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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Tötung von Insekten
und Milben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 197 22 047
C1 ist ein Verfahren zur Bekämpfung von Holzschädlingen
bzw. pflanzlichen Schädlingen bekannt, bei welchem Kaltgas, beispielsweise
Stickstoff, Sauerstoff oder flüssige Luft bei einer Temperatur
von 10 bis –196°C, so schnell und in solcher Menge
in einen zu behandelnden Zwischenraum eingeleitet wird, dass in
diesem Zwischenraum vorhandene Insekten in jedem Entwicklungsstadium
durch die Kälteeinwirkung abgetötet werden.
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Gegenstand
der
DE 295 01 532
U1 ist eine Vorrichtung zur Vernichtung von Unkraut mittels
Kältegas, wobei dort Messgeräte in der Stickstoff-
und Sauerstoffabgabeleitung angebracht sind, und das Verhältnis
von Stickstoff und Sauerstoff gemäß einem Sollwert
geregelt wird.
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Schließlich
zeigt die
DE 36 33
637 C2 eine Regulierung des Zustromvolumens von Sauerstoff
in eine Behandlungskammer als Folge einer Sauerstoffmessung in der
Behandlungskammer, allerdings anhand eines Verfahrens und einer
Anlage zur Erzeugung einer Behandlungsatmosphäre für
die Behandlung rheumatisch erkrankter Personen durch Tieftemperaturtherapie.
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Bei
den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zur Tötung
von Insekten und Milben ist es problematisch, dass diese entweder
mit flüssigem Stickstoff oder mit flüssigem Sauerstoff oder
mit synthetischer Luft arbeiten, wobei im letzten Falle die synthetische
Luft in flüssiger Form in einem solchen Verhältnis
von Stickstoff und Sauerstoff gelagert wird, dass nach dem Verdampfen
der Mischung ein Konzentrationsverhältnis von Stickstoff
zu Sauerstoff entsteht, welches etwa dem Verhältnis in
der Atmosphäre entspricht, also ungefähr 80% Stickstoff gegenüber
20% Sauerstoff.
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Arbeitet
man mit flüssigem Stickstoff, ergibt sich der Nachteil,
dass der Behandlungsraum, zum Beispiel ein Büroraum, mit
Stickstoff geflutet wird und der Stickstoff durch Ritzen und Lücken
in dem zu behandelnden Raum, zum Beispiel einem Zimmer, in Nachbarräume, Kellerräume
oder aufgrund seines gegenüber der Luft höheren
spezifischen Gewichts in die Kanalisation strömt und dort
eine lebensfeindliche Umgebung erzeugt. Personen, die sich in diesen Räumen
aufhalten, können ersticken. Mit flüssigem Stickstoff
kann daher nur gearbeitet werden, wenn sichergestellt ist, dass
keine Gefährdung durch Dritte vorliegt und die beteiligten
Personen schwere Atemschutzvorrichtungen tragen.
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Bei
der Behandlung mit flüssigem Sauerstoff ergibt sich die
Gefahr der hohen Explosivität und Feuergefährlichkeit.
Beispielsweise würde ein offenes Feuer oder auch nur ein
Funken genügen, um einen Brand oder eine Explosion auszulösen.
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Aber
auch die Vorgehensweise mit synthetischer Luft, also einem Gemisch
von flüssigem Stickstoff und flüssigem Sauerstoff
in einem Gefäß, ist problematisch, da der Sauerstoff
aufgrund seines Siedepunkts von –183°C, der gegenüber
dem Siedepunkt des Stickstoffs von –196°C höher
liegt, später verdampft. Somit führt eine Lagerung
der synthetischen Luft dazu, dass sich das Verhältnis von
Stickstoff zu Sauerstoff zugunsten des Sauerstoffs ändert, wobei
im Extremfall nach einer längeren Lagerzeit nur noch Sauerstoff
in dem Behälter ist. Mit erhöhten Sauerstoffkonzentrationen
darf jedoch aus den oben genannten Gründen nicht gearbeitet
werden.
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Es
besteht daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Tötung
von Insekten und Milben so weiterzubilden, dass keine Gefahr für
die Umgebung besteht.
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Gelöst
wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs
1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden unter
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert.
Diese zeigen:
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1:
einen Schaltplan einer ersten Ausführungsform der Erfindung
zur Erzeugung eines synthetischen, homogenen Kaltgasgemisches aus
Stickstoff und Sauerstoff; und
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2:
einen Schaltplan einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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Die
in den 1 und 2 dargestellte Vorrichtung nach
der Erfindung zum Töten von Insekten/Milben in jedem Entwicklungsstadium
enthält einen Stickstofftank 2, welcher flüssigen
Stickstoff enthält, und einen Sauerstofftank 4,
welcher flüssigen Sauerstoff enthält. Ein Stickstoffauslass 6 des
Stickstofftankes 2 ist über eine Stickstoffabgabeleitung 8 mit
einem T-förmigen oder Y-förmigen oder andersförmigen
Verbindungselement 10 verbunden, mit welchem auch ein Sauerstoffauslass 12 des
Sauerstofftankes 4 durch eine Sauerstoffabgabeleitung 14 verbunden
ist. Dadurch wird der Stickstoff mit dem Sauerstoff im Verbindungselement 10 oder
an einem Auslass 16 des Verbindungselements 10 zu
einem Stickstoff-Sauerstoff-Gemisch miteinander vermischt. Die Vermischung
wird in einer Gemischleitung 18 fortgesetzt, beispielsweise
ein Schlauch oder ein Rohr, welche an den Auslass 16 des
Verbindungselements 10 angeschlossen ist und an ihrem stromabwärtigen
Ende einen Gemischauslass 20 aufweist, welcher in einen
zu behandelnden Raum 22 oder eine zu behandelnde Kältekammer
gerichtet ist. Die Gemischleitung 18 ist durch eine Öffnung 24 einer
Wand 26 hindurch in den zu behandelnden Raum 22 geführt.
Ventilatoren 27 im Raum Verteilen das Kaltgasgemisch in
jeden Winkel.
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Je
dichter der zu behandelnde Raum 22 abgedichtet ist, desto
weniger Kaltgasgemisch kann aus ihm unerwünscht entweichen.
Es ist aber unbedingt notwendig, dass der Überdruck, der
im Raum durch das Kaltgasgemisch beim Vergasen entsteht, aus dem
zu behandelnden Raum nach Abgabe der Kälte entweichen kann.
Während bei Verwendung von Sauerstoff als Kaltgas allein
oder bei Stickstoff als Kaltgas allein eine druckgasdichte Abdichtung des
zu behandelnden Raumes 22 unter Berücksichtigung
der notwendigen Auslassöffnung zur Druckentlastung (ein
Rohr oder eine Öffnung im Gebäude), die das überschüssige
Kaltgas gezielt ableitet, erforderlich wäre, ist eine druckgasdichte
Abdichtung des zu behandelnden Raumes 22 bei der Erfindung
unter Berücksichtigung des Überdruckausgleichs
zwar erwünscht, jedoch aus Sicherheitsgründen
nicht erforderlich. Das Kaltgasgemisch hat eim Konzentrations-Anteilsverhältnis
von Stickstoff und Sauerstoff, wie es auch in der normalen sauberen
Atmosphärenluft vorhanden ist, und ist deshalb ungefährlich.
Eine Auslassöffnung 29 zur Druckentlastung kann
ein geöffnetes Fenster oder eine geöffnete Tür
oder ein Rohr oder ein Schlauch oder eine besondere Wandöffnung
sein. Die Auslassöffnung 29 kann ein Überdruckventil
enthalten, durch welches sie jeweils nur bei einem vorbestimmten
Mindest-Überdruck öffnet.
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Die
zu tötenden Insekten/Milben können in dem zu behandelndem
Raum 22 oder in einer Kältekammer oder in einem
darin vorhandenen Gut sein, beispielsweise in Dachbalken, Böden,
Wänden, Möbelstücken 28, Ritzen
und Fugen des Raumes 22 oder in einem Vorratsbehälter 30.
Die Insekten können beispielsweise in Krankenhäusern
und Hotels auch in Betten, Vorhängen, Polstermöbeln
sein, oder in Gaststätten, Bäckereien, Kaufhäusern
und Privathaushalten, und zwar in dortigen Schrankfächern, Maschinen
und Geräten.
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In
der Stickstoffabgabeleitung 8, in der Stickstoff flüssig
vorliegt, befindet sich, vorzugsweise an ihrem Anfang unmittelbar
am Stickstoffauslass 6 des Stickstofftankes 2,
ein erstes Volumenmessgerät oder Massenmessgerät
bzw. ein Durchgangsventil 32 zur Messung der durch die
Stickstoffabgabeleitung 8 pro Zeiteinheit hindurchströmenden
Volumenmenge oder Massenmenge und/oder anderer Parameter an flüssigem
Stickstoff und zur Erzeugung eines der Messung entsprechenden elektrischen
Stickstoffmengensignals über eine Stickstoffmengensignalleitung 34 an
eine elektrische oder elektronische Regeleinrichtung 36.
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In
der Sauerstoffabgabeleitung 14 befindet sich, vorzugsweise
an ihrem stromabwärtigem Anfang am Sauerstofftank 4 unmittelbar
am Sauerstoffauslass 12, ein zweites Volumenmessgerät
oder Massenmessgerät oder Durchgangsventil 38 zur Messung
der pro Zeiteinheit durch die Sauerstoffabgabeleitung 14 strömenden
Volumenmenge oder Massenmenge an flüssigem Sauerstoff und
zur Erzeugung eines entsprechenden Sauerstoffmengensignals durch
eine Sauerstoffmengensignalleitung 40 an die Regeleinrichtung 36.
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Der
Regeleinrichtung 36 ist ein Soll-Wert für das
Verhältnis von Stickstoffmenge zu Sauerstoffmenge (oder
Sauerstoffmenge zu Stickstoffmenge) vorgegeben, entweder gespeichert
oder durch einen externen Sollwertgeber zugeleitet. Die Regeleinrichtung 36 regelt über
ein Stellglied, beispielsweise in Form eines Regelventils 44,
in der Sauerstoffabgabeleitung 14 die Sauerstoffabgabe
in Abhängigkeit von den Stickstoffmengensignalen auf der
Stickstoffmengensignalleitung 34 und den Sauerstoffmengensignalen
auf der Sauerstoffmengensignalleitung 40 sowie dem Verhältnis-Sollwert
durch Einstellung des Regelventils 44 in der Sauerstoffabgabeleitung 14 derart,
dass aus dem Gemischauslass 20 am stromabwärtigen
Ende der Gemischabgabeleitung 18 ein homogenes kaltes Stickstoff-Sauerstoff-Gemisch 46 ausströmt,
dessen Stickstoff-Sauerstoff-Verhältnis ungefähr
gleich ist wie in der atmosphärischen Luft außerhalb
des zu behandelnden Raumes 22. Dabei wird eine geographische
Höhe zwischen Meereshöhe und 3000 m zugrunde gelegt,
in welcher sich die Luft befindet.
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Das
homogene Kaltgasgemisch 46 enthält somit zwischen
77 und 80, vorzugsweise 79 Volumen-% Stickstoff, und zwischen 23
und 20, vorzugsweise 21 Volumen-% Sauerstoff. Beide zusammen ergeben
vorzugsweise 100 Volumen-%, da vorzugsweise keine weiteren Kaltgase
beigemischt werden. Die Hauptbestandteile von trockener Luft bei
Normalnull (Meereshöhe) sind 78,084 Volumen-% Stickstoff und
20,942 Volumen-% Sauerstoff. Die Massenanteile sind dabei 75,518%
Stickstoff und 23,135% Sauerstoff. Demgemäß beträgt
auch bei der Erfindung das Massenanteils-Verhältnis mindestens
ungefähr 75,518 zu 23,135.
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Aus
Sicherheitsgründen, damit das in den Raum 22 einströmende
Kaltgasgemisch 46 oder ein aus diesem Raum entweichender
Teil des Kaltgasgemisches 46 tatsächlich das für
Menschen und Tiere ungefährliche Mischungsverhältnis
von Stickstoff und Sauerstoff hat, wie dies auch in sauberer atmosphärischer
Luft vorhanden ist, kann in dem zu überwachenden Raum 22 zusätzlich
ein Sauerstoffüberwachungsgerät 48 angeordnet
werden. Das Sauerstoffüberwachungsgerät 48 kann
zur Erzeugung eines Alarmsignals und/oder zur Erzeugung eines Warnsignals
auf einer Warnsignalleitung 50 ausgebildet sein, um durch
das Warnsignal die gesamte Vorrichtung automatisch abzuschalten,
insbesondere die Abgabe von Stickstoff aus dem Stickstoffbehälter 2 und
die Abgabe von Sauerstoff aus dem Sauerstoffbehälter 4,
wenn das Mischungsverhältnis dieser beiden Gase um einen
vorbestimmten Wert von dem idealen Wert von reiner Luft abweicht.
Die Abschaltung der Sauerstoffabgabe kann durch das Regelventil 44 erfolgen,
Die Abschaltung der Abgabe von Stickstoff aus dem Stickstoffbehälter 2 kann
durch ein in der Stickstoffabgabeleitung 8 angeordnetes Ventil 54 erfolgen.
Dieses Stickstoff-Regelventil oder Stickstoff-Abschaltventil 54 kann über
eine Steuerleitung 52 von einer Steuervorrichtung betätigt
werden, wobei diese Steuereinrichtung die Regeleinleitung 36 sein
kann. Zur Vermeidung von gefährlichen Überdrücken
kann der Stickstofftank 2 oder die Stickstoffabgabeleitung 8 mit
einem Überdruckventil 54 und/oder einem Druckmesser 56 versehen
sein. Ferner kann zur Vermeidung von gefährlichen Überdrücken
der Sauerstofftank 4 oder die Sauerstoffabgabeleitung 14 mit
einem Überdruckventil 58 und/oder einem Druckmesser 60 versehen
sein.
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Der
flüssige Stickstoff im Stickstofftank 2 kann beispielsweise
ungefähr –200°C haben. Die Siedetemperatur
liegt bei –195,90°C. Die Gefriertemperatur bei –210°C.
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Der
flüssige Sauerstoff im Sauerstofftank 4 kann beispielsweise
ungefähr –190°C haben. Die Siedetemperatur
liegt bei –183,10°C. Die Gefriertemperatur liegt
bei –219°C.
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Bei
der Abgabe von flüssigem Stickstoff durch die Stickstoffabgabeleitung 8 und
bei der Abgabe von flüssigem Sauerstoff durch die Sauerstoffabgabeleitung 14 entsteht
ein Kälteverlust. Spätestens beim Austritt aus
dem Gemischauslass 20 der Gemischabgabeleitung 18 haben
sich die beiden Stoffe bereits soweit erwärmt oder werden
sie soweit erwärmt werden, dass sie in dem zu behandelnden Raum 22 in
gasförmiger Form als Kaltgasgemisch 46 vorliegen.
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Die
beiden Massenmessgeräte bzw. Durchgangsventile 32 und 38 könnten
auch stromabwärts vom Stickstofftank 2 bzw, vom
Sauerstofftank 4 angeordnet werden, wo der flüssige
Stickstoff bzw. der flüssige Sauerstoff bereits teilweise
oder vollständig vom flüssigen Zustand in den
gasförmigen Zustand übergegangen ist. Dann wird
es jedoch schwieriger, mit einem Messgerät 32 bzw. 38 die
genaue Masse an Stickstoff bzw. Sauerstoff zu messen, welche durch
die Stickstoffabgabeleitung 8 bzw. die Sauerstoffabgabeleitung 14 pro
Zeiteinheit hindurchströmt.
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Die
abzutötenden Insekten/Milbentiere haben in jedem Entwicklungsstadium
wie z. B. Eier, Larven, Puppen und fertiges Insekt, bzw. in der
Entwicklung von Milbentieren, Eier, Larven, Nymphen, adulte Milbentiere,
von Natur aus die Fähigkeit, sich langsamen Temperaturänderungen
anzupassen, ohne Schaden zu nehmen. Deshalb ist es wichtig, dass
die zur Abtötung der Insekten/Milben erforderliche Minustemperatur
des Kaltgasgemisches 46 an der Stelle, wo die Insekten/Milben
sind, in so kurzer Zeit erreicht wird, dass sich die Insekten/Milben
nicht adaptieren können, sondern absterben. Deshalb wird
gemäß der Erfindung die Temperaturänderung
am Ort der abzutötenden Insekten/Milbrm von der dort normalerweise
herrschenden Temperatur auf die abzutötende Minustemperatur
so schnell wie möglich in wenigen Stunden oder in weniger
als einer Stunde ausgeführt. In jedem Falle sollte die
Temperaturänderung in weniger als 24 Stunden erzeugt werden,
vorzugsweise innerhalb von sechs Stunden oder vorzugsweise noch
innerhalb von wenigen Minuten. Die Temperaturänderung in
dem zu behandelnden Raum 22 oder in einer Kältekammer
wird vorzugsweise innerhalb von wenigen Minuten, oder wenigen Sekunden
unter einer Minute erreicht, während es selbstverständlich etwas
länger dauert, bis diese Temperatur auch ein zu behandelndes
Objekt 28 oder 30 durchdringt.
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Die
Zeitdauer für die Temperaturänderung auf die erforderlichen
Minusgrade ist umso kürzer, je kälter das Kaltgasgemisch 46 in
den zu behandelnden Raum und dort zu den Insekten/Milben gelangt. Das
Kaltgasgemisch 46 ist umso kälter, je kürzer
die Strömungswege vom Stickstofftank 2 bzw. vom
Sauerstofftank 4 zu den Insekten/Milben sind. Deshalb sollte
die Stickstoffleitung 8, die Sauerstoffabgabeleitung 14 und
die Gemischabgabeleitung 18 so kurz wie möglich
sein, Ferner sollte der Gemischauslass 20 der Gemischabgabeleitung 18 in
dem zu behandelnden Raum 22 möglichst nahe bei
den abzutötenden Insekten/Milben positioniert werden, beispielsweise
direkt gegen die Insekten/Milben oder das Gut gerichtet werden,
in welchem sich die Insekten/Milben befinden, beispielsweise Holz 28 oder
das Innere eines Vorratsbehälters 30.
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Aus
diesen Gründen sollte die Minustemperatur des Kaltgasgemisches 46,
welches aus dem Gemischauslass 20 in den zu behandelnden
Raum 22 strömt, so kalt wie möglich sein,
mindestens –1°C, vorzugsweise tiefer als –20°C
sein, vorzugsweise mindestens –40°C und noch bevorzugter
mindestens –60°C betragen. Je tiefer die Minustemperatur
des Kaltgasgemisches ist, desto schneller und sicherer werden die
abzutötenden Insekten/Milben getötet.
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Gemäß der
Erfindung wird der zu behandelnde Raum oder die Kältekammer
mit dem Kaltgasgemisch 46 in kürzester Zeit vollständig
gefüllt. Dazu werden auch Ventilatoren 27 eingesetzt,
die das homogene Kaltgasgemisch 46 auch in den letzten
Winkel des Raumes befördern. Der Füllvorgang erfolgt mit
einer so großen Volumenmenge des Kaltgasgemisches 46 pro
Zeiteinheit, dass der zu behandelnde Raum oder die Kältekammer
in kürzest möglicher Zeitdauer vollständig
gefüllt ist und der Überdruck durch die vergasten
Gasmengen kontrollierbar bleibt, vorzugsweise in weniger als einer
Stunde, vorzugsweise in wenigen Minuten, beispielsweise in weniger als
30, 15, 10, 5 oder 1 Minute. Je kleiner der zu behandelnde Raum
oder die Kältekammer ist, desto schneller kann sie mittels
einer bestimmten Vorrichtung unter Zuhilfenahme von Ventilatoren 27 mit
dem Kaltgasgemisch unter Beachtung des Überdrucks gefüllt
werden.
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Der
Unterschied von 2 zu 1 ist, dass
bei der Ausführungsform von 2 die Stickstoffabgabeleitung 8 und
die Sauerstoffabgabeleitung 14 nicht zu einer Gemischleitung
miteinander zusammengeführt werden, sondern getrennt in
den zu behandelnden Raum geführt werden. Hierbei wird der
flüssige oder gasförmige Stickstoff über
die Stickstoffabgabeleitung 8 an deren stromabwärtigem Stickstoffabgabeauslass 62 in
den zu behandelnden Raum 22 unter Einbeziehung von Ventilatoren 27 geleitet.
Der flüssige oder gasförmige Sauerstoff des Sauerstofftanks 4 wird über
die Sauerstoffabgabeleitung 14 durch einen Sauerstoffabgabeauslass 64 am stromabwärtigen
Ende der Sauerstoffabgabeleitung 14 in den zu behandelnden
Raum 22 eingeleitet. Falls der Stickstoff und/oder der
Sauerstoff am Abgabeauslass 62 bzw. 64 noch in
flüssiger Form vorliegt, vergast er unmittelbar beim Austritt
aus diesem Abgabeauslass 62 bzw. 64.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform der Erfindung kann in den 1 und 2 die
Regeleinrichtung 36 derart ausgebildet sein, dass die Abgabe
von flüssigem Sauerstoff in Abhängigkeit von dem
Messergebnis des Sauerstoffsensors 48, welcher in dem Raum 22 oder
in der Kältekammer angeordnet ist, die Abgabe von flüssigem
Sauerstoff derart geregelt wird, dass das homogene Kaltgasgemisch
das genannte Mischungsverhältnis von Stickstoff zu Sauerstoff
oder von Sauerstoff zu Stickstoff hat.
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Unter
dem Begriff Masse wird jeweils insbesondere die molekulare Masse
(Molmasse) verstanden.
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Beim
Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat
es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Regelungseinrichtung 36 bei
Inbetriebnahme der Vorrichtung, also vor jedem neuen Einsatz, die
Ventile 44 und 50 während einer Anlaufphase
kontinuierlich öffnet. Damit wird zunächst eine
geringe Menge an Gasen (Sauerstoff bzw. Stickstoff) in den Behandlungsraum
gegeben, welche gleichzeitig, entweder durch das Durchflussmessgerät
oder den Gasdetektor, gemessen wird, so dass bereits bei einem geringen
Gasdurchfluss und einer geringen Gaskonzentration im Behandlungsraum 22 eine
Einregelung des Gaszustroms stattfindet und damit ein Überschießen der
Konzentration einer der beiden Gaskomponenten weitgehend ausgeschlossen
werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19722047
C1 [0002]
- - DE 29501532 U1 [0003]
- - DE 3633637 C2 [0004]