilig. Zum einen führt der Wasserdampf zu Mikrowellenabsorption. Zum anderen kann der Mikrowellengenerator und das Material von aufsteigender Feuchtigkeit angegriffen werden. Es ist deshalb nach Anspruch 8 vorteilhaft, daß das Gerät eine Absaugvorrichtung aufweist, mit der das von den Abschirmeinrichtungen und dem Boden umgebene Volumen absaugbar ist.

Der Schutz des Mikrowellengenerators gegen Feuchtigkeitseintritt kann weiterhin durch die Merkmale des Anspruchs 9 verbessert werden. Es wird dort vorgeschlagen, ein erfindungsgemäßes Gerät, das einen Schlitzhohlleiter zur Führung der Mikrowellenstrahlung vom Mikrowellengenerator zur Abstrahleinrichtung beinhaltet, mit einer Ausblaseinrichtung zu versehen, mit der der Schlitzhohlleiter ausblasbar ist. Diese Maßnahme führt zu einer verlängerten Lebensdauer und einer verminderten Störanfälligkeit des Mikrowellengenerators, sowie zu einer verminderten Dämpfung der im Hohlleiter geführten Strahlung.

Die genaue Art des Mikrowellengenerators ist für das erfindungsgemäße Gerät unerheblich. Es kann sich z.B. um ein Magnetron handeln.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen beispielhaft erläutert werden. Es zeigen:
1 in stark vereinfachender Darstellung das Grundprinzip eines gattungsgemäßen Gerätes zur thermischen Beseitigung von Niederflurbewuchs,
2 ein Gerät wie in 1 mit einem zusätzlichen IR-Strahler, der in Bewegungsrichtung vorn am Gerät angeordnet ist,
3 einen Hohlleiter mit bodenseitigen Schlitzen als Abstrahleinrichtung in einer Ansicht von unten,
4 ein erfindungsgemäßes Gerät in einer Teilschnittdarstellung, und
5 einen Schnitt des in 4 gezeigten Gerätes entlang der Linie 5-5.
In 1 ist in schematisierter Darstellung das Grundprinzip eines gattungsgemäßen Gerätes 1 zur thermischen Beseitigung von Niederflurbewuchs mit einem Mikrowellenstrahler als Wärmeerzeuger dargestellt. Das Gerät 1 zur Beseitigung von Niederflurbewuchs 2 besteht dabei aus einem Mikrowellengenerator 3, der z.B. ein Magnetron sein kann. An diesem Generator 3 schließt sich unmittelbar eine im gezeigten Beispiel als Horn ausgebildete Abstrahleinrichtung 4 an. Die vom Generator 3 erzeugte und von der Abstrahleinrichtung 4 abgestrahlte Mikrowellenstrahlung 5 wird in Richtung auf den Niederflurbewuchs 2 abgestrahlt. Ein Teil der Mikrowellenstrahlung 5 wird vom aus dem Erdboden 8 ragenden Pflanzenteil 6 des Niederflurbewuchses 2 absorbiert, während ein anderer Teil in den Erdboden 8 bis zum Wurzelwerk 7 vordringen kann und dort zu einer abtötenden Erwärmung desselben führt.
In 2 ist das bereits in 1 gezeigte Gerät 1 zusätzlich mit einem IR-Strahler 10 ausgestattet, der über einen Haltearm 11 am Mikrowellengenerator 3 befestigt ist. Der IR-Strahler 10 ist dabei derart angeordnet, daß der Wirkbereich der von ihm emittierten IR-Strahlung 12 in Bewegungsrichtung X vor dem Wirkbereich der Mikrowellenstrahlung 5 liegt. Aufgrund der IR-Strahlung 12 wird der aus dem Erdboden 8 ragende Pflanzenteil 6' verödet und der Erdboden 8 selber getrocknet.
3 zeigt in einer Ansicht von unten einen erfindungsgemäßen Schlitzhohlleiter 20, der das Horn aus 1 und 2 als Abstrahleinrichtung 4 ersetzt. Die Abmessungen des Schlitzhohlleiters 20 sind dabei derart gewählt, daß die vom Mikrowellengenerator 3 erzeugte elektromagnetische Mikrowellenstrahlung 5 in ihm geführt werden kann. Die Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung 5 sei als Lambda (λ) bezeichnet. Auf der Bodenseite 21 des Schlitzhohlleiters 20 sind Schlitze 22' und 22'' angeordnet, die mit alternierendem Vorzeichen unter demselben Winkel ϕ bzw. –ϕ schräg zur Längsachse L des Schlitzhohlleiters 20 verlaufen. Mittels eines Schiebers 23 läßt sich die Länge des Schlitzhohlleiters 20 derart verändern, daß sich in dessen Inneren eine stehende Welle ausbildet, bei der das Amplitudenmaximum am Ort der Schlitze 22', 22'' ausgebildet ist. Es versteht sich, daß die Mittelpunkte der Schlitze 22', 22'' äquidistant zueinander mit einem Abstand von λ angeordnet sind, der Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung 5.
4 zeigt exemplarisch eine fahrbare Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gerätes 1 in einer Teilschnittansicht, wobei lediglich das Gehäuse und die Abschirmung des Gerätes 1 geschnitten dargestellt ist. 5 zeigt einen Schnitt dieses Gerätes 1 entlang der Linie 5-5.
Das Gehäuse besteht aus einem ersten umgekehrt U-förmigen Gehäuseteil 30a, auf dem ein zweites, ebenfalls umgekehrt U-förmiges Gehäuseteil 30b aufgesetzt ist. In dem von diesen beiden Teilen 30a, 30b eingeschlossenen Raum 31 und auf dem Gehäuseteil 30a befestigt sind im dargestellten Fall drei Mikrowellengeneratoren 3 angeordnet, deren Energieversorgungseinrichtungen hier nicht dargestellt sind.
Auf der in Bewegungsrichtung X vorderen und hinteren Seite des Gehäuses 30a, 30b sind jeweils links und rechts in Abstand von der Mittelachse des Gerätes 1 Achsträger 33 angebracht, zwischen denen die Achsen 34 zylindrischer Laufwalze 35 drehbar befestigt sind. Von diesen Achsträgern 33 wird weiterhin ein IR-Strahler 10 gehalten, der IR-Strahlung 12 in Richtung auf den Erdboden 8 abstrahlt.
Mittels eines ebenfalls vorne am Gehäuse 30a, 30b befestigten Kupplungsarms 36 kann das gesamte Gerät 1 an eine beliebige, nicht gezeigte Zugmaschine, z.B. einen handelsüblichen Traktor, angehängt werden. Zur Abschirmung gegen seitlichen Austritt von Mikrowellenstrahlung 5 weist das untere Gehäuseteil 30a randseitig umlaufend eine flexible Schürze 37 auf. Zur Abschirmung gegen nach oben austretender Mikrowellenstrahlung 5 dient das untere Gehäuseteil 30a.
Wie in 5 zu erkennen stehen die Mikrowellengeneratoren 3 jeweils über einen das untere Gehäuseteil 30a durchsetzenden Hohlleiterbogen in Verbindung mit Schlitzhohlleitern 20, wie sie exemplarisch in 3 erläutert wurden. In diesen Hohlleitern 20 wird die von den Generatoren 3 erzeugte Mikrowellenstrahlung 5 geführt und über die bodenseitig darin ausgebildeten Schlitze 22', 22'' in Richtung auf den Niederflurbewuchs 2 abgestrahlt.
Zwischen den drei zu den Generatoren 3 gehörenden Schlitzhohlleitern 20 sind auf der Unterseite des Gehäuseteils 30a Trennbleche 38 angeordnet, die die Einwirkung der Mikrowellenstrahlung 5 auf benachbarte Schlitzhohlleiter 20 verhindern
Auf der Oberseite des zweiten Gehäuseteils 30b ist zum einen eine Absaugvorrichtung 40 angeordnet, die über zwei Saugschläuche 41, die die Gehäuseteile 30a und 30b durchlaufen, mit dem zwischen dem unteren Gehäuseteil 30a und dem Erdboden 8 umschlossenen Volumen kommunizierend verbunden ist, und den sich in diesem Raum ansammelnden Wasserdampf absaugen kann. Zum anderen ist auf dem Gehäuseteil 30b eine Ausblasvorrichtung 42 angeordnet, die über eine mit einem Ventil 43 versehene Leitung 44 mit den Schlitzhohlleitern 20 verbunden ist, und diese mit trockener Luft ausbläst, wobei die Ausblasluft aus den Schlitzen 22', 22'' im Schlitzhohlleiter 20 wieder austreten kann.

Claims

Gerät zur thermischen Beseitigung von Niederflurbewuchs, mit einem Mikrowellenstrahler als Wärmeerzeuger, der einen Mikrowellengenerator (3) und eine Mikrowellenstrahlung auf den Boden (2) abstrahlende Abstrahleinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstrahleinrichtung ein in Gebrauchsstellung im wesentlichen parallel zum Boden ausgerichteter Schlitzhohlleiter (20) ist, dessen Schlitze (22', 22'') in einer in Gebrauchsstellung dein Boden (2) zugewandten Seite des Schlitzhohlleiters (20) ausgebildet sind.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät (1) fahrbar ausgebildet ist.
Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein IR-Strahler (10) derart an dem Gerät (1) angeordnet ist, daß ein Bereich mit IR- Strahlung (12) beaufschlagbar ist, der in Bewegungsrichtung (X) vor dein mit Mikrowellenstrahlung (5) beaufschlagten Bereich liegt.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Gerät Abschirmeinrichtungen gegen seitlichen und nach oben gerichteten Austritt von Mikrowellenstrahlung (5) vorgesehen sind.
Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Abschirmeinrichtungen als Schürze (37) ausgebildet sind.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Mikrowellenstrahler (3) vorgesehen sind, wobei sich die von diesen mit Mikrowellenstrahlung (5) beaufschlagten Bodenbereiche mit benachbarten Bodenbereichen teilweise überlappen.
Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Bodenbereiche in Bewegungsrichtung (X) hintereinander angeordnet sind.
Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Absaugvorrichtung (40) vorgesehen ist, mit der das von den Abschirmeinrichtungen und dein Erdboden (8) umgebene Volumen absaugbar ist.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitzhohlleiter (20) mit einer Ausblaseinrichtung (42, 43, 44) ausblasbar ausgebildet ist.