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Title:
PROTECTION DEVICE FOR AN ELECTRICALLY SUPPLIED APPARATUS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1983/003160
Kind Code:
A1
Abstract:
To protect the operator of an electrically supplied apparatus in a damp room against an electric discharge, there is provided a protection device comprised of a probe formed by two conductors (44, 45; 46, 47) which cannot come in contact with the user when handling the apparatus; in presence of humidity, the impedance of the probe varies, thereby causing through the ignition circuit the triggering of a semiconductor switch (17). The current resulting therefrom opens a mechanical switch (3, 4) of which the contact is arranged in the electric supply line. The contact is maintained closed by a fuse element (10; 12) which melts by the current effect.

Inventors:
Gaus
Harry, Gross
Hagen
Application Number:
PCT/EP1983/000062
Publication Date:
September 15, 1983
Filing Date:
March 04, 1983
Export Citation:
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Assignee:
Gaus, Harry
International Classes:
H01H35/42; H01H61/02; H01H83/00; H02H5/00; H02H5/08; (IPC1-7): H01H35/42; H01H61/02
Foreign References:
EP0001831A2
US4124835A
US3770002A
DE2725652A1
DE2631785A1
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Claims:
Patentansprüche
1. Schutzeinrichtung in elektrisch betriebenen Geräten, bestehend aus einer auf in das Gerätegehäuse (54) eindringende leϊtfähige Flüssigkeit ansprechenden elektronischen Schaltung und einem von dieser auslδsbaren Schutzschalter (3, 4), gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: (a) eine Sonde an den Berandungen von Gehäuseöffnungen (42) und Gehäusefugen in Form eines bei der Handhabung des Gerä¬ tes nicht berührbaren offenen elektrischen Doppel 1eiters (44, 45; 46, 47), die bei Anwesenheit von Flüssigkeit ihren elektrischen Impedaπzwert ändert, (b) eine Zündschaltung (1322) mit einem Halbleiterschalter (17), an deren Eingang (7, 8) die Sonde liegt und die den Halblei¬ terschalter zündet, wenn sich der Impedanzwert der Sonde um einen vorgegebenen Betrag ändert, (c) ein selbstöffnender mechanischer Schalter (3, 4), dessen Kon¬ takte (3, 3a und 4, 4a; 33,.34 und 4g, 50) geschlossen gehal¬ ten sind durch einen Werkstoff (10, 12), der durch mittelbares oder unmittelbares Erhitzen mittels eines beim Zünden des Halbleiterschalters (17) auftretenden Stromes schmilzt.
2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Dioden¬ quartett (1316), das zwischen die vom Schutzschalter (3, 4) zur Last des Gerätes führenden Netzleituπgen geschaltet ist und in dessen einer Diagonale ein dem Schutzschalter zugeordnetes Wider staπdselement (10) in Reihe mit der Parallelschaltung eines Thy ristors (17) und eines Schutzkondensa ors (18) liegt, während der eine Anschluß (7) des Doppelleiters der Sonde an der positiven Seite des Diodeπquartetts und der andere Anschluß (8) an der Züπd elektrode des Thyristors liegt.
3. Schutzschalter gemäß Merkmal (c) des Anspruchs 1, gekennzeichnet OMPI durch mindestens einen Kontaktsatz (33, 34) mit einer vorgespann¬ ten Koπtaktfeder (34) und einen Schmelzdraht (10), der den Kon¬ taktsatz in geschlossener Stellung hält, und durch einen Kunst¬ stoffsockel (32, 48), auf dem die Teile befestigt sind und der die Anschlüsse für den Kontaktsatz und den Schmelzdraht trägt.
4. Schutzschalter gemäß Merkmal (c) des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch mindestens einen Kontaktsatz (3, 3a) mit einer vorgespann¬ ten Kontaktfeder (3) und ein elektrisches Widerstandselement (10a; 10b), an das die Kontaktfeder bei geschlossenem Kontakt satz mittels eines schmelzbaren nicht leitenden Werkstoffs ange¬ heftet ist, und durch einen Kunststo fsockel (6θ) , auf dem die Teile befestigt sind und der die Anschlüsse für den Kontaktsatz und das Widerstandselement trägt.
5. Schutzschalter nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch zwei auf ei ner Leiterplatte (60) nebeneinander befestigte und an ihren freien Enden durch ein isolierendes Joch (11) miteinander verbundene Kon¬ taktfedern (3, 4) und zwei auf der Leiterplatte befestigte Kontakt stifte (3a, 4a), von denen je einer mit je einer Kontaktfeder den Kontaktsatz bildet und dadurch, daß das Joch an das Widerstands element (10a; 10b) mittels eines schmelzbaren Klebers (12) ange¬ klebt ist.
6. Schutzschalter nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß auf die Rückseite der Leiterplatte (60) die Bauelemente (1322) der Zündschaltung aufgebracht sind.
7. Schutzschalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement (10a) ein Drahtwiderstand mit einem Wickelkern aus Glasfasern und offenliegender einlagiger Draht¬ wicklung ist.
8. Schutzschalter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement (1Ob) ein Dickfi lmwϊderstand ist. * UREA OMPI .
9. Schutzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündschaltung im Netzstromkreis des Gerä¬ tes derart zwischen Schutzschalter (3, 4) und Last angeordnet ist, daß bei geöffnetem Schalter ihre sämtlichen Bauelemente (1322) spannungsfrei geschaltet sind, und zusammen mit dem Schutzschal¬ ter und der Netzzuleitung (23) eine untrennbare mechanische Ein¬ heit bildet.
Description:
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Schutzeinrichtung in elektrisch betriebenen Geräten

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung in elektrisch betriebe¬ nen Geräten, .bestehend aus einer auf eine in das Gerätegehäuse ein¬ dringende leitfähige Flüssigkeit ansprechenden elektronischen Schal¬ tung und einem von dieser auslösbaren Schutzschal er, die den Geräte- 5 benutzer vor einem elektrischen Schlag schützen kann.

Geräte dieser Art sind z.B. tragbare Haartrockner, tragbare Heizlüfter, Bestrahlungslampen, Rasierapparate u.dgl. Eine besondere Gefahr bei der Benutzung tritt dann auf, wenn ein solches Gerät mit Wasser in Berührung kommt. So kann es z.B. im Badezimmer zu einem tödlichen Un- 10 fall kommen, wenn ein Haartrockner, auch wenn er nicht in Betrieb ist, ins Wasser fäl lt.

Nach dem Stand der Technik sind Schutzeinrichtungen verschiedenster Art bekannt, die bei einem Kontakt stromführender elektrischer Bautei¬ le eines Gerätes mit Feuchtigkeit eine sofortige Abschaltung der Stro - 15 zufuhr bewirken und dadurch einen elektrischen Schlag verhindern sol¬ len.

Bei einer ersten Gruppe von Vorschlägen soll diese Abschaltung über externe, d.h. außerhalb des Gerätes in der Netzleitung des Gebäudes liegende Fehlerstrom-Schutzschalter, über Schaltrelais oder einfach 20 über die Netzsicherung erfolgen. So ist in der DE-OS 26 31 785 ein Lu tsprudelmassagegerät beschrieben, bei dem im Gerätegehäuse ein Meßfühler (als Sonde) untergebracht ist, der beim Eindringen von Feuchtigkeit anspricht und ein außerhalb des Gerätegehäuses, z.B. im Netzstecker angeordnetes Schaltrelais, das mit zwei Arbeitskontakten

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die Netzzuleitung doppelpol ig zum Gerat durchschaltet, abfallen läßt. Für diese bekannte Schutzeinrichtung sind Spezialnetzkabel , Spezial- netzstecker und ein erheblicher Aufwand für die elektronische Ansteu- erung des Schaltrelais erforderlich sowie besondere Maßnahmen, um ein erneutes Anziehen des Schaltrelais und Durchschalten der Netzspannung zu verhindern, bevor die Störung behoben ist.

Bei einer zweiten Gruppe von Vorschlägen Ist deshalb die Schutzein¬ richtung voll in das zu schutzende Gerät integriert.

So wurde z.B. vorgeschlagen, über die Netzleϊ uπgeπ eines Elektro- gerätes einen Triac zu schalten, dessen drei Elektroden im Inneren des Gerätes frei zugänglich sind. Bei einem Eintauchen des Gerätes ins Wasser erhält die Zündelektrode je nach Einbauverhältnissen und Phasenläge des Netzes einen Zündstrom von Erde oder einer der Haupt¬ elektroden her, so daß der Triac zünden und die Netzleitungen kurz- schließen kann. Dabei löst die Netzsicheruπg aus und schaltet.das Gerat spannungsfrei.

Dies verstößt jedoch gegen internationale Richtlinien, die einen ge¬ wollten Kurzschluß zur Geräteabschaltung nicht gestatten. Zur ein¬ wandfreien Funktion der Einrichtung müßten eine korrekte Hausinstal- lation und -absicherung sowie eine hinreichend niedrige Netzϊ pedanz vorausgesetzt werden. Auch gibt es 220 V-Netze mit zwei abgesicher¬ ten Außenleitern, von denen in der Regel nur einer durch Ansprechen einer Sicherung abgeschaltet würde. In jedem Falle läuft die Abschal¬ tung zeitgleich mit dem Unfall ab, d.h. die Elektrisierung des Be- nutzers wird zeitlich je nach den Netzeigenschaften begrenzt, jedoch nicht ganz verhindert, denn eine direkte Verbindung Wasser-Netz ist Voraussetzung für das Einleiten des Kurzschlusses.

Eine andere Schutzeinrichtung ist aus der DE-OS 27 25 65 bekannt. Sie beruht auf einer Messung der elektrischen Impedanz des menschli- chen Körpers gegen Masse bzw. gegen einen Außen1eiter des Netzes.

Dazu weist das Gerät eine elektrisch leitende Kontaktfläche, z.B. am Handgriff, auf. Diese Kontaktfläche ist über eine elektronische

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Schaltung mit der Netzspannung verbunden, so daß beim Versagen der Bauelemente dieser Schaltung eine zusätzliche Gefährdung nicht aus¬ geschlossen ist.

Voraussetzung ist ferner, daß das Gerät in bestimmter, also nicht vertauschbarer Weise mit dem Netz verbunden wird. Da die meisten

Steckverbindungen, wie etwa der Europastecker, keine eindeutige Zu¬ ordnung von Außenleiter und Nulleiter vorsehen, ergibt sich die dem Benutzer unzumutbare Forderung, die richtige Netzverbinduπg durch Probieren herzustellen.

Ein weiterer Nachteil dieser Schaltung besteht darin, daß die Schutz¬ funktion auch bei einer zu niedrigen Impedanz gegen Masse anspricht, also bei einem Betriebszustand, der bei einem Gerät der Schutzklasse II keinerlei Gefahr für den Benutzer bedeutet. Darüber hinaus ver¬ sagt diese Schutzschaltung vollständig, wenn ein damit ausgestatte- tes Gerät bei falsch gepolter Verbindung mit dem Netz mit Wasser in

Berührung kommt, wie dies eingangs als typische Unfallursache genannt wurde. Dann wäre das Gerät zwar nicht funktϊonsbereit, ein elektri¬ scher Schlag würde dennoch auftreten, da in diesem Falle der Null¬ leiter abgeschaltet würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzeinrichtung die¬ ser zweiten Gruppe zu schaffen, die unabhängig von der Polung am Netz und von dem Betriebszustand des Gerätes in kürzester Zeit an¬ spricht und so den Benutzer vor einem elektrischen Schlag schützt und deren elektronische und mechanische Bauelemente an Zahl und Größe ' eine Minϊaturisierung in einem kompakten Bauteil ermöglichen, das in herkömmlichen elektrisch betriebenen Kleingeraten untergebracht wer¬ den kann. Seiner allgemeinen Einführung darf nicht ein zu hoher Preis entgegenstehen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kombination von Bautei- len gelöst, die folgende Merkmale aufweist:

(a) Eine Sonde an den Berandungen von Gehäuseδffnungen und Gehäuse¬ fugen in Form eines bei der Handhabung des Gerätes nicht berühr- bareπ offenen elektrischen Doppel lefters, die bei Anwesenheit von Flüssigkeit ihren elektrischen Impedaπzwert ändert, (b) eine Zündschaltuπg mit einem Halbleiterschalter, an deren Ein¬ gang die Sonde liegt und die den Halbleiterschalter zündet, wenn sich der Impedaπzwert der Sonde um einen vorgegebenen Be¬ trag ändert,

(c) ein selbstδffneπder mechanischer Schalter, dessen Kontakte unter Vorspannung geschlossen gehalten sind durch einen Werkstoff, der durch mittelbares oder unmittelbares Erhitzen mittels eines beim Zünden des Halbleiterschalters im Ausgangskreis der Zündschal¬ tung auftretenden Stromes schmilzt.

Eine Sonde in Form eines Doppelleiters ist an sich aus einer Schutz- eiπrichtung der ersten Gruppe bekannt (DE-OS 26 31 785), jedoch ist dort die Anordnung eine andere. Selbstöffπeπde mechanische Schalter, deren Kontakte durch einen bei Erhitzen schmelzenden Werkstoff ge¬ schlossen gehalten werden, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt als Grenztemperaturschalter (sog. Thermo-Pi 1 len) . Ihr Zweck ist, die Stromzufuhr abzuschalten, sobald in einem Gerätegehäuse eine unzuläs¬ sig hohe Temperatur auftritt, aber nicht der Schutz eines Benutzers vor einem Elektroschock.

Mit der erfϊndungsge äßen Kombination wird eine Schutzeinrichtung ge¬ schaffen, die beim Eindringen von z.B. Wasser in das Gerätegehäuse die Netzspannung im Gerät selbst zuverlässig innerhalb kürzester Frist allpolig abschaltet, bevor der Benutzer über das eindringende Wasser mit spannungsführenden offenen Teilen in Verbindung kommen kann, wo¬ bei die Abschaltung durch die Bauart des verwendeten Schalters irre¬ versibel ist, so daß ein durchnäßtes Gerät nicht sogleich wieder in Betrieb genommen werden kann.

Eine durch ihren geringen Aufwand besonders vorteilhafte Ausführung der Zündschaltuπg ist im Patentanspruch 2 gekennzeichnet. Sobald sich

durch eindringendes Wasser der Impedanzwert des Doppelleiters ändert, zündet der Thyristor, und durch das Widerstandselemeπt fließt ein Strom, -der es in Bruchteilen einer Sekunde auf die erforderliche Schmelztemperatur aufheizt, so daß die unter Vorspannung stehenden Kontakte des Schutzschal ers aufspringen und das gesamte Gerät span¬ nungsfrei schalten.

Eine besonders eigensϊchere Ausführung ergibt sich dann, wenn die Zündschaltung im Stromkreis des Gerätes derart zwischen Schutzschal¬ ter und Last angeordnet ist, daß bei geöffnetem Schalter ihre sämtli- chen Bauelemente spannungsfrei geschaltet sind.

Für die Konstruktion des Schutzschalters bieten sich verschiedene Möglichkeiten je nachdem, ob man einen elektrisch leitenden oder nicht leitenden schmelzbaren Werkstoff wählt.

In einer ersten Ausfulrrungsform mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 3 ist dieser Werkstoff ein Schmelzdraht, der beim Zünden des Halblei erschalters der Zündschal ung von einem Strom durchflössen wird.

Bei Geräten mit geringer Nennleistung kann man mit einem einpoligen Schutzschalter auskommen, wenn man den Schmelzdraht in eine der Netz- leitungen, den Kontaktfedernsatz in die andere Netzleitung legt und wenn man als Halbleiterschal er der Zündschaltung einen Triac verwen¬ det, der auf der Geräteseite über beide Netzleitungen geschaltet ist. Bei Geräten mit größerer Nennleistung befindet sich bevorzugt in je¬ der Netzleϊtung je ein Kontaktfedernpaar eines zweipoligen Schutz- Schalters.

Ein gewisser Nachteil dieser Ausführuπgsform besteht darin, daß der

Schmelzdraht direkt aus der geringen Quel 1 impedanz des Netzes gespeist wird, so daß der ihn durchfließende Strom bis zum Erreichen des

2 Schmelzintegrals I - t einen hohen Wert angenommen haben kann. Dieser Strom addiert sich zum Verbraucherlaststrom, der mechanische Schutz¬ schalter muß also einen relativ großen Gesamtstrom abschalten können.

In einer zweiten Ausführungsform, die diesen Nachteil vermeidet und deren Merkmale in den Patentansprüchen k bis 8 gekennzeichnet sind, wird ein nicht leitender Werkstoff, insbesondere ein Klebstoff ver¬ wendet.

Im folgenden wird die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen nä¬ her erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Zündschal tuπg mit einem Thyristor als Halbleiterschal¬ ter,

Fig. 2 die Anordnung eines elektrischen Doppel leϊ ers als Sonde für eingedrungenes Wasser, vom Gehäuseinneren eines Haar¬ trockners gegen dessen Luftaustrϊttsöffnung geseheπ und in perspektivischer Darstellung

Fig. 3 einen einpoligen Schutzschal er mit Schmelzdraht-Zuhaltung seines Kontaktfedernpaares, F Fiigg.. einen Schutzschalter gem. Fig. 3 in zweipoliger Ausführung,

Fig . 5 einen Schutzschal er mit zylindrischem Widerstandselement und Klebung und

Fig . 6 einen solchen Schutzschalter mit einem flachen Dickfϊl - widerstand, F Fiigg.. 7 7 die Anordnung der Schutzeinrichtung im Handgriff eines Elek¬ trogerätes.

In Fig. 1 ist der Stromlaufplan einer Schutzeinrichtung dargestellt. Von den Klemmen 1, 2, an die die Adern der Netzzuleitung 23 ange¬ schlossen sind, führen die geräteinternen Netzleitungen über die Kon- taktfedern 3, * *• zu den Klemmen 5, 6, an die die Verbraucherlast des Gerätes angeschlossen ist. Die Kontaktfedern 3 » " eines zweipoligen Schutzschalters (Fig. bis 6) sind mit einem Widerstaπdsele ent 10 mechanisch verbunden, das in Reihe mit einem Thyristor 17 eine Diago¬ nale eines Dϊodeπquartetts 13, 1 * . 15 » 16 bildet. * Der parallel zum Thyristor 17 geschaltete Kondensator 18 bildet einen Schutz gegen dessen Uber-Kopf-Züπdung bei Netzstörungeπ. Die R-C-Beschaltung 19, 20 verhindert ungewollte Zündungen über die Steuerelektrode des

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Thyristors, die über einen hochohmigen Schutzwiderstand 21 an die eine Klemme 8 der (nicht dargestellten) Doppelleitung der Sonde (Fig. 2) geführt ist. Der andere Anschluß 7 der Doppelleitung führt über einen entsprechenden Schutzwiderstand 22 an das freie Ende des Widerstandes 10.

Sobald die Impedanz der Sonde durch einen Wassereinbruch stark ab¬ fällt, zündet der Thyristor 17. Als Thyristor ist der kleinste han¬ delsübliche Typ mit 0,5 AAOQ V verwendbar, der eine hochempfindliche Steuerelektrode mit max. 0,2 mA Zündstrom besitzt. Die hochohmigen Schutzwiderstände 21, 22 von z.B. 120 k begrenzen den Ableitstrom im Augenblick der Zündung auf ungefährliche Werte von z.B. 1,8 mA.

Fig. 2 zeigt die Anordnung des elektrischen Doppellei ers der Sonde für eingedrungenes Wasser, vereinfacht dargestellt mit Blick vom Ge¬ häuseinneren z.B. eines Haartrockners gegen dessen Luftaustrittsöff- nung. Die beiden Gehäuseschalen Q , k'\ bilden miteinander eine Ge¬ häusefuge sowie die Austrϊttsδffnung 2, in die ein Berührungsschutz¬ gitter 3 eingefügt ist. 'Um diese Öffnung herum sowie längs der Ge¬ häusefuge sind elektrisch leitende Streifen k , $ und 46, 47 ange¬ bracht. Diese Streifen sind bei normaler Handhabung des Gerätes nicht berührbar und zudem von den Gehäusekanten soweit zurückgesetzt, daß sie die vorgeschriebenen Luft- und Kriechwege einhalten. Durch pas¬ sende Anordnung kann sichergestellt werden, daß ein elektrischer Kon¬ takt von einem spannungsführenden Geräteϊnnentei 1 nach außen durch in die Öffnung oder den Gehäusespalt eingedrungenes Wasser nicht herge- stellt werden kann, ohne die Streifen zu benetzen. Durch eingedrunge¬ nes Wasser wird die Leitfähigkeit zwischen den Streifen stark herauf¬ gesetzt mit der Folge, daß - wie beschrieben - der Thyristor der Zünd¬ schaltung (Fig. 1) zündet. - Die elektrisch leitenden Streifen 44 bis 47 lassen sich durch Aufdrucken mit Leitlacken oder Aufspritzen in eϊ- nem Zweiphasen-Sprϊtzgußverfahren auf die Innenflächen der beiden Ge¬ häuseschalen 40, 41 aufbringen.

Fig. 3 zeigt einen einpoligen selbstöffnenden mechanischen Schalter,

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der durch einen Schmelzdraht freigegeben werden kann. In einem Kunst¬ stoffsockel 32 sind eine starre Kontaktfeder 33 sowie eine bewegliche Kontaktfeder 3k und ein Federbügel 35 eingegossen. Zusammen mit der Sprungfeder 3 bilden diese Teile einen an sich bekannten sogenannten Sprungfederkontakt. Er schließt sich, sobald der Federbügel niederge¬ drückt wird, und öffnet sich, sobald der Federbügel nach oben freige¬ geben ist. Ein selbsttätiges Öffnen setzt voraus, daß der Federbügel 35 so vorgespannt ist, daß er eine obere Ruhelage einnimmt. Am vor¬ deren Ende des Federbügels ist ein Kunststoffanker 37 aufgespritzt, über den ein Schmelzdraht 10 gelegt und an den beiden Stiften 38, 39 durch Drahtwickeltechnik befestigt ist.

Bei diesem Schalter wird die eine Netzleitung über die beiden Stifte 38, 39 und die andere Netzlei tuπg über die beiden Federn 33, 34 ge¬ führt. Der Schmelzdraht 10 muß so dimensioniert sein, daß er den Nennstrom des Gerätes ohne die Gefahr eines ungewollten Auslδsens füh¬ ren kann. Als Material ist besonders gut Phosphorbroπze geeignet, da sie eine hohe Zugfestigkeit mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt verbindet.

Diese Bauart hat den Vorteil, äußerst kostengünstig und zuverlässig zu sein. Gegenüber an sich bekannten Schaltern mit elektromagneti¬ scher Auslösung besteht der Vorzug des äußerst trägheϊtsarmen Anspre- chens. Die Gefahr eines Verklemmens oder ungewollten Auslösens durch Stoß ist praktisch ausgeschlossen; die zu einer Stoßauslδsung notwen¬ digen Beschleunigungen liegen in einer Größenordnung von 100 g.

Die Leistungsfähigkeit des Schutzschalters läßt sich an einem Dimen- sionierungsbeϊspiel belegen.

Für ein Gerät mit einem Nennstrom unter 0,1 A, z.B. einen Elektrora¬ sierer, konnte ein Schmelzdraht von 0,04 mm 0 Verwendung finden, der eine Zugfestigkeit von 120 p besitzt. Der auslösende Strom beträgt etwa 0,25 A, so daß selbst bei der ungünstigen Annahme einer Zündung im Nul Idurchgaπg der Netzspannung eine Schmelzzeit von nur ca. 0,2 mSek. zu erwarten ist. Die Zugfestigkeit von 2x120 p erlaubt es, den

Federbügel 35 so auszulegen, daß er mit einer Kraft von 100 p den Schalter zu öffnen sucht. Die von der Bügelfeder zu beschleunigende Masse beträgt etwa 0,3 g, so daß eine Öffnungsbeschleunigung von ca. 330 g auftritt. Die Zeit vom Auslösen der Zündschaltung bis zum vollständigen Öffnen des Schalters beträgt dann ca. 1,3 mSek.

Durch eine geeignete Verlegung des elektrischen Doppelleiters der Sonde kann erreicht werden, daß die Züπdschal tung angesprochen hat, bevor noch das Wasser andere unter Spannung stehende Teile des Elek¬ trogerätes, z.B. die Heizwendel eines Haartrockners, erreicht hat. Fällt ein Haartrockner z.B. in eine Badewanne, so kann seine Ge¬ schwindigkeit wenige Meter pro Sek. nicht übersteigen, d.h. die Eiπ- dringgeschwindigkeit des Wassers kann max. einige Millimeter pro mSek. erreichen. Bei einer angegebenen Auslδsegeschwindigkeit von 1,3 mSek. für den Schutzschalter ist damit ein Mindestabstand zwi- sehen dem elektrischen Doppelleiter und spannungsführenden Teilen des Gerätes von 10 mm zu fordern.

Mit anderen selbsttätig arbeitenden Schalterausführungen, z.B. dem an sich bekannten elektromagnetisch ausgelösten Schalter, sind so kurze Auslδsezeiten kaum zu erreichen, da das Verhältnis von beschleu- nigeπder Kraft und zu bewegender Masse bei elektromagnetischen Syste- men stets kleiner Pst als bei diesem mit reinen Federkräften arbeiten¬ den System.

Fig. 4 zeigt einen zweipoligen Schutzschalter gleicher Konstruktion mit je einem Sprungfederkontakt für jede der beiden elektrischen Lei- tungen (vgl. Fig. 1). Auf einem Kunststoffsockel 48 befinden sich der erste Schalter, bestehend aus den Teilen 33, 34, 35 und 36, und der zweite Schalter, bestehend aus den Teilen 49, 50, 1 und 52. An der Stirnseite der beiden Federbügel 35 und 52 und diese verbindend ist eine Ankerplatte 53 aus. Kunststoff aufgespritzt. Im Normalzustand wird die Ankerplatte 53 wieder durch den Schmelzdraht 10, der um die

Stifte 38 und 39 gewickelt ist, in einer unteren Stellung gehalten, so daß beide Schalter geschlossen sind. Der Schmelzdraht 10 kann nun, da

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er den Gerätestrom nicht führt, unabhängig dimensioniert werden, und es sind AI terungserscheϊnuπgen durch ständige thermische Beanspru¬ chung ausgeschlossen. Dieser Schutzschalter kann, wie leicht ersicht¬ lich, direkt in einer Zündschaltung nach Fig. 1 eingesetzt werden.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführung eines zweipoligen Schutzschal¬ ters mit auf einen Widerstand aufgeklebten Kontaktfedern. Auf einer Leiterplatte 60 sind zwei gebogene Koπtaktfedern 3 und 4 befestigt, die an ihren freien Enden mit einem Joch 11 aus Kunststoff miteinan¬ der verbunden sind. Im herabgebogenen Zustand geben diese Federn Kontakt mit in die Leiterplatte 60 eingesetzten Kontaktstif en 3a, 4a, und das Joch 11 ist auf einen Widerstand 10a mit einem Klebstoff 12 aufgeklebt. Sobald die (nicht dargestellte) Sonde Gefahr durch Was¬ sereinbruch registriert, wird der Widerstand 10a, wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben, an das Netz geschaltet. Widerstandswert und Wärmekapazität des Widerstandes 10a lassen sich so aufeinander abstim¬ men, daß innerhalb von 0,5 bis 2 mSek. (je nach Phasenlage) eine Tem¬ peratur erreicht ist (ca. 200° C) , die zum Versagen der Klebstelle führt, so daß die Kontaktfedern 3, 4 aufspringen und die Netzleitun¬ gen von den Klemmen 1 , 2 zu den Klemmen 5, 6 (Fig. 1) unterbrechen. Durch das günstige Kraft-Masse-Verhältnis der Kontaktfedern 3, 4 ist der Schalter geöffnet, noch bevor der Widerstand 10a durchbrennen kann.

In einem Versuchsaufbau wurde ein handelsüblicher Drahtwiderstand von 330 Ohm in den Abmessungen 2 0 • 6 mm mit einem Wickelkern aus Glas- fasern und offenliegender einlagiger Drahtwicklung verwendet. Die

Wicklung wurde mit einem Schmelzkleber, z.B. einem Cyan-Acrylat-Kle- ber oder einem Polyamϊdkleber dünn beschichtet.

Das Joch 11 stellt sicher, daß ungeachtet von möglichen Ungleichmäs- sigkeiten des Klebstoffes nach einer Auslösung stets beide Kontaktfe- dem zugleich nach oben schwingen und zwangsweise beide Kontaktstel¬ len öffnen. Um die Öffnungsgeschwindigkeϊt möglichst groß zu halten, ist das Joch soweit wie möglich erleichtert. Auch soll durch Material

und Formgebung verhindert werden, daß Verlustwärme, die bei starker Strombelastung der Kontaktstellen 3/3a, 4/4a entsteht, auf die Kleb¬ stelle 12 übertragen wird. Die verjüngte Form der Kontaktfedern 3, 4 soll durch Verringerung der Masse ebenfalls eine höhere Öffnungs geschwindigkeit erbringen. An dem Muster ergaben sich folgende Daten: Nach dem Zünden des Halbleiterschalters wurde ein Strom .von 0,67 A im Mittel aufgenommen, der klein ist im Verhältnis zum Nennstrom ei¬ nes 1500-Watt-Haartrockners von 6,8 A. Die an dem Drahtwiderstand 10a anfallende Leistung von 146 W im Mittelwert bzw. 290 W als Spit- zenwert erwärmt diesen je nach Phasenlage zu Beginn der Auslösung in ca. 1 bis 3 Millisekunden auf die Schmelztemperatur von ca. 120° C, so daß sich die Klebstelle löst. Die Kontaktfedern 3, 4 standen un¬ ter einer Aπfangskraft von etwa 1,2 N, die effektive Masse betrug 80 mg. Daraus resultiert eine Anfangsbeschleunigung von 1500 g und eine Öffnungszeit für 3 mm Kontaktabstand von etwa 1 Millisekunde. Während dieser Zeit kann die Temperatur des Drahtwiderstandes 10a weiter steigen, .jedoch nicht auf Werte, die zum Durchbrennen führen, da hierfür eine um Faktoren längere Zeit nötig wäre.

Eine weitere Verkürzung der Abschaltzeϊt ist durch Verwendung eines Dick ilmwiderstandes, bestehend aus einer dünnen, homogenen Wider¬ standsschicht auf Metal loxydbasis auf einem ebenen Keramikplättchen möglich, da das Verhältnis von möglicher Impulsleistung zu der Wär¬ mekapazität von Widerstands- und KlebstoffSchicht günstiger ist.

Fig. 6 zeigt entsprechend Fig. 5 eine solche Ausführung des Schutz- Schalters; gleiche Teile tragen gleiche Bezugszeichen. Der Wider¬ stand 10b besteht aus einem ebenen Keramikplättchen 61 mit einer dün¬ nen homogenen Widerstandsschicht 62 und zwei metallisierten Anschlu߬ flächen 63 mit Anschlüssen 64. Solche Widerstandselemente sind z.B. aus der Potentiometertechnik bekannt. - Diese Ausführung hat den für Herstellung und Funktionssicherheit bedeutenden Vorteil, daß zwischen dem Joch 11 und der Widerstandsschicht 62 eine ebene und angenähert planparallele Klebfuge gebildet ist, so daß die Qualität der Verklebung

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sehr gleichmäßig ausfällt. Kleine Verschiebungen zwischen den zu ver¬ klebenden Teilen in horizontaler Richtung infolge von mechanischen Toleranzen sind unschädlich.

Die Schutzschal er nach den Fig. 3 bis 5 können besonders klein aufge- baut werden; der Maßstab in der Zeichnung ist etwa 5•1 • Auf der Un¬ terseite der Leiterplatte 60 (Fig. 5) können die elektronischen Bau¬ elemente der Zündschal uπg (Fig. 1) untergebracht werden.

Wegen der Kleinheit dieser Teile und der geringen Bauelementezahl in der Elektronik ist es möglich, die gesamte Schutzeinrichtung als mechanische Einheit mit dem Netzkabel aufzubauen.

Fig. 7 zeigt eine beispielhafte Ausführung mit einem Netzkabel 23, einer Durchführuπgstül le 56, der Kabelklemme 57 und einem hermetisch dichten Gehäuse 24 für die Zündschaltung samt Schutzschal er, das in Fig. 1 mit dem gestriche ten Rahmen 24 angedeutet ist. Aus dem Ge- häuse 24 sind die beiden geräteseitigen Netzleϊtungen 5, 6 zu der Lü¬ sterklemme 59 und seitlich - z.B. als Fortsätze der in Fig. 5 darge¬ stellten Leiterplatte 60 - die Anschlüsse 7, 8 herausgeführt und mit dem im Gehäuse 24 verlegten, z.B. aufgedruckten Doppelleiter 44, 45 durch Verschraubung verbunden. - Nach einem Auslösen des Schutzschal- ters im Stδrungsfal le kann die Fuπktionsfähϊgkeit des Gerätes wieder hergestellt werden, indem das Netzkabel 23 samt Gehäuse 24 ausge¬ tauscht wird. Sollen in der Serienfertigung Geräte sowohl mit als auch ohne Schutzeinrichtung gefertigt werden, so kann das Netzkabel 23 auch unmittelbar an die Lüsterklemme 59 angeklemmt werden.

Die Vorteile der erfindungsgemäßeπ Schutzeinrichtung bestehen in ihren äußerst geringen Herste11kosten, der großen Funktionssicherheit wegen des Fehlens mechanisch komplizierter Zusammenhänge und der geringen Bauteilezahl sowie der Sicherheit gegen ungewollte Auslösung, die durch die Entkopplung des Halbleiterschalters 17 durch das Wϊder- Standselement 6 gegeben ist, wodurch ein Schutzkoπdensator 1δ erst wirksam werden kann.

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Ferner ist der Schutzschalter in seinen verschiedenen Ausführungen unempfindlich gegen Schock und Vibration bis über 1000 g, da das Verhältnis von rückhaltender Kraft (Schmelzdraht bzw. Klebung) und Masse sehr groß ist. Je nach Wahl der schmelzbaren Substanz kann auch eine Temperaturunempfindl ichkeit bis über 100 C erreicht wer¬ den. Seine Abschalteigenschaften sind durch Netzϊmpedanz und Netz¬ absicherung nicht beeinflußt.

Die geringen Abmessungen der gesamten Schutzeinrichtung von z.B. 20 • 20 • 10 mm erlauben den Einbau auch in kleine Elektrogeräte.

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