DE3604118C2

DE3604118C2 -

Info

Publication number: DE3604118C2
Application number: DE19863604118
Authority: DE
Inventors: Robert 7706 Honstetten De Birkmeyer
Original assignee: Robert 7706 Honstetten De Birkmeyer
Current assignee: BIRKMEYER, ROBERT, 7706 EIGELTINGEN, DE
Priority date: 1986-02-10
Filing date: 1986-02-10
Publication date: 1992-04-30
Also published as: EP0293376A1; WO1987001902A3; AU7023487A; DE3604118A1; JPH01501516A; WO1987001902A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Personenschutzvorrichtung für ein elek trisches Gerät.

Alle Haushalte sind heutzutage mit elektrischen Sicherungen ausge rüstet, die eine Überlastung der Stromversorgungsleitungen verhin dern und beispielsweise bei einem Kurzschluß die Stromversorgung unterbrechen.

Wenn ein angeschlossenes elektrisches Gerät, etwa ein Fön, ins Wasser, z. B. in eine gefüllte Badewanne, ein Spülbecken oder einen Eimer fällt, so fließt dadurch gegenüber den Verhältnissen in Luft nur so wenig erhöhter Strom, daß übliche Haushaltssicherungen davon nicht ausgelöst werden.

In manchen Haushalten sind sogenannte Fehlerstromschutzschaltungen installiert, die einen Schutzschalter aufweisen, der auslöst, d. h. die Spannungsversorgung abschaltet, sobald über geerdete Teile außerhalb des Betriebsstromkreises ein über einen bestimmten gewählten Wert hinausgehender Fehlerstrom fließt.

Aber auch solche Schutzschaltungen können nicht alle Elektrounfälle vermeiden. Eine Fehlerstromschutzschaltung spricht beispielsweise nicht an, wenn ein Gerät mit nur zweiadrigem Anschluß, also ohne soge nannten Schutzkontakt, in einen Wassereimer oder in eine geerdete, wassergefüllte Badewanne fällt, die ein Abflußsystem aus Kunststoff rohren aufweist. Aufgrund der guten Isolationswirkung der Emaille fließt nur ein so geringer Strom über die geerdete Badewanne ab, daß dieser von den üblichen Fehlerstromschutzschaltungen nicht erfaßt wird; eine Abschaltung der Spannungsversorgung findet demnach nicht statt.

Aufgrund dieser Tatsache sind Personen gefährdet, die sich in der Badewanne befinden oder die versuchen, das eingesteckte Gerät aus der gefüllten Badewanne oder einen Wassereimer zu hohlen.

In der US-PS 44 64 582 und in der DE 26 31 785 C1 werden Personenschutz vorrichtungen für elektrische Geräte (Haartrockner bzw. Luftsprudel massagegerät) beschrieben, deren Feuchtigkeitsfühler jeweils aus zwei gegeneinander isolierten Teilen bestehen. Im Fehlerfall, d. h. bei Eindringen von Wasser in die genannten elektrischen Geräte, werden die hieraus resultierenden Widerstandsänderungen zwischen den Teilen der Feuchtigkeitsfühler festgestellt und zur Bildung von Abschalt signalen für die Stromversorgung der Geräte benutzt. Die hierzu er forderlichen Auswerte- und Abschalteinheiten sind im Falle der DE 26 31 785 C2 mit dem Gerätestecker zu einer Baueinheit zusammengefaßt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Personenschutzvorrichtung zu schaf fen, die auf jeden Fall verhindert, daß Personen zu Schaden kommen, wenn ein eingestecktes elektrisches Gerät ins Wasser gelangt, sei es in eine Badewanne, ein Spülbecken oder einen Wassereimer.

Diese Aufgabe wird bei einer Personenschutzvorrichtung der o. g. Art gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Lösung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 9 angegeben.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Perso nenschutzschaltung in dem Gehäuse des der Spannungsversorgung die nenden Steckers des zugehörigen Geräts untergebracht. Das hat den Vorteil, daß der Benutzer des Geräts unabhängig von den Gegebenhei ten des jeweiligen Hausanschlusses optimal gegen Elektrounfälle ge schützt ist, denn überall wo er sein Gerät benutzt, kann die Personen schutzschaltung in Funktion treten und notfalls die Spannungsversor gung des Geräts abschalten.

Der Aufbau der Personenschutzvorrichtung ist so gewählt, daß vorhan dene Sicherungen und Fehlerstromschutzschaltungen in ihrer Funktion in keiner Weise beeinträchtigt werden. Es wird also lediglich eine zusätzliche Sicherheit für den Benutzer elektrischer Geräte erreicht, ohne die Wirkung bestehender Schutzeinrichtungen zu schmälern.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Personenschutzschal tung mit nur einer als Relais ausgebildeten Schalteinrichtung vorge sehen, die ebenfalls in dem Stecker des zugehörigen Gerätes unterbring bar ist, aber weniger Raum einnimmt. Ansonsten ist das Arbeitsprinzip ähnlich dem o. g. Ausführungsbeispiel.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Selbsthaltung der Schalteinrichtung im zweiten, aktivierten Schaltzustand dadurch er reicht, daß eine Spannungsversorgung der Schaleinrichtung über einen zwischen Phase und Neutralleiter liegenden Transformator sicherge stellt wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Ausführungsbeispiele dar stellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Personenschutzvorrichtung, bei der ein vorhandener Schutzkontakt zur Gewinnung eines Be zugspotentials herangezogen wird;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Personenschutzvorrichtung, bei der der Neutralleiter zur Gewinnung eines Bezugspotentials herangezogen wird;

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Personenschutzvorrichtung, bei der die Phase zur Gewinnung eines Bezugspotentials heran gezogen wird;

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel der Personenschutzvorrichtung, die mit nur einer Schalteinrichtung ausgerüstet ist, und

Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Personenschutzvorrichtung, bei der die Schalteinrichtung im zweiten, aktivierten Schalt zustand über einen Transformator versorgt wird.

Alle Figuren zeigen die Personenschutzvorrichtung in einem ersten, inaktivierten Schaltzustand.

Fig. 1 zeigt eine Personenschutzvorrichtung 2 mit einer als Relais ausgebildeten ersten Schalteinrichtung R 1, deren Schaltspule einer seits über eine Sicherheitsleitung 4 mit dem zugehörigen, lediglich skizziert dargestellten Gerät 6 und andererseits mit einem Bezugs potential am Schaltpunkt 8 und über diesen mit dem Schutzkontakt 20 verbunden ist. Die Sicherheitsleitung 4 endet im Inneren des Ge räts 6 und weist mindestens einen blanken, unisolierten Bereich in der Nähe stromführender Teile, etwa des Motors oder der Heizdrähte eines Föns, auf, ohne diese zu berühren. Wenn nun das mit der Spannungs versorgung, also dem Haushaltsnetz verbundene Gerät 6 ins Wasser fällt, fließt ein Strom von der Phase 10 im Gerät über das Wasser zur Sicher heitsleitung 4 und über die Spule der ersten Schalteinrichtung R 1 zum Schaltpunkt 8 und weiter zum Schutzkontakt 20. Dieser Strom fließt auch, wenn das Gerät 6 durch einen am Gerätegehäuse angebrach ten Schalter abgeschaltet ist. Daraufhin zieht das Relais R 1 an und betätigt den zugehörigen Schließ-Kontakt s 1.

Dadurch wird die ebenfalls als Relais ausgebildete zweite Schaltein richtung R 2 betätigt, die zwischen Phase 10 und Neutralleiter 12 liegt. Die zweite Schalteinrichtung R 2 hat drei Kontakte, einen Schließ-Kon takt s 2 und zwei Öffner-Kontakte Ö 21 und Ö 22. Wenn das Relais R 2 über das Relais R 1 betätigt wird, schließt der Schließ-Kontakt s 2, so daß das Relais R 2 mit der Phase 10 und dem Neutralleiter 12 verbunden ist und sich selbst aktiviert. Auf diese Weise wird eine Selbsthal tung der zweiten Schalteinrichtung R 2 erreicht. Gleichzeitig werden aber auch die Öffner Ö 21 und Ö 22 betätigt und die Spannungsversorgung des Geräts 6 unterbrochen. Die Person, die das Gerät bedient, ist also sofort gegen den Einfluß von Spannung bzw. Strom geschützt.

Dadurch, daß die Spannungsversorgung des Geräts 6 unterbrochen ist, fällt auch das Relais R 1 ab, der Schließ-Kontakt s 1 öffnet und betä tigt das Relais R 2 nicht mehr. Aufgrund der Selbsthaltung über den Schließ-Kontakt s 2 bleibt aber das Relais R 2 in dem zweiten, aktivier ten Schaltzustand und sorgt so dafür, daß das Gerät 6 abgeschaltet bleibt.

In den Fig. 2 und 3 sind zwei weitere Schaltungsversionen darge stellt.

Bei fehlendem Schutzleiter 20, oder um eine Beschaltung des Schutz leiters 20 zu vermeiden, kann als Bezugspotentional der ersten Schalt einrichtung R 1 auch die Phase 10 (vgl. Fig. 2) oder der Neutralleiter 12 (vgl. Fig. 3) gewählt werden. Dabei muß die Spule der ersten Schalt einrichtung R 1 so mit den Öffnerkontakten Ö 21 und Ö 22 des Relais R 2 verbunden werden, daß das Relais R 1 spannungslos ist, wenn die zweite Schalteinrichtung R 2 aktiviert ist. Das heißt, statt am Schaltpunkt 8 kann die Spule des Relais R 1 dann über den Schaltpunkt 14 mit der Phase 10 (vgl. Fig. 2) oder über den Schaltpunkt 16 mit dem Neutralleiter 12 (vgl. Fig. 3) verbunden werden.

Wenn das Gerät 6 mit der Beschaltung gemäß Fig. 2 ins Wasser fällt, fließt ein Strom über die Phase 10, den Schaltpunkt 14 zur ersten Schalteinrichtung R 1, über die Sicherheitsleitung 4 in das Gerät 6 und durch das Wasser zum Neutralleiter 12 im Gerät 6, so daß die erste Schalteinrichtung R 1 betätigt und die Spannungsversorgung über die zweite Schalteinrichtung R 2 durch deren Öffner-Kontakte Ö 21 und Ö 22 abgeschaltet wird.

Fällt das Gerät 6 mit der Schaltung gemäß Fig. 3 ins Wasser, so fließt ein Strom über die Phase 10 ins Gerät 6, über das Wasser im Gerät 6 und die Sicherheitsleitung 4 in die erste Schalteinrichtung R 1 und weiter zum Schaltpunkt 16 in den Neutralleiter 12. Dadurch wird die erste Schalteinrichtung R 1 und damit auch die zweite Schalteinrich tung R 2 betätigt und die Stromversorgung des Gerätes 6 abgeschaltet.

Die Schaltungen gemäß Fig. 2 und 3 ermöglichen einen optimalen Personenschutz gegen Elektrounfälle auch in den Fällen, in denen die Hausanschlüsse einen Schutzkontakt nicht vorsehen oder in denen der Schutzkontakt nicht beschaltet werden soll.

Die Selbsthaltung der zweiten Schalteinrichtung R 2 kann - wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt - so ausgelegt sein, daß das zugehörige Gerät 6 abgeschaltet bleibt, bis die Stromversorgung der Personenschutz schaltung 2 unterbrochen wird.

Vorzugsweise ist die Personenschutzschaltung in dem Gehäuse 24 des der Spannungsversorgung dienenden Steckers 18 des zugehörigen Geräts 6 untergebracht.

Die Personenschutzschaltung schaltet bei den gezeigten Schaltungs versionen aufgrund der Selbsthaltung der zweiten Schalteinrichtung R 2 das zugehörige Gerät 6 so lange ab, bis der Stecker 18 aus der Steckdose gezogen wird.

Es kann aber auch eine spezielle Schalteinrichtung verwendet werden, die - eventuell mechanisch - auch beim Herausziehen des Steckers 18 in aktivierten Schaltzustand gehalten wird, wenn die erste Schaltein richtung R 1 einmal betätigt wurde. Dadurch wird verhindert, daß das nasse, eventuell schadhafte Gerät erneut in Betrieb genommen werden kann.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Personenschutz schaltung 2 dargestellt, bei dem gleiche Teile mit gleichen Bezugs zeichen wie in den Fig. 1 bis 3 bezeichnet sind. Bei der Personen schutzschaltung 2 gemäß Fig. 4 ist nur eine einzige, als Relais aus gebildete Schalteinrichtung R 3 vorgesehen. Dieses Ausführungsbeispiel hat daher gegenüber den oben dargestellten Beispielen einen gerin geren Platzbedarf und ist leichter in dem Gehäuse 24 eines Steckers 18 unterzubringen.

Das dargestellte Relais R 3 weist drei Kontakte auf, nämlich einen Umschalt-Kontakt u 3 und zwei Öffner-Kontakte Ö 31 und Ö 32. Gelangt das Gerät 6 in eingestecktem Zustand ins Wasser, so fließt in einem ersten, inaktivierten Schaltungszustand der Schalteinrichtung R 3 ge mäß Fig. 4 über die Phase 10, das Wasser im Gerät 6 und die Sicher heitsleitung 4 sowie den Umschaltkontakt u 3 ein Strom in die Spule der Schalteinrichtung R 3 und von dort zum Neutralleiter 12. Dadurch wird die Schalteinrichtung R 3 in ihren zweiten, aktivierten Schalt zustand gebracht, das Relais R 3 zieht an. Die Spule des Relais R 3 wird dann gemäß Fig. 4 über einen Vorwiderstand 22 und über den Um schaltkontakt u 3 mit Spannung versorgt und bleibt somit selbsthal tend im aktivierten Schaltzustand. Gleichzeitig werden die zugehöri gen Öffner-Kontakte Ö 31 und Ö 32 betätigt und das Gerät 6 von der Spannungsversorgung über die Phase 10 und den Neutralleiter 12 abge trennt. Aufgrund der Selbsthaltung bleibt das Relais R 3 so lange in aktiviertem Schaltzustand, wie dessen Spannungsversorgung aufrecht erhalten wird. Durch Herausziehen des Steckers 18 fällt das Relais R 3 ab und gelangt wieder in den ersten, inaktivierten Schaltzustand.

Die Schalteinrichtung R 3 kann aber auch so ausgebildet werden, daß sie beispielsweise mechanisch in aktiviertem Schaltzustand gehalten wird, bis sie durch Eingriff eines Fachmanns zurückgesetzt wird. Damit wird der Benutzer gezwungen, das durch die Personenschutzschaltung 2 abgeschaltete Gerät 6 zu einem Fachmann zu bringen, der es vor dem Zurückstellen der Schalteinrichtung R 3 auf Schäden untersuchen kann.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 5 ist an Stelle der in Fig. 4 dargestell ten Schalteinrichtung R 3 eine als Relais ausgebildete Schalteinrich tung R 4 vorgesehen, die neben einem Umschaltkontakt u 4 und zwei Öffner- Kontakten Ö 41 und Ö 42 einen zusätzlichen Öffner-Kontakt Ö 43 aufweist, der das Relais R 4 im zweiten, aktivierten Schaltungszustand der Schalt einrichtung R 4 vom Neutralleiter 12 trennt und damit verhindert, daß beim Umpolen des Steckers 18 ein Strom über den der Selbsthaltung dienenden Transformator 26 ins Wasser fließt. Bei Versuchen mit nor malem Leitungswasser und einem Fön werden das Relais R 4 - wie schon das Relais R 1 und R 3 - sowie der Transformator 26 für 24 V ausgelegt.

Zusätzlich kann gemäß Fig. 5 noch eine den Umschalt-Kontakt u 4 über brückende Prüftaste 28 vorgesehen werden, mit der die Funktion der Personenschutzschaltung 2 vor oder während des Betriebes des zuge hörigen elektrischen Geräts 6 geprüft werden kann.

Ohne weiteres können zum Aufbau dieser Personenschutzschaltung an stelle der Relais auch elektronische Bauteile wie beispielsweise Thyristoren, Triacs, und bei entsprechender Beschaltung auch Opto koppler oder Kapazititivinitiatoren verwendet werden, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen würde.

Auf jeden Fall wird mit Hilfe der Personenschutzschaltung 2 verhin dert, daß der Benutzer eines elektrischen Gerätes Strom oder Span nung ausgesetzt wird, wenn das elektrische Gerät 6 in ein leitendes Medium wie Wasser fällt, auch wenn übliche Haushaltssicherungen und Fehlerstromschutzschaltungen nicht ansprechen.

Claims

1. Personenschutzvorrichtung für ein elektrisches Gerät, dadurch gekennzeichnet, daß eine von dem elektrischen Gerät (6) zu einer Personenschutzschal tung (2) verlaufende Sicherheitsleitung (4), die im Inneren des Geräts (6) mindestens einen stromführende Teile nicht berührenden, unisolierten Bereich aufweist, im Anschlußkabel zum Ge rät (6) entweder als zusätzliche, mindestens dritte Ader mitgeführt oder als Schirmleiter über der Phase (10) und dem Neutralleiter (12) ausgebildet wird, und daß zur Personenschutzschaltung (2) eine mit der Sicherheitsleitung (4) und einem Bezugspotentional verbundene erste Schalteinrichtung (R 1) sowie eine von der ersten Schalteinrichtung (R 1) betätigbare zweite Schalteinrichtung (R 2) gehören, wobei die erste Schalteinrichtung (R 1) im Fehlerfall auf eine daraus resultierende Potentionaldifferenz zwischen dem un isolierten Bereich der Sicherheitsleitung (4) und dem Bezugspoten tional anspricht und durch Aktivierung der zweiten Schalteinrichtung (R 2) das elektrische Gerät (6) von der Phase (10) und dem Neutral leiter (12) der Netzversorgung galvanisch trennt.

2. Personenschutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schalteinrichtung (R 2) so ausgebildet ist, daß sie das elektrische Gerät (6) im Fehlerfall endgültig von der Spannungs versorgung trennt.

3. Personenschutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Hilfe einer Prüftaste auf ordnungsgemäße Funktion überprüft werden kann.

4. Personenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Personenschutzschaltung (2) an jeder beliebigen Stelle zwi schen Elektrizitätserzeugung und elektrischem Gerät (6) unterbring bar ist.

5. Personenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugspotential mit dem des Schutzleiters (PE-Leiter) (20) der elektrischen Spannungsversorgung des elektrischen Geräts (6) übereinstimmt.

6. Personenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugspotentional unabhängig vom Schutzleiter (PE-Leiter) (20) gewählt wird.

7. Personenschutzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Bezugspotential die Phase (10) der Netzversorgung verwen det wird.

8. Personenschutzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Bezugspotentional der Neutralleiter (12) der Netzversorgung verwendet wird.

9. Personenschutzvorrichtung für ein elektrisches Gerät, gekennzeichnet durch eine vom elektrischen Gerät (6) zu einer Personenschutzschaltung (2) verlaufende Sicherheitsleitung (4), die im Inneren des elektrischen Geräts (6) mindestens einen stromführende Teile nicht berührenden, unisolierten Bereich aufweist und in Anschlußkabel zum elektrischen Gerät (6) entweder als zusätzliche, mindestens dritte Ader mitgeführt wird oder als Schirmleiter über der Phase (10) und dem Neutralleiter (12) gebildet wird, und eine Schalteinrichtung (R 3), deren erster An schluß mit einem Bezugspotentional (10, 12) verbunden ist und deren zweiter Anschluß im inaktivierten Schaltzustand mit der Sicherheits leitung (4) in Verbindung steht, wobei im aktivierten Schaltzustand die Verbindung zur Sicherheitsleitung (4) gelöst, das elektrische Gerät (6) mittels galvanisch öffnender Kontakte (Ö 31, Ö 32) von Phase (10) und Neutralleiter (12) der Spannungsversorgung getrennt und die Schalteinrichtung (R 3) über einen Vorwiderstand (22) in Selbsthaltung gebracht wird.

10. Personenschutzvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (R 3) durch Trennen der Phase (10) und/oder Neutralleiter (12) in den inaktivierten Schaltzustand zurückführbar ist.

11. Personenschutzvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (R 3) so ausgebildet ist, daß sie das elek trische Gerät (6) endgültig von der Spannungsversorgung trennt.

12. Personenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie an jeder beliebigen Stelle zwischen Elektrizitätserzeugung und elektrischen Gerät (6) unterbringbar ist.

13. Personenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schalteinrichtung (R 3) als Spule ausgebildet ist, die durch das erwirkte Magnetfeld einen Umschaltkontakt (u 3) und zwei Öffnerkontakte (Ö 31 und Ö 32) zur galvanischen Trennung des Geräts (6) von der Phase (10) und Neutralleiter (12) führt.

14. Personenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anschluß der Schalteinrichtung (R 3) mit dem Neutral leiter (12) der Spannungsversorgung verbunden ist und daß im akti vierten Schaltzustand der zweite Anschluß über einen Umschaltkontakt (u 3) und über den Vorwiderstand (22) mit der Phase (10) verbunden ist und hierdurch die Versorgungsspannung der Schalteinrichtung (R 3) an die Netzspannung angepaßt wird.

15. Personenschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anschluß der Schalteinrichtung (R 4) mit dem Neutral leiter (12) der Spannungsversorgung verbunden ist und im aktivierten Schaltzustand der zweite Anschluß über einen Umschaltkontakt (u 4) und über einen Transfor mator (26) mit Spannung versorgt wird.

16. Personenschutzvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine im Gehäuse (24) des Gerätesteckers (18) untergebrachte Perso nenschutzschaltung (2).

17. Personenschutzschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbau der Personenschutzschaltung elektronische Bauteile wie beispielsweise Thyristoren, Triacs und bei entsprechender Beschal tung auch Optokoppler und Kapazitivinitiatoren verwendet werden.