Flußrate/Druck

Diskutiere Flußrate/Druck im Grundsätzliches Forum im Bereich Fragen und Tipps; Der Einfluss auf Druck und Flussrate ist ja ein oft diskutiertes Thema und die Einschätzung des Nutzens ist ja sehr unterschiedlich. Deswegen geht...

  1. #1 Iskanda, 01.07.2022
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    Der Einfluss auf Druck und Flussrate ist ja ein oft diskutiertes Thema und die Einschätzung des Nutzens ist ja sehr unterschiedlich. Deswegen geht in in diesem Thread um die technische Dimension und mir fällt es im Moment schwer vorzustellen, ob es sinnvoll ist

    1 - nur die Flussrate zu messen und zu beinflussen oder
    2 - nur den Brühdruck zu messen und zu beinflussen oder
    3 - beide zu messen und beinflussen.

    Ich meine zBsp. aus den Beiträgen zu unimodalen Mahlscheiben verstanden zu haben, dass es da sinnvoll wäre, die Flussrate zu begrenzen, damit in der üblichen Zeit nicht zu viel Flüssigkeit in der Tasse landet. Hier wäre die 1. Variante (Flussrate) sinnvoll. Würde man den Druck am die Größe annehmen, käme man hier nicht sehr weit.

    Dann sehe ich auch Beiträge, wo dem Druck oder einer Änderung des Druckes Bedeutung beigemessen wird.

    Letztlich ist aber der Druck immer das Resultat der Flussrate + Widerstand.

    Für mich erschließt sich daraus: der Einfluss auf die Flussrate reicht aus, zumal man in der Tasse eine gewisse Menge Espresso erwartet. Und die Menge ist das Resultat der Flussrate + Zeit.

    Der Druck ist demnach die andere Seite der gleichen Medaillie (weniger der Information wieviel Wasser durch die Pumpe gefördert wird).

    Meine Frage ist: Kann man das so betrachten ?
     
  2. #2 Espressojung, 01.07.2022
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    Ich betrachte es mal etwas anders.
    Wenn die Pumpe über das Expansionsvetil auf einen bestimmten Druck (z.B. 9bar) fest eingestellt ist,
    dann liefert die Pumpe (über den Widerstad im Puk) eine bestimmte Wassermenge über die Zeit.
    So weit so gut.
    Wennn ich das Flow-Ventil nun ganz schließe, (sofern das überhaupt möglich ist) steigt der Druck bist zum Flow-Ventil
    auf den max. Brühdruck (z.B. 9 bar) an.
    Öffen ich nun das Flow-Ventil verrigert sich der Druck zuerst bis der Puk mit Wasser gesättigt ist und steigt dann wieder an.
    Nun kommt es darauf an, wie sich der Widerstand im Puk etwickelt, davon hängt es dann ab,
    ob beim Öffnen des Flow-Ventil überhaupt ein nenneswerter Druckunterschied erkennbar ist.
    Reduziere ich aber die Fördermenge der Pumpe über ein Regelglied, dann kann hierüber
    gezielt die Wassermenge und somit der Druck der auf den Puk wirkt beeinflußt werden.
    Kombiniere ich die Druckregelung noch zusätzlich mit einem Flow-Ventil,
    dann kann ich den ganzen Brühprozess individuell beeinflussen.
     
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  3. Silas

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    Ja, aber da der Widerstand ja nicht konstant ist, halte ich es schon für wünschenswert, beide Werte zu messen.
     
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  4. #4 Iskanda, 01.07.2022
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    Das stimmt.

    Erhöht sich aber die Flussrate, sinkt der Druck. Ich bin mir nicht sicher, aber ich halte es für denkbar, aus der Flussrate den Druck zu errechnen.
     
  5. #5 Kaspar Hauser, 01.07.2022
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    Dafür gibt es ja die Kennlinien.

    Einfach die Kennlinie zur Pumpe nehmen und schon kannst du zum Druck den Volumenstrom ablesen oder umgekehrt.
     
  6. #6 Iskanda, 01.07.2022
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    Genau.

    Deswegen ja die Idee nur einen Wert zu messen: Flussrate.
     
  7. #7 Cappu_Tom, 01.07.2022
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    Pumpenkennlinien sind meines Erachtens nicht reproduzierbar genug, um sich zuverlässig an ihnen orientieren zu können.
    Entscheidender ist aber:
    Die Pumpe sitzt am Anfang des Systems und der Puck sozusagen am Ende und dazwischen geht so einiges 'verloren'.
    Sei es der Mengenverlust im OPV oder Druckabfall entlang des gesamten Weges nach der Pumpe.
    Wie will man da am (variablen / nichtlinearen?) Puck einen verlässlichen Zusammenhang zwischen p und Q bestimmen?
     
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  8. Silas

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    Das gilt aber nur für die Flussrate hinter dem Puck. Erhöht sich die davor, kann der Druck auch kurz drauf ansteigen, weil die Kompression den Puck-Widerstand erhöht. Ich hatte schon einige Shots, die bei einem 9bar-Profil anfangs nach PI/Ramp up einen niedrigeren Flow hatten als bei einem sonst fast gleichen 6bar-Profil (beide dann abfallend). Ich habe das in zahlreichen Bezügen mit mehreren Kaffees beobachtet. Ich führe das auf die bei 9bar stärkere Kompression des Pucks zurück.
     
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  9. #9 Cappu_Tom, 01.07.2022
    Zuletzt bearbeitet: 01.07.2022
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    Das wird wohl von deiner Zielsetzung abhängen - was soll mit welcher Treffsicherheit zu welchem Preis erreicht werden.

    Hier ein paar Gedanken aus der Sicht der Mess-Regeltechnik dazu. Bezüglich des Brühvorgangs kann ich wenig beitragen.

    In der allgemeinen Regelungstechnik spricht man hier von einer Mehrkomponentenregelung bzw. Auswahlregelung für p und Q.

    Ich gehe davon aus, dass der Puck kein zeitlich vorhersehbares Strömungsverhalten aufweist und sich zudem nichtlinear verhält.
    Damit ist ein Rückschluss am Puck von p auf Q oder umgekehrt ausgeschlossen.
    Beide zugleich und unabhängig voneinander zu regeln ist physikalisch nicht möglich.
    => Was aber sinnvoll sein kann, ist je nach Betriebspunkt eine der beiden Komponenten zu regeln / zu begrenzen oder eine Mischform zu wählen.

    Will man also keine Abstriche machen, wird man wohl p und Q messen müssen.
    p kann mit vertretbarem Aufwand schnell und genau gemessen werden.
    Q ist da schon schwieriger. Flügelradmesser (vor dem Puck) sind zwar preisgünstig, aber bei den kleinen Mengen schwierig. Eine gravimetrische Messung (nach dem Puck) erscheint mir messtechnisch erfolgversprechender.
    Aber das geht dann schon bald in Details

    Vielleicht verrätst du im Laufe der Diskussion ja den Hintergrund deiner Fragestellung ;)
     
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  10. #10 Iskanda, 02.07.2022
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    Ja, natürlich.

    Ich möchte entscheiden, welche Sensoren zum Einbau in unsere Maschine sinnvoll sind. Sie kosten Geld und Platz und wenn beide im Prinzip das Gleiche aussagen, dann reicht 1 Sensor.

    Und es geht darum, welche Einstellungsmöglichkeiten eine Nutzer in dem Webinterface hat bzw. einfach er da mit umgehen kann.
     
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  11. #11 Cappu_Tom, 02.07.2022
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    Verstanden.
    Keine einfache Entscheidung - ein weiter Bereich zwischen sportlich- anspruchsvollem Ansatz und robust- bodenständigem Kompromiss.
    Ich bin gespannt, was sich da 'zusammenbraut' :)
     
  12. #12 Iskanda, 02.07.2022
    Zuletzt bearbeitet: 02.07.2022
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    Ja, dem Nutzer 'einfach' versch. Parameter anzubieten und ihn dann einstellen zu lassen ist für die allermeisten Leute nicht sinnvoll. Es gibt einige, die das ganz toll finden und sich reinarbeiten, aber meisten Leute verlieren die Lust.

    Für uns wäre das die simplere Variante, weil wir relativ wenig machen müssten. Klar: man kann das auch aufwändig gestalten, aber unter dem Strich, überlässt man dem Nutzen Entscheidung (bzw. Last).

    Die Kunst ist also, etwas zu schaffen, was die meisten Leute in die Lage versetzt, Brühdruck und/oder Flussrate zu variieren.

    Das ist ein guter Gedankenansatz.
     
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  13. #13 Iskanda, 02.07.2022
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    Das erscheint mir zu spät.

    Analag dazu: Es gibt ja den neuen Thread von Cottec, den ich nicht mehr ganz so genau verfolgt habe. Aber da geht es ja darum, das mit einem Thermoblock sehr gute Ergebnisse erzielt werden sollen. Man misst und dann regelt man. Soweit ich mitbeommen habe, ist der Stand nun dass man herausgefunden hat, dass man wenigsten 2 Thermoblöcke braucht. Wenn man nämlich misst, ist nämlich alles zu spät. Das ist jedenfalls meine Überzeugung zu Thermoblockmaschinen und soweit ich verstanden habe, auch das vorläufige Resultat dieses Threads.

    Und das gilt auch dieses Thema. Wenn der Bezug (mehr als) halb durch ist, bekommen wir erst verlässliche Messdaten - quasi aus der Vergangenheit.

    Sehe ich das richtig ?
     
  14. #14 sokrates618, 02.07.2022
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    Hallo Holger,

    Druck und Fluss sind nur bei einem konstanten Strömungswiderstand problemlos zu messen und gegeneinander umzurechnen. Dies dürfte bei einem Kaffeepuck über den gesamten Brühprozess nicht immer gegeben sein. In der Aufquellphase / PI, der Anfangsphase des Bezuges und der Endphase gibt es deutliche Unterschiede. Die zweite Schwierigkeit liegt in der jeweiligen Messung. Betrachtet man die beiden Grenzfälle ergibt sich folgendes:
    - Puck dicht: Hier macht eine Flussmessung keinen Sinn, da nicht vorhanden. Auch bei sehr langen Bezügen z.B. bei hellen Röstungen, kommen üblich Durchflussmesser schnell an ihre Grenzen. Der Druck ist jedoch einfach mit einem Druckmesser zu bestimmen und reglungstechnisch als Führungsgröße verwendbar.
    - Leerbezug: Hier macht eine Druckmessung wenig Sinn. Eine Durchflussmessung dürfte jedoch ausreichend genaue Werte für den Fluss liefern.
    In der Realität scheint es also sinnvoll, beide Messmethoden miteinander zu kombinieren. Der Strömungswiderstand ist der Quotient aus Druck / Fluss. Bei hohen Werten ist der Druck, bei geringen Werten der Fluss als Führungsgröße zielführend. Eine Interessante regelungstechnische Aufgabe. Schon mal daran Gedacht, das an einer Uni als Studien- oder Diplomarbeit vorzuschlagen?

    Gruß, Götz
     
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  15. #15 Espressojung, 02.07.2022
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    Ich sage es mal mit einfachen Worten: "Früher war mehr Lametta".:D
     
  16. #16 Iskanda, 02.07.2022
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    Die Grenzfallbetrachtung legt diese Lösung nahe.

    Ja.

    Ich frage mich jetzt: was ist das genau ausformulierte Ziel ? Soll ein Druck oder eine Flussrate konstant gehalten werden? Wenn ja und das gelingt, wäre eine Veränderung im Bezug auch relativ darstellbar, weil: wenn ich etwas konstant halten kann, kann ich es auch 'konstant' steigern oder absenken.
     
  17. #17 Iskanda, 02.07.2022
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    Wie läuft das in der Praxis?

    Wenn ich einen Bezug mache, nehme ich während des Bezugs im Prinzip die Flussrate wahr (Mäuseschwänzchen). Und während des Bezugs und nach dem Bezug die Füllmenge der Tasse. Dazu kommt noch die Färbung des Espresso bzw. das Erkennen der Blondphase.

    Ich schaue nicht auf das Brühdruckmanometer, weil die Beobachtung des Bezugs (mir) ausreichend ist.

    Wenn zu viel oder zu wenig läuft, verlängere ich die Bezugszeit im laufenden Bezug oder breche ab. Und dann ändere ich die Einstellung Mühle.

    Macht ihr das auch so ?
     
  18. #18 Espressojung, 02.07.2022
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    Die meisten Hersteller verwenden deshalb die s.g. "Druckprofilregelung",
    weil sich diese am einfachsten realisieren läßt.
     
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  19. #19 Iskanda, 02.07.2022
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    Ja.

    Das ist ja auch ein Ansatz. Viele Käufer suchen Maschinen, bei denen sie später was einstellen könnten und so passt das schon.

    Aber bevor das auf die übliche Art umgesetzt wird, ist es sinnvoll, sich überlegen ob der Einsatz an Zeit und Material lohnt.

    Mir fällt im Moment echt schwer den Nutzen des Drucks einzuordnen.
     
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  20. Silas

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    Ich glaube, das liegt aber vor allem daran, dass man als Mensch am Bezug einfach viel auf einmal sieht. Channeling, Blonding, erster Tropfen etc. auch sieht’s schön aus.

    Andererseits aber schwärmen viele Leute von Shots aus Federhandheblern und da bestimmt die Feder nur den (abfallenden!) Druck, der Fluss ist wird davon determiniert.
     
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