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System zum Abschalten von elektrischen Geräten bei auftre-
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tendem elektrisch leitendem Medium, wie Wasser, und znm gegebenenfalls
Abschalten von einschlägigen Versorgungsleitungen Die Erfindung bezieht sich auf
ein System nach Oberbegriff des Patentanspruches 1. Es sind Systeme zum Abschalten
von elektrischen Geräten bekannt, die tunlichst gleich bei der Elektroinstallation
mit zu installieren sind (DE-OS 28 34 590). Sie bestehen im wesentlichen aus einem
wasserempfindlichen Sensor, der mit einem Warn- und Schaltgerät verbunden ist, an
dem wiederum die abzuschaltenden Verbraucher angeschlossen sind (DE-OS 29 24 207).
Es ist auch das Abschalten von Wasserleitungen durch Magnetventile bekannt, die
von einem an das Leitungssystem angesteckten Warn- und Schaltgerät aus durch Ausschalten
oder Einschalten der Stromversorgung betätigt werden. Solche Geräte sind auf dem
Markt.
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Es ist auch möglich, von einem an das Leitungsnetz angesteckten Schaltgerät
aus die Stromversorgung von Geräten und von Magnetventilen, zu denen gesonderte
Leitungen vom Schaltgerät aus geführt sind, zu steuern.
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Bei den geschilderten Steuereinrichtungen ist es nachteilig, daß eine
Uberwachungseinrichtung erforderlich ist, die nicht nur aus einem Sensor besteht,
sondern auch aus einem extra anzuordnenden Gerät mit einer umfangreichen
Schaltvorrichtung
und sonstigen elektrischen oder elektronischen Bauelementen, von denen einige auch
ein akustisches oder optisches Warngerät bilden können. Hierbei sind gesonderte
Leitungen vom Oberwachungsgerät zum überwachten Gerät oder zu den Magnetventilen
zu verlegen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zu entwickeln,
das elektrische Geräte bei auftretendem elektrisch leitendem Medium, wie Wasser,
abschalten kann und das gegebenenfalls einschlägige Leitungen abschalten-kann, das
mit einem Sensor für das Medium auskommt, keine gesonderten Leitungen vom überwachten
Gerät bzw. Magnetventil zum Uberwachungsgerät benötigt und das sich über Steckdosen
oder einer anderen Anschlußstelle an ein vorhandenes Installationsnetz anschließen
läßt.
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Die Lösung der geschilderten Aufgabe erfolgt nach der Erfindung durch
ein System mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Danach wird durch
eine Sensorkontaktstrecke das Auftreten von beispielsweise Wasser dadurch erfaßt,
daß die Sensorkontaktstrecke der Funktion nach zwischen zumindest einem Außenleiter
einer durch Fehlerstromschutzschalter abgesicherten Installationsanlage und einem
Schutzleiter angeordnet ist. Diese Installationsanlage kann beispielsweise eine
Hausinstallation oder ein Teilnetz dieser Installation sein. Die einschlägigen Wasserleitungen
können durch Magnetventile geschlossen werden, die an der Installationsanlage angeschlossen
sind und deren Offenstellung bei Erregung vorliegt. Wenn der Sensor dieses Systems
durch auftretendes Wasser in den leitfähigen Zustand überführt wird, gelangt über
den Schutzleiter ein Strom, der das magnetische Gleichgewicht im Summenstromwandler
des die Installationsanlage ohnehin
schützenden Fehlerstromschutzschalters
stört und über dessen Auslöser und Schaltschloß das nachgeordnete Installationsnetz
abschaltet. Dadurch schließen auch gegebenenfalls eingesetzte Magnetventile.
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Beim erfindungsgemäßen System werden also ohnehin vorhandene Fehlerstromschutzschalter
als Schalteinrichtung herangezogen.
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Es ist eine Einrichtung zum Fernabschalten von Verbrauchern bekannt
(DE-PS 27 40 744), die sich in Steckdosen einstecken läßt und bei Betätigung von
Hand einen Fehlerstrom hervorruft, der einen vorgeschalteten Fehlerstromschutzschalter
zum Ansprechen bringt. Dadurch lassen sich Leitungsnetze, in denen diese Einrichtung
angeschlossen ist, von Hand abschalten. Eine weitergehende Ubereinstimmung mit dem
erfindungsgemäßen System liegt nicht vor.
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Das erfindungsgemäße System weist den Vorteil auf, daß außer einem
Sensor keine gesonderten Bauteile oder Leitungen vom überwachten Gerät bzw. Magnetventil
bis zum Uberwachungssystem erforderlich sind. Vielmehr genügen Versorgungsleitungen
zu denen an der nächsten Steckdose oder Anschlußstelle Zugriff besteht.
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Die in den leitfähigen Zustand überführbare Kontaktstrecke und gegebenenfalls
eine Verstärkereinrichtung kann einer an Steckdosen der Installationsanlage ansteckbaren
Sensoreinrichtung zugeordnet werden. Hierbei sind dezentralisierte Bauteile möglich
als auch eine zentrale Unterbringung in einem gemeinsamen Gehäuse. Eine solche Einrichtung
in einem Gehäuse kann entsprechend den Merkmalen des Anspruches 3 ausgebildet sein.
Mit schwächsten
Sensorströmen können damit Ströme einer solchen
Stärke erzeugt werden, die zum Ansprechen eines vorhandenen Fehlerstromschutzschalters
ausreichen. Wichtiger ist noch, daß durch den Netztransformator Spannungsspitzen
aus dem Netz in einen für Halbleiterventile ungefährlichen Spannungsbereich transformiert
werden.
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Verständlicherweise ist es auch möglich, ein zu schützendes Gerät
über einen zusätzlichen Fehlerstromschutzschalter anzuschließen, der eine höhere
Empfindlichkeit hat als der in der Installationsanlage fest installierte, wenn man
den Betriebszustand der übrigen Installationsanlage beim Abschalten aufrechterhalten
möchte. Andererseits können in einer Installationsanlage üblicherweise mehrere durch
Fehlerstromschutzschalter geschützte Teilnetze vorhanden sein, so daß eine Abschaltung
eines Teilnetzes die übrigen Teilnetze nicht beeinträchtigt.
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Man kann auch mit zwei gleich empfindlichen Fehlerstromschutzschaltern
in Serie arbeiten und dennoch ein Teilnetz abschalten, wenn man Fehlerstromschutzschalter
mit gegensätzlich polarisierten Auslösern verwendet. Im Sensor können hierzu elektrische
Ventile angeordnet werden, die nur solche Halbwellen zulassen, auf die der nachgeordnete
Fehlerstromschutzschalter anspricht. Man kann dadurch die jeweils gewünschte höchste
Empfindlichkeit auch zum Abschalten des Teilnetzes nutzen.
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Durch eine Einrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 3 erfolgt eine
zusätzliche Warnung, insbesondere beim Wiedereinschalten des abgeschalteten Installationsnetzes,
die optisch oder akustisch sein kann. Durch die Ausgestaltung der Einrichtung nach
Anspruch 5 wird sichergestellt, daß auch bei ungünstigen Betriebssituationen die
Warnung beim Wiedereinschalten des abgeschalteten Netzes oder Teilnetzes sicher
erfolgt.
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Die Erfindung soll anhand von in der Zeichnung grob schematisch wiedergegebenen
Ausführungsbeispielen näher erläutert werden: In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau
des Systems veranschaulicht.
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In Fig. 2 ist eine Sensoreinrichtung für das System nach Fig. 1 im
Schaltbild dargestellt.
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In Fig. 3 ist der Einsatz eines Signalgebers veranschaulicht, der
selektiv anzeigt, ob das System infolge von zu überwachendem Medium angesprochen
hat.
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Das System nach Fig. 1 kann ein elektrisches Gerät 1 bei auftretendem
Wasser durch einen Sensor 2 mittels einer auf dem Fußboden aufliegenden Sensorkontaktstrecke
3 elektrisch abschalten.-Durch ein in der Wasserleitung 4 angeordnetes Magnetventil
5 kann auch die einschlägige Wasserleitung geschlossen werden. Das System nach Fig.
1 arbeitet mit der vorhandenen Installationsanlage 6, die durch einen Fehlerstromschutzschalter
7 verbraucherseitig abgesichert ist. Der Sensor 2 und das elektrische Gerät 1, beispielsweise
ein Geschirrspüler, sind an die Installationsanlage 6 an Steckdosen 8 angeschlossen.
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Die Installationsanlage 6, beispielsweise eine Hausinstallation oder
ein Teilnetz derselben, weist einen Außenleiter 9 und einen Mittelleiter 10 auf,
an dem geerdet ein Schutzleiter 11 angeschlossen ist. Außenleiter 9 und Mittelleiter
10 stellen die Betriebsleiter dar, die durch den Summenstromwandler 12 des Fehlerstromschutzschalters
7 hindurchgeführt sind. Wenn Strom über den Schutzleiter 11 und nicht über die Betriebsleiter
zurückfließt, spricht der Auslöser 13 des Fehlerstromschutzschalters an und ein
Schaltschloß 14 entklinkt und öffnet die Kontakte 15. Dieser Zustand -tritt nicht
nur bei Fehlern in der Anlage ein, sondern auch dann, wenn die Sensorkontaktstrecke
3 bei
auftretendem Wasser in den leitfähigen Zustand überführt
wird.
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Die Sensoreinrichtung 2 kann entsprechend Fig. 2 ausgebildet sein.
Die Sensorkontaktstrecke 3 ist danach im Sekundärkreis, auf der Niederspannungsseite,
eines Netztransformators 16 im Steuerkreis einer Verstärkereinrichtung 17 angeordnet.
Die Verstärkereinrichtung wird durch die Transistoren 18, z. B. ein D-MOS-Bauelement,
und 19 gebildet. Im Lastkreis der Verstärkereinrichtung 17 ist die einseitig mit
dem Schutzleiter 11 verbundene Sekundärwicklung 20 des Netztransformators 16 und
die Erregerwicklung 23 eines Relais 24 angeordnet. Die Kontaktstrecken 25 des Relais
24 sind zwischen den Polen der Primärwicklung 22 des Netztransformators 16 und dem
Schutzleiter 11 angeordnet. Dadurch kann man an der Sekundärwicklung 20 beispielsweise
eine Spannung von 20 Volt bereitstellen und bei einer schwachen Leitfähigkeit der
Sensorkontaktstrecke 3 schwächste Ströme so verstärken, daß ein vorhandener Fehlerstromschutzschalter
7 - nach Fig. 1 -zuverlässig anspricht.
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Ein akustisches oder optisches Warnsignal auch nach Wiedereinschalten
des abgeschalteten Fehlerstromschutzschalters, nachdem die Sensorkontaktstrecke
3 Wasser ermittelt hat, läßt sich durch weitere Maßnahmen nach Fig. 2 erzielen:
Das Relais 24 weist eine weitere Kontaktstrecke 26 auf, die einerseits mit dem Spannungspol
der Sekundärwicklung 2Q über die weiteren dargestellten Schaltungselemente verbunden
ist, dem Pol, der nicht mit dem Schutzleiter 11 verbunden ist. Diese weitere Kontaktstrecke
26 ist
über die Verbindungsstelle 27 auch mit der Relaiswicklung
23 verbunden. Andererseits ist die zusätzliche Kontaktstrecke 26 über die Erregerwicklung
28 eines Stromstoßschalters 29 mit dem Schutzleiter 11 verbunden. Eine umschaltbare
Kontaktstrecke 30 des Stromstoßschalters 29 ist zwischen einerseits der Verbindungsstelle
27 und andererseits dem Spannungspol der Sekundärwicklung 20 angeordnet.
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Die Kontaktstrecke 30 des Stromstoßschalters 29 ist in ihrer umgeschalteten
Stellung über einen Signalgeber 31, beispielsweise einen Summer, mit dem Schutzleiter
11 verbunden.
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Um aüch unter ungünstigen Betriebsbedingungen eine sichere Warnung
nach dem Wiedereinschalten des Fehlerstromschutzschalters - nach einer Abschaltung
infolge eines Signals von der Sensorkontaktstrecke 3 - zu erzielen, ist im Ausführungsbeispiel
parallel zur Erregerwicklung 28 des Stromstoßschalters 29 zwischen Schutzleiter
11 und der mit dem Spannungspol der Sekundärwicklung 20 verbundenen Leitung zur
Verbindungsstelle 27 - von Relaiswicklung 23 und der weiteren Kontaktstrecke 26
des Relais 24 - ein Kondensator 21 angeordnet. Seine. Kapazität ist so ausgewählt,
daß sie für eine Ladung ausreicht, die die Erregerwicklung 28 des Stromstoßschalters
29 zum Ansprechen bringt, wenn beim Abschalten durch den Fehlerstromschutzschalter
der Zweig mit dem Signalgeber 31 noch nicht eingeschaltet werden konnte.
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Der Sensor nach Fig. 2 funktioniert wie folgt: Bereits eine geringfügige
Benetzung der Kontakte der Sensorkontaktstrecke 3 mit etwa ausgelaufenem Wasser
läßt die Transistoren 18 und 19 durchschalten und das Relais 24 anziehen. - Mit
32 ist eine Freilaufdiode bezeichnet. Die
Kontaktstrecken 25 und
die weitere Kontaktstrecke 26, also die Arbeitskontakte, schließen, und es kommt
wegen der Widerstände 33 zu einem dosiertem Kurzschluß zwischen dem phasenführenden
Außenleiter 9 und dem Schutzleiter 11.
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Wenn die Sensoreinrichtung 2 anders an die Steckdose angesteckt ist,
erfolgt der Stromfluß zwischen dem zuvor als Mittelleiter 10 wirkenden Leiter und
dem Schutzleiter 11.
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Durch die Bmessung der Widerstände 33 kann man die Sensoreinrichtung
an die jeweilige Empfindlichkeit des vorhandenen Fehlerstromschutzschalters 7, nach
Fig. 1, anpassen. Wenn man mit zwei Fehlerstromschutzschaltern gleicher Empfindlichkeit
arbeitet, die gegensätzlich polarisierte Relais aufweisen, sorgen die nur in diesem
Fall vorhandenen Dioden 40 dafür, daß im Sensor 2 nur solche Halbwellen zugelassen
werden, auf die der zugeordnete Fehlerstromschutzschalter zum Schutz des Teilnetzes
anspricht.
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Mit dem Stromfluß zwischen Phase und Schutzleiter 11 wird gleichzeitig
das Stromstoßrelais 29 erregt, das dafür sorgt, daß die Verstärkereinrichtung 17
stromlos wird. Vorbereitend wird ein Signalgeber 31, im Ausführungsbeispiel ein
Summer, eingeschaltet. Spätestens danach fällt die Netzspannung weg, wenn der Fehlerstromschutzschalter
auslöst.
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Sollte die Netzspannung noch vor dem-Schalten der umschaltbaren Kontaktstrecke
30 wegfallen, sorgt der Kondensator 21 für die nötige Umschaltenergie. Mit dem Wiederkommen
der-Netzspannung beim Wiedereinschalten des Fehlerstromschutzschalters 7 wird dann
ein Warnsignal vom Signalgeber 31 abgegeben. Durch einen Rücksetztaster 34 nach
Fig. 2 kann das Warnsignal ausgeschaltet werden. Anderenfalls könnte auch die Sensoreinrichtung
2 nach Fig. 1 aus der Steckdose 8 herausgezogen werden.
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Der Netztransformator 16 setzt die Netzspannung auf ungefährlich kleine
Werte von beispielsweise 20 Volt herab Spannungsspitzen, wie sie auf dem Netz vorkommen,
bleiben dann sekundärseitig in einem Wertebereich, der die Transistoren 18 und 19
der Verstärkereinrichtung 17 nicht gefährden können.
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Je nach Länge bzw. Kapazität einer Fühlerleitung 35 von einem einer
Sensoreinrichtung zugeordneten Sensorglied mit der Sensorkontaktstrecke 3, kann
es vorteilhaft sein, Glättungskondensatoren 36 und 37 in der in Fig. 2 veranschaulichten
Schaltungsweise zu verwenden. Dadurch wird eine Auslösung bei schnellen Spannungsänderungen
verhindert. Mit 38 ist ein Schutzwiderstand bezeichnet.
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Verständlicherweise eignet sich das erfindungsgemäße System mit entsprechenden
Sensoren auch zum Erfassen anderer Medien als Wasser. Dabei kann die Sensorkontaktstrecke
in an sich bekannter Technik den jeweiligen Gegebenheiten angepaßt werden.
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Die Anzeigeeinrichtung 41 nach Fig. 3 arbeitet zusammen mit einem
Sensor 2 nach Fig. 2 bei Bestückung mit Dioden 40. Sie ist am Ort des zugeordneten
Fehlerstromschutzschalters 7 angebracht. Um nach Ansprechen des Fehlerstromschutzschalters,
der das Netz oder den Netzteil sichern soll, am Ort dieses Fehlerstromschutzschalters
erkennen zu können, daß es sich um eine Abschaltung durch das Sensorsystem gehandelt
hat, kann man das System folgendermaßen weiterbilden: Das Relais 24 nach Fig. 2
wird mit einer Abfallverzögerung versehen, wodurch die Verbindung sowohl über die
Leitung 9 als auch die Leitung 10 zum Schutleiter 11 über die Widerstände 33 und
die Dioden 40 noch während einer
gewissen Dauer nach Ansprechen
des Systems aufrechterhalten bleibt.
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Ein nur auf Gleichstrom ansprechendes Relais 42 nach Fig.
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3 geht dann in Selbsthaltung und betätigt einen Schalter 43, der in
Schließstellung den Haltestrom für das Relais 42 aufrechterhält und der eine Anzeigelampe
44 beaufschlagt. Die Diode 45 sorgt dafür, daß dem Relais 42 Gleichstrom angeboten
wird.
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8 Patentansprüche 3 Figuren