DE2159909A1

DE2159909A1 - Verfahren und Luftfahrzeug zum Versprühen von landwirtschaftlichen Nutzstoffen

Info

Publication number: DE2159909A1
Application number: DE19712159909
Authority: DE
Inventors: David Howard West Patterson NJ. Malcolm (V.StA.)
Original assignee: Electrogasdynamics, Inc., Hanover, N.J. (V.StA.)
Priority date: 1970-12-03
Filing date: 1971-12-02
Publication date: 1972-06-29
Also published as: SU495815A3; CA948239A; IL38163A; AU475120B2; AU3640871A; GB1377994A; FR2117316A5; IL38163A0; BR7107986D0; ES397475A1

Description

L'lectrogasdynamics, Inc.

Litteil itoad

Hanover, New Jersey / V.Üt.A

Patentanmeldung

Verfahren und Luftfahrzeug zum Versprühen von landwirtschaftlichen Nutzstoffen

Lie Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Luftfahrzeug, insbesondere Flugzeug, zum Versprühen von landwirtschaftlichen Nutzstoffen, bei dem diese Stoffe elektrostatisch aufgeladen durch das Luftfahrzeug versprüht und abgelagert werden.

ütwohl Versuche gezeigt haben, dass eine verstärkte Ablagerung solcher stoffe bei verringertem Aufwand erreichbar ist, wenn die stoffe als elektrostatisch geladener lotaub oder zerstäubte Flüssigkeit mittels auf dem Boden aufgestellter Vorrichtungen versprüht werden, sind bisher alle Bemühungen, die Technik der elektrostatischen Ablagerung mit Hilfe von Luftfahrzeugen, wie Flugzeugen und Hubschraubern, anzuwenden, um hierdurch die Vorteile, die an sich schon beim Versprühen von der Luft aus bestehen, zu vergrösoern, erfolglos geblieben. Dies ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, dass beim Aus-

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stossen eines aufgeladenen Sprühstrahles aus einer am Luftfahrzeug angeordneten Vorrichtung eine schnelle Erhöhung des elektrischen Potentiales des Luftfahrzeuges mit einer zu der Polarität des aufgeladenen Sprühstrahles umgekehrten Polarität herbeigeführt und rasch ein Gleichgewichtszustand erreicht wird, bei dem. die elektrostatische Ablagerung wesentlich verringert, wenn nicht überhaupt verhindert wird. Es ist versucht worden, diese schädliche Potentialerhöhung an einem Luftfahrzeug durch Änderung der Polarität des ausgestossenen Sprühstrahles zu vermeiden oder zu verringern. Hiermit ist aber eine unerwünschte Mischung und Neutralisierung von wesentlichen Teilen des ausgestossenen Stoffes mindestens bei allen Frequenzen verbunden, die in elektrischer Hinsicht einigermassen Aussicht auf Erfolg bieten. Es ist weiterhin durch die US-PS 3 297 281 bekannt, eine zusätzliche Hochspannungsentladung entgegengesetzter Polarität mit übereinstimmender Ladeionen-Erzeugung anzuwenden. Hierbei geht aber die Hochspannung, abgesehen dass ihr weite Wirksamkeitsänderungen in Bezug auf ihre Höhe anhaften, entweder sofort wieder zu dem Luftfahrzeug zurück und macht die erstrebte Wirkung nichtig, oder die Hochspannungs:-entladung führt, wenn sie vom Luftfahrzeug weit genug entfernt ist, zu einer weitgehenden Neutral!sierung des ausgestossenen Sprühstrahles mit damit zusammenhängender Verringerung, wenn nicht vollkommener Verhinderung, der gewünschten elektrostatisch verstärkten Ablagerung des versprühten Stoffes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kontinuierliche, verstärkte Ablagerung der in einem Hauptsprühstrahl enthaltenden landwirtschaftlichen Nutzstoffe von einem Luftfahrzeug aus unter gleichzeitigem Ausstossen eines Nebensprühstrahles aus einem ebenfalls aufgeladenen Stoff aus feinen Teilchen mit zu dem Hauptsprühstrahl entgegengesetzter Polarität in der Weise zu ermöglichen, dass eine Mischung der Strahlen und eine Neutralisierung des Hauptstrahles mit damit verbundenem Abbau der die Ablagerung verstärkenden Ladung verringert bzw. überhaupt ganz vermieden wird. Zur Lösung

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dieser /».ixf grabe bestehet wesentliche Merkmale der Erfindung darin, dass der Hebensti'ahl mit niedrigem i'li essvermögen aus relativ lanjrlebigeia Teilcheiistoff und mit hoher Aufladung mit zum Hauptstrahl entgegengesetzter Polarität an einer otelle zum Ausströmen gebracht wird, die in einem Luftstrom hoher Geschwindigkeit und verhältnisinässic weit von der Ausstossstelle des Baiiptstrahles liegt.Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass der Nebenstrahl mit einem Abnahme- bzw. Verlustfaktor ausgestossen wird, der iui w es entliehen gleich oder grosser als der des Hauptstrahles ist, no dass dan lctcutial an dem Luftfahrzeug annähernd Hull wird oder in einigen Fällen einen relativ hohen Polaritätswert erreicht, der dem des aufgeladenen Iiauptstrahles ähnlich ist.

Lie Erfindung bringt den zunächst den Vorteil, dass ein elektrostatisches Versprühen von landwirtschaftlichen Hutsstoffen von Luftfahrzeugen aus mit wesentlich verrrosserter ,_>toffablagerunr; ohne aerklich vergrössertem Aufwand ermöglicht ist, Dabei ist nur eine einfach ausgebildete zusätzliche Vorrichtung notwendig, die nicht nur ohne grossen Aufwand eingebaut und beibehalten werden kann, sondern auch bei bestehenden Luftfahrzeugen mit einer zum Versprühen landwirtschaftlicher stoffe dienenden Ausrüstung ο line Beeinträchtigung derselben verwendet werden kann und keii_erlei schädlichen Einfluss auf die Lufttüchtigkeit und die Betriebseigenschaften des Luftfahrzeuges hat. Ein weiterer Vor-teil besteht in einer erheblich verdrosserten Weite des Mustere des abgelagerten »itoffes tmd darin, dass die Erfindung sowohl zum Versprühen \^ron flüssigen Steffen nie auch zum Versprühen von festen utcffeii bei verbesserter ^leichmässicer Verteiluno und evhöliter Ablagex'UKr ac der Unterseite von Blättern axt Lrfclr; anwendbar irt und dabei zu Einsparung en an dem verspinihtcri otoff führt, die eft iaehr als 50 /" betragen. Die Erfindung ict daher für alle Arten von landwirtschaftlichen ITutzstoffcj'_ in fester oder fliircxGer oder in fester und flüssiger I-orL. Mit siu Unterschied gegenüber :.iolekul;'->ren EigeiiGchafteii fülilc α er cichtbareii ab^osoiiderten Tc-ilcj ei: rmwendbcr, die in üc-

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_ 4 stalt eines Sprühstrahles versprüht werden.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der in der Zeichnung als Beispiele dargestellten Ausführungsformen "beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Ii¹Xg. 1 ein zum Versprühen von landwirtschaftlichen Nutzstoffen dienendes und mit einer Ausrüstung zur Anwendung der Erfindung versehenes Flugzeug in Seitenansicht,

Fig. 2 das Flugzeug nach Fig. 1 in Draufsicht,

Fig.3a eine schematische Draufsicht auf eine "Vorrichtung zur Bildung und Aufladung eines Nebensprühstrahles,

Fig.3b einen Schnitt nach der Linie Jb-Jb der Fig. 3^a>

Fig. 4 eine schematische Darstellung verschiedener Teile einer mit Dampfkondensierung arbeitenden Vorrichtung zur Bildung und Aufladung von Teilchen für die Anwendung der Erfindung,

Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung einer ähnlichen Vorrichtung, und

Fig. 6 eine ebenfalls der Fig. 4 entsprechende Darstellung einer elektrostatischen Zerstäubungsvorrichtung zur Bildung und Aufladung der Teilchen.

Zum Versprühen landwirtschaftlicher Nutzstoffe bzw. zur Schädlingsbekämpfung wird meist ein Flugzeug 10 der in Fig. 1 und 2 gezeigten Art verwendet, das mit einer Geschwindigkeit von etwa I50 "bis I70 km/Stunde und nur etwa 60 cm bis 4 m über dem Boden fliegt und dabei aus einer Vielzahl von Düsen 12, die am hinteren Rand der Tragflächen 14 unter diesen angeordnet sind, Sprühstrahlen 16 bzw. einen Sprühstrahl 16 (Fig. 1) aus dem zu versprühenden Stoff erzeugen. Bei Flugzeugen mit doppelten Tragflächen sind die Düsen 12 am Ende der unteren Tragfläche, d. h. ebenfalls an Stellen angebracht, an denen der Luftstrom und die Schwerkraft zur Wirkung kommen, um den in dem Sprühstrahl 16 enthaltenen Stoff wirk-, sam über die zu besprühende Fläche zu verteilen. Unter diesen

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Bedingungen erreichen, abgesehen von besonderen Örtlichen Verhältnissen, etwa ^O % des versprühten Stoffes den Boden innerhalb einer Flugstrecke, die etwa der fünf- bis siebenfachen Flugzeuglänge von der Ausstosstelle gemessen entspricht, und etwa 80 % des Stoffes dem Boden innerhalb einer Flugstrecke, die etwa der fünfzehn- bis zwanzigfachen Plugzeuglänge von der Ausstosstelle an gemessen entspricht.

Wenn die Sprühstrahlen bzw. der Sprühstrahl 16 elektrisch aufgeladen werden, so wächst das elektrische Potential des Flugzeuges 10 rasch auf einen sehr hohen Wert, z. B. von 20 bis 100 Kilovolt und mehr an, wobei seine Polarität entgegengesetzt zu derjenigen der Aufladung des Sprühstrahles ist und gewöhnlich in einer Sekunde oder weniger ein Ausgleich erreicht wird, der eine NeutraIisierung der Aufladung des Sprühstrahles und damit eine Abnahme, wenn nicht eine vollkommene Beseitigung der elektrostatisch verstärkten Ablagerung des versprühten Stoffes herbeiführt. Zur Vermeidung dieses unerwünschten Potentialzuwachses umgekehrter Polarität an Flugzeug und der Verringerung bzw. Aufhebung der Aufladung des bprühstrahles 16 wird gemäss der Erfindung gleichzeitig und kontinuierlich zusätzlich zu dem als Hauptstrahl bezeichneten Sprühstrahl 16 ein Nebensprühstrahl 18 geringen Fliessvermögens aus verhältnismässig langlebigem, aus feinen Teilchen bestehendem Stoff mit einer zu der Polarität der Aufladung des Hauptsprühstrahles entgegengesetzten Polarität aus dem Flugzeug 10 an einer Stelle ausgestossen, die der hohen Geschwindigkeit des Luftstromes ausgesetzt ist und verhältnismässig weit von der Ausstosstelle des Hauptsprühstrahles 16 angeordnet ist, so dass durch die Luftströmung keine Vermischung des Stoffes im Nebensprühstrahl mit dem entgegengesetzt aufgeladenem Stoff des Hauptsprühstrahles und keine Neutralisierung stattfinden kann. Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, wird die Austrittsstelle für den entgegengesetzt geladenen Nebenstrahl 18 vorzugsweise über und/oder hinter dem Seitenruder 22 ζ. B. am freien Ende eines nach hinten gerichteten Trägers 2A angeordnet. Die äusseren Teile

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des Trägers 24 und auch der an ihm angebrachten Vorrichtung zur Erzeugung des Nebenstrahles 18 werden vorzugsweise elektrisch nichtleitend gestaltet, können aber auch aus leitendem Material bestehen, wenn scharfe Ecken, die zu Koronaentladungen führen könnten, vermieden werden. Alle Teile, die zur Erzeugung des liebenstrahl es notwendig sind, wie Drähte, Zuleitungen für den zu versprühenden Stoff und Druckluft od. dgl. werden bevorzugt in dem Träger 24 untergebracht, damit störende aerodynamische Effekte vermieden werden.

Beim Betrieb des dargestellten Flugzeuges tritt der Nebenstrahl 18 gleichzeitig mit dem Hauptstrahl 16 und stetig am hinteren Ende des Flugzeuges aus, wobei der zu verssprühende Stoff über und hinter der Ausstosstelle des Hauptstrahles 16 von dem Luftstrom mitgerissen wird und hinter dem von dem Hauptstrahl versprühten Stoff auf den Boden gelangt. Das Versprühen der in dem Nebenstrahl enthaltenen, entgegengesetzt zu dem Teilchen des Hauptstrahles geladenen Teilchen in dieser Weise bewirkt zugleich eine Erhöhung des Potentiales entgegengesetzter Polarität am Flugzeug 10, wodurch an diesem der un-erwünschte Pot-entialzuwachs, der durch das Ausstossen des Hauptstrahles 16 hervorgerufen wird, neutralisiert wird. Wenn z. B. ,wie in Fig. 1 gezeigt, der Hauptstrahl 16 eine positive Ladung (+)^ aufweist, so wird durch sein Ausstossen am Flugzeug 10 eine negative Aufladung C-)^ hervorgerufen. Wenn jedoch gemäss der Erfindung ein Nebensprühstrahl 18 erzeugt wird, der die negative Ladung (-)g aufweist, so wird durch das Ausstossen dieses Nebenstrahles am Flugzeug gleichzeitig eine positive Aufladung (+)_B erzeugt, und es ist ersichtlich, dass die entgegengesetzten Aufladungen am Flugzeug den Aufhebungseffekt des schädlichen Ladungsaufbaues, der mit dem Ausstossen des Hauptstrahles 16 verbunden ist, verhindern.

Es ist auch ersichtlich, dass das beschriebene Ausstossen von zwei getrennten Sprühstrahlen aus kleinen Teilchen entgegengesetzter Polarität, von denen einer oder beide aus an Blättern oder dem Boden abzulagernden landwirtschaftlichen Nutz-

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stoffen bestehen können, eine solche Regelung der Eigenschaft und der Menge des Potentiales des Flugzeuges gegenüber dem Boden ermöglicht, dass eine elektrostatische verstärkte Ablagerung von landwirtschaftlichen Nutzstoffen auch von einem Luftfahrzeug aus mit Vorteil durchgeführt werden kann.

Wenn der Hauptsprühstrahl den abzulagernden landwirtschaftlichen Nutzstoff enthält, was im allgemeinen der Fall sein wird, so kann der Nebensprühstrahl 18, wenigstens aus ökonomischen Gründen, eine erheblich geringere Ausstossgeschwindigkeit haben und damit eine höhere Aufladung je Masseneinheit aufweisen. Der Nebenstrahl sollte dabei auch so gebildet werden, dass er eine geringes Fliessvermögen und Triftgeschwindigkeit hat und infolgedessen so zusammengehalten wird, dass er ζ. B. nicht verdampft, bevor die Möglichkeit der Mischung mit den Teilchen des Hauptstrahles nahezu ausgeschlossen ist. Auch kann, insbesondere im Falle des Versprühens von besonders geringen Mengen dem sogenannten "Ultrakleinvolumen-Versprühen, die Aufladung des Nebenstrahles 18 der Grosse nach so viel stärker sein als die des Hauptstrahles 16 sein, dass das Potential des Flugzeuges 10 auf ein ebenso hohes Potential derselben Polarität wie das des Hauptstrahles erhöht wird. Eine solche Betriebsweise ermöglicht, dass der Hauptstrahl 16 seine Aufladung durch einfachse Berührungsaufladen bei der zwischen dem Flugzeug und dem Boden bestehenden Potentialdifferenz erhält, so dass vermieden wird, für den Hauptsprühstrahl 16 ein besonderes Ladungs-Elektrodensystem anzuwenden.

Die Aufladung des Hauptsprühstrahles 16 kann im übrigen in irgendeiner bekannten Weise erfolgen. Vorzugsweise wird jedoch eine Induktionsaufladung mittels eines jede Sprühdüse umgebenden Hinges oder mittels Elektrodenstäbe 13 durchgeführt, die gemäss Mg. 1 und 2 in der Nähe der Sprühdüsen angeordnet sind.

Wie bereits "erwähnt, wird in Fällen, bei denen der abzulagernde

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landwirtschaftliche Hutzstoff in dem Hauptsprühstrahl 16 enthalten ist, ein wirksamer und ökonomischer Betrieb bei Anwendung einer kleinstmöglichen Masse eines Teilchenstoffes für den Nebensprühstrahl erreicht. Hierbei wird vorzugsweise für den Nebensprühstrahl ein höheres Verhältnis von Aufladung zu Masse verwendet, wodurch die für den Hebenstrahl benötigte Masse an zu versprühendem Stoff sehr gering gehalten und z. B. nur etwa 1/5 bis 1/1000 der für den Hauptstrahl benötigten Masse betragen kann. Die Masse selbst besteht vorzugsweise aus einem billigen langlebigen, feinverteiltem Stoff geringen Teilchengrösse.

Wie Versuche gezeigt haben, wird beim Versprühen kleiner und grosser Mengen, bei dem das Massenverhältnis für den Hauptstrahl im Bereich von etwa 0,1 zu etwa 0,75 Mikrocoulomb/Gramm liegt, das Verhältnis von Aufladung zu Masse für den ITebenstrahl vorzugsweise wenigstens drei- bis viermal grosser gewählt. Der auszustossende Teilchenstoff soll ein Fliessvermögen in der Grössenordnung von 10"^ bis 10~^ m/Sek./Volt/m und eine entsprechend niedrige Triftgeschwindigkeit von weniger als etwa J m/Sek. haben und in der Lage sein, diese Eigenschaften wenigstens 2 bis 3 Sekunden in einer stark abdampffähigen Umgebung beizubehalten, die dem Ausstossen folgt.

Die Verwendung von zu versprühenden Stoffen mit Teilchengrössen von 0,1 Mikron bis zu 50 Mikron begünstigt die notwendigen hohen Verhältnisse von Aufladung zu Masse für den Nebenstrahl von etwa 2,5 bis 10 000 Mikrocoulomb/Gramm und mehr. Das Fliessvermögen solcher Teilchenstoffe ist am kleinsten bei Stoffen mit Teilchengrössen mit einem Durchmesser von etwa 0,2 bis etwa 1,0 Mikron. Derartige Teilchengrössen weisen im allgemeinen maximale Triftgeschwindigkeiten gegenüber dem Luftstrom von etwa 1 m/Sek. auf. Wenn auch Stoffe mit solchen Teilchengrössen fest oder flüssig sein können, so können doch Feststoffteilchen zusätzliche Zuführungs- und Aufladeschwierigkeiten bieten, und Flüssigkeitsteilchen müssen εο Le-

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schaffen sein, dass sie wenigstens 2 bis 3 Sekunden in der dem Ausstossen folgenden, stark abdampf fälligen atmosphärischen Umgebung bestehen bleiben. Da die Beschaffenheit dieser Umgebung, in die der Nebenstrahl ausgestossen wird, nicht kontrollierbar ist, so müssen alle flüssigen Stoffe für den Nebensprühstrahl so beschaffen sein, dass ihre Teilchen anschliessend an das Ausstossen mindestens 2 bis 3 Sekunden wirksam am Leben bzw. bestehen bleiben. Diesem Erfordernis kann, je nach der Beschaffenheit der Umgebung, durch verhältnismässig grosse Teilchen einer Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt, wie Wasser, Rechnung getragen werden, bei dem die Wasserteilchen bis zu etwa 5>0 Mikron gross sind und oft kleine Mengen von Schmiermittel vom Pumpen des Wassers enthalten. Es können aber auch Flüssigkeiten mit kleinerer TeilchengrÖsse und höherem Siedepunkt verwendet werden. Z. B. können Flüssigkeitsteilchen aus Flüssigkeiten mit höherem Siedepunkten oder ihren äquivalenten bestehen. Es sind auch Öle oder Glycerin mit hohem Siedepunkt und Flüssigkeiten mit niedrigerem Siedepunkt, die zur Verringerung der Verdampfungsgeschwindigkeit mit Fettsäuren gemischt sind, geeignet. Weiterhin können Flüssigkeiten mit hohem Siedepunkt, die übermässig viskos sind und hinsichtlich Verteilung und Zerstäubung gewisse Schwierigkeiten bieten, mit Flüssigkeiten von niedrigem Siedepunkt, wie Wasser oder Alkohol, gemischt werden, um eine Flüssigkeitsmischung niedriger Viskosität und relativ leichter Behandelbarkeit mit solchen Eigenschaften zu bilden, dass nach dem Ausstossen der Bestandteil mit niedrigem Siedepunkt schnell verdampft (oft in weniger als einer Sekunde). Dabei bleibt ein kleiner Teil oder Tropfen der Flüssigkeit mit hohem Siedepunkt, der das notwendige niedrige Fliessvermögen besitzt und lang genug bestehen bleibt, so dass eine Mischung mit dem Hauptsprühstrahl und eine Neutralisierung desselben ausgeschlossen ist. Ebenso können Zuleitungs- und Aufladungsschwierigkeiten, die bei bestimmten Stoffen aus festen Teilchen der gewünschten Grösse und sonstiger Eigenschaften bestehen können, durch Zuführung solcher Teilchen mit einem Durchmesser von z. B. 1 Mikron in Form einer Emulsion verrin-

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gert werden, deren flüssiger Bestandteil dann in dem .austretenden Sprühstrahl verdampft, so dass nur der feste Rückstand mit den erforderlichen Eigenschaften in den Luftstrom gelangt.

Zur Erzeugung eines Nebenstrahles mit den erläuterten Eigenschaften und einem genügend hohen Verhältnis von Aufladung zu Masse können verschieden ausgebildete Vorrichtungen verwendet werden. Eine verhältnismässig einfache Vorrichtung guter Leistung ist in 1"¹Xg. 3^a und 3b dargestellt. Diese Vorrichtung 35 ist mit einer zur Induktionsaufladung dienenden Eingeielektrode 30 versehen, die aus einem inneren Eingelement 32 und einem zu diesem konzentrischen äusseren Eingelement 34 besteht, das mit radialem Abstand von dem inneren Eingelement angeordnet und mit diesem durch radiale Stützarme 36, die den Eingraum zwischen den Eingelementen 32 und 34-in vier voneinander getrennte Aufladungsquadranten unterteilen, verbunden ist. In jedem der Quadranten ist eine hydraulische Zerstäuberdüse 38 angeordnet, die jeweils über eine Zuleitung 40 mit einer Druckflüssigkeitsquelle verbunden ist. Die Eingelektrode 30 ist an einem Tragarm 42 aus Isolierstoff angebracht, der zugleich zur Anordnung der Zerstäuberdüsen dient und hierzu durch radiale Stützarme in Form eines Armkreuzes 44 verbunden sind. Ausserdem ist die Bingelektröde 30 mit einer Hochspannungsquelle 46 verbunden, deren andere Seite geerdet ist, wie durch den Luftrahmen des Flugzeuges angedeutet ist.

Zum Betrieb der Vorrichtung wird den Zerstäuberdüsen 38 über die Leitungen 40 Druckflüssigkeit, ζ. Β. Druckwasser zugeführt, das in Form von zerstäubten Strahlen aus den Düsen austritt und durch ein hohes Spannungsfeld hindurchgeht, das durch die Eingelektröde 30 induktiv erzeugt wird.

Der Uebensprühstrahl kann auch durch elektrostatische Zerstäubung und durch Dampfkondensation gebildet und aufgeladen werden. Bei beiden bekannten Verfahren wird gleichzeitig eine

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Teilchenbildung mit kleiner Teilchengrösse und die Aufladung sowie das gewünschte hohe Verhältnis von Aufladung zu Masse erreicht, wie es vorstehend angegeben ist. Es kann aber auch zuerst ein Flüssigkeitsnebel, Flüssigkeitsstaub oder eine Volke aus feinen !Teilchen in beliebiger Weise erzeugt und dann in einer Koronaentladung durch Feldaufladung oder durch Diffusionsvorgänge in Anwesenheit von Molekularionen aufgeladen werden. Fig. 4 zeigt als Beispiel die wesentlichen Merkmale einer Vorrichtung 69 zum Erzeugen und Aufladen der Nebenstrahlteilchen mittels Dampfkondensation. Hierbei wird eine Flüssigkeit 60 mit hohem Siedepunkt, wie z. B. Glycerin, in einem Gefäss 62 erhitzt, um einen sich schnell bewegenden primären Luftstrom, wie er durch den Pfeil 64- angedeutet ist, in dem Bereich 66 mit Dampf zu sättigen. Dieser gesättigte Dampf wird aus dem Luftstrom heraus um M.olekularionen herum in einem elektrogasdynamischen Kanal 68 kondensiert und bildet dabei ausserordentlich kleine Teilchen (an der unteren Grenze der angegebenen Teilchengrössen), die das erforderliche hohe Verhältnis von Aufladung zu Masse, geringes Fliessvermögen und infolge einer langsamen Verdampfungsgeschwindigkeit im Anschluss an das Ausstossen eine genügend lange Lebensdauer haben, um eine Neutralisierung des Hauptsprühstrahles auszuschliessen. Ein hierfür verwendbarer elektrogasdynamischer Kanal, wie er z. B. in der US-PS 3 4-17 267 beschrieben ist, weist gemäss Fig. 4 eine Emissions-Nadelelektrode 61 auf, die in einen konvergierenden Kanalabschnitt 63 hineinragt und deren Koronaentladungsende in der Nähe einer Attraktorelektrode 65 angeordnet ist. Die Nadelelektrode 61 und die Attraktorelektrode 65 sind über eine Hochspannungsquelle 67 miteinander verbunden. In ähnlicher Weise kann gemäss Fig. 5 ein. Nebelstrahl 70 durch Dampfkondensation gebildet und dann in einer Diffusions- oder Feldaufladevorrichtung 72 aufgeladen werden, die mit einer Emissions-Nadelelektrode 74 und einer Ringelektrode 76 versehen ist, die an eine Hochspannungsquelle 78 angeschlossen ist.

Fig. 6 zeigt die wesentlichen Merkmale einer elektrostatischen

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iLapillar-Zerstäubungsvorrichtung 81 zum Erzeugen geladener Teilchen in der Gros sen Ordnung von 1 bis 2 Hikron. Diese Vorrichtung 81 weist einen Luftkanal 80 auf, durch den ein sich schnell bewegender Luftstrom, in Richtung des Pfeiles 82 in einen nach Art eines Venturirohres gestalteten Rohrabschnitt mit einer Verengung 84 strömt. An der Verengung 84 ist eine Ringelektrode 86 angeordnet, die mit der negativen Auslassklemme einer Hochspannungsquelle 88 verbunden ist. Im Innern ist bis an die VenturiVerengung 84 ein nadelartiges Elektrodenelement in Gestalt des freien Endes eines geerdeten Kapillarröhrchens 90 geführt, das eine Bohrung von weniger als 0,6 mm Durchmesser hat und über einen erweiterten Rohrabschnitt 92 mit einem Flüssigkeitsbehälter 94 verbunden ist. Die Flüssigkeit aus diesem Behälter wird durch Druck aus einer Leitung 96 über den Rohrabschnitt 92 durch die Kapillarelektrode 90 hindurchgedrückt. Diese Flüssigkeit, die eine niedrige Viskosität und einen hohen Siedepunkt aufweisen kann und ferner durch eine Mischung geringer Viskosität mit hohem und niedrigem Siedepunkt oder durch eine Emulsion von fein verteilten Feststoffteilchen in einer Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt oder eine Flüssigkeit gebildet werden kann, die z. B. durch Oxidation oder Verdampfung einer raschen chemischen oder physikalischen Änderung ins Feste unterworfen ist, sollte teilleitend sein und im Vergleich zu dem Potential der Ringelektrode 86 ein positives Potential aufweisen. Beim Betrieb einer solchen Vorrichtung sollte das Feld in der Nähe der Spitze der kapillarelektrode 90 auf der grössten Feldstärke und gerade unter der Überschlagspannung gehalten werden.

Zur Zeit wird beim Versprühen von landwirtschaftlichen Eutzstoffen meist mit dem sogenannten "Kleinvolumen-Versprühen" (low volume spraying) gearbeitet, bei dem etwa 3>78 1 bprühstoff auf etwa 0,405 ha landwirtschaftliche Fläche aufgebracht werden. Demgegenüber- werden beim sogenannten "Grossvolumen-Versprühen" (high volume spraying) etwa 37?8 1 auf je 0,40-5 ha und beim "Ultrakleinvolumen-Versprühen" (ultra-low volume

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spraying) etwa 0,6 1 auf ge 0,405 ha aufgebracht. Im Gegensatz hierzu haben Versuche gezeigt, dass beim Versprühen solcher Stoffe gemäss der Erfindung die Menge des zu versprühenden Stoffes jeweils um etwa die Hälfte, d. h. beim "Kleinvolumen-Versprühen" auf 1,89 1, beim "Grossvolumen-Versprühen" auf 18,9 1 und beim "Ultrakleinvolumen-Versprühen" auf 0,3 1 je 0,405 ha beschränkt werden kann. Dabei betrugen bei einem Verhältnis von Aufladung zu Masse von etwa 0,10 bis etwa

0,5 Mikrocoulomb je Gramm und der Anwendung von zur Bildung des Ilauptsprühstrahles üblichen Sprühdüsen, die bisher gute Umhüllungsergebnisse erbrachten, die Strombedingungen für den Nebensprühstrahl etwa 10 Mikroampere beim "Ultrakleinvolumen-Versprühen" , etwa 100 Mikroampere beim "Kleinvolumen-Versprühen" und etwa 500 oder mehr Mikroampere beim "GrossvoIumen-Versprühen". Damit den Ablagerungserfordernissen beim "Kleinvolumen-Versprüh en" Rechnung getragen wird, muss daher die Sprühvorrichtung für den Hebensprühstrahl in der Lage sein, mindestens mit einer Stromstärke von 100 Mikroampere zu arbeiten. Eine Sprühvorrichtung für den Hebensprühstrahl, die ein Abgabevermögen von 15O Mikroampere hat, ist für die meisten, wenn nicht alle, Versprühungsvorgänge geeignet, die bis zu etwa 7»6 1 je 0,405 h-^a Hutzstoff ablagern sollen, was z. Zt. den allgemeinen Anforderungen genügt. Wenn das "Grossvolumen- Versprühen" angewendet werden soll, muss das Stromabgabevermögen für die Zerstäubervorrichtung des Hebensprühstrahles erhöht werden. Dies kann leicht erreicht werden, indem mehrere Zerstäfcungsvorrichtungen für den Hebensprühstrahl angeordnet werden.

l^|lür den Betrieb von Zerstäubungsvorrichtungen der für den Hebensprühlstrahl beschriebenen Art kann es notwendig werden, zusätzlich zu der Zuführung der Flüssigkeit noch Druckluft zuzuführen, damit eine genügende Zerstäubung und Aufladung gewährleistet ist. Die Druckluftmenge kann jedoch verhältnismässig klein und unter etwa 560 1 je Minute gehalten werden. Bei Versuchen hat sich gezeigt, dass Zerstäubungsvorrichtungen mit Druckluftzuführung für den Hebensprühstrahl etwa 5 Mikro-

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ampere Abgabestrom je 28,3 1 Druckluft erzeugen. Der tatsächliche Druck der Luft hat erst in zweiter Linie Bedeutung, da die Strömungsgeschwindigkeit der flüssigen Bestandteile des Nebensprühstrahles im wesentlichen durch das Verhältnis von Aufladung zu Masse bestimmt wird. Indessen haben sich hydraulische Düsen der in Fig. 3a und 3b dargestellten Art auch ohne zusätzliche Druckluft bewährt, da sie eine gute Zerstäubung ergeben. Bei diesen Figuren entsprechenden Zerstäubungsvorrichtungen ist im allgemeinen ein Verhältnis von Aufladung und Masse im Bereich von 2 bis 10 Mikrocoulomb je Gramm geeignet.

Wenn für den Hauptsprühstrahl mit "Ultrakleinvolumen-Versprühung" gearbeitet wird, so ist im allgemeinen die Teilchengrösse des versprühten Stoffes ausserordentlich klein und erbringt gewöhnlich ein merklich höheres Verhältnis von Aufladung zu Masse. Hierbei muss die Stromstärke der Zerstäubungsvorrichtung für den Hebensprühstrahl noch vergleichsweise hohe Verte erreichen. Beim "Gross-, Klein- und Ultrakleinvolumen-Versprühen" muss daher zur erwünschten Verringerung des Massenflusses des mit dem Nebenstrahl zu versprühenden Stoffes unter Beibehaltung einer schnellen Aufladungsemission die Emission von ausserordentlich kleinen Teilchen entweder durch eine Zerstäubungsvorrichtung oder mehrere Zerstäubungsvorrichtungen herbeigeführt werden, damit die notwendigen hohen Ströme erzeugt werden. Hierfür ist im allgemeinen Wasser ein geeignetes Medium. Jedoch kann es auch in Fällen, in denen ein sehr hoher Versprühungsstrom für den Hauptsprühstrahl erwünscht ist, vorteilhaft sein, für den ITebensprühstrahl einen anderen Stoff mit besonders kleiner Teilchengrösse zu verwenden, so dass das Verhältnis : Aufladung : Masse so weit erhöht werden kann, dass das Flugzeug nahezu neutralisiert oder auf ein effektives Betriebspotential mit einer Polarität gebracht wird, die der Polarität des ausgestossenen Hauptsprühstrahles entspricht.

Wie bereits erwähnt, kann jedoch in gewissen Fällen der Neben-

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sprühstrahl auch aus landwirtschaftlichem Nutzstoff gebildet werden, dessen elektrostatisch verstärkte Ablagerung, wenigstens in gewissem Umfang, so lange durchgeführt wird, wie die Aufladung des versprühten Stoffes beibehalten werden kann. Die Dauer der Beibehaltung einer solchen Aufladung ist im wesentlichen von der Lebensdauer der Teilchen des ausgestossenen Stoffes in der hoch verdampfungsfähigen Umgebung abhängig, die dem Ausstossen folgt. In einem solchen Fall soll die Langlebigkeit der Teilchen mindestens, vorzugsweise aber mehr als 2 bis J Sekunden länger sein als bereits erwähnt.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, ermöglicht A die Erfindung mindestens zwei verschiedene grundlegende Arten von elektrostatischer Versprühungsablagerung von der Luft aus. Die eine Art besteht darin, dass das Stromniveau der Zerstäubungsvorrichtung für den Nebensprühstrahl so gross gehalten wird, dass das Potential des Flugzeuges nahezu neutral bleibt, indem z. B. die Ladungsabgabe in einem Masse erfolgt, das gleich dem Umfang der Ladungsabgabe bzw. -entnahme durch den Hauptsprühstrahl ist, wobei jedoch die Polarität umgekehrt ist.Diese Art und Weise der Versprühung dürfte in der Praxis am meisten angewendet werden und ist vor allem für das "Kleinvolumen-Versprühen", aber in vielen Fällen auch für das "Grossvolumen-Versprühen" geeignet, da hierbei das Verhältnis von Aufladung zu Masse für den Haupt sprühstrahl * normalerweise kleirer ist als beim "Kleinvolumen"- und "Ultrakleinvolumen-Versprühen".

Die andere Art des elektrostatischen Versprühens gemäss der Erfindung besteht darin, das Ausstossen einer Ladung aus dem Flugzeug mittels eines Nebensprühstrahles mit etwas höherem Stromniveau so durchzuführen, dass bewusst ein wählbarer hoher Potentialaufbau an dem Flugzeug und damit eine Aufladung erreicht wird, die gleich der des ausgestossenen Hauptsprühstrahles ist. Diese Betriebsweise und der resultierende wählbare Ladungsaufbau an dem Flugzeug ermöglicht das Berührungs-

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bzw. Kontaktaufladen von teilweise oder ganz leitenden Hau.ptsprühstrahlen zur Ablagerung von landwirtschaftlichen Hutzstoffen infolge der Bildung eines ausgewählten Feldes zwischen dem Flugzeug und dem Boden. Zur Durchführung einer solchen Kontaktaufladung des Hauptsprühstrahles soll das die Zerstäuberdüsen für den Hauptsprühstrahl umgebende Feld so stark wie möglich sein. Aus diesem Grunde kann es auch vorteilhaft sein, die Zerstäuberdüsen für den Hauptsprühstrahl in einigem Abstand unter dem Flugzeug bzw. unter den Tragflächen desselben anzuordnen. Dieser Abstand kann etwa 10 bis 50 ca. betragen, so dass der Abschirmeffekt von Bauteilen des Flugzeuges beseitigt wird. Bei dieser Yersprühungsart muss das Ladungsabgabevermögen der den Heb en sp ruhst x>ahl erzeugenden Zerstäubungsvorrichtung notwendigen,/ei se höher sein als das beim Hauptsprühstrahl, wobei das Gleichgewichtspoteritial durch den Stromabfluss bestimmt wird, der durch die Koronaverluste vom Flugzeug zum Boden und möglicherweise zwischen dem Flugzeug und dem Hebensprühstrahl herbeigeführt wird.

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Pat ent anspräche

Verfahren zum Versprühen von landwirtschaftlichen Nutzstoffen von einem Luftfahrzeug aus, bei dem diese stoffe elektrostatisch aufgeladen und durch das Luftfahrzeug verspx'üht und auf die zu versprühende Fläche abgelagert werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstärkung der Ablagerung einem Ilauptsprühstrahl aus landwirtschaftlichem ITutzstoff eine elektrische Ladung gegebener Polarität übermittelt und gleichzeitig von dem Luftfahrzeug ein Ilebensprühstrahl aus entgegengesetzt geladenen feinen Teilchen bei einem Aufladungsniveau solcher Grosse zum Austreten gebracht wird, dass der Abbau der Aufladung des Hauptsprühstrahles zwischen der Ausstosstelle und der Ablagerungsstelle vermieden wird.

2. Verfahren nach Anspxuich 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ilauptsprühstrahl und der ITebensprühstrahl kontinuierlich aus dem Luftfahrzeug ausgestossen werden.

Z-- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, ' eines der ITebensprühstrahl an einer stelle zum Austreten gebracht wird, die von dex¹ Ausstosstelle des Hauptsprühsbrahles verhältnismässig weit entfernt ist, so dass |

wenigstens der grösste Teil der aufgeladenen Teilchen des Ilaupb sprühstrahl es ohne Neutralisierung der Ladung derr.elbexi durch die Teilchen des Nebensprühstrahles zur Ablagerung kommt.

¹V. '/erfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ITebensprühstrahl an einer Stelle zum Austreten gebracht wird, die von der Ausstosstelle des Hauptsprühstrahles soweib entfernt ist, dass eine etwaige Misctiung des Nebensprühstrahles mit dem Hauptsprühsfcrahl vor- der Ablagerung der Teilchen des Hauptsprühütrnhles ausgeschlossen ist.

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BAD ORiQINAL

5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebensprühstrahl in einen Luftstrom hoher Geschwindigkeit ausgestossen wird, so dass wenigstens der grösste Teil der aufgeladenen Teilchen des

Hauptsprühstrahles ohne NeutraIisierung der Ladung derselben durch die aufgeladenen Teilchen des Nebensprühstrahles abgelagert wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausstossen des Hebensprühstx'ahles bei einem Stromniveau, erfolgt, das annähernd gleich dem von dem Hauptsprühstrahl getragenen Stromniveau ist.

7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Potential des Luftfahrzeuges im wesentlichen gleich Mull ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, dass das Ausstossen des ITebensprühstrahles bei einem Stromniveau erfolgt, das genügt, das Luftfahrzeug auf einem Potential vorbestimmter Grosse und derselben Polarität wie das des aufgeladenen Hauptsprühstrahles zu halten.

9· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die feinen Teilchen des ITebensprühstrahles eine physikalische Integrität haben, die so lange anhält, dass im wesentlichen eine vollkommene Ablagerung der Teilchen des Hauptsprühstrahles vor einer Auflösung des Hebensprühstrahles herbeigeführt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Nebensprühstrahl bildenden feinen Teilchen eine Lebensdauer von mehr als einer Sekunde nach dem Ausstossen besitzen.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

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gekennzeichnet, dass der aufgeladene Teilchenstoff des Nebensprühstrahles ein geringes Fliessvermögen von weniger als 10^m ge Sekunde je Volt je Meter hat.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass der aufgeladene Teilchenstoff des Nebensprühstrahles ein geringes Fliessvermögen im Bereich

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von 10 ^y bis 10 ' m je Sekunde je Volt je Meter hat.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der entgegengesetzt geladene Teilchenstoff des Hebensprühstrahles in erster Linie aus Wasser besteht.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9 1dadurch gekennzeichnet, dass die den Nebensprühstrahl bildenden feinen Teilchen eine Lebensdauer von wenigstens 2 bis 3 bekunden nach dem Ausstossen haben.

15· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5? dadurch gekennzeichnet, dass das Ausstossen des Nebenstrahles bei einem ötromniveau erfolgt, das genügt, das Luftfahrzeug auf einem Potential derselben Polarität wie die des aufgeladenen Hauptspruhstrahles und auf einer Grosse zu halten, die genügt, um eine Berührungs- bzw. Kontaktaufladung des Hauptsprühstrahles herbeizuführen.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebensprühstrahl ebenfalls aus landwirtschaftlichem Nutzstoff gebildet wird.

17. Luftfahrzeug zum Versprühen von elektrostatisch aufgeladenen landwirtschaftlichen Nutzstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Vorrichtung (12, I3) zum Aufbringen einer elektrischen Ladung gegebener Polarität auf mindestens einen kontinuierlich ausgestossenen Hauptsprühstrahl (16) aus landwirtschaftlichem Nutzstoff und

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BAD ORIGINAL

eine Vorrichtung (J5j 69» 72, 81) zum gleichzeitigen Ausstossen eines ebenfalls kontinuierlichen Nebensprühstrahles (18) aus entgegengesetzt geladenen Teilchen verhältnismässig langer Lebensdauer und niedrigen i'liessvennögens und einem solch hohen Aufladungsriiveau aufweist, dass ein Abbau der Aufladung des Hauptsprühstrahles zwischen seiner Ausstosstelle und seiner Ablagerungsstelle vermieden ist.

18. Luftfahrzeug nach Anspruch 17₅ dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (35) zum gleichzeitigen Ausstossen des Febensprühstrahles (18) eine Ringelektrode (3>0) zum induktiven Aufladen des Teilchenstoffes des Nebensprühstrahles aufweist.

19· Luftfahrzeug nach Anspruch 17 > dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (35) zum gleichzeitigen Ausstossen des Nebensprühstrahles (18) mindestens eine Düse (38) zum Zerstäuben des im flüssigen Zustand zugeführten Teilchenstoffes aufweist.

20. Luftfahrzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (69) zum gleichzeitigen Ausstossen des Nebensprühstrahles (18) einen elektrogasdynamischen Kanal (68) zur gleichzeitigen Bildung und Aufladung des Teilchenstoffes aufweist.

Der Patentanwalt

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