Die Wundermaschine - Wie kann man Haushaltsmaschinen temperaturstabiler kriegen?

Diskutiere Die Wundermaschine - Wie kann man Haushaltsmaschinen temperaturstabiler kriegen? im Espresso- und Kaffeemaschinen Forum im Bereich Maschinen und Technik; Bei der Flussrate von 1 ml/s benötige ich 252 Watt um Wasser von 20°C auf 80°C zu erhitzen, bei 8 ml/s (füllen des Headspaces und Hohlräume) 2015...

  1. #41 Iskanda, 23.06.2022
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    Sicher interessant aber hat nicht ganz so viel mit der Idee zu tun, zu einer Definition zu kommen, die Maßnahmen und Ergebnisse prüfbar zu machen.

    Aber natürlich kann man Maßnahmen und Lösungen losgelöst von konkreten Zielen diskutieren und später überlegen was sie bringen. Ich denke aber, dass es nicht ganz so effektiv ist, wie es sein könnte.
     
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  2. cottec

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    ich glaube man sollte die überlegungen erst mal bis zum austritt des wassers in den brühkopf machen.

    durch das kalte kaffeepulver fällt die temperatur eh ab.

    gibt es studien über den einfluss der preinfsionstemperatur vs bezugstemperatur?

    brüht die preinfusion bereits vor oder soll die nur den puck quellen lassen, weil ohne druck eh nicht viel aus dem kaffee gelöst wird?
    dann wäre der hohe fluss zu beginn zu vernachlässigen, so lange der block dann nicht zu stark abgekühlt ist und das nachfolgende brühwasser zu kalt wird.

    oder man startet bewusst heißer, da die mischtemperatur aus kaffeemehl und zu heißem wasser sofort wieder okay ist und keinen negativen einfluss auf den geschmack hat.
     
  3. #43 coffee-rider, 23.06.2022
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    Das die varierende Fließgeschwindigkeit das Problem beim TB darstellt verstehe ich durchaus. Meine Rechnung war ja auch nur als erster überschlagsmäßiger Ansatz gedacht um die benötigte Dauerleistung zu bestimmen. Wie würdest du rechnen?

    Ein anderer Gedankengang zur Diskussion gestellt, den ich schon länger mit mir herumtrage:
    Wie du auch schreibst ist der TB bei Bezugsbeginn leer und überhitzt (lt. Thermostat 105 °C). Wenn man aber mittels PID den Block vor Bezug auf die 94°C bringt und auch noch vor dem Bezug mit Wasser füllt und wieder auf 94° nachheizt, sollten 16 ml für die Präinfusion mit richtigem Druck bereitstehen. Dann die PI durchführen, das Dreiwege Ventil dabei nicht öffnen. Während der PI Zeit könnte das nachgeströmte Wasser im TB auch wieder auf die 94° gebracht werden und somit stehen schon mal wieder 16 ml für den Shot an. Der Rest müsste wärend des Bezugs nachgeheizt werden - dürfte aber kein Problem sein. Ein Flowmeter zur zusätzlichen Steuerung dieses gesamten Vorganges ist natürlich sehr hilfreich und würde auch die Genauigkeit erhöhen. Mit dem 1000W TB hat man auch die Möglichkeit kurzzeitig schnell mehr Leistung (als die 600 W) zuzuführen um den Fluß auszugleichen.
     
  4. #44 infusione, 23.06.2022
    infusione

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    Ja, das sehe ich auch so. Regelungstechnik ist leider sehr unanschaulich. Und ein Regler für einen Thermoblock ist wohl schwierig. Die Konstruktion der decent mit den beiden Mischverteilern (Manifolds) scheint wohl ein System zu liefern, dass zumindest die decent Ingenieure besser in den Griff bekommen haben als den Thermoblock direkt. Der Gedanke drängt sich mir zumindest auf. Ich habe natürlich keine Ahnung, ob das wirklich so war.

    Ein Blick auf bestehende, einfache Systeme kann sicher helfen.
    Zum Zeitpunkt der PI strömt das Wasser aus dem Tank in den leeren, heißen Thermoblock+Brühgruppe. Dessen Energieinhalt muss reichen, um das Wasser für die PI (mit höherem Flow) zu erhitzen.

    Vielleicht ist so ein System aus Wärmespeicher für die PI plus Thermoblock für den Bezug ein guter Ansatz. Der hohe Leistungsbedarf zur Erhitzung des Wassers mit hohem Flow während der PI wäre dadurch auch gemindert.
     
  5. #45 coffee-rider, 23.06.2022
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    Meine Rechnung war auch überhaupt nicht als Korrektur deines Beitrages gedacht, sondern eher eine Zusammenfassung meiner eigenen Überlegungen:)
     
  6. #46 Dingelding, 23.06.2022
    Dingelding

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    Ich denke das Rechenbeispiel zeigt, dass die Herausforderung ist die Temperatur bei hoher Fließgeschwindigkeit zu halten und dies möglich effizient bei geringen Kosten.

    Das dies mit einem einzigen Thermoblock/spule nicht zu schaffen ist, ist sehr wahrscheinlich. Für mich steht noch Vorheizen und Mischen sich gegenüber.

    Für mich sollte die Maschine bei 8ml/s und bei 1ml/s temperaturstabil sein. Den Druck oder den Puck würde ich bei der Messung nicht beachten.
     
  7. plox

    plox Mitglied

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    Ich finde das Thema spannend, vor allem das Thema „Nachbrenner“

    Ich habe schonmal in einem anderen Thread erwähnt, dass die Xenia eigentlich ein Zweikreiser mit nachgeschaltetem Thermoblock ist (dessen Möglichkeiten noch nicht ganz ausgereizt sind)

    Damals war aber ein Thermoblock noch mit „minderwertig“ verknüpft, daher bringe ich es hier nochmal an.

    Das ist für mich der richtige Weg um die Temperatur zu Siebnah zu finishen.
     
  8. cottec

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    du müsstest halt integrale aufstellen, die den wärmeübergang von kupfer zu wasser während des fließens betrachten.
    ein tropfen wasser hat ja zu jedem zeitpunkt eine andere temperatur und gleichzeitig hat auch der thermoblock mit zunehmender zeit eine immer niedrigere temperatur (obwohl wir den punkt evtl rauslassen könnten, wenn der block vorhersagen kann, wie viel er wann heizen muss, dass er konstant bleibt)

    auf jeden fall muss man wissen, wie viel energie das wasser beim fließen überhaupt aufnehmen kann. dann sieht man, ob man den block evtl höher heizen muss, dass das wasser mehr energie aufnehmen kann um am ende genug zu haben. vermutlich ist das auch so.
    die konsquenz wäre am anfang deutlich mehr heizen und dann muss die heizleistung nach der preinfusion bereits wieder niedriger sein (wenn man überhaupt ein PI will)



    das mit dem vorbefüllen des blocks klappt nicht, weil du das wasser nicht stauen kannst.
    überall ist luft, die müsstest du erst rausschieben und genau dann den perfekten zeitpunkt treffen wo nur noch wasser im block ist und dann vorne und hinten absperren.
    wenn du das zu früh machst ist luft drin die dir dann beim öffnen in den puck explodiert.
    wenn du das zu spät machst, dann hast du bereits wasser im puck
     
  9. #49 S.Bresseau, 23.06.2022
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    Dann sagt das doch einfach genau so, und nicht, dass es die Threads durcheinanderbringt. Btw hätte man euch auch unterstützen können.
     
  10. #50 S.Bresseau, 23.06.2022
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    Und zum Thema: meine Idealvorstellung ist die, dass man beim Bezug selbst kein kaltes Wasser nachführen muss, so wie bei den Handheblern. Also z.B. ein winziger Kessel, der variabel bis ca. 50ml fasst, auf Temperatur gebracht wird und mittels Kolben komprimiert und geleert werden kann. @tidaka hat auch schon mal einen normalen Kessel mittel Pressluft unter Druck gesetzt und geleert, das fand ich bisher die einfachste und cleverste Lösung.
     
  11. #51 cottec, 23.06.2022
    Zuletzt bearbeitet: 23.06.2022
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    der druck ändert dir aber auch wieder die temperatur :)
    thermodynamisches gleichgewicht :p

    und nen kompressor in der maschine verbauen?!?!


    irgendwie ist aber das kleine volumen ja die idee von der zuriga...

    mir würde da höchstens einfallen, dass man das eher wie ein pneumatik zylinder macht.
    auf der einen seite wird das erhitzte wasser aus einem boiler und auf der anderen seite drückt die pumpe kaltes wasser rein und das drückt den kolben und der presst heißes wasser aus dem brühkopf.

    das kombiniert mit cleveren bohrungen, so dass das das heiße wasser von selbst einströmt, wenn der kolben in der richtigen position ist und verschlossen wird, sobald gedrückt wird (effektiv wie bei ner pavoni oder bei nem 2 takter motor)
    kolben könnte an auch auf zieltemperatur heizen, evtl ja sogar wie ein zweikreiser das heiße ende des zylinders im boiler anflanschen.
    so hat man keinen wärmeverlust im zylinder und das wasser kommt konstant raus.

    könnte man auch ohne elektrik machen und das endprodukt ist eine pavoni mit einer besser temperierten brühkammer. muss man schauen, dass das ganze aber keinen kontakt zu der dampfphase im boiler hat, sonst wirds zu heiß (siehe pavoni überhitzungsprobleme)
     
  12. #52 Dingelding, 23.06.2022
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    @cottec musst Wasser auswählen Log ph diagram online I TLK Energy
    Auch die Fluiddynamik würde ich jetzt nicht zu viel Achtung schenken.
    Im Prinzip sind die Thermoblocks zu schwach für die hohen Durchflussraten, da kann ich so viel rechnen wie ich möchte...
     
  13. #53 S.Bresseau, 23.06.2022
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    Oder der Classic...
    Aber beide kühlen durch kaltes Wasser, genau das ist aber das Problem.

    Na und?
    Weiß ich, aber um wieviel? Wasser lässt sich nicht oder nur schwer komprimieren.
    Wieso so kompliziert? Kolben mit Getriebe wäre einfacher. Außerdem hat man genau das, was ich vermeiden würde: Kontakt mit kaltem Wasser.
    Hatte ich auch schon mal überlegt.
    Man könnte sie absichtlich überhitzen und dann gezielt abkühlen (lassen), bis die Zieltemperatur erreicht ist. Aber: Damit das Pulver keinen Kontakt hat, muss der ST später eingespannt werden, und man braucht ein (BG) Ventil.
     
  14. Silas

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    Genau, das habe ich auch gedacht. Allerdings ist es bei Decent seit ein paar Firmware-Versionen so, dass zum Schäumen beide Blöcke in Reihe geschaltet werden, um die Dampfleistung zu verbessern. Beschwerden über Schäumen mit TBs sind ja nicht völlig unüblich, sicher auch bei hypothetischen Wundermaschinen. Oder soll die dann 3 Pumpen und 3 TBs bekommen? ;)
     
  15. #55 coffee-rider, 23.06.2022
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    Ich nehme an, der TB kann überschlagsmäßig auch mit einer mittleren Wärmetauscher-Temperaur bei konstanten Fluß gerechnet werden, wie eben andere Wärmetauscher sonst auch. Beim Integrieren kommt unter den selben Annahmen auch nichts anderes heraus.

    Das Wasser soll sich auch nicht stauen, sondern der Thermoblock sich gleichmäßig füllen und die verdrängte Luft durchs Rückschlagventil & Puck entweichen. Das sollte sich mit einem Durchflußmengenmesser schon steuern lassen, besonders wenn die TB Temperatur und damit das Wasser unter dem Siedepunkt gehalten wird. Zur Unterstützung könnte man ja den TB Ausgang eventuell auch noch um einen cm erhöhen (Rohrführung wie bei einem Thermosiphon).
     
  16. #56 André68, 23.06.2022
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    Mal was ganz Blödes: Wenn man 2 Thermoblocks hätte, zwischen denen immer abwechselnd hin- und hergeschaltet werden würde, dann könnte während der 1. TB Wasser liefert, das Wasser im 2. TB aufgeheizt werden. Wenn das dann heiß ist, wird umgeschaltet und der 2. TB liefert, während der 1. das nachgeströmte kalte Wasser aufheizt, usw. Da die wenigen Milliliter Wasser im Vergleich zum "mächtigen" Thermoblock wenig Wärmeenergie aufnehmen müssen, wird das dann wohl in wenigen Sekunden hin- und herwechseln, ohne dass der Bezug unterbrochen wird. Jeder der beiden TB's muss seperat geregelt werden und fällt für ein paar Milliliter kaum ab.
     
  17. cottec

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    du darfst nicht vergessen, dass auch dampf im boiler ist und den kannst du komprimieren und der druck im gesamtsystem nimmt damit zu

    das wäre brutal kompliziert :D elektrische antriebe in wasser sind immer eklig und auch nicht klein.

    du musst halt den kolben so bauen, dass er möglichst thermisch isoliert ist oder nen doppelkolben, wo im zischenraum noch einmal luft ist, die isoliert ganz gut
    du kannst ja auch mit weniger wasser auf kleinerer fläche drücken.
    dann muss die pumpe eben 16bar drücken, aber beim kaffee kommen nur 8 an, wenn das flächenverhältnis 1:2 ist.
     
  18. #58 coffee-rider, 23.06.2022
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    Gar nicht so blöd ;)- wichtig ist aber vor allem das die TBs ausreichend für den Durchfluß dimensioniert sind. Man könnte also die beiden TBs auch in Reihe schalten mit dem gleichen Ergebnis.
     
  19. #59 André68, 23.06.2022
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    Abwechselnd wäre meiner Meinung nach besser, weil man dann beide "Rohrfüllungen" jeweils perfekt temperieren kann. Es soll ja auch immer nur eine "Rohrfüllung" abgegeben werden, danach ist der andere TB dran.

    Nach den TBs müsste halt jeweils noch irgendwas sein, was das Wasser beim Abschalten im TB hält, vielleicht ein niedrig eingestelltes OPV (2bar vielleicht?) oder so.
     
  20. #60 coffee-rider, 23.06.2022
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    Ich würde hier folgenden extremen Gedankenansatz als Überlegung vorschlagen: Wenn ein TB oder besser mehrere in Reihe volumenmäßig x-fach überdimensioniert sind und einzeln z.B. auf 94°C PID greregelt, benötigt es auch kein Umschalten. Wenn also die gesamte Regelstrecke (Heizung bzw, Kühlung) genügend lang ist, kann man damit jede beliebige Wunschtemperatur am Ausgang einstellen.

    Das Wasser nach dem Abschalten bleibt übrigens sowieso im TB solange das 3 Wegeventil nicht öffnet.
     
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