DE8207283U1 - Schutzvorrichtung mit einem selbsttätigen Auslösemechanismus für elektrische Anlagen - Google Patents

Description

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"Schutzvorrichtung mit einem selbsttätigen Auslösemechanismus für elektrische Anlagen"

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung mit einem

selbsttätigen Auslösemechanismus für elektrische Anlagen ■

bzw· Geräte, vorzugsweise für elektrische Heizgeräte zur I

Erwärmung von flüssigen Medien« insbesondere Tauchsieder |

zur Erwärmung von Wasser· Eine derartige Schutzvorrichtung I

kann auch für Schaltaufgaben bei Oberstrombelastung von \

elektrischen Anlagen, beispielsweise Sicherungen angewen- |

det werden· j

Elektrische Anlagen, vorzugsweise Heizgeräte zur Wasserer- \ Warnung, können grundsätzlich mit einer Schutzvorrichtung |

versehen sein, um 1» Falle unvorhergesehener 3etriebevor- |

fälle, insbesondere "Trockengehen" vorher genannter Geräte, |

ein Durchbrennen von in diesen Geräten angeordneten Heiz- |

körpern (Heizwendel) weitgehend auszuschließen· Mit diesen 1

Schutzvorrichtungen können sonit Brandgefahr und Unbrauch- |

barkeit der Geräte weitgehend vermieden werden» -

Ia Gegensatz zu allen anderen Elektrowärmegeräten bereitet
•in Einbau einer Schutzvorrichtung in eine« Tauchsieder gewisse Schwierigkeiten, die darin bestehen, daß ein Schalter j im Anschluß- oder Griffteil, welches sich an unbeheizten ^; Rohrenden befindet, angeordnet werden muß, während ein aus- '■

/,Säendes Organ (Fühler) möglichst nahe am thermischen Schwerpunkt (Signalstelle) angeordnet werden muß. Das wird aus der Tatsache deutlich« daß beim Betrieb an der Luft der Tauchsiedergriffbereich relativ kalt bleibt, während der Bereich, in dem der Heizkörper im Tauchsieder angeordnet ist, etwa schon 1173 K erreicht hat·

Daraus ergibt sich die Forderung, daß das Fühlorgan und der Schalter einer sogenannten Schutzvorrichtung funktionell miteinander verbunden sein müssen·

Weitere Forderungen sind, eine wasserdichte Anordnung der gesamten Schutzvorrichtung im Heizgerät und eine Betätigung des im Anschluß» bzw· Griffteil des Heizgerätes angeordneten Schalters von außen·

Diese Forderungen bedingen grundsätzlich einen erheblichen -Aufwand hinsichtlich Technologie und Material·

Die gegenwärtig bekannten Schutzvorrichtungen arbeiten nach unterschiedlichen Prinzipien, wie es beispielsweise die OE-PS 1074 778, 1099 661 (Prinzip einer Flüs3igkeits- oder Gasausdehnung); OE-OS 2104 618, 2238 341 (Temperaturregler oder Courjlemechanismen); OE-AS 1241 519 (Binstallkombination), OE-OS 2540 034 (Temperatursicherunp) und DD-PS 29 170 (Auslötprinzip) zeigen.

In den DE-PS 1074 778 (21 h, 13/17) und 1099 661 (21 h, 13/10) werden Schaltvorrichtungen offenbart, die nach einem FlQssigkeits- oder Gasausdehnungsprinzip arbeiten· Hierbei handelt es sich üb ein geschlossenes Gefäßsystem, das aus einem im Tauchsiedergriff angeordneten sogenannten Cruckgehäuse und eines außen ara Heizrohr angeordneten Kapillar- bzw· Teaperaturfüblrohr besteht·

Das Drkckgehäu3e ist als eine Springmembran ausgebildet« die bei bestimmten Druckverhältnissen reversibel in eine neue stabile Ruhelage springt· Das geschlossene Gefäßsystem ist mit einer Wärmeausdehnungsflüssigkeit gefüllt· Bei Überschreitung einer bestimmten Temperatür am Fühlrohrande expandiert das im Gefäßsystem eingebrachte Medium· Ein anschließend steigender Innendruck bewirkt ein sogenanntes Aufspringen der Membran in eine konvexe Ruhelage· Damit wird eine weitere Stromzufuhr zum Heizgerät unterbunden· Erst wenn mittels Schaltknopf die Membran in eine konkave ^Ruhe« lage gebracht wird« kann der Heizvorgang fortgesetzt werden?

Nachteilig dieser Schaltvorrichtung ist ihre relativ komplizierte Herstellung hinsichtlich Füllen einer definierten Ausdehnungsflüssigkeitsmenge in ein definiertes Volumen in das Gefäßsystem unter Vakuum.

Weiterhin ist diese Schaltvorrichtung für elektrische Anlagen bzw· Geräte kaum geeignet, wo Signalstelle und Schalter (Empfänger) auf Grund bestimmter Bedingungen lokal voneinander getrennt angeordnet werden müssen« Ferner ist die Anordnung des Temperaturfühlrohres außerhalb aa Heizrohr nicht vorteilhaft, da nicht immer vermeidbare Kalkrückstände und Deformierungen am Tauchsieder zu wesentlichen Funktionseinschränkungen führen können.

Weiterhin wird in einer DD-PS 29 170 {H05b, 1/02) eine Vorrichtung für Tauchsieder gegen "Trockengehen" nach einem Auslötprinzip dahingehend beschrieben, daß im Tauchsiedergriff eine vorgespannte Blattfeder nit einem an dieser Feder fest angeordneten Stift bzw. Draht vorgesehen ist, der von einem Röhrchen umgeben ist und mit seinem anderen Ende in demselben mittels Zinnlot fest umschlossen ist·

Der Stift und die Blattfeder halten gemeinsam unter Wirkung ^! einer Druckfeder ein ebenfalls im ^Tauehsiadergriff angeordnetes Kontaktstück geschlossen« Im Fall "Trockengehen" des Tauchsieders gibt das flüssige Zinnlot den Stift frei· Infolgedessen hebt sich die Blattfeder vom Kontaktstück ab und der Stromkreis wird unterbrochen·

Der Nachteil dieser Vorrichtung ist ein komplizierter, störjj, anfäiliger und aufwendiger Wiedereinschaltvorgang·

Das Einschalten muß entweder innerhalb der Phase des sich abkühlenden Zinnlctes abgeschlossen sein oder »it Hilfe ei- ner fremden Wärmequelle bzw· mit der bereits eingebauten \ Haizwendel vorgenommen werden«

>; Zweck der Erfindung ist es, eine weitgehend materialarme und technologisch einfache Schutzvorrichtung mit einem ι selbsttätigen Auslösemechanismus für elektrische Anlagen zu erreichen, die bei relativ hoher Funktionssicherheit auch eine Fernübertragung eines entsprechenden Signals sowohl für . Groß- als auch für Kleingeräte ermöglicht·

Der Erfindung liege die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvor-

;■ richtung vorher genannter Art zu schaffen, daß ein im Signal« {■, erzeugungsbereich festgelegter Spanndraht in unvorhergese- X henen Betriebsvorfall freigesetzt und umgehend in seine ur- ; sprüngliche Ausgangslage zurückgeführt werden kann, daß dabei eine durch den Spanndraht vorher verursachte Stromkreisunterbrechung nicht selbsttätig beseitigt werden kann, sondern ein einschaltbereiter Zustand der Schutzvorrichtung ermöglich wird·

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein mechanischer Schalter aus einem federnden elektrischen Isolator, einem federnden elektrischen Stromleiter und einer giebelförmig gebogenen Feder besteht, die im Anschluß- oder Griffteil eines entsprechenden Gerätes miteinander verbunden sind.

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Die giebelförnig gebogene Feder ist mit einam ihrer beiden | Schenkel in den Bereich des elektrischen Isolators singe- § kuppelt, in dem der Spanndraht angeordnet ist· ρ

Zwischen dem Isolator und der giebelförmigen Feder ist der | federnde elektrische Stromleiter angeordnet· |

i' Der Schenkel dtr giebelföriigen F&dtr_t der «it de« Berti cn | Xsoiator/Spanndraht gekuppelt ist, ist an seine« Ende vor· [ zugsiteiee s-föraig autgebildet* i

Ferner kann die zwischen des Isolator und dar giebelföraigen |_: Fedar angeordnete Feder kürzer als die vorher genannten Fe- j derelecente ausgebildet sein· j

Weiterhin ist unterhalb des federnden Isolators» vorzugsnai- j se ia Bereich in de* der Spanndraht angeordnet ist« in An« \ achluS- bzw» Griffteil das Gerätes eina Stütze angeordnet·
Dia Stütze ist zugleich Stroaverbindungsteil zwischen federnden Stromleiter und dem Rohr« In den der Spanndraht bekann- | ter Weise vo« Schalter zu« Signalerzeugungsbereich geführt r ist·

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung | ist folgendermaßen: 1

I» geschalteten Zustand der Schutzvorrichtung sind mittels |

der als Stromleiter ausgebildeten Feder entsprechende Schalt- |

kontakte geschlossen. Der Spanndraht ist noch in Bereich der I

Signalerzeugung arretiert· Der elektrische Isolator ist ent- I

spannt· Die zwischen den Isolator und der giebelförmig gebogenen Feder angeordnete Feder wurde durch eine am Geräte- ^ griff angeordnete Drucktaste gespannt. Diese gespannte Feder« | als aktiver Teil der Schaltfunktionen der Schutzvorrichtung* f

übt durch die ic Bareich des an Isolator fest angeordneten Spanndrahtes eingerastete giebelförsige Feder eins Zugkraft auf den Spanndraht aus·

Die giebelförmige Feder ist in ihren höchsten Punkt (Firstpunkt) entspannt und in Befestigungspunkt gespannt·

Bai «in·· unvorhergesehenen Batriebevorfall Äird dar Spanndraht aus da* Baralch dar Signalerzeugung freigesetzt« Dia aktive bzw* etroaführende Fader entepennt eich und ziaht da« bei den ftit dttr giefcelfö neigen Feder eingekuppelten teolator in Richtung der Drucktaste»

Dieser Vorgang wird zusatzlich durch die giabelföreige Feder unterstützt» bis diese »it ihren hSchstgelegenen Punkt innerKalb an Anschluß« oder Griffteil ά%% Gerätes zu« Anliegen koftftt« In dieeer Phase ttird der Stronkrais ie Garit unterbrochen·

Oiβ nun anliegende giebelfSraigs Feder wird durch die aktive Feder» die jet2t nicht mehr stromführend ist» aufgespreizt· Dieses Aufspreizen bewirkt ein Entkuppeln des Isolators aus der giebelförnig gebogenen Feder· Oer federföraig ausgebildete Isolator kann sich somit nit seine« Spanndraht in Richtung des Signalerzeugungsbereiches entspannen«

Diese Entkupplungs- und Entspannungsphase der Federelemente erfolgt innerhalb des Zeitraumes, in der sich der Bereich der Signalerzeugung noch in des Zustand befindet» der durch das Auftreten des unvorhergesehenen Betriebsvorfalles entstanden war·

Spanndraht befindet sich nach Ablauf vorher genannter Phase wieder im Bereich der Signalerzeugung und wird durch eine Reversibilität des Zustandes des Bereiches der Signalerzeugung arretiert.

Die Schutzvorrichtung ist somit einschaltbereit·

Nach Beseitigung des nicht vorhersehbaren Setriebsvorfalles wird durch Betätigen der Drucktaste die giabeliöruig gebogene Feder in Richtung des Standortes des Isolators soweit bewegt, bis sie wieder im Bereich des Isolators, wo der Spanndraht angeordnet ist, einkuppelt· Damit sind sowohl die giebalförai^a Feder und dia zwiachen ihr und άΛΛ Isolator angeordnata Feder ala auch d^r Spanndraht neu vorgaapannt* Erat jetzt iat dar ätroakraia wieder geachloaaan«

Die Erfindung wird anhand ainae AuafQhrungsbfciepiele näher j erläutert»

In dBr zugehörigen Zeichnung zeigen* Fig* It eine Schnittaneicht eine· Heizgerätes in

j dea die arfindungageaäBe 3chutzvorrich-

] tung angeordnet ist;

Fig* 2 bis Fig« 5: scheaatische Darstellung des Funktionell ablaufes 4er erfindungsgenäßen Schutzvorrichtung nach Fig· 1·

Gemäß der Fig· 1 ist die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung zum besseren Verständnis in einem elektrischen Heizgerät zur Erwärmung von flüssigen Medien, vorzugsweise in einem Tauchsieder 1 zur Erwärmung von Wasser, schenatisch dargestellt·

Der in der Fig. 1 dargestellte Tauchsieder 1 besteht aus einem Griff 2 und einen Heizrohr 3· Der Griff 2 besteht aus zwei Griffhälften 4, 5· In den beiden Griffhälften 4, 5 und dem Heizrohr 3 ist die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung angeordnet, deren selbsttätiger Auslösemechanismus nach dem Auslötprinzip arbeitet und aus eine» mechanisch-zugfesten

Spanndraht 6, sinsr Schmalzsubstanz bi:«*· schnalzbaran Mas· se 12 und einen Schalter 7 besteht·

Der Spanndraht 6 ist ia Bereich der schmelzbaren Masse 12 und einer Hsizwendel 13 - zugleich Bereich der Signalerzeugung - arretiert· Der nechanisch-zugfeste Spanndraht· 6 bildet ein mechanisches Bindeglied zwischen den Bereich der Signalerzeugung 12« 13 und de* Schalter 7* Öle Heizwendel 13 let i* Heizrohr 3» das ays eine* vernickelten Kupferrohr bestehen kann« angeordnet*

o%r Schalter 7 besteht aus drei Federeleaenten 8« 9» 10 und einer abgekapselten Drucktaste 11« Öle Drucktaste 11 ist ia Griffteil A angeordnet·

Die drei Federeleaente 8* 9, 10 sind innerhalb des Tauchsiedergriffs 2 zwischen der Drucktaste 11 und einer 3tötze 19 an einea geaeineaaen Sefestigungspunkt 18 angeordnet« der vorzugsweise aus einer Schraubverbindung bestehen kann· Di« Stütze 19 kann sowohl einer Deforaierung des Spanndrahtes 6 entgegenwirken als auch als Teil einer Stromzuführung dienen*

Die der Drucktaste 11 naheliegende Feder δ kann vorzugsweise giebelföreig gebogen sein·

Ferner ist diese giebelförmige Feder δ an Ihrem den Befesti« guntfspunkt 18 gegenüberliegenden Ende vorzugsweise s-förmig ausgebildet· Diese an einem der beiden Schenkel 17 der Feder δ S-förmige Ausbildung 14 dient zun Einkuppeln in die Feder 10, die blattförmig auegebildet ist und aus einen elektrisch isolierendem Material besteht (weiter Isolator 10 genannt)· In Bereich, wo die giebelförmige Feder 8 in dan Isolator Ϊ0 eingekuppelt« ist der Spanndraht 6 angeordnet·

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Zwischen der giebelförmigen Feder 3 und dem Isolator 10 ist die Feder 9 angeordnet, die ebenfalls vorzugsweise als Blattfeder ausgebildet sein kann·

In gespannten und entspannten Zustand der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung, das heißt, wenn sich dar Spanndraht 6 gemäß Fig. 2 und Fig. 5 inner in Bereich dar Signalerzeugung 12, 13 befindet, bilden Isolator 10 und Spanndraht 6 einen Winkel von 90 °. Die Federkraft des Isolators 10 muß so groß sein, daß er beim "Trockengehen" des Tauchsieders 1 den Spänndrant 6 sofort bzw· zwangsläufig nach einen Abschaitvorgang wieder in seine ursprüngliche Ausgangslage, d· h·, in den Bereich der Signalerzeugung 12, 13, zurückführt· In dieser Phase muß die Schmelzsubstanz 12 aber noch flüssig sein«

Die zwischen der giebelförmigen Feder 8 und den Isolator 10 angeordnete blattförmige Feder 9 ist als der aktive Teil der erfingungsgaaäßsn Schutzvorrichtung zu betrachten. Diese Feder 9 muß so vorgespannt werden, daß der Isolator 10 gemäß Fig» 4 aus der giebelföreigen Feder 8 ausrastet·

Die Feder 9 kann kürzer ausgebildet sein als die übrigen Federelemente 8, 10.

Ferner kann die Feder 9 als ein stromführendes Element der erfindungsgeaäßan Schutzvorrichtung ausgebildet sein, in den beispielsweise ein Schaltkontakt der beiden Schaltkontakte an der Feder 9 angeordnet ist·

Die giebelförnige Feder 8 kann ia Befestigungspunkt 18 um einen bestimmten Winkel vorgespannt werden.

Ferner kann die giebelförniga Feder 8 auch als ein stroKführendes Element ausgebildet sein·

Dia Heizwendel 13 ist mit einem innerhalb des Heizrohres 3 angeordneten dünnen Rohr 15 verbunden, das an der Berührungsstelle 16 in Richtung zur Heizwendel 13 verschlossen ist· Dieses Rohr 15 kann zugleich als ein Stromleiter zwischen der Stütze 19 und dem Bereich der Signalerzeugung 12, 13 fungieren· In dem oben genannten Bereich ist innerhalb das Rohres 15 dia schmalzende Masse bzw* Schselzsubstariz vorgesehen, in der der Spanndraht 6 mit seinem dem Isolator

10 gegenüberliegenden Ende arretiert ist und eine stoffschlüssige Verbindung bildet·

Vorzugsweise können daj Rohr 15 aus Aluminium, der Spanndraht

11 aus einer Magnesium-Aluminiusn-Legierung und die schmelzbare Masse 12 aus einer eutektischen Substanz bestehen·

Eine Anordnung der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung kann aber auch in anderen hier nicht näher genannten elektrischen Geräten oder Anlagen erfolgen, wo ähnliche nicht vorhersehbare Betriebsvorfälle auftreten können.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung sind folgende:

Wie es die Fig· 1 bis Fig. 5 zeigen, ist die erfindungsge-■äße Schutzvorrichtung relativ technologisch einfach, robust und »aterialarm gestaltet. Ferner ist diese Vorrichtung hinsichtlich ihrer Einfachheit variabel sowohl für Groß- als auch für Kleingeräte einsetzbar und von hoher Funktionssicherheit gekennzeichnet· Diese Merkmale der Schutzvorrichtung gewährleisten gegenüber den bekannten Schaltern und Vorrichtungen ein sicheres Abschalten und durch ein einfaches manuelles Betätigen der Drucktaste ein umgehendes Einschalten der entsprechenden Anlage·

Eine Justierung der Schutzvorrichtung kann durch die vorteilhafte Anordnung und Ausgestaltung der Bauteile weitgehend vernachlässigt werden·

Der Spanndraht 6 kann einerseits eine rein mechanische und andererseits auch eine elektrische Funktion übernehmen, nämlich in der Art- indem er als eine elektrieche Sicherung wirkt, insbesondere im Falle Masseschluß eines Heizkörpers in einem entsprechenden Gerät·

Die erfindungsgemäße Lösung ist auch vorzugsweise für derartige elektrische Anlagen geeignet, bei denen lokal getrennte Anordnungen der Signalstelle vois Schalter (Stromtrenneinrichtung) unter besonderen Bedingungen erforderlich sind, wie beispielsweise unter Bedingungen von Wärme, Feuchtigkeit, Schwingungen, elektrische Isolation usw., die eine weiträumige Fernübertragung von Signalen zum Schalter 7 notwendig machen·

ίΐ 16

'i Zusammenfassung

1 "Schutzvorrichtung mit einem selbsttätigen Auslösemechanis-■ nus für elektrische Anlagen"

{ Dia Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung mit einem '. selbsttätigen Auslnsemflnhanieraus^ für unvorhsrgssshsns Bs- , triehsvorfälle in elektrischen Anlagen« vorzugsweise Geräte zur flüssigen Medianerwärmung· Es soll eine materialarme technologisch einfache entsprechende Vorrichtung mit relativ hoher Funktionssicherheit erzielt werden· Dabei soll die Aufgabe gelöst werden, daß ein im Signalerzeugungsbereich festgelegter Spanndraht in unvorhergesehenen Betriebsvorfall freigesetzt und umgehend in seine ursprüngliche Ausgang3lage zurückgeführt wird, daß dabei eine Stromkreisunterbrechung nicht selbsttätig beseitigt, sondern ein einschaltbereiter I Zustand der Vorrichtung ermöglicht werden kann·

I Das wird dadurch erreicht, daß ein mechanischer Schalter aus

I einem federnden elektrischen Isolator, einen federnden olek-

I trischen Stromleiter und einer giebelförnig gebogenen Feder

I besteht, die im Geräteanschluß miteinander verbunden sind,

jj daß die giebelförmige Feder im Isolatorbereich eingekuppelt

l· 1st, in dem dar Spanndraht angeordnet ist, und daß der fa-

\ dernde Stromleiter zwischen dem Isolator und der giabelför-

I eigen Feder vorgesehen ist - Fig. 1 -·

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Aufstellung über die verwendeten Bazugszeichen:

1 * Tauchsieder

2 « Griff des Tauchsieders i

3 = Heizrohr des Tauchsieders I

4; 5 ■ obere und untere Griffhälfte des Tauchsieders

6 « Spanndraht der Schutzvorrichtung

7 * Schalter d*r Schutzvorrichtung

8 * giebelföraig gebogen· Feder

9 * f9a9rnd%r elektrischer Stromleiter

10 « elektrischer Isolator

11 * gekapselte Orucktette

12 * echaelzbere Masse bzw* Schaelzeubstanz ) Bereich der

13 * Heizwendel ί Signalerzeu

gung

14 * 9-föraige Ausbildung des einen Schenkelendes

der Feder 8

15 s dünnes Rohr

16 * Berührungsstelle Rohr 15/Heizwendel

17 a Schenkel der Feder

18 * Befestigungspunkt

19 s Stütze

20 * Schaltkontakte

Claims (1)

12 ansprüche;

1· Schutzvorrichtung Bit einen selbsttätigen Auslöseeechanismus für elektrische Anlagen bzw· Geräte, vorzugsweise für elektrische Heizgeräte zur Erwärmung von flüssigen Medien, die in Anschluß- oder Griffteil eines entsprechenden Heizgerätes angeordnet ist und grundsätzlich aus einem Spanrtäraht sowie «in·« Schilter besteht» nobel d»r Spinndraht innerhalb eine« dünnen Rohr·« bii in den Bereich d»r Signalerzeugung fahrt» in de« d»r Spanndraht arretiert ist« dadurch gekennzeichnet! d*& dar Mechanische Schalter (7) aus eine« federnden elektrlechen Isolator (10), einem federnden elektrischen StTonleiter (9) und einer giebelföraig gebogenen Feder (8) besteht« die It, Anschluß- oder Griffteil eines entsprechenden Gerätes miteinander verbunden sind» daß die giebelföreig gebogene Feder (8}« alt eine« ihrer beiden Schenkel (17) in den Bereich des elektrischen Isolators (10) gekuppelt ist, in dem der Spanndraht (6) angeordnet ist und daß der federnde Stromleiter (9) zwischen de« Isolator (10) sowie der glebelförnigen Feder (8) angeordnet ist«

2· Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkel (17) dar giebelförmigen Feder (8), der mit dem Bereich Isolator (10)/Spanndraht (6) gekuppelt ist, an seinem Ende (14) vorzugsweise s-förmig ausgebildet ist·

3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Isolator (10) und der giebelförmigen Feder (8) angeordnete Feder (9) kürzer als die vorher genannten Foderalemente (8, 10) ist*

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4. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des federnden Isolators (10),
vorzugsweise im Bereich in dem der Spanndraht (6) angeordnet ist, im Anschluß- bzw· Griffteil des Gerätes eine Stütze (19) angeordnet ist·

5* Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet« daß die Stütz· (19) zugleich Stroeverbifiung·- teii zwischen de« federnden Stromleiter (ä) und de« Rohr (IS) itt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen»