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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bekämpfung von Schädlingen, insbesondere zur Behandlung von Mauerwerk oder Fachwerks-Konstruktionen.
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Gerade bei älteren Gebäuden mit einer entsprechend anfälligen Bausubstanz kommt es vor, dass sich durch einen Feuchtigkeitseintrag, meist in Verbindung mit einer ungenügenden Wärmeisolation und unzureichender Luftzirkulation, innerhalb des Mauerwerks ein pflanzlicher Schädlingsbefall, beispielsweise durch Schimmelpilz, bildet.
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Durch die Schimmelbildung und die durch den Schimmelpilz ausgesonderten Stoffwechselprodukte besteht dann eine Gesundheitsgefährdung bei einem längeren Aufenthalt in den jeweiligen Gebäuden, zum Beispiel durch allergische Reaktionen.
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Auch Fachwerkskonstruktionen, insbesondere aus Holz, können aufgrund der erwähnten Ursachen durch pflanzliche Schädlinge befallen sein.
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Bei den innerhalb der Fachwerkskonstruktion verwendeten Holzelementen kann ferner auch ein tierischer Schädlingsbefall, zum Beispiel durch Holzwürmer oder Termiten, auftreten, durch welchen die Konstruktion und somit die Bausubstanz ebenfalls geschädigt wird.
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Sowohl der pflanzliche als auch der tierische Schädlingsbefall müssen, bereits aus gesundheitlichen Gründen, verhindert beziehungsweise vernichtet werden.
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Dies ist gerade im Zuge einer Gebäudesanierung besonders wichtig, da sich Schädlinge bei ungenügender Entfernung immer wieder neu ausbreiten können.
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Die Bekämpfung von Schädlingsbefall erfolgt entweder auf bekannte Art und Weise mittels Chemikalien, wobei diese zugleich auch für die menschliche Gesundheit schädlich sein können, oder aber giftfrei mittels Bestrahlung, beispielsweise durch Mikrowellen. Aus gesundheitlichen Gründen ist stets die giftfreie Schädlingsbekämpfung vorzuziehen.
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Vorrichtungen zur giftfreien Bekämpfung von Schädlingsbefall und zum Trockenlegen der entsprechenden Bausubstanzen sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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Eine derartige Vorrichtung wird beispielsweise in
DE 94 13 736 U1 offenbart. Die darin beschriebene Vorrichtung macht sich das Punktstrahlungsprinzip zur Bekämpfung von Schwamm- und Schädlingsbefall zu nutze. Dabei werden in einem Bestrahlungskopf durch Hochfrequenz-Magnetrone hochfrequente Wechselfelder mit hoher Leistung erzeugt. Diese werden durch die geschlossene Form der Vorrichtung direkt in die zu behandelnden Substanz eingeleitet. Bei dem Auftreffen der Hochfrequenzstrahlung auf den zu behandelnden Bereich werden die Schädlinge abgetötet, indem diese über eine eiweißdenaturierende Grenztemperatur hinaus erhitzt werden. Um die Erwärmung der zu behandelnden Substanz unter dessen kritischem Flammpunkt zu halten wird die Vorrichtung mittels einer einstellbaren Zeitkonstante geregelt.
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In der Druckschrift
DE 297 06 207 U1 wird eine weitere Vorrichtung zur Bekämpfung von Schädlingen beschrieben.
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Das hierbei offenbarte mobile Gerät zur Vernichtung von Schädlingen erzeugt eine hochfrequente elektromagnetische Strahlung, insbesondere im Mikrowellenbereich, welche auf die zu behandelnden Güter oder Stoffe einwirkt. Das Gerät weist dazu einen Geräteträger auf, auf welchem ein Magnetron angeordnet ist. Das Magnetron ist mit einer Antenne verbunden, welche die Hochfrequenzstrahlung aussendet und auf den zu behandelnden Bereich richtet. Auch hier werden Schädlinge im Inneren des zu behandelnden Objekts durch Erhitzen abgetötet.
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Die nach dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zielen darauf ab, Schädlinge vor allem durch direkten „Beschuss” mit Mikrowellen und das damit verbundene Aufheizen des Schädlings selbst zu vernichten.
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Dabei wurde jedoch in mehreren Fällen beobachtet, dass auch nach der Bestrahlung mit herkömmlichen Vorrichtungen auf Basis von Mikrowellenstrahlung die Schädlinge nicht ausreichend effektiv bekämpft worden waren und die Bestrahlung, vor allem in oberflächennahen Bereichen des zu bestrahlenden Objekts, überlebten.
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Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur effektiven Bekämpfung von Schädlingen zu schaffen, welche ein sicheres Abtöten der Schädlinge, auch in oberflächennahen Bereichen von Bausubstanzen, insbesondere Mauerwerk oder Fachwerkskonstruktionen, ermöglicht.
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Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Schädlingsbekämpfung weist wenigstens eine Einrichtung zum Emittieren hochfrequenter Energiestrahlung auf.
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Weiterhin ist einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zumindest eine zusätzliche Wärmequelle zugeordnet.
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Durch die Einrichtung zum Emittieren hochfrequenter Energiestrahlung wird insbesondere Mikrowellenstrahlung erzeugt, welche durch die gattungsgemäße Vorrichtung auf ein durch Schädlinge befallendes und zu behandelndes Objekt gerichtet wird.
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Der Begriff Schädlinge bezeichnet sowohl pflanzliche als auch tierische Organismen, welche eine Bausubstanz befallen können.
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Innerhalb des Objekts kommt es durch die Mikrowellenstrahlung zu einer Erhitzung vor allem der Bereiche, in denen Wasser vorhanden ist. Dabei wird durch die Mikrowellen ein elektrisches Wechselfeld erzeugt, nach dem sich die Moleküle der Flüssigkeit, insbesondere die Wassermoleküle ausrichten. Die immer neue Ausrichtung der Moleküle in der Mikrowellenfrequenz bewirkt Bewegungen und Berührungen der Moleküle innerhalb des Molekülkomplexes, wodurch es wiederum zu Energieübertragungen unter den Molekülen und letztlich zu einer Erhöhung der Temperatur der Flüssigkeit kommt.
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Innerhalb eines biologischen Organismus, insbesondere innerhalb des Schädlings, führt das Hervorrufen der Temperaturerhöhung durch die Mikrowellenstrahlung über eine bestimmte biophysiologische Grenztemperatur hinaus zu einer sogenannten (Hitze-)Denaturierung.
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Dabei wird die Proteinstruktur (Zellstruktur) des Organismus irreversibel verändert, so dass der ursprüngliche Molekülaufbau nicht wieder hergestellt werden kann und der Organismus, beziehungsweise der Schädling somit abstirbt.
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Die biophysiologische Grenztemperatur beschreibt die maximale Temperatur, bei welcher die Zellen des Schädlings in der Lage sind, ihre Funktion zu erfüllen und den Schädling somit am Leben zu erhalten.
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Dies erfolgt prinzipbedingt jedoch nur dann, wenn der Schädling der Mikrowellenstrahlung direkt und ausreichend lange ausgesetzt ist.
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Es wurde jedoch gefunden, dass die Ausbreitung und Verteilung der Mikrowellenstrahlung mitunter sehr ungleichmäßig ausfällt und sich somit innerhalb der zu behandelnden Objekts Bereiche ausbilden, auf die die Mikrowellenstrahlung nur unzureichend einwirkt.
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Befindet sich nun ein Schädling in einem solchen Bereich, so kann es vorkommen, dass dieser der Mikrowellenstrahlung nicht ausreichend lange ausgesetzt ist, um über seine biophysiologische Grenztemperatur hinaus erhitzt und dadurch „denaturiert” zu werden.
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Dieser Nachteil wird teilweise dadurch korrigiert, dass sich der, den Schädling umgebende Bereich, bei Bestrahlung durch Mikrowellen ebenfalls stark aufheizt und somit der Schädling auch durch die Wärmeübertragung aus der Umgebung über seine kritische biophysiologische Grenztemperatur hinaus erhitzt werden und absterben kann.
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Es hat sich weiterhin überraschenderweise gezeigt, dass es während der Bestrahlung mit Mikrowellen innerhalb eines zu behandelnden Objekts mitunter zu einem Abfall der Temperatur in dessen Randbereich, im Folgenden auch Randtemperaturabfall genannt, kommt. Bei dem Randbereich handelt es sich um die dem Inneren des Objekts abgewandten, oberflächennahen Bereiche.
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Der Randtemperaturabfall tritt vornehmlich dann auf, wenn die Randbereiche eine geringe Feuchtigkeit aufweisen oder wenn die Feuchtigkeit in den Randbereichen des zu behandelnden Objekts stark erhitzt wird, und dadurch sehr schnell verdampft und der Randbereich austrocknet. In einer ausgetrockneten Substanz können die Mikrowellenstrahlen nicht mehr ausreichend absorbiert und es kann deren Energie damit nicht ausreichend in Wärme umgewandelt werden. Da das Erhitzen und Verdampfen der Feuchtigkeit im Inneren des zu behandelnden Objekts einen längeren Zeitraum in Anspruch nimmt als in dem Randbereich, ergibt sich ein Abfall der Temperatur zu dem Randbereich hin und dadurch mitunter eine stark ungleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb des Objekts. Dieser nachteilige Effekt kann dadurch verstärkt sein, dass von den Oberflächen Wärmeenergie von dem zu behandelnden Objekt durch Konvektion und Wärmestrahlung an die Umgebung abgegeben wird. Ein Schädling, welcher sich in dem Randbereich des Objekts aufhält und nicht ausreichend lange einer direkten Mikrowellenbestrahlung ausgesetzt ist, kann allein durch hochfrequente Energiestrahlung nicht effektiv bekämpft werden.
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Es wurde gefunden, dass sich die Effektivität einer hochfrequenzstrahlungsbasierten Vorrichtung zur Schädlingsbekämpfung durch eine gezielte Wärmebeaufschlagung von außen, vorrangig in dem oberflächennahen Bereich des zu behandelnden Objekts, deutlich verbessern lässt.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Vorrichtung, mindestens eine zusätzliche Wärmequelle aufweist.
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Die Wärmequelle ist dabei so ausgerichtet, dass die, durch diese emmitierte, Wärme zusätzlich zu der Mikrowellenstrahlung auf das zu behandelnde Objekt trifft und dass neben der Erhitzungswirkung durch die Mikrowellenstrahlung die Wärmequelle besonders vorteilhaft auch die Erhitzung der oberflächennahen Bereiche des Objekts bewirkt.
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Somit wird das zu behandelnde Objekt gleichmäßig erhitzt und der Randtemperaturabfall wirkungsvoll verhindert.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung der zusätzlichen Wärmequelle und des damit verbundenen Aufheizens der Randbereiche des Objekts wird ein, sich in Oberflächennähe befindlicher Schädling auch dann abgetötet, wenn dieser durch die Mikrowellenstrahlung nicht ausreichend getroffen wird.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist in einer besonderen Ausbildung Mittel zur gerichteten Abgabe, zumindest der hochfrequenten Energiestrahlung, im weiteren Verlauf auch als Richtmittel bezeichnet, auf. Durch diese Mittel wird als besonderer Vorteil sichergestellt, das zumindest die hochfrequente Energiestrahlung ausschließlich auf das zu behandelnde Objekt selbst gerichtet werden kann.
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Als Mittel kommen zum Beispiel Abschirmbleche oder Reflektoren zum Einsatz.
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Durch die Richtmittel wird weiterhin eine Abschirmung der hochfrequenten Energiestrahlung erzielt.
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Insbesondere beim Einsatz von Mikrowellenstrahlung, ist die Abschirmung gegenüber dem Umgebungsbereich der Vorrichtung besonders wichtig, da diese bei einer freien Ausbreitung Gesundheitsschäden bei den jeweiligen, sich im Umfeld der Vorrichtung aufhaltenden Personen hervorrufen können.
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Ebenso kann auch die, durch die Wärmequelle abgegebene Energie, durch die oben beschriebenen Mittel, gerichtet an ein zu behandelndes Objekt abgegeben werden. Hierbei sind je nach Ausbildung der Wärmequelle Reflektoren, Düsen, Luftleiteinrichtungen oder ähnliche Mittel denkbar.
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Die zusätzliche Wärmequelle ist bevorzugt insbesondere als Infrarotstrahler, auch als Heizstrahler bezeichnet, ausgebildet. Die durch den Infrarotstrahler emittierte Infrarotstrahlung wird größtenteils in den oberflächennahen Bereichen des zu behandelnden Objekts absorbiert, wodurch in diesen Bereichen die Moleküle zu Schwingungen angeregt werden, was wiederum zur Aufheizung der Bereiche führt. Die Verwendung eines Infrarotstrahlers hat den besonderen Vorteil, dass die Infrarotstrahlung hinsichtlich ihrer Wellenlänge und somit ihrer Eindringtiefe in das zu behandelnde Objekt variiert werden kann, was wiederum ein gezieltes Bestrahlen definierter Bereiche durch die Infrarotstrahlung ermöglicht. Es hat sich ferner als Vorteil gezeigt, dass die Wärmebeaufschlagung besonders effektiv und der Wärmeverlust besonders gering ist.
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Die zusätzliche Wärmequelle ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung insbesondere als Heißluftgebläse ausgebildet. In dem Heißluftgebläse wird auf bekannte Art und Weise thermische Energie erzeugt und mittels Luftstrom auf das zu behandelnde Objekt übertragen, wodurch die Aufheizung, vor allem der oberflächennahen Bereiche, erzielt wird.
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Bei der Verwendung mehrerer Wärmequellen kann eine Kombination unterschiedlicher Arten von Wärmequellen erfolgen.
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Eine weitere bevorzugte Variante der Vorrichtung sieht vor, dass die Einrichtung zum Emittieren der hochfrequenten Energiestrahlung und die Wärmequelle sowohl gleichzeitig, als auch getrennt voneinander betreibbar sind.
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Dadurch wird es je nach Anwendungsfall besonders vorteilhaft ermöglicht, dass ein durch Schädlinge befallenes Objekt entweder gleichzeitig durch Mikrowellen und Wärme bestrahlt wird und sich somit gleichmäßig erhitzt oder aber durch ein zeitversetztes, stufenweises Einsetzen von Mikrowellenstrahlung und Wärme, zuerst der Innenbereich und danach der Randbereich des Objekts bestrahlt werden und sich somit die Bereiche nacheinander aufheizen.
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Auch eine Bestrahlung eines Objekts entweder ausschließlich mit Mikrowellen oder ausschließlich mit Wärme ist mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich.
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Sowohl die Einrichtung zum Emittieren hochfrequenter Energiestrahlung, als auch die Wärmequelle sind in einer weiteren bevorzugten Variante dimmbar ausgeführt. Dimmbar bezeichnet im vorliegenden Fall die Eigenschaft, dass beide Energiequellen hinsichtlich ihrer abgegebenen Leistung regelbar sind. Dies kommt vor allem dann vorteilhaft zum Einsatz, wenn Objekte aus Holz, wie es in der Regel bei Fachwerkskonstruktionen der Fall ist, bestrahlt werden, die Vorrichtung aber in unveränderter Konfiguration auch zur Bestrahlung von Mauerwerk dienen soll.
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Da Holz einen niedrigeren Flammpunkt als beispielsweise Mauerwerk aus Stein besitzt, ist es notwendig, die Leistung der hochfrequenten Energiestrahlung und gegebenenfalls auch die Leistung der Wärmequelle soweit zu reduzieren, dass einerseits das Objekt zwar ausreichend erwärmt wird, um Schädlinge abzutöten, andererseits jedoch die Temperatur des Objekts unterhalb seines Flammpunkts gehalten wird.
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Die Vorrichtung ist dazu vorzugsweise mit einer auf die Leistungsabgabe zumindest der Einrichtung zum Emittieren hochfrequenter Energiestrahlung oder zumindest der Wärmequelle wirkende Regeleinheit versehen.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bekämpfung von Schädlingen ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung mobil, ausgebildet, wodurch eine hohe Variabilität des Einsatzbereichs der Vorrichtung ermöglicht wird. Mobil bedeutet, dass die Vorrichtung nach Ihren Abmessungen und Massen so ausgebildet ist, dass sie mit menschlicher Kraft ohne Transporthilfsmittel bewegt werden kann.
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Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel an Hand von
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1 Prinzipdarstellung
näher erläutert.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bekämpfung von Schädlingen weist einen Generator 1 und ein Hochleistungsmagnetron 2 auf.
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Das Hochleistungsmagnetron 2 erzeugt während des Betriebs eine Mikrowellenstrahlung 5 und wird dazu durch den Generator 1, welcher durch einen Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) angetrieben wird, mit der notwendigen elektrischen Energie versorgt. In einer alternativen Ausführungsform kann das Hochleistungsmagnetron auch durch Netzanschluss mit elektrischer Energie versorgt werden.
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Die Mikrowellenstrahlung 5 wird über eine Antennenanordnung 3 auf einen, durch Schädlinge befallenen Wandabschnitt 8 gerichtet.
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Die Mikrowellenstrahlung 5 dringt dabei in den flüssigkeitsbeaufschlagten Innenbereich 9 des Wandabschnitts 8 ein. Da durch die Mikrowellenstrahlung 5 ein ständig wechselndes Feld innerhalb des Wandabschnitts 8 erzeugt wird, richten sich die darin vorhandenen dielektrischen Flüssigkeitsmoleküle (nicht dargestellt) entsprechend dem Feld aus. Durch diese Ausrichtungen in schneller Folge und die damit verbundene Anregung des Bewegungszustandes der Flüssigkeitsmoleküle untereinander kommt es zur Aufheizung des Wandabschnitts 8 und letztendlich zum Verdampfen der darin enthaltenen Flüssigkeit.
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Dadurch wird der Wandabschnitt 8 zum einen getrocknet, zum anderen wirkt die Mikrowellenstrahlung 5 auf die bereits beschriebene Art und Weise auch auf die Zellstruktur von, sich in dem Wandabschnitt 8 befindlichen, Schädlingen (nicht dargestellt).
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Ein sich innerhalb des Wandabschnitts 8 befindlicher Schädling kann unter Einwirkung der Mikrowellenstrahlung 5 auf zwei Arten abgetötet werden.
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Zum einen kann der Schädling der Mikrowellenstrahlung 5 ausreichend lange, direkt ausgesetzt sein, wodurch seine Zellstruktur irreversibel geschädigt wird und er letztendlich abstirbt.
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Eine ausreichend lange, direkte Bestrahlung des Schädlings durch die Mikrowellenstrahlung 5, kann jedoch aufgrund der ungleichmäßigen Verteilung der Mikrowellen, nicht immer sicher gewährleistet werden.
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Um dieses Problem zu lösen bedient sich die Erfindung weiterhin der bereits erwähnten Eigenschaft, dass durch die Mikrowellenstrahlung 5 auch der, den Schädling direkt umgebende Bereich innerhalb des Wandabschnitts 8 so stark erhitzt wird, dass der Schädling aufgrund der stattfindenden Wärmeübertragung abgetötet wird.
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Beim Eintritt der Mikrowellenstrahlung in den Wandbereich 8 kommt es mitunter zu einem ungleichmäßigen Aufheizen von Innen- und Randbereich 9 und 10.
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Der Randbereich 10 heizt sich dabei deutlich schneller auf als der Innenbereich 9, wodurch es zu einem frühzeitigen Verdampfen der Flüssigkeit im Randbereich 10 kommt.
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Da nun durch Mikrowellen prinzipbedingt nur Bereiche erhitzt werden können, in denen Flüssigkeit, insbesondere Wasser, vorhanden ist, kann die Situation entstehen, dass der Randbereich 10 des Wandabschnitts 8 aufgrund fehlender Flüssigkeit nicht mehr direkt durch die Mikrowellenstrahlung 5 erhitzt wird, während sich der Innenbereich 9 noch aufheizt.
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Dadurch kommt es zu einem Abfall der Temperatur in dem Randbereich 10, auch als Randtemperaturabfall bezeichnet.
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Ein Schädling, welcher sich innerhalb des abkühlenden Randbereichs 10 des Wandabschnitts 8 befindet und dabei nicht ausreichend lange durch die Mikrowellenstrahlung 5 direkt getroffen wird, kann eine Behandlung des Wandabschnitts 8 durch die Mikrowellenstrahlung 5 durchaus unbemerkt überleben.
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Um den Temperaturabfall in dem Randbereich 10 des Wandabschnitts 8, mit allen daraus resultierenden Folgen, zu verhindern weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich eine obere und eine untere Wärmequelle 4.1 und 4.2 auf.
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Die Wärmequellen 4 beaufschlagen den Wandabschnitt 8 zusätzlich mit Wärmestrahlung 6 wobei sie hierfür so ausgerichtet sind, das die Wärmebeaufschlagung innerhalb des Wirkungsbereichs der Mikrowellenstrahlung 5 stattfindet.
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Dabei wirkt die Wärmestrahlung 6 in erster Linie auf den Randbereich 10 des Wandabschnitts 8 und heizt diesen auf.
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Die für die Wärmequellen 4 benötigte Energie wird ebenfalls durch den Generator 1 zur Verfügung gestellt.
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Das Einsetzen der Mikrowellenstrahlung 5 und der Wärmestrahlung 6 erfolgt im Ausführungsbeispiel nach 1 gleichzeitig.
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Der gesamte Wandabschnitt 8 wird dadurch von Beginn der Bestrahlung an gleichmäßig in allen relevanten Bereichen erhitzt, wodurch eine effektive Bekämpfung der Schädlinge erreicht wird.
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Ein zu behandelnder Wandabschnitt 8 kann aus unterschiedlichen Materialien, wie beispielsweise Mauerwerk oder Holzbalken bestehen.
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Da Holz jedoch einen niedrigeren Flammpunkt als beispielsweise Mauerwerk aus Stein besitzt, muss die Leistung der jeweiligen Energiequelle einer Erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Bestrahlung von Holz entsprechend reduziert werden.
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Zu diesem Zweck sind sowohl das Magnetron 2, als auch die Wärmequellen 4 dimmbar ausgeführt.
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Der Generator 1 und die weiteren, mit diesem verbundenen Komponenten einer gattungsgemäßen Vorrichtung ruhen auf einem mobilen Gestell.
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Durch diese mobile Ausgestaltung wird eine hohe Variabilität des Einsatzbereichs der Vorrichtung ermöglicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Generator
- 2
- Hochleistungsmagnetron
- 3
- Antennenanordnung
- 4.1
- obere Wärmequelle
- 4.2
- untere Wärmequelle
- 5
- Mikrowellenstrahlung
- 6
- Wärmestrahlung
- 7
- mobiles Fahrgestell
- 8
- Wandabschnitt
- 9
- Innenbereich
- 10
- Randbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 9413736 U1 [0010]
- DE 29706207 U1 [0011]
