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Title:
PROTECTIVE DEVICE FOR ELECTRICAL MAINS APPLIANCES, IN PARTICULAR MANUAL APPLIANCES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1989/005050
Kind Code:
A1
Abstract:
A protective device for electrical mains appliances, in particular hand appliances connected by a cable (8) to a connecting plug or similar, comprises in the region of the connecting plug a protective switch (16) which can be actuated by means of control lines (11, 12) contained in the cable by one or more sensors (40, 41) arranged in the appliance (7), supplied by a low-voltage source (17, 18) and sensitive to moisture, water and/or the penetration of electrically conductive objects into the orifices of the housing leading to the parts of the appliance connected to the mains voltage.

Inventors:
BREMEL HANS (AT)
Application Number:
PCT/AT1988/000098
Publication Date:
June 01, 1989
Filing Date:
November 18, 1988
Export Citation:
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Assignee:
BREMEL HANS (AT)
International Classes:
H02H3/04; H02H5/08; (IPC1-7): H02H5/08; H02H3/04
Foreign References:
EP0001831A21979-05-16
EP0139301A21985-05-02
EP0153088A11985-08-28
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e
1. : Schutzeinrichtung für elektrische Netzgeräte, insbe¬ sondere Handgeräte, die über ein Kabel mit einem Anschlu߬ stecker od.dgl. verbunden sind, wobei im Bereich des An¬ schlußsteckers und vorzugsweise in diesen integriert ein c Schutzabschalter vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzabschalter (16) von einem oder mehreren am Gerät (7) angebrachten, von einer Niederspannungsquelle (17) ver¬ sorgten und auf Feuchtigkeit, Nässe und/oder das Eindringen elektrisch leitender Gegenstände in zu an der Netzspannung *1_Q liegenden Geräteteilen führende Gehäuseöffnungen empfind¬ lichen Fühlern (40, 41) über im Kabel geführte Steuerleitun¬ gen (11, 12) betätigbar ist.
2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn JC zeichnet, daß ein Fühler (40) aus einem Paar elektrisch lei¬ tender, gegeneinander isolierter, gitter oder netzförmiger Elektroden (42, 43) besteht, die eine Gehäuseöf nung ab¬ decken .
3. 203 Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß außen am Gerät (7) wenigstens ein vor¬ zugsweise aus einem mit einem Fingen überbrückbaren Elek¬ trodenpaar bestehender Prüffühler (41) vorgesehen ist. , 5 4. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Gerät (7) das Ansprechen des Schutzschalters (16) anzeigende Einrichtungen, z. B. Leucht¬ dioden (36, 37), angebracht sind.
4. 5 Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzschalter aus einem über eine Gleichrichterschaltung (18) an einen Netztrans¬ formator (17) angeschlossenen, einen allpoligen Ausschalter für die Netzleitungen (5, 6) des Kabels bildenden Relais (16) mit in Serie geschaltetem Schalttransistor (19) be¬ steht, 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 Spannungsteilerschaltung (28 bis 31) und bei dieser Überbrückung einschaltenden Steuertransistoren (38, 39) für den Schalttransistor (19) untergebracht ist und der Schutzschalter (16) in einem ihn nach dem Ansprechen bis zum Herausziehen des Steckers in der Ausschaltstellung haltenden Schaltkreis liegt.
5. 6 Schutzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß wenigstens ein Steuertransistor (38, 39) mit einer AnzeigeLeuchtdiode (36, 37 ) in Serie geschaltet ist.
6. 7 Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit im Gerät feuchtigkeitsdicht untergebracht, vorzugsweise in den Kabel¬ anschluß des Gerätes eingegossen ist.
Description:
Schutzeinrichtung für elektrische Netzgeräte, insbeson¬ dere Handgeräte

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für elektri¬ sche Netzgeräte, insbesondere Handgeräte, die über ein Ka¬ bel 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 be¬ stimmt, 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 Kunststof gehäuse sowie um Küchengeräte, Handmixer, Heimwerkergeräte usw. Dabei besteht bei Geräten mit Kunststoff ehäuse auch keine ausreichende Anbringungsmöglichkeit für den Anschluß eines herkömmlichen Schutzleiters. Selbst wenn ein solcher vorge¬ sehen 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 Verwen¬ dung finden. Unter anderem kann es vorkommen, daß ein Hand¬ mixer im fließenden Wasser gewaschen oder versehentlich im angesteckten Zustand in einer Abwäsche abgestellt wird. Auch die Berührung solcher Geräte mit nassen Händen kann gefähr- lieh 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-0S 29 20 287 und der DE-0S 3*. 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 Ab¬ schalten am -Gerät gefährliche Berührungsspannungen auftre- ten. Fehlerstromschalter haben einen-aufwendigen Aufbau. Als Wiedereinschaltsperre können nach der DE-OS 29 20 287 Schmelzsicherungen vorgesehen werden, die nach dem Anspre¬ chen 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 dienen¬ de Meßeinrichtung vorgesehen, wobei diese Meßeinrichtung mit einem durch eine Feder vorbelasteten, mechanischen Ausschal¬ ter kombiniert ist. Zusätzlich " sieht man hier eine Prüfein- richtung 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 prinzipiel¬ len 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 Feuchtigkeits¬ fühler aus nebeneinander offen im Gerätegehäuse verlegten, über Vorwiderstände an der Netzspannung liegenden Leitern besteht. Der Schutzabschalter spricht nur an, wenn eindrin¬ gende Feuchtigkeit einen Leitungsschluß zwischen den Leitern des Feuchtigkeitsfühlers herstellt, nicht aber wenn aus an¬ deren Gründen, z. B. durch das Eindringen leitender Gegen¬ stände 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 Zwi¬ schenstecker kombinierter Feuchtigkeitsfühler bekannt, der in Abhängigkeit von einem einstellbaren Wert der Luftfeuch¬ tigkeit einen Schalter für ein mit Stecker und Kabel an¬ schließbares Lüftungs- oder Heizgerät im Ein- bzw. Ausschalt¬ sinn betätigt und so eine Beheizung bzw. Belüftung des Raumes mittels dieses Gerätes in Abhängigkeit mit der Luft- feuchtigkeit ermöglicht.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Schutzeinrich¬ tung der eingangs genannten Art, die bei einfachem Aufbau eine hohe Sicherheit gegen das Auftreten gefährlicher Berüh- rungsspannungen bzw. Ableitströme am geschützten Gerät bietet.

1

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

Durch die Versorgung der Fühler von einer Niederspannungs¬ quelle aus sowie durch die Unterbringung der Fühler am Gerät bei im Bereich des Anschlußsteckers vorgesehenem Schutzab¬ schalter 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 Drahtsta¬ chelbürste 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 ent- sprechender. Schaltung am Nullpotential und der gewählten Niederspannung, so daß durch ihre Berührung keine Gefähr¬ dung 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 leiten¬ dem Material, die eine Gehäuseöffnung abdecken und die durch Feuchtigkeit, Nässe oder das Eindringen leitender Gegen¬ stände miteinander verbindbar sind, so daß sie dann die Ab- schaltung vom Netz über den Anschlußstecker bewirken.

Zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit und auch um von Haus aus den Benutzer eines Handgerätes vor gefährlichen Be¬ rührungsspannungen beim Anfassen des Gerätes mit nassen Händen, zu schützen, kann außen am Gerät, etwa im Griffbe¬ reich wenigstens ein Prüffühler vorgesehen sein, der vor¬ zugsweise aus einem mit einem nassen Finger überbrückbaren Elektrodenpaar besteht. Ferner können am Gerät das An¬ sprechen 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 Netz- transformator und damit an die von diesem gebildete Wider¬ standsquelle 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 Spannungsteilerschaltung 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 Fremd¬ spannungen, z. B der Netzspannung bei starker Durchnässung des Gerätes oder beim tiefen Eindringen leitender Gegen¬ stände in geschützte Gehäuseöffnungen empfindlich und gleichzeitig gegenüber diesen Fremdspannungen unempfindlich ausgebildet werden. Zusätzlich kann auch der Schalttran¬ sistor auf das Auftreten einer Fremdspannung an den Steuer¬ leitungen, also auf Kabelbruch oder Abschneiden des Kabels, empfindlich geschaltet sein, so daß er beim " Auftreten einer solchen Fremdspannung an den Steuerleitungen ebenfalls ab- schaltet .

An Stelle eines Transformators kann für die Niederspannungs¬ versorgung auch eine auswechselbare oder wiederaufladbare Batterie vorgesehen werden. Hier ist die Schaltung so auszu- legen, daß der Schutzschalter abschaltet, wenn die Versor¬ gung durch die Batterie nicht mehr ausreicht.

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

Vorzugsweise wird die Steuereinheit im Gerät euchtigkeits¬ dicht untergebracht und dabei meist in den Kabelanschluß des Gerätes eingegossen, um zu gewährleisten, daß die Steuereinheit bei einer Verwendung eines Gerätes in Feucht¬ räumen oder bei einem tatsächlichen Naßwerden des Gerätes

keinen Schaden nimmt.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispiels¬ weise dargestellt. Es zeigen Fig. 1 das Schaltschema einer erfindungsgemäßen Schutzein¬ richtung und Fig. 2 einen mit der Schutzeinrichtung versehenen Haa fön.

Beim Ausführungsbeispiel wurden mit 1, 2 die beiden Steck- kontakte eines Anschlußsteckers für eine Steckdose bezeich¬ net. Der Stecker besitzt ferner Änschlußkontakte 3, 4 für die Netzleiter 5, 6 eines Versorgungskabels iiir ein elek¬ trisches 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 An¬ schlüssen 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 Trans ormator 17 untergebracht, der über eine Gleichrichterdiode 18 ein Versorgungsnetz- werk für das Relais 16 steuert. In Serie mit dem Relais 16 liegt ein Schalttransistor 19. Die Schaltung ist durch Kon¬ densatoren 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 SpannungsteuerSchaltung aus den Widerständen 28, 29, 30, 31, parallel zu den Wider¬ ständen 28, 31 geschalteten Kondensatoren 32, 33, einem al¬ lenfalls vorgesehenen Überbrückungswiderstand 34 und aus zwei in symmetrischer Schaltung zur Mitte 35 der Spannungs¬ teilerschaltung 28 bis 31 vorgesehenen Serienschaltungen je

einer Leuchtdiode 36 bzw. 37 und eines Steuertransistors 38 bzw. 39 besteht.

Die eine Hälfte 30, 31 der Spannungsteilerschaltung liegt an 5 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 Warmlu taustritts¬ öffnung gespannten z. B. gitterförmigen Elektroden 42, 43 bestehen können, die durch zwischen ihnen eindringende Feuch-

10 tigkeit oder auch durch gemeinsame Berührung mit einem elek¬ trisch 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 Transis-

15 toren 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

20 Schaltzustand bleibt so lange aufrecht, als die Netzspannung an den Anschlußkontakten 1, 2 anliegt. Wird der Stecker ge¬ zogen, 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

25 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 Netz¬ spannung führenden Teil in Berührung bzw. Leitungsverbindung,

30 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.

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Wie Fig. 2 zeigt können bei Ausbildung des Gerätes 7 als Haarfön die beiden gitterförmigen Elektroden , -4*3 über die Warmluft-Aus rittsö fnung gespannt sein. Am Gehäuse des Gerätes 7 ist der Fühler 41 in Form einer Mittelelek- trode 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 er¬ folgt. Am Gerätestecker wurde die eine der beiden Leucht- dioden 3β gezeigt.