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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Umfeld
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung, insbesondere eine Wiederanlauf-Schutzvorrichtung.
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2. Stand der Technik
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Mit der neueren Entwicklung von größeren Werkzeugen für Reparatur- und Instandhaltungsarbeiten zu Hause und entsprechenden Geräten nehmen einige Leute diese geringeren Arbeiten zu Hause mit DIY selber vor, um an Kosten durch Arbeiten eines Fachtechnikers einzusparen, beispielsweise Hausreparaturen, Zusammenbau von Möbeln, Installieren von Klimaanlagen usw. Zum Durchführen von einigen geringeren solchen Arbeiten zu Hause mit DIY sind angetriebene Werkzeuge eines der wichtigen und notwendigen Handwerkzeuge.
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Die 1 zeigt eine Stereoansicht eines angetriebenen Werkzeuges nach dem Stand der Technik. Generell sind solche angetriebene Werkzeuge mit einer eingebauten Batterie erhältlich. Angetriebene Werkzeuge 1' mit einer hohen Ausgangsleistung (siehe 1) werden jedoch mit einem Stromkabel 13' an eine externe Stromquelle angeschlossen, um mit einer ausreichenden Stromzufuhr zu arbeiten. Wenn ein Benutzer daher das angetriebene Werkzeug 1 mit einer hohen Ausgangsleistung verwendet muss der Benutzer das Stromkabel 13' des angetriebenen Werkzeuges 1' zuerst an die externe Stromquelle 2' anschließen, wonach der Benutzer das angetriebene Werkzeug 1' an dessen Griffteil 11' festhält und zum Durchführen der geringen Arbeiten zu Hause die Auswurföffnung 15' des angetriebenen Werkzeuges 1' auf einen Gegenstand richtet und auf den Auslöseschalter 12' des angetriebenen Werkzeuges 1' drückt.
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Die 1 und 2 stellen gleichzeitig ein schematisches Diagramm der Leistungsabgabe des angetriebenen Werkzeuges 1' nach dem Stand der Technik dar. Die 2 zeigt, dass beim Drücken auf den Auslöseschalter 12' der mit diesem gekoppelte Motor 14 im angetriebenen Werkzeug 1' mit der von der Stromquelle 2' zugeführten elektrischen Energie versorgt werden kann, um den Motor 14 mit einer ausreichenden Ausgangsleistung zu betreiben. Beim Betrieb des angetriebenen Werkzeuges 1' durch den Benutzer können jedoch abnormale Betriebssituationen auftreten:
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Abnormaler Betrieb (1)
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Einige Benutzer haben die weniger gute Gewohnheit entwickelt, nach dem Betrieb eines angetriebenen Werkzeuges 1' dieses durch direktes Abtrennen von dessen Stromkabel 13' von der externen Stromquelle 2' auszuschalten anstatt das angetriebene Werkzeug 1' mit dem Auslöseschalter 12' zuerst auszuschalten. Wenn daher der Benutzer das Stromkabel 13' des angetriebenen Werkzeuges 1' für den nächsten Betrieb an die externe Stromquelle 2' anschließt läuft der Motor 14' des angetriebenen Werkzeuges 1' sofort an, da der von der Stromquelle 2' zugeführte Strom dem Motor 14' direkt zugeführt wird, so dass die Nagel in der Auswurföffnung 15' herausschießen und zu unvorhergesehenen Unfällen führen können.
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Abnormaler Betrieb (2)
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Die Stromquelle 2' wird plötzlich aktiviert und danach unverzüglich durch die Verwendung des angetriebenen Werkzeuges 1' durch den Benutzer stabilisiert. Gleichzeitig wird der Motor 14' des angetriebenen Werkzeuges 1' sofort angelassen, da der von der Stromquelle 2' zugeführte Strom direkt zum Motor 14' geführt wird, wobei die Auswurföffnung 15' des angetriebenen Werkzeuges 1' mit einer hohen Geschwindigkeit rotiert und dieser Umstand zu unerwarteten Unfällen führen kann.
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Anhand der oben stehenden Beschreibung wird deutlich, dass ein Einbau einer Wiederanlauf-Schutzvorrichtung oder eines Moduls in das angetriebene Werkzeug 1' nach dem Stand der Technik von großer Wichtigkeit ist. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat aus diesem Grund große Bemühungen bei erfinderischen Nachforschungen auf diesem Gebiet angestellt und schließlich eine Wiederanlauf-Schutzvorrichtung und deren Methode geschaffen, wobei diese Wiederanlauf-Schutzvorrichtung in das angetriebene Werkzeug integriert werden kann, um Unfälle durch die oben beschriebene abnormale Betriebsweise des angetriebenen Werkzeuges zu verhüten.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Wiederanlauf-Schutzvorrichtung und deren Methode, wobei diese Wiederanlauf-Schutzvorrichtung in einem elektrischen Gerät zur Vermeidung von Unfällen integriert ist, die sich durch die folgenden abnormalen Betriebsweisen des elektrischen Geräts ereignen können:
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Abnormaler Betrieb (1)
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Der Benutzer schließt das Stromkabel des elektrischen Geräts an eine externe Stromquelle an, ohne das Schutzmodul des elektrischen Geräts zuerst auszuschalten. Dabei wird der durch das Wiederanlaufen des elektrischen Geräts erzeugte Strom mit der in diesem elektrischen Gerät installierte Wiederanlauf-Schutzvorrichtung blockiert, so dass der Strom nicht direkt zum Motor des elektrischen Geräts geführt wird und daher der Motor wegen dem plötzlichen Wiederanlaufen des elektrischen Geräts nicht sofort in Betrieb genommen wird.
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Abnormaler Betrieb (2)
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Die Stromquelle wird plötzlich aktiviert und danach unverzüglich durch die Verwendung des elektrischen Geräts durch den Benutzer stabilisiert. Gleichzeitig wird der durch das Wiederanlaufen des elektrischen Geräts mit der in diesem elektrischen Gerät integrierten Wiederanlauf-Schutzvorrichtung blockiert, so dass der Strom daher nicht direkt zum Motor des elektrischen Geräts geführt und der Motor wegen dem plötzlichen Wiederanlaufen des elektrischen Geräts nicht betrieben wird.
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Zum Erreichen des Hauptziels der vorliegenden Erfindung hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung eine Wiederanlauf-Schutzvorrichtung geschaffen, die aus den folgenden Elementen besteht:
einem Schaltmodul, das im elektrischen Gerät integriert und mit einer externen Stromquelle verbunden ist, wobei das Schaltmodul aus einer elektrischen Stromanschlußklemme, einer ersten Ausgangsklemme und einer zweiten Ausgangsklemme besteht und die elektrische Stromanschlußklemme mit einer Netzklemme der Stromquelle verbunden ist; und
einem Wiederanlauf-Schutzmodul, das im elektrischen Gerät integriert und mit dem Schaltmodul und einem Motor des elektrischen Geräts verbunden ist, wobei das Wiederanlauf-Schutzmodul aus den folgenden Elementen besteht: einer Relaisspule, deren ein Ende mit einer ersten Ausgangsklemme und das andere Ende der Relaisspule mit einer ersten Eingangsklemme des Motors verbunden ist; einer ersten Relaisschaltung, deren ein Ende mit der zweiten Ausgangsklemme und das andere Ende der ersten Relaisschaltung mit einer zweiten Eingangsklemme verbunden ist; einer zweiten Relaisschaltung, deren ein Ende mit der Netzklemme und der elektrischen Stromanschlußklemme und das andere Ende der zweiten Relaisschaltung mit der ersten Ausgangsklemme und der Relaisspule verbunden ist, wobei das ersten Eingangsende des Motors weiter mit einer Nullpunktklemme der Stromquelle verbunden ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung sowie eine bevorzugte Betriebsweise und deren Vorteile werden mit der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines illustrativen Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen am besten deutlicher dargestellt.
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1 zeigt eine Stereoansicht eines angetriebenen Werkzeuges nach dem Stand der Technik;
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2 stellt ein schematisches Diagramm der Leistungsabgabe des angetriebenen Werkzeuges nach dem Stand der Technik dar;
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3 stellt ein Blockrahmendiagramm einer Wiederanlauf-Schutzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung dar;
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4 stellt ein Schaltkreisrahmendiagramm der Wiederanlauf-Schutzvorrichtung dar;
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5 stellt ein Flußdiagramm einer Methoden zum Schutz gegen ein Wiederanlaufen unter Anwendung der Wiederanlauf-Schutzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung dar;
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6A, 6B, 6C und 6D stellen schematische Schaltkreisdiagramme der Betätigung der Wiederanulaf-Schutzvorrichtung dar; und
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7 stellen ein zweites Schaltkreisdiagramm der Wiederanlauf-Schutzvorrichtung dar.
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WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Für eine eingehendere Beschreibung einer Wiederanlauf-Schutzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung sind nachstehend Ausführungsbeispiele detailliert mit Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen dargestellt.
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Die 3 zeigt ein Blockrahmendiagramm einer Wiederanlauf-Schutzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Die 4 stellt gleichzeitig ein Schaltkreisrahmendiagramm der Wiederanlauf-Schutzvorrichtung dar. Wie in der 3 und in der 4 gezeigt, ist die Wiederanlauf-Schutzvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung in einem elektrischen Gerät 3 installiert und besteht aus einem Schaltmodul 11 und aus einem Wiederanlauf-Schutzmodul 12, wobei das Wiederanlauf-Schutzmodul 12 zwischen dem Schaltmodul 11 und einem Motor 31 des elektrischen Geräts 3 verbunden ist. Insbesondere besteht das Schaltmodul 11 beispielsweise aus einem Wippschalter, Schiebeschalter oder einem Kippschalter, die drei Anschlußklemmen einer elektrischen Anschlußklemme 112, eine erste Ausgangsklemme 111 und eine zweite Ausgangsklemme 113 aufweisen, wobei die elektrische Anschlußklemme 112 mit einer Netzklemme 21 einer externen Stromquelle 2 verbunden ist.
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Das Wiederanlauf-Schutzmodul 12 ist ebenfalls im elektrischen Gerät 3 integriert und mit dem Schaltmodul 11 und dem Motor 31 verbunden und besteht aus einer Relaisspule 121, einer ersten Relaisschaltung 122 und aus einer zweiten Relaisschaltung 123. Die FIGs zeigen, dass ein Ende der Relaisspule 121 mit der ersten Ausgangsklemme 111 und das andere Ende dieser Relaisspule 121 mit einer ersten Eingangsklemme (d. h. der Nullpunktklemme 21 des Motors 31) des Motors 31 verbunden ist. Ein Ende der ersten Relaisschaltung 122 ist mit der zweiten Ausgangsklemme 113 und das andere Ende dieser ersten Relaisschaltung 122 mit einer zweiten Eingangsklemme 312 (d. h. die spannungstragende Anschlußklemme des Motors 31) des Motors 31 verbunden. Ein Ende der zweiten Relaisschaltung 123 ist mit der spannungstragenden Anschlußklemme 21 der Stromquelle 2 und der elektrischen Anschlußklemme 112 des Schaltmoduls 11 verbunden, während das andere Ende dieser zweiten Relaisschaltung 123 mit der ersten Ausgangsklemme 111 und der Relaisspule 121 verbunden ist. Die erste Eingangsklemme 311 des Motors 31 ist weiter mit einer Nullpunktklemme 21 der Stromquelle 2 verbunden.
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Durch das Integrieren der Wiederanlauf-Schutzvorrichtung 1 in das elektrische Gerät 3 wie in der 4 gezeigt können mit dieser Wiederanlauf-Schutzvorrichtung 1 effektiv Unfälle dirch ein plötzliches Wiederanlaufen des elektrischen Geräts 3 verhütet werden. Weiter soll hervorgehoben werden, dass das oben genannte elektrische Gerät 3 insbesondere zu den elektrischen Handwerkzeugen mit einer hohen Gefährdung gehört, wie beispielsweise Geräte für die spanende Bearbeitung von Metall (z. B. eine elektrische Säge), angetriebene Werkzeuge zum Polieren (z. B. elektrische Schleifwerkzeuge), angetriebene Werkzeuge für den Zusammenbau und die Montage, Preßluftpistolen und Haartrockner. Zum weiteren Beschreibung des Zusammenbaus des angetriebenen Werkzeuges kann dieses ein elektrischer Bohrer, elektrischer Schraubenschlüssel oder ein elektrischer Schraubenzieher sein.
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Nachstehend werden mit einem Flußdiagramm des Wiederanlauf-Schutzmodus' nach 5 und den weiteren in den 6A–6D gezeigten Schaltkreisdiagrammen der Wiederanlauf-Schutzvorrichtung 1 die technischen Merkmale der Wiederanlauf-Schutzvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung detailliert dargestellt. Die 5 beschreibt, dass der Benutzer beim Betrieb eines mit der Wiederanlauf-Schutzvorrichtung 1 integrierten elektrischen Geräts die folgenden Schritte beachten muss:
Da das Schaltmodul 11 wie mit den punktierten Linie in der 6A gezeigt in einem OFF-Status (AUS) ist, fließt kein Strom im Schaltkreis der Wiederanlauf-Schutzvorrichtung 1. Daher muss in Schritt (S01) der Benutzer das Schaltmodul 11 zum Herstellen einer Verbindung zwischen der elektrischen Stromanschlußklemme 112 des Schaltmoduls 11 und der Netzklemme 21 der externen Stromquelle 2 einschalten. Wie mit der durchgehenden Linie in der 6B gezeigt ist, fließt daher der von der Netzklemme 21 der externen Stromquelle 2 abgegebene Strom über die zweite Ausgangsklemme 113 des Schaltmoduls 11 zur ersten Relaisschaltung 122 des Wiederanlauf-Schutzmoduls 12, wonach der Strom mit der ersten Relaisschaltung 122 blockiert wird. Da der von der Netzklemme 21 der Stromquelle 2 abgegebene Strom mit der ersten Relaisschaltung 122 des Wiederanlauf-Schutzmoduls 12 blockiert wird, wird der von der Wiederanlauf-Schutzvorrichtung 3 erzeugte Strom nicht direkt dem Motor 3 des elektrischen Geräts 3 zugeführt.
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Nach dem Beenden des Schritts (S01) muss der Benutzer den Schritt (S)2) zum Ausschalten des Schaltmoduls 11 kontinuierlich durchführen, um zwischen der elektrischen Stromanschlußklemme 112 des Schaltmoduls 11 und der ersten Ausgangsklemme 111 eine elektrische Verbindung herzustellen. Wie mit der durchgehenden Linie in der 6C gezeigt ist, fließt der von der Netzklemme 21 der Stromquelle 2 zur Relaisspule 121 des Wiederanlauf-Schutzmoduls 12 über die erste Ausgangsklemme 111 zur Relaisspule 121 des Wiederanlauf-Schutzmoduls 12, wobei die erste Relaisschaltung 122 und die zweite Relaisschaltung 123 durch die Induktion der Relaisspule 121 eingeschaltet werden. Der Stromweg, der mit der durchgehenden Linie in der 6C dargestellt ist, ist eine erste Ausgangsschleife, die im Schaltkreis der Wiederanlauf-Schutzvorrichtung 1 gebildet ist, wobei der von der Netzklemme 21 der Stromquelle 2 abgegebene Strom in diese erste Ausgangsschleife fließt.
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Zuletzt muss der Benutzer den Schritt (S03) zum Einschalten des Schaltmoduls 11 durchführen, um zwischen der elektrischen Stromanschlußklemme 112 und der zweiten Ausgangsklemme 113 eine elektrische Verbindung herzustellen. Mit der durchgehenden Linie in der 6D wird gezeigt, dass der von der Netzklemme 21 der Stromquelle 2 abgegebene Strom durch die zweite Ausgangsklemme 113 des Schaltmoduls 11 und die erste Relaisschaltung 122 des Wiederanlauf-Schutzmoduls 12 zur zweiten Eingangsklemme 312 (d. h. die spannungstragenede Klemme des Motors 31) des Motors 31 im elektrischen Gerät 3 fließt. Der von der spannungstragenden Klemme 21 der Stromquelle 2 abgegebene Strom fließt ebenfalls durch die zweite Relaisschaltung 123 und die Relaisspule 121 des Wiederanlauf-Schutzmoduls 12 zur ersten Eingangsklemme 311 (d. h. die Nullpunktklemme des Motors 31) des Motors 3, wonach der Motor 31 zum Betreiben mit dem Strom angetrieben wird. Der Stromweg, der mit der durchgehenden Linie in der 6D dargestellt ist, beschreibt eine zweite Ausgangsschleife, die im Schaltkreis der Wiederanlauf-Schutzvorrichtung 1 gebildet ist, wobei der von der Ntezklemme 21 der Stromquelle 2 abgegebene Strom zur zweiten Ausgangsschleife fließt. Durch Anwenden der in der 4 gezeigten Wiederanlauf-Schutzvorrichtung 1 und der in der 5 dargestellten Wiederanlauf-Schutzmethode können Unfälle durch die folgenden abnormalen Betriebsweisen des elektrischen Geräts 3 verhütet werden:
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Abnormaler Betrieb (1)
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Der Benutzer schließt das Stromkabel des elektrischen Geräts 3 an die externe Stromquelle 2, ohne zuerst dazu das Schaltmodul 11 des elektrischen Geräts 3 auszuschalten. Gleichzeitig wird der durch Wiederanlaufen des elektrischen Geräts 3 erzeugte Strom mit dem Wiederanlauf-Schutzmodul 12 der im elektrischen Gerät 3 integrierten Wiederanlauf-Schutzvorrichtung 1 blockiert, so dass daher der Strom nicht direkt zum Motor 31 des elektrischen Geräts 3 fließt und dadurch der Motor 31 wegen dem plötzlichen Wiederanlaufen des elektrischen Geräts 3 nicht betrieben wird.
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Abnormaler Betrieb (2)
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Die Stromquelle 2 wird plötzlich aktiviert und danach unverzüglich durch die Verwendung des elektrischen Geräts 3 durch den Benutzer stabilisiert. Gleichzeitig wird der durch das Wiederanlaufen des elektrischen Geräts 3 erzeugte Strom mit der in diesem elektrischen Gerät 3 integrierten Wiederanlauf-Schutzmoduls 12 der Wiederanlauf-Schutzvorrichtung 1 blockiert, so dass der Strom daher nicht direkt zum Motor 31 des elektrischen Geräts 3 geführt und der Motor 31 wegen dem plötzlichen Wiederanlaufen des elektrischen Geräts 3 nicht betrieben wird.
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Da mit der Wiederanlauf-Schutzvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung der vorliegenden Erfindung der Strom blockiert wird und daher nicht zum Motor 31 des elektrischen Geräts 3 fließen kann, muss der Benutzer die Schritte der Wiederanlauf-Schutzmethode beachten, um das elektrische Gerät 3 anzulassen. Auf diese Weise können unvorhergesehene Unfälle durch ein plötzliches Wiederanlaufen des elektrischen Geräts effektiv verhütet werden.
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Hier muss hervorgehoben werden, dass mit dem in der 3 und 4 dargestellten Schaltkreisrahmendiagramm die illustrativen Beispiele der Wiederanlauf-Schutzvorrichtung 1 nicht eingeschränkt sind. Die 7 zeigt ein zweites Schaltkreisdiagramm der Wiederanlauf-Schutzvorrichtung 1, wobei hier die elektrische Stromanschlußklemme 112 und die zweite Ausgangsklemme 113 des Schaltmoduls 11 eine einphasige Schalteinheit bilden. Die erste Ausgangsklemme 111 des Schaltmoduls 11 ist mit der elektrischen Stromanschlußklemme 112 verbunden, um ein Abschalt-Abtastelement zu bilden.
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Obwohl das in der 4 und in der 7 dargestellte Schaltkreisdiagramm mit einigen reinen elektronischen Elementen gebildet werden kann muss die Wiederanlauf-Schutzvorrichtung 1 mit einigen zusätzlichen Strom- und Signalumsetzungsschaltkreisen ausgestattet sein, da das elektrische Gerät 3 ein mechanisches Gerät ist, wenn dieses mit den reinen elektronischen Elementen, mit denen die Wiederanlauf-Schutzvorrichtung 1 gebildet wird, verwendet wird. Im Vergleich mit der Wiederanlauf-Schutzvorrichtung, die mit den reinen elektronischen Elementen gebildet ist, weist die in der 4 und in der 7 gezeigte Wiederanlauf-Schutzvorrichtung 1 die Vorteile einer hohen Stabilität und des niedrigen Kostenaufwands auf.
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Trotz der oben stehenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sollen diese Ausführungsbeispiele den Umfang der vorliegenden Erfindung keineswegs einschränken, wobei sämtliche gleichwertige Durchführungen und Modifizierungen innerhalb des Geistes der vorliegenden Erfindung mit in den Umfang der vorliegenden Erfindung gehören.
