Eigenbau mit Tauchkolben

Ja das kann wohl alles sein, aber ich hab schließlich auch den ADC mit Akkuspannung direkt belegt und die Werte haben dennoch breit gestreut (klar, Masse war nicht getrennt). Morgen sollte der separate ADC kommen, dann sind wir direkt schlauer.
@FRAC42 Wie oben geschrieben, an Kondensatoren habe ich alles ausprobiert, mit Kapazitäten, die weit höher liegen.

 

Der ADC kam tatsächlich heute schon, manchmal ist die Deutsche Post doch wirklich erstaunlich! Hatte gleich noch ein kleines Display mitbestellt. Jedenfalls habe ich jetzt trotz Breadboard schöne konstante Druckwerte, die ich mittels einer Luftpumpe auch schon auf ein paar bar hochgedrückt habe. Wasser kommt dann später

 

Ich bin die letzten Tage soweit gekommen, mit dem geliehenen 3D-Drucker ABS zu drucken: Druckbett auf 105°C, Düse 240°C, Lüfter komplett aus und den Drucker eingehaust. Aber es hat sich gelohnt, ich habe einen Siebträger zu 2/3 ausgedruckt (dann hatte sich das Filament vertüddelt, so dass der Rest unterextrudiert war), und zwar mit nur 10% Füllgrad, und den Siebträger-Halter amtlich mit 50% Füllgrad. Zum Test habe ich die Gewinde verschraubt und im Schraubstock so belastet, wie es (in etwa) in der Maschine auch sein wird. Der Marmeladen-Deckel im zweiten Bild simuliert das Sieb, die Waage auf der anderen Seite die Schraubenköpfe, die den Halter befestigen. Ich habe bis über 50kg den Schraubstock zugedreht, und ich habe keinerlei Nachgeben bemerken können.

Natürlich ist alles kalt gewesen, während demnächst das Sieb (der Marmeladendeckel also) auf bis zu 95°C erwärmt wird und damit auch den Siebträger erwärmt. Dafür dürfte die Last nur bei etwa 35kg bei 10bar liegen (und wer braucht Expresso mit 10bar ...).

 

Oh shit, jetzt ist mir tatsächlich der Umrechnungsfehler bar -> N/mm^2 passiert! Vielen Dank für deinen Hinweis. Ich bin von 70mm Sieb ausgegangen (Sicherheit) und da wären es 380kg. Und natürlich habe ich auch das Gewinde darauf ausgelegt, als ich es berechnet habe (soweit das geht, denn der Temperatur-Einfluss auf die Zugfestigkeit ist schwer zu ermitteln). Das ist allerdings ne Weile her... Leider habe ich keine Waage bis 300kg...

Der Marmeladendeckel sorgt nur dafür, dass ich auf den versenkten Siebträgerrand Druck ausüben kann.

 

Es ist mir heute gelungen, einen Test-Siebträger zu zerstören. Dazu habe ich sowohl den (sehr fragil gedruckten) Siebträger als auch den eher stabil gedruckten Siebträger-Halter für einige Minuten in kochendes Wasser gelegt (beide Teile aus ABS). Anschließend habe ich mit meinem Körpergewicht belastet – kurz bevor ich die kompletten 80kg drauf hatte, hat der Siebträger nachgegeben:



Ich glaube, ich kann mit dem Ergebnis zufrieden sein: Die Wandstärke des Testobjekts beträgt 0,75 mm, der Füllgrad des Hohlkörpers 10% in kubischem Muster. Das Gegenstück, an dem natürlich keine Schäden zu sehen sind, ist schon mit doppelter Wandstärke (1,6mm) und 50% Füllgrad gedruckt worden. Mit diesen Parametern werde ich den nächsten Test durchführen.
Am meinsten hat mich überrascht und erfreut, dass auch bei (knapp) 100°C die Festigkeit noch ordentlich zu sein scheint.
Edit: Und es sind ja noch wesentlich höhere Wandstärken möglich bis hin zur massiven Ausführung (Druckzeit dann 24h bestimmt ).

 

Habe heute nochmal den Versuch ähnlich wie am 08.05. mit der Waage durchgeführt, mit einem eher stabil gedruckten Siebträger. Beide Teile, Siebträger und -halter, wurden über 6 Minuten in kochendem Wasser aufgewärmt. Ich habe sie nur zur Hälfte miteinander verschraubt, so dass nur die Hälfte der Gewindegänge tragen konnte. Dann habe ich auf 150kg (soviel kann die Waage!) mittels Schraubstock belastet und die Belastung eine halbe Minute beibehalten. Optisch sind keine Schäden an den Bauteilen zu erkennen, so dass ich sie in dieser Form an der Espressomaschine einsetzen werde.

 

Nach einer kleinen Pause, was die eigentliche Maschine angeht, gibt es heute wieder neues zu berichten.


Die wärmebedingte Ausdehnung des POM-Kolbendeckels hat mit nämlich vor einiger Zeit den Kolben gesprengt. Da hatte ich zu passgenau gefertigt (und zu wenig nachgedacht)...
Ich habe dann eine Glasbläserin befragt, und sie hat mir diesen wunderschönen Kolben gefertigt:



Damit habe ich heute erneut die Heizung angeschmissen, und das sah so aus:



Der Großteil des Videos läuft in doppelter Geschwindigkeit, bis zum Kochen dauert es etwa 2 Minuten. Es ist deutlich erkennbar, wie durch die Ausdehung des Wassers und Dampfentstehung der Kolben nach oben geschoben wird. Anschließend erfühle ich die Temperatur vom Zylinder und vom Kolben. Der Zylinder fühlt sich warm an, etwa wie ein VA-Milchkännchen kurz vor dem Ende des Aufschäumens, also noch gut auszuhalten. Der Kolben ist oben kaum fühlbar wärmer geworden. Ein kleiner Restdruck ist noch im Kessel, darum tritt etwas Wasser aus, als ich die Dampflanze öffne.

Jetzt kann also die Mechanik oben drauf gebaut werden, so dass die Spindel den Kolben bewegt. Bisher habe ich den Kolben nur manuell heruntergedrückt und herausgezogen. Leider hat das Rückschlagventil eine starke Feder, so dass das Herausziehen sehr schwer geht. Das werde ich noch verbessern müssen.

 

Temperaturschichtung!

Inzwischen habe ich mehrfach aufgeheizt und dabei auch über den Sensor die Temperatur gemessen. Da der Sensor in einem Kupferröhrchen ziemlich weit oben sitzt, hat mich natürlich interessiert, wie sehr die gemessene Temperatur über das Kesselvolumen konstant ist. Dazu habe ich ein digitales Bratenthermometer verwendet: Ich habe oben den Kolben entfernt und konnte durch die Öffnung messen. So hatte ich die Freiheit, in jeder beliebigen Höhe zu messen, aber besonders wollte ich wissen, wie es unten am Auslauf aussieht.
Vorweg: Die Temperaturkonstanz über das Kesselvolumen ist katastrophal schlecht: Während des Aufheizens, wie schon gesagt kocht es oben nach etwa 2 Minuten, tat sich am Boden lange Zeit *gar nichts*. Nach 8 (!) Minuten hatte ich am Bodenblech eine Temperatur von 55°, und das trotz mehrmaligen Nachheizens, so dass oben immer zwischen 85° und 95° vorlagen.
Schon einen Zentimeter höher waren es über 70° und in der Kesselmitte über 90°.

Das Ergebnis lässt sich in Grenzen auch auf andere Maschinen übertragen, die eine ähnlich geformte Heizung verwenden. Ich vermute, das gut isolierende Glas als Kesselmaterial verstärkt die Problematik, da zum Beispiel Kupfer sicher deutlich mehr Wärme nach unten leitet. Aber bei einem VA-Kessel (grob 1/10 der Wärmeleitung von Kupfer) wird es ähnlich sein. Das ist also mit ein Grund, warum so lange Aufheizzeiten notwendig sind.
Mir ist schon klar, dass über das übliche Steigrohr zuerst das heiße Wasser oben entnommen wird, dennoch ist die Temperatur über die Dauer der Entnahme natürlich nicht konstant, solange ein Temperaturgradient vorliegt.

Ich habe nicht wirklich Lust, einen (Magnet-)Rührer in meine Maschine einzubauen. Oder die Maschine während des Aufheizens mehrmals auf den Kopf zu stellen . Da ich derzeit vier Öffnungen am Boden zur Wasserentnahme habe, fände ich die nötigen vier Steigrohre auch nicht gerade hübsch. Beste Lösung scheint mir zu sein, die Heizung so weit wie möglich nach unten zu verlegen, also etwa zwei konzentrische Spiralen dicht am Boden...

 

Siebträger mit Gewinde (ABS) und Griff (PLA)