DE2800704A1 - Measurement and control for fluid flow valve position - is performed by logic circuit permitting energy consumption calculation - Google Patents

Measurement and control for fluid flow valve position - is performed by logic circuit permitting energy consumption calculation

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DE2800704A1 DE19782800704 DE2800704A DE2800704A1 DE 2800704 A1 DE2800704 A1 DE 2800704A1 DE 19782800704 DE19782800704 DE 19782800704 DE 2800704 A DE2800704 A DE 2800704A DE 2800704 A1 DE2800704 A1 DE 2800704A1
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Abstract

The operation of a valve in a fluid flow is controlled and measured in order to provide control and measurement of energy consumption. The position of a valve (14) in a fluid flow (12) is measured and controlled (18, 20, 22, 32) by a logic programming circuit (26) to which a position sensor (48) is connected via a multiplexer. Temperature sensors (40, 42) measure temperature of the fluid inlet and outlet flow in order that energy loss may be calculated for control of valve when compared with predetermined value. Fully closed and fully open valve positions are indicated and intermediate positions determined from a control low curve to permit control of fluid flow.

Description

Ventil- Oberteil Valve upper part

Die Erfindung betrifft ein Ventil-Oberteil in Form einer Meß- und Steuereinheit zur Erfassung und Regelung sowie Abgabe von Daten zur Regelung der klimatischen Zustände von Räumen.The invention relates to a valve upper part in the form of a measuring and Control unit for recording and regulating as well as outputting data for regulating the climatic conditions of rooms.

Es gibt Ventil-Oberteile, die Temperaturen erfassen und über die Ausnützung der Dehnung durch Temperaturänderung von Feststoffen, Flüssigkeiten oder Gasen Ventile öffnen und schließen.There are valve upper parts that record temperatures and indicate the utilization the expansion due to temperature change of solids, liquids or gases valves open and close.

Diesen Ventil-Oberteilen haftet der Mangel an, daß diese Dehnungskörper sehr träge und auch sehr ungenau arbeiten. Ein weiterer, gravierender Nachteil ist, daß diese Dehnungskörper keinen externen Regeleingriff ermöglichen. Es ist z. B. hier eine extern gesteuerte Nachtabsenkung nicht möglich. Bekannt ist, daß durch Anbringen einer mechanischen Schaltuhr Un terbrechungen des Mediendurchflusses erreicht werden können.These valve upper parts are due to the lack that these expansion bodies work very slowly and also very imprecisely. Another serious disadvantage is that these expansion bodies do not allow any external control intervention. It is Z. B. an externally controlled night reduction is not possible here. It is known that through Attaching a mechanical timer. Interruptions in the media flow achieved can be.

Das Einschalten der Unterbrechung muß täglich manuell pro Ventiloberteil erfolgen.The interruption must be switched on manually every day for each valve bonnet take place.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil-Oberteil zu schaffen, das einmal die gewünschte Raumtemperatur bzw. Feuchte einstellt und genauestens einhält und zweitens eine gewünschte Absenkung bzw. Erhöhung dieser Temperatur durch externe Schaltbefehle ermöglicht. Wünschenswert ist es auch, die verschiedenen Meßwerte jederzeit an eine geeignete Sammel- und Aus;.-ertstel le abgeben zu können.The invention is based on the object of creating a valve upper part, that sets the desired room temperature or humidity once and precisely and, secondly, a desired decrease or increase this Temperature made possible by external switching commands. It is also desirable that the various measured values to a suitable collection and output point at any time to be able to deliver.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Ventil-Oberteil entwickelt, das elektronisch- elektromechanisch die Steuer- und Meßvorgänge erfaßt und auswertet.To solve the problem, a valve upper part is developed according to the invention, which electronically and electromechanically records and evaluates the control and measurement processes.

Die einfachste Ausführungsform des Ventil-Oberteiles ermöglicht durch die Verwendung der Elektronik z. B. einen Heizkörper derart zu steuern1 daß Genauigkeiten z. B. der Raumtemperatur auf 0,1 Grad C erreicht werden.The simplest embodiment of the valve upper part is made possible by the use of electronics e.g. B. to control a radiator in such a way that accuracies z. B. the room temperature can be reached to 0.1 degrees C.

Weiterhin ist es möglich,durch z.B. eine extern angebrachte Schaltuhr die sog. Nachtabsenkung bzw. Frostsicherung programmgemäß zu steuern.It is also possible, for example, by means of an externally attached timer to control the so-called night setback or frost protection according to the program.

Das erfindungsgemäß beschriebene Ventil-Oberteil soll derart ausgebildet werden, daß über entsprechende Adapter alle zur Zeit gängigen Ventil-Unterteile ohne Änderung am medienführJenden System bestückt werden können.The upper valve part described according to the invention should be designed in this way that all currently common valve lower parts can be used with the appropriate adapter can be equipped without changing the media-carrying system.

Eine vorteilhafte Ausführungsform beinhaltet einen Empfänger zur Übernahme von in das Leitungsnetz eingeführten Ultraschallschwingungen, die zur Ansteuerung verschiedener Befehle (Nachtabsenkung, Wochenendprogramm, Frostschutz ) benutzt wird.An advantageous embodiment includes a receiver for takeover of ultrasonic vibrations introduced into the pipeline network that are used to control various commands (night reduction, weekend program, frost protection) are used will.

Weiterhin kann ein weiterer Empfänger Ultraschallschwingungen aufnehmen, die zur Ladung und Regeneration einer aufladbaren Batterie im Ventil-Oberteil benützt werden.Furthermore, another receiver can record ultrasonic vibrations, which is used to charge and regenerate a rechargeable battery in the upper part of the valve will.

Durch die Programmierbarkeit des Ventil-Oberteiles in Adresse und diverse Befehle ist es möglich, z.B. jeden Heizkörper durch eine geeignete Zentral steuerung durch ein vorher festzulegendes Programm anzusteuern.Due to the programmability of the valve upper part in address and Various commands are possible, e.g. each radiator by a suitable central control by a program to be defined beforehand.

Es ist auch möglich, die gesamte Wärmebilanz des gesteuerten und überwachten Raumes von einer Zentralstelle aus abzufragen und diese Daten z. B. zur Wärmemengen-Verbrauchsmessung zu benützen.It is also possible to have the entire heat balance of the controlled and monitored Query the room from a central point and this data z. B. for heat consumption measurement to use.

Durch die im Ventil-Obeteil eingebaute Logik ist es möglich, mehreren, über Ventile gesteuerte Verbraucher, die Wärmemengen-Verbrauchsmessung gesammelt auf ein Meß-Zählwerk abzunehmen.Thanks to the logic built into the upper part of the valve, it is possible to Consumers controlled by valves that collect heat consumption measurement to take off on a measuring counter.

Es wird hiermit ermöglicht, z.B. täglich hunderte von Verbrauchs-Meß -stellen zentral-extern zu überwachen und gegebenenfalls auf einfachste Weise, z.B. photografische Ablichtung der Zählerstände, abzurechnen.This enables e.g. hundreds of consumption measurements every day -points to be monitored centrally and externally and, if necessary, in the simplest possible way, e.g. photographic imaging of the meter readings to be billed.

Nach dem derzeitig bekannten Meßverfahren von Verbrauchern z. B. Heizkörpern in Wohnungen u.s.w. mußte jährlich jeweils jede Heizkörper-Meßstelle besucht und das Meßergebnis abgelesen und die Meßampulle erneuert werden. Abrechnungen z. B. einer Wohneinheit in einem Wohnblock, bedingt duch Mieterwechsel innerhalb der Abrechnungsperiode, war praktisch nicht möglich.According to the currently known measurement method of consumers z. B. Radiators in apartments etc. had to visit every radiator measuring point annually and read the measurement result and replace the measuring ampoule. Billing z. B. a residential unit in a block of flats, due to a change of tenant within the accounting period, was practically impossible.

Eine äußerst vorteilhafte Möglichkeit zum Einsatz dieser Ventil-Oberteile besteht darin, z.B. alle HK einer Wohnungseinheit in einem Mehrfamilienhaus das durch eine zantrale Wermwasserheizungsanlage bedient wird, individuell zu steuern und den Wärmemengenverbrauch äußerst wirtschaftlich zu gestalten und kontinuierlich zu messen und zu registrieren.An extremely advantageous option for using these valve bonnets consists of, for example, all HK of an apartment unit in an apartment building that is operated by a central water heating system, to be controlled individually and to make the amount of heat consumption extremely economical and continuous to measure and register.

Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Blockschaltbildes der Erfindung wird diese näher erläutert.Based on the following description of one shown in the drawing This is explained in more detail in the block diagram of the invention.

Es zeigt Fig. 1 die schematische Darstellung der Steuer- und Regelelemente des Ventil- Oberteiles, aufgesetzt auf ein Ventil-Unterteil Das in Fig. 1 gezeigte Ventil-Oberteil sitzt auf einem Ventil-Unterteil (70), das von einem Medium (72) durchströmt wird. Die im Medium (72) mitgeführten, zu Steuerzwecken eingegebenen,Ultraschallschwingungen (62) werden von Ultraschallempängern (30, 60) aufgenommen.1 shows the schematic representation of the control and regulating elements of the valve upper part, placed on a valve lower part The one shown in FIG The upper part of the valve sits on a lower part of the valve (70), which is supported by a medium (72) is flowed through. The ultrasonic vibrations carried along in the medium (72) and entered for control purposes (62) are recorded by ultrasonic receivers (30, 60).

Die empfangenen Schwingungen (62) werden in elektrische Ströme umgewandelt und dem elektronischen Empfänger (80) sowie dem Ladegerät der Batterie (32) zugeführt. Der Empfänger (80) erkennt aus den eingeführten Steuerimpulsen Adresse, Programmnummer, u.U. Raumnummer, Heizkörper-Nummer, Befehl sstruktur, scheidet auf der Leitung zugeführte falsche Impulee aus und bereitet die Übffmittlung zur Logik vor. Die Logik (90) erkennt Befehlsstuktur aus Empfänger (80). Je nach Befehlsart werden Vergleiche mit Ist-und Soll-Vorgaben durchgeführt und entsprechende Befehlsausgaben an die Motorsteuerung (36) durchgeführt. Die Logik überprüft und steuert laufend das Temperaturverhalten der Sensoren (20 oder 22) und gibt die jeweiligen erkennbaren Temperaturdifferenzen als Steuerimpulse an die Motorsteuerung weiter.The received vibrations (62) are converted into electrical currents and supplied to the electronic receiver (80) and the charger of the battery (32). The receiver (80) recognizes the address, program number, possibly room number, radiator number, command structure, differentiated on the line false impulses and prepares the transfer to logic. The logic (90) recognizes command structure from receiver (80). Depending on the type of command, comparisons carried out with actual and target specifications and corresponding command outputs to the Engine control (36) carried out. The logic checks and controls the temperature behavior on an ongoing basis of the sensors (20 or 22) and gives the respective recognizable temperature differences as control impulses to the engine control.

Der Öffnungsgrad des Ventilunterteiles wird z.B. durch die Stellung und Lage eines Ferritkernes, welcher die Auf-Zu-Bewegungen des Ventiles mitvollzieht, über eine Spule (52) durch Veränderung der Induktivität der Logik mitgeteilt. Mittels Sensor (24) wird die Medientemperatur abgetastet und ebenfalls der Logik mitgeteilt. Diese beiden Parameter ergeben in Verbindung mit einer Zeittakteingabe eine genaue Ermittlung der Wärmemengenabgabe.The opening degree of the lower part of the valve is determined, for example, by the position and position of a ferrite core, which also carries out the open-close movements of the valve, communicated via a coil (52) by changing the inductance of the logic. Means Sensor (24) the media temperature is scanned and also communicated to the logic. These two parameters result in an exact one in connection with a clock input Determination of the amount of heat released.

Durch den Lichtwandler (38) kann während des Tages Licht in elektrische Energie umgewandelt und zur Ladung der Batterie verwendet werden.Through the light converter (38) light can be converted into electrical light during the day Energy can be converted and used to charge the battery.

Das Ventil-Oberteil kann mit einem Anschluß für Fremdstromeinspeisung (34) vorgesehen sein.The upper part of the valve can be equipped with a connection for external power supply (34) be provided.

Daten Die Wärmemengenabgabe- jedes einzelnen Ventil-Oberteiles können an eine zentrale Wärmemengenabgabe-Reg i strierung übermittelst werden (100). Data The amount of heat given off by each individual upper part of the valve be transmitted to a central heat quantity registration reg i stration (100).

Befehle können auch extern über einen Sender (110) an einen Empfänger (80) übermittelt wenden Durch den Einbau dieses Ventil-Oberteiles wird heute bereits Vorsorge getroffen, daß alle steuerungsmäßigen Neuerungen jederzeit übertragen und zur Energieeinsparung ausgewertet werden können.Commands can also be sent externally via a transmitter (110) to a receiver (80) transmitted By installing this valve upper part Provision is already made today to ensure that all control-related innovations are made at all times can be transferred and evaluated to save energy.

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Claims (24)

Patentansprüche: (15Ventil-Oberteil in Form einer Meß- und Steuereinheit zur Erfassung und Regelung der klimatischen Zustände won Räumen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem auf ein Ventil-Unterteil (70j aufsetzbaren Ventil-Oberteil sämtliche zur Erfassung und Steuerung der klimatischen Zustände eines Raumes oder von Räumen erforderlichen elektronischen und elektromechanischen Bauteile zusammengefaßt sind und daß die Möglichkeit einer externen Beeinlussung des jeweiligen Steuerungszustandes über den Eingriff in die elektronischen und elektromechanischen Bauteile des Oberteiles gegeben sind.Claims: (15Valve upper part in the form of a measuring and control unit for recording and regulating the climatic conditions in rooms, characterized in that that in a valve upper part that can be placed on a valve lower part (70j) all for recording and controlling the climatic conditions of a room or rooms required electronic and electromechanical components are combined and that the possibility of an external influence on the respective control status by intervening in the electronic and electromechanical components of the upper part given are. 2.) Ventil-Oberteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über ein Adaptersystem die Anbringung auch an bereits montierten Ventil-Unterteilen möglich ;st. 2.) Valve upper part according to claim 1, characterized in that Can also be attached to valve bases that have already been installed using an adapter system possible; st. 3.) Ventil-Oberteil nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die komplette Regeleinheit zur Konstanthaltung von voreingestel Iten Werten eingebaut ist. 3.) Valve upper part according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the complete control unit is preset to keep constant Ith values is built in. 4.) Ventil-Oberteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung über eine eingebaute Batterie erfolgt. 4.) Valve upper part according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the power supply is provided by a built-in battery. 5.) Ventil-Oberteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ine externe Ansteuerung mittels Ultraschall in der Form möglich ist, daß z.B. in einer Klimazentrale an geeigneten Stellen am medienführenden Rohrnetz Ultraschal Igeber angebracht sind, die dem Zweck dienen, externe Steuerbefehle dem Ventiloberteil zu übermitteln. 5.) Upper valve part according to one of the preceding claims, characterized characterized in that an external control by means of ultrasound is possible in the form is that e.g. in a climate control center at suitable points on the media-carrying pipe network Ultrasonic Igeber are attached, which serve the purpose of external control commands To transmit the upper part of the valve. 6.) Ventil-Oberteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch f gekennzeichnet, daß im Ventil-Oberteil ein Ultraschallsensor als Empänger und Übermittler von externen Steuersignalen eingebaut ist.6.) Upper valve part according to one of the preceding claims, characterized f marked that an ultrasonic sensor as a receiver and in the valve upper part Transmitter of external control signals is built in. 7.) Ventil-Oberteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventil-Oberteil ein Ultraschall-Sensor als Empfänger und Übermittler von Ladeströmen für die in Anspruch 4 aufgeführte Batterie dient.7.) Valve upper part according to one of the preceding claims, characterized characterized in that an ultrasonic sensor as a receiver and in the valve upper part Transmitter of charging currents for the battery listed in claim 4 is used. 8.) Ventil-Oberteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Venfil-Oberteil eine Vorrichtung zur induktiven Messung der jeweiligen Ventilstellung eingebaut ist.8.) Valve upper part according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a device for inductive measurement of the upper part of Venfil is installed in the respective valve position. 9.) Ventil-Oberteil na,h einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventil-Oberteil eire Vorrichtung zur kapazitiven Messung der jeweiligen Ventilstellung eingebaut ist.9.) Upper valve part na, h one of the preceding claims, characterized characterized that in the valve upper part eire device for capacitive measurement the respective valve position is installed. 10.) Ventil-Oberteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventil-Oberteil eine Vorrichtung zur Messung der jeweiligen Ventilstellung mittels veränderbarem ohm'schen Widerstand eingebaut ist.10.) Upper valve part according to one of the preceding claims, characterized characterized in that in the valve upper part a device for measuring the respective Valve position is built in by means of a variable ohmic resistance. 11.) Ventil-Oberteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventil-Oberteil eine Vorrichtung zur optischen Messunq der jeweiligen Ventilstellung eingebaut ist.11.) Valve upper part according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a device for optical Messunq of the valve upper part is installed in the respective valve position. 12.) Ventil-Oberteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventil-Oberteil ein oder mehrere Meßsensoren eingebaut sind, die durch externe Steuerbefehle aktiviert werden können und der durch einen externen Steuerbefehl angesprochene Meßsensor die ihm einprogrammierten Werte automatisch einstellt und überwacht.12.) Upper valve part according to one of the preceding claims, characterized characterized in that one or more measuring sensors are installed in the upper part of the valve, that can be activated by external control commands and that by an external Control command addressed measuring sensor automatically transfers the values programmed into it adjusts and monitors. 13.) Ventil-Oberteil zumindest nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Ventil-Oberteil eingebauter variabler Meßsensor die Überwachung der ihm vorgegebenen Werte über induktive Beeinflussung der Zentral logik erfolgt.13.) Upper valve part at least according to one of the preceding claims, characterized in that a variable measuring sensor built into the upper part of the valve the monitoring of the values given to it via inductive influencing of the central logic takes place. 14. ) Ventil-Oberteil zumindest nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Ventil-Oberteil eingebauter variabler Meßsensor die Überwachung der ihm ?I 3 r gegebenen Werte über kapazitive Beeinflussung der Zentral logik erfolgt.14.) Upper valve part at least according to one of the preceding claims, characterized in that a variable measuring sensor built into the upper part of the valve the monitoring of the values given to him? I 3 r via capacitive influencing of the Central logic takes place. 15.) Ventil-Oberteil zumindest nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß ein im Ventil-Oberteil eingebauter, variabler Meßsensor die Überwachung der ihm vorgegebenen Werte über optische Beeinflussung der Zentral logik erfolgt.15.) Upper valve part at least according to one of the preceding claims, characterized in that a variable measuring sensor built into the upper part of the valve the monitoring of the values given to it via optical influencing of the central logic takes place. 16.) Ventil-Oberteil zumindest nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Ventil-Oberteil eingebauter, variabler Meßsensor die Überwachung der ihm vorgegebenen Werte über Veränderung von ohm ' aschen Widerständen vorgenemmen wird.16.) Upper valve part at least according to one of the preceding claims, characterized in that a variable measuring sensor built into the upper part of the valve the monitoring of the given values by changing ohmic resistances is vorgenemmen. 17.) Ventil-Oberteil zumindest nach einm dervorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Venti lobertei 1 Wandler eingebaut sind, die sichtbares und unsichtbares Licht in elektrische Energie umwandeln um die eingebaute Batterie aufzuladen.und zu regenerieren.17.) Upper valve part at least according to one of the preceding claims, characterized in that in the Venti lobertei 1 transducers are installed, the visible and convert invisible light into electrical energy around the built-in battery to recharge. and regenerate. 18. )Ventil-Oberteil zumindest nach einem der vcrstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß im Ventiloberteil ein Meßsensor angebracht ist, der die Temperatur mißt, die das Medium besitzt, welches das Ventil durchströmt.18.) Upper valve part according to at least one of the preceding claims characterized in that a measuring sensor is mounted in the upper valve part, the measures the temperature possessed by the medium flowing through the valve. 19.) Ventil-Oberteil zumindest nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die im Ventil-Oberteil eingebaute Meßvorrichtung der Venti Istel lung sowie der durch den Medien-Meß-Sensor festgestellten Werte die Messung der Wärmemengenabgabe ermöglicht ist und zur Weiterleitung an ein Meß-Zählwerk bere itsteht.19.) Upper valve part at least according to one of the preceding claims, characterized in that by the measuring device built into the upper part of the valve the valve position as well as the values determined by the media measuring sensor the measurement of the amount of heat released is enabled and for forwarding is available to a measuring counter. 20.) Ventil-Oberteil zumindest nach einm der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine im Ventil-Oberteil eingebaute Logik bei Anbringung von mehreren Ventil-Oberteilen in einer gemeinsam zu messenden Einheit eine Zusammenschaltung der in Ansprch 19 angeführten Wärmemengen-Abgabemessung durch die im Ventil-Oberteil vorhandene Logik ohne gegenseitige Beeinflussung eine Sammelmessung der Wärmemengenabgabe ermöglicht ist.20.) Upper valve part at least according to one of the preceding claims, characterized in that by a built-in logic in the valve upper part when attached an interconnection of several upper valve parts in one unit to be measured together the heat output measurement mentioned in claim 19 by the in the valve upper part existing logic without mutual influence a collective measurement of the amount of heat output is made possible. 21.) Ventil- Oberteil zumindest nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zur Meßverfeinerung die Werte der Differenz der variablen Meßsensoren Verwendung finden.21.) Upper valve part at least according to claim 19, characterized in that that the values of the difference of the variable measuring sensors are used to refine the measurement Find. 22.) Ventil- Oberteil zumindest nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine eingebaute Logik durch externe Ansteuerung eine vorher bestimmte Adresse (Steueradresse) aktiviert.22.) Upper valve part at least according to one of the preceding claims, characterized in that a built-in logic by external control one previously determined address (control address) activated. 23.) Ventil-Oberteil zumindest nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß eine eingebaute Logik außergewöhnl iches Temperaturverhalten oder Kl imaverhalten des zu überwachenden Raumes extern zur Meldung bringt.23.) Upper valve part at least according to one of the preceding claims, characterized in that a built-in logic extraordinary temperature behavior or reports the climate behavior of the room to be monitored externally. 24.) Ventil-Oberteil zumindest nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, iß eine eingebaute Logik wunschgemäß durch eine extern herbeigeführte Befehlsadresse des Ventil-Oberteiles durch An-Anbringung eines Adapters auch elektrische Kontakte selektiert zum Ansprechen bringt.24.) Upper valve part at least according to one of the preceding claims, characterized in that a built-in logic is desired by an externally induced one Command address of the upper part of the valve by attaching an adapter, also electrical Brings selected contacts to address.
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