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WO1998002892A1 - Schaltkontaktanordnung mit einer gelenkanordnung für einen kontakthebel - Google Patents

Schaltkontaktanordnung mit einer gelenkanordnung für einen kontakthebel Download PDF

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WO1998002892A1
WO1998002892A1 PCT/DE1997/001472 DE9701472W WO9802892A1 WO 1998002892 A1 WO1998002892 A1 WO 1998002892A1 DE 9701472 W DE9701472 W DE 9701472W WO 9802892 A1 WO9802892 A1 WO 9802892A1
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WO
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contact
contact lever
lever
arrangement
switching
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PCT/DE1997/001472
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French (fr)
Inventor
Sezai TÜRKMEN
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Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H2009/305—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts including means for screening for arc gases as protection of mechanism against hot arc gases or for keeping arc gases in the arc chamber

Definitions

  • the invention relates to a switching contact arrangement of a low-voltage circuit breaker with a contact lever carrier and with at least one contact lever which is arranged movably relative to the contact lever by means of a joint arrangement and is biased by at least one spring in the direction of a fixed switching contact, and with at least one the contact lever with a stationary connecting rail connecting flexible conductor.
  • a switch contact arrangement with this feature has become known from DE 44 16 105 Cl.
  • the hinge arrangement is formed by a bearing bolt passing through the contact lever. Since the contact levers are made of copper with a given cross-section in consideration of the lowest possible heating during operation, the bearing opening in the contact lever requires such a dimensioning that a sufficient lifespan of the joint arrangement is achieved despite the relatively soft material of the contact lever.
  • the bearing opening reduces the cross-section of the contact lever at a mechanically highly stressed point and also reduces the current-carrying cross-section of the contact lever. This entails the risk of increased local heating, which can only be compensated for by an enlarged cross section of the contact lever.
  • the object of the invention is to create a switch contact arrangement with a long service life for the joint arrangement of the contact lever without additional material expenditure.
  • this object is achieved in that the joint arrangement by a rolling surface arranged on the contact lever and a cooperating with it, on the Contact lever carrier arranged support surface is formed and that a holding device detecting the contact lever is attached to the contact lever carrier to secure against displacement of the contact lever parallel to the support surface.
  • the new joint arrangement makes the previous bearing openings of the contact levers unnecessary. As a result, a larger cross section is available, which is favorable for the mechanical strength and the electrical properties of the contact lever.
  • the rolling surface can be dimensioned without difficulty so that a lower specific stress than in the previous bearing opening occurs. Therefore, a reduction in the hardness of the copper used to manufacture the contact lever due to the supply of heat when soldering or welding the flexible conductors is less critical than before.
  • the new joint arrangement can be implemented with surprisingly few changes to existing switch contact arrangements. This can be done in that the rolling surface arranged opposite the contact lever on its contacting side has a negative curvature and the supporting surface located on the contact lever carrier has a positive curvature, the radius of curvature of the rolling surface being larger than the radius of curvature of the supporting surface.
  • the mentioned holding device for the contact lever can also be realized with advantageously simple means.
  • the holding device can use the contact lever have on its contacting side in a region opposite the rolling surface overlapping, articulated on the contact lever support brackets, the contact lever having a retaining tab to be overlapped by the retaining bracket.
  • Such a retaining bracket can at the same time be formed as a spacer for several adjacent contact levers by integrally formed webs.
  • the contact lever carriers of switch contact arrangements of the present type can consist of both metal and plastic. If contact lever carriers made of plastic are to have particularly resistant contact surfaces for the contact lever, it is advisable to provide the contact surfaces with a metal plate.
  • Figure l shows schematically a low-voltage power switch in section.
  • FIG. 2 the movable part of a switch contact arrangement is partially shown in section.
  • FIG. 3 shows a section III-III in FIG. 2 to illustrate details of a holding bracket.
  • FIG. 4 shows an enlarged area of a contact lever with adjoining parts.
  • the low-voltage circuit breaker 1 shown schematically in section in FIG. 1 has a housing 2 in which, depending on the number of poles required, a switch contact system 3 or more such switch contact systems are arranged in parallel with one another.
  • Each switch contact system 3 has an upper connecting rail 4 with a fixed switch contact 5 attached to it and a movable switch contact 6.
  • the movable switch contact 6 represents an assembly which comprises a movable contact lever carrier 7 and at least one contact lever 10 pivotally mounted thereon.
  • Flexible conductors 11 connect the contact lever (s) 10 to a lower connecting rail 12.
  • Above the switch contact system 3 there is an arc extinguishing chamber 13 for extinguishing the switching arc which arises when the switch contact arrangement 3 is opened.
  • the contact lever carrier 7 can be actuated by a drive device 14 which has a switching shaft 15 which is common to all adjacent poles of the circuit breaker 1 and which is connected to the contact lever carriers 7 of the individual poles by a coupling linkage 16.
  • the contact lever carrier 7 consists of a pole insulating body 17 made of insulating plastic to be connected to the coupling linkage 16 and side walls 20 made of sheet metal attached to the pole insulating body 17 on both sides.
  • the contact lever 10 shown is provided with a contact pad 21 on its contacting side 18 facing the fixed switching contact 5.
  • On its side opposite the contacting side 18 The rear side of the contact lever 10 has a rolling surface 22, which rests on a bearing surface 23 of the pole insulating body 17. As shown, the rolling surface 22 is designed with a negative curvature, while the bearing surface 23 has a positive curvature, namely with a smaller radius of curvature.
  • the contact lever 10 can therefore be pivoted relative to the insulating body 17 in the direction of an arrow 25 against the action of two contact force springs 24 arranged in parallel.
  • a contact force of the desired magnitude arises between the contact support 21 and the fixed switch contact 5 when the movable switch contact 6 is actuated by the drive device 14 about a pivot bearing 26 indicated in FIG.
  • a holding bracket 27 engages over the contact lever 10 and thereby maintains contact between the rolling surface 22 and the support surface 23.
  • the holding bracket 27 ensures that the contact lever 10 cannot be moved parallel to the bearing surface 23.
  • a plurality of contact levers 10 can be arranged parallel to one another in each pole of the circuit breaker 1.
  • five parallel contact levers 10 are shown in section as an example.
  • the holding bracket 27 is common to all contact levers 10 and has integrally formed separating webs 30 which act as spacers for the adjacent contact levers 10. With external pins 31, the holding bracket 27 engages in bearing openings 32 in the side walls 20 of the contact lever carrier 17. Therefore, the bracket 27 can participate in the pivoting movement of the contact lever 10 relative to the Polisolierk ⁇ rper 17.
  • Figure 3 is also a fixed with the side Walls 20 connected insulating shield 33 shown that shields the area of the movable switching contact 6 located below the contact pads 21 against the influence of arcing gases (see. DE 295 03 327 Ul).
  • the contact levers 10 are each provided on their contacting side 18 with a retaining lug 34 opposite the rolling surface 22, which are overlapped by the retaining bracket 27 with a U-shaped cross section.
  • a further embodiment is shown in FIG. 4 as a metal plate 35 which is embedded in the material of the pole insulating body 17 in order to increase the service life of the support surface 23.
  • the radius of curvature of the rolling surface 22 and the associated support surface 23 can be dimensioned much larger than is possible in a joint arrangement with a bearing pin passing through the contact lever.
  • the contact surface between the surfaces mentioned is relatively large. This results in an advantageously low specific stress on the interacting parts. Heating the contact lever 10 when the flexible conductor 11 is attached (FIG. 1 and FIG. 2) therefore has a less detrimental effect on the life of the joint arrangement than in the case of previously used switch contact arrangements.
  • the full cross section is available for the current transmission.

Landscapes

  • Breakers (AREA)

Abstract

Eine Schaltkontaktanordnung (3) eines Niederspannungs-Leistungsschalters (1) weist wenigstens einen Kontakthebel (10) auf, der mittels einer Gelenkanordnung relativ zu einem Kontakthebelträger (7) schwenkbar ist. Die Gelenkanordnung umfaßt eine an dem Kontakthebel (10) befindliche Wälzfläche (22) sowie eine an den Kontakthebelträger (17) angeordnete Auflagefläge (23). Ein Haltebügel (27) sichert den Kontakthebel gegen eine Verschiebung parallel zu der Auflagefläche (23).

Description

Beschreibung
Schaltkontaktanordnung mit einer Gelenkanordnung für einen Kontakthebel
Die Erfindung betrifft eine Schaltkontaktanordnung eines Niederspannungs-Leistungsschalters mit einem Kontakthebelträger und mit wenigstens einem Kontakthebel, der mittels einer Gelenkanordnung relativ zu dem Kontakthebel räger beweglich angeordnet und durch wenigstens eine Feder in Richtung eines feststehenden Schaltkontaktes vorgespannt ist, sowie mit wenigstens einem den Kontakthebel mit einer ortsfesten Anschlußschiene verbindenden biegsamen Leiter.
Eine Schaltkontaktanordnung mit diesen Merkmal ist durch die DE 44 16 105 Cl bekanntgeworden. Die Gelenkanordnung wird dabei durch einen den Kontakthebel durchsetzenden Lagerbolzen gebildet. Da die Kontakthebel bei gegebenem Querschnitt mit Rücksicht auf möglichst geringe Erwärmung im Betrieb aus Kupfer hergestellt werden, bedarf die Lagerδffnung im Kontakthebel einer solchen Bemessung, daß trotz des verhältnismäßig weichen Werkstoffes des Kontakthebels eine ausreichende Lebensdauer der Gelenkanordnung erzielt wird. Die Lageröffnung verringert allerdings den Querschnitt des Kontakthebels an einer mechanisch hochbelasteten Stelle und verringert ebenfalls den stromtragenden Querschnitt des Kontakthebels. Dies bringt die Gefahr einer erhöhten örtlichen Erwärmung mit sich, die nur durch einen vergrößerten Querschnitt des Kontakthebels ausgeglichen werden kann. Als weiteres Problem, das die Lebensdauer der Gelenkanordnung nachteilig beeinflussen kann, kommt die mit einer Wärmeverwendung verbundene Befestigung des biegsamen Leiters an dem Kontakthebel hinzu. Gleichgültig, welches der verschiedenen bekannten Lδt- oder Schweißverfahren eingesetzt wird, kommt es nämlich bei dem zur Herstellung des Kontakthebels verwendeten Kupfer durch Zufuhr von Wärme zu einer Rekristallisation und damit zu einer Verringerung der Härte. Will man vermeiden, daß hiervon auch der Bereich der erwähnten Lagerόff- nung betroffen ist, so kann dies durch einen größeren Abstand der Lagerδffnung von dem Bereich des Kontakthebels erreicht werden, an dem der biegsame Leiter angebracht wird. Dies bedeutet aber eine unerwünschte Vergrößerung des Kontakthebel und damit verschlechterte schalttechnische Eigenschaf en sowie erhöhten Materialbedarf.
Eine andere Möglichkeit besteht in der Anwendung von Schweißverfahren mit einem nur örtlich wirkenden energiereichen Strahl, wie Laserstrahlschweißen oder Elektronenstrahlschwei- ßen. Beide Verfahren erfordern jedoch spezielle und kostspielige Hilfseinrichtungen, deren Anwendung nur bei großen Stückzahlen vertretbar ist.
Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, eine Schaltkontaktanordnung mit einer hohen Lebensdauer der Gelenkanordnung des Kontakthebels ohne zusätzlichen Materialaufwand zu schaffen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Gelenkanordnung durch eine an dem Kontakthebel angeordnete Wälzfläche und eine mit dieser zusammenwirkende, an dem Kontakthebelträger angeordnete Auflagefläche gebildet ist und daß an dem Kontakthebelträger zur Sicherung gegen eine Verschiebung des Kontakthebels parallel zu der Auflagefläche eine den Kontakthebel erfassende Haltevorrichtung angebracht ist.
Durch die neue Gelenkanordnung werden die bisherigen Lageröffnungen der Kontakthebel entbehrlich. Hierdurch steht ein größerer Querschnitt zur Verfügung, was für die mechani- sehe Festigkeit und die elektrischen Eigenschaften des Kontakthebels günstig ist. Auch kann die Wälzfläche ohne Schwierigkeit so bemessen werden, daß eine geringere spezifische Beanspruchung als in der bisherigen Lageröffnung auftritt. Daher ist eine Verringerung der Härte des zur Herstellung des Kontakthebels benutzten Kupfers durch die Wärmezufuhr beim Löten oder Schweißen der biegsamen Leiter weniger kritisch als bisher.
Die neue Gelenkanordnung ist mit überraschend geringen Ände- rungen an vorhandenen Schaltkontaktanordnungen zu verwirklichen. Dies kann dadurch geschehen, daß die an dem Kontakt- hebel seiner kontaktgebenden Seite gegenüberliegend angeordnete Wälzfläche mit einer negativen Krümmung und die an dem Kontakthebelträger befindliche Auflagefläche eine positive Krümmung aufweist, wobei der Krümmungsradius der Wälzfläche größer als der Krümmungsradius der Auflagefläche bemessen ist.
Die erwähnte Haltevorrichtung für den Kontakthebel ist gleichfalls mit vorteilhaft einfachen Mitteln zu verwirklichen. Hierzu kann die Haltevorrichtung einen den Kontakthebel an seiner kontaktgebenden Seite in einem der Wälzfläche gegenüberliegenden Bereich übergreifenden, an dem Kontakt- hebelträger gelenkig abgestützten Haltebügel aufweisen, wobei der Kontakthebel eine von dem Haltebügel zu übergreifende Haltenase besitzt. Ein solcher Haltebügel kann durch angeformte Stege zugleich als Abstandhalter für mehrere benachbarte Kontakthebel ausgebildet sein.
Die Kontakthebelträger von Schaltkontaktanordnungen der vor- liegenden Art können sowohl aus Metall wie auch aus Kunststoff bestehen. Sollen aus Kunststoff bestehende Kontakthebelträger besonders widerstandsfähige Auflageflächen für die Kontakthebel aufweisen, so empfiehlt es sich, die Auflageflächen mit einer Metallplatte zu versehen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert .
Figur l zeigt schematisch einen Niederspannungs-Leistungs- Schalter im Schnitt.
In der Figur 2 ist der bewegbare Teil einer Schaltkontaktanordnung teilweise im Schnitt gezeigt.
Zur Verdeutlichung von Einzelheiten eines Haltebügels zeigt die Figur 3 einen Schnitt III-III in der Figur 2.
In der Figur 4 ist ein mit einer Wälzfläche versehener Bereich eines Kontakthebels mit angrenzenden Teilen vergrö- ßert dargestellt. Der in der Figur 1 schematisch im Schnitt gezeigte Nieder- spannungs-Leistungsschalter 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem je nach der benötigten Anzahl von Polen ein Schaltkontakt - System 3 oder mehrere solcher Schal kontaktSysteme parallel zueinander angeordnet sind. Jedes Schaltkontaktsystem 3 weist eine obere Anschlußschiene 4 mit einem daran befestigten feststehenden Schaltkontakt 5 sowie einen bewegbaren Schalt- kontakt 6 auf. Der bewegbare Schaltkontakt 6 stellt eine Baugruppe dar, die einen bewegbaren Kontakthebelträger 7 und wenigstens einen daran schwenkbar angebrachten Kontakthebel 10 umfaßt. Biegsame Leiter 11 verbinden den bzw. die Kontakt- hebel 10 mit einer unteren Anschlußschiene 12. Oberhalb des SchaltkontaktSystems 3 befindet sich eine Lichtbogenlöschkammer 13 zur Löschung des beim Öffnen der Schaltkontaktanord- nung 3 entstehenden Schaltlichtbogens.
Der Kontakthebelträger 7 ist durch eine Antriebsvorrichtung 14 betätigbar, die eine für alle benachbarten Pole des Leistungsschalters 1 gemeinsame Schaltwelle 15 aufweist, die mit den Kontakthebelträgern 7 der einzelnen Pole durch ein Koppelgestänge 16 verbunden is .
Einzelheiten des bewegbaren Teils der Schaltkontaktanordnung 3 werden im folgenden anhand der Figur 2 erläutert. Der Kon- takthebelträger 7 besteht aus einem mit dem Koppelgestänge 16 zu verbindenden Polisolierkörper 17 aus isolierendem Kunststoff sowie beidseitig an den Polisolierkörper 17 angesetzten Seitenwänden 20 aus Blech. Der gezeigte Kontakthebel 10 ist an seiner dem feststehenden Schaltkontakt 5 zugewandten kon- taktgebenden Seite 18 mit einer Kontaktauflage 21 versehen. An seiner der kontaktgebenden Seite 18 gegenüberliegenden Rückseite besitzt der Kontakthebel 10 eine Wälzfläche 22, die an einer Auflagefläche 23 des Polisolierkörpers 17 aufliegt. Wie gezeigt, ist die Wälzfläche 22 mit einer negativen Krümmung ausgeführt, während die Auflagefläche 23 eine positive Krümmung aufweist, und zwar mit einem geringeren Krümmungsradius. Der Kontakthebel 10 kann daher relativ zu den Poliso- lierkδrper 17 entgegen der Wirkung von zwei parallel angeordneten Kontaktkraftfedern 24 in Richtung eines Pfeiles 25 geschwenkt werden. Auf diese Weise entsteht zwischen der Kon- taktauflage 21 und dem feststehenden Schaltkontakt 5 eine Kontaktkraft gewünschter Größe, wenn der bewegliche Schalt- kontakt 6 durch die Antriebsvorrichtung 14 um ein in der Figur 2 angedeutetes Schwenklager 26 betätigt wird. Ein Haltebügel 27 übergreift den Kontakthebel 10 und hält hier- durch die Berührung zwischen der Wälzfläche 22 und der Auflagefläche 23 aufrecht. Zugleich sorgt der Haltebügel 27 dafür, daß der Kontakthebel 10 nicht parallel zu der Auflagefläche 23 verschoben werden kann.
Wie dies an sich bekannt ist, können in jedem Pol des Leistungsschalters 1 mehrere Kontakthebel 10 parallel zueinander angeordnet sein. In der Schnittdarstellung gemäß der Figur 3 sind als Beispiel fünf parallele Kontakthebel 10 im Schnitt gezeigt. Der Haltebügel 27 ist für alle Kotakthebel 10 ge- meinsam und besitzt angeformte Trennstege 30, die als Abstandhalter für die benachbarten Kontakthebel 10 wirken. Mit außenliegenden Zapfen 31 greift der Haltebügel 27 in Lagerδffnungen 32 der Seitenwände 20 des Kontakthebelträgers 17 ein. Daher vermag der Haltebügel 27 an der Schwenkbewegung der Kontakthebel 10 relativ zu dem Polisolierkδrper 17 teilzunehmen. In der Figur 3 ist ferner ein fest mit den Seiten- wänden 20 verbundener isolierender Abschir kδrper 33 gezeigt, der den unterhalb der Kontaktauflagen 21 befindlichen Bereich des bewegbaren Schaltkontaktes 6 gegen den Einfluß von Lichtbogengasen abschirmt (vgl. DE 295 03 327 Ul) .
Wie näher der Figur 4 zu entnehmen ist, sind die Kontakthebel 10 jeweils an ihrer kontaktgebenden Seite 18 mit einer der Wälzfläche 22 gegenüberliegenden Haltenase 34 versehen, die von dem im Querschnitt U-förmigen Haltebügel 27 übergriffen werden. Im Bereich der Auflagefläche 23 ist in der Figur 4 ferner als weitere Ausgestaltung eine Metallplatte 35 gezeigt, die in das Material des Polisolierkδrpers 17 eingebettet ist, um die Lebensdauer der Auflagefläche 23 zu erhöhen.
Wie insbesondere die Figuren 2 und 4 zeigen, kann der Krümmungsradius der Wälzfläche 22 und der zugehörigen Auflagefläche 23 wesentlich größer bemessen werden, als dies bei einer Gelenkanordnung mit einem die Kontakthebel durchsetzenden Lagerbolzen möglich ist. Hierdurch ist die Berührungsfläche zwischen den genannten Flächen relativ groß. Daher ergibt sich eine vorteilhaft geringe spezifische Beanspruchung der zusammenwirkenden Teile. Eine Erwärmung des Kotakthebels 10 bei der Anbringng der biegsamen Leiter 11 {Figur 1 und Figur 2) wirkt sich daher weniger abträglich auf die Lebensdauer der Gelenkanordnung aus als bei bisher gebräuchlichen Schaltkontaktanordnungen. Durch den Wegfall einer Lagerδffnung in den Kontakthebeln 10 steht der volle Querschnitt für die Stromübertragung zur Verfügung.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltkontaktanordnung (3) eines Niederspannungs- Leistungsschalters (1) mit einem Kontakthebelträger (7) und wenigstens einem Kontakthebel (10) , der mittels einer Gelenkanordnung relativ zu dem Kontakthebelträger (7) beweglich angeordnet und durch wenigstens eine Feder (24) in Richtung eines feststehenden Schaltkontaktes (5) vorgespannt ist, sowie mit wenigstens einem den Kontakthebel (10) mit einer ortsfe- sten Anschlußschiene (12) verbindenden biegsamen Leiter (11) , die Gelenkanordnung durch eine an dem Kontakthebel (10) angeordnete Wälzfläche (22) und eine mit dieser zusammenwirkende, an dem Kontakthebelträger (7) angeordnete Auflagefläche (23) gebildet ist und daß an dem Kontakthebelträger (7) zur Siche- rung gegen eine Verschbiebung des Kontakthebels (10) parallel zu der Auflagefläche (23) eine den Kontakthebel (10) erfassende Haltevorrichtung angebracht ist .
2. Schaltkontaktanorndung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die an dem Kontakthebel (10) seiner kontaktgebenden Seite (18) gegenüberliegend angeordnete Wälzfläche (22) eine negative Krümmung und die an dem Kontakthebelträger (7) befindliche Auflagefläche (23) eine positive Krümmung aufweist, wobei der Krümmungsradius der Wälzfläche (22) größer als der Krümmungsradius der Auflagefläche (23) bemessen ist.
3. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Haltevorrichtung einen den Kontakthebel (10) an seiner kontaktgebenden Seite (18) in einem der Wälzfläche (22) gegenüberliegenden Bereich übergreifenden, an dem Kontakthebelträger (7) gelenkig abgestützten Haltebügel (27) aufweisen und daß der Kontakthebel (10) eine von dem Haltebügel (27) zu übergreifende Haltenase (34) besitzt.
4. Schal tkontaktanordnung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Haltebügel (27) angeformte Trennstege (30) als Abstandshalter für mehrere parallel zueinander angeordnete Kon- takthebel (10) aufweist.
5. Schaltkontaktanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei Verwendung eines aus einem Kunststoff bestehenden Kontakthebelträgers (7) die Auflagefläche (23) für den Kontakthebel (10) mit einer Metallplatte (35) belegt ist.
PCT/DE1997/001472 1996-07-12 1997-07-09 Schaltkontaktanordnung mit einer gelenkanordnung für einen kontakthebel Ceased WO1998002892A1 (de)

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PCT/DE1997/001472 Ceased WO1998002892A1 (de) 1996-07-12 1997-07-09 Schaltkontaktanordnung mit einer gelenkanordnung für einen kontakthebel

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