Expansionsventil

Expansionsventil, auch Überdruckventil, engl. over pressure valve, OPV abgekürzt.

Das Expansionsventil hat zwei Aufgaben.

1. Es sorgt dafür, dass der gewünschte Brühdruck nicht überschritten wird.
2. Es schützt Kessel, Wärmetauscher, Pumpe und Leitungen.

Brühdruck begrenzen

Der Grund für den Einsatz von Expansionsventilen und Bypassventilen zur Brühdruckbegrenzung liegt in der Förderleistung der Pumpe. Eine Pumpe baut umso mehr Druck auf, je weniger Wasser sie fördern muss. Dies kann man an ihrer Kennlinie ablesen. Beim Espressobezug (25-30ml) wird eine Durchlaufzeit von 25-30 Sekunden bei einem Druck von 9 Bar angestrebt. Die meisten Pumpen fördern bei 9 Bar aber mehr als 1 ml/sek. Dadurch würde der Espresso zu schnell durchlaufen. Regulierte man dies durch höheren Anpressdruck oder feineres Mahlen, würde der Extraktionsdruck über 9 Bar hinaus ansteigen. Es ist folglich normal und durchaus erwünscht, dass beim Espressobezug das Expansionsventil öffnet um die 9 Bar Druck zu halten. Beim doppelten Espresso fließt das Wasser doppelt so schnell, demzufolge muss das Ventil weniger Wasser ableiten, um den Druck zu halten.

Expansions- oder Überdruckventil

Bei genauerem Hinsehen weisen Expansionsventile eine Kennlinie auf, die den Druckanstieg nach dem Öffnen in Abhängigkeit der Durchflussmenge angibt. Vor allem kleine Expansionsventile lassen den Druck noch etwa ein Bar weiter steigen, wenn sie statt 2ml/s beim Doppelbezug plötzlich 4ml/s beim Bezug gegen ein Blindsieb oder ein druckdichtes Siebträgermanometer ableiten müssen. Daher ist die Messung des Brühdrucks mithilfe eines Siebträgermanometers ohne Möglichkeit einer Flussratensimluation vor allem bei Heim-Espressomaschinen mit Vibrationspumpe signifikant fehlerbehaftet. Bei Rotationspumpen stellt sich dieses Problem nicht, denn deren eingebauter Bypass leitet schon im Normalbatrieb größere Wassermassen ab (ca. 40ml/s), sodass die 1-2ml eines Espressobezuges keinen signifikanten Unterschied hervorrufen.

Bauteile wie Kessel und Wärmetauscher schützen

Das kalte Wasser, welches beim Bezug in den Kessel bzw. den HX gepumpt wurde, heizt sich auf und dehnt sich dabei aus. Nach dem Bezug kann es aber nirgendwohin mehr entweichen. Damit der Druck im System nicht übermäßig ansteigt, wurde ein Ventil verbaut, welches sich ab einem bestimmten Druck, in der Regel 12-13 Bar kurzzeitig öffnet und Wasser ableitet. Dadurch sinkt der Druck, bis sich das Ventil wieder schließt. Im Prinzip ist das Expansionsventil ein Rückschlagventil mit einer starken Feder.

Bei gastronomischen Espressomaschinen ist meistens eine Rotationspumpe verbaut, die mit ihrem eingebauten Bypass den Brühdruck begrenzt. Er funktioniert genau wie das Expansionsventil, ist aber wesentlich größer, einstellbar und leitet das abgezweigte Wasser direkt wieder auf die Saugseite der Pumpe. Bei Heimespressomaschinen sind fast ausschließlich Vibrationspumpen verbaut, die keinen eingebauten Bypass haben. Dessen Funktion übernimmt jetzt das Expansionsventil. Deshalb wird sein Öffnungsdruck oft von 13 auf 9 Bar reduziert.