Über einen Entwicklungszeitraum von dreieinhalb Jahren arbeitete der Kaffeevollautomaten-Hersteller WMF in Zusammenarbeit mit Allengra an einem Ultraschall-Durchflusssensor für die neueste Generation seiner vollautomatischen Kaffeemaschinen. Der Mikro-Durchflusssensor ist mit intelligenter Technologie ausgestattet.
Wer an einer Tankstelle für einen kurzen Boxenstopp anhält, um sich mit einem Kaffee wieder in Schwung zu bringen, erwartet Getränke von höchster Qualität bei möglichst kurzer Wartezeit. Die in Tankstellenverkaufsräumen installierten Kaffeemaschinen sind dafür ausgelegt, täglich über 250 Tassen Kaffee zuzubereiten. Ihre Beliebtheit verdanken sie der benutzerfreundlichen Bedienung und der Fähigkeit, schnell eine breite Palette an Kaffeespezialitäten zuzubereiten. Ob als morgendlicher Muntermacher oder als erfrischende Pause am Mittag – diese Maschinen bieten viel Komfort und Geschmack für viel beschäftigte Kunden.
In diesem hart umkämpften Markt kann man nur mit Innovation und einem offenen Ohr für die Wünsche der Kunden und Endnutzer bestehen. Das Flaggschiff des Geislinger Kaffeevollautomaten-Herstellers heißt WMF 9000 S+ und wurde für den Hochleistungsbereich entwickelt.
Ein ausgeklügeltes Milchaufschäumsystem bietet vier verschiedene Konsistenzen für heißen Milchschaum sowie bis zu drei Varianten für kalten Milchschaum und für heiße und kalte Milch.
Der Bedarf an einem Ultraschall-Durchflussmesser in Kaffeemaschinen
Ein wichtiger Bestandteil des Entwicklungsprozesses der neuen Kaffeemaschinenserie war ein intelligenter Durchflussmesser, der kalt- und warmes Wasser zuverlässig und mit hoher Genauigkeit messen kann.
Die Bedingungen in einer Kaffeemaschine sind für einen normalen Durchflusssensor alles andere als ideal: ein Berstdruck von bis zu 32 bar, Temperaturen bis zu 130 °C, die Beständigkeit gegen aggressive Reinigungsmittel sowie die Verwendung lebensmittelechter und langlebiger Materialien sind gefordert. Der Sensor muss daher eine breite Palette technischer Anforderungen erfüllen, um richtig eingesetzt werden zu können.
Das wichtigste Kriterium für WMF war die vollständige Abwesenheit von beweglichen Teilen im Durchflusssensor, weshalb Impeller- und Wirbelsensoren von Anfang an ausscheiden mussten.
WMF 9000 S+
Konstruktion für kompakte Kaffeemaschinen
Die Konstruktionsvorgaben für diese kompakten Kaffeemaschinen waren sehr anspruchsvoll:
- Kompakte Bauteile
- Hohe Messgenauigkeit
- Robustheit
- Schnelle Reaktionszeit
- Schnelle Temperaturerfassung
- Lebensmittel- und wasserrechtliche Konformität
Warum entschied sich WMF für Allengra?
WMF konnte auf dem Sensor-Markt keinen Lieferanten finden, der die spezifischen Anforderungen erfüllen konnte. Auf der Suche nach der idealen Messeinheit für ihr Premium-Modell stieß WMF auf die Allengra GmbH.
Ein Unternehmen, das sich auf die Entwicklung und Fertigung von Ultraschall-Durchflusssensoren spezialisiert hat und bereits mit führenden Unternehmen aus dem Heizungssektor zusammengearbeitet hatte, um einen kompakten Ultraschallsensor für wandhängende Gasheizungen zu entwickeln, der dann in Serie produziert wurde.
WMF suchte genau die Flexibilität und Kreativität, die Allengra in früheren Projekten bewiesen hatte, um einen Durchflusssensor für ihre hochwertigen Vollautomaten zu fertigen. WMF wählte Allengra, weil das Unternehmen erkannte, dass es auf diesem Gebiet zwei Jahre Vorsprung gegenüber der Konkurrenz hatte.
Allengras Innovation für Kaffeemaschinen
Raul Junker, Gründer von Allengra, betonte, dass das Projekt von Anfang an eine Partnerschaft war, bei der die WMF-Ingenieure ihr Fachwissen und ihre Unterstützung in jeder Entwicklungsphase einbrachten.
„Der von uns entwickelte Ultraschall-Durchflussmesser überwacht kontinuierlich die Fördermenge der Pumpe und passt sie bei Bedarf an eventuelle Leistungsänderungen an.“ – Raul Junker
Diese Innovation bedeutet:
- Die Milchpumpe benötigt keine werkseitige Kalibrierung mehr, da der Sensor sie automatisch anpasst;
- Konstantes Milchvolumen;
- Präzise Steuerung;
- Früherkennung eines leeren Behälters zur Nachfüllung;
- Der Sensor erkennt Luftblasen und ist mit einem Alarmsystem ausgestattet.
Ultraschall-Durchflusssensoren verwenden keine mechanischen Zähler, weshalb es keinen Verschleiß einzelner Bauteile gibt und die Messgenauigkeit über eine lange Lebensdauer erhalten bleibt.
WMF testete Allengras Durchflusssensor ausgiebig und stellte unter anderem fest, dass die schnelle Ansprechzeit des Sensors von der Umgebungstemperatur beeinflusst wird. Eine schnelle und präzise Temperaturmessung (Reaktionszeit von 100 ms) war notwendig, um diesen Effekt auszugleichen.
Allengra entwickelte eine ausgeklügelte Lösung, die Zeit- und Flugzeitmessung des Ultraschallsignals mit den Werten eines Platin-Temperatursensors kombiniert. So wird die Flüssigkeitstemperatur sofort erfasst, ohne von der Umgebungstemperatur beeinflusst zu werden.
Allengras Durchflusssensor ist mit bestimmten Basiselementen ausgestattet, die sich bereits in anderen Projekten bewährt haben: Der Mikro-Durchflusssensor, der für WMF verwendet wird, ist mit intelligenter Technologie vollgepackt.
Hohe Präzision und Erkennung kleiner Durchflussmengen
Metallische Teile und Flüssigkeiten bilden schnell Kondensation, die die Messgenauigkeit beeinträchtigen kann. Um die Reaktionszeit und den Temperaturübergang zu verbessern, testeten WMF und Allengra verschiedene Materialien zur geeigneten Isolierung des Metalls und Vermeidung von Kondensation.
Der Mikro-Durchflusssensor von Allengra wird mittlerweile in Serie bei WMF produziert und kommt in den Modellen WMF 1500 S+, WMF 5000 S+ und WMF 9000 S+ zum Einsatz.
Der Sensor unterstützt WMF dabei, alle qualitätsrelevanten Prozessschritte in den Kaffeemaschinen „unter Kontrolle“ zu halten – in diesem Fall um die Dosiermengen und Ausgabetemperaturen der Kaffeespezialitäten sowie die Konsistenz des Milchschaums während der gesamten Betriebszeit konstant zu halten.
