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Elektronische Zündsicherungsvorrichtung für mit gasförmigen oder flüssigen
Brennstoffen betriebene Geräte Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische
Zündsicherungsvorrichtung für mit gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen betriebene
Geräte mit einem ein elektromagnetisches Relais aufweisenden Startkreis, welcher
ein einen Kondensator, einen Widerstand und eine elektronische Schaltstrecke enthaltendes
Zeitglied zum Einhalten einer Spülzeit einschliesst, und mit einer selbsttätigen
Hochfrequenzzündeinrichtung mit mindestens einer dem Brenner zugeordneten Zündfunkenstrecke,
wobei ein Gleichrichter in die Stromzufuhrleitung zum Startreis bzw. zur Hochfrequenzzündeinrichtung
eingefügt ist. -)erartige elektronische Zündsichsrungsvorrichtungen sind bekannt.
Eine Ausführung gemäss der österreichischen
Patentschrift 254 374
sieht im wesentlichen vor, dass der Kondensator des im Startkreis vorgesehenen Zeitgliedes
im Zündkreis als Energiespeicher angeordnet ist sowie in Reihe mit der Primärwicklung
eines als Zündglied dienenden Hochfrequenzübertragers geschaltet ist. Dabei ist
auch eine Sicherung dadurch geschaffen, dass bei nicht erfolgender Zündung des Brennstoffs
trotz eingeschalteter Hochfrequenzzündeinrichtung nach einer vorgegebenen Sicherheitszeit
eine Auslösewicklung eines Verriegelungsachalters über einen Belastungswiderstand
eine Unterbrechung des Stromflusses bewirkt und dementsprechend die Hochfrequenzzündeinrichtung
abschaltet. Um eineri"erneuten Zündvorgang einleiten zu können, muss die Verriegelung
des Verrriegelungsschalters von Hand gelöst werden. Wenn der Verriegelungsschalter
ohne Beseitigung der Störung wieder eingedrückt wird, kommt zwar die Zündsicherungsvorrichtung
erneut in Betrieb, wird aber wiederum entsprechend der vorgegebenen Sicherheitszeit
mit erneuter Verriegelung des Verriegelungsschalters zum Ausschalten gebracht. Die
Beseitigung der Störung ist deshalb Voraussetzung für das Verbleiben des Verriegelungsschalters
in seiner Einschaltstellung, ohne dass dieser erneut ausgelöst wird.
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Es ist aber in vielen Fällen wünschenswert, dasa.der Zeitraum zum
Durchführen von Zündversuchen verkürzt werden kann, damit nicht beim etwaigen Ausbleiben
der Zündung zu lange unverbrannter Brennstoff aus dem Brenner ausströmt. Ausserdem
kann es je nach Anordnung des Verriegelungsschaltere umständlich sein, bei Ausbleiben
der Zündung jeweils die nach der.vorgegebenen Sicherheitszeit eintretende Verriegelung
des Verriegelungeschaltera von Hand zu lösen.
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Aufgabe der Erfindung ist_`ee daher, eine Zündeicherungsvorrichtung
zu schaffen, welche nach einem erfolglos durchgeführten Zündversuch ein Abschalten
der Hochfrequen$zündeinrichtung bewirkt, jedoch darauf selbsttätig die
Zündeinrichtung nach Ablauf der durch das RC-Glied im Startkreis vorgegebenen
Spülzeit wieder einschaltet.
jDiese Aufgabe wird erfindungsgemäss
an einer elektronischen Zündsicherungsvor-ri-Ehtung der-eingangs erwähnten Art dadurch,
gelöst, dass dem mit .einem Umschaltkontakt versehenen Startrelais zum Einhalten
einer bestimmten Zeitdauer für das Durchführen von Zündversuchen nach dem Umschalten
des Umschaltkontaktes eint RC-Glied in Reihe zur Erregerwicklung des Startrelais
vorgeschaltet ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich die Start- und Zündvorgänge-selbsttätig
bis zum Erfolgen einer Zündung oder über eine bestimmte Zeitdauer wiederholen,-nach*.
deren Ablauf die Zündsicherungsvorrichtung wegen nicht erfolgter Zündung abgeschaltet
wird. Ferner kann sowohl die Spülzeit als auch die Zeitdauer für das Durchführen
von Zündversuchen in Unabhängigkeit oder Abhängigkeit voneinander vorherbestimmt
werden.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung kann darin bestehen, dass als Überspannungssicherung
eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und einer Z-Diode zu dem Ladekondensator
im Startkreis parallelgeschaltet ist. Diese Massnahme dient zur Sicherung der Erregerwicklung
des Startrelais, falls die Spannung an dem in Reihe zur Erregerwicklung des Startrelais
liegenden Kondensator einen bestimmten Höchstwert überschreitet. In einem solchen
Fall wird die Z-Diode leitend, die.Erregerwicklung des Startrelais nicht mehr genügend
'erregt, so dass dadurch das Startrelais abfällt.
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Der Gegenstand der Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel anhand
der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungs-'
gemäss ausgebildeten Zündeicherungevorrichtung . = in der Auegangestellung;
Fig.
2 die gleiche Darstellung der Zündsicherungsvorrichtung, jedoch in der Zündstellung
und Fig. 3 nochmals die gleiche Därstellung der Zündsicherungsvorrichtung in der
Betriebsstellung. Die in der Zeichnung schematisch dargestellte Zündsicherungsvorrichtung
ist in einer bevorzugten Ausführungsform einem gasbeheizten Gerät zugeordnet, welches
mit einem Zündbrenner und einem Hauptbrenner, sowie mit je einem in der Gaszufuhrleitung
des Zündbrenners angeordneten Magnetventil versehen ist. Anstelle dieser"Yerwendungsmöglichkeit
kann eine erfindungsgemäss ausgebildete Zündsicherungsvorrichtung genausogut auch
einem Gerät zugeordnet sein, welches mit flüssigem Brennstoff oder mit einem oder
mehreren Brennern betrieben wird. Die Zündsicherungsvorri-chtung ist auf einer Grundplatte
montiert, welche gemäss Figur 1 durch die strichpunktierte Linie 10 angedeutet-ist.
Die Zündsicherungsvorrichtung wird mit Wechselstrom betrieben und ist beispielsweise
an einer von der Einbaustelle entfernt liegenden Stelle über die Klemmen 11, 12
und 13 mit dem Stromversorgungsnetz verbunden. Über die Klemme 11 besteht eine Verbindung
mit einer Phase, über die Klemme 12 mit dem Mittelpunktleiter und über die Klemme
1-3 mit dem Erdleiter des Stromversorgungsnetzes. Die Klemme 11 steht mit dem mit
der Phase des Netzes verbundenen und allgemein mit dem Bezugszeichen 14 bezeichneten
Stromleiter in Verbindung, während an die Klemme 12 der allgemein mit dem Bezugszeichen
15 bezeichnete Leiter angeschlossen ist. In den Stromleiter 14 sind in der nachstehenden
Reihenfolge eine Sicherung 16, ein Hauptechalter 17, ein von einem Raumthermostat
abhängiger Schalter 18 "ein von einer Gas-und Luftmangelsicherung 19 abhängiger
Schalter 20 und ein von einer Auelösewicklung 21 abhängiger Verriegelungeschalter
22 eingefügt. Zwischen dem Thermostatschalter 18 und dem Schalter 20 kann ein
Gebläsemotor 23 angeschloseen sein. Zwischen dem
Schalter 20 und
dem Verriegelungssehalter 22 ist eine allgemein
mit
dem Bezugszeichen 24 bezeichnete, an sich bekannte Funkentstöreinrichtung angeordnet,
welche in ebenfalls bekannter Weise mit dem heiter 15 in Verbindung steht.
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Im Anschluss an die Funkentstöreinrichtung 24 und den Verriegelungsschalter
22 ist der Start- und Zündkreis der Vorrichtung vorgesehen. Der Startkreis besteht
in an sich. bekannter Weise aus einem Ladewiderstand 25, einem Ladekondensator 26,
einer als elektronische Schaltstrecke dienenden Gasentladungsröhre 27 und einem
Startrelais 28, welches die beiden Umschaltkontakte 281 und 282 beherrscht. Als
überspannungsöicherung ist dem Ladekondensator 26 im Startkreis erfindungsgemäss
eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 29 und einer Z-Diode 3(3 parallelgeschaltet.
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An den Startkreis schliess sich der Zündkreis mit einer an sich ebenfalls
bekannten Hochfrequenz-Zündeinrichtung an, welche einen Zündtransformator 31, einen
Ladewiderstand 32, einen-Zündkondensator 33, eine Gasentladungsröhre 34 und eine
Zündelektrode 35 einschliesst. Dem Zündkondensator 33 ist ein Entladewideretand'36
zugeordnet.
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Die Zündelektrode 35 ist im Bereich eines Zündbrenners 37 angeordnet,
dessen Gehäuse als Gegenelektrode dient, so dass damit eine Funkenstrecke gebildet
ist. Dem Zündbrenner 37 wird Gas von einer Gas-Zufuhrleitung 38 aus über ein Absperrventil
39, die Gasmangelsicherung 19 und eine Zündgas-Zufuhrleitung 4® zugeleitet, welche
von einer die Gas-Zufuhrleitung 38 fortsetzenden Hauptgas-Zufuhrleitung 41 abgezweigt
ist. Die letztere ist über einen Gasmengenregler 42 bis zu einem in der.Hähe des
Zündbrenners,37 angeordneten Hauptbrenner 43 geführt._in die Zündgas®Zufuhrleitung
4® ist ein 44 mit einer Erregerwicklung 441 ein-gefügt. Ebenso in t, in Bier
Hauptgaa-Zufuhr p eitung 41 ein Hsuptgas-Magn®tvontil 45 mit einer 5 @3ts
Dem
Zündbrenner 37 ist ausser der Zündelektrode 35 eine Überwachungselektrode 46 zugeordnet.
Die Überwachungselektrode 46 ist mit einer an sich bekannten Überwachungseinrichtung
47 verbunden, welche im wesentlichen aus einer Kaltkathodenröhre 48 und einem Überwachungsrelais
49 besteht, welches die beiden Umschaltkontakte 491 und 492 beherrscht. Die Überwachungseinrichtung
47 ist über einen Trenntransformator 50 an die Str®mversorgung angeschlossen. Erfindungsgemäss
ist dem Start- und Zündkreis ein RC-Glied mit dem Widerstand.51 und dem Kondensator
52 zugeordnet, welches in Reihe zür Erregerwicklung_des Startrelais 28 vorgeschaltet
ist und welches das Einhalten einer bestimmten Zeitdauer für das Durchführen von
Zündversuchen bewirkt.
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nie Stromversorgung.zum Start- und Zündkreis erfolgt über den Stromleiter
53, welcher hinter dem von der Auslösewicklung 21 abhängigen Verriegelung$schalter
22 am St romleiter 14 abgezweigt ist, und über den Umschaltkontakt 491 des Überwachungsrelais
49 sowie über einen Gleichrichter 54 und den Umschaltkontakt 281 des Startrelais
28, wobei der Umschaltkontakt 281 je nach Betriebsstellung des Startrelais 28 entweder
den Startkreis oder die Hochfrequenz-Zündeinrichtung an Spannung legt. Dem Gleichrichter
54 ist ein Glättungewiderstand 55 und ein Glättungskondensator 56@zugeordnet. Der
Umschaltkontakt 282 des Startrelais 28 schliesst nach dem Umschalten den Stromkreis
zum Trenntransformator 50, während der Umschaltkontakt 492 des Überwachungsrelais
49 nach dem Umschalten die Erregerwicklung 441 des Magnetventils 44 an die
Stromversorgung anschliesst. Zwischen dem Umschaltkontakt 491 und dem Gleichrichter
54 ist über einen Strombegrenzungswideratand 57 das eine Ende der
Auelöeewicklung 21 des Verriegelungesehaltere, 22 an Spannung
gelegt, während das andere Ende dar Auslösewicklung.21 an
den Leiter 15 an-
geschlossen ist. .
Die Wirkungsweise
der vorstehend im Aufbau beschriebenen Züridsicherungsvorrichtung ist folgende:
Unter der Voraussetzung, dass das Stromversorgungsnetz Strom liefert und die.Zündsicheruzigsvorrichtung
über die Klemmen 11, 12 und 13 an das Stromversorgungsnetz angeschlossen iet und
dass die Gaszufuhr ohne Störung ist, so dass der Schalter 20 geschlossen ist, erfolgt
die Inbetriebnahme der Zündsicherungavorrichtungdurch Schliessen des Hauptschalters
17 im Stromleiter 14, wobei ausserdem vorausgesetzt wird, dass der von einem Thermostat
abhängige Schalter 18 eine Geschlossenstellung einnimmt, wie es die Figuren 2 und
3 zeigen. Dadurch fliesst der Strom über den Stromleiter 14, den Verriegelungsschalter
22, den Stromleiter 53, den Umschaltkontakt 491, den Gleichrichter 54 und den Umschaltkontakt
28 zum Startkreis, d.h. über den Ladewiderstand 25 zum Ladekondensator 26, welcher
aufgeladen wird, bis die Durchbruchspannung der Gasentladungsröhre 27 erreicht ist.
Durch die Kippentladung des Ladekondensators 26 wird das Startrelais 28 erregt,
so dass dieses eine Umschaltung der Umschaltkontakte 281 und 282 vornimmt. Die Zeit
vom Einschalten der Vorrichtung bis zum Umschalten der beiden Umschaltkontakte 281
und 282 stellt die Start- oder Spülzeit dar, welche vom Widerstandswert des Ladewiderstandes
25 und der Kapazität des Ladekondensators 26 abhängig ist. Durch die Umschaltung
in die Zündstellung gemäss, Figur 2 fliesst der Strom vom Einweg-Gleichrichter 54
aus nunmehr über den Umschaltkontakt 281 zum Zündkreis, d.h. zu dem Ladewiderstand
32, welcher den Zündkondensator@33 so lange aufladet, bis die Durchbruchspannung
der Gaeentladungsröhre 34 erreicht ist. Die Kippentladung findet statt und wird
über die Primärspule des Hochfrequenz-Übertragers.@1 zum Leiter 15 abgeleitet. Die
dadurch erregte Sekundärwicklung dee Hochfrequenz-Übertra-.gers 31 gibt die
hochfrequente Hochspannungeenergie nach
der Mtndelektrode
35 ab# von wel6her Funken nach dem Gehäuse
des Zündbrenners
37 überspringen, so dass das aus dem Zündbrenner 37 austretende Gas zum Zünden gebracht
werden kann. Der Gasaustritt am Zündbrenner 37 erfolgt etwa gleichzeitig mit der
Funkenbildung, da durch das Umschalten des Umschaltkontaktes 282 zur Erregerwicklung
441 des Zündgas-Magnetventils 44 gelangt, welches den in der Zündgas-Zufuhrleitung
40 angeordneten Ventilkörper 44 in die Offenstellung bringt, so dass bei Überspringen
der Funken zwischen der Zündelektrode 35 und dem Gehäuse des Zündbrenners 37 Brennstoff
aus dem Zündbrenner.35 austritt. Sobald die Zündflamme brennt, wird durch die Wirkung
der Flammenionisation zwischen der Flammenelektrode 46 und dem-Gehäuse des Zündbrenners
37 eine elektrische Zeitung hergestellt, welche die Überwachungsfunktion der Überwachungseinrichtung
47 in Abhängigkeit von der brennenden bzw. der ionisierten Zünd- , flamme einleitet:
Durch die auf diese Weise hergestellte elektrische Zeitung wird-in an sich bekannter
Weise die Hauptstrecke der Kaltkathodenröhre 48 durchgezündet, so dass das Überwachungsrelais
49 erregt wird. Durch das Überwachungsrelais 49 werden die Umschaltkontakte 491
und 492 umgeschaltet. Dadurch wird der hinter dem Einweg-Gleichrichter 54 befindliche
Start- und Zündkreis stromlos, d.h. das@Startrelais 28 fällt ab und die Umschaltkontakte
281 und 282 kehren in ihre Ausgangsstellung gemäss Figur 1 bzw. in die Betriebsstellung
gemäss Figur 3 zurück. In dieser Stellung würde das Zündgas-Magnetventil 44 über
den bisherigen Stromweg nicht mehr in Offenstellung gehalten, jedoch erhält es durch
das Umschalten des Umschaltkontaktes 492 weiterhin Strom, so dass.das Zündgas-Magnetventil
44 in der Zündleitung 40 weiterhin geöffnet bleibt. Gleichzeitig erhält auch
durch das Umschalten des Umschaltkontaktes 492 die Erregerwicklung 451 des Haupt-gas-Magnetventile.45
Strom und der in der Hauptleitung 41 .. angeordnete Ventilkörper
den Hauptgae-Magnetventile 45 wird
in seine Offenstellung
gebracht, wodurch Brennstoff zum Hauptbrenner 43 gelangt, an welchem das Zünden
des Brennstoffes durch die am Zündbrenner 37 brennende Zündflamme erfolgt.
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Diese Betri.ebsstellung gemäss Figur 3 wird beibehalten, so lange
die Zündsicherungsvorrichtung mit Strom versorgt wird bzw. am Zündbrenner 37 die
Flamme brennt.Während des Betriebes wird die Zündflamme am Zündbrenner 37 laufend
überwacht, da nur bei brennender Zündflamme die Flammenionisation hergestellt ist
und dadurch die@Überwachungseinrichtung 47 .
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in Betrieb gehalten wird, wodurch auch das Überwachungsrelais 49 die
in Figur 3 dargestellte Betriebsstellung aufrechterhält. Sobald der Hauptschalter
17 von Hand oder gegebenenfalls der Thermostat-Schalter 18 in die Offenstellung
gebracht wird, ist die Zündsicherungsvarrichtung stromlos. Das Gleiche tritt bei
einem Stromausfall ein. Dadurch setzt auch die Stromversorgung zu den entsprechenden
Teilen des Gerätes aus, so dass das Überwachungsrelais 49 abfällt und infolgedessen
die Umschaltkontakte 491 und 492 in die Ausgangsstellung gemäes Figur 1 zurückkehren.
Dabei gehen auch die Ventilkörper des Zündgas-Magnetventils 44 und des,Hauptgas-Magnetventils.45
augenblicklich in ihre Geschlossenstellung über, so dass die Flammen am Zündbrenner
37 und am Hauptbrenner 43 erlöschen. Bei erneutem Einschalten des Stromes oder dessen
Wiederkehr erfolgt der Start- und Zündvorgang selbsttätig,wie vorstehend beschrieben.
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Bei auftretenden Störungen wirkt die Zündsicherungsvorrichtung wie
folgt: , Wenn in der Brennstoff-Zufuhrleitung 38 kein Brennstoff enthalten ist,
wird bei Vorhandensein eines von einer Gas- und/ oder Zuftmangelsioherung 19 aus
zu betätigenden Schalters 20
dieser in seiner Offenstellung belassen,
so dass die Zünd- .. sicherungsvorrichtung nicht in Betrieb gehen kann, auch wenn
. der Hauptschalter 17 geschlossen worden ist und der Thermostat-Schalter 18 in
Schliesstellung ist.
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Wenn die Gasr- und/oder Luftmangelsicherung 19 und der Schalter 20
jedoch nicht vorgesehen sind und in der Brennstoff-Zufuhrleitung 38 kein Brennstoff
enthalten ist, kommt bei Einschalten des Hauptschalters 17 die Zündsicherungsvorrichtung
in Gang, bis das Zündgas-Magnetventil 44 in der Zündgas-Zufuhrleitung 40 geöffnet
hat und zwischen der Zündelektrode 35 und dem Gehäuse des Zündbrenners-37 Funken
überspringen. Mangels aus dem Zündbrenner 37 austretenden Brennstoffes kann keine
Zündflamme gezündet werden, so dass auch keine durch Flammenionisation gebildete
elektrische Zeitung zustandekommt. Da dadurch die Überwachungseinrichtung 47 nicht
in der vorher geschilderten Weise in Funktion treten kann, bleibt der Zündkreis
weiterhin unter Spannung, d.h. die Zündstellung gemäss Figur.2 wird beibehalten.
Dadurch werden weitere Zündversuche mit Funkenüberschlag am Zündbrenner 37 ausgelöst.
Beginnend mit dem Umschalten des Umschaltkontaktes 281, d.h. vom ersten Zündversuch
an kommt das RC-Glied mit dem Widerstand 51 und dem Kondensator 52 zur Wirkung,
so dass nach einer vorherbestimmten Anzahl von erfolglos durchgeführten Zündversuchen
das Startrelais 28 wieder in seine Ausgangsstellung zurückkehrt und damit auch der
Umschaltkontakt 281 seine Ausgangsstellung wieder einnimmt. Damit wird ein neuer
Start- und Zündvorgang unter Einhaltung der Spülzeit eingeleitet und in der vorherbeschriebenen
Weise durchgeführt. Da während der wiederholten Start- und Zündvorgänge auch die
Auslösewicklung 21 des Verriegelungnschalters 22 dauernd Strom erhält, schaltet
diese den Verriegelungeechalter.22 nach einer vorherbestimmbaren Anzahl von
erfolglos durchgeführten Start- und Zündvorgängen aus. Der Verriegelungsochälter
22 wird dabei in seiner Offenetellung verriegelt und kann erstr'nach
Beheben der Störungeureache endgültig wieder@in Beine Betriebeetellung
gebracht
werden.
Falls während eines Start-"oder Zündvorganges
eine Überspannung auftreten sollte, beispielsweise am Ladewiderstand 2.5, kommt
die erfindungsgemäss vorgesehene*Überspannungssicherung mit dem Widerstand 29 und
der Z-Dibde 30 zur Wirkung, wodurch ein Abfallen des Startrelais 28 in seine Ausgangsstellung
eintritt und damit ein erneuter Start- und Zündvorgang in der bereits beschriebenen
Weise.eingeleitet wird.
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Bei Erlöschen der Zündflamme am Zündbrenner 37 während des Betriebes
des Gerätes spricht die Überwachungseinrichtung 47 infolge fehlender Flammenionisation
sofort an, so dass das Überwachungsrelais'49 abfällt und von diesem aus das Umschalten
aus der Betriebsstellung in die Ausgangsstellung der Zündsicherungavorrichtung einschliesslich
Schliessen der Magnetventile 44 und 45 vorgenommen wird und darauf ein neuer Start-
und Zündvorgang eingeleitet wird, wie er beschrieben worden ist: Falls-zwischen
der Zündelektrode 35 und dem Gehäuse des Zündbrenners 37 beim Anlaufen eines Start-
und Zündvorganges ein Kurzschluss vorhanden sein sollte, kann trotz Ablauf des Start-und
Zündvorganges kein Zünden des am Zündbrenner 37 austretenden Gases erfolgen, weil
die Zündenergie über das Gehäuse des Zündbrenners 37 an den Schutz- bzw. Erdleiter
13 abgeleitet wird. Erst dann,' wenn nach Ablauf mehrerer erfolglos wiederholter
Start- und Zündvorgänge die Auslösewicklung 21 des Verriegelungsschalters 22 so
weit erhitzt ist, dass deren Auslöseglied auf den Verriegelungeschalter 22 zur Einwirkung
kommt, schaltet der letztere ab und die gesamte Zündsicherungsvorrichtung ist stromlos.
Diese Abschaltzeit ergibt sich aus dem Widerstandswert des Belastungswiderstandes
57. Bei einem Wiedereinschalten des Ver@riegelungsachalters 22 ohne vorheriges Beheben
des Kurzschlusses tritt ein erneutes Abschalten der ZUndeicherungsvorrichtung
durch den Verriegelungeschalter 22
erst nach Ablauf der wiederum
mehrfach erfolglos wiederholten
Start-'und Zündvorgänge und der Abeohaltzeit
ein.
Auch bei einem etwaigen Kurzschluss zwischen der Zündelektrode
35 und der Flammenelektrode 46 oder zwischen der letzteren mit dem Gehäuse des Zündbrenners
3? tritt genau der gleiche Ablauf des Abschaltens'wie vorherbeschrieben ein. Eine
erfindungsgemäss ausgebildete Zündsicherungsvorrichtung kann an Geräte mit unterschiedlichen
Leistungen und die dabei jeweils auftretenden Forderungen nach.Einhalten bestimmter
Zeitspannen für die Spül-, Sicherheits- und Abschaltzeit angepasst werden, so dass
eine uniforme Herstellung der Zündsicherungsvorrichtung erreicht werden und trotzdem
eine universelle Verwenifung derselben stattfinden kann.