DE4420629A1 - Verfahren zur Regelung einer Verdrängerpumpe für eine Espressomaschine - Google Patents
Verfahren zur Regelung einer Verdrängerpumpe für eine EspressomaschineInfo
- Publication number
- DE4420629A1 DE4420629A1 DE4420629A DE4420629A DE4420629A1 DE 4420629 A1 DE4420629 A1 DE 4420629A1 DE 4420629 A DE4420629 A DE 4420629A DE 4420629 A DE4420629 A DE 4420629A DE 4420629 A1 DE4420629 A1 DE 4420629A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- load current
- average load
- value
- espresso
- electric motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
- A47J31/00—Apparatus for making beverages
- A47J31/24—Coffee-making apparatus in which hot water is passed through the filter under pressure, i.e. in which the coffee grounds are extracted under pressure
- A47J31/34—Coffee-making apparatus in which hot water is passed through the filter under pressure, i.e. in which the coffee grounds are extracted under pressure with hot water under liquid pressure
- A47J31/36—Coffee-making apparatus in which hot water is passed through the filter under pressure, i.e. in which the coffee grounds are extracted under pressure with hot water under liquid pressure with mechanical pressure-producing means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
- F04B49/06—Control using electricity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B2207/00—External parameters
- F04B2207/04—Settings
- F04B2207/048—Settings of a reference voltage of the driving motor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Apparatus For Making Beverages (AREA)
- Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Ver
drängerpumpe für eine Espressomaschine nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
Espressomaschinen, bei denen der für den Durchsatz von heißem
Wasser durch das Espresso-Kaffeemehl notwendige Druck durch eine
Kolbenpumpe erzeugt wird, sind allgemein bekannt. Die Erhitzung
von kaltem Wasser erfolgt bei vielen Espressomaschinen dadurch,
daß dieses durch einen als Durchlauferhitzer wirkenden elektrisch
beheizten Metallblock relativ großer Wärmekapazität (Thermoblock)
gepumpt wird, nach dessen Verlassen es dann als Brühwasser in
einen Kaffeemehl enthaltenden Siebkorb eintritt, der von einem
Siebkorbträger gehalten wird, aus welchem das fertige Espressoge
tränk austritt. (Vgl. dazu z. B. DE-U 76 02 946).
Als Kolbenpumpe werden häufig sogenannte Schwingankerpumpen ein
gesetzt, deren Kolben aus ferromagnetischem Material besteht und
durch Einschalten eines Wechsel-Magnetfeldes in Förderrichtung
und zurück bewegt wird.
Derartige Schwingankerpumpen weisen die Eigenschaft auf, daß ihre
Amplitude in großem Maße abhängig von dem auf den Kolben ein
wirkenden Lastmoment ist, welches seinerseits mit dem von dem
beweglichen Kolben aufzubringenden Wasserdruck ansteigt. Bei
deren Verwendung in Espressomaschinen bedeutet dies daher, daß
für den Fall, daß das Kaffeemehl dem Wasserdurchsatz relativ
wenig Strömungswiderstand entgegensetzt, eine größere Wassermenge
pro Zeiteinheit (Volumenstrom) durch das Kaffeemehl fließt,
während bei relativ größerem Strömungswiderstand nur ein relativ
kleiner Volumenstrom erzeugt wird.
Diese Art der Druckerzeugung hat zwei wesentliche Nachteile. Zum
einen kommt es bei einem relativ kleinen Volumenstrom zu einer
relativ langen Verweildauer des Brühwassers in Thermoblock, in
welchem angesichts des dort herrschenden Überdrucks das Brüh
wasser durchaus auch auf Temperaturen von über 100° C erhitzt
werden kann. Dies führt zu einem "Verbrennen" des Espressomehls
und entsprechend bitterem Geschmack des Espressokaffees, bei
dessen Herstellung beste Ergebnisse dann erzielt werden, wenn das
Brühwasser eine Temperatur im Bereich von 95° C bis 97° C auf
weist. Umgekehrt kommt es bei relativ großem Volumenstrom zu
einer kurzen Verweildauer des Brühwassers im Thermoblock und
damit zu einer zu niedrigen Brühwassertemperatur.
Der Strömungswiderstand ist dabei abhängig vom Mahlgrad des
Espressomehls und der Art und Weise wie der Benutzer der
Espressomaschine das Espressomehl im Siebkorb durch "stopfen"
verdichtet hat, d. h., daß ein möglichst optimaler Espresso dann
erzielt wird, wenn der Benutzer das Espressomehl - in Abhängig
keit vom Mahlgrad - so stopft, daß das Espressomehl eine optimale
Dichte aufweist.
Aus der EP 0 531 699 A1 ist eine Espressomaschine bekannt, bei
der die Erhitzung des Brühwassers drucklos in einem offenen
Behälter erfolgt, aus welchem das für die Herstellung von
Espresso auf optimaler Temperatur gehaltene Brühwasser von einer
Kolbenpumpe abgesaugt und in den Siebkorb gepreßt wird. Auf diese
Weise wird erreicht, daß die Temperatur des Brühwassers unab
hängig vom Mahlgrad und der Verdichtung des Espressomehls ist. Es
zeigt sich aber bei dieser bekannten Espressomaschine nach wie
vor, daß die Qualität des Espressos weiterhin von der Verdichtung
des Espressomehls in Abhängigkeit vom Mahlgrad des Espressomehls
abhängt.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, daß die Qualität
des Espressos dadurch bestimmt wird, wie fest der Benutzer das
Espressomehl stopft, wobei ein Stopfen mit derselben Kraft zu
einer unterschiedlichen Dichte des Espressomehls führen kann,
wenn ein unterschiedlicher Mahlgrad des Espressomehls vorliegt.
Bei den eingangs der Beschreibungseinleitung bereits angespro
chenen Espressomaschinen, die eine Pumpe verwendet haben, wurde
diese Pumpe durchweg so geregelt, daß bei einem dichten Stopfen
des Espressomehls und einer damit verbundenen geringeren Förder
rate, d. h. in erster Linie einer Erhöhung der Brühtemperatur, die
Pumpe versucht, einen steigenden Druck aufzubauen, um die Förder
rate zu erhöhen und damit die Brühtemperatur zu verringern. Diese
Art der Regelung führt dabei zu einem unter bestimmten Bedin
gungen durchaus erheblichen Anstieg des Druckes des Wassers.
Bei der Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 in Verbindung
mit der Anordnung der Verdrängerpumpe zeigt sich, daß bei dem
Brühen von Espresso ein bestimmter Druck nicht überschritten
wird. Die Verdrängerpumpe ist vorzugsweise als ein- oder mehr
zylindrige Kolbenpumpe ausgebildet. Wesentlich ist dabei der Zu
sammenhang zwischen Bewegungsfrequenz bzw. Drehzahl und Volumen
strom, der bei einer idealen Verdrängerpumpe linear ist. In
Kenntnis der Erfindung läßt sich die Auswirkung auf den Druck
folgendermaßen erklären:
Der Laststrom des Elektromotors entspricht einem bestimmten Last moment und dieses bestimmte Lastmoment entspricht wiederum einem bestimmten Druck, den die Kolbenpumpe aufzubringen hat. Da in der Verdichtungsphase von dem Elektromotor eine deutlich größere Arbeit zu leisten ist als in der Ansaugphase, liegt in der Ver dichtungsphase ein erhöhter Laststrom vor. Mit dem Begriff "mittlerer Laststrom" ist dabei der Mittelwert des Laststroms in der Verdrängungs- und der Ansaugphase gemeint. Indem gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 vermieden wird, daß der mittlere Last strom einen vorgebbaren maximalen Wert überschreitet, wird daher sichergestellt, daß der Druck des Wassers beim Brühen von Espresso stets unterhalb eines bestimmten Wertes des Druckes bleibt. Zweckmäßigerweise wird dabei der Wert des vorgebbaren maximalen mittleren Laststroms derart eingestellt, daß der ent sprechende Wert des Druckes des Wassers ca. 15 bar entspricht, was der Obergrenze für das Brühen eines optimalen Espressos ent spricht. Die Regelung des mittleren Laststroms erfolgt dabei, indem die Versorgungsspannung des Elektromotors als Stellgröße ver wendet wird. Handelt es sich also beispielsweise um einen Gleich strommotor, kann die Regelung des mittleren Laststroms bei spiels weise erfolgen, indem die Wechselspannung durch einen Sperr wandler in eine Gleichspannung gewandelt wird und indem die über tragene Leistung dieses Sperrwandlers als Stellgröße entsprechend eingestellt wird.
Der Laststrom des Elektromotors entspricht einem bestimmten Last moment und dieses bestimmte Lastmoment entspricht wiederum einem bestimmten Druck, den die Kolbenpumpe aufzubringen hat. Da in der Verdichtungsphase von dem Elektromotor eine deutlich größere Arbeit zu leisten ist als in der Ansaugphase, liegt in der Ver dichtungsphase ein erhöhter Laststrom vor. Mit dem Begriff "mittlerer Laststrom" ist dabei der Mittelwert des Laststroms in der Verdrängungs- und der Ansaugphase gemeint. Indem gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 vermieden wird, daß der mittlere Last strom einen vorgebbaren maximalen Wert überschreitet, wird daher sichergestellt, daß der Druck des Wassers beim Brühen von Espresso stets unterhalb eines bestimmten Wertes des Druckes bleibt. Zweckmäßigerweise wird dabei der Wert des vorgebbaren maximalen mittleren Laststroms derart eingestellt, daß der ent sprechende Wert des Druckes des Wassers ca. 15 bar entspricht, was der Obergrenze für das Brühen eines optimalen Espressos ent spricht. Die Regelung des mittleren Laststroms erfolgt dabei, indem die Versorgungsspannung des Elektromotors als Stellgröße ver wendet wird. Handelt es sich also beispielsweise um einen Gleich strommotor, kann die Regelung des mittleren Laststroms bei spiels weise erfolgen, indem die Wechselspannung durch einen Sperr wandler in eine Gleichspannung gewandelt wird und indem die über tragene Leistung dieses Sperrwandlers als Stellgröße entsprechend eingestellt wird.
Bei der Ausbildung des Verfahrens gemäß Anspruch 2 ergibt sich,
daß die Espressomaschine im Falle, daß das Espressomehl dicht
gestopft ist, mit dem Druck betrieben wird, der als Maximalwert
noch einem optimalen Espresso entspricht. Eine weitergehende
Begrenzung des mittleren Laststroms würde bewirken, daß sich ein
nur geringerer Druck aufbaut, so daß aufgrund des erhöhten
Strömungswiderstandes des dicht gestopften Espressomehls unter
Umständen die Förderrate auf Null absinken würde, d. h. daß die
Kolbenpumpe stehenbliebe.
Durch die Ausbildung des Verfahrens nach Anspruch 3 wird er
reicht, daß eine frühzeitige Begrenzung des mittleren Laststromes
und damit des Druckes erzielbar wird. Sinnvollerweise wird diese
Begrenzung dabei so ausgelegt, daß sich ein Druck einstellt, der
dem Wert des Druckes entspricht, bei dem ein möglichst optimaler
Espresso entsteht. Der Wert dieses Druckes liegt dabei in der
Größenordnung von 12 bis 14 bar, d. h. er liegt unter dem Wert des
maximalen Druckes, bei dem ein noch als optimal zu bezeichnender
Espresso entsteht. Durch die frühzeitige Begrenzung des mittleren
Laststroms wird dabei über einen weiteren Arbeitsbereich dieser
optimale Wert des Arbeitsdruckes der Espressomaschine erzielt.
Erst wenn mit diesem Wert des Druckes die Förderrate auf Null zu
sinken droht, kann durch eine nochmalige Erhöhung des Arbeits
druckes versucht werden, eine Restförderrate zu erzielen, mit
einem Wert des Druckes, der einen noch als optimal zu bezeichnen
den Espresso erzeugt.
Durch die Ausgestaltung des Verfahrens gemäß Anspruch 4 wird
erreicht, daß ein bestimmter Mindestdruck zur Erzielung eines
otpimalen Espressos möglichst schnell erreicht wird.
Unter Verwendung der Meßgrößen nach Anspruch 5 ergibt sich eine
besonders einfache Ausgestaltung des Verfahrens zur Regelung des
mittleren Laststroms des Elektromotors im Hinblick auf die ver
wendeten Meßgrößen. Durch das Verfahren nach Anspruch 5 ist es
möglich, aus der einfach als Signal zur Verfügung zu stellenden
Reduzierung der an den Klemmen des Elektromotors anliegenden Ver
sorgungsspannung einen Sollwert für den mittleren Laststrom des
Elektromotors zu gewinnen.
Mit der Ausgestaltung des Verfahrens gemäß Anspruch 6 ist es mög
lich, dem Benutzer anzuzeigen, inwieweit eine Begrenzung des
mittleren Laststromes erfolgt, d. h. inwieweit das Espressomehl zu
dicht gestopft ist. Der Benutzer kann aus dieser Anzeige für
künftige Brühvorgänge entnehmen, ob er das Espressomehl dichter
bzw. weniger dicht stopfen muß.
Die Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 7 stellt eine
besonders einfache Ausführungsform dar, die Begrenzung des
mittleren Laststroms anzuzeigen.
Mit den Maßnahmen nach Anspruch 8 wird eine Fehlanzeige der An
zeigeeinrichtung in der Anlaufphase der Kolbenpumpe vermieden. Da
die Kolbenpumpe in der Anlaufphase erst einen Druck aufbauen muß,
findet dort noch keine Begrenzung des mittleren Laststroms statt,
so daß immer die Diode aufleuchten würde, die einen zu geringen
Arbeitsdruck anzeigt. Da dies aber unter Umständen nur auf die
Anlaufphase beschränkt ist und nicht den Verhältnissen ent
spricht, die sich einstellen, wenn die Pumpe einige Zeit läuft,
ist es zweckmäßig, gemäß Anspruch 8 die Ansteuerung der Leucht
dioden in der Anlaufphase der Kolbenpumpe zu unterdrücken.
Mit der Vorrichtung nach Anspruch 9 wird die Durchführung des
Verfahrens ermöglicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge
stellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen dabei:
Fig. 1 eine Anordnung der Kolbenpumpe in einer Espressomaschine
sowie ein Blockschaltbild für das erfindungsgemäße Ver
fahren zur Regelung der Kolbenpumpe,
Fig. 2 eine Kennlinie des Motorstroms aufgetragen über dem ge
förderten Volumenstrom sowie die erfindungsgemäße Beein
flussung dieser Kennlinie bei Durchführung des Ver
fahrens,
Fig. 3 die Änderung der an den Klemmen des Elektromotors an
liegenden Spannung bei der Durchführung des erfindungs
gemäßen Verfahrens und
Fig. 4 die Prinzipdarstellung der Ansteuerung einer Anzeigeein
richtung, die im Beispiel der Fig. 4 aus Leuchtdioden
besteht.
Fig. 1 zeigt einen Heizbehälter 101, in dem das Wasser zum Auf
brühen des Espressos auf die für den Aufbrühvorgang optimale
Temperatur gebracht wird. Wenn das Wasser diese Temperatur er
reicht hat, wird es von der Kolbenpumpe 102 durch das Espresso
mehl in dem Espressomehlsieb 113 hindurchgefördert. Der aufge
brühte Espresso tropft dann in den Behälter 114. In dem Ausfüh
rungsbeispiel der Fig. 1 weist die Kolbenpumpe 102 einen Kolben
103 auf, der über einen Elektromotor 104 angetrieben wird. Dieser
Elektromotor 104 ist dabei mittelbar an die Netzanschlußklemmen
106 angeschlossen, das bedeutet, daß sich zwischen den Netzan
schlußklemmen 106 und dem Elektromotor 104 eine Sperrwandler
schaltung 105 befindet, in der die Wechselspannung in eine
Gleichspannung gewandelt wird und gleichzeitig die Größenordnung
dieser Gleichspannung entsprechend den benötigten Werten für den
Elektromotor eingestellt wird. Von dieser Sperrwandlerschaltung
105 aus wird der Elektromotor dann über die zwei dargestellten
Leitungen mit Strom versorgt. Zur Durchführung des erfindungsge
mäßen Verfahrens wird einer Regelvorrichtung 110 ein Strommeß
signal 107 zugeführt. Entsprechend diesem Strommeßsignal wird von
der Regelvorrichtung 110 ein Stellsignal 108 an die Sperrwandler
schaltung 105 ausgegeben. Dieses Stellsignal 108 bewirkt dabei
durch die Beeinflussung der von der Sperrwandlerschaltung 105
übertragenen Leistung eine Beeinflussung der an den Klemmen des
Elektromotors 104 anliegenden externen Spannung. Die Regelung des
Motorstroms kann dabei derart erfolgen, daß die an den Klemmen
des Elektromotors 104 anliegende Spannung als Stellgröße und
damit der mittlere Laststrom als Regelgröße derart eingestellt
wird, daß ein vorgebbarer maximaler mittlerer Laststrom nicht
überschritten wird.
In einer verbesserten Ausführungsform wird der mittlere Laststrom
so geregelt, daß der mittlere Laststrom einen konstanten Wert an
nimmt, wenn er den vorgebbaren maximalen mittleren Laststrom er
reicht hat. In einer weiter verbesserten Ausführungsform kann die
Regelung derart erfolgen, daß der mittlere Laststrom bereits
reduziert wird, d. h. begrenzt wird, bevor der mittlere Laststrom
den vorgebbaren maximalen mittleren Laststrom erreicht. In einer
meßtechnisch einfach durchzuführenden Art und Weise dieser Art
der Regelung des mittleren Laststroms wird das Stellsignal 108
über die Stellsignalrückführung 109 wiederum der Regelvorrichtung
zugeführt. In dieser besonders einfachen Ausführungsform ist in
der Regelvorrichtung 110 in vorteilhafter Weise eine Kennlinie
abgelegt, in der der Wert der Stellgröße einem bestimmten Soll
wert des mittleren Laststroms zugeordnet wird. Unter weiterer
Verwendung des Strommeßsignals 107 als Istwert läßt sich also aus
diesen beiden Signalen in einfacher Weise eine Regelabweichung
des mittleren Laststromes ableiten. Aus dieser Regelabweichung
kann dann mit dem gewünschten Zeitverhalten der Regelvorrichtung
110 ein erneutes Stellsignal 108 generiert werden. Eine mögliche
Ausführungsform wird dabei im Zusammenhang mit den Fig. 2 und
3 im folgenden näher erläutert werden. In dem gezeigten Aus
führungsbeispiel ist dargestellt, daß als Meß- und Regelgröße der
mittlere Laststrom verwendet wird. Die Stellgröße stellt dabei
eine Spannung dar. Um aus der Stellgröße einen Sollwert abzu
leiten, mit dem dann die Regelgröße verglichen werden kann, muß
also eine Umwandlung des Spannungswertes in einen Stromwert vor
genommen werden. Es liegt dabei selbstverständlich ebenso im
Rahmen des Ausführungsbeispiels, die Vergleichbarkeit des Soll
wertes mit der Regelgröße dadurch herbeizuführen, daß der Wert
des mittleren Laststroms in einen Spannungswert gewandelt wird.
An die Stelle der jeweiligen Werte des mittleren Laststroms bei
den Fig. 2 und 3 treten dann die jeweiligen Spannungswerte.
Gemäß Fig. 1 ist es weiterhin vorgesehen, daß von der Regelvor
richtung 110 ein Ansteuersignal 111 zu einer Anzeigeeinrichtung
112 ausgegeben wird. Wegen der Zusammenhänge zwischen dem Motor
strom des Elektromotors 104 und dem entstehenden Druck in der
Espressomaschine ist es damit durch Auswertung des Strommeß
signals 107 in der Regelvorrichtung 110 möglich, in der Anzeige
einrichtung darzustellen, ob die Espressomaschine mit einem
leicht zu hohen Druck, mit einem optimalen Wert des Druckes oder
mit einem zu niedrigen Druck arbeitet. Diese Anzeige kann dabei
kontinuierlich erfolgen oder, entsprechend der Darstellung der
Fig. 4, durch drei Leuchtdioden dargestellt werden. Bei der Aus
bildung der Anzeigeeinrichtung 112 gemäß der Darstellung der Fig.
4 in drei Leuchtdioden 401, 402 sowie 403 wird dabei nur ange
zeigt, ob der mittlere Laststrom über dem Wert des mittleren
Laststroms liegt, der dem optimalen Druck für die Herstellung eines
optimalen Espressos entspricht - in dem fall leuchtet die Leucht
diode 401 - oder ob der mittlere Laststrom im Bereich des Wertes
des mittleren Laststroms liegt, der dem optimalen Druck für die
Erzeugung eines optimalen Espressos entspricht - in diesem Fall
leuchtet die Leuchtdiode 402 - oder ob der mittlere Laststrom
einem Wert entspricht, der unterhalb des Wertes des mittleren
Laststroms liegt, der dem optimalen Druck für die Erzeugung eines
optimalen Espressos entspricht - in diesem Fall leuchtet die
Leuchtdiode 403. In vorteilhafter Weise sind dabei die Leucht
dioden 401 und 403 In anderen Farben als die Leuchtdiode 402 aus
gebildet. Es erweist sich als zweckmäßig, die Leuchtdiode 402 in
grüner Farbe auszubilden sowie wenigstens eine der Leuchtdioden
401 und 403 in roter Farbe.
Die Ansteuerung des Elektromotors 104 durch Beeinflussung einer
Sperrwandlerschaltung 105 ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 1
nur exemplarisch gezeigt. Es versteht sich, daß im Rahmen der Er
findung auch andere Ausführungsarten des Elektromotors als
Gleichstrommotor denkbar sind. Wesentlich ist dabei nur, daß der
mittlere Laststrom des Elektromotors geregelt wird, wie in den
Ansprüchen beschrieben. Wichtig ist, daß der Motor eine bÿektive
Kennlinie des Laststroms bezogen auf das Lastmoment aufweist.
Fig. 2 zeigt die Kennlinie des mittleren Laststroms des Elektro
motors aufgetragen über der Förderrate bzw. der Drehzahl der
Kolbenpumpe. Wird die an den Anschlußklemmen des Elektromotors
104 anliegende externe Versorgungsspannung nicht beeinflußt, d. h.
ist diese konstant, ergibt sich ein Verlauf des Motorstroms ent
sprechend der Kurve 201. Der Anstieg des Wertes des mittleren
Laststroms mit niedrigerer Pumpendrehzahl beruht dabei darauf,
daß die aufgrund der Drehung des Elektromotors in dem Elektro
motor induzierte Gegenspannung zur extern anliegenden Versor
gungsspannung geringer wird, so daß die effektiv wirkende
Spannung an dem Elektromotor ansteigt und mit dieser effektiv
wirkenden anliegenden Spannung steigt auch der Strom des Motors
und damit die Leistungsaufnahme des Motors. Der Verlauf der Kenn
linie 202 besteht dabei darin, daß der Wert des mittleren Last
stroms ansteigt entsprechend der Kennlinie 201 bis ein Wert
Igrenz erreicht wird, der dem Wert des Druckes in der Espresso
maschine entspricht, der maximal erreicht werden soll. Bei Er
reichen dieses Wertes Igrenz durch den mittleren Laststrom,
wird der Wert dieses mittleren Laststroms konstant geregelt. Dies
ergibt sich ab diesem Punkt durch den weiteren Verlauf der Kenn
linie 202.
In einer verbesserten Ausführungsform entsprechend der Kennlinie
203 wird der Wert des mittleren Laststroms bereits vor Erreichen
des Wertes Igrenz abgeregelt. Zweckmäßigerweise wird der Wert
Igrenz so gewählt, daß der bei diesem Wert des mittleren Last
stroms entstehende Arbeitsdruck in der Espressomaschine zu einem
Espresso führt, der noch als akzeptabel bezeichnet werden kann.
Ein optimaler Espresso wird aber bei einem niedrigeren Arbeits
druck der Espressomaschine erzeugt. Mit einem Kennlinienverlauf
nach der Kennlinie 203 kann über einen weiteren Bereich, als bei
einem Kennlinienverlauf entsprechend der Kennlinie 202 dieser
optimale Wert des Arbeitsdruckes der Espressomaschine erreicht
werden. Die Begrenzung des mittleren Laststroms führt also im
Ergebnis dazu, daß die Leistungsaufnahme der Kolbenpumpe begrenzt
wird.
Eine weitere verbesserte Ausführungsform entsprechend der Kenn
linie 204 wird dadurch erreicht, daß das Abregeln des mittleren
Laststroms erst dann einsetzt, wenn der mittlere Laststrom einen
Mindestwert Iunten erreicht. Dieser Mindestwert Iunten des
mittleren Laststroms ist dabei so bemessen, daß er einem Wert des
Druckes entspricht, der als Untergrenze des Druckes zur Erzielung
eines optimalen Espressos bezeichnet werden kann. In vorteil
hafter Weise wird dabei diese Untergrenze des Druckes möglichst
schnell erreicht.
Vorteilhaft wird durch den stetig differenzierbaren Verlauf der
Kennlinien 203 und 204 gegenüber der Kennlinie 202 auch ver
mieden, daß die Pumpe bei der Regelung des mittleren Laststroms
zwischen Betriebszuständen "stehen" und "drehen mit bestimmter
Drehzahl" hin und her schwankt. Bei den Kennlinien 203 und 204
stellt sich immer ein definierter Arbeitspunkt ein.
Um nun eine unmittelbare Bestimmung des Volumenstroms bzw. der
Drehzahl zu vermeiden, kann entsprechend der Fig. 3 eine weitere
Kennlinie aufgetragen werden, in der die Änderung der extern an
den Klemmen des Elektromotors anliegenden Versorgungsspannung
über dem Wert des mittleren Laststroms aufgetragen wird. Ent
sprechend den einzustellenden Kennlinien 202, 203 bzw. 204 er
geben sich dabei Kennlinien 302, 303 bzw. 304. Diese Kennlinien
werden dabei gewonnen, indem für jeden Sollwert des mittleren
Laststroms auf einer der Kennlinien 202, 203 und 204 der Abstand
senkrecht nach oben zu der Kennlinie 201 ermittelt wird. Dieser
Abstand entspricht der Reduzierung des mittleren Laststroms und
ist, wenn man die Impedanz des Elektromotors als rein ohmsche
Impedanz betrachtet, unmittelbar proportional der Reduzierung der
extern anliegenden Versorgungsspanung. Unter Berücksichtigung
dieses Proportionalitätsfaktors ergeben sich daher aus der Fig. 2
die Kennlinien der Fig. 3. Die Kennlinien 302 und 304 laufen
dabei vom Ursprung des Koordinatensystems ausgehend direkt auf
der Ordinate und steigen ab den Werten Igrenz (302) bzw.
Iunten (304) entsprechend dem weiteren Verlauf an. In ent
sprechender Weise können auch für andere Verläufe des mittleren
Laststroms entsprechende Reduzierungen der extern anliegenden
Versorgungsspannung gewonnen werden. Es ist dann möglich, für
eine bestimmte Stellgröße, d. h. eine bestimmte Reduzierung der
extern anliegenden Versorgungsspannung aus der zugehörigen Kenn
linie der Fig. 3 einen Wert des mittleren Laststroms des Elektro
motors als Sollwert zu gewinnen. Indem dieser Sollwert mit dem
gemessenen Wert des mittleren Laststroms des Elektromotors ver
glichen wird, ergibt sich daraus die Regelabweichung, aus der
unter Verwendung eines geeigneten Reglers eine erneute Stellgröße
gewonnen werden kann. Die physikalischen Verhältnisses liegen
dabei so, daß der sich einstellende mittlere Laststrom des Elek
tromotors von der Stopfungsdichte des Espressomehls abhängt. Ist
dieses Espressomehl zu dicht gestopft, wird bei einer bestimmten
Reduzierung der an den Klemmen des Elektromotors anliegenden Ver
sorgungsspannung eine bestimmte Reduzierung des mittleren Last
stroms erreicht. Wegen des großen Strömungswiderstands aufgrund
der hohen Stopfungsdichte des Espressomehls stellt sich aber nur
ein geringerer Volumenstrom ein. Dieser geringere Volumenstrom
führt zu einer entsprechend niedrigen Drehzahl des Elektromotors
und damit entsprechend den obigen Erläuterungen zu einem hohen
Wert des mittleren Laststroms des Elektromotors. Ist dieser Wert
des mittleren Laststroms des Elektromotors zu groß, muß eine noch
stärkere Reduzierung der an den Klemmen des Elektromotors an
liegenden Versorgungsspannung erfolgen, um die Begrenzung des
mittleren Laststroms des Elektro- Motors durchzuführen.
Claims (9)
1. Verfahren zur Regelung einer Verdrängerpumpe, insbesondere
Kolbenpumpe, für eine Espressomaschine, wobei die Ver
drängerpumpe (102) Wasser ansaugt, welches bereits auf die
für die Zubereitung von Espresso optimale Temperatur vorge
heizt ist und wobei die Verdrängerpumpe (102) von einem
Elektromotor (104) angetrieben wird, wobei das vom Elektro
motor (104) aufzubringende Lastmoment mit dem von der Ver
drängerpumpe (102) aufzubringenden Wasserdruck ansteigt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mittlere Laststrom (I) des Elektromotors (104) der
art geregelt wird, daß ein vorgebbarer maximaler mittlerer
Laststrom (Igrenz) nicht überschritten wird, wobei der
vorgebbare maximale mittlere Laststrom (Igrenz) kleiner
ist als der Wert (Imax) des Laststromes, der der maximalen
Leistungsaufnahme der Verdrängerpumpe (102) entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mittlere Laststrom (I) konstant gehalten wird (202),
wenn der mittlere Laststrom (I) den vorgebbaren maximalen
mittleren Laststrom (Igrenz) erreicht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelung des mittleren Laststroms (I) derart erfolgt
(203), daß der mittlere Laststrom (I) bereits abgeregelt
wird bevor der mittlere Laststrom den vorgebbaren maximalen
mittleren Laststrom erreicht.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelung des mittleren Laststroms (I) derart erfolgt
(204), daß der mittlere Laststrom (I) erst abgeregelt wird,
wenn er einen Mindestwert Iunten erreicht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Regelung des mittleren Laststroms (I) des Elektro
motors (104) die von außen an die Klemmen des Elektromotors
(104) angelegte Versorgungsspannung als Stellgröße verwendet
wird und daß zur Bestimmung der Regelabweichung des mittle
ren Laststroms (I) der Sollwert des mittleren Laststroms aus
einer Kennlinie (302, 303) bestimmt wird, in der der Wert
der Stellgröße einem bestimmten Sollwert des mittleren Last
stroms zugeordnet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Anzeigeeinrichtung (112) abhängig davon angesteuert
wird, ob und inwieweit eine Begrenzung des mittleren Last
stroms (I) erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzeigeeinrichtung (112) aus drei Leuchtdioden (401,
402, 403) besteht, wobei eine der Leuchtdioden (401) ange
steuert wird, wenn der mittlere Laststrom (I) einen solchen
Wert annimmt, daß der Arbeitsdruck oberhalb des Wertes des
Druckes für einen optimalen Espresso liegt, wobei eine
andere Leuchtdiode (402) angesteuert wird, wenn der mittlere
Laststrom (I) einen solchen Wert annimmt, daß der Arbeits
druck innerhalb des Bereiches des Wertes des Druckes für
einen optimalen Espresso liegt und wobei die dritte Leucht
diode (403) angesteuert wird, wenn der mittlere Laststrom
(I) einen solchen Wert annimmt, daß der Arbeitsdruck unter
dem Wert des Druckes für einen optimalen Espresso liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ansteuerung der Leuchtdioden (401, 402, 403) in der
Anlaufphase der Kolbenpumpe (102) unterdrückt wird.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß einer Regelvorrichtung (110) als Regelgröße (107) der
mittlere Laststrom des Elektromotors (104) zugeführt wird,
daß von dieser Regelvorrichtung (110) ein Stellsignal (108)
zur Begrenzung der an den Klemmen des Elektromotors an
liegenden Versorgungsspannung ausgegeben wird.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4420629A DE4420629A1 (de) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | Verfahren zur Regelung einer Verdrängerpumpe für eine Espressomaschine |
DE59500792T DE59500792D1 (de) | 1994-06-14 | 1995-05-17 | Verfahren zur Regelung einer Verdrängerpumpe für eine Espressomaschine |
AT95107472T ATE159156T1 (de) | 1994-06-14 | 1995-05-17 | Verfahren zur regelung einer verdrängerpumpe für eine espressomaschine |
EP95107472A EP0687436B1 (de) | 1994-06-14 | 1995-05-17 | Verfahren zur Regelung einer Verdrängerpumpe für eine Espressomaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4420629A DE4420629A1 (de) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | Verfahren zur Regelung einer Verdrängerpumpe für eine Espressomaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4420629A1 true DE4420629A1 (de) | 1995-12-21 |
Family
ID=6520475
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4420629A Ceased DE4420629A1 (de) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | Verfahren zur Regelung einer Verdrängerpumpe für eine Espressomaschine |
DE59500792T Expired - Fee Related DE59500792D1 (de) | 1994-06-14 | 1995-05-17 | Verfahren zur Regelung einer Verdrängerpumpe für eine Espressomaschine |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE59500792T Expired - Fee Related DE59500792D1 (de) | 1994-06-14 | 1995-05-17 | Verfahren zur Regelung einer Verdrängerpumpe für eine Espressomaschine |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0687436B1 (de) |
AT (1) | ATE159156T1 (de) |
DE (2) | DE4420629A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8951020B2 (en) | 2007-08-20 | 2015-02-10 | Nestec S.A. | Beverage production module and method for operating a beverage production module |
EP3097827A1 (de) | 2015-05-29 | 2016-11-30 | BSH Hausgeräte GmbH | Heissgetränkezubereitungsvorrichtung, insbesondere kaffeevollautomat, und verfahren zu ihrem betrieb |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19859319A1 (de) * | 1998-12-22 | 2000-06-29 | Eberspaecher J Gmbh & Co | Brennstoffdosierpumpe eines Heizgeräts, insbesondere Wasser- oder Luft-Heizgeräts eines Kraftfahrzeuges, mit Steuergerät |
FR2875962B1 (fr) * | 2004-09-30 | 2006-12-01 | Seb Sa | Procede de protection electrique d'un appareil electromenager |
ITMI20072446A1 (it) * | 2007-12-28 | 2009-06-29 | Tenacta Group Spa | "macchina per caffe' espresso dotata di controllo migliorato della pompa e metodo di controllo" |
ITPN20130035A1 (it) | 2013-06-26 | 2014-12-27 | Osmap Asia Pacific Pte Ltd | Macchina perfezionata per la preparazione di una o una pluralita' di bevande |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2850883B2 (de) * | 1978-11-24 | 1981-03-19 | Frieseke & Hoepfner Gmbh, 8520 Erlangen | Druckgeregeltes einen Elektromotor und eine Konstantstrompumpe aufweisendes Hydraulikaggregat |
US4864287A (en) * | 1983-07-11 | 1989-09-05 | Square D Company | Apparatus and method for calibrating a motor monitor by reading and storing a desired value of the power factor |
DE4031708A1 (de) * | 1990-10-06 | 1992-04-16 | Telefunken Electronic Gmbh | Differenzdruckregelung fuer ein pumpsystem |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2715868A (en) * | 1951-11-23 | 1955-08-23 | Internat Coffee Corp | Coffee extracting and dispensing apparatus |
CH457761A (de) * | 1967-05-22 | 1968-06-15 | Eveco Trust Reg | Dampf- und Wasseraufbereitungsmaschine, insbesondere zur Herstellung von Kaffee- und Teeaufgüssen, mit einer elektrischen Heizung |
FR2299839A1 (fr) | 1975-02-04 | 1976-09-03 | Moulinex Sa | Machine de preparation d'infusion de cafe |
US4575615A (en) * | 1984-05-29 | 1986-03-11 | Toshiba Electric Appliances Co., Ltd. | Hot water supplying device |
DE3825500A1 (de) * | 1988-07-27 | 1990-02-08 | Licentia Gmbh | Verfahren zur steuerung des laugen-abpumpvorgangs bei waschmaschinen |
JPH0261416A (ja) * | 1988-08-26 | 1990-03-01 | Iseki & Co Ltd | バーナの燃焼火炎検出装置 |
DE4130447A1 (de) | 1991-09-13 | 1993-03-25 | Braun Ag | Wasserkessel |
DE4234746A1 (de) * | 1992-10-15 | 1994-04-21 | Braun Ag | Pumpe für Haushaltsgeräte |
-
1994
- 1994-06-14 DE DE4420629A patent/DE4420629A1/de not_active Ceased
-
1995
- 1995-05-17 EP EP95107472A patent/EP0687436B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-17 DE DE59500792T patent/DE59500792D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-05-17 AT AT95107472T patent/ATE159156T1/de not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2850883B2 (de) * | 1978-11-24 | 1981-03-19 | Frieseke & Hoepfner Gmbh, 8520 Erlangen | Druckgeregeltes einen Elektromotor und eine Konstantstrompumpe aufweisendes Hydraulikaggregat |
US4864287A (en) * | 1983-07-11 | 1989-09-05 | Square D Company | Apparatus and method for calibrating a motor monitor by reading and storing a desired value of the power factor |
DE4031708A1 (de) * | 1990-10-06 | 1992-04-16 | Telefunken Electronic Gmbh | Differenzdruckregelung fuer ein pumpsystem |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8951020B2 (en) | 2007-08-20 | 2015-02-10 | Nestec S.A. | Beverage production module and method for operating a beverage production module |
US10288059B2 (en) | 2007-08-20 | 2019-05-14 | Nestec S.A. | Beverage production module and method for operating a beverage production module with reduced voltage |
US10801490B2 (en) | 2007-08-20 | 2020-10-13 | Societe Des Produits Nestle S.A. | Beverage production module and method for operating a beverage production module |
EP3097827A1 (de) | 2015-05-29 | 2016-11-30 | BSH Hausgeräte GmbH | Heissgetränkezubereitungsvorrichtung, insbesondere kaffeevollautomat, und verfahren zu ihrem betrieb |
DE102015209990A1 (de) | 2015-05-29 | 2016-12-01 | BSH Hausgeräte GmbH | Heißgetränkezubereitungsvorrichtung, insbesondere Kaffeevollautomat, und Verfahren zu ihrem Betrieb |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE59500792D1 (de) | 1997-11-20 |
EP0687436B1 (de) | 1997-10-15 |
EP0687436A1 (de) | 1995-12-20 |
ATE159156T1 (de) | 1997-11-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4139804C1 (de) | ||
DE102009041809B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Aufschäumen eines flüssigen Lebensmittels, insbesondere von Milch | |
EP2238876B1 (de) | Verfahren zum Erzeugen eines frischen kalten Kaffeegetränks und eine entsprechende Kaffeemaschine | |
EP0245197B1 (de) | Verfahren zur Zubereitung von Kaffee | |
DE69507147T2 (de) | Verbesserte Kaffeemaschine | |
EP1312291A1 (de) | Kaffeemaschine | |
EP2275010A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Aufschäumen eines flüssigen Lebensmittels, insbesondere von Milch | |
EP0781520A1 (de) | Brühgetränkezubereitungsmaschine | |
DE2422775A1 (de) | Pumpvorrichtung zum einspritzen von kraftstoff | |
DE2214227A1 (de) | Vorrichtung zur Herstellung heißer Aufgußgetränke sowie zur Erzeugung und Abgabe von Dampf | |
DE2058824A1 (de) | Vorrichtung zum Speisen eines Auffangtopfes mit heissem Wasser zum Bereiten von Kaffee,Tee oder aehnlichen Getraenken | |
DE69813250T2 (de) | Vorrichtung zum heissisostatischen pressen | |
DE3021927A1 (de) | Elektronische steuereinrichtung fuer verstellpumpen | |
EP0687436B1 (de) | Verfahren zur Regelung einer Verdrängerpumpe für eine Espressomaschine | |
CH689140A5 (de) | Verfahren zur Steuerung oder Regelung des Pressdruckes einer Presse zur Fest-Fluessigtrennung. | |
DE3132056A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines nachgemachten nahrungsmittelprodukts | |
EP0694277B1 (de) | Verfahren zur Regelung einer Pumpe zur Förderung des Wassers in einer Maschine zur Erzeugung von Brühgetränken sowie eine derartige Maschine | |
DE19629239C2 (de) | Vorrichtung zur selbsttätigen Zubereitung von Kaffee | |
EP1082543A1 (de) | Regelung der hubfrequenz einer dosierpumpe | |
EP3649904A1 (de) | Verfahren zum erhitzen insbesondere von milch oder milchschaum, sowie eine einrichtung zur durchführung des verfahrens | |
DE602004005051T2 (de) | Hochdruckpumpe mit einer Einrichtung zum Steuern des Durchflusses für ein Brennstoffeinspritzsystem | |
EP3135162A1 (de) | Vorrichtung zur bereitung eines heissgetränkes und verwendung einer solchen vorrichtung | |
EP0485885B1 (de) | Ausgabeventilanordnung für Brühwasser, insbesondere an einem Heissgetränkeautomaten, sowie Betriebsverfahren zur Steuerung der Ausgabeventilanordnung | |
DE2627236A1 (de) | Heisswassergeraet | |
EP3733031B1 (de) | Verfahren zur herstellung von volumengenauen heissgetränken |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BRAUN GMBH, 60326 FRANKFURT, DE |
|
8131 | Rejection |