WO1989005050A1 - Protective device for electrical mains appliances, in particular manual appliances - Google Patents

Description

Schutzeinrichtung für elektrische Netzgeräte, insbesondere Handgeräte

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für elektrische Netzgeräte, insbesondere Handgeräte, die über ein Kabel mit einem Anschlußstecker od. dgl . verbunden sind, wobei im Bereich des Anschlußsteckers und vorzugsweise in diesen integriert ein Schutzabschalter vorgesehen ist.

Schutzeinrichtungen dieser Art sind vor allem für Geräte bestimmt, die keinen Anschluß oder keine Anschlußmöglichkeit für einen herkömmlichen Schutzleiter aufweisen und auch nicht mit einem Schutzkontaktstecker ausgerüstet sind. Bei solchen Geräten handelt es sich häufig um Handgeräte für die Körperpflege, z. B. um einen Haarfön mit Kunststoffgehäuse sowie um Küchengeräte, Handmixer, Heimwerkergeräte usw. Dabei besteht bei Geräten mit Kunststoffgehäuse auch keine ausreichende Anbringungsmöglichkeit für den Anschluß eines herkömmlichen Schutzleiters. Selbst wenn ein solcher vorgesehen wäre und eine Schutzkontaktsteckdose Verwendung findet, können Kontaktfehler beim Anschluß des Schutzleiters auftreten. Eine besondere Gefährdung ist bei allen Geräten gegeben, die, ob zulässig oder nicht, im Naßbereich Verwendung finden. Unter anderem kann es vorkommen, daß ein Handmixer im fließenden Wasser gewaschen oder versehentlich im angesteckten Zustand in einer Abwäsche abgestellt wird. Auch die Berührung solcher Geräte mit nassen Händen kann gefährlieh werden. Besonders gefährlich sind Unfälle im Badezimmer, wenn ein an das Netz angeschlossenes Gerät mit nassen Händen angefaßt bzw. benetzt wird oder sogar in ein gefülltes Waschbecken oder in eine gefüllte Badewanne fällt.

Bei bekannten Schutzeinrichtungen der eingangs genannten Art nach der DE-OS 29 20 287 und der DE-OS 34 29 647 ist der Schutzabschalter als in den Anschlußstecker integrierter oder in einem Zwischenstecker untergebrachter Fehlerstrom Schalter ausgebildet, der erst anspricht, wenn tatsächlich eine Stromableitung von einem an der vollen Netzspannung liegenden Teil des Gerätes stattfindet, so daß bis zum Abschalten am Gerät gefährliche Berührungsspannungen auftreten. Fehlerstromschalter haben einen- aufwendigen Aufbau. Als Wiedereinschaltsperre können nach der DE-OS 29 20 287 Schmelzsicherungen vorgesehen werden, die nach dem Ansprechen des Fehlerstromschalters ausgewechselt werden müssen, um das Gerät wieder in Betrieb nehmen zu können. Nach der DE-OS 34 29 647 wird zur Vergrößerung der Sicherheit eine Ruhestromschaltung für die der Fehlerstromermittlung dienende Meßeinrichtung vorgesehen, wobei diese Meßeinrichtung mit einem durch eine Feder vorbelasteten, mechanischen Ausschalter kombiniert ist. Zusätzlich sieht man hier eine Prüfeinrichtung vor, mit deren Hilfe die Funktionsfähigkeit des mechanischen Schalters ohne tatsächliches Auftreten eines Fehlerstromes überprüft werden kann..Die Unterbringung des . Fehlerstromschalters im Anschlußstecker hat den prinzipiellen Vorteil, daß beim Ansprechen des Schutzabschalters auch das gesamte zum Gerät führende Kabel von der Netzspannung abgetrennt wird.

Aus der EP-OS 0 139 301 ist es bekannt, in ein Handgerät selbst einen mit einem Feuchtigkeitsfühler verbundenen Schutzabschalter zu integrieren, wobei der Feuchtigkeitsfühler aus nebeneinander offen im Gerätegehäuse verlegten, über Vorwiderstände an der Netzspannung liegenden Leitern besteht. Der Schutzabschalter spricht nur an, wenn eindringende Feuchtigkeit einen Leitungsschluß zwischen den Leitern des Feuchtigkeitsfühlers herstellt, nicht aber wenn aus anderen Gründen, z. B. durch das Eindringen leitender Gegenstände in das Gerät eine Stromableitung stattfindet. Beim Ansprechen des Schutzabschalters bleiben das Anschlußkabel und die Geräteanschlußklemmen vor dem Schutzschalter unter Spannung, so daß kein ausreichender Schutz erzielt wird, wenn das Gerät etwa in eine Badewanne fällt oder am Kabel Isolationsfehler auftreten.

Aus der DE-OS 34 04 122 ist schließlich ein mit einem Zwischenstecker kombinierter Feuchtigkeitsfühler bekannt, der in Abhängigkeit von einem einstellbaren Wert der Luftfeuchtigkeit einen Schalter für ein mit Stecker und Kabel anschließbares Lüftungs- oder Heizgerät im Ein- bzw. Ausschaltsinn betätigt und so eine Beheizung bzw. Belüftung des Raumes mittels dieses Gerätes in Abhängigkeit mit der Luftfeuchtigkeit ermöglicht.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Schutzeinrichtung der eingangs genannten Art, die bei einfachem Aufbau eine hohe Sicherheit gegen das Auftreten gefährlicher Berührungsspannungen bzw. Ableitströme am geschützten Gerät bietet.

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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Schutzabschalter von einem oder mehreren am Gerät angebrachten, von einer Niederspannungsquelle versorgten und auf Feuchtigkeit, Nässe und/oder das Eindringen elektrisch leitender Gegenstände in zu an der Netzspannung liegenden Geräteteilen führende Gehäuseöffnungen empfindlichen Fühlern über im Kabel geführte Steuerleitungen betätigbar ist.

Durch die Versorgung der Fühler von einer Niederspannungsquelle aus sowie durch die Unterbringung der Fühler am Gerät bei im Bereich des Anschlußsteckers vorgesehenem Schutzabschalter wird eine besonders hohe Sicherheit erzielt. Wird das Gerät feucht oder naß bzw. mit nassen Händen angefaßt oder dringt etwa bei einem Haarfδn beim Frisieren und gleichzeitigen Fönen ein leitender Stachel einer Drahtstachelbürste bzw. ein metallischer Kammteil zu tief in die Ausblasöffnung ein, so daß die Gefahr eines Kontaktes mit blanken Heizleitern usw. bestehen würde, sprechen vorher die entsprechenden Fühler an, so daß der Schutzabschalter abschaltet. Die Fühler liegen bei entsprechender. Schaltung am Nullpotential und der gewählten Niederspannung, so daß durch ihre Berührung keine Gefährdung gegeben ist.. Selbstverständlich werden die Fühler überdies über hochohmige Vorwiderstände in den Schaltkreis einbezogen. Beim Ansprechen des Schutzabschalters wird auch das Kabel von der Netzspannung getrennt, so daß selbst dann keine Gefährdung gegeben ist, wenn das ganze Gerät etwa in eine Badewanne fällt.

Nach einer bevorzugten Ausführung besteht ein Fühler aus einem Paar elektrisch leitender, gegeneinander isolierter, gitter- oder netzförmiger Elektroden aus elektrisch leitendem Material, die eine Gehäuseöffnung abdecken und die durch Feuchtigkeit, Nässe oder das Eindringen leitender Gegenstände miteinander verbindbar sind, so daß sie dann die Abschaltung vom Netz über den Anschlußstecker bewirken.

Zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit und auch um von Haus aus den Benutzer eines Handgerätes vor gefährlichen Berührungsspannungen beim Anfassen des Gerätes mit nassen Händen, zu schützen, kann außen am Gerät, etwa im Griffbereich wenigstens ein Prüffühler vorgesehen sein, der vorzugsweise aus einem mit einem nassen Finger überbrückbaren Elektrodenpaar besteht. Ferner können am Gerät das Ansprechen des Schutzschalters anzeigende Einrichtungen, z. B. Leuchtdioden oder sonstige Schauzeichen, möglicherweise aber auch akustische Signalgeber angebracht sein.

Nach einer bevorzugten Ausführung besteht der Schutzschalter aus einem über eine Gleichrichterschaltung an einem Netztransformator und damit an die von diesem gebildete Widerstandsquelle angeschlossenen, einen allpoligen Ausschalter für die Netzleitungen des Kabels bildenden Relais mit in Serie geschaltetem Schalttransistor, wobei im Gerät selbst eine mit dem bzw. den Fühlern verbundene Steuereinheit mit einer zum Teil über die Fühler bei ihrem Ansprechen überbrück baren Spannungs teilerschaltung und bei dieser Überbrückung einschaltenden Steuertransistoren für den Schalttransistor untergebracht ist und der Schutzschalter in einem ihn nach dem Ansprechen im Abschaltsinn bis zum Herausziehen des Steckers in der Ausschaltstellung haltenden Schaltkreis liegt Die Steuereineinheit kann auch auf das Auftreten von Fremdspannungen, z. B der Netzspannung bei starker Durchnässung des Gerätes oder beim tiefen Eindringen leitender Gegenstände in geschützte Gehäuseöffnungen empfindlich und gleichzeitig gegenüber diesen Fremdspannungen unempfindlich ausgebildet werden. Zusätzlich kann auch der Schalttransistor auf das Auftreten einer Fremdspannung an den Steuerleitungen, also auf Kabelbruch oder Abschneiden des Kabels, empfindlich geschaltet sein, so daß er beim Auftreten einer solchen Fremdspannung an den Steuerleitungen ebenfalls abschaltet.

An Stelle eines Transformators kann für die Niederspannungsversorgung auch eine auswechselbare oder wiederaufladbare Batterie vorgesehen werden. Hier ist die Schaltung so auszulegen, daß der Schutzschalter abschaltet, wenn die Versorgung durch die Batterie nicht mehr ausreicht.

Die Schaltung für eine vorhandene Anzeige kann in der Weise erfolgen, daß wenigstens ein Steuertransistor mit einer Anzeige-Leuchtdiode in Serie geschaltet ist.

Vorzugsweise wird die Steuereinheit im Gerät feuchtigkeitsdicht untergebracht und dabei meist in den Kabelanschluß des Gerätes eingegossen, um zu gewährleisten, daß die Steuereinheit bei einer Verwendung eines Gerätes in Feuchträumen oder bei einem tatsächlichen Naßwerden des Geräte s keinen Schaden nimmt.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. 1 das Schaltschema einer erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung und Fig. 2 einen mit der Schutzeinrichtung versehenen Haarfön.

Beim Ausführungsbeispiel wurden mit 1, 2 die beiden Steckkontakte eines Anschlußsteckers für eine Steckdose bezeichnet. Der Stecker besitzt ferner Änschlußkontakte 3, 4 für die Netzleiter 5, 6 eines Versorgungskabels jiiir ein elektrisches Gerät 7 und Anschlüsse 9, 10 für zwei zu einer Steuereinrichtung am Gerät führende Steuerleitungen 11, 12.

Im Stecker sind in den von den Anschlüssen 1, 2 zu den Anschlüssen 3, 4 führenden Leitungen 13, 14 Schaltkontakte 15, eines Relais 16 vorgesehen, die beim Anziehen des Relais 16 geöffnet werden und damit die Netzleitungen 5, 6 des Kabeis, also auch das Gerät 7 bereits am Stecker vom Netz trennen.

Im Steckergehäuse ist ein Transformator 17 untergebracht, der über eine Gleichrichterdiode 18 ein Versorgungsnetzwerk für das Relais 16 steuert. In Serie mit dem Relais 16 liegt ein Schalttransistor 19. Die Schaltung ist durch Kondensatoren 20, 21 und Widerstände 22, 23, 24, eine Lösch¬diode 25, einen als Konstantstromquelle dienenden Widerstand 26 und eine als Überspannungsschutz dienende Zenerdiode 27 ergänzt. Zwischen die Leitungen 11, 12 ist die Steuereinheit am Gerät geschaltet, die aus einer Spannungs teuer Schaltung aus den Widerständen 28, 29, 30, 31, parallel zu den Widerständen 28, 31 geschalteten Kondensatoren 32, 33, einem allenfalls vorgesehenen Überbrückungswiderstand 34 und aus zwei in symmetrischer Schaltung zur Mitte 35 der Spannungsteilerschaltung 28 bis 31 vorgesehenen Serienschaltungen je einer Leuchtdiode 36 bzw. 37 und eines Steuertransistors 38 bzw. 39 besteht.

Die eine Hälfte 30, 31 der Spannungs teilerschaltung liegt an parallel geschalteten Fühlern 40, 41, wobei einer dieser Fühler ein Prüffühler sein kann und der bzw. die anderen Fühler etwa bei einem Haarfön aus über die Warmluftaustrittsöffnung gespannten z. B. gitter förmigen Elektroden 42, 43 bestehen können, die durch zwischen ihnen eindringende Feuchtigkeit oder auch durch gemeinsame Berührung mit einem elektrisch leitenden Gegenstand miteinander verbunden werden. Kommt es zu einem Ansprechen eines der Fühler 40, 41 also einer Verbindung der Elektroden 42, 43, dann schaltet je nach der momentanen Phasenlage der eine der beiden Transistoren 38 bzw. 39 durch, wodurch auch der andere Transistor 39 bzw. 38 durchschaltet, so daß die beiden Leuchtdioden 36, 37 einschalten. Durch das Durchschalten der Transistoren 38,

39 wird der Schalttransistor 19 geöffnet, wodurch das Relais 16 abfällt und die Kontakte 15 geöffnet werden. Dieser Schaltzustand bleibt so lange aufrecht, als die Netzspannung an den Anschlußkontakten 1, 2 anliegt. Wird der Stecker gezogen, so werden die Kontakte 1, 2 stromlos, so daß bei einer vorhergehenden Behebung des Ansprechens der Fühler 40,41 die Schutzeinrichtung wieder im Schutzzustand ist und das Gerät 7 benützt werden kann.

Kommt auch nur eine der Elektroden 42 bzw. 43 eines Fühlers

40 bzw. 41 mit einem eine Fremdspannung, z. B. die Netzspannung führenden Teil in Berührung bzw. Leitungsverbindung, so schalten ebenfalls die Transistoren 38 bzw. 39 durch und das Relais 16 spricht an. Auch eine Fremdspannung auf den Leitungen 11 bzw. 12 bedingt ein Öffnen des Transistors 19 und damit ein Abfallen des Relais 16. Wie Fig. 2 zeigt können bei Ausbildung des Gerätes 7 als Haarfön die beiden gitterförmigen Elektroden 42, 43 über die Warmluft-Austrittsöffnung gespannt sein. Am Gehäuse des Gerätes 7 ist der Fühler 41 in Form einer Mittelelektrode und einer diese mit Isolationsabstand umgebenden Ringelektrode vorgesehen, so daß beispielsweise durch Fingerberührung und Überbrückung der beiden Elektroden des Fühlers 41 eine Auslösung der Schutzeinrichtung erfolgt. Am Gerätestecker wurde die eine der beiden Leuchtdioden 36 gezeigt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :

1. Schutzeinrichtung für elektrische Netzgeräte, insbesondere Handgeräte, die über ein Kabel mit einem Anschlußstecker od.dgl. verbunden sind, wobei im Bereich des Anschlußsteckers und vorzugsweise in diesen integriert ein Schutzabschalter vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzabschalter (16) von einem oder mehreren am Gerät (7) angebrachten, von einer Niederspannungsquelle (17) versorgten und auf Feuchtigkeit, Nässe und/oder das Eindringen elektrisch leitender Gegenstände in zu an der Netzspannung liegenden Geräteteilen führende Gehäuseöffnungen empfindlichen Fühlern (40, 41) über im Kabel geführte Steuerleitungen (11, 12) betätigbar ist.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fühler (40) aus einem Paar elektrisch leitender, gegeneinander isolierter, gitter- oder netzförmiger Elektroden (42, 43) besteht, die eine Gehäuseöffnung abdecken.

3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß außen am Gerät (7) wenigstens ein vorzugsweise aus einem mit einem Fingen überbrückbaren Elektrodenpaar bestehender Prüffühler (41) vorgesehen ist. ,

4. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Gerät (7) das Ansprechen des Schutzschalters (16) anzeigende Einrichtungen, z. B. Leuchtdioden (36, 37), angebracht sind.

5. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzschalter aus einem über eine Gleichrichterschaltung (18) an einen Netztransformator (17) angeschlossenen, einen allpoligen Ausschalter für die Netzleitungen (5, 6) des Kabels bildenden Relais (16) mit in Serie geschaltetem Schalttransistor (19) besteht, wobei im Gerät (7) selbst eine mit dem bzw. den Fühlern (40, 41) verbundene Steuereinheit (28 bis 39) mit einer zum Teil über die Fühler bei ihrem Ansprechen über- brückbaren Spannungs teilerschaltung (28 bis 31) und bei dieser Überbrückung einschaltenden Steuertransistoren (38, 39) für den S chalttrans istor (19) untergebracht ist und der Schutzschalter (16) in einem ihn nach dem Ansprechen bis zum Herausziehen des Steckers in der Ausschaltstellung haltenden Schaltkreis liegt.

6. Schutzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Steuertransistor (38, 39) mit einer Anzeige-Leuchtdiode (36, 37 ) in Serie geschaltet ist.

7. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit im Gerät feuchtigkeitsdicht untergebracht, vorzugsweise in den Kabelanschluß des Gerätes eingegossen ist.