Entwicklung einer ökonomischen Befeuchtungseinheit für einen beheizten Umluftstrom

Abstract

Die Hyperthermie ist eine mögliche Form der Bekämpfung des Bienenschädlings Varroamilbe durch Wärme. Diese vermehrt sich in der Bienenbrut. Mittels Hyperthermie wird die Bienenbrut auf jene Temperatur erwärmt, die für die Milbe tödlich ist. Bei den zu erwärmenden Bruträhmchen kommt offene und verdeckelte Brut meist gemeinsam vor. Um die Austrocknung der offenen Bienenbrut während einer Hyperthermie-Behandlung zu vermeiden, muss der beheizte Umluftrom entsprechend befeuchtet werden. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde eine neue Befeuchtungseinheit entwickelt, welche Vorteile wie Auslaufsicherheit, gute Steuerbarkeit, kompakte Bauweise und flexible Integration vereint. Die Vorgehensweise der Arbeit lehnt sich an die bewährte Produktentwicklungsmethodik nach G. Pahl und W. Beitz an. Zu Beginn wurden die Kundenanforderungen geklärt, segmentiert, mit Hilfe der QFD in Produkt-, Baugruppen- und Teilemerkmale übersetzt und besonders kritische Merkmale identifiziert. Zur Konzepterstellung wurde die Befeuchtungseinheit in ihre einzelnen Teilfunktionen zerlegt, für die mit Hilfe von verschiedenen Methoden wie die Analyse technischer Systeme, Recherche von einschlägiger Fachliteratur und in Patentdatenbanken, Analogiebetrachtung sowie auch die Analyse natürlicher Systeme verschieden Lösungsprinzipien ermittelt wurden. Lösungen welche geeignet erschienen, wurden in einem Testaufbau speziell auf die geforderten Anforderungen getestet, methodisch bewertet, und zu einem Endkonzept ausgearbeitet. Durch Klärung weiterer konstruktiv relevanter Fragestellungen wurde das Endkonzept zuletzt zu einem fertigen Entwurf ausgearbeitet. Der fertige Entwurf, welcher den Anforderungen bestmöglich gerecht wird, besteht aus einem dem Bauraum entsprechend geformten Tank mit Tankstutzen, einer Schwingankerpumpe und einer Einstoffdüse, die Wasser zu feinen Aerosolen zerstäubt.

Hyperthermia is a method of controlling the population of the varroa mite, which is a parasite of the bees proliferating in the bee brood, using thermal input. With the help of hyperthermia the bee brood gets heated until the point where the varroa mite suffers death. At the brood comps, which have to be heated, exist open- as well as capped cells together in most of the cases. To avoid dehydration of the open bee brood while hyperthermia-treatment the heated circulating air stream has to be moistend. Within the scope of this diploma thesis a new humidification system was developed, which combined the benefits of leakproofness, controllability, compact construction and flexible integration. The methodical approach of this work is based on the product-development method of G. Pahl and W. Beitz. First customer requirements got clarified, segmented and with the help of QFD translated into product-, assembly- and component features. Critical features got identified. For the concept creation the humidification system got splitted in its sub-functions. Different solution principles got determined for each of the sub-functions within several methods like the analysis of technical systems, the research of technical literature and in patent databases, the analogy observation and the analysis of natural systems. Solutions which appeared suitable were realized in a test setup and the necessary requirement got tested, rated methodically and prepared into a final concept. The final concept was elaborated into a final design after the clarification of additional constructive relevant questions. The final design, which deals best with the requirements, consists of a tank with a tank nozzle especially designed for the given installation space, a vibrating pump and a nozzle, which atomizes water into fine aerosols.