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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines unzulässigen
Betriebszustandes in einer Waschmaschine unter Ausnutzung eines
drehrichtungsabhängigen Druckverhaltens sowie eine zur Durchführung
dieses Verfahrens besonders geeignete Waschmaschine.
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Für
die Regelung des Füllstandes der in einer Waschmaschine
verwendeten wässrigen Flüssigkeit (im Allgemeinen
sauberes Wasser oder eine Waschlauge, welche ein zur Reinigung zu
verwendendes Tensid enthält) während der Benetzungsphase
und der Waschphase wird im Allgemeinen ein elektromagnetischer Wasserstandsregler
(Wasserstandssensor) verwendet, der unter Benutzung eines Drucksensors
für die Messung eines hydrostatischen Druckes (im Folgenden
auch als „Druck” abgekürzt) die Wasserzufuhr
steuert.
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Der
Füllstand wird bei vielen neuen Waschmaschinen mittels
eines relativ hochauflösenden genauen analogen Drucksensors
ermittelt. Der Drucksensor erfasst den resultierenden Druck einer
in den Wasserspiegel eingetauchten, abgeschlossenen, mit Luft gefüllten
Röhre als Druckraum, wobei der Druck abhängig
vom Füllniveau im Laugenbehälter der Waschmaschine
ist. Das Füllniveau, welches mit diesem Messsystem bestimmt
wird, kann konstruktionsbedingt ungenau sein. Beispielsweise können
Füllzustände aufgrund der Drehung der Trommel
einer Waschmaschine als zu niedrig erkannt werden, wenn Luft in
den Druckraum eingedrungen ist. Zu hoch erkannte Füllstände
können auf eine fehlerhaft Kalibrierung des Drucksensors
zurückzuführen sein, wenn beispielsweise die Kalibrierung
bei einem nicht belüfteten Drucksystem stattgefunden hat.
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Wünschenswert
wäre darüber hinaus, für den in einer
Waschmaschine im Allgemeinen vorhandenen Drucksensor weitere Einsatzgebiete
aufzuzeigen.
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Überdies
sind in einer Waschmaschine unzulässige Betriebszustände
bekannt, die zu Schäden oder zumindest zu einer verringerten
Lebensdauer einer Waschmaschine führen können.
Beispielsweise sollte eine Heizeinrichtung für die Erwärmung
von Waschlauge nur dann in Betrieb genommen werden, wenn das Eintauchen
der Heizeinrichtung in die Waschlauge sichergestellt ist. Andernfalls
könnte es zu einer Überhitzung und damit Schädigung
der Heizeinrichtung kommen. Ein weiteres Beispiel ist die Vermeidung
von Schleudern oder von Schleuderanläufen bei einer noch
in Waschlauge oder Wasser eingetauchten Trommel. Dies könnte
zu Schäden am Antriebmotor für die Trommel oder
zumindest zu einer Verringerung von dessen Lebensdauer führen.
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Zum
Stand der Technik wird verwiesen auf die
EP 0 600 188 B1 , aus welcher
eine Waschmaschine und ein Verfahren zu deren Betrieb hervorgehen.
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Vor
diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes
Verfahren zur Erkennung unzulässiger Betriebszustände
einer Waschmaschine aufzuzeigen, bei dem ein bereits in einer Waschmaschine
vorhandener Sensor benutzt werden kann. Aufgabe der Erfindung ist
es außerdem, eine zur Durchführung dieses Verfahrens
geeignete Waschmaschine aufzuzeigen.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch ein Verfahren und eine Waschmaschine gemäß den unabhängigen
Patentansprüchen gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen
aufgeführt. Bevorzugten Ausgestaltungen des Verfahrens
entsprechen bevorzugte Ausgestaltungen der Waschmaschine, auch wenn
hierin darauf nicht jeweils gesondert hingewiesen wird.
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Die
Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Erkennung eines unzulässigen
Betriebszustandes in einer Waschmaschine, die einen Laugenbehälter, eine
Trommel, einen Drucksensor zur Bestimmung eines hydrostatischen
Drucks p als Maß für eine Höhe einer
im Laugenbehälter befindlichen wässrigen Flüssigkeit,
und eine Steuereinrichtung aufweist, wobei
- (a)
die Trommel in einer Rechtsrichtung gedreht wird und dabei der mittlere
hydrostatische Druck (p+) mit dem Drucksensor
gemessen wird;
- (b) die Trommel in einer Linksrichtung gedreht wird und dabei
der mittlere hydrostatische Druck (p-) mit
dem Drucksensor gemessen wird; und
- (c) der bei der Drehung der Trommel in Rechtsrichtung gemessene
hydrostatische Druck p+ und der bei der
Drehung der Trommel in Linksrichtung gemessene hydrostatische Druck
p- zur Erkennung eines unzulässigen
Betriebszustandes ausgewertet wird.
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Eine
hierin verwendete Waschmaschine weist im Allgemeinen auch eine Heizung
sowie ein am Boden eines Laugenbehälters angeordnetes Laugenablaufsystem
mit einer Laugenpumpe auf. Außerdem weist eine hierin verwendete
Waschmaschine im Allgemeinen auch Wäschemitnehmer und/oder
Schöpfvorrichtungen auf.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren ist besonders dann
vorteilhaft, wenn die Wäschemitnehmer und/oder Schöpfvorrichtungen
eine Vorzugsrichtung aufweisen. Vorzugsrichtung bei einem Wäschemitnehmer
bedeutet insbesondere, dass in einer bestimmten Drehrichtung der
Trommel, der Vorzugsrichtung, in der Trommel befindliche Wäschestücke besonders
gut von den Wäschemitnehmern mitgenommen werden. Vorzugsrichtung
bei einer Schöpfvorrichtung bedeutet, dass in einer bestimmten
Drehrichtung der Trommel, der so genannten Vorzugsrichtung, die
in der Trommel befindliche wässrige Flüssigkeit
besonders gut von der Schöpfvorrichtung mitgenommen, d.
h. geschöpft wird.
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Im
Allgemeinen entspricht eine Drehung der Trommel in Rechtsrichtung
der Richtung der Wirksamkeit einer Schöpfeinrichtung.
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Wenn
hierin vom mittleren hydrostatischen Druck und seiner Bestimmung
die Rede ist, ist insbesondere ein hydrostatischer Druck gemeint,
bei dem ein Rauschen aufgrund der während einer Trommeldrehung
stattfindenden Bewegungsvorgänge der Wäsche und/oder
der wässrigen Flüssigkeit, insbesondere aufgrund
von Schöpfvorgängen, die jeweils im Allgemeinen
mit einer gewissen Periodizität stattfinden, durch eine
geeignete, insbesondere elektronische Filtervorrichtung eliminiert
ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße
Verfahren die Schritte
- (a1) Messung des hydrostatischen
Drucks p+ bei Drehung der Trommel in Rechtsrichtung
mit einer Rotationsgeschwindigkeit ω1;
- (b1) Messung des hydrostatischen Drucks p- bei Drehung
der Trommel in Linksrichtung mit einer Rotationsgeschwindigkeit ω2;
- (c1) Ermittlung der Differenz Δp = |p+ – p-| und Vergleich von Δp mit einer
vorgegebenen Druckdifferenz Δpset;
- (d1) für den Fall Δp < Δpset Registrierung
in der Steuereinrichtung, dass die Trommel nicht in der wässrigen
Flüssigkeit läuft;
- (e1) für den Fall Δp ≥ Δpset Registrierung in der Steuereinrichtung,
dass die Trommel in der wässrigen Flüssigkeit
läuft.
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Hierbei
bedeutet „Registrierung in der Steuereinrichtung” insbesondere,
dass in der Steuereinrichtung der Umstand, dass die Trommel in der
wässrigen Flüssigkeit läuft oder nicht
läuft, so registriert wird, dass dieser Umstand für
die Schritte eines Waschprogrammes, für welche dies von
Bedeutung ist, berücksichtigt werden kann.
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Vorzugsweise
wird daher die Registrierung gemäß Schritt (d1)
oder Schritt (e1) in Abhängigkeit vom Zeitpunkt innerhalb
eines Waschprogramms zur Feststellung eines unzulässigen
Betriebszustandes herangezogen.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren können unterschiedliche
Drehzahlen herangezogen werden. Vorzugsweise ist jedoch ω1 = ω2. Überdies
wird die Trommel beim erfindungsgemäßen Verfahren
vorzugsweise mit einer Drehzahl im Bereich von 15 bis 80 und ganz
besonders bevorzugt mit einer Drehzahl im Bereich von 30 bis 60
Umdrehungen/min gedreht.
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Ganz
besonders bevorzugt ist in der Steuereinrichtung für eine
Drehzahl ω1 = ω2 eine vorgegebene Druckdifferenz Δpset hinterlegt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird bei Vorliegen der Bedingung Δp < Δpset von Schritt (d1) der Schritt (f1) Zugabe
einer vorgegebenen Menge ΔW an wässriger Flüssigkeit
durchgeführt und die Schritte (a1) bis (e1) wiederholt
werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für
die Erkennung von unterschiedlichen unzulässigen Betriebszuständen
einer Waschmaschine, wobei das Verfahren zu unterschiedlichen Zeitpunkten
während eines Waschprogramms durchgeführt werden
kann. Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher
zur Entscheidung über einen weiteren Ablauf des Waschprogramms
sowie zu Kontrollzwecken zu verschiedenen Zeitpunkten eines Waschverfahrens
durchgeführt werden.
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Vorteilhaft
umfassen die erfindungsgemäß erkennbaren unzulässigen
Betriebszustände einen Betrieb einer im Laugenbehälter
unterhalb der Trommel angeordneten Heizeinrichtung bei einem Nichtlaufen
der Trommel in der nichtwässrigen Flüssigkeit und/oder
ein Schleudern der Trommel bei einem Laufen der Trommel in der nichtwässrigen
Flüssigkeit.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren daher
in einem Waschprogramm in einer Spülphase vor einem Schleuderschritt
durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Trommel nicht mehr
in die wässrige Flüssigkeit eintaucht.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren
in einem Waschprogramm nach einer Benetzungsphase durchgeführt,
um ein Eintauchen der Heizeinrichtung vor deren Inbetriebnahme sicherzustellen.
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Eine
Waschphase schließt sich im Allgemeinen an eine Benetzungsphase
an. Sofern einem Waschprogramm signalisiert wird, dass eine ausreichende
Benetzung der Wäsche gegeben ist, indem beispielsweise
ein vorgegebener Schwellenwert p1 für
den hydrostatischen Druck p und ein vorgegebener Schwellenwert (Δp/Δt)1 für den zeitlichen Gradienten
des hydrostatischen Druckes p erreicht sind, beginnt im Allgemeinen
die Waschphase.
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Die
Erfindung betrifft außerdem eine Waschmaschine mit einem
Laugenbehälter, einer Trommel, einem Drucksensor zur Bestimmung
eines hydrostatischen Drucks p als Maß für eine
Höhe einer im Laugenbehälter befindlichen wässrigen
Flüssigkeit und einer Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung und
der Drucksensor ein oben beschriebenes Verfahren durchführen
können. Hierzu kann sich in der Steuereinrichtung beispielsweise
eine Speicher- und Vergleichseinheit befinden, die in Hinblick auf
zu speichernde Werte und vorzunehmende Vergleiche besonders ausgestaltet
sind.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dass in unterschiedlichen Phasen (z.
B. Waschphase, Spülphase) eines Waschprogramms unzulässige
Betriebszustände der Waschmaschine auf einfache und sichere Weise
unter Benutzung eines in der Regel sowieso vorhandenen Drucksensors
festgestellt werden können. Hierauf können je
nach vorliegendem unzulässigen Betriebszustand geeignete
Abhilfemaßnahmen ergriffen werden (z. B. Zufuhr oder Abpumpen
von wässriger Flüssigkeit). Dabei ermöglicht
es die Erfindung, bei der vergleichende Messungen statt absolute
Messungen durchgeführt werden bzw. herangezogen werden,
dass Kosten für Bauteile reduziert werden können.
Aufgrund der vergleichenden Messungen werden nämlich Bauteiltoleranzen
(z. B. beim Drucksensor) und geometrische oder maschinenbauliche
Toleranzen (Abweichungen von einer idealen Rundung beim Laugenbehälter
und der Trommel, Materialschwund beim Laugenbehälter nach
dem Entformen, Werkzeugtoleranzen) kompensiert und müssen
nicht zusätzlich bei der Festlegung des unteren Schaltpunktes
berücksichtigt werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 und 2 illustriert.
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1 ist
eine schematische Darstellung der für die nachfolgende
Erläuterung relevanten Teile einer Waschmaschine, in der
ein nachfolgend zu erläuterndes Verfahren durchgeführt
werden kann.
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2 zeigt
den Verlauf des mit einem Drucksensor gemessenen hydrostatischen
Drucks in einem Laugebehälter in Abhängigkeit
von der Zeit.
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1 ist
eine schematische Darstellung der für diese Erläuterung
relevanten Teile einer Waschmaschine, in der ein nachfolgend zu
erläuterndes Verfahren durchgeführt werden kann.
Andere Ausführungsformen sind denkbar. Die Waschmaschine der
in 1 gezeigten Ausführungsform weist einen Laugenbehälter 1 auf,
in dem eine Trommel 2 drehbar gelagert und durch einen
Antriebsmotor 14 betrieben werden kann. Gemäß neueren
Erkenntnissen für die Ergonomie beim Umgang mit solchen
Waschmaschinen ist die Drehachse 3 der Trommel 2 aus der
Horizontalen um einen kleinen Winkel (z. B. 13°) nach vorne
oben gerichtet, so dass man einen leichteren Zugang und Einblick
in das Innere der Trommel 2 hat. Durch diese Anordnung
wird im Zusammenwirken mit besonders geformten Wäschemitnehmern 4 und
Schöpfeinrichtungen 5 für die Waschlauge 6 an der
Innenfläche des Trommelmantels außerdem auch eine Intensivierung
der Durchflutung der Wäschestücke 7 mit
Waschlauge und eine Verminderung der freien Flotte erreicht, also
der Menge an Waschlauge im Laugenbehälter 1, die
durch die mit Waschlauge gesättigte Wäsche nicht
mehr aufgenommen werden kann (im Wesentlichen unterhalb des tiefsten
Punktes der Trommel 2).
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Die
Schöpfeinrichtungen 5 der in 1 gezeigten
Waschmaschine sind so ausgestaltet, dass sie bei der hier durch
den Pfeil 17 angezeigten Rechtsdrehung von Trommel 2 optimal
Wasser schöpfen können. Damit verbleibt weniger
Wasser in der Trommel und der von einem Drucksensor 15 gemessene
hydrostatische Druck p ist geringer. Überdies sind die
Wäschemitnehmer 4 bei der in 1 gezeigten
Ausführungsform einer Waschmaschine so ausgestaltet, dass
das Wäschemitnahme- und Wäschefallverhalten für
die beiden unterschiedlichen Drehrichtungen unterschiedlich ist.
Dies beeinflusst ebenfalls die vom Drucksensor 15 gemessenen Drucksignale.
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Bei
einem Stillstand der Trommel gelangen die Wäschestücke 7 sowie
die mit ihnen und in ihnen transportierte Waschlauge 6 mit
einer mehr oder weniger großen zeitlichen Verzögerung
zum Boden von Trommel 2. Im Ergebnis steigt der vom Drucksensor 15 gemessene
Druck p.
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Die
hierin beschriebene Erfindung ist nicht auf eine Waschmaschine mit
einer derart geneigten Trommelachse beschränkt, sondern
kann auch in anderen Waschmaschinen mit einer in einem Laugenbehälter
drehbar, insbesondere um eine im Wesentlichen horizontalen Achse
drehbar, angeordneten Trommel angewendet werden.
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Die
Waschmaschine weist zudem ein Laugenzulaufsystem auf, das eine Wasseranschlussarmatur
für das Hauswassernetz 8, ein elektrisch steuerbares
Ventil 9 und eine Zuleitung 10 zum Laugenbehälter 1 umfasst,
die gegebenenfalls auch über eine Waschmitteleinspüleinrichtung
(„Einspülschale”) 11 geführt
sein kann, aus der das Zulaufwasser Waschmittelportionen in den
Laugenbehälter 1 transportieren kann. Außerdem
befindet sich im Laugenbehälter 1 eine Heizeinrichtung 13.
Das Ventil 9 wie auch die Heizeinrichtung 13 können
durch eine Steuereinrichtung 12 in Abhängigkeit
von einem Ablaufplan gesteuert werden, der an ein Zeitprogramm und/oder
an das Erreichen von gewissen Messwerten von Parametern wie Laugenniveau,
Laugentemperatur, Drehzahl der Wäschetrommel usw. innerhalb der
Waschmaschine gebunden sein kann. Insbesondere wird eine Drehzahl
Uset der Trommel 2 in Abhängigkeit
von einer Beladungsmenge an Wäsche gemäß einer
in der Steuereinrichtung 12 hinterlegten Beziehung zwischen
Beladungsmenge und Drehzahl der Trommel 2 eingestellt.
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In 1 bedeutet 15 einen
Drucksensor für die Messung des hydrostatischen Druckes
p im Laugenbehälter 1. Der hydrostatische Druck
p ergibt sich aus dem Füllstand H der sich im Laugenbehälter 1 ausbildenden
freien Flotte. Darüber hinaus umfasst die Waschmaschine
eine Messeinrichtung 16 zum Ermitteln der eingefüllten
Wassermenge. Sie kann beispielsweise als ein Wassermengenzähler
oder als ein Durchflussmesser ausgebildet sein. Im Falle einen Durchflussmessers
wird die eingeflossene Wassermenge in Verbindung mit einer erfassten
Füllzeit berechnet. Der Durchfluss kann auch durch Messung der
Zeit bis zum Erreichen einer vorgegeben Niveauhöhe, die
einer bestimmten festen Wassermenge entspricht, bestimmt werden.
Die Signale von Antriebsmotor 14, Drucksensor 15 und
Messeinrichtung 16 werden der Steuereinrichtung 12 zugeführt.
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Die
Steuereinrichtung 12 weist eine Speicher- und Vergleichseinheit 121 auf,
die es beispielsweise ermöglicht, dass eine Differenz Δp
= |p+ – p-| mit
einer für eine Rotationsgeschwindigkeit ω1 vorgegebenen und in der Speicher- und Vergleichseinheit 121 hinterlegten
Druckdifferenz Δpset verglichen
werden kann.
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2 zeigt
den Verlauf des mit einem Drucksensor gemessenen hydrostatischen
Drucks p in einem Laugenbehälter sowie der Drehzahl der
Trommel in Abhängigkeit von der Zeit t. Deutlich erkennbar sind
die Schwankungen des hydrostatischen Drucks p während der
hier gezeigten mehreren Reversierphasen. 18 zeigt den hydrostatischen
Druck bei einer Drehung der Trommel in Rechtsrichtung (d. h. im Uhrzeigersinn)
und 19 zeigt den hydrostatischen Druck bei einer Drehung
der Trommel in Linksrichtung. Da der in 2 gezeigte
Verlauf des hydrostatischen Drucks mit einer Waschmaschine aufgenommen
wurde, bei der die Rechtsrichtung die für die Wirkung der
Schöpfeinrichtung optimale Drehrichtung ist, ist der hydrostatische
Druck für die Linksrichtung größer als
für die Rechtsrichtung. 20 bedeutet die Drehzahl
beim Rechtsdrehen und 21 die Drehzahl beim Linksdrehen.
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- 1
- Laugenbehälter
- 2
- Trommel
- 3
- Drehachse
- 4
- Wäschemitnehmer
- 5
- Schöpfeinrichtung
- 6
- Waschlauge
- 7
- Wäschestücke
- 8
- Wasseranschlussarmatur
für das Hauswassernetz
- 9
- elektrisch
steuerbares Ventil
- 10
- Zuleitung
zum Laugenbehälter
- 11
- Waschmitteleinspüleinrichtung
- 12
- Steuereinrichtung
- 13
- Heizeinrichtung
- 14
- Antriebsmotor
- 15
- Drucksensor
- 16
- Messeinrichtung
zur Ermittlung der eingefüllten Wassermenge
- 17
- für
die Schöpfeinrichtung optimale Drehrichtung
- 18
- gemessener
hydrostatischer Druck p bei Rechtsdrehung der Trommel (Schöpfeinrichtung
wirksam)
- 19
- gemessener
hydrostatischer Druck p bei Linksdrehung der Trommel (Schöpfeinrichtung
nicht wirksam)
- 20
- Drehzahl
bei Drehung in Rechtsrichtung
- 21
- Drehzahl
bei Drehung in Linksrichtung
- 121
- Speicher-
und Vergleichseinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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