DIY Dual Boiler Single Group Espresso Maschine

Diskutiere DIY Dual Boiler Single Group Espresso Maschine im Espresso- und Kaffeemaschinen Forum im Bereich Maschinen und Technik; Hallo zusammen Für alle die mich oder mein früheres Projekt noch nicht kennen hier mal die Links zur Einstimmung:...

  1. #1 Sonic-Master, 03.10.2014
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    Hallo zusammen
    Für alle die mich oder mein früheres Projekt noch nicht kennen hier mal die Links zur Einstimmung:
    http://www.kaffee-netz.de/threads/espresso-maschine-e-61-im-selbstbau-ist-das-machbar.63182/page-9
    oder diesen hier
    http://www.kaffee-netz.de/threads/fluid-o-tech-mg304.73677/

    Inzwischen hat sich einiges getan. Zuletzt habe ich mit einem Thermoblock als Vorheizstufe für den Brühboiler experimentiert. Das Ergebnis war für einen reinen Single/doppio Espresso sehr gut. Bei schnellaufeinanderfolgenden Bezügen oder beim Ablassen von Heisswasser für einen americano mit anschliessendem Espresso-Shot war die Konstellation „Thermoblock mit 3dl Brühboiler“ leider sehr schwierig zu kontrollieren. Generell finde ich einen Thermoblock auf Grund der fehlenden Masse äusserst schwierig zu kontrollieren um eine exakte Temperatur zu erhalten.

    Hier mal ein paar Bilder:

    [​IMG]

    [​IMG]


    Dies und ein paar andere Dinge haben mich daher bewogen, einen neunen Weg einzuschlagen. Entscheidend ist es, einen guten Kompromiss zwischen grosser und stabiler Masse und schneller Aufheizzeit zu finden.

    Hier die wichtigsten Punkte für mein neues Projekt:

    • · Ein Espresso soll nach 20min. Aufheizzeit bezogen werden können (und muss schmecken)
    • · So wenig Energie verbrauchen wie möglich
    • · Temperaturstabil (bei Espresso ± 0.2° , bei Bezug von 2dl Heisswasser innert 30 Sek. ± 2°)
    • · So wenig externe Leitungen und Fitting verbauen wie möglich
    • · Komplet aus Edelstahl gebaut (am besten 1.4571)
    • · PID Kontroller
    • · Saturierte BG
    • · Wartungsfreundlich
    • · Integrierter Shot-Timer
    • · Druckregulierung
    • · Möglichkeit zum entleeren des Boilers

    Die eine oder andere Anforderung wurde beim vorherigen Projekt bereits umgesetzt (z.B. Shot-Timer). Hier gilt es diese optimal an die neue Maschine anzupassen.

    Wichtig: Bei den Komponenten die zum Einsatz kommen habe ich bereits eine kleine Vorauswahl getroffen. Der Dampf/Heisswasser Bereich wird erst später konzipiert. Es wird auch keine Verbindung zwischen Brüh- und Dampfboiler geben (kein HX im Dampfboiler).

    Und nun mal meine erste Skizze (noch nicht vollständig, z.B. fehlt der PID und das Gehäuse ist nur ein Platzhalter für die ungefähren Dimensionen):

    [​IMG]

    Im Prinzip nicht wirklich was neues, ausser vielleicht die innenliegende Vorheizspirale im Boiler. Sie soll das Kaltwasser (dank einem Volumen von ca. 1.2dl) entsprechend vorwärmen. Etwas Ähnliches habe ich ja bereits im ersten Projekt versucht. Hier war die Spirale aber ausserhalb, war aus Teflon und hatte ein Volumen von nur ca. 50ml). In etwa so:

    [​IMG]


    Was man auf der Skizze auch nicht sehen kann, ist, dass das Kaltwasser nach der Spirale ganz unten am Boiler einfliesst.

    Einen weiteren Effekt hat die Neigung des Boilers in Kombination mit dem einströmenden Kaltwasser so nahe am Boden als möglich. Bei einem Versuchsaufbau mit einem 0.7L Boiler konnte ich ganz klar den Vorteil einer Steigung (bei mir 30°) im Vergleich zu einer horizontalen Lage Messen. Das kältere Wasser fliesst nicht so schnell nach oben wo sich auch der PT100 Sensor befindet. Bereits mit dieser Anordnung hatte ich sehr stabile werte, auch bei einem Bezug von 2dl innert 30Sek, bei ca. 9 Bar.

    [​IMG]

    So, ich denke das reicht fürs erste. Konstruktives Feedback ist wie immer sehr willkommen, Nörgler können kommentarlos wegklicken :)

    Gruss
    Sonic
     
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  2. #2 silberkorn, 03.10.2014
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    Schonmal überlegt bei einem Maschinenhersteller als Cheftechniker anzufangen? Beeindruckend was du da machst.
     
  3. helges

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    Super Projekt. Weitermachen!
     
  4. #4 Hrabnar, 03.10.2014
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  5. #5 Fischers Panda, 03.10.2014
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    hmm, täusch ich mich oder ist da noch keine saturierte BG zu sehen?
    Ich sehe da nur eine kurz angeflanscht BG ohne direkten Kontakt mit dem Brühkessel.
     
  6. #6 Sonic-Master, 04.10.2014
    Zuletzt bearbeitet: 04.10.2014
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    Danke, fasse ich als Kompliment auf. Wäre sicherlich interessant, aber für eine Serienmaschine braucht es doch schon noch mehr zu berücksichtigen. Mein Vorteil ist, dass ich auf aufwendige Verkaufskalkulationen verzichten kann. Somit kann ich natürlich viel entspannten an die Sache ran.

    Was ist den für dich eine saturierte BG? Ist doch genau das (Boiler direkt an die BG geflanscht), oder nicht?

    So, und nun ein ppar infos Mehr. Ich starte mal mit dem Heizstab. (wie gesagt, falls ihr Fehler in meinen überlegungen findet, oder Verbesserungsvorschläge, immer her damit. Für das ist ja das Forum da)

    Heizkörper

    Auf der Suche nach einem geeigneten Heizkörper habe ich diverse Hersteller/Verkäufer angeschrieben. Mir ging es darum Informationen zu bekommen, ob die angebotenen Heizkörper aus Edelstahl sind (wenn ja, welche Legierung) ob sie für Brauch und Trinkwasser geeignet (DVGW Zugelassen) und ob sie den Anforderungen für eine Espressomaschinenboiler standhalten. Leider waren die Rückmeldung mehrheitlich enttäuschen. Zum Teil hiess es, ich solle eine Heizung mal kaufen und selber Testen. Doch nach langer Suche habe ich doch einen Hersteller gefunden der mir sehr seriös auf meine Fragen geantwortet hat.

    Der Einschraubheizkörper (Anschluss 1 1/2") besteht aus hochwertigem korrosionsfestem Edelstahl. Für den Rohrmantel der Rohrheizkörper wird der Werkstoff 1.4529 verwendet, für den Einschraubnippel der Werkstoff 1.4404. Er ist aus für Brauch- und Trinkwasser geeignet.

    Die Heizkörper haben aber noch etwas anderes, dass mir in meinen Überlegungen sehr entgegen kommt. Wie ob bereits geschrieben, brauche ich 1000 Watt. Die Heizkörper gibt es aber auch mit 2000 und 3000 Watt. Da z.B. die 3000 Watt aber über 3 einzelne Heizstäbe verfügt, und diese einzeln geschaltet werden können, kann ich einen Heizstab nur mit 1000 Watt betreiben. Die anderen beiden fungieren hier als Ersatz, falls diese mal durchbrennt. So muss ich in diesem Fall von aussen nur anders verschalten, und hätte dann wieder eine funktionierende Heizung. Zusätzlich ist noch eine rückstellbare Temperaturbegrenzung integriert. Der Schutz-Temperatur-Begrenzer ist werkseitig auf 120°C –9K eingestellt. Also optimal für meine Bedürfnisse.
     
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  7. #7 Sonic-Master, 07.10.2014
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    Hallo Bohnenschorsch,
    zunächst mal danke für deine Worte und danke, dass meine Bastelei fasziniert. Ich bin immer froh, wenn ich von den Erfahrungen anderer profitieren kann, so auch mit deinem Feedback zur Heizung und der saturierten BG :)

    Guter Punkt. Ich werde dann wohl lieber auf eine 2000 Watt anstatt 3000 Watt gehen (nur 1000 Watt hat der Hersteller leider nicht). Im Worst case könnte ich immer noch bei einem Defekt den anderen Heizwendel nehmen (falls die wirklich mal durchbrennt) bzw. könnte ja auch mal mit 2000 Watt experimentieren, wie sich das Heizverhalten auswirkt.


    Jetzt wird interessant. Ich habe mich bei meinem Projekt von einem Artikel bei Home Barista inspiriren lassen.
    http://www.home-barista.com/espresso-machines/single-group-slayer-production-preview-t30478.html
    Hier wird ebenfalls, wie du bereits geschrieben hast erwähnt, dass man versucht die Temperatur am höchsten Punkt abzugreifen.
    Ich gebe dir Recht, dass dies bei mir nicht der Fall ist. Ich habe versucht, dass die BG so hoch wie möglich steht, jedoch mit einem Minimum an Verschraubungen, Schläuchen oder anderen Verbindungen. Eine spannende Frage wäre, ob ein Offset (soweit er konstant ist) schlussendlich einen Einfluss auf das Ergebnis hat? Wenn am Ende 92° rauskommt, müsste es doch egal sein, ob da 3-4 Grad am Anfang verheizt werden, oder nicht?

    So, nun zu was neuem. Wie im Aufbau zu sehen ist, plane ich ja eine innenverlaufende Aufwärmspirale. Damit ich aber sicher sein kann, dass das halbwegs funktioniert, habe ich mal einen Test gemacht.

    Hier mal die Ausgangsdaten. Die Spirale ist 3m lang (ca. 11 Windungen). Der Durchmesser entspricht bis auf ein Paar Millimetern dem Durchmesser den der Boiler haben soll. Das Rohr selbst ist ein 8x1mm Edelstahlrohr aus 1.4404. Das Volumen entspricht in etwa 0.8dl.
    [​IMG]

    [​IMG]

    Der Test sollte zeigen, wie schnell sich das Wasser in der Spirale erhitzt, und wie hoch. Dazu wurden zwei Temp. Sonden ca. 1m in die Spirale geschoben. Zuvor wurde die Spirale mit Wasser gefüllt und am unteren Ende dichtgemacht. Oben blieb sie offen.
    Für den Test wurde ein Grosser Topf auf ca. 95° erhitzt. Die Spirale wurde dann bis knapp am oberen Ende in den Topf eingelassen. Vom Ergebnis war ich recht überrascht. Nach 4 Sek. Betrug die Temperatur des Wassers in der Spirale bereits 32.7 (startwert war 24°). Nach 10 Sek. betrug die Temperatur bereits knapp 50°. Nach 20 Sek waren wir bereits auf 87° und nach ca. 35 Sek hatten wir etwas um 93-95° erreicht. Sollte sich das so reproduzieren lassen, hätte ich mit meiner geplanten 6m Spirale nach ca. 30 Sek. 1.6dl Wasser vorgewärmt.

    [​IMG]

    [​IMG]

    Wie gesagt, ob sich das 1:1 so übernehmen lässt weiss ich nicht, aber ich denke dass der Ansatz sicher vielversprechend ist.
    Gruss Sonic

    PS: Gibt es eigentlich einen Herstellen, der eine so lange Spirale im Kessel drin hat?
     
  8. #8 Michel_Lude, 07.10.2014
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    Ja gibt es, ist das nicht der Ansatz von KvdW?
     
  9. #9 Sonic-Master, 07.10.2014
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    gibt es da Bilder wo man das sehen kann. Habe bis jetzt nichts gefunden?
     
  10. #10 Michel_Lude, 07.10.2014
    Zuletzt bearbeitet: 08.10.2014
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    Hm kann mal schauen, bin mir aber nicht 100% sicher.. Glaube das aber mal irgendwo gelesen zu haben

    Edit:

    Nope bin wohl auf dem Holzweg, die lösen das auch über HX am Servicekessel
     
  11. #11 Sonic-Master, 09.10.2014
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    Schade, aber danke fürs nachschauen.

    Und hier noch ein kleines update:

    [​IMG]

    Im Vergleich zur ersten Skizze musste ich diverse Anpassungen vornehmen, da nicht alle Komponenten Massstabsgetreu übernommen wurden.
    Neu hinzugekommen ist die Boiler-Isolierung und die Position des PID.

    Das 3-Wege MV wurde nun näher an die BG gebracht, damit der zurückgelegte Weg des Heisswassers verkürzt wird.

    Gruss
    Sonic
     
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  12. #12 mcblubb, 09.10.2014
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    Nein. Das ist eben nur ne angeflanschte BG. Zumindest verstehe ich unter dem Konstruktionsmerkmal "Saturiert", dass die maximale Masse der eigentlichen BG nicht mehr träges Metall, sondern strömendens Wasser ist.
    Natürlich funktionieren diese BG auch.

    Gruß
    Gerd
     
  13. #13 Sonic-Master, 09.10.2014
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    Ich gebe mich geschlagen. Meine BG ist wohl keine saturierte BG :(:(:(
    Bezüglich der BG habe ich eine dringende Frage. Immer wieder sehe ich Maschinen die eine Düse im Zulauf verwenden.

    Hier bei der Slayer wird das sehr anschaulich dargestellt. Über die Düse (0.7mm) gelangt das Wasser ans 3-Wege MV und von da direkt auf die Duschplatte.
    http://www.home-barista.com/cafes/visit-to-slayer-factory-in-seattle-t30477.html
    1. Warum verwenden gewissen Hersteller eine Düse und andere nicht?
    2. Was soll mit der Düse erreicht werden? Der Wasserflow wird ja schlussendlich durch den Wiederstand des Kaffemehls geregelt
    3. Hat die Verwendung einer Düse einen konstruktiven Hintergrund (z.B. beim Einsatz einer Rota)?
    4. Ist die Platzierung der Düse z.B. vor oder nach dem 3-Wege MV entscheidend (warum ist es bei der Slayer vor dem Ventil)?
    Wäre froh wenn mir das jemand beantworten könnte.
    Danke
     
  14. #14 Fischers Panda, 09.10.2014
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    Soweit ich weiss soll der Durchfluss (nicht der Druck) reduziert werden um den Puck mit einem großen, unkontrollierten Wasserschwall nicht zu zerschiessen.
    Wird bei Rota als auch bei Vibra verwendet. Meine BZ99 hat die Düse in Verbindung mit der Vibra-Pumpe. Beide Pumpen haben eine deutlich größere Fördermenge (Rota natürlich deutlich mehr) als für den Espressobezug benötigt.
    Zwischen BG und 3-Wege MV macht wenig Sinn, da beim Druckablassen nach Bezug Kaffereste/Kaffekrümmel durch die Düse müssen und die Gefahr der Verstopfung sehr groß ist
     
  15. #15 Sonic-Master, 10.10.2014
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    z.B. so:

    [​IMG]

    In dieser Anordnung wäre ich sehr flexible, da ich die Düse einfach weglassen, gegen eine grössere bzw. eine kleinere ersetzten könnte.
    Zudem hätte die senkrechte Bohrung gegenüber der L-Bohrung (auf der Skizze oben zusehen) den Vorteil, dass ich später z.B. bei einer Verkalkung
    den Kanal relativ einfach wieder frei bekommen würde, indem ich das Ventil abschraube und den Kanal durchstossen könnte.
     
  16. #16 Iskanda, 10.10.2014
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    Da bin ich bei dir: es geht um Stabilität in erster Linie.
     
  17. #17 Iskanda, 10.10.2014
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    Ich finde das (unangenehm) überraschend lang. 30 Sekunden für eine Pfütze Wasser ist eine kleine Unendlichkeit. :)

    Ich denke dein Versuch lässt aus folgendem Grund keine Rückschlüsse zu: In der Maschine ist die Spirale bereits auf Temperatur gebracht und wirkt auf das durchfließende Wasser. In deiner Anordnung heizt du erst einmal das x-fache der Wassermenge in Form der Edelstahl-Spirale auf.
     
  18. #18 Sonic-Master, 10.10.2014
    Zuletzt bearbeitet: 10.10.2014
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    m
    Ok, da habe ich mich wohl ein wenig missverständlich ausgedrückt. Im Vergleich zur Messreihe (mit Teflonrohr) bei meinen alten Projekt sieht das schon ganz anders aus.

    http://www.kaffee-netz.de/threads/e...tbau-ist-das-machbar.63182/page-9#post-838539

    Wie von Dir schon richtig ausgeführt, wird das Rohr im Boiler im realen Betrieb bereits vorgeheizt sein. Somit entfällt diese Zeit. Ob sich dann die Zeit halbiert oder ev. Noch kürzer wird kann ich i.M. nicht sagen, ist ein wenig schwierig zu simulieren.

    Hat mich überrascht, dass hier zum Thema Offset nicht mehr reagiert wurde :)
     
  19. #19 Iskanda, 10.10.2014
    Iskanda

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    Hat man doch, jedoch entlang der Vorgabe 'saturiert'. Aber ich denke das mit der Stabilität sehen alle so. Selbst wenn der Kessel auf 500° geheizt werden müsste: Die Hauptsache ist Stabilität wenn man als Ziel reproduziere Espressi haben möchte.

    Es wird viel viel weniger sein. Ich überlege die ganze Zeit ob ein größerer Querschnitt kontraproduktiv ist oder nicht.
     
  20. #20 Gandalph, 10.10.2014
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    - das ist mir auch schon in den Sinn gekommen.
    Aber immerhin weiss man, dass es real verbaut um Einiges schneller als 30-35 Sek. gehen dürfte, was dann beim Bezug soviel ausmacht, dass sich das nachkomemnde Wasser innerhalb des Bezugs ausreichend erwärmt.

    Trotz allem wird dem Brühkessel eine exakte Energie entzogen, die man auch wieder zuführen muss,... ;) - davon sind die Systeme mit Vorwärmung aus dem HX im Servicekessel unabhängig.
    Ob sich dies aber merklich auf die Stabilität auswirkt, würde ich, ohne jetzt Messwerte vorliegen zu haben, auch bezweifeln.

    Mir gefällt das System sehr gut.Weiter so... ;)

    grüsse....
     
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