DE102007017274A1 - Verfahren zur Lageerkennung eines Verschlusselements in einer Wasserweiche - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lageerkennung eines Verschlusselements (38) einer Umsteuereinrichtung (32) in einem Geschirrspüler (10), wobei anhand eines Signalwerts der Umwälzpumpe (30) eine vorher definierte Referenzlage des Verschlusselements (38) ermittelt wird.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lageerkennung eines Verschlusselements in einer Umsteuereinrichtung eines Geschirrspülers. Für den Begriff „Umsteuereinrichtung" kann der Begriff „Wasserweiche" synonym verwandt werden. Die Umsteuereinrichtung hat die Funktion, eine Spülflüssigkeit auf verschiedene Sprühsysteme bzw. Sprühebenen innerhalb eines Spülbehälters des Geschirrspülers zu verteilen. Für den Transport der Spülflüssigkeit sorgt eine Umwälzpumpe. Eine Antriebseinrichtung, die von einer Steuerungseinrichtung angesteuert wird, verändert die Lage des Verschlusselements. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Lageerkennung des Verschlusselements.
- Aus der
DE 198 57 101 B4 ist eine derartige Umsteuereinrichtung bekannt. Die Lageerkennung des Verschlusselements erfolgt über einen Drehzahlsensor an einer Umwälzpumpe, die vor der Umsteuereinrichtung angeordnet ist. Er ist mit einer elektronischen Steuereinrichtung verbunden, die die Lage des Ventilkörpers anhand der Drehzahl der Pumpe ermittelt. Dabei wird der Umstand ausgenutzt, dass nach einem Pumpenstillstand anhand der ermittelten Drehzahl entweder vom Drehzahlsensor ein runder Lauf der Pumpe wegen der Beschickung eines unteren Sprühsystems mit einer geringeren Flüssigkeitsmenge oder ein unrunder Lauf der Pumpe wegen der Beschickung eines oberen Sprühsystems mit einer größeren Flüssigkeitsmenge erkannt und über ein entsprechendes Steuersignal der elektronischen Steuereinrichtung übermittelt wird. Aus der Übermittlung des runden bzw. unrunden Laufs der Pumpe kann die elektronische Steuereinrichtung die Lage des Ventilkörpers in einer von zwei Verschlussstellungen genau und sicher feststellen. Nachteilig bei dieser Ausführungsform ist zum einen der sehr komplexe Aufbau der Umsteuereinrichtung, da sowohl die Außenwände als auch zusätzliche Elemente im Inneren der Umsteuereinrichtung die Führung des Ventilkörpers sicherstellen müssen. Zum anderen muss zumindest ein Sensor im Bereich der Umwälzpumpe angeordnet werden. Das führt insgesamt zu höheren Kosten bei der Herstellung der Geschirrspülmaschine. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kostengünstigeres Verfahren und eine Vorrichtung zur Lageerkennung eines Verschlusselements in einer Umsteuereinrichtung einer Geschirrspülmaschine anzugeben, so dass die Lage des Verschlusselements nach einem Fehlerfall schnell und sicher erkannt wird.
- Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach wird zur Lageerkennung des Verschlusselements der Umsteuereinrichtung während eines ersten Schrittes das Verschlusselement durch die Antriebseinrichtung verstellt, z. B. durch Drehen. In einem zweiten Schritt, der während des ersten Schrittes ausgeführt wird, ermittelt die Steuerungseinrichtung wenigstens einen Signalwert der Umwälzpumpe. Bei dem Signalwert kann es sich um einen Leistungswert der Umwälzpumpe, zum Beispiel Druck, Lastwinkel oder Vibration, handeln. Die Steuerungseinrichtung überwacht während des Betriebs der Umwälzpumpe ohnehin deren Leistungswerte, um die Drehzahl der Umwälzpumpe zu steuern. In einem dritten Schritt vergleicht sie die ermittelten Signalwerte mit einem Wert, der in der Steuerungseinrichtung für eine Referenzlage des Verschlusselements hinterlegt ist. Der dritte Schritt kann ebenfalls schon während oder auch erst nach dem zweiten Schritt durchgeführt werden. Der erste, der zweite und dritte Schritt können kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden, wobei beliebige Kombinationen zwischen kontinuierlich und diskontinuierlich durchgeführten Schritten möglich sind.
- Die Referenzlage definiert eine bestimmte Lage des Verschlusselements gegenüber der Wasserweiche. Sie ist in der Steuerungseinrichtung stromausfallsicher gespeichert und aus ihr heraus können Programme gestartet oder nach einem Fehlerfall fortgeführt werden.
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird im Gegensatz zum Stand der Technik das Verschlusselement in der Umsteuereinrichtung aktiv angesteuert. Das hat den Vorteil, dass die Lage des Verschlusselements nach einem Fehlerfall durch einen definierten Bewegungsablauf schnell und sicher bestimmbar ist. Dazu wird lediglich die Lage des Verschlusselements innerhalb eines definierten Bewegungsablaufs so lange verändert, bis die Referenzlage erreicht ist. Aus der Referenzlage heraus lässt sich das Verschlusselement wieder gezielt ansteuern.
- Ein weiterer Vorteil liegt im einfachen Aufbau der Umsteuereinrichtung. Sie benötigt lediglich ein Gehäuse mit einem Zulauf und verschiedenen Abläufen sowie ein Verschlusselement, dessen Bewegung von einer Antriebseinrichtung bewirkt wird. Auf Sensorsysteme zur Lageerkennung des Verschlusselements, seien sie unmittelbar in der Wasserweiche oder zur mittelbaren Erfassung in der Umwälzpumpe angeordnet, kann verzichtet werden. Das Gehäuse kann z. B. eine hohlzylindrische Form aufweisen, in der ein scheibenförmiges Verschlusselement beispielsweise von einem Elektromotor gedreht wird. Einfache geometrische Formen bzw. Normteile sind kostengünstig. Außerdem werden insgesamt weniger Einzelteile benötigt, wodurch sich der Montageaufwand reduziert. Zudem führt die Reduzierung der Teile, insbesondere der bewegten Teile, zu weniger Störquellen und zu weniger Reibungsverlusten in der Umsteuereinrichtung.
- Nach einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung wird das Verschlusselement in der Referenzlage angehalten, um dessen Lage mit der Umsteuereinrichtung zu synchronisieren. Das bedeutet, dass die Lage des Verschlusselements mit Bezugselementen, wie beispielsweise den Abläufen am Gehäuse der Umsteuereinrichtung, in Übereinstimmung gebracht wird. Aus der Referenzlage heraus lässt sich dann das Verschlusselement wieder in Abhängigkeit eines Programmablaufs definiert ansteuern. Vorzugsweise entspricht die Referenzlage einer Lage des Verschlusselements, die auch während eines Programmablaufs gegenüber dem Gehäuse der Umsteuereinrichtung eingenommen wird. Damit ist sichergestellt, dass der Programmablauf nach einem Störfall schnellstmöglich wieder aufgenommen werden kann, da ein zusätzlicher Verfahrensschritt für das Ausrichten des Verschlusselements aus der Referenzlage heraus entfällt.
- Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung erfolgt die Synchronisation des Verschlusselements anhand von Öffnungen als Bezugselemente in der Umsteuereinrichtung. Bei den Öffnungen handelt es sich um die Abläufe bzw. Ausgänge der Umsteuereinrichtung, durch die die Spülflüssigkeit zu den Sprühsystemen im Spülbehälter der Geschirrspülmaschine gepumpt wird. Das Verschlusselement weist ebenfalls Öffnungen auf, die in Abhängigkeit von dessen Lage mit den Öffnungen der Umsteuereinrichtung fluchten und somit eine oder mehrere Ausgänge der Umsteuereinrichtung freigeben. Damit ändert sich auch die Menge an Spülflüssigkeit, die die Umwälzpumpe pro Zeiteinheit durch die Umsteuereinrichtung pumpen kann. Sind nur wenig Öffnungen bzw. ein geringer Öffnungsquerschnitt freigegeben, steigen der Spülflüssigkeitsdruck in der Umsteuereinrichtung und folglich auch die Leistungswerte der Umwälzpumpe. Die Leistungswerte ändern sich demnach in Abhängigkeit von den freigegebenen Öffnungen, wobei für jede Lage des Verschlusselements ein konkreter Leistungswert existiert. Dieser Zusammenhang kann vorteilhaft zur Lagebestimmung des Verschlusselements benutzt werden.
- Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung wird ein maximaler Volumenstrom eingestellt. Dies erfolgt dadurch, dass das Verschlusselement in seine Referenzlage gebracht wird, wobei sich in dieser Referenzlage durch eine entsprechende Ausbildung des Verschlusselements der maximale Volumenstrom einstellt. In dieser Lage ist der Stromaufnahmewert der Umwälzpumpe am höchsten. Dies ist z. B. bei Verwendung einer Kreiselpumpe der Fall. Da die Leistungsaufnahme der Pumpe begrenzt ist, steigt auch der Stromaufnahmewert nur bis zu einem Maximalwert an. Er kann daher vorteilhaft den in der Steuerungseinrichtung für die Referenzlage hinterlegten Signalwert darstellen, den sie während der Lageerkennung kontinuierlich mit den gemessenen Signalwerten vergleicht. Da der maximale Stromaufnahmewert nur in der Referenzlage erreicht wird, ist deren eindeutige Bestimmung immer gewährleistet. Jedoch kann je nach Pumpenart und -typ sich die maximale Stromaufnahme auch bei einem Volumenstrom liegen, die unterhalb des maximalen Volumenstroms liegt. In diesem Fall ist die Referenzlage und/oder das Verschlusselement entsprechend ausgebildet.
- Grundsätzlich können neben der Stromaufnahme auch andere Signalwerte, wie beispielsweise Drehzahl, Druck, Lastwinkel oder Vibration an der Umwälzpumpe, ermittelt werden. Bevorzugt wird jedoch als Signalwert die Stromaufnahme der Umwälzpumpe von der Steuerungseinrichtung während der Lageerkennung ermittelt. Bei der Ermittlung der Stromaufnahme als Signalwert kann auf zusätzliche Sensoren in oder an der Umwälzpumpe verzichtet werden. Die Stromaufnahme wird bei der Ansteuerung der Umwälzpumpe ohnehin von der Steuerungseinrichtung erfasst, da sie zur Leistungsbeeinflussung bzw. Drehzahlsteuerung verwendet wird. Zusätzliche Teile an der Umwälzpumpe können eingespart und damit Kosten und zusätzliche Fehlerquellen reduziert werden.
- Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem durch eine Vorrichtung zur Lageerkennung eines Verschlusselements in einem Geschirrspüler gelöst, die eine Umsteuereinrichtung mit einem darin angeordneten Verschlusselement, eine Umwälzpumpe und eine Steuerungseinrichtung umfasst, die mit der Umwälzpumpe und einer Antriebseinrichtung für das Verschlusselement verbundenen ist. Erfindungemäß verfügt die Vorrichtung außerdem über Mittel zum Erfassen und Auswerten von Signalwerten der Umwälzpumpe in Abhängigkeit von der Stellung des Verschlusselements und ist darüber hinaus sensorfrei. Die Erfindung wendet sich also davon ab, die Lage des Verschlusselements unmittelbar sensorisch zu erfassen. Sie verfolgt vielmehr das Prinzip, einen charakteristischen Signalwert bzw. Leistungswert der Umwälzpumpe zu erfassen und daraus die Stellung des Verschlusselements in der Wasserweiche abzuleiten. Da eine Datenerfassung von Kennwerten der Umwälzpumpe für deren Steuerung ohnehin notwendig ist, verursacht die vorgeschlagene Vorrichtung keinen erhöhten konstruktiven Aufwand. Sie stützt sich vielmehr auf weitgehend vorhandene Vorrichtungen, so dass sie gegenüber einer zusätzlichen Sensorik kostengünstiger ist.
- Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht eines Geschirrspülers mit den für das erfindungsgemäße Verfahren wesentlichen Komponenten, -
2 eine teilgeschnittene Darstellung einer Umsteuereinrichtung, und -
3 ein Verschlusselement. -
1 zeigt schematisch eine Geschirrspülmaschine10 mit einem Spülbehälter12 , in dem ein oberer Korb14 und ein unterer Korb16 angeordnet sind. Unterhalb des oberen Korbes14 ist ein oberes Sprühsystem18 und unterhalb des unteren Korbes16 ein unteres Sprühsystem20 jeweils in Form eines Sprüharmes drehbar gelagert. Das obere Sprühsystem18 wird über eine Zuleitung22 und das untere Sprühsystem über eine Zuleitung24 mit Spülflüssigkeit versorgt. Unterhalb des Spülbehälters12 ist ein Sumpf26 mit einem Siebeinsatz28 angeordnet, der über eine Flüssigkeitsleitung29 mit einer Umwälzpumpe30 verbunden ist. Über eine Flüssigkeitsleitung31 ist die Umwälzpumpe30 an einer Wasserweiche32 angeschlossen. Sie weist eine Deckfläche39 mit zwei Öffnungen34 ,36 auf, wobei die Öffnung34 mit der Zuleitung22 und die Öffnung36 mit der Zuleitung24 in Verbindung steht. - Innerhalb der zylinderförmigen Wasserweiche
32 ist ein scheibenförmiges Verschlusselement38 parallel zur Deckfläche39 drehbar gelagert. Es ist drehfest auf einer Motorwelle41 eines Elektromotors40 angeordnet. Der Elektromotor40 und die Umwälzpumpe30 sind über je eine elektrische Leitung42 ,44 mit einer Steuerungseinrichtung46 verbunden. -
2 zeigt eine Ausführungsform der Wasserweiche32 in einer teilweise geschnittenen Darstellung. Sie weist einen Eingangsstutzen48 und zwei Ausgangsstutzen50 ,52 auf. Im Inneren der Wasserweiche32 ist ein scheibenförmiges Verschlusselement38 angeordnet, das über einen Flansch54 mit der Welle41 verbunden ist.3 zeigt das Verschlusselement38 in einer Einzeldarstellung. Es umfasst den zentrischen Flansch54 und exzentrisch eine Öffnung60 mit großem und eine Öffnung62 mit kleinem Querschnitt. Das Verschlusselement38 ist drehbar vor den Ausgangsstutzen50 ,52 in der Wasserweiche32 gelagert, so dass die Öffnungen60 ,62 wahlweise oder gemeinsam mit den Stutzen50 ,52 fluchten oder sie verschließen. - Die Welle
41 (2 ) ist flüssigkeitsdicht durch ein Gehäuse56 der Wasserweiche32 geführt. Außerhalb des Gehäuses56 ist auf der Welle41 ein Zahnrad58 befestigt, das als Verbindungsglied zum Elektromotor40 (1 ) als Antrieb des Verschlusselements38 dient. - Die Umwälzpumpe
30 führt der Wasserweiche32 Spülflüssigkeit über den Eingangsstutzen48 zu, die die Wasserweiche32 über die Ausgangsstutzen50 ,52 und die korrespondierenden Zuleitungen22 ,24 wieder verlässt. Mit Hilfe der unterschiedlich weiten Öffnungen60 ,62 des Verschlusselements38 lässt sich die Abgabemenge der Spülflüssigkeit durch einen oder beide Ausgangsstutzen50 ,52 steuern. Die Ausgangsstutzen50 ,52 können im Betrieb der Geschirrspülmaschine10 also abwechselnd oder gemeinsam freigegeben oder verschlossen werden. - Während eines Spülvorgangs befindet sich die Spülflüssigkeit in der Geschirrspülmaschine
10 (1 ) in einem Kreislauf. Die Umwälzpumpe30 saugt die Spülflüssigkeit über den Sumpf26 durch die Leitung29 an und pumpt sie durch die Leitung31 weiter in die Wasserweiche32 . Die Steuerungseinrichtung46 steuert dabei den Elektromotor40 programmabhängig so an, dass das Verschlusselement38 die Öffnungen34 und36 öffnet oder schließt. Je nach Ansteuerung werden die Zuleitung22 oder24 oder beide mit Spülflüssigkeit versorgt. - Bei einem Fehlerfall, zum Beispiel bei einem Stromausfall, kann der Elektromotor
40 nicht mehr mit Strom versorgt werden. Das Verschlusselement38 bleibt daraufhin in einer beliebigen Lage stehen. Die Zuordnung der Lage des Verschlusselements38 gegenüber der Wasserweiche32 , die die Steuerungseinrichtung46 zur Ansteuerung des Verschlusselements38 benötigt, geht verloren. Außerdem kann Spülflüssigkeit, die in Folge der Schwerkraft aus den Leitungen22 ,24 in die Umsteuereinrichtung zurückfließt, die Lage des Verschlusselements zusätzlich verändern. Um nach dem Fehlerfall einen schnellen und reibungslosen Übergang in das laufende Programm gewährleisten zu können, ist eine genaue Lageerkennung des Verschlusselements38 durch die Steuerungseinrichtung46 notwendig. - Zu diesem Zweck wird das Verschlusselement
38 in eine Referenzlage verfahren. Sie definiert eine bestimmte Lage des Verschlusselements38 innerhalb der Wasserweiche32 , von der aus ein Programmablauf der Spülmaschine neu gestartet werden kann. In dieser Lage ist die Stromaufnahme der Umwälzpumpe32 am höchsten, da sie die Flüssigkeit erfolglos gegen die verschlossenen Öffnungen34 ,36 und damit gegen einen maximalen Widerstand pumpt. Da der maximale Stromaufnahmewert nur in der Referenzlage erreicht wird, ist deren eindeutige Bestimmung jederzeit gewährleistet. Die Steuerungseinrichtung46 erfasst die Stromaufnahme bei der Ansteuerung der Umwälzpumpe30 ohnehin, um sie zur Leistungsbeeinflussung bzw. Drehzahlsteuerung der Umwälzpumpe30 zu verwenden. Der für die Referenzlage charakteristische Stromaufnahmewert der Umwälzpumpe30 ist voreingestellt und in der Steuerungseinrichtung46 stromausfallsicher gespeichert. - Zur Lageerkennung des Verschlusselements
38 in der Wasserweiche32 nach einem Fehlerfall startet die Steuerungseinrichtung46 zunächst die Umwälzpumpe30 und steuert danach den Elektromotor40 so an, dass er eine volle Umdrehung der Welle41 samt Verschlusselement38 vollzieht. Währenddessen ermittelt die Steuerungseinrichtung46 kontinuierlich den Stromaufnahmewert der Umwälzpumpe30 und vergleicht ihn mit dem Wert, der in der Steuerungseinrichtung46 für die Referenzlage des Verschlusselements38 hinterlegt ist. Bei der 360-Grad-Drehung werden die Öffnungen34 ,36 von dem Verschlusselement38 freigegeben bzw. verschlossen. Dabei ändert sich der Wert der Stromaufnahme der Umwälzpumpe30 . Sobald der für die Referenzlage hinterlegte Stromaufnahmewert der Umwälzpumpe30 erreicht ist, kann der Programmablauf der Spülmaschine fortgesetzt werden. Ein Sensor zur Erfassung der genauen Lage bzw. Stellung des Verschlusselements38 in der Wasserweiche32 oder in der Umwälzpumpe30 ist also entbehrlich. - Vorzugsweise entspricht die Referenzlage einer Lage des Verschlusselements
38 , die auch während eines Programmablaufs gegenüber den Öffnungen34 ,36 eingenommen wird. Damit ist sichergestellt, dass der Programmablauf nach einem Störfall schnellstmöglich wieder aufgenommen werden kann, da ein zusätzliches Ausrichten des Verschlusselements38 aus der Referenzlage heraus in eine Startposition für den Programmablauf entfällt. - Da es sich bei der vorhergehenden, detailliert beschriebenen Vorrichtung
32 um ein Ausführungsbeispiel handelt, kann es in üblicher Weise vom Fachmann in einem weitem Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere kann auch die konkrete Ausgestaltung des Verschlusselements38 in anderer Form als in der hier beschriebenen erfolgen. Beispielsweise können die Anzahl sowie die Größe und die Form der Öffnungen60 ,62 bei verschiedenen Ausführungsformen variieren. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein" bzw. „eine" nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. -
- 10
- Geschirrspülmaschine
- 12
- Spülbehälter
- 14
- oberer Korb
- 16
- unterer Korb
- 18
- oberes Sprühsystem
- 20
- unteres Sprühsystem
- 22
- Zuleitung zum oberen Sprühsystem
- 24
- Zuleitung zum unteren Sprühsystem
- 26
- Sumpf
- 28
- Siebeinsatz
- 29, 31
- Flüssigkeitsleitung
- 30
- Umwälzpumpe
- 32
- Wasserweiche
- 34, 36
- Öffnung
- 38
- Verschlusselement
- 39
- Deckfläche
- 40
- Elektromotor
- 41
- Welle
- 42, 44
- elektrische Leitung
- 46
- Steuerungseinrichtung
- 48
- Eingangsstutzen
- 50, 52
- Ausgangsstutzen
- 54
- Flansch
- 56
- Gehäuse
- 58
- Zahnrad
- 60, 62
- Öffnungen im Verschlusselement
- 64
- öffnungsfreier Bereich
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19857101 B4 [0002]
Claims (7)
- Verfahren zur Lageerkennung eines Verschlusselements (
38 ) einer Umsteuereinrichtung (32 ) in einem Geschirrspüler (10 ), die die Verteilung einer von einer Umwälzpumpe (30 ) zugeführten Flüssigkeit bewirkt, und die Lage des Verschlusselements (38 ) durch eine Antriebseinrichtung (40 ), die von einer Steuerungseinrichtung (46 ) angesteuert wird, veränderbar ist, mit folgenden Schritten: a) Verstellen des Verschlusselements (38 ) durch die Antriebseinrichtung (40 ), b) Ermitteln wenigstens eines Signalwertes der Umwälzpumpe (30 ) während Schritt a) mittels der Steuerungseinrichtung (46 ), c) Vergleichen der ermittelten Signalwerte mit zumindest einem Wert, der in der Steuerungseinrichtung (46 ) für zumindest eine Referenzlage des Verschlusselements (38 ) hinterlegt ist. - Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem nach Schritt c) folgender Schritt durchgeführt wird d) Anhalten des Verschlusselements (
38 ) in der Referenzlage. - Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Synchronisation des Verschlusselements (
38 ) in Bezug zu Öffnungen (34 ,36 ) in der Umsteuereinrichtung (32 ) erfolgt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem in Schritt d) ein maximaler Volumenstrom eingestellt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Signalwert die Stromaufnahme der Umwälzpumpe (
30 ) gemessen wird. - Vorrichtung zur Lageerkennung eines Verschlusselements (
38 ) in einem Geschirrspüler (10 ), mit einer Umsteuereinrichtung (32 ), einem darin angeordneten Verschlusselement (38 ), einer Umwälzpumpe (30 ) und einer Steuerungseinrichtung (46 ), die mit der Umwälzpumpe (30 ) und einer Antriebseinrichtung (40 ) für das Verschlusselement (38 ) verbundenen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zum Erfassen und Auswerten von Signalwerten der Umwälzpumpe (30 ) in Abhängigkeit von der Stellung des Verschlusselements (38 ) aufweist ist. - Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Messvorrichtung zur Erfassung der Stromaufnahme der Umwälzpumpe (
30 ).
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