Kugelventil:Ausgangssituation

Ausgangssituation

In der Konzeptbeschreibung der 1,8l-Espressomaschine für TURNUS Espresso GmbH und der konzeptionellen Borosilikat-Glasboilermaschine ist eine vollständige Parametrierbarkeit aller relevanter Kaffeebezugsgrößen festgelegt. Dazu gehört unter anderem die individuelle Variierbarkeit der Temperatur des Kaffeebezugswassers. Die Kaffeebezugswassertemperatur soll bei beiden Maschinen zwischen 82 und 98 °C variiert werden können und regelungstechnisch umgesetzt werden. Außerdem soll die Temperaturvariierung bei beiden Maschinen von Kaffeebezug zu Kaffeebezug möglich sein.

Beide Maschinen sind als Zweikreis-Systeme mit unterschiedlich temperierten Wasserkreisläufen ausgelegt, um gleichzeitig sowohl Brühwasser als auch Dampf produzieren zu können. Das Heißwasser für den Kaffee- und Teewasserbezug wird über eine Heizwendel im Dampfboiler erhitzt. Die gewünschte Bezugstemperatur soll über das Mischverhältnis zwischen Kalt- und Heißwasser hergestellt werden. Hierfür war ursprünglich ein Dosierventil von AVS Römer vorgesehen, das sich entweder um Kaltoder Heißwasserzulauf befindet und für die Temperaturmischung sorgen soll. Dieses motorisch betriebene Dosierventil besteht laut Herstellerangaben aus einer Präzisionsdrossel mit verbundenem Linearmotor und kann zur Regulierung des Volumenstroms von flüssigen und gasförmigen Medien verwendet werden. Die Position der Drossel wird durch den Linearmotor verändert und bestimmt auf diese Weise den Durchfluss.

Durch einen Listenpreis von rund 80,00 € ist dieses Dosierventil von AVS Römer jedoch nicht innerhalb der gewünschten Preisklasse und entspricht damit nicht den festgelegten finanziellen Rahmenbedingungen des Projekts. Um die angestrebten maximalen Produktionskosten von 1000 € für die TURNUS-Maschine und 4000 € für die Glasboiler-Maschine realisieren zu können, muss eine Alternative zu dem Dosierventil von AVS Römer entwickelt werden. Neben dem Dosierventil war ursprünglich in beiden Maschinen ein Magnetventil für den Dampfbezug vorgesehen, wofür ebenfalls eine Alternative gefunden werden soll.

Hierfür ist das Konzept vorgesehen, ein handelsübliches Kugelventil mit einem Servo-bzw. Stepper-Motor zu kombinieren und anstelle eines Magnetventils zu verwenden. Das System soll per PWM-Signal betrieben werden. Da das Kugelventil mit Stellmotor als Dosierventil sowohl für den Brühwasser- als auch den Dampfbezug verwendet werden soll, wird von beiden Komponenten die doppelte Stückzahl benötigt. Eine zusätzliche Anforderung an den Kugelhahn ist, dass das Teil einem Betriebsdruck von 12 bar standhalten kann.

Nun gilt es herauszufinden, welche auf dem Markt verfügbaren Komponenten den Anforderungen entsprechen, die beide Espressomaschinen an das System stellen und welche Lieferanten die Komponenten zu einem finanziell realistischen Preis in entsprechender Stückzahl liefern können.

Bestellmenge

Kugelhahn: 2000 Stück
Stepper/Servo-Motor: 2000 Stück

Dampf- und Wasserleitungen

Die Leitungen für Kaffeebezugswasser und Dampf bestehen aus transparenten PFA mit einem Innendiameter von 4 mm und einem Außendiameter von 6 mm. Die Leitungen sollen mithilfe von ELSA-Verschraubungen des Herstellers AVS Römer mit dem System verbunden werden.

Abstraktes Layout des Systems

Das System soll aus einem Ventil und einem Stellmotor bestehen, die über ein Verbindungselement miteinander verbunden sind. Die Leitungen verlaufen durch das Ventil und werden für den Wasser- und Dampfbezug genutzt.

Anforderungen an das System

• Der Preis des gesamten Systems soll 30 € bei einer Stückzahl von 100 nicht überschreiten
• Das System soll sowohl für das Dosierventil für den Tee- und Kaffeebezug als auch für den Dampfbezug verwendet werden
• Das System soll per PWM-Signal betrieben werden können

Anforderungen an das Ventil

• Für das Ventil soll entweder ein handelsübliches Kugelventil oder ein manuelles Drosselventil verwendet werden
• Das Ventil muss bei Temperaturen bis 130 °C voll funktionstüchtig bleiben
• Das Ventil muss einem Betriebsdruck von 12 bar standhalten können
• Das Ventil soll bei spezialisierten Lieferanten separat als Zukaufteil verfügbar sein
• Das Ventil soll als Einzelkomponente den Listenpreis von 5,00 € nicht überschreiten

Anforderungen an den Stellmotor

Für die Betätigung des Ventils soll entweder ein Schritt- oder Servomotor verwendet werden:

• Der Motor darf die maximalen Abmessungen von 40 x 40 x 40 mm nicht überschreiten
• Der Motor muss das erforderliche Moment für die Betätigung des Ventils liefern können
• Der Motor soll als Einzelkomponente den Listenpreis von 20,00 € nicht überschreiten