Lieber zu viel Druck oder zu kurze Durchlaufzeit?

AW: Lieber zu viel Druck oder zu kurze Durchlaufzeit?

Danke, das Arturo Ding hatte ich auch schon gesehen. Schöne Sache! Und den Thread mit der Phasenanschnittidee auch. Sollte also machbar sein.
Ich denke mal mit nem Arduino kriege ich das auch hin.

Gar nicht. Alles theoretische Physik :-D
Drucksensor ist aber bereits bestellt.

 

AW: Lieber zu viel Druck oder zu kurze Durchlaufzeit?

Inzwischen habe ich einen Drucksensor zwischen Pumpe und Boiler eingebaut. Die Pumpe wird über Phasenanschnitt und einem PI Regler gesteuert. Nun kann ich den Druck zwischen Pumpe und Boiler stufenlos von 0 bis knapp 15 Bar regeln.

Leider hat die Saeco Aroma kein Magnetventil am Brühkopf. Es ist lediglich ein normales Ventil verbaut, welches ab einem bestimmten Druck öffnet. Man könnte sagen es ist quasi ein Überdruckventil, dessen Ausgang in den Siebträger fliesst.
Laut meinen Messungen hält das Ventil bis 4,3 Bar dicht.
Wie verhält es sich nun mit den Druckverhältnissen bei Gegendruck durch Espresso-pulver?
Angenommen ich stelle den Druck nun auf 6 Bar ein. Habe ich dann im Siebträger nur noch 1,7 Bar? Müsste ja eigentlich so sein. Es müsste dem Ventil ja quasi egal sein, ob davor 100 Bar anliegen und dahinter 96 Bar, oder davor 4 Bar und dahinter 0 Bar. Dies sollte ja im Ergebnis das gleiche sein (in dem Beispiel hält es gerade noch dicht).

Das würde aber bedeuten, dass ich den Druck auf 13,3 (9,0+4,3) Bar einstellen muss , damit ich auf 9 Bar am ST komme, richtig?

P.S. die Annahme gilt sicherlich nur für statische Druckverhältnisse. Aber 1 Milliliter pro Sekunde sollte keine großen Auswirkungen auf die Druckverhältnisse haben. Korrigiert mich, wenn ich falsch liege.

 

AW: Lieber zu viel Druck oder zu kurze Durchlaufzeit?

Leute, ich habe die "Befürchtung", daß die Saeco Ingenieure sich bei der Konstruktion was gedacht haben. Je länger ich über soeben geschriebenes nachdenke, desto sicherer bin ich mir, daß die Annahme stimmt.

Bei 4,7 Bar Druck ohne Pulver im ST habe ich die optimale Fließgeschwindigkeit. Ziehe ich nun diese 4,7 Bar von dem Maximaldruck der Ulka Pumpe ab, der ja bei 15 Bar liegt (was mein Drucksensor auch anzeigt, wenn ich gegen ein Blindsieb presse), beträgt der Druck im Siebträger bei 10,3 Bar.
Damit liegt die Aroma von Haus aus ja nur 1,3 Bar neben der optimalen Espressoherstellung!

Somit ist das fehlende Magnetventil und stattdessen verbaute Federventil ein zwingendes konstruktionsbedingtes Feature der Saeco Aroma um den Druck der Pumpe auf annähernd korrekte Verhältnisse zu reduzieren.
Weiterhin würde es bedeuten, daß der von mir betriebene Aufwand fast unnötig war! *kreisch*
Naja, 1,3 Bar sind ja immerhin 14% daneben. Dafür kann man schonmal 30 Euro investieren :-D

 

AW: Lieber zu viel Druck oder zu kurze Durchlaufzeit?

Hallo Octa,

den gleichen Gedankengang habe ich auch verfolgt. Logisch, daß das Ventil einen Durchfluss erlaubt, der oberhalb des Espressodurchflusses liegt (siehe mein letzter Post, der gleichzeitig mit Deinem enstanden ist).
Die Überlegung war also, geht der Druckverlust gegen Null, da das Ventil nur eine "Engstelle" ist.
Meine Überlegung geht nun dahin, daß es keine Engstelle ist. Diese würde bei minimaler Druckdifferenz noch einen Ausgleich zulassen. Dies ist bei dem Ventil nicht der Fall. Bei 4 Bar fließt kein Wasser aus dem Brühkopf.
Nimm das Beispiel mit den 100 und den 96 Bar, da fließt theoretisch auch nix.
Aus der Praxis ergibt sich, daß ich den Espresso bei eingestellten 9 Bar und entsprechend gepresster Fließgeschwindigkeit zu lasch finde - sprich unterextrahiert. Bei 13,x Bar lecker und auch nicht bitter.
Spricht für meine und gegen Deine Theorie.

Meine Bauanleitung kann ich gerne mal veröffentlichen. Mir fehlen nur noch die DS18B20 Sensoren für die Temperatursteuerung.
Die Steuerungsplatine ist derzeit ein Arduino Uno, Verstärker für den Sensorausgang und Phasenanschnitt habe ich mit ein paar Bauteilen zusammengelötet.

 

AW: Lieber zu viel Druck oder zu kurze Durchlaufzeit?

Hier eine Explosionszeichnung der Maschine: klick
auf Seite 2 siehst Du den Schlauch, der die Pumpe mit dem von mir benannten Boiler verbindet (Teil Nr. 14). Den Schlauch habe ich in der Mitte durchgeschnitten und ein T-Stück eingebaut an welches ich den Sensor über ein weiteres Stück Schlauch (bzw. Teflonrohr) angeschlossen habe.
Wenn man in die Maschine reinguckt sieht der "Boiler" jedenfalls wie ein Teil aus, wo kaltes Wasser reingepumpt wird und unten läuft heisses Wasser raus.
Nummer 25 ist die Feder für das Auslassventil.

Die von Dir genannte einfache Funktion des Boilerverschlusses übernimmt das Ventil in der Tat auch. Ob es nur diese Funktion hat, bezweifle ich ja - da hatten die Ingenieure dann eine hübsche win-win-win-Situation: Billig - Dicht halten nach Espressobezug - Druck mindern ;-)

Deinen letzten Satz verstehe ich nicht, kannst Du das näher erläutern?
Wie gesagt, die Temperatursteuerung übernehmen derzeit noch die original Thermostate. Die benötigten Temperaturfühler für die PID Regelung sind noch in der Post.

 

AW: Lieber zu viel Druck oder zu kurze Durchlaufzeit?

Hallo octa,

lustigerweise kann ich mir das was Du sagst vorstellen genauso wie ich meinen Gedankengang plausibel finde. Da mir das ganze keine Ruhe gelassen hat, habe ich folgenden Versuchsaufbau gestartet:
T-Stück am Sensorausgang zwischen Pumpe und Boiler verschlossen und ein Stück Teflonrohr mit Heisskleber in den Siebträger eingeklebt (der Heissklebergeschmack sollte nach Beendigung des Experiments nach 2-3 Espresso verflogen sein :-D)
An das Teflonrohr habe ich wieder den Drucksensor angeschlossen. Somit habe ich ein Blindsieb mit Drucksensor gebastelt.

Ich habe mir vorher den Wert der Phasenanschnittsteuerung bei 6 Bar Druck gemerkt (als der Sensor zwischen Pumpe und Boiler angeschlossen war). Gemessen wurde gegen Blindsieb.
Laut meiner Theorie müsste ich nun die besagten 1,7 Bar messen. Was soll ich sagen:
ich lag falsch. Der Druck im Siebträger beträgt ebenfalls 6 Bar.
"Nicht schlimm", dachte ich. Hat sich meine Bastelei doch gelohnt.

Jetzt wirds aber kompliziert. Nun habe ich eine zweite Messung vorgenommen und volle Suppe Strom auf die Pumge gegeben in der Erwartung, daß mir knapp 15 Bar angezeigt werden.
Pustekuchen!
Der Druck springt auf 10,3 Bar und steigt dann ca. im Sekundentakt um 0,1 Bar. Spätestens bei 12 Bar ist Schluss.
Interessant finde ich neben der Tatsache, daß der Druck nicht auf 15 Bar steigt, daß sich meine prognostizierten 10,3 Bar hier wiederfinden. Leider mit der Tatsache, daß ich dabei gegen ein Blindsieb messe und ich oben etwas Durchfluss angenommen habe.
Wenn ich nun die Dampfdüse aufdrehe, kann der Wasserdruck hierüber abnehmen und ich kann einen Bezug simulieren. Bei gefühlt korrekter Durchflussrate sinkt der Druck auf ca. 9,7 Bar.

Liegen wir nun beide daneben?

 

AW: Lieber zu viel Druck oder zu kurze Durchlaufzeit?

Natürlich, Du hast vollkommen recht. Wenn ein Kegel, oder wie in diesem Fall eine Halbkugel (so sieht es zumindest auf der Zeichnung aus) das Ventil bildet geht die druckbeaufschlagte Fläche ja gegen Null.

Irritiert mich dann aber umso mehr, daß der Druck bei Volllast nicht ansatzweise auf 15 Bar geht.

Klingt sinnvoll. Zumindest hatte ich gestern noch den Gedankenfehler, daß ich den Bezug durch die Dampfdüse simulieren kann. Ich muß ja hinter dem Ventil entnehmen. Bei einem Magnetventil müsste die Vorgehensweise aber funktionieren.
Ich könnte ja den Schlauch aus dem Siebträger schrittweise perforieren. Das sollte gehen.

 

AW: Lieber zu viel Druck oder zu kurze Durchlaufzeit?

Gemessen wird zwischen Pumpe und Boiler, also vor dem Brühkopfventil. Ich nehme an hier entsteht der maximale Druck. Alles was es an Wiederständen gibt kommt dahinter.
Wenn ich Dich richtig verstehe, müssten sich die so ermittelten Daten auf der Kennlinie der Pumpe bewegen. Das tun sie offenbar. Den Test mit den 400ml pro Minute bei Leerbezug habe ich gemacht und es passt ca.

Ich hatte angenommen, das ein Fremdgegendruck auf das Ventil wirkt.

Ich dachte das Thema ist vom Tisch. Oder verstehe ich Dich nicht?

Der Sensor müsste genauer sein, als der von Dir verwendete Honeywell, zumindest laut Datenblatt. Geeicht habe ich da nix und alles theoretisch errechnet. Da mir aber nun zwischen 0 und 14,6 Bar was angezeigt wird, kann ich ja nicht großartig daneben liegen. Der Sensor gibt 0-20mV analog zu 0-20 Bar aus. Das Signal verstärke ich über einen OP Amp (Max4238.) um den Faktor 241 und lese an einem analogen Eingang von Arduinoboard aus. Mit einem entsprechenden Umrechnungsfaktor zeigt der mir hübsch den Druck an.

Ich werd die Tage nochmal Messungen im Siebträger vornehmen. Diesmal mit Fluss. Das sollte etwas Licht ins dunkel bringen.

 

AW: Lieber zu viel Druck oder zu kurze Durchlaufzeit?

Die ersten Testergebnisse liegen vor:

1. Kein Fluss am Siebträger
15 Bar Druck zwischen Pumpe und Boiler
10,3 Bar im Siebträger (steigt dann aber noch ganz langsam etwas an)

2. 102ml Fluss pro Minute
12,1 Bar zwischen Pumpe und Boiler
7,9 Bar im Siebträger

3. 333ml Fluss pro Minute
- - -
2 Bar im Siebträger

Ergebnis: wir haben hier ganz klar ein Druckabfall um ca. 4 Bar hinter dem Brühkopfventil.

 

AW: Lieber zu viel Druck oder zu kurze Durchlaufzeit?

Ich schlussfolgere, daß das Brühkopfventil so konstruiert ist, daß die gleiche Fläche auf beiden Seiten den Wasserdruck abbgekommt und somit der Fremdgegendruck voll mitzählt.
Laut Zeichnung könnte das stimmen. Das Wasser wird durch ein Rohr in den Brühkopf gepumpt. in dem Rohr sitzt ein kleiner Federstempel, der an einem Ausgangsloch vorbeirutscht.
Beispiel von neulich 100 Bar von der Pumpe, 96 Bar Gegendruck im Siebträger (also Fremdgegendruck) -> Ventil dicht.
Daher vermindert es den Druck immer um den Differenzdruck.
Zumindest erkläre ich es mir so.

 

AW: Lieber zu viel Druck oder zu kurze Durchlaufzeit?

Ist ja auch nicht weiter wild, bedeutet es doch, daß die Saeco Aroma schon ab Werk einen guten Druck abliefert. Ich drehe einfach 1 Bar runter und alles ist super.