Basisprincipes van verwarmingselementen voor espressomachines

Een van de belangrijkste eigenschappen van een espressomachine is het maken van warm water. Bij de vroegste espresso/koffiemachines gebeurde dit met open vuur door aardgas te verbranden. Dit principe was de enige manier om de ketel op te warmen. Na de tweede wereldoorlog begon het gebruik van verwarmingselementen gebruikelijker te worden.

Het gebruik van gas voor het opwarmen van een espressomachine is nog steeds mogelijk bij sommige fabrikanten van espressomachines zoals Astoria CMA en Rancilio. Dit wordt vooral gedaan bij espressomachines waar geen stopcontacten, of te weinig stroom voor beschikbaar is.

Eerst beginnen we met de basisprincipes van een verwarmingselement, een standaard buisvormig verwarmingselement bestaat uit 7 componenten.

Figuur 1 https://www.hotwatt.com/our-products/tubular-and-finned-tubular.html

De verwarmingselementbuis

De verwarmingselementbuis is de buitenkant van het verwarmingselement en kan worden gebruikt van verschillende materialen zoals roestvrij staal en koper.

Elementaire draad

De elementdraad is het gedeelte van het verwarmingselement dat de warmte produceert.

Elektrische isolator

Deze elektrische isolator rond de elementdraad is gemaakt van magnesiumoxidepoeder (MgO). Deze isolator voorkomt dat de draad van het aangedreven element in contact komt met de buitenste buis van het verwarmingselement.

Las verbinding

Dit is de verbinding tussen de schroefdraad van het verwarmingselement en de koude zone/elektrische drijfstang.

Koude zone

De koude zone is het deel van het verwarmingselement waar zich geen verwarmingselementfilament bevindt. Dit kan om verschillende redenen worden gedaan.

Isolator

Deze isolator bevindt zich tussen het buitenste buismateriaal en de binnendraad. Dit voorkomt dat de postterminal/koude pin kortsluiting kan maken tussen de buitenste buis. Bij een 230/380V verwarmingselement zijn deze bijna altijd wit. Voor 110V verwarmingselementen zijn deze in de meeste gevallen rood gekleurd.

De postterminal/elektrische aansluiting

Hierop wordt de geleverde elektrische voeding aangesloten, dit kan in verschillende soorten zoals schroefdraad of spade connectoren.

De verwarmingselementen die op espressomachines worden gebruikt, zijn tal van vormen en maten verwarmingselementen die door de jaren heen zijn gemaakt en je ziet dat verschillende merken ook hun eigen ontwerp van elementen hebben. Wat voor verschillende functies zijn er?

Flens type;

Er zijn 3 soorten verwarmingselementflens. Er is een inschroef-, een bout- en een ketelflensmodel. Het inschroefmodel komt vaker voor bij de huishoudelijke/prosumenten-espressomachines en ook bij sommige commerciële merken. Het minst type model is waarbij de flens van het verwarmingselement tevens de flens van de ketel is

Verwarmingselement vastschroeven.

Dit type verwarmingselement is voorzien van een draadflens. Deze draadflens kan in de ketel zelf worden geschroefd. De meest voorkomende maten zijn een 1" en een 1"1/4. Dit soort verwarmingselementen vind je terug op merken als Astoria, Vibiemme, Wega, La Marzocco, Rocket, ECM Heidelberg en Bezzera.

Bout op verwarmingselement

Dit type verwarmingselement is de meest voorkomende stijl van verwarmingselementflens. De flenzen zijn in de meeste gevallen gemaakt van gegoten messing en worden op hun plaats gehouden met bouten. Dit verschilt wel per merk. Ze gaan van 2 bouten helemaal tot 6 bouten om de ketelflens te sluiten.

Deze flenzen kunnen worden gemaakt van gegoten messing/roestvrij of geperste roestvrijstalen platen, wat je tegenwoordig vaker ziet. Gezien dat het goedkoper is.

De flenzen kunnen ook een verscheidenheid aan vormen hebben. Deze variëren van driehoekig, rond, ovaal en verschillende merken die hun eigen flensontwerp gebruiken.

Hieronder vindt u een schematisch overzicht van flensmodellen die veel gebruikt worden op espressomachines. Let op: Dit is slechts een overzicht van de vormen die worden gebruikt op merken espressomachines, dit betekent niet dat ze compatibel zijn.

Verwarmingselement ketel/flens

In sommige gevallen is het verwarmingselement een integraal onderdeel van de boiler van een espressomachine en kan het niet worden verwijderd. In deze situatie heb je 2 categorieën. Ketel met verwarmingselement en een ketelflens met verwarmingselement. In beide gevallen zijn de verwarmingselementen aan de andere onderdelen bevestigd en kunnen ze niet worden vervangen.

Het verwarmingselement als integraal ketelonderdeel is te vinden op merken als Gaggia, Nuova Simonelli en Victoria Arduino.

De flens verwarmingselementen komen vaker voor bij sommige merken. Een goed voorbeeld van dit type verwarmingselement is het verwarmingselement dat gebruikt wordt op de La Pavoni Europiccola/Professional espressomachines. Waarbij het verwarmingselement tevens de ketelflens is aan de onderzijde van de ketel. Andere merken waar je dit type verwarmingselementen ziet zijn La Spaziale, Bezzera en Elektra.

Patroon verwarmingselement

Dit type verwarmingselement wordt niet gebruikt om water in een boiler op te warmen, maar om het zetgroeplichaam op een bepaalde temperatuur te houden. Deze verwarmingselementen gaan in het lage bereik op 150W en in het hoge bereik rond de 800W. Dit soort verwarmingselementen vind je op Nuova Simonelli, Astoria, Wega, La Marzocco, Grimac, Bezzera, San Remo en Victoria Arduino

Voltage;

Een verwarmingselement kan specifiek gemaakt worden voor een voltage, bijvoorbeeld 110V/230V/380. De 110V verwarmingselementen vind je vooral in Noord-Amerika en in Japan. In de rest van de wereld is het tegenwoordig vrij ongebruikelijk om die spanning te vinden. Vroeger was dit een ander verhaal toen er in sommige landen een combinatie was van 100-110V en 200-220V.

In de rest van de wereld komen de 230/380V verwarmingselementen vaker voor. In de meeste gevallen worden de verwarmingselementen aangeduid met 230V, 230/380V of alleen 380V.

Wattage;

De wattages variëren van de low-range multi-boilers en huishoudelijke espressomachines van ongeveer 800W tot 4 groepsverwarmingselementen die ongeveer 6000W aan vermogen produceren. De hoeveelheid wattage die door de verwarmingselementen wordt geproduceerd, is afhankelijk van de lengte, de lengte van de koude pin, het effectieve verwarmde gebied en het aanbevolen wattage voor de vloeistof (water) die moet worden verwarmd.

Lengte;

De lengte van het verwarmingselement is wel afhankelijk van verschillende factoren. Allereerst, hoe lang is de beschikbare ruimte in de ketel. De lengte van de ketel heeft ook invloed op het wattage dat hij kan produceren. Er zijn 2 opties met elementen met een hoog wattage, korte spoelen met meerdere rijen of slechts ½ rijen, wat langer is.

Materiaal;

Het traditioneel gebruikte materiaal is in de meeste gevallen koper voor de buizen en messing voor de flens. Deze 2 materialen zijn aan de flenszijde aan elkaar gesoldeerd. De laatste jaren zie je het gebruik van RVS voor verwarmingselementen. In deze gevallen zijn de flens en de buizen van het verwarmingselement gemaakt van roestvrij staal. U vindt hierbij diverse modellen van de merken La Spaziale, Faema, ECM Heidelberg, La Pavoni, San Marco en Casadio.

Een van de redenen voor de keuze voor RVS is dat het materiaal goedkoper is dan messing en koper. Maar ook de hogere temperatuurbestendigheid. Wanneer een RVS verwarmingselement droog kookt vervormt/breekt het niet zoals de traditionele koperen verwarmingselementen.

Verbindingsstuk;

Er zijn verschillende soorten connectoren die worden gebruikt op verwarmingselementen in espressomachines. Er zijn 2 stijlen, de schroefdraad en de spade connector.

De schroefdraadverbindingen, zoals het zegt, moeren en ringen die over de elektrische verbinding worden geschroefd die uit de elementbuis steken. Dit geheel bestaat normaal gesproken uit een moer, 2 ringen en een afdichtmoer. Tussen deze moeren kan je een ronde elektrische connector installeren. De gebruikte moeren en ringen kunnen variëren van een M4-draad tot een M6-verbinding. In de meeste gevallen zijn deze ringen en moeren gemaakt van messing.

De andere connector, die minder gebruikelijk is, maar vooral te vinden is op verwarmingselementen met één connector of bij sommige merken voor multiconnectoren zoals Casadio, Faema en La Cimbali. Deze connectoren zijn recht of onder een hoek van 90 graden geplaatst, ze kunnen niet worden verwijderd aangezien ze aan de elektrische aansluiting zijn gelast. Over deze aansluitingen kan je een 6,3mm female connector schuiven.

Reserve/holle buis;

Sommige verwarmingselementen hebben een extra holle buis in het verwarmingselement. Deze is aan de flenszijde open en aan de waterzijde gesloten/gesoldeerd. Deze reservebuis wordt geïnstalleerd voor een verwarmingselementthermostaat. Deze thermostaat wordt geïnstalleerd om oververhitting van het verwarmingselement te voorkomen, eenmaal oververhit zijn ze normaal gesproken niet meer bruikbaar en moeten ze worden vervangen.

Problemen met een verwarmingselement oplossen

Het kan zijn dat je espressomachine niet meer warm wordt. Als je verwarmingselement kapot is kan dit het geval zijn. Maar het is handig om naar het grote geheel te kijken, gezien dit ook door andere componenten in de espressomachine kan worden veroorzaakt. Begin allereerst met het uitschakelen van uw espresso-/koffiezetapparaat.

U kunt eerst beginnen met het controleren van uw drukschakelaar en de thermostaat van uw verwarmingselement, als u er een op uw espressomachine heeft geïnstalleerd. in het geval van de drukschakelaar, als uw espressomachine koud is, moet deze in een gesloten stand staan. Dus wanneer u de weerstand meet, zou deze een waarde van minder dan 1 (of 0) moeten geven. Als het een waarde van 1 geeft, is de schakelaar open en moet de schakelaar waarschijnlijk worden vervangen.

Een andere optie is om de thermostaat van het verwarmingselement (of ketelthermostaat) te controleren. Want als die uitvalt, is de verbinding met het verwarmingselement verbroken en werkt je verwarmingselement ook niet.

Test uw verwarmingselement op continuïteit;

Om uw verwarmingselement te testen heeft u een multimeter nodig om de weerstand van de spoel te testen. Houd een van de sondes aan de ene kant van de elektrische aansluiting en een aan de andere kant. U zou een aflezing van ca. van 0,02-0,12 ohm. Dit is wel afhankelijk van de spanning van het verwarmingselement. Maar dit betekent dat er weerstand op het verwarmingselement zit en dat is ok. Als u de melding 1 krijgt, is er geen weerstand gemeten en heeft de draad geen continuïteit.

  Test je verwarmingselement op kortsluiting;

Wanneer u kortsluiting heeft in uw espressomachine kan dit komen door het verwarmingselement. Als u uw verwarmingselement wilt testen heb je hebt een multimeter nodig om de continuïteit te testen. In plaats van doorgang op 2 elektrische aansluitingen sluit je 1 pool aan op de elektrische aansluiting en houd je de andere pool vast aan het flenslichaam. Als er geen kortsluiting is op een verwarmingselement, krijgt u een waarde van 1, er is geen stroom. Bij kortsluiting krijg je een uitlezing van 0,01 tot 0,99. Als je dit hebt, moet je je verwarmingselement vervangen.

https://www.tempco.com/Tempco/Blog/All-About-Tempcos-Tubular-Heating-Elements.htm

https://www.hotwatt.com/our-products/tubular-and-finned-tubular.html