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Vorrichtung zur Beseitigung von Schnee, Eis und Unkraut - Dokument DE102004011462B4
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102004011462B4 23.11.2006
Titel Vorrichtung zur Beseitigung von Schnee, Eis und Unkraut
Anmelder Schmutzenhofer, Michael, 86167 Augsburg, DE
Erfinder Schmutzenhofer, Michael, 86167 Augsburg, DE
Vertreter Möbus, S., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 81243 München
DE-Anmeldedatum 09.03.2004
DE-Aktenzeichen 102004011462
Offenlegungstag 29.09.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 23.11.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.11.2006
IPC-Hauptklasse E01H 5/10(2006.01)A, F, I, 20060606, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01S 3/02(2006.01)A, L, I, 20060606, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beseitigung von Schnee, Eis und Unkraut, mit der auf vielseitige und einfache Art Schnee, Eis und unerwünschter Pflanzenwuchs auf Gehwegen, Straßen, Garageneinfahrten, Höfen und dergleichen beseitigt werden kann.

Heutzutage werden zur Beseitigung von Schnee Schneeräumgeräte, wie Schneeschippen oder von einem Motor angetriebene oder an einem Fahrzeug befestigte Schneepflüge und Schneefräsen verwendet. Die Beseitigung von Eis erfolgt heute immer noch zu einem Großteil durch Streusalz, was sich aber als recht umweltbelastend herausgestellt hat. Zur Beseitigung von Unkraut auf Geh- und Fahrwegen sind neben Geräten zum mechanischen Entfernen Geräte bekannt, die mit Hitze arbeiten, um das Unkraut zu verdorren oder zu verkohlen, so dass es mechanisch einfacher entfernt werden kann und nicht mehr so leicht nachwächst. Die Hitze wird in diesen Geräten üblicherweise mittels einer Gasflamme oder auf elektrischem Weg erzeugt. Das Arbeiten mit diesen Geräten hat sich aber als recht mühsam und langwierig erwiesen.

Die PCT-WO 02/12635 A1 beschreibt ein Verfahren zum Erwärmen oder Abtauen von Straßenoberflächen, bei dem die Oberfläche mit einer elektromagnetischen Strahlung, beispielsweise einer Mikrowellen- oder Infrarotstrahlung bestrahlt wird.

Die DE 91 12 971 U1 beschreibt ein Gerät zur Unkrautbekämpfung auf Hofräumen und Gartenwegen, bei dem ein elektrisch betriebener Infrarotstrahler verwendet wird, der durch seine Hitzeeinwirkungen die Pflanzen zum Welken bringt.

Die DE 91 13 657 U1 beschreibt ein Gerät zur Beseitigung von Eis mittels eines Infrarotstrahlers.

Die DE 24 00 437 B2 beschreibt eine Vorrichtung zum Ablösen einer auf einer Oberfläche festgefrorenen Schicht aus Eis, Schnee oder Reif mittels eines intensiven Bündels einer Strahlung aus sichtbarem Licht, vorzugsweise mit einer Wellenlänge von 300 bis 700 Nanometern.

Die GB 2 355 702 A und die GB 2 389 352 A beschreiben Vorrichtungen zum Reinigen von Schienen von Schnee, Eis, Laub oder Schmierfett mit Hilfe von Laserstrahlen. Die dort angegebene Reinigungsvorrichtungen sind in einem Schienenfahrzeug angeordnet und umfassen einen gepulsten Laserstrahl, der auf die Schienenoberfläche gerichtet ist und eine hohe Intensität aufweist, so dass die Verunreinigungen auf der Schiene direkt in Gase umgewandelt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit der auf schnelle, saubere und vielseitige Weise Schnee, Eis und Unkraut insbesondere auf Fahr- und Gehwegen entfernt werden kann und die in Abhängigkeit vom zu beseitigenden Material sehr flexibel einstellbar ist.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vorrichtung zur Beseitigung von Schnee, Eis und Unkraut, die die im Hauptanspruch aufgeführten Merkmale aufweist, gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen an.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet für das Beseitigen von Schnee, Eis und Unkraut auf zu behandelnden Oberflächen einen Laserstrahl. Der Laserstrahl wird über die zu behandelnde Oberfläche, bei der es sich hauptsächlich um befestigte Geh- und Fahrwege, Hofeinfahrten und dergleichen handelt, hinweg geführt. Beim Auftreffen des Laserstrahls auf den Schnee oder das Eis werden der Schnee und das Eis verdampft, so dass nach dieser Behandlung eine einigermaßen trockene behandelte Oberfläche zurückbleibt. Es ist vorteilhaft, wenn der Laserstrahl eine solche Kraft aufweist, dass Schnee und Eis verdampfen. Ein schwächerer Laserstrahl, bei dem der Schnee und das Eis nur in den flüssigen Zustand versetzt werden, ist nur dann einsetzbar, wenn der Untergrund oder die Umgebung nicht so kalt sind, dass das entstehende Wasser gleich wieder gefriert.

Wird die Vorrichtung zur Beseitigung von Unkraut eingesetzt, wird vorteilhafterweise ein Laserstrahl mit einer Stärke vorgesehen, die ausreicht, das pflanzliche Material zu verkohlen oder zu verbrennen.

Die Hitze, die der Laserstrahl beim Auftreffen auf das zu beseitigende Material erzeugt, hängt von der Stärke des Laserstrahls und der Geschwindigkeit, mit der er über die zu behandelnde Oberfläche hinweg geführt wird, ab. Es sind daher bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Stärke des Laserstrahls und/oder die Geschwindigkeit, mit der er über die zu behandelnde Oberfläche hinweg geführt wird, einstellbar.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Laserstrahl in zwei unabhängigen Richtungen über die zu behandelnde Oberfläche bewegt. Bei der einen Bewegungsrichtung kann es sich beispielsweise um eine hin- und her gehende Pendelbewegung, mit der der Laserstrahl eine gewisse Abmessung der zu behandelnden Oberfläche überstreicht. Bei der Bewegung in der anderen Bewegungsrichtung kann es sich um eine lineare Bewegung handeln. Wenn beide Bewegungsrichtungen annähernd senkrecht aufeinander stehen, trifft der Laserstrahl nach und nach in einem annähernd linearer Streifen einer gewissen Breite auf die zu behandelnde Oberfläche. Ein solches Auftreffen ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es sich bei der zu behandelnden Oberfläche um einen Geh- oder Fahrweg handelt.

Zur Erzeugung der Pendelbewegung des Laserstrahls kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein sich hin und her bewegender Spiegel oder ein sich hin und her bewegendes Prisma verwendet werden.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auch ein sich drehender Spiegel oder ein sich drehendes Prisma verwendet werden. Dies stellt unter Umständen eine mechanisch einfacher zu bewerkstelligende Konstruktion dar. Unerwünschte Richtungen des so abgelenkten Laserstrahls müssen hierbei gegebenenfalls durch Abdeckvorrichtungen abgeschirmt werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann, um eine möglichst flexible Einstellung der auf die zu behandelnde Oberfläche aufzubringenden Energie zu bieten, die Geschwindigkeit bei den beiden Bewegungsrichtungen getrennt einstellbar sein. Um ein Überhitzen oder eine Aufbringung von für den beabsichtigten Verwendungszweck zu geringer Energie zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Steuervorrichtung enthält, die die Geschwindigkeit in den beiden Bewegungsrichtungen des Laserstrahls als auch die Stärke des Lasers in gegenseitiger Abhängigkeit steuert.

Die zweite lineare Bewegung des Laserstrahls über die zu behandelnde Oberfläche kann gerade beim Beseitigen von Schnee, Eis und Unkraut von Geh- und Fahrwegen in vorteilhafterweise dadurch erfolgen, dass der Laser und die Ablenkeinheit des Laserstrahls in einem Fahrzeug eingebaut sind. Im einfachsten Fall kann es sich dabei um ein von Hand schiebbares Gerät, das beispielsweise einer Handkehrmaschine ähnelt, handeln. Ein solches Gerät ist insbesondere bei kleinen und verwinkelten Flächen recht gut einsetzbar. Müssen jedoch größere Flächen von Schnee, Eis oder Unkraut befreit werden, ist es vorteilhaft, wenn das Gerät einen motorischen Antrieb aufweist oder wenn es von einem Motorfahrzeug, beispielsweise einem LKW, gezogen oder an diesen angebaut wird. Um eine korrekte Dosierung des Laserstrahls zu erzielen, ist es in allen diesen Fällen vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung das oben angeordnete Steuergerät zur Steuerung der Pendelbewegung des Lasers enthält. Es ist weiter vorteilhaft, wenn das Steuergerät außerdem mit einer Vorrichtung verbunden ist, die die Geschwindigkeit misst, mit der das Fahrzeug und damit der Laser über die zu behandelnde Oberfläche geführt wird. Im Stillstand sollte das Steuergerät vorteilhafterweise automatisch den Laser abschalten oder in eine nicht auf die Oberfläche treffende Richtung lenken.

Da für das Verdampfen von Schnee und Eis oder das Verkohlen von pflanzlichen Materialien doch ein recht kräftiger Laser verwendet werden muss, muss der Laser gegenüber der Umgebung abgeschirmt sein, damit die Bedienperson oder andere Personen, Tiere oder Gegenstände, nicht unbeabsichtigt durch den Laserstrahl in Mitleidenschaft gezogen werden.

Zur Abschirmung kann vorteilhafterweise ein glocken- oder haubenförmiges Abschirmgehäuse, das in einem einstellbaren Abstand über die zu behandelnde Oberfläche geführt wird, vorgesehen werden. Das Abschirmgehäuse muss es ermöglichen, dass der zu entfernende Schnee, das zu entfernende Eis oder das Unkraut in den Strahlungsbereich des Lasers gelangen können, wobei aber gleichzeitig verhindert werden muss, dass der Laser sichtbar nach außen aus dem Abschirmgehäuse austritt. Das Abschirmgehäuse wird deswegen in einem gewissen Abstand über die zu behandelnde Oberfläche geführt und es kann vorteilhafterweise auf seiner Vorderseite eine gegebenenfalls verstellbare Eintrittsöffnung für die zu beseitigenden Materialien umfassen. Soll mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Schnee beseitigt werden, ist es weiter vorteilhaft, wenn zusätzlich neben der vorderen Eintrittsöffnung pflugartige Abweiselemente vorgesehen sind, so dass bei Schneemengen, die zu groß für die augenblickliche Beseitigung sind, diese zur Seite weggeschoben werden können.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Vorrichtung mit einer Absaugvorrichtung versehen sein, mit der Wasserdampf und/oder die verkohlten Pflanzenteile aus dem Bereich über der behandelten Oberfläche, beispielsweise also dem Innenraum des Abschirmgehäuses, in die Atmosphäre oder in einen Auffangbehälter abgesaugt werden.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zur Beseitigung von Schnee, Eis und Unkraut wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert.

Die Zeichnungsfigur zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Beseitigung von Schnee, Eis und Unkraut in Form eines mit der Hand geführten kleinen Fahrzeugs 30. Das Fahrzeug ist auf angetriebenen oder nicht angetriebenen Rädern 32 beweglich. Über eine Höhenverstellung der Räder 32 kann beispielsweise auch der Abstand des Arbeitsbereiches der Vorrichtung zum Boden 20 eingestellt werden. Das Fahrzeug 30 weist an seinem hinteren Ende eine Führungsstange 38 auf, mit der es, beispielsweise durch eine hinter dem Fahrzeug gehende Person, geführt und gelenkt werden kann.

Im Inneren des Fahrzeugs 30 ist ein Laser 10 angeordnet. Er wird über eine Energiequelle 12, beispielsweise einen mit einem Verbrennungsmotor betriebenen Elektromotor, mit Leistung versorgt. Die Energiequelle 12 kann gegebenenfalls auch zum Antrieb des Fahrzeugs 30 und zum Betreiben von Zusatzeinrichtungen, wie einer später noch besprochenen Absaugvorrichtung 40, dienen.

Der Laser 10 erzeugt einen Laserstrahl 16, der zu einer Ablenkeinheit 14 geführt wird. Die Ablenkeinheit 14 lenkt den Laserstrahl 16 in einer hin und her gehenden Bewegung auf die zu behandelnde Oberfläche, den Boden 20. Die Ablenkeinheit 14 kann beispielsweise in Form eines sich bewegenden Spiegels oder Prismas ausgebildet sein, wie das oben in der Beschreibung angegeben wurde. Die hin und her gehende Bewegung des Laserstrahls 16 auf dem Boden 20 ist durch den Doppelpfeil 17 angedeutet. Die lineare Bewegung des Laserstrahls 16 auf dem Boden 20 in Vorwärtsrichtung ist in der Zeichnung durch den Einfachpfeil 18 angedeutet.

Der Auftreffbereich des Laserstrahls 16 auf den Boden 20 ist mit einem am vorderen Ende des Fahrzeugs 30 angeordneten glocken- oder haubenförmigen Abschirmgehäuse 32 umgeben. Das Abschirmgehäuse 32 umgibt den eigentlichen Arbeitsbereich und schirmt diesen ab, so dass ein gefährlicher Austritt des Laserstrahls 16 in die Umgebung verhindert wird. Das Abschirmgehäuse 32 wird in einem gewissen Abstand über dem Boden 20 geführt, so dass Schnee, Eis oder Unkraut in den Arbeitsbereich gelangen können. Um insbesondere größere Mengen Schnee in den Arbeitsbereich führen zu können, kann das Abschirmgehäuse 32 an seinem vorderen Ende zusätzlich eine Eintrittsöffnung 36 aufweisen.

Die hier dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist zusätzlich eine Absaugvorrichtung 40, mit der der Wasserdampf oder die verkohlten Pflanzenreste aus dem Arbeitsbereich abgesaugt werden können, auf. Sie umfasst in der schematischen Darstellung ein Absaugrohr 42, das aus dem Abschirmgehäuse 32 herausführt. Das Absaugrohr 42 führt den Dampf oder die Pflanzenreste über eine Pumpe 44 durch einen Auslass 46 weg vom Arbeitsbereich in die Umgebung. Alternativ kann statt des Auslasses 46 natürlich auch ein Auffangbehälter vorgesehen sein.

Die hier dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist zusätzlich eine Steuervorrichtung 19 auf. Sie ist, wie hier nur schematisch angedeutet, mit den Rädern verbunden, um die Geschwindigkeit zu messen, mit der die Vorrichtung bewegt wird und anhand dieser Geschwindigkeit ihre Steueraufgaben auszuführen. Sie ist weiter mit dem Laser 10 verbunden, um dessen Stärke gegebenenfalls verstellen zu können. Sie ist mit einer weiteren Leitung mit der Ablenkeinheit 14 verbunden, um die Geschwindigkeit der Ablenkbewegung des Laserstrahls 16 einstellen zu können. Sie kann auch mit der Pumpe 44 der Absaugvorrichtung 40 verbunden sein, um gegebenenfalls deren Pumpleistung zu verstellen. Die Steuervorrichtung 19 erhält über eine weitere Leitung Energie von der Energiequelle 12, damit sie überhaupt arbeiten kann.

10
Laser
12
Energiequelle
14
Ablenkeinheit
16
Laserstrahl
17
erste Bewegungsrichtung
18
zweite Bewegungsrichtung
19
Steuervorrichtung
20
zu behandelnde Oberfläche, Boden
30
Fahrzeug
32
Räder
34
Abschirmgehäuse
36
Eintrittsöffnung
38
Führungsstange
40
Absaugvorrichtung
42
Absaugrohr
44
Pumpe
46
Auslass


Anspruch[de]
Vorrichtung zur Beseitigung von Schnee, Eis und Unkraut auf zu behandelnden Oberflächen, wie Geh- und Fahrwegen, wobei die Vorrichtung einen Laserstrahl (16) umfasst, der über die zu behandelnde Oberfläche (20) hinweg führbar ist, und wobei die Geschwindigkeit, mit der der Laserstrahl (16) über die zu behandelnde Oberfläche (20) hinweg führbar ist, einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Laserstrahls (16) bis zu einer Größe hin einstellbar ist, bei der das zu beseitigende Material verdampft, verkohlt oder verbrennt. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (16) beim Hinwegführen über die zu behandelnde Oberfläche (20) in zwei unabhängigen Richtungen (17, 18) bewegbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bewegungsrichtungen (17, 18) annähernd senkrecht zueinander verlaufen. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Laserstrahls (16) in der einen ersten Bewegungsrichtung (17) aus einer hin- und her gehenden Pendelbewegung besteht und dass die Bewegung des Laserstrahls (16) in der anderen zweiten Bewegungsrichtung (18) aus einer linearen Bewegung besteht. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (14) zur Erzeugung der Pendelbewegung einen sich hin- und her bewegenden Spiegel oder ein sich hin und her bewegendes Prisma zur Ablenkung des Laserstrahls (16) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (14) zur Erzeugung der Pendelbewegung einen sich drehenden Spiegel oder ein sich drehendes Prisma zur Ablenkung des Laserstrahls (16) aufweist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit, mit der der Laserstrahl (16) über die zu behandelnde Oberfläche (20) hinweg führbar ist, für beide Bewegungsrichtungen (17, 18) getrennt einstellbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuervorrichtung (19) enthält, die die Geschwindigkeit, mit der der Laserstrahl (16) in den beiden Bewegungsrichtungen (17, 18) über die zu behandelnde Oberfläche (20) hinweg führbar ist, in einer einstellbaren Abhängigkeit voneinander und in einer einstellbaren Abhängigkeit von der einstellbaren Stärke des Lasers (10) steuert. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewegung des Laserstrahls (16) über die zu behandelnde Oberfläche (20) in der zweiten linearen Bewegungsrichtung (18) der Laser (10) und die zugehörige Ablenkeinheit (14) in einem Fahrzeug (30) angeordnet sind. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Fahrzeug (30) um ein von Hand bewegbares Fahrzeug oder ein mittels eines Motors bewegbares Fahrzeug Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsbereich, in dem der Laserstrahl (16) über die zu behandelnde Oberfläche (20) hinweg führbar ist, gegenüber der Umgebung abgeschirmt ist. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Abschirmung des Arbeitsbereichs ein glocken- oder haubenförmiges Abschirmgehäuse (34), das in einem einstellbaren Abstand über die zu behandelnde Oberfläche (20) hinweg führbar ist, umfasst. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmgehäuse (34) eine in der Größe verstellbare Eintrittsöffnung (36) für die zu beseitigenden Materialien umfasst. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmgehäuse (34) mit einer Absaugvorrichtung (40) zum Absaugen des durch den Laserstrahl (16) erzeugten Wasserdampfes oder der verbrannten Pflanzenrückstände versehen ist.






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