Espressomaschine mit kalter Brühgruppe

 

Dampfboiler aus Borosilikatglas mit PID-Regelung auf die Messgröße Druck mit Schutz für Glasbruch aufgrund Temperaturspannungen

Der Dampfboiler besteht im wesentlichen aus vier Teilen: einem Deckel mit Dichtungseinsatz, einem Boden mit Dichtungseinsatz, einem innerem Rohrstück aus Borosilikatglas sowie einem äußerem Rohrstück aus Borosilikatglas. Der Dampfboiler ist mittels Dehnschrauben verschraubt. Die Anschlüsse von Wasserzulauf und Dampfablass des Dampfboilers befinden sich im Boden. Der Dampfboiler ist dazu geeignet im Sichtbereich der Espressomaschine platziert zu werden.


Die für Borosilikatglas üblichen großen Toleranzen werden durch die Gestaltung des Dichtungselements ausgeglichen, ohne dass es durch seitliche Anlage des Glasrohrstücks mit Deckel oder Boden zu einer lebensdauermindernden Kerbwirkung kommen kann.


Die auch für Borosilikatglas meist kritische Temperaturspannung wird durch das geregelte Aufheizen des Dampfkessels auf Minimalwerte reduziert. Hierzu werden die Temperaturen im Boilerinneren sowie die Temperaturen zwischen den beiden Rohrstücken und im Äußeren des Dampfboilers erfasst. Die Heizleistung wird reduziert, wenn die Temperaturdifferenzen zwischen Glasinnenseite und Glasaußenseite Grenzwerte erreicht bzw. überschreitet. Nötigenfalls wird durch Heißwasserablass und Kaltwasserzufuhr die Kesselinnentemperatur reduziert. (Schema in Abbildung)


Der Dampfablass wird über ein Steigrohr realisiert, welches gleichzeitig als Füllstandssensor dient. Daran angeschlossen ist die Druckmessung, die Überdrucksicherung sowie die Unterdrucksicherung.


Der Dampfüberdruck (relativ) kann zwischen 1,0 und 2 bar stufenlos individuell den Bedürfnissen des Nutzers angepasst werden. Der Dampfüberdruck wird mittels eines PID-Regler mit der Genauigkeit besser 0,01 bar (relativ) eingestellt. Istgröße hierzu ist der gemessene Druck des Dampfboilers mit einem werkskalibrierten Drucksensor.


Das Gesamtvolumen des Dampfvorrats kann durch Kaskadierung des Dampfkessels erweitert werden. Hierzu werden mehrere voneinander unabhängige Dampfkessel an der Dampfleitung über Magnetventile miteinander verbunden. Wird kein Dampf bezogen sind die Magnetventile verriegelt und jeder Dampfkessel ist eigenständig. Der als Dampfkessel Nr 1 definierte Kessel gibt für die weiteren Dampfkessel den Solldruckwert für die jeweilige Druckregelung vor. Zu hoher Dampfkesseldruck wird durch Dampfablass in den Maschinenüberlauf beseitigt.




Verfasser:

Armin Rohnen

Erich Weidler



Institut für Kaffeetechnologie, armini gbr Ingenieursdienstleistungen