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Elektronisches Gerät zur Vernichtung von Fluginsekten Patentbeschreibung
Die Erfindung betrifft ein konstruktiv neuartiges elektronisches Gerbt zur Vernichtung
von Fluginsekten, insbesondere von Fliegen, Mücken und flotten, welche von einer
geeigneten Lichtquelle angelockt und dann berührungsfrei im Fluge durch einen elektrischen
Hochspannungsfunken getötet werden.
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Bei derartigen Insektenvernichtungsgeräten ist es erforderlich, eine
Lichtquelle zu verwenden, deren spektrale Strahlungsflußverteilung nicht die Form
eines diskreten Linienspektrums sondern die For einer kontinuierlichen Glockenkurve
mit einem Verlauf ähnlich einer GAUSSschen Verteilungsfunktion besitzt. Es hat sich
nämlich gezeigt, daß die Fluginsekten, auch innerhalb der gleichen biologischen
Gattungen und Arten, auf eine bestimmte Lichtwellenlänge individuell durchaus unterschiedlich
reagieren können. Es konnte lediglich festgestellt werden, daß die Anlockwirkung
im Spektralbereich des gerade noch sichtbaren violetten und des unsichtbaren langwelligen
Ultraviolett- (UV-) Lichtes ganz allgemein am strksten ist. Jedes einzelne Fluginsekt
scheint aber innerhalb dieses relativ großen Spektralbereiches ganz bestimmte Spektrallinien
zu bevorzugen. Daraus ergibt sich für die verwendete Lichtquelle die Forderung nach
einer günstigen spektralen Strahlungsflußverteilung von ausreichender Bandbreite.
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In der Nähe der Lichtquelle befindet sich bei solchen Insektenvernichtungsgeräten
ein Hochspannungsgitter, zwischen dessen Gitterstäben eiA elektrischer Hochspannungsfunken
ausgelöst wird, sobald ein von der Lichtquelle angelocktes Fluginsekt hindurchfliegt.
Dies ist darauf zurückzuführen, daß infolge der stets vorhandenen elektrischen Eigenleitfähigkeit,
die der Körper eines jeden fluginsektes aufweist, die örtliche Feldstärke im freien
Luftraum zwischen den Gitterstäben erheblich ansteigt, und zwar bei richtiger Felddimensionierung
so weit, bis sich im Funken-Durchbruchspunkt ein elektrischer Hochspannungsfunken
auslöst, der das Fluginsekt augenblicklich tötet. Es sinkt dann leblos zu Boden
oder fällt in eine Auffangschale, die mit wenigen Handgriffen
von
Zeit zu Zeit abgenommen und entleert werden kann.
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Es ist bekannt, daß nach diesem Prinzip arbeitende Insektenvernichtungsgeräte
verschiedenster Fabrikate sich seit Jahren im In- und uslnd auf dem Markt befinden.
Sie haben allerdings einige technische ach teile, die ihre Funktionsfähigkeit, ihre
praktischen Einsatzmöglichkeiten, ihren Gebrauchswert und den im Verhältnis zum
Preisaufwand erzielten effektiven Nutzen mehr oder weniger in Frage stellen.
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Fast alle der bisher bekannten Insektenvernichtungsgerate verwenden
Lichtquellen mit ungünstiger spektraler Strahlungsflußverteilung, zum Beispiel leuchtstoffbeschichtete
ultraaktinische Leuchtröhren mit dem Strahlungsmaximum bei etwa 4150 Å und einer
unteren und oberen Grenz-0 wellenlänge von etwa 36oo bzw. 5ooo A, oder leuchtstoffbeschichtete
superaktinische Leuchtröhren mit dem Strahlungsmaximum bei etwa 3700 Å und einer
unteren und oberen Grenzwellenlänge von etwa 3000 bzw. 5000 Å, aber auch Schwarzglas-Quecksilberdampf-Hochdruck-Leuchtröhren
mit einem diskreten Linienspektrum von 3660 Å in der Hauptlinie und 3130, 3340,
3910, 4050 und 4080 Å in den relativ intensitätsschwachen @ebenlinien.
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Die beiden erstgenannten Lichtquellen haben zwischen den jeweiligen
Grenzwellenlängen eine Strahlungsausbeute von etwa 20 % der aufgenommenen elektrischen
Leistung, die letztgenannte eine solche von nur 3 %.
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Bei kontinuierlichen Strahlungsflußverteilungskurven ist es üblich,
als Grenzwellenlängen diejenigen Wellenlängen anzugeben, in denen der Ordinatenwert
des Kurvenverlaufs gerade 1 % des Amplitudenmaximums beträgt.
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Die Strahlungsflußventeilungskurve der beiden erstgenannten Lichtquellen
ist zu weit in den sichtbaren Lichtbereich (etwa 3800 bis 7500 Å) verschoben, denn
Versuchsreihen ergaben, daß die Anlockwirkung auf Fluginsekten im Spektralbereich
zwischen 3000 und 4000 Å am ausgeprägtesten ist. Leuchtröhren, die in diesem Spektralbereich
arbeiten, überstrahlen selbst bei relativ geringer Nennleistung in der Größenordnung
von 20 bis 40 W schon völlig den entsprechenden kurzwelligen Strahlungsanteil der
natürlichen Tageslichthelligkeit, ganz besonders in geschlossenen Räumen, da normales
Fensterglas gerade kurzwelliges Tageslicht sehr stark absorbiert.
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Andere dachteile in Bezug auf die zu fordernde Funktionsfähigkeit
sind, daß alle bisherigen Insektenvernichtungsgeräte durchweg nur mit einer konstanten,
nicht nachregelbaren Gitterhochspannung arbeiten, sodaß das Gerät besonderen Betriebsbedingungen
wie zum Beispiel einer anderen Netzfrequenz, einer extrem hohen relativen Luftfeuchtigkeit
oder einem ungewöhnlich niedrigen atmosphärischen Luftdruck nicht ohne weiteres
angepaßt werden kann. Aus Gründen der ompromißfindung ist deshalb die Gitterhochspannung
meistens so gewählt, daß zwar mittelgroße Stubenfliegen noch mit Sicherheit vom
elektrischen Hochspannungsfunken erfaßt werden, kleinere Fluginsekten wie Rücken
und Eintagsfliegen aber häufig nicht mehr, weil sie die örtliche Feldstärke nicht
bis zum Funken-Durchbruchspunkt ansteigen lassen. Ein entsprechendes Heraufsetzen
der Gitterhochspannung würde dieses Ubel kaum beheben können, denn dann bestände
die akute Gefahr, daß es schon unter leicht veränderten meteorologischen Witterungsbedingungen,
die ja starken Einfluß auf die elektrische Durchschlagsfestigkeit der Luft haben,
eventuell zu Dauerentladungen zwischen den Gitterstäben kommt. Das Problem wird
noch schwieriger bei ungünstig gewählter Gitterstabgeometrie, die zu ziemlich großen
fertigungsbedingten Toleranzen in den lichten Abständen zwischen den einzelnen Gitterstäben
führen kann. Bei den bis heute bekanntgewordenen verschiedenen Ins ektenvernichtungsgeräten
verwendet man zum Beispiel allgemein ein äußeres und ein inneres, in zwei Ebenen
angeordnetes, gegeneinander auf Lücke versetztes Gitterstabsystem. Die Gitterhochspannung
ist zwischen äußerem und innerem Gitterstabsystem angelegt. Eine solche Gitterstabgeometrie
läßt sich nur sehr schwer mit vertretbaren Abstandstoleranzen herstellen. Auch vom
Standpunkte einer möglichst rationellen Fertigungstechnologie her muß ein so ausgebildetes
Hochspannungsgitter abgelehnt werden, da es viel zu material- und lohnkostenintensiv
ist.
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Wenn man alle zur Zeit auf dem Markt befindlichen Insektenvernichtungsgeräte
hinsichtlich der zugrunde liegenden konstruktiven Grundkonzeption untersucht, dann
fällt auf, daß es im wesentlichen nur zwei allgemeine Ausführungsformen gibt, nämlich
die geschlossene Kastenform für Wandmontage, Hauptabmessungen etwa 710 mm Breite
x 260 bis 760 mm Höhe x 210 mm Tiefe, mit einer oder mehreren parallel angeordneten,
quer liegenden Leuchtröhren und frontseitig in eine Öffnung eingesetztem Hochspannungsgitter,
ferner die offene Zylinderform für freie Deckenaufhängung, Hauptabmessungen etwa
240 mm Durchmesser x 710 mm Höhe, mit
vertikal angeordneter Leuchtröhre
koaxial zum zylindrisch ausgebildeten Hochspannungsgitter. Beide Ausführungsformen
sind vom Materialaufwand, von den Produktionskosten und vom Raumbedarf her völlig
unbefriedigend.
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Es ist nicht einzusehen, weshalb derartige Insektenvernichtungsgeräte
so material- und raumaufwendig konzipiert sein müssen, was ja nur unnötig hohe Produktionskosten
verursacht, da es doch im Prinzip lediglich darauf ankommt, eine geeignete Lichtquelle
hinter ein zweckmäßig ausgebildetes Hochspannungsgitter zu bringen, welches gegen
zufällige menschliche Berührung nicht einmal unbedingt geschützt zu werden braucht,
sofern man Hochfrequenz anwendet, denn infolge der geringen Gitterströme, etwa in
der Größenordnung von 1 mA, führt dann eine Berührung der hochspannungsführenden
Gitterstäbe nur zu schwachen elektrischen Schlägen, die selbst bei empfindlicher
individueller Veranlagung unter keinen Umständen physiologisch gefährlich sein können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein konstruktiv neuartiges
elektronisches Gerät zur Vernichtung von Fluginsekten zu schaffen, das die geschilderten
Nachteile und Mängel vermeidet, praktikablere Hauptabmessungen hat und mit niedrigeren
Produktionskosten qualitativ einwandfrei gefertigt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gerät
die äußere Form einer modernen Langfeldleuchte in den beispielsweisen Hauptabmessungen
75 mm Breite x 670 oder 1270 mm Länge x 130 mm Tiefe erhält, daß es in seiner Gehäusekonstruktion,
ähnlich einer Langfeldleuchte in Feuchtraumausführung, vorzugsweise mit wasserdichten
Fassungen und mit Gummiabdichtung des Gehause-Innenraumes versehen ist, daß es mit
einer stabförmigen UV-Lichtquelle in den standardisierten Abmessungen normaler Leuchtröhren
arbeitet, daß diese UV-Lichtquelle beidseitig in Leuchtröhrenfassungen gehaltert
ist, welche an den Enden eines langgestreckten, zwei- oder mehrteiligen Hohlprofil-Gehäuses
sitzen, das aus Isolationsgründen vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Polyesterharz
besteht, und daß im Innenraum des Hohlprofil-Gehäuses die gesamte elektrische Ausrüstung
untergebracht ist, nämlich ein Netz-Vorschaltgerät mit oder ohne Schnellstarteinrichtung
für die UV-Lichtquelle, ein volltransistorisierter elektronischer Hochspannungsteil
zur Erzeugung einer hochfrequenten Gitterhochspannung, und gegebenenfalls noch ein
Kondensator für die Kompensation der induktiven Phasenverschiebung, die das Netz-Vorschaltgerät
bewirkt.
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In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die UV-Lichtquelle
koaxial zu einem zylindrisch ausgebildeten ochspannungsgitter angeordnet, welches
mit der Ausgangsspannung des elektronischen Hochspannungsteils beaufschlagt ist
und aus einem System von kreisförmig angeordneten Gitterstäben besteht, von denen
jeder zweite Hochspannung führt, die dazwischen liegenden Gitterstäbe aber an Masse
gelegt und geerdet sind.
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In vorzugsweiser Ausführung ist die verwendete UV-Lichtquelle eine
mit Niederspannung betriebene UV-Schwarzglas-quecksilberdampf-Niederdruck-Leuchtröhre
mit blaugetöntem Quarzglasrohr, welches die sichtbare Lichtstrahlung weitgehend
absorbiert, den ultravioletten Strahlungsanteil aber fast ungehindert passieren
läßt. Bevorzugt wird eine Leuchtröhre, die ihr Strahlungsmaximum bei etwa 3600 Å
hat, im funktionell wichtigsten Spektralbereich zwischen 3000 und 4000 Å aber eine
glockenkurvenförmige Strahlungsflußverteilung mit einer effektiven Strahlungsausbeute
-von mindestens 20 % der aufgenommenen elektrischen Leistung aufweist.
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Das Hochspannungsgitter ist vorteilhafterweise so aufgebaut, daß
die Gitterstäbe mit Hilfe beidseitiger Einspannvorrichtungen symmetrisch auf einen
Lochkreis verteilt und so gegeneinander wie auch gegenüber dem konzentrisch angeordneten
Quarzglasrohr der UV-Lichtquelle exakt distanziert sind, daß diese Einspannvorrichtungen
ringförmig auf dem Quarzglasrohr aufsitzen, zur Vermeidung von Längsverschiebungen
des Hochspannungsgitters aber gegen die Leuchtröhrenfassungen abgestützt sind, und
daß im Falle einer sehr großen axialen Gitterlänge ein zu starkes Durchbiegen der
Gitterstäbe gegebenenfalls mit Hilfe eines mittig auf das Quarzglasrohr aufgeschobenen
Lochkreis-Distanzringes ausgeschlossen wird.
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Ein nicht unwesentlicher Bestandteil der Erfindung ist, daß der elektronische
Hochspannungsteil des Gerätes eine für Bedienung von außen zugängliche Einrichtung
zur stufenlosen Nachregulierung der Ausgangsspannung besitzt, um das Gerät unter
beliebigen Betriebsbedingungen jederzeit leicht auf den optimalen Arbeitsbereich
dicht unterhalb des Funken-Durchbruchspunktes einjustieren zu können, und daß diese
Einrichtung aus einem stetig regelbaren Potentiometer im Eingangskreis des elektronischen
Hochspannungsteils besteht, der mit Hilfe eines Skalen-Drehknopfes verstellbar ist.
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Durch geeignete Dimensionierung der Schaltung und durch günstige
Wahl des Arbeitspunktes des Leistungs-Transistors kann der elektronische Hochspannungsteil
so ausgelegt werden, daß >!etzspannungs5chwankungen bis zu etwa + 10 ß auf die.Höhe
der Ausgangsspannung keinen spürbaren winfluß haben.
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Das Gerat kann sowohl in horizontaler wie auch in vertikaler Lage
wandmontiert und auf Wunsch mit einer formschönen, leicht abnehmbaren Auffangschale
versehen werden.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind insbesondere in der
wesentlich verbesserten Funktionsfähigkeit des Gerätes, in den bedarfsgerechten
günstigen Hauptabmessungen, die eine raumsparende unauffällige Anbringung über oder
neben Türen und Fenstern zulassen, zum Beispiel ein einfaches Aufsetzen auf Gardinenleisten,
in einer beträchtlichen Material-und Gewichtseinsparung im Vergleich zu den bisherigen
Insektenvernichtungsgeräten, in den niedrigen Produktionskosten, da überwiegend
inzelteile von serienmäßig in großen Stückzahlen hergestellten Langfeldleuchten
verwandt werden können und der Zusammenbau nur unqualifizierte Hilfskräfte erfordert,
nicht zuletzt aber auch in der universellen Einsetzbarkeit des Gerätes ebenso unter
gemäßigten wie unter subtropischen und tropischen Witterungsbedingungen sowie in
Mittel- und Hochgebirgslagen zu sehen, da die stufenlos nachregelbare Gitterhochspannung
eine optimale Einstellung auf jede beliebige relative Luftfeuchtigkeit wie auch
auf abnormale atmosphärische Luftdruckverhältnisse zuläßt. iatUrlich kann bis zum
Funken-Durchbruchspunkt ein frei wählbarer, funktionell vertretbarer Sicherheitsabstand
eingestellt werden, um ein dauerndes Uberschlagen von elektrischen Hochspannungsfunken
infolge eines plötzlichen Witterungsumschwunges (Baroneterstandsschwankungen von
etwa + 5 % gelten meteorologisch als normal) zu vermeiden. Die Erfahrung hat gelehrt,
daß selbst bei einer Einstellung der Gitterhochspannung um lo ; unterhalb des Funken-Durchbruchspunktes
noch kleine Flugirsefrten bis herab zu o,9 mm Körperbreite mit Sicherheit vernichtet
werden.
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Weitere Vorteile sind, daß das Gerät durch entsprechende Verstellung
des Skalen-Drehknopfes ohne weiteres der in verschiedenen Ländern anzutreffenden,
von der deutschen Norm um + 20 i' abweichenden Netzfrequenz von 60 Hz angepaßt werden
kann, und daß die gesamte elektrisciie Ausrüstung des Gerätes feuchtraumgeschützt
ist. Das Hochspannungsgitter liegt allerdings ungeschützt, sodaß ein Einsatz des
Gerätes im Freien
bei regnerisch-nassem Wetter nicht zu empfehlen
ist. Unter solchen.
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Witterungsbedingungen pflegen-aber die meisten Fluginsekten nicht
auszuschwärmen, weshalb das Gerät dann ausgeschaltet werden sollte. Auch ein automatisches
Abschalten des Gerätes bei Regen ist technisch durchaus möglich und erfordert keinen
allzu großen Mehraufwand.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden kurz beschrieben.
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Die perspektivische Darstellung des Gerätes zeigt die stabförmige
UV-Lichtquelle 1, die beidseitig in den Leuchtröhrenfassungen 2 und 3 gehaltert
ist. Sie sitzen an den Enden des Hohlprofil-Gehäuses 4, in dessen Innenraum die
gesamte elektrische Ausrüstung untergebracht ist.
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Die UV-Lichtquelle 1 ist von dem zylindrisch ausgebildeten ochspannungsgitter
5~umgeben, das aus den-kreisförmig angeordneten Gitterstäben besteht, die von den
beidseitigen Einspannvorrichtungen 6 und 7 auf Abstand gehalten werden. Diese Einspannvorrichtungen
6 und 7 sitzen ringförmig auf dem Quarzglasrohr der UV-Lichtquelle 1 und sind, um
Längsverschiebungen des Hochspannungsgitters 5 zu vermeiden, gegen die Leuchtröhrenfassungen
2 und 3 abgestützt. Der auf das Quarzglasrohr aufgeschobene Lochkreis-Distanzring
8, der in der Mitte zwischen den Einspannvorrichtungen 6 und 7 sitzt, verhindert
ein zu starkes Durchbiegen der Gitterstäbe bei Wandmontage des Gerätes in horizontaler
Lage. Außerdem gewinnt das Gitterstabsystem durch diesen Lochkreis-Distanzring 8
ganz allgemein erheblich an Stabilität. Die Gitterhochspannung des Gerätes ist durch
Verstellen des Skalen-Drehknopfes 9 stufenlos nachregelbar.