Thema: Rotationspumpe - Kennlinie

Nochmal eine Frage an Euch Experten:

Habe den Druck der Rota-Pumpe von 9 auf 7 bar verstellen lassen. Ändert sich dadurch auch die Wassermenge (so wie seinerzeit bei meiner Vibrationspumpe)? Habe es leider versäumt, die Wassermenge bei 9 bar zu messen und will wegen der Garantie die Einstellung nicht selbst ändern.

Die Förderleistung einer Rota-Pumpe ist drastisch höher als die gewünschten 80-100ml pro 10s bei Bezug ohne Siebträger. I.d.R sind Rotas von 50-100L/min bei eingruppigen Maschinen verbaut.

Die Sache ist nur die: Normalerweise ist eine Düse im Wasserweg verbaut. Durchmesser ca. 0,7-1mm. Diese dient dazu die Wassermenge zu reduzieren, und auf diese Weise sowohl eine Art Preinfusion durch langsamen Druckaufbau über dem Puck zu ermöglichen. Andererseits wird der Puck nicht so schnell zerschossen.

Wenn Du den Druck reduzierst, nimmt natürlich die Menge Wasser die durch die Düse durchgedrückt wird ab. Wenn Du den Druck um 25% reduziertst sollte auch näherungsweise die Durchflussmenge um 25% abnehmen.
Aber ich denke das reicht noch locker für 25ml in 25s

Wenn ich das also richtig verstehe, nimmt bei Druckreduzierung bei der Rota die Wassermenge ab, weil die Begrenzung durch die Düse erfolgt. Bei der Vibrationspumpe (die ich in der zuvorigen Maschine (Andreja) hatte), wird die Begrenzung durch die Kennlinie der Pumpe vorgegeben. Damals hatte eine Druckreduzierung nämlich einen erhöhten Wasserfluss zur Folge.

eigentlich nimmt die förderleistung erstmal zu. sinnigerweise hat eine pumpe die höchste förderleistung bei dme geringsten gegendruck und die niedrigste förderleistung bei maximalem gegendruck (auf gut deutsch: 'bei weniger widerstand geht mehr durch'). die düse und auch der gemahlene kaffee (evtl. mußt du jetzt gröber mahlen, um auf die gleiche menge/zeit zu kommen wie zuvor. durch das gröbere mahlen hast du aber u.U. mehr crema in der tasse, ect., ect.) spielen hier aber ebenso rein, wie auch die kennlinie der pumpe, welche nicht linear ist/sein muß.
in dem fall würde ich mir weniger sorgen um die menge/zeit machen, da die pumpe in dieser hinsicht überdimensioniert ist. aber evtl. bringst du durch die druckänderung das system hx/brühkopf durcheinander.
wie die fördermenge bei welchem druck letztlich aussieht, hängt von der kennlinie ab: genauen pumpentyp ermitteln und beim hersteller die kennlinie ansehen/anfordern.

bei einer rotationspumpe gibt's ähnlich wie bei der vibrationspumpe auch eine kennlinie, aber im relevanten bereich bei 9 bar kann man sie als konstant ansehen, d.h., der brühdruck hängt nicht von der flussrate des espresso ab, solange man sich im espressotypischen bereich bewegt.
eine typische rotationspumpe für eingruppige liefert ohne gegendruck über 40ml/s, eine vibrationspumpe nur etwa 10ml/s. bei mehrgruppigen maschinen sind es oft gut 100ml/s.
ähnlich einer maschine mit vibrationspumpe und bypass (oder expansionsventil) wird ein niedrigerer brühdruck dadurch erreicht, dass ein bestimmter teil des wassers von der druckseite auf die saugseite zurückgeleitet wird, sodass die gesamtfördermenge (bypass+espresso) mit dem gewünschten druck nach pumpenkennlinie korrespondiert.
der bypass einer rotationspumpe schafft aber ständig eine viel größere wassermenge auf die saugseite als der einer vibrationspumpe, sodass es verglichen mit der leerlaufrate (bei bezug gegen blindsieb, alles geht durch den bypass) unerheblich ist, ob nun 1, 2 oder gar 4ml/s (schümli) an der dusche entnommen werden. die stellung des ventils ändert sich kaum, also auch der daran abfallende druck. (ein expansions- oder bypassventil öffnet bei erreichen des öffnungsdruck nicht schlagartig, sondern nur sukzessive mit weiter steigendem druck, der die feder immer weiter zurück drückt, bis ein gleichewichtszustand mit der pumpe erreicht wird.)
bei einer vibrationspumpe wird für schümli gar nichts abgeleitet, beim espresso oder doppio nur wassermengen im bereich von 1-2,5 ml/s. hier ändert sich die durchflussmenge des ventils erheblich, sodass sich (je nach baugröße) auch die stauchung der feder erheblich ändern kann, was zu einem veränderten druck führt. bei einer vibrationspumpe kann der druck beim brühen eines doppio gut und gerne 1 bar unter dem druck beim bezug gegen ein blindsieb liegen, da beim bezug gegen das blind sieb das bypassventil wesentlich weiter geöffnet wird. der rotationspumpe ist das egal.

die düse sorgt dafür, dass bei hoher flussrate (bezugsstart, leerbezug) ein zusätzlicher widerstand entsteht und die durchflussrate bremst. bei espressotypischen flussraten ist dieser widerstand aber vernachlässigbar. allenfalls beim schümli kann ein druckverlust auftreten, weshalb bei maschinen oder einzelnen brühgruppen, die vorrangig für schümli genutzt werden, in der regel etwas weitere düsen verbaut werden.

gruß, max

Vielen Dank für Eure ausführlichen Erklärungen. Jetzt verstehe ich (zumindest diesen kleinen Teil meiner Maschine)!

Habe mich die letzten Tage nach der Druckreduzierung auch gefragt, warum ich (bei gleicher Bohne) nur noch einen wesentlich kürzeren Leerbezug machen muss als zuvor (Temperatur in der Küche auch recht stabil). Beim Leerbezug spratzelt es weiterhin ca. 12 Sekunden, subjektiv aber nicht mehr ganz so stark. Vermutlich wirkt sich die Druckreduzierung u.a. so aus. Verstehe jetzt auch meinen Händler, der mich ziemlich verständnislos angeschaut hat, als er von den Leerbezugmengen, die ich rauslasse, erfahren habe (da ging's darum, dass ich kein stilles Wasser anstatt dem ursprüngliche Aufsteckenthärter nehmen wollte). Die Maschine im Laden hatte auch 7 bar. Dann passt jetzt alles.

wenn du den druck senkst, fließt beim leerbezug weniger wasser, bzw. das wasser befindet sich auf seinem weg länger in den kühlenden rohren zum und im brühkopf selbst, hat also mehr zeit zum abkühlen. dadurch kommt es kühler aus der dusche und spratzelt weniger.
gleichzeitig wird aber das wasser im wärmetauscher weniger gekühlt, sodass es länger heiß dort heraus kommt. alles in allem erreicht man aber eine gleichmäßigere temperatur. kühlende leerbezüge sind bei gastromaschinen aufgrund der größe der wärmetauscher und der brühköpfe sowieso blödsinn: erst muss der wärmetauscher soweit gespült werden, dass das austretende wasser den kopf kühlen kann. bis dahin hat man den kopf aber ständig weiter aufgeheizt. bis der durch das kühle wasser wieder soweit runter gekühlt ist, dass es nicht mehr spratzelt, ist der wärmetauscher viel zu weit ausgekühlt, sodass man erstmal warten muss, bis er sich wieder erholt hat, sonst fällt spätestens beim zweiten bezug die ausgangstemperatur an der dusche.

ich nutze den effekt genau andersrum, ich unterbreche während des leerbezugs und der präinfusion den strom zur pumpe, sodass das wasser nur mit leitungsdruck sehr langsam fließt. damit kann ich den brühkopf etwas anheizen, der im stillstand eher 2-3°c zu kalt wird. dass wasser, dass aus dem wärmetauscher kommt, ist ständig über der espressotemperatur, wird aber durch den brühkopf und die rohre dorthin ausreichend gekühlt. das einzige wasser, dass ich per leerbezug kühlen muss, ist eine menge von etwa einem schnapsglas, die in einem hohlraum am ende des brühkopfs steht und direkten kontakt zur kesselwand hat. nach einem leerbezug von etwa einer espressotasse erreiche ich also eine sehr gleichmäßige temperatur über den ganzen bezug. würde ich stattdessen mit laufender pumpe solange wasser laufen lassen, bis es nicht mehr spratzelt, bräuchte ich gut 100-150ml.

das ist auch der grund, warum sich jeder klassische barista oder gastwirt über die kaffeenetz-typischen leerbezüge wundert: sowas funktioniert nur bei haushaltstypischen maschinen mit kleinem wärmetauscher, nicht aber bei den großen gastromaschinen mit 300-400ml wasservolumen im wärmetauscher. dort wärmt man höchsten mit einer kleinen wassermenge den brühkopf an, bzw. verdrängt das wasser, was darin im stillstand abgekühlt ist durch heißes aus dem wärmetauscher.

gruß, max