Platzierung
Stefanie Diener, 13.02.2023 (Platzierung Version 4)
In dem bisherigen Stand der Komponentenplatzierung im Unterbau (Erik Reitsam, 19.09.2022 (Platzierung Version 3)) ergaben sich mehrere Kollisionen von Bauteilen. Der Plan wurde so überarbeitet, dass alle Positionen realisierbar sind. Die grundlegende Anordnung wurde erhalten. Im Folgenden ist der neue Aufbau dargestellt. Die Abbildung zeigt die Anordnung der Komponenten im Unterbau in Untersicht. Zur besseren Nachvollziehbarkeit ist der Hydraulikplan mit farblichen Hervorhebungen eingefügt. Er dient hier zur Hilfe der Zuordnung der einzelnen Leitungsabschnitte und ist im Eintrag Armin Rohnen, 16.06.2022 in Originalgröße zu finden.
Um einen Überblick über die Leitungsführung zu erhalten und die Nachvollziehbarkeit zu verbessern, sind im Folgenden die einzelnen Abschnitte dargestellt. In der folgenden Abbildung ist das 2/2-Wege-Magnetventil Y01 zu sehen, welches für den Festwasseranschluss vorgesehen ist. Es führt weiter über ein T-Verbindungsstück zu einem Rückschlagventil und einem weiteren 2/2-Wege-Magnetventil, dem Zulaufventil Y02.
Zusätzlich zum Festwasseranschluss besteht die Möglichkeit des Wasserbezugs aus den beiden Tanks. Hierfür sind die beiden Anschlüsse der Tanks über ein T-Verbindungsstück mir der Festwasserleitung verbunden.
Zwischen der Pumpe und dem Boiler befindet sich außerdem die Entschichtungsleitung, dargestellt in der folgenden Abbildung. Hierüber kann Wasser aus dem Entschichtungsablauf des Boilers über das 2/2-Wege-Magnetventil Y03 zur Pumpe fließen.
Ein weiterer Leitungsabschnitt ist der Bypass der Pumpe. Hier kann das Wasser durch ein Dosierventil an der Pumpe vorbei geleitet werden.
Nach der Pumpe führt die Leitung weiter über einen Durchflusssensor sowie einen Leitfähigkeitssensor.
Um Wasser abzuleiten, folgt nach der Pumpe außerdem eine Schmutzwasserleitung. Diese führt über das Multifunktionsventil am Fuße des Brühturms in die Abtropfwanne.
Die Leitung führt, über ein T-Verbindungsstückt aufgeteilt, zum einen über das 2/2-Wege-Magnetventil Y04 zur Boilerbefüllung. Zum anderen führt die Leitung über das 2/2-Wege-Magnetventil Y06 und dient als Kaffee – bzw. Teebezug.
Um die gewünschte Wassertemperatur zu erreichen, werden über einen als T-Verbindungsstück realisierten Mischer eine Kaltwasserleitung und eine Warmwasserleitung zusammengeführt. Die Kaltwasserleitung folgt direkt nach dem Bezugsventil Y06. Die Warmwasserleitung führt von dem Anschluss der Wasserwendel im Glasboiler zum Mischer.
Aus dem Boiler führt eine weitere Leitung, welche zum Dampfbezug dient. Hier ist ein Drucksensor sowie eine Überdrucksicherung integriert. Über das 3/2-Wege-Magnetventil Y13 führt die Leitung zur Dampflanze beziehungsweise als Rücklauf zur Abtropfwanne.
Aus dem Brühturm führt die Leitung zum Teewasserbezug. Diese führt über ein T-Verbindungsstück zur Teelanze beziehungsweise über das 2/2-Wege-Magnetventil Y12 als Rücklauf zur Abtropfwanne. Um die unterschiedlichen Höhen der Anschlüsse des Y12-Magnetventils und des Elsa-Winkelstücks am Brühturm auszugleichen, wird das T-Stück in einem leichten Winkel eingebaut.
Erik Reitsam, 19.09.2022 (Platzierung Version 3)
Aus dem zweiten Konzept wird die Platzierung der Mess- und Basisplatine, der SSR-Insel sowie des Netzteils übernommen. Die räumliche Anordnung und der Abstand der elektronischen Komponenten zueinander wurden so gewählt, dass alle angeschlossenen Kabel erreicht werden können, ohne die Komponenten demontieren zu müssen. Die Heißwasserleitung verläuft aufgrund der geforderten, kurzen Strecke, auf geradem Weg direkt unterhalb der Bodenplatte vom Boiler (vgl. Bild rechts: Eckverbinder rechts des Magnetventils Y01) zum Brühturm (links des Dosierventils 11). Dort wird die Leitung über eine Winkel-Steck-Verbindung um 90° nach oben in den Brühturm umgelenkt. Durch den direkten Weg ist ein minimaler Temperaturverlust innerhalb der Heißwasserleitung gegeben.
Der Abstand der Schmutzwasserleitung zu der Unterkante der Bodenplatte ist durch die Dampf- bzw. Teewasserlanze definiert. Dieser setzt sich aus der senkrechte Länge der Tee- bzw. Dampfwasserlanze unterhalb der Bodenplatte und der darin verschrauben Winkel-Einschraub-Verschraubung zusammen. Der Abstand beträgt 29,6 mm. Er bestimmt die Einbauhöhe der Abtropfwanne, da die Schmutzwasserleitungen im Prototypen in der Abtropfwanne münden sollen. Dabei liegen die Schmutzwasserleitungen auf der Oberkante der Abtropfwanne auf. Die Höhe der verlaufenden Schmutzwasserleitungen definiert auch die Einbauhöhe der Magnetventile Y12 und Y13. Beide Ventile sind liegend platziert. Im Falle des Magnetventils Y13 ist dies notwendig, da die Schmutzwasserleitung von diesem 3/2-Wege-Magnetventil von dem dritten Auslass abgeht. Aufgrund der Anforderung an die Schmutzwasserleitungen müssen alle Komponenten in den Dampf- bzw. Misch- und Heißwasserleitung im oberen Teil des Unterbaus platziert sein.
Von der Dampfleitung geht über ein T-Stück eine Leitung ab, in der ein Drucksensor, ein Anti-Vakuum Ventil und eine Überdrucksicherung verbaut sind. Die Überdrucksicherung bildet das Ende der abzweigenden Leitung.
Da der obere Bereich des Unterbaus durch die Dampf-, Tee- und Mischwasserleitungen bereits belegt ist, müssen alle übrigen Komponenten der Kaltwasserleitungen im unteren Teil des Bauraums des Unterbaus platziert werden. Bei der Kaltwasserleitung spielt Temperaturverlust keine Rolle, weshalb die Komponenten dort, wo es der Bauraum ermöglicht, weiter voneinander entfernt platziert werden. Das vereinfacht die Montage, bzw. Wartung des Rohrleitungssystems. Aus Platzgründen ist der Abstand zwischen der Pumpe, dem Durchflusssensor und dem Leitwertsensor kürzer gewählt. Die Anschlüsse der Pumpe und des Durchflusssensors sind als G1/4 oder G1/8 Gewinde ausgeführt. An den Abgängen, an denen im weiteren Leitungsverlauf eine Abzweigung vorgesehen ist, ist eine T- bzw. L-Einschraub-Verschraubung verschraubt. Das spart Platz gegenüber einer Kombination einer Gerade-Einschraub-Verschraubung mit einer T-Steck-Verbindung. Dort, wo die Rohrleitung aus Platzgründen möglichst kurz gehalten werden muss, ist jeweils die minimal zulässige Rohrleitungslänge verbaut. Das entspricht einer sichtbaren Rohrleitungslänge von 10 mm zwischen zwei Komponenten. Anstelle der Winkel-Steck-Verbindungen sind teils Winkel-Steckanschlüsse platziert, um eine geringere Leitungslänge zu bekommen und somit Bauraum einzusparen.
Die Leitungsführung ist beim dritten Konzept so entworfen, dass möglichst wenige Verbindungsstücke verbaut sind. Auch ist eine gute Erreichbarkeit der meisten Komponenten gegeben. An Stellen, die zum Zwecke der Montage bzw. Wartung nicht gut erreichbar sind, kann ein größeres Rohrleitungsstück ab- bzw. angesteckt werden, und somit mehrere Komponenten gleichzeitig erreicht werden.
Alle Magnetventile müssen im Unterbau befestigt sein. Dafür sind die Magnetventile, bzw. deren Befestigungsbleche bereits horizontal oder vertikal ausgerichtet. Das ermöglicht das einfache Konstruieren von Blechlaschen am Versteifungsblech, an denen die Magnetventile angeschraubt werden können.
Erik Reitsam, 19.05.2022 (Platzierung Version 2)
Alle Schmutzwasserleitungen mitsamt der Magnetventile Y07, Y08, Y09, Y11, Y12 und Y13 sind im oberen Bereich des Unterbaus positioniert. Diese Komponenten müssen möglichst weit im oberen Bereich positioniert werden, um ein Ablaufen in die Abtropfwanne zu ermöglichen und die Rohrleitungen dafür möglichst kurz zu halten. Ab dem Temperatursensor, der nach dem Mischer verbaut ist, führt die Rohrleitung in den unteren Bereich des Unterbaus. Dort befinden sich die restlichen Magnetventile sowie Pumpe, Dosierventil, Durchflussmessung, Leitwertsensor und Anti-Vakuum-Ventil.
(Von dem Mischer aus, geht die Warmwasserleitung mitsamt Drossel und Temperatursensor in Richtung Boiler. Die Leitungsführung der Kaltwasserleitung verläuft L-förmig bis zur Getriebepumpe, die sich zwischen Netzteil und Abtropfwanne am äußeren rechten Rand der Maschine befindet. Von der Pumpe aus führt die Wasserleitung über das Magnetventil Y01 und Y02 um das Netzteil bis zum Kaltwasseranschluss, der unten mittig an der Rückseite der Espressomaschine vorgesehen ist.)
Somit ergeben sich zwei Ebenen, auf denen die Rohrleitungen verlaufen. Im oberen Teil liegen die Mischwasser- und Dampfleitungen, im unteren Teil die restlichen Leitungen.
Zuerst wurden die elektronischen Komponenten platziert, da diese vor der elektromagnetischen Strahlung der Magnetventile sowie vor eventuellen Undichtigkeiten abgeschirmt werden sollen. Netzteil und SSR-Platine sind im hinteren, rechten Teil des Unterbaus übereinander platziert. Basisplatine und Messplatine sind nebeneinander stehend, parallel zur Rückseite des Unterbaus, im hinteren, linken Teil des Unterbaus platziert. Im Unterbau ergibt sich mittig, zwischen den elektronischen Komponenten, ein Korridor. Die Platzierung der elektronischen Komponenten entlang der Rückseite des Unterbaus erzeugt einen von oben betrachtet annähernd rechteckigen Bauraum. Dieser lässt sich für das Rohrleitungssystem besser nutzen als der L-förmige Bauraum, welcher sich bei der ursprünglichen Platzierung der elektronischen Komponenten entlang der rechten Seite des Unterbaus ergeben würde.
Die Mischwasserleitung sollte möglichst kurz konstruiert werden, daraus ergibt sich eine Positionierung der Magnetventile Y09 und Y07 möglichst nah am Brühturm. Außerdem müssen die Schmutzwasserleitungen in der Abtropfwanne münden. Aufgrund dieser beiden Anforderungen wurde die Platzierung der Komponenten im Rohleitungssystem vom Brühturm, bzw. der Schmutzwasserleitungen begonnen. Die Beschreibung des Rohrleitungssystems erfolgt entgegen der Durchflussrichtung und beginnt daher an der vom Brühturm kommenden Mischwasserleitung.
Die vom Brühturm kommende, vertikal verlaufende Rohrleitung mündet mittig, mit ca. 50 mm Abstand zur Außenkante der Abtropfwanne im Unterbau. Über eine Winkel-Steck-Verbindung wird die Leitung nach hinten umgelenkt und mündet in einer T-Einschraub-Verschraubung, die in der Eingangsseite des Magnetventils Y11 angebracht ist. Der Abstand der Rohrleitungen im Mischwasserstrang und den Schmutzwasserleitungen zu der Unterkante der Bodenplatte beträgt 20 mm. Von der Einschraubseite der T-Einschraub-Verschraubung verläuft die Leitung "Brühgruppe Rücklauf Schmutzwasser" durch das Magnetventil Y11 und über eine daran verschraubte Winkel-Einschraub-Verschraubung in Richtung Abtropfwanne. Die Schmutzwasserleitungen sollten in einheitlichem Abstand, nebeneinander in Richtung Abtropfwanne verlaufen. Dies ermöglicht die Verwendung eines Bauteils, in das alle Schmutzwasserleitungen münden und von dem eine Sammelleitung zur Abtropfwanne führt. Für den Bau eines Prototypen wird auf solch ein Bauteil jedoch verzichtet.
Von der T-Einschraub-Verschraubung aus verläuft die Mischwasserleitung mit einem Rohrleitungsstück von 10 mm freier Leitungslänge über eine Gerade-Einschraub-Verschraubung in den "normal open" Ausgang des Magnetventils Y09. Das Magnetventil Y09 ist liegend verbaut, sodass alle Ausgänge horizontal ausgerichtet sind. Am anderen Ausgang des Magnetventils Y09 befindet sich eine L-Aufschraub-Verschraubung, von der aus linear die Teewasserleitung ausgeht. Die Teewasserleitung verläuft über eine Winkel-Steck-Verbindung zu der Teewasserlanze. Von dem rechtwinklig abgehenden Ausgang der L-Aufschraub-Verschraubung verläuft die Leitung "Teewasser-Rücklauf-Schmutzwasser" gerade in das Magnetventil Y12. Von dort ab verläuft die Leitung über eine Winkel-Einschraub-Verschraubung parallel zur Abtropfwanne zu den restlichen Schmutzwasserleitungen, wo sie dann über eine Winkel-Steck-Verbindung in der Abtropfwanne mündet.
An der Eingangsseite des Magnetventils Y09 ist eine Winkel-Einschraub-Verschraubung angebracht, von der aus eine Rohrleitung mit 10 mm freier Leitungslänge zu der Gerade-Einschraub-Verschraubung des Magnetventils Y07 verläuft. An der Eingangsseite des Magnetventils Y07 ist eine L-Einschraub-Verschraubung angebracht. im rechtwinkligen Ausgang befindet sich die Leitung "Mischer Schmutzwasser überlauf", die geradewegs durch das Magnetventil Y08 in der Abtropfwanne mündet.
Von dem gerade abgehenden Anschluss der L-Einschraub-Verschraubung am Magnetventil Y07 verläuft die Mischwasserleitung über ein kurzes Rohrleitungsstück in einen Temperatursensor, der die Leitung winklig nach unten zu der Unteren Ebene des Rohleitungssystems führt. Dort befindet sich eine T-Steck-Verbindung die als Mischer dient. Diese T-Steck-Verbindung ist so ausgeführt, dass deren Ausgänge parallel zur Abtropfwanne in einem Abstand von 50 mm zur oberen Ebene verlaufen. Die Warmwasserleitung verläuft von dem Mischer aus unterhalb der Mischwasserleitung leicht gekrümmt zu einem Temperatursensor, der die Leitung winklig senkrecht nach oben führt. Die Leitung verläuft dann durch ein Anti-Vakuum Ventil und eine Drossel an dem Magnetventil Y07 vorbei in Richtung Boiler. Über einen Winkel Steck-Verbinder verläuft die Leitung danach zu der Winkel-Einschraub-Verschraubung am Warmwasseranschluss des Boilers. Von der anderen Seite des Mischers verläuft die Kaltwasserleitung über einen Winkel-Steckanschluss in Richtung Abtropfwanne. Sämtliche Rohrleitungen zwischen Komponenten sind aus platzgründen so kurz gehalten, dass die freie Leitungslänge zwischen den Steckverbindern 10 mm beträgt. Die Kaltwasserleitung verläuft über ein Dosierventil in ein T-Steckverbinder, von dem aus senkrecht eine Leitung nach oben und von dort über ein Winkel-Steckverbinder zum Boiler läuft.
Von dem anderen Anschluss des T-Steckverbinders verläuft die Rohrleitung über eine Winkel-Einschraub-Verschraubung in das Magnetventil Y06. Die Leitungsführung ab dem Mischer wurde deswegen so gewählt, dass das Magnetventil Y06 parallel zu der Abtropfwanne ausgerichtet und möglichst nah an der Abtropfwanne befindet. Dadurch wird eine gute Erreichbarkeit der Schraubverbindung des Magnetventils zur Montage oder Reparatur gewährleistet.
Erik Reitsam, 27.04.2022 (Platzierung Version 1)
Für die erste Version der Platzierung der Unterbau-Komponenten sind zwei SSR-Platinen und eine Basisplatine vorgesehen. Aufgrund der maximalen Bauhöhe von 85 mm können Basisplatine und Netzteil nur liegend verbaut werden. Die SSR-Platinen sind aus platzgründen und aufgrund guter Erreichbarkeit stehend nebeneinander angeordnet. Der übrige Bauraum ist für die übrigen Komponenten, mitsamt deren Verrohrung, vorgesehen. Der Wasseranschluss ist hier mittig an de Rückseite der Maschine vorgesehen. Von dort wurde eine Rohrleitung mitsamt Magnetventilen und Verbindern zur Getriebepumpe konstruiert. Ab der Getriebepumpe verläuft die Rohrleitung durch zwei Winkel-Steck-Verbindungen herabgesetzt, im unteren Bereich des Unterbaus. Ab der Pumpe Läuft die Leitung in U-Form am hinteren Ende der Espressomaschine entlang. Ab den Magnetventilen, die zwischen Bezug und Schmutzwasserrücklauf schalten, verlaufen die Leitungen im oberen Bereich. Zwischen zwei Steckverbindern wurde als Mindestabstand 5 mm Rohrleitung konstruiert. Aufgrund der Anforderung von mindestens 10 mm kommt die Platzierung und Rohrleitung daher nicht mehr in Frage. Aufgrund des Mindestabstandes von 10 mm zwischen Steckverbindern ist der Bauraum für die Magnetventile sehr klein.