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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, eines Ackers oder eines Bauwerks, ausbringbares Liquid, insbesondere über eine Flüssigkeit, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
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Dabei können sowohl horizontale oder schräg stehende Böden, etwa Fahrbahnen und Fahrbahnränder, Parkplätze, Fuß- und Radwege, Bahndämme und ähnliches wie auch Äcker und Felder mit Reihen von Nutzpflanzen 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 Liquid 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 Liquids ist.
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Um die Einwirkzeit des Liquids und das Halten der hohen Temperatur an der Pflanze zu verlängern, ist es weiter bekannt, thermisch isolierenden Schaum auf das zuvor ausgegebene Liquid auszubringen. Dabei kann jedoch nur die Temperatur bewahrt werden, die vorher von dem Liquid in die Pflanze eingetragen wurde.
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Für den Erfolg der Maßnahme ist es daher von besonderer Bedeutung, daß das einwirkende Liquid von zumindest einer Ausgabeeinrichtung mit einer möglichst gleichbleibend hohen Temperatur ausgegeben wird.
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Dies ist jedoch schwierig, wenn zwischendrin die Ausgabeeinrichtung, etwa eine Lanze, eine Düsenreihe oder ähnliches, abgeschaltet wird. Läßt man einen Brenner zur Wassererhitzung dann weiter laufen, besteht die Gefahr, daß sich eine Überhitzung des Liquids mit beispielsweise unerwünschter Dampfbildung einstellt. Schaltet man den Brenner hingegen ab, können leicht beim Wiedereinschalten der Ausgabeeinrichtung an dem Liquid Temperatursenken von ca. 15 bis 20 Kelvin entstehen, so daß die Wirkung auf die Pflanze nicht mehr das gewünschte Ergebnis erreicht.
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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 mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Hinsichtlich vorteilhafter Ausbildungen und Weiterbildungen der Erfindung wird auf die weiteren Ansprüche 2 bis 12 und 14 bis 17 verwiesen.
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Dadurch, daß für das erhitzte Liquid eine Rückführleitung in einen Vorratstank für das Liquid zugeordnet ist und eine Rückführung von Liquid zumindest bei ausgeschalteter Ausgabeeinrichtung aktivierbar ist, wird eine Überhitzung von in der Erhitzungseinrichtung stehendem Liquid mit u. U. Dampfbildung vermieden. Gleichzeitig kann das Liquid, insbesondere Wasser, im Vorratstank durch die Rückführung von heißem Liquid eine Erwärmung erfahren, so daß beim nächsten Wiedereinschalten der Ausgabeeinrichtung die Erhitzung auf die gewünschte Temperatur sehr schnell und energiesparend möglich ist. Die Rückführleitung kann direkt von der Erhitzungseinrichtung abgehen oder von einer zwischen der Erhitzungseinrichtung und der Ausgabeeinrichtung verlaufenden Versorgungsleitung für heißes Liquid.
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Gleichzeitig ist dadurch, daß die Erhitzungseinrichtung wie etwa ein Brenner automatisch abstellbar ist zur Vermeidung einer Überhitzung des zumindest einen Vorratstanks bei Erreichen einer Abschalttemperatur, oberhalb der eine zu hohe Liquidtemperatur im Vorratstank oder an anderen Komponenten entstehen würde, ein hohes Maß an Sicherheit erreicht. Der zumindest eine Vorratstank kann aus einem leichten und preiswerten Kunststoff bestehen, auch wenn dieser nur Temperaturen bis ca. 70°C oder 75°C vertragen sollte. Auch weitere Komponenten der Vorrichtung werden damit vor zu hohen Temperaturen geschützt.
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Die Abschalttemperatur liegt daher besonders günstig unterhalb von 75°C. Insbesondere liegt sie für einen Sicherheitspuffer zwischen 57°C und 65 °C.
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Dabei ist optimiert bei Erreichen einer zu hohen Liquidtemperatur im Vorratstank auch eine Pumpeinrichtung, von der das Liquid unter Druck setzbar ist, ebenfalls automatisch abstellbar, so daß dann eine weitere Einförderung von Liquid in die Erhitzungseinrichtung vermieden wird. Auch die Überhitzung einer Pumpeinrichtung und der zugehörigen Dichtungen wird dadurch vermieden. Diese muß sich dann nicht im Kaltwasserbereich befinden, sondern kann im Strom des heißen Liquids liegen, was den Wirkungsgrad verbessert.
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Vorteilhaft ist bei Wiedereinschalten der Ausgabeeinrichtung, etwa bei Zug an einem Schalter für eine Lanze, automatisch die Erhitzungseinrichtung und/oder die Pumpeinrichtung wiedereinschaltbar. Insbesondere werden dann die Erhitzungseinrichtung und die Pumpeinrichtung gleichzeitig wiedereingeschaltet, wodurch sich ein Benutzer keine Gedanken hierüber machen muß und Fehlbedienungen ausgeschlossen sind.
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Besonders günstig ist die Freigabe der Rückführleitung - ebenfalls ohne Beeinflussung durch einen Benutzer - durch ein Überdruckventil schaltbar, das eine Freigabe der Rückführleitung zwischen einem Druck von 10 und 30 bar in der Erhitzungseinrichtung bewirkt. Vorteilhaft liegt der Druck, bei dem die Rückführleitung öffnet, bei etwa 15 bis 25 bar.
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Sehr günstig ist zwischen der Erhitzungseinrichtung und der Ausgabeeinrichtung ein thermisch isolierter Puffertank angeordnet, so daß sich Liquid aus der Erhitzungseinrichtung zunächst dort sammelt und durch die thermische Isolierung bei Wiedereinschalten mit nur minimaler Abkühlung von insbesondere weniger als 2 Kelvin wieder zur Verfügung steht.
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Dieser Puffertank muß nicht groß sein und kann beispielsweise deutlich weniger als fünf Liter umfassen und nach Art einer Thermoskanne zur Glättung der Temperaturunterschiede wirken.
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Dadurch, daß der Vorratstank von dem aus dem Brenner oder der Versorgungsleitung rückströmenden Liquid erwärmt wird, steht beim Wiedereinschalten der Ausgabeeinrichtung sehr schnell wieder heißes Liquid zur Verfügung, da auf diese Weise bereits eine Vorwärmung im Vorratstank vor der Erhitzungseinrichtung stattgefunden hat und diese dann nur noch einen zusätzlichen, relativ kleinen Erwärmungsschritt durchführen muß. Im ersten Moment nach Wiedereinschalten kann dabei der Pufferspeicher geleert werden, ehe wieder direkt in der Erhitzungseinrichtung erwärmtes Liquid ausgebracht wird.
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Vorteilhaft liegt die Temperatur des ausgebrachten Liquids 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 Liquids 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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Um dies zu erreichen, kann in der Erhitzungseinrichtung beispielsweise Wasser auf ca. 95°C bis 98°C erwärmt werden.
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Die Vorrichtung kann insbesondere Bestandteil eines selbstfahrenden oder gezogenen Fahrzeugs sein, das mit mehreren Kilometern pro Stunde vorwärts bewegt werden kann. Durch die erfindungsgemäße Gewährleistung einer nahezu konstanten Temperatur kann auch nach dem Wiedereinschalten sofort die Vorwärtsgeschwindigkeit vergrößert werden.
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Alternativ ist auch eine kleine mobile Einheit mit einer Handlanze oder ähnlichem als Ausgabeeinrichtung möglich.
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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 beispielhafte, hier kleine mobile Einheit, wobei diese Vorrichtung mit einer handgeführten Lanze als Ausgabeeinrichtung versehen ist.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 kann sehr unterschiedliche Ausmaße aufweisen und beispielsweise in einer kleinen Ausbildung - wie in 1 - zumindest eine Handlanze 2a als Ausgabeeinrichtung 2 für heißes Liquid 3 zur Führung von Hand umfassen. Diese kann zum Beispiel sowohl heißes Wasser als auch zur längeren Wärmespeicherung an der Pflanze P thermisch isolierenden Schaum mit ausgeben, der über die mit heißem Liquid beaufschlagten Pflanzen P gelegt werden kann. Alternativ kann die Vorrichtung 1 auch ein selbstfahrendes oder gezogenes Fahrzeug umfassen, das hier nicht dargestellt ist.
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Die Handlanze 2a ist frei beweglich und kann sowohl im wesentlichen vertikal als auch im wesentlichen horizontal sowie in jedem Zwischenwinkel Liquid 3 ausgeben. Dadurch können auch schräg bis vertikal aufragende Flächen oder Körper leicht beaufschlagt werden, so daß eine solche Vorrichtung 1 etwa auf einer Straße, einem Bahndamm, einer Wandung, einem Randstreifen, einem Acker oder an einem Bauwerk zur Vegetationsregulierung eingesetzt werden kann. Als Liquid 3 kann beispielsweise eine Flüssigkeit wie etwa heißes Wasser eingesetzt werden.
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Daher umfaßt die Vorrichtung 1 einen (oder mehrere) Vorratstank(s) 5 sowie zumindest eine Pumpeinrichtung 6, die das Liquid 3 einer Erhitzungseinrichtung 4 zur Erhitzung des Liquids 3 zuführt. Aus der Erhitzungseinrichtung 4 kann das Liquid 3 über zumindest eine Versorgungsleitung 7 einer Ausbringeinrichtung 2 zuführbar sein. Dabei liegt die Temperatur des Liquids 3 am Austritt aus der Ausgabeeinrichtung 2 idealerweise bei über 50°C, insbesondere bei über 70°C. Insbesondere ist eine hohe Temperatur von ca. 95°C bis 98°C anzustreben, mit der ein Eindringen des dann immer noch heißen Liquids 3 bis tief in den Wurzelbereich der zu regulierenden Pflanzen P möglich wird. Zudem ist es möglich, daß auf die Ausbringung des Liquids 3 - ggf. in die Handlanze 2a integriert, zum Beispiel in einem zweiten Schlitz oder mehreren Düsen - auch eine Ausbringung eines thermisch insbesondere gegenüber der Umgebungsluft isolierenden Schaums auf die Pflanzen P erfolgen kann, so daß die erreichte Temperatur lange gehalten werden kann.
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Die Ausbringeinrichtung 2, hier nur beispielhaft als Handlanze 2a ausgebildet, kann über ein Betätigungselement 8 ein- und ausgeschaltet werden. Hier ist beispielhaft ein Handgriff als Betätigungselement 8 vorgesehen, mit dem bei seinem Loslassen eine Ventileinrichtung 9 die Versorgungsleitung 7 sperrt, so daß kein weiterer Flüssigkeitsdurchgang mehr stattfindet. Auch automatisierte Ventilsteuerungen oder -regelungen, etwa auch über eine Kameraerkennung der zu beseitigenden Pflanzen P, sind natürlich möglich.
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Des weiteren ist zumindest eine Rückführleitung 10 für erhitztes Liquid in den zumindest einen Vorratstank 5 vorgesehen. Diese Rückführleitung 10 kann direkt in oder hinter dem Erhitzer 4 angeordnet sein - oder wie hier hinter einem Puffertank 11, auf den weiter unten noch näher eingegangen wird.
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Dabei ist die Rückführung über die Ventileinrichtung 9 aktivierbar, d. h., nur bei gesperrter Ausgabeeinrichtung kann die Rückführung von Liquid 3 in den Vorratstank 5 über die Rückführleitung 10 freigeschaltet werden. Hierfür dient zum Beispiel ein Überströmventil 13, das der Rückführleitung 10 zugeordnet ist. Das Überströmventil 13 bewirkt hier eine Freigabe der Rückführleitung 10 zwischen einem Druck von 10 und 30 bar in der Erhitzungseinrichtung 4.
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Die Pumpeinrichtung 6 kann dabei zunächst weiter laufen -ebenso der Erhitzer 4 -, so daß sich bei gesperrter Ausgabeeinrichtung 2 ein fließender Umlauf von heißem Liquid 3 vom Vorratstank 5 durch den ebenfalls noch aktiven Erhitzer 4 und zurück in den Vorratstank 5 ergibt. Dadurch gelangt heißes Liquid 3, das ja bereits den Erhitzer 4 durchlaufen hat, zurück in den Vorratstank 5 und führt dort zu einer fortschreitenden Erwärmung. Dieser Umlauf ermöglicht es, bei Wiedereinschalten der Ausgabeeinrichtung 2 sehr schnell wieder heißes Liquid fast ohne Temperaturverlust an der Ausgabeeinrichtung 2 zur Verfügung zu haben.
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Allerdings heizt sich auf diese Weise der Vorratstank 5 zunehmend auf. Dies kann problematisch werden, wenn der Vorratstank 5 (zum Beispiel ein Kunststofftank) oder andere Komponenten nicht hinreichend temperaturbeständig sind. Daher wird zur Vermeidung einer Überhitzung von Komponenten bei Erreichen einer Abschalttemperatur, oberhalb der eine zu hohe Liquidtemperatur entstehen würde, die Erhitzungseinrichtung 4 wie etwa ein Brenner automatisch abgestellt. Hierfür ist dem Vorratstank 5 zumindest ein Temperatursensor 12 zugeordnet, der bei Überschreiten einer Grenztemperatur über eine Steuereinheit für eine Abschaltung des Erhitzers 4 sorgt. Die Abschalttemperatur liegt für einen üblichen Kunststofftank 5 unterhalb von 75°C, sicherheitshalber zwischen 57°C und 65 °C.
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Zudem ist es möglich, jedoch nicht zwingend, daß bei Erreichen einer zu hohen Liquidtemperatur auch eine Pumpeinrichtung 6, von der das Liquid 3 unter Druck setzbar ist, ebenfalls automatisch abgestellt wird. Hierfür kann beispielsweise in der Versorgungsleitung 7 ein Drucksensor 14 vorgesehen sein. Bei Erreichen eines Drucks unterhalb des Drucks für das Schalten des Überströmventils 13 und zusammen mit der Information des Temperatursensors 12 werden dann von der Steuereinheit die Pumpeinrichtung 6 wie auch die Erhitzungseinrichtung 4 abgestellt. In diesem Modus, in dem dann die Pumpeinrichtung 6 und der Erhitzer 4 abgestellt sind, steht dann auch das Liquid 3 im Erhitzer 4 sowie in der Rückführleitung 10 und im Vorratstank 5. Da dann Druck in der Versorgungsleitung 7 herrscht, jedoch kein Fluß, ist auch die Steuerung über einen Flußsensor möglich.
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Trotz der ausgestellten Erhitzungseinrichtung 4 erwärmt sich das Liquid 3 in der Erhitzungseinrichtung 4 zunächst weiter, da mit dem stehenden Liquid 3 dann die Wärme nicht mehr abgeführt wird.
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Nach erneutem Öffnen des Betätigungselements 8 sinkt der Druck in der Versorgungsleitung 7, dies wird vom Drucksensor 14 detektiert und an die Steuereinheit übermittelt, die daraufhin den Brenner, also die Erhitzungseinrichtung 4, und ggf. auch die Pumpeinrichtung 6 automatisch wieder startet.
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Dabei werden idealerweise bei Wiedereinschalten der Ausgabeeinrichtung 2 die Erhitzungseinrichtung 4 und die Pumpeinrichtung 6 zumindest im wesentlichen gleichzeitig wiedereingeschaltet.
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Wie oben schon angedeutet, befindet sich zwischen der Erhitzungseinrichtung 4 und der Ausgabeeinrichtung 2 ein thermisch isolierter Puffertank 11. Dieser benötigt nur einen geringen Inhalt von beispielsweise weniger als 5 Litern und dient zur Glättung der Temperatur. Das heißt, bei Wiedereinschalten der Ausgabeeinrichtung 2 wird zunächst heiß gebliebenes Liquid 3 aus dem Puffertank 11 ausgegeben, das seine Temperatur praktisch nicht geändert hat. Danach kommt erst das jetzt aufgrund der Vorwärmung des Liquids 3 im Vorratstank 5 besonders schnell wieder auf Solltemperatur aufgeheizte Liquid 3 an der Ausgabeeinrichtung 2 an. Der Puffertank 11 kann dabei Temperaturspitzen nach oben oder unten glätten.
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Die Ausgabeeinrichtung 2 kann unterschiedlich arbeiten und zum Beispiel einen Strahl (oder mehrere) in gebundener Form oder tröpfelnd auf und in den zu bearbeitenden Boden B oder andere Fläche und/oder Körper aufbringen. Wenn mehrere Ausgabeeinrichtungen 2 vorgesehen sind, können diese insbesondere einzeln schaltbar sein, um damit sehr sparsam und punktgenau arbeiten zu können. Auch eine Abstimmung mit einer Kameraerkennung von zu bearbeitenden Pflanzen und mit der Fahrgeschwindigkeit ist dabei möglich. Dabei ist es möglich, daß über diese Kameraeinrichtung auch geregelt wird, wann die zumindest einen Ausgabeeinrichtung 2 für Liquid 3 ein- und ausschaltet, so daß auch ein maximales Einsparpotential für Liquid 3 eröffnet ist und daher ein mitgeführter Tank 5 eine sehr hohe Reichweite ermöglicht.
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Die Ausbringung des Liquids 3 kann insbesondere druckarm mit einem Druck von ca. 1 bis 10 bar erfolgen und benötigt daher keine Hochdruckpumpe oder ähnliches. 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, etwa einer Straße, eines Bahndamms, einer Wandung, eines Randstreifens, eines Ackers oder eines Bauwerks, ausbringbares erhitztes Liquid 3, insbesondere eine Flüssigkeit, zur Abtötung von ungewolltem Pflanzenbewuchs ist gesondert beansprucht. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß bei ausgeschalteter Ausgabeeinrichtung 2 von der Erhitzungseinrichtung 4 eine teilweise Rückführung von Liquid 3 in den Vorratstank 5 vorgenommen wird und daß zur Vermeidung einer Überhitzung des Vorratstanks 5 oder anderer Komponenten bei Erreichen einer Abschalttemperatur, oberhalb der eine zu hohe Liquidtemperatur entstehen würde, die Erhitzungseinrichtung 4 wie etwa ein Brenner automatisch abgestellt wird.
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Wie oben bereits erläutert, wird bei Erreichen einer zu hohen Liquidtemperatur vorteilhaft auch eine Pumpeinrichtung 6, von der das Liquid 3 unter Druck setzbar ist, automatisch abgestellt.
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Bei Wiedereinschalten der Ausgabeeinrichtung 2 werden hingegen automatisch die Erhitzungseinrichtung 4 und/oder die Pumpeinrichtung 6 wiedereingeschaltet, insbesondere gleichzeitig.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mit einem Abstand der Ausgabeeinrichtung 2 zum beispielsweise Boden B von wenigen Millimetern bis zu über einem Meter ein Liquid 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 Liquid 3 - das in einem oder mehreren Strahlen 4 ausbringbar ist - auf seinem Weg durch den Abstand zum Boden B nicht zu sehr abkühlt und damit die Wärmeeinwirkzeit an den Pflanzen P verlängert wird, kann zusätzlich der erwähnte Schaum aufgebracht werden.
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Mit der erfindungsgemäßen Temperaturstabilität - die Temperaturdifferenz an der Ausgabeeinrichtung 2 kann auch bei zwischenzeitlichen Abschaltzeiten von Minuten unter 2 Kelvin gehalten werden - ist auch ein häufiges Abschalten der Liquidabgabe zwischen etwa kamerabasiert ermittelten Pflanzen unproblematisch möglich. Damit ist eine erhebliche Ersparnis an Liquid 3 möglich, der Vorratstank 5 muß entsprechend selten nachgefüllt werden, was zu einer hohen Effizienz und Verringerung von Personalkosten führt. Die Größe der ohne Zwischenstop zu bearbeitenden Abschnitte etwa von Straßen oder Bahndämmen kann damit erheblich gesteigert werden, ebenso die Bearbeitungsgeschwindigkeit. Der Energie- und Liquidverbrauch ist gleichzeitig verringert.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- Vorrichtung,
- 2
- Ausgabeeinrichtung,
- 2a
- Handlanze,
- 3
- Liquid,
- 4
- Erhitzungseinrichtung,
- 5
- Vorratstank,
- 6
- Pumpeinrichtung,
- 7
- Versorgungsleitung,
- 8
- Betätigungselement,
- 9
- Ventil,
- 10
- Rückführleitung,
- 11
- Puffertank,
- 12
- Temperatursensor,
- 13
- Überströmventil,
- 14
- Drucksensor,
- B
- Boden,
- P
- Pflanzen
