Alternative für Pressostat - Beispiel Cimbali Junior

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  1. #1 anschwarz, 21.09.2017
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    Der Umbau ist zwar schon ein paar Monate her, ich habe nur etwas gezögert bis ich sicher sein kann, dass es zuverlässig funktioniert.

    Als ich meine gebrauchte Cimbali Junior im März gekauft habe, stand sie davor schon ein paar Jahre ungenutzt im Keller. Vielleicht war sie schon ein wenig "eingerostet". Jedenfalls hatte ich anfangs sehr große Schwierigkeiten mit der Temperatureinstellung und habe ewig gebraucht, bis ich eine vernünftige EInstellung gefunden habe (mit Werten, die ich hier im Forum gefunden habe, war die Temperatur viel zu niedrig).

    Irgendwann habe ich festgestellt, dass die Hysterese des Pressostat viel zu hoch war. Nach Reinigung und Schmierung war es ein bisschen besser, aber bei Dampfentnahme dauerte es immer noch ewig bis er die Heizung eingeschaltet hat.

    Also wollte ich schon einen neuen Pressostat kaufen, habe mir dann aber überlegt, ob man das nicht noch ein bisschen optimieren kann, vor allem, weil der vollkommen überdimensionierte Sirai Presso auch nicht ganz günstig ist. Schließlich hat auch ein neuer Pressostat eine nicht allzu kleine Hysterese und es wäre wünschenswert, dass die Heizung sofort bei Dampf- oder Wasserentnahme angeht.

    Weiterhin wäre es schön, den Kesseldruck verstellen zu können, ohne das Gehäuse zu öffnen. Und vielleicht bringt eine genauere Regelung ja auch eine bessere Konsistenz bei der Kaffebereitung mit sich, beim Zweikreiser wahrscheinlich am eher psychologisch, aber was solls...;)

    Von einer PID-Druckregelung bin ich schnell wieder abgekommen, da viel zu teuer und beim Zweikreiser kein Vorteil.

    Deshalb bin ich bei einem einfachen Druckschalter mit hoher Genauigkeit gelandet (Rückschaltdifferenz laut Angabe 5%, EInstellbereich 0,2 - 1,5bar). Und zwar dem DS 361 von Koberger für 17,99€. (Genau genommen ist das ja auch nichts anderes, als ein Pressostat)

    Also habe ich einen 2m Teflonschlauch mit entsprechenden Adaptern an die alte Verschraubung des Presso angeschlossen
    [​IMG]
    und den "Angstmeter" Schlauch in Schleifen hinten ins Gehäuse gepackt
    [​IMG]
    damit auf keinen Fall Dampf bis zum Druckschalter kommt, der hält nur bis 85°C aus. Wahrscheinlich reicht auch deutlich weniger, aber so musste ich den Schlauch schon nicht abschneiden;).

    Das andere Schlauchende dann nach vorne unter die Abtropfschale und an den Druckschalter angeschlossen
    [​IMG]
    Das war ein bisschen problematisch, weil alle Anschlüsse für Schläuche etc. in zölligen Gewinden sind. Auch alle Druckschalter. Außer einer. Der den ich brauche. Der hat ein M10x1 Gewinde. Keine Ahnung wieso und es gibt keine Adapter oder wasauchimmer um von diesem komischen Feingewinde auf etwas zölliges oder eine Schlauchverschraubung zu kommen. Also habe ich mit mit einem 1/4" Gewindeschneideisen versucht, auf das Gewinde ein zweites zu schneiden (das passt ganz gut mit den Außendurchmessern) und mit ganz viel Teflonband die 1/4" Verschraubung draufzudrehen. Hat geklappt.

    Da der Druckschalter nur 42V und kleine Ströme verträgt, musste noch ein Leistungsteil her. Dafür habe ich ein SSR (links) genommen, da ich mit einer deutlich größeren Schaltfrequenz gerechnet habe und für die Steuerspannung noch ein kleines 12V Netzteil (rechts)
    [​IMG]
    Die Schaltung passt gerade noch in die Elektronikbox
    [​IMG]
    das SSR habe ich mit der Mettalplatte auf der Unterseite flach gegen das Gehäuse positioniert (oben links) um die Wärmeabfuhr zu gewährleisten.

    So sieht es dann unter der Abtropfschale aus:
    [​IMG]
    passt genau rein.

    Ergebnis: Heizung schaltet sofort ein, wenn man den Dampf- oder Wasserhahn öffnet. Im normalen Betrieb wird die Heizung alle 15-20 (grobe Schätzung) Sekunden für ein paar Sekunden eingeschaltet. Dadurch habe ich sehr geringe Druck- und damit auch Temperaturschwankungen. Hat insgesamt genauso viel gekostet, wie der Sirai. Und es ist vollkommen geräuschlos.

    Lebensdauer wird sich zeigen. Ich glaube in einem Datenblatt stand etwas von 10^6 Schaltspielen des Druckschalters. Das sind bei 2 Stunden Betrieb pro Tag (mehr sind es bei mir nicht) und 4 Schaltspielen pro Minute (ich glaube es sind weniger) fast 6 Jahre.

    Auf Nachfrage liefere ich gerne noch weitere Details.

    Grüße
    Andreas
     

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  2. #2 schraubohne, 21.09.2017
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    schöne nummer.
    ich frag mich bei sowwas ja, ob die ingenieure bei der konzeption der maschine die abstahlverluste und die heizzyklen mit pressostat aneinander anpassen.
    deine lösung ist von der schalthäufigkeit her ja zwischen pressostat und pid angesiedelt, kannst du schon veränderungen zur überhitzung des bezugswassers feststellen? meine junior hat selbst bei ca. 0,85 bar kesseldruck/klassischer pressostat schon in der ersten viertelstunde standzeit das bedürfnis zum leerbezug.
     
  3. #3 anschwarz, 21.09.2017
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    Ich glaube die Abstimmung der Heizzyklen spielt nur eine Rolle, wenn die Schaltfrequenz sehr klein ist. Das habe ich mit meinem alten Presso ja gemerkt. Ich musste den auf einen deutlich höheren Druck einstellen, als eigentlich benötigt um nicht Essigwasser zu bekommen (so etwas saures hatte ich davor noch nie produziert und hatte nach dem Kauf entsprechende Zweifel, ob das jetzt wirklich ein Upgrade war:rolleyes:). Mit hohem Abschaltdruck ging es dann. Wenn die Schalthysterese jetzt noch ein bisschen größer gewesen wäre, hätte ich wahrscheinlich mit Temperatursurfen anfangen müsseno_O. In die andere Richtung, also mit erhöhter Schaltfrequenz kann es ja nur besser werden, weil die Schwankungen immer kleiner werden. Der verwendete Schalter muss es halt aushalten...

    Ich habe übrigens sowieso im Rahmen der Umbaumaßnahmen den Kessel gedämmt und damit meine Schaltfrequenz wieder verringert.

    Allerdings hat das keine wirklichen Auswirkungen auf die Überhitzung im HX. Die ist ja prinzipbedingt immer noch gegeben, weil der Kessel immer noch deutlich über 100°C hat. Ich denke aber ich könnte mich mit der genaueren Regelung näher an den minimal nötigen Druck herantasten, der gerade noch ausreicht, um die Brühtemperatur zu halten und damit die Überhitzung etwas verringern. Aber letztendlich ist das für mich nicht praktikabel, da ich die Maschine nur bei Bedarf einschalte und dann überhitze ich lieber ein bisschen und benötige dafür eine viel kürzere Vorheizzeit. Und ich habe auch gerne einen möglichst hohen Dampfdruck, da ich fast nur Cappu trinke. Außerdem muss ich aufgrund der Kesseldämmung meine Tassen vorwärmen...
     
  4. #4 schraubohne, 21.09.2017
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    edit, och schön, anscheinend im zitatmodus geschrieben, das bleibt so.
     
  5. #5 anschwarz, 21.09.2017
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    Habe ehrlich gesagt den alten vergessen und den aktuellen müsste ich auch erst nachschauen, da ich mittlerweile eine für mich optimale Einstellung gefunden habe und mich lange nicht mehr damit beschäftigt habe.

    Ich bin tatsächlich mit meinem Dampfdruck an der Düse nicht ganz zufrieden. Das war auch meine größte Motivation für den Umbau. Ich habe die Tidaka 4 Loch-Düse im Einsatz und dafür braucht es vergleichsweise ewig, ca. 140ml Milch in der 350ml Kanne zu schäumen. In der Uni steht eine 2-Gruppige Astoria, dort geht es mindestens doppelt so schnell, obwohl das Dampfrohr gegen die Cimbali wie Spielzeug anmutet.

    Vielleicht habe ich irgendwo eine Querschnittsverengung (Kalk im Ventil oder ähnlich) die den Dampf bremst. Oder ein anderes Problem. Hat du oder jemand anderes auch zufällig auch eine Tidaka 4-Loch an der Junior und könntest die Zeit stoppen?

    Damit wollte ich ja ausdrücken, dass mir die Überhitzung willkommen ist und ich den Leerbezug dazu nutze...;)

    Ja die Kesselfüllung ist automatisch. Das mit der Sonde muss ich mal im Hinterkopf behalten. Aktuell bereiten wir immer große Mengen Tee aus der Heißwasserdüse, das langt gerade so für eine Portion, deshalb darf ich das Kesselvolumen gerade nicht reduzieren...
     
  6. #6 horst freiraum, 21.09.2017
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    Schöner Umbau. Ich finde aber interessant, dass Du so viel höhere Temperaturen brauchtest zu Beginn. Wie hoch war denn der Wasserstand im Kessel, evtl. zu niedrig?
     
  7. #7 anschwarz, 21.09.2017
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    Der Wasserstand ist schon immer ziemlich genau auf der Max Markierung im Schauglas. Daran habe ich nichts geändert. Ich denke das passt so oder?

    Mit "Druck" meinte ich bisher immer den Abschaltdruck des Pressostats. Den musste ich so hoch wählen, weil es durch die große Hysterese vor dem erneuten einschalten ziemlich lange abgekühlt ist und dadurch der Mittelwert trotzdem recht niedrig war. Leider ist das schon ein paar Monate herund ich erinnere mich nicht mehr an die Werte!
     
  8. #8 anschwarz, 22.09.2017
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    So, endlich ist meine Kaffeelieferung verspätet eingetroffen, deshalb jetzt ein paar Werte:
    Abschaltdruck ca. 0,91 bar
    Einschaltdruck ca. 0,9 bar
    Schaltzyklusdauer im aufgeheizten Zustand ca. 15 Sekunden
    Einschaltdauer im aufgeheizten Zustand ca. 3-4 Sekunden

    Ich denke das Manometer ist nicht sehr genau und man sollte wahrscheinlich auch vorsichtig sein, wenn man den Druck mit anderen Maschinenexemplaren vergleicht. Allerdings könnte ich mit Sicherheit noch viel weiter nach unten drehen, die
    mit Presso entsprechen ja einem nochmal geringerem Mittelwert. Bei mir spratzelt es tatsächlich schon eine Viertelstunde nach (kaltem!) einschalten der Maschine etwas bei Leerbezug, obwohl die Brühgruppe noch nichtmal aufgewärmt ist. Aber irgendwie müsste ich davor mal herausfinden wieso der Dampf nicht ordentlich Dampf hat....
     
  9. #9 schraubohne, 22.09.2017
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    deshalb ist der leerbezug ja auch gut zum beschleunigen der brühgruppentemperatur:) man will halt nur nicht immer danebenstehen, das ist aber der verwendung gastronomischer maschinen im privaten geschuldet und kein manko des geräts. diese trennschärfe finde ich wichtig hier.

    aber beeindrucken kleine heizzyklen, hat nicht mal einer einen temperaturlogger für dich? wär doch interessant die diagramme pid und deiner konstruktion nebeneinander zu lesen, im optimalfall hat jmd auch eine junior mit pid ausgestattet.

    du bist ja noch recht niedrig im kesseldruck, schätzeisenmanometer in ehren. und eine hysterese von ca. 0,01 ist ja schon fast eine konstante temperatur:)

    hau sie doch mal direkt auf 1,1 und beobachte den dampfdruck beim runterpegeln. entlüften übers dampfrohr und abkühlzeiten nicht vergessen,
    dann müßtest du doch in kürze eine verbesserung feststellen.

    schreibt er-der-seine-junior-jetzt-auf 0,75-0,8-stellen-wird.
     
  10. #10 anschwarz, 22.03.2018
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    Hatte erst jetzt Lust, wieder an der Maschine rumzuspielen...;)

    Ich habe jetzt auf 1,0bar gestellt und der Dampf geht schon deutlich besser ab. Allerdings habe ich dann sehr starke Überhitzung. Kann ich da noch irgendwas mit dem Kesselfüllstand drehen? Der steht bei mir um MAX...

    @schraubohne oder andere: Mit welchem Kesselfüllstand auf dem Schauglas betreibt ihr die Maschine?
     
  11. #11 frizzzcat, 22.03.2018
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    Also ich hatte anfangs ähnliche Probleme bei der Lambro. Gerade der Sirai ist viel zu groß für Kessel unter 5 Liter und regelt da schlecht.
    Dann nahm ich einen neuen, normalen Billig Presso. Es blieb schlecht.
    Bis ich letztendlich drauf kam, daß die Schuld beim überdimensionierten Heizstab lag- dachte ich bin ganz schlau und nehm nen 3200 Watt Teil....
    Jetzt ist der Originale mit was unter 2000 Watt drin und das Teil läuft smooth , daß es eine Freude ist.
    Meine Erfahrung: Presso, Heizstab und Kesselgröße müssen zu einander passen.
     
  12. #12 anschwarz, 22.03.2018
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    Ja das stimmt, allerdings kannst du mit einer höheren Schaltfrequenz bzw. kleineren Schaltzeiten ein ungünstiges Verhältnis von Heizstab und Kesselgröße wieder ausgleichen. Limitierend sind also nur diese Steinzeit-Pressostate mit riesiger Hysterese.

    Ich denke, dass es mit meiner Lösung mit der stärkeren Heizung bei dir funktioniert. Mit dem Bonus einer schnelleren Aufheizung.

    Mist, Upgraditis: Gibt es eine stärkere Heizung für die Junior?
     
  13. #13 frizzzcat, 22.03.2018
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    Ganz ehrlich muß ich, als ehemaliger Fan von 3000 Watt heizern, gestehen daß er JETZT genausoschnell aufheizt.
    Physikalisch unmöglich, aber in der Praxis hab ich endlich die Maschine die mir Freude macht.
    Ich schäume 5 min lang mit konstanten 0,8 bar KD.
    Und ich mach den Kaff mit 1 bar KD
    Ich denke, es ist für den Presso gut, daß nicht mehr so oft ab-anschalten muß. Das hat ihn irgendwie "drausgebracht".
    Die Hysterese passt genau zur Ausrüstung wie mir scheint.
     
  14. #14 anschwarz, 22.03.2018
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    Schon klar, dass du nichts verändern sollst, wenn es für dich passt. Ich will dir ja nichts aufschwatzen, ich möchte nur sagen, dass es möglich ist, große Verbesserungen zu erzielen.

    Wie du selbst festgestellt hast, ist der "naive" Ansatz, einfach eine Komponente (Heizung) zu verändern, ohne über die anderen nachzudenken, nicht zielführend:
    Klar, die italienischen Maschinenhersteller machen das genau so seit wahrscheinlich über 50 Jahren. Da kann man davon ausgehen, dass der Regelkreis einigermaßen aufeinander abgestimmt ist. Allerdings ist "haben wir schon immer so gemacht" kein Grund, nicht über Verbesserungen nachzudenken. Außer für die vorher genannten;).

    Und dass diese Schlussfolgerung
    nicht stimmen kann, hast du ja schon selbst angemerkt. Allerdings lässt die schlechte Regelung mit dem Presso das so erscheinen.

    Mit einer besseren Regelung würde das ganz anders aussehen. Wenn ich nicht gerade eine Masterarbeit über Regelungstechnik schreiben sollte, würde ich gerne aufmalen und beschreiben, warum das so ist;)

    Und glücklicherweise gibt es ja mittlerweile verschleißarme bis -freie Schaltaktoren, die ganz andere Möglichkeiten bieten (als vor 50 Jahren;)). Und die in meinem Fall in Summe noch günstiger sind als die meisten Pressos. Langlebigkeit muss sich noch zeigen. Bald ist es ein Jahr im Einsatz.

    (Als kleiner Denkansatz: Der Druck ist überall im System gleich (zumindest betrachtet in den relevanten Zeitabschnitten), die Temperatur aber nicht. Je stärker die Heizung, desto größer der Temperaturgradient (-> System mit verteiten Parametern). Deshalb steht der Druck nicht mehr sinnvoll mit der Temperatur im Zusammenhang, wenn das Presso, bedingt durch die große Schalthysterese erst wieder einschaltet, wenn Temperaturausgleichsvorgänge abgeschlossen sind, aber schon ausschaltet, wenn der Druck schnell ansteigt, bedingt durch eine große Temperaturüberhöhung direkt am Heizelement...Mit einer kleineren Schalthysterese kann man wieder ein brauchbares Gleichgewicht herstellen)
     
    Cappu_Tom gefällt das.
  15. #15 anschwarz, 20.01.2022
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    Kleines Update zu dem damaligen Umbau vor fast 5 Jahren mit entsprechenden Langezeiterfahrungen.

    Vor einiger Zeit war ich ziemlich ernüchtert, weil es schien, als wäre die vorgestellte Lösung nicht sehr dauerhaft. Ich hatte im Eingangspost eine Lebensdauer von etwa 6 Jahren prognostiziert. Nach grob geschätzt zwei Jahren (Ich weiß leider nicht mehr genau wie lange) hat der Druckschalter angefangen, "nervös" zu "flattern". Heißt, er hat auf Erschütterungen an der Maschine reagiert, also z.B. Tasse irgendwo abstellen, Schubladen im Schrank unter der Maschine auf/zu oder die Vibrationen der Pumpe konnte man immer an der Heizungskontrolllampe wiedererkennen.

    Ich habe das fälschlicherweise als mechanischen Verschleiß interpretiert und war enttäuscht über die scheinbar kurze Lebensdauer des Druckschalters. Ich habe das Problem aber gewissenhaft über die Jahre ignoriert, bis im Juli 2021 eine Entkalkung (die erste, seit ich die Maschine habe) notwendig wurde. Die Symptomatik hat sich im Laufe der Jahre erstaunlicherweise nicht verschlimmert. Im Vorfeld habe ich schon einen neuen (baugleichen) Druckschalter bestellt.

    Beim Zerlegen der Maschine ist mir dann aufgefallen, dass sich der Schlauch zum Druckschalter über die Zeit mit Kondenswasser gefüllt hat. Meine Vermutung zu dem Zeitpunkt, dass das Wasser für die Übertragung der Schwingungen verantwortlich ist, hat sich nach dem Zusammenbau und Wiederinbetriebnahme bestätigt. Ich habe den alten Druckschalter wieder eingebaut und es funktioniert seither wieder perfekt.

    Die Lösung benötigt also ein bisschen Pflege: Vorraussichtlich alle ein bis zwei Jahre muss der Schlauch einmal entleert werden. Die Lebensdauer des Druckschalters ist überhaupt kein Problem. Vor allem angesichts der vielen Schaltspiele durch Pumpenvibrationen, die ich ihm Jahrelang durch meine Ignoranz zugemutet habe und die meine Anfangs aufgestellte Prognose bei weitem übertreffen sollten.

    Fazit: Für mich nach wie vor die perfekte Lösung, weil:
    • In Summe günstiger als ein Pressostat
    • Absolut geräuschlos (siehe nächster Post)
    • Geringe Rückschaltdifferenz (Hysterese):
      • Der Druck wird sehr genau eingestellt und schwankt kaum
      • Bei Dampfbezug schaltet die Heizung innerhalb von Sekundenbruchteilen ein, wenn das Ventil geöffnet wird
      • Kommt auch mit einer überdimensionierten Heizung zurecht (siehe nächster Post)
    • In meinem Fall einfache Sollwertverstellung unter der Tropfschale, ohne Maschine afschrauben zu müssen
     
  16. #16 anschwarz, 20.01.2022
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    Ich habe es jetzt doch ziemlich lange mit der originalen 1300W Heizung ausgehalten, aber jetzt war endlich wieder etwas Tuning notwendig. Ich habe eine passende 2200W Heizung gefunden und angepasst. Ich werde dazu noch einen eigenen Thread aufmachen und den Umbau beschreiben. Hier soll es nur um die Regelung gehen.

    Beim ersten Testlauf heute kam der Druckschalter sehr gut mit der überdimensionierten Heizung zurecht. Durch die kleine Hysterese schwankt der Druck kaum, vielleicht minimal mehr, als mit der kleinen Heizung. Auf jeden Fall keine Schwingungsneigung im Regelkreis erkennbar. Bei aufgeheizter Maschine (aktuell keine Kesseldämmung und Maschine offen) ergeben sich Zykluszeiten von etwa 9 Sekunden. Davon ca. 7,8s ausgeschaltet und ca. 1,2s eingeschaltet.

    Am Temperaturverhalten scheint sich nichts geändert zu haben. Ich habe die EInstellung nicht verändert und der erste (bis jetzt einzige) Testkaffee war wie gewohnt.

    Durch das geräuschlose Schalten ist es absolut entspannt. Das Klacken des Sirai-Pressos würde mich trotz vermutlich viel kleinerer Schaltfrequenz innerhalb kürzester Zeit in den Wahnsinn treiben. Man hört natürlich in den genannten Zeitabständen ein Rauschen von der Heizung.

    Ich werde weiter berichten...
     
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  17. #17 mechanist, 20.01.2022
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    Druckschalter gibt es ja jede Menge und in allen Preisklassen, meine Erfahrung ist allerdings, dass die eher teueren
    Pressostate deutlich langlebiger sind. So gibt es sehr leise und präzise Pressostate von Barksdale, die ewig lange in den WMF-Maschinen eingebaut wurden und ebenso langlebig sind wie die Sirai-Dinosaurier. Für die neueren Druckschalter in den Cimbali-Maschinen gilt das gleiche, allerdings sind diese nochmal teuerer. Die genannten Druckschalter haben die passenden Anschlüsse und sind für Espressomaschinen ausgelegt, den "Angstmeter" kann man sich dann also auch sparen.
     
  18. #18 anschwarz, 21.01.2022
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    Also wieso besser machen, wenn es auch schlecht geht, oder wie?;)

    Meine Motivation für den Umbau hatte ich ja vor 5 Jahren schon beschrieben.

    Nochmal:
    Mich hat die große Hysterese genervt, weil es ewig gedauert hat, bis die Heizung bei Dampfbezug eingeschaltet hat. Ebenso die Geräuschentwicklung. Und die komplizierte Sollwertverstellung mit Maschinenverkleidung abnehmen usw. Und irgendwie ist es einfach schöner, wirklich annähernd auf einen Sollwert zu regeln und nicht grob um ihn herum zu schwingen.

    Für die Geräuschentwicklung gibt es mittlerweile bessere Lösungen (als das SIrai, das bei mir verbaut war), die auf die Anforderungen in der Kaffeemaschine ausgelegt sind, da gebe ich dir Recht. Aber alles, was ich damals gefunden habe, hatte "riesige" Rückschaltdifferenzen. Ist ja auch logisch, wenn der Druckschalter gleichzeitig ein mechanischer Leistungsschalter ist, müssen verschleißbehaftete Schaltzyklen möglichst minimiert werden, und das wird mit der großen Hysterese erreicht.

    Bei den Pressostaten habe ich Werte für die Hysterese von 0,15-0,2bar (und nochmal Toleranzen um +- 0,05bar) gefunden. Das ist mir viel zu viel. Schließlich gibt es mittlerweile günstige Möglichkeiten für nahezu verschleißfreie elektronische Leistungsschalter -> SSR. Dann muss ich im Steuerkreis nur noch winzige Leistungen schalten und habe dort auch kaum Verschleiß.

    Bei dem von mir verwendeten Druckschalter entsprechen die angegebenen 5% bei einer Einstellung um 0,85bar einer Rückschaltdifferenz von 0,0425bar. Auf dem Kesselmanometer beobachte ich Druckschwankungen von etwa 0,025bar (mit der neuen, größeren Heizung -> größere Schwankungen als die Werte irgendwo oben angegeben mit der alten Heizung, weil mehr Überschwingen). Der Schalter ist also tendenziell genauer, als angegeben.

    Das hat eben jetzt auch noch den Vorteil, dass ich problemlos eine deutlich stärkere Heizung einsetzen kann, als vorgesehen. Da hat man mit einer großen Hysterese nicht mehr viel Spielraum, das Thema hatten wir hier weiter oben schon mal.

    Und das Einsparpotential beim "Angstmeter" ist vernachlässigbar. Ich will den Druckschalter ja ohnehin nach vorne verlegen, also benötige ich sowieso das ganze Schlauchgedöns und kann es einfach länger lassen;)
     
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