-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Tötung von Insekten und Milben
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Es
besteht daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Tötung von
Insekten und Milben so weiterzubilden, dass keine Gefahr für die Umgebung
besteht.
-
Gelöst wird
diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind
den Unteransprüchen
entnehmbar.
-
Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen näher
erläutert.
Diese zeigen:
-
1:
einen Schaltplan einer ersten Ausführungsform der Erfindung zur
Erzeugung eines synthetischen, homogenen Kaltgasgemisches aus Stickstoff
und Sauerstoff; und
-
2:
einen Schaltplan einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
-
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.
-
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 ein 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Der
flüssige
Stickstoff im Stickstofftank 2 kann beispielsweise ungefähr –200°C haben.
Die Siedetemperatur liegt bei –195,90°C. Die Gefriertemperatur
bei –210°C.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Unter
dem Begriff Masse wird jeweils insbesondere die molekulare Masse
(Molmasse) verstanden.
-
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.