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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Flächen- und/oder Körperbeaufschlagung über ein mit einer Komponente in Richtung einer zu bearbeitenden Fläche oder eines zu bearbeitenden Körpers, etwa einer Straße, eines Bahndamms, einer Wandung, eines Randstreifens oder eines Bauwerks, ausbringbares Fluid, insbesondere eine Flüsssigkeit, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 17.
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Dabei können sowohl horizontale oder schräg stehende Böden, etwa Fahrbahnen und Fahrbahnränder, Parkplätze, Fuß- und Radwege, Bahndämme und ähnliches als auch aufrecht stehende Wände von Gebäuden oder Monumenten von unerwünschten Algen, Moosen, Flechten und ähnlichem Bewuchs befreit werden.
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Es ist bekannt, zur Vegetationskontrolle, also zur Eindämmung von Unkrautwuchs, die zu bearbeitenden Flächen - und dahinter oder darunter liegende Bereiche - mit einem heißen Fluid zu beaufschlagen, beispielsweise Wasser, Heißluft oder Dampf. Damit sollen die Eiweiße in den Pflanzen derart verändert werden, daß die Pflanzen absterben. Hierzu werden an der Pflanze Temperaturen von über 42,5 °C benötigt. Dabei gilt, daß die nötige Einwirkzeit um so kürzer gewählt werden kann, je höher die Temperatur des einwirkenden Fluids ist.
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Um die Einwirkzeit des Fluids und das Halten der hohen Temperatur an der Pflanze zu verlängern, ist es weiter bekannt, thermisch isolierenden Schaum auf das zuvor ausgegebene Fluid auszubringen. Dabei ist jedoch der Wasserbedarf sehr hoch. Zudem ist es häufig unerwünscht, derartige Schäume auf dem Boden zu sehen, da bei uninformierten Betrachtern der Eindruck entsteht, es seien hierfür schädliche Chemikalien verwendet worden. Ohne einen derartigen Schaum kühlt jedoch das Fluid auf dem Weg von seiner Ausbringung zum Boden deutlich ab, so daß für eine hinreichend lange Einwirkung an der Pflanze erhebliche Wassermengen und Energie gebraucht würden. Der hohe Wasserbedarf würde den Aktionsradius einer Vorrichtung zur Bodenbeaufschlagung jedoch erheblich einschränken. Würde man jedoch die Pflanzen allein mit heißer Luft beaufschlagen, würde durch die dann fehlende Feuchtigkeit die Wärmeübertragung auf die Pflanzen sehr verlangsamen.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, hier eine Verbesserung zu erreichen.
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Die Erfindung löst dieses Problem durch eine Vorrichtung zur Flächen- und/oder Körperbeaufschlagung über ein mit einer Komponente in Richtung einer zu bearbeitenden Fläche oder eines zu bearbeitenden Körpers ausbringbares Fluid, insbesondere eine Flüsssigkeit, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 18. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklung der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 17 und 19 bis 21.
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Dadurch, daß das Fluid in einem oder mehreren Strahlen ausbringbar ist, von denen zumindest einer von einem Hüllstrahl aus einem weiteren Fluid umgeben ist, hat das zur Beaufschlagung der Pflanzen dienende Fluid eine Isolierung um sich herum und damit auf seinem Weg von der ausbringenden Vorrichtung zur Pflanze einen deutlich verminderten thermischen Kontakt zur kälteren Umgebungsluft. Der zumindest eine Strahl zur Beaufschlagung von Pflanzen kommt daher am Boden mit einer deutlich höheren Temperatur an als ohne den Hüllstrahl.
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Die Zeit der Einwirkung von zum Abtöten erforderlicher hoher Wärme an der Pflanze ist damit erheblich verlängert.
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Erfindungsgemäße Vorrichtungen können daher ohne Mitführung eines größeren Tanks, zum Beispiel Wassertanks, einen deutlich vergrößerten Aktionsradius haben.
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Insbesondere umgibt der oder jeder Hüllstrahl am Austritt aus der Vorrichtung einen Strahl aus Fluid über seinen Außenumfang vollständig, um so eine intensive thermische Abschottung gegenüber der kälteren Außenluft zu erreichen.
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Sofern der oder jeder Hüllstrahl gasförmig ist, kann hierfür beispielsweise Umgebungsluft verwendet werden, die während des Betriebes angesogen und erwärmt werden kann. Das Mitführen eines separaten Tanks zur Bildung der Hüllstrahlen ist damit entbehrlich. Sofern die Vorrichtung Bestandteil eines selbstfahrenden oder gezogenen Fahrzeugs ist, können auch ohnehin anfallende Abgase eines Antriebsmotors und/oder eines Erhitzers für das die Pflanzen beaufschlagende Fluid, beispielsweise Wasser, selbst für den Hüllstrahl und/oder für dessen Erwärmung genutzt werden.
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Günstig ist der oder jeder Hüllstrahl vorgewärmt, um dadurch die Isolierung des von diesem umgebenen Fluids zu verbessern und den Wärmeübergang vom umgebenen Fluid zum Hüllstrahl zu verkleinern.
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Besonders günstig ist dabei der oder jeder Hüllstrahl auf eine Temperatur oberhalb der Temperatur des ausgebrachten Fluids vorgewärmt. Damit wird ein Wärmeübergang vom umgebenen Strahl zum Hüllstrahl vollständig vermieden, vielmehr kann die Wärme des Hüllstrahls dann noch die Temperatur im von diesem umgebenden Fluid erhöhen, da der Wärmeübergang immer vom wärmeren zum kälteren Medium erfolgt. So kann beispielsweise der zentrale Fluidstrahl durch auf 95°C erhitztes Wasser gebildet sein, während der Hüllstrahl - zum Beispiel Luft - eine Temperatur von 270°C bis 330 °C aufweist.
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Der Hüllstrahl muß dabei nicht allein zur thermischen Einfassung des die Pflanze beaufschlagenden Strahls aus Fluid dienen, sondern kann selbst ebenfalls die Pflanze beaufschlagen, die durch den heißen Hüllstrahl, der zum Gas und/oder Dampf enthalten kann, nicht nur indirekt, sondern auch direkt einen erheblichen Teil zur Abtötung der ungewünschten Pflanzen leisten kann.
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Fertigungstechnisch einfach und günstig für eine gerichtete Ausbringung können eine Ausgabeeinrichtung für ein Fluid und eine Ausgabeeinrichtung für einen Hüllstrahl als gemeinsame, konzentrische Düse ausgeführt sein.
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Vorteilhaft liegt die Temperatur des ausgebrachten Fluids am Austritt aus der Vorrichtung bei über 50°C, damit dieses auch an der Pflanze noch eine hinreichend hohe Temperatur für die gewünschte Wirkung hat.
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Insbesondere liegt die Temperatur des ausgebrachten Fluids am Austritt aus der Vorrichtung bei über 70°C, um auch längere Wege durch die Luft bis zur Pflanze zu ermöglichen.
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Der umgebende Hüllstrahl muß nicht geschlossen ausgebildet sein, sondern kann auch aus einer Vielzahl von Einzelstrahlen gebildet sein.
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Auch das zentral ausgebrachte Fluid kann in mehreren Strahlen ausgebbar sein.
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So kann etwa zumindest ein Teil der Strahlen quer zu einer Fahrtrichtung der Vorrichtung nebeneinander ausgebbar sein, etwa in einer Reihe von Strahlen. Dies ist beispielsweise für die Bearbeitung breiter Streifen, auch etwa eines Bahndamms, hilfreich.
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Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, daß mehrere Ausgabeeinrichtungen für Fluid bezüglich der Fahrtrichtung hintereinander an der Vorrichtung angeordnet sind. Damit kann die Gesamteinwirkzeit großer Wärme an der Pflanze erheblich vergrößert werden. Durch die dichte Abfolge (einige zehn Zentimeter bis Meter) der Strahlen hintereinander können die so behandelten Pflanzen zwischendrin nicht abkühlen.
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Insbesondere kann auch zumindest einer Ausgabeeinrichtung für Fluid eine Ausgabeeinrichtung für beheizte Luft bezüglich der Fahrtrichtung nachgeordnet sein. Damit wird nicht nur das ausgegebenen Fluid, zum Beispiel Wasser, durch den Hüllstrahl gegen Auskühlen geschützt, sondern zusätzlich kann an den Pflanzen durch die nachgeordnete, zusätzliche Ausgabe von beheizter Luft ein hohes Temperaturniveau über einen deutlich verlängerten Zeitraum aufrechterhalten werden, so daß auch ohne Steigerung des Wasserbedarfs die Einwirkzeit an den Pflanzen verlängert und damit die Effektivität deutlich gesteigert ist.
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Auch damit läßt sich der Aktionsradius weiter steigern.
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Zusätzlich oder alternativ kann auch zumindest einer Ausgabeeinrichtung für Fluid eine Ausgabeeinrichtung für beheizte Luft bezüglich der Fahrtrichtung vorgeordnet sein. Dieses wärmt dann die Pflanze vor der Einwirkung des eigentlichen Fluids bereits vor und vergrößert damit ebenfalls die Effektivität.
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Die Ausbringung des Fluids kann insbesondere drucklos oder druckarm mit einem Druck von ca. 1 bis 10 bar oder mehr erfolgen und benötigt daher keine Hochdruckpumpe oder ähnliches. Die Ausbringung ist sowohl in gebundener Form oder tröpfelnd möglich. In jedem Fall ist an den Pflanzen ein tiefes Eindringen in den Boden oder eine andere zu bearbeitende Fläche und/oder Körper gewährleistet.
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Ein Verfahren zur Flächen- und/oder Körperbeaufschlagung über ein mit einer Komponente in Richtung einer zu bearbeitenden Fläche oder eines zu bearbeitenden Körpers ausbringbares Fluid, insbesondere eine Flüsssigkeit, zur Abtötung von ungewolltem Pflanzenbewuchs, bei dem das Fluid in einem oder mehreren Strahlen ausbringbar ist, von denen zumindest einer von einem Hüllstrahl aus einem weiteren Fluid umgeben ist, ist gesondert und unabhängig von der Vorrichtung unter Schutz gestellt.
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Insbesondere kommen für den oder die Hüllstrahlen Luft und/oder ohnehin vorhandene Abgase in Betracht.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen des Gegenstandes der Erfindung.
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In der Zeichnung zeigt:
- 1 eine Einzelteildarstellung einer Vorrichtung mit einer hier in Bodenrichtung orientierten Austrittseinrichtung für einen zentralen Fluidstrahl, zum Beispiel aus Wasser, und einen umgebenden Hüllstrahl,
- 2 eine Einzelteildarstellung aus einer Vorrichtung mit einer schräg seitwärts orientierten Austrittseinrichtung für einen zentralen Fluidstrahl, zum Beispiel aus Wasser, und einen umgebenden Hüllstrahl,
- 3 einen Blick aus Richtung III in 1,
- 4 eine selbstfahrende Vorrichtung mit drei nebeneinander angeordneten Austrittseinrichtungen sowie einem vorgeordneten und einem nachgeordneten Heißluftauslaß, in Ansicht von unten,
- 5 eine selbstfahrende Vorrichtung nach 4 in schematischer Seitenansicht.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 kann sehr unterschiedliche Ausmaße aufweisen und beispielsweise in einer kleinen Ausbildung handgeführt sein. Hierfür kann die Vorrichtung 1 beispielsweise zumindest eine Handlanze zur Führung von Hand umfassen. In den 4 und 5 ist hingegen eine selbstfahrende Vorrichtung 1 gezeigt, die etwa ein Straßen- oder auch Schienenfahrzeug 10 ausbilden kann.
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In allen Fällen ist die Vorrichtung 1 zur Beaufschlagung von Flächen und/oder Körpern vorgesehen, etwa einer gepflasterten Fläche, eines Randstreifens neben einer Straße oder eines Bahndamms oder einer aufrechten Wandung eines Gebäudes oder Mounments, und dient zur Vegetationskontrolle in diesem Flächen- und/oder Körperbereich.
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Hierfür umfaßt die Vorrichtung 1 zumindest eine Ausgabeeinrichtung 2 zum Ausbringen eines Fluids 3, hier einer Flüsssigkeit oder auch eines Gases oder Dampfs. Auch eine Mischung hiervon ist möglich. Diese Ausgabe ist mit einer Komponente in Richtung des zu beaufschlagenden Bodens B (oder einer anderen Fläche oder Körpers) vorgesehen. Der Strahl 4 des Fluids 3 kann vertikal abwärts oder horizontal oder aufwärts oder auch schräg stehend, wie etwa in 2, ausgegeben werden.
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Dabei ist das Fluid 3 von der Vorrichtung 1 in einem oder mehreren Strahlen 4 ausbringbar, von denen zumindest einer von einem Hüllstrahl 5 aus einem weiteren Fluid umgeben ist.
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In 1 ist eine solche Ausgabeeinrichtung 2 beispielhaft dargestellt. Hiervon können an einer Vorrichtung 1 mehrere vorgesehen sein. Bei der Ausgabeeinrichtung 2 wird der zentral ausgegebene Strahl 4 aus einem Fluid, wie etwa Wasser, am Austritt 6, also in der Ebene, in der er die Vorrichtung 2 verläßt, von einem Hüllstrahl 5 umgeben. Dieser Hüllstrahl 5 kann am Austritt 6 den zentralen Strahl 4 mit dem Fluid 3 über seinen Außenumfang vollständig umgeben.
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Dabei kann der oder jeder Hüllstrahl 5 gasförmig sein und beispielsweise durch während des Einsatzes der Vorrichtung 1 angesaugte Umgebungsluft bestehen, so daß hierfür kein Extratank mitgeführt werden muß. Die Vorrichtung 1 kann hierfür mit einer oder mehreren Luftansaugung(en) 7 und einer Erhitzungseinrichtung 12 für die angesaugte Luft versehen sein.
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Mit dem Hüllstrahl 5 ist der thermische Kontakt zwischen dem Strahl 4 und der Umgebungsluft L zumindest teilweise abgeschirmt. Um zu erreichen, daß die Wärmeeinwirkung auf den Boden B durch das Fluid 3 bei gleichbleibender Menge an Fluid 3 und gleichbleibender Einwirkzeit des Strahls 4 verlängert und somit das Abtöten von Unkrautbewuchs verbessert wird, ist der oder jeder Hüllstrahl 5 vorgewärmt. Schon mit einer Vorwärmung des Hüllstrahls 5 auf eine Temperatur oberhalb der Umgebungsluft und unterhalb des Fluids 3 im Strahl 4 ist eine erhebliche Verbesserung erreicht. Damit wird es auch möglich, wie in 2, den Strahl 4 über einen großen Abstand q durch die Umgebungsluft L zu verbringen, ohne daß der Strahl 4 zu sehr abkühlt.
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Insbesondere ist jedoch der oder jeder Hüllstrahl 5 auf eine Temperatur oberhalb der Temperatur des ausgebrachten Fluids 3 vorgewärmt. Damit ist dann ein zumindest im Nahbereich des Austritts 6 bereichsweiser Wärmeübergang vom Hüllstrahl 5 auf das Fluid 3 im Strahl 4 erreicht und dieser somit zusätzlich erwärmt. Somit ist die Einwirkungstemperatur auf Pflanzen P am Boden B vergrößert. Beispielsweise kann der Hüllstrahl 5 auf eine Temperatur von 300°C vorgeheizt sein. Hierfür können auch heiße Abgase eines Antriebsmotors bei einem unten noch näher beschriebenen Fahrzeugs 10 oder eines Erhitzers 12 für das Fluid 3 über einen Wärmetauscher oder auch direkt als Teil des Hüllstrahls 5 genutzt werden.
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Wie etwa in den 3 und 4 deutlich wird, können eine Ausgabeeinrichtung 2a für ein Fluid 3 und eine Ausgabeeinrichtung 2b für einen Hüllstrahl 5 als konzentrische Düse ausgeführt sein. Beispielsweise beträgt der Durchmesser der zentralen, inneren Ausgabeeinrichtung 2a einige Zentimeter bis über zehn Zentimeter und die radiale Erstreckung der umgebenden äußeren Ausgabeeinrichtung 2b ca. 10 bis 40 Zentimeter.
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Die Temperatur des ausgebrachten Fluids 3 liegt insbesondere am Austritt 6 aus der Vorrichtung 1 bei über 50°C, um am Boden B noch eine hinreichend hohe Temperatur aufzuweisen.
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Besonders vorteilhaft jedoch liegt die Temperatur des ausgebrachten Fluids - insbesondere bei einem größeren Weg durch die Umgebungsluft L - am Austritt 6 aus der Vorrichtung 1 bei über 70°C. Auch höhere Temperaturen bis dicht unterhalb der Siedetemperatur des jeweiligen Fluids 3 sind möglich. Beispielsweise bei einer Temperatur von Wasser von 95 °C ist eine Einwirkzeit von drei bis vier Sekunden zur Pflanzenabtötung erforderlich.
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Der oder jeder Hüllstrahl 5 kann einen einzigen, gemeinsamen Strahl ausbilden, oder der oder jeder Hüllstrahl 5 kann aus einer Vielzahl von Einzelstrahlen gebildet sein, deren Austritte rund um den zentralen Strahl 4 angeordnet sind.
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Beispielsweise in 4 wird zudem deutlich, daß das Fluid 3 nicht nur in einem Strahl 4, sondern in mehreren Strahlen 4 ausgegeben werden kann. Diese können gemeinsam an der Vorrichtung 1 vorgesehen sein. Beispielsweise kann für eine große Bearbeitungsbreite zumindest ein Teil der Strahlen 4 quer zu einer Fahrtrichtung F der Vorrichtung nebeneinander ausgebbar sein. Die nebeneinander angeordneten Ausgabeeinrichtungen 2 können auch unterschiedlich ausgerichtet sein, so daß die Bearbeitungsbreite erheblich breiter als die Fahrzeugbreite ist.
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In 2 ist eine sehr schräg angestellte Ausgabeeinrichtung 2 gezeigt, die in einem Winkel von ca. 60° gegenüber der Vertikalen den Strahl 4 ausbringt und dabei auch hinter Hindernisses H wie etwa Leitplanken oder Verkehrszeichen reichen kann. Der Querabstand q zwischen dem Austritt 6 und dem äußeren Ende der Bearbeitungsbreite kann so ca. einen Meter und mehr betragen.
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Die Ausgabeeinrichtungen 2 können einige Zentimeter bis einige zehn Zentimeter zueinander beabstandet sein, so daß eine Bearbeitungsbreite von mehreren Metern erreicht werden kann.
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Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, daß mehrere Ausgabeeinrichtungen 2 für Fluid 3 bezüglich der Fahrtrichtung F hintereinander an der Vorrichtung 1 angeordnet sind - hier nicht gezeichnet. Die Abkühlung der Pflanzen P ist dabei bei Auftreffen des nächsten Fluidstrahls 4 noch nicht so weit fortgeschritten, so daß nur noch ein geringerer Wärmeeintrag erforderlich ist, um den gewünschten Erfolg zu erzielen. Es ergibt sich so eine hohe Effektivität.
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Gleiches gilt auch, wenn zumindest einer Ausgabeeinrichtung 2a für Fluid 3 eine Ausgabeeinrichtung 8 für beheizte Luft bezüglich der Fahrtrichtung F nachgeordnet ist. Diese sorgt ebenfalls während der Fahrt in Fahrtrichtung F für eine langes Aufrechterhalten einer hohen Temperatur an der zuvor mit dem Strahl 4 beaufschlagten Pflanzen P.
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Statt dessen oder zusätzlich kann auch noch zumindest einer Ausgabeeinrichtung 2 für Fluid eine Ausgabeeinrichtung 9 für beheizte Luft bezüglich der Fahrtrichtung F vorgeordnet sein, so daß die jeweiligen Pflanzen P bei Auftreffen des Strahls 4 bereits vorgewärmt sind. Auch damit wird die Wärmeeinwirkung auf die Pflanzen P insgesamt verlängert, ohne daß der Bedarf an zum Beispiel Wasser oder einem anderen Fluid 3 zunehmen würde.
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Ob mit oder ohne diese zusätzlichen Ausgabeeinrichtungen 8, 9 für erhitzte Luft, kann der Strahl 4 durch die zumindest eine Ausgabeeinrichtung 2 für Fluid 3 in gebundener Form oder tröpfelnd auf und in den zu bearbeitenden Boden B aufgebracht werden. Der Druck kann gering sein und zum Beispiel zwischen einem und zehn Bar liegen.
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Gemäß den 4 und 5 ist die Vorrichtung 1 optional Bestandteil eines Fahrzeugs 10. Dieses kann zum Beispiel mit einer Geschwindigkeit von einem Meter pro Sekunde in Fahrtrichtung F bewegt werden, dann werden nur ca. 30 bis 60 Liter Fluid 3 benötigt. Ein mitgeführter Tank 11 kann daher eine erhebliche Reichweite des Fahrzeugs 10 erlauben.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bodenbeaufschlagung wird mit einem Abstand zum beispielsweise Boden B von wenigen Millimetern bis zu über einem Meter ein Fluid 3 gerichtet mit einer Komponente in Richtung der zu bearbeitenden Fläche/ Körpers ausgebracht, insbesondere eine Flüssigkeit. Diese benötigt keine Chemikalien, sondern dient allein durch ihre hinreichend hohe Einwirktemperatur an der Pflanze P zu deren Abtötung. Damit das Fluid 3 - das in einem oder mehreren Strahlen ausbringbar ist - auf seinem Weg durch den Abstand zum Boden B nicht zu sehr abkühlt, wird zumindest einer der Strahlen 4 des Fluids 3 von einem Hüllstrahl 5 aus einem weiteren Fluid umgeben. Dieser kann insbesondere gasförmig sein und Außenluft und/oder Abgase enthalten.
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Der oder jeder Hüllstrahl 5 ist dabei vorgewärmt, insbesondere auf eine Temperatur oberhalb der Temperatur des ausgebrachten Fluids 3.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung,
- 2
- Ausgabeeinrichtung,
- 2a
- Ausgabeeinrichtung für einen20 Strahl,
- 2b
- Ausgabeeinrichtung für einen Hüllstrahl,
- 3
- Fluid,
- 4
- Strahl,
- 5
- Hüllstrahl,
- 6
- Austritt,
- 7
- Luftansaugung,
- 8
- nachgeordnete Ausgabeeinrichtung für erhitzte Luft,
- 9
- vorgeordnete Ausgabeeinrichtung für erhitzte Luft,
- 10
- Fahrzeug,
- 11
- Tank,
- B
- Boden,
- P
- Pflanzen,
- F
- Fahrtrichtung,
- L
- Umgebungsluft,
- H
- Hindernis,
- q
- Querabstand
