DE2112381A1 - Zusammengesetzter elektrischer Schalter fuer hohe Spannung - Google Patents

Description

Vr.ll B127 PATENTANWALT

Dipl. - Ing. EREITNEF

8000 München 90 I 2. RKν.. |9/1

SchiotthauiirstraQ· 3 '■ ' . ' ·

Tel. (0811) 652321 2112381

IT.V-. COQ, Kanaalweg 72, Utrecht, die Niederlande

"Zusammengesetzter elektrischer Schalter für hohe Spannung"

•Die Erfindung bezieht sich auf einen zusammengesetzten elektrischen Schalter für hohe Spannung, versehen mit zv/ei in Reihe geschalteten, nacheinander arbeitenden Schaltern, die je mindestens aus einem festen Kontaktstück und einem damit zusammenarbeitenden beweglichen Kontaktstück bestehen, von welchen Schaltern der erste zum Löschen des während des Ausschaltvorganges auftretenden Schaltbogens ausgeführt ist, mit Mitteln zum Antreiben der beweglichen Kontaktstücke dieser Schalter, wel-che Antriebsmittel derart zusammenarbeiten, dass der zweite Schalter ausgeschaltet v/ird, nachdem der erste Schalter in den ausgeschalteten Zustand gebracht worden ist und durch die Löschung des Schaltbogens den HauptStromkreis unterbrochen hat, und eingeschaltet wird, wenn der erste Schalter sich im eingeschalteten Zustand befindet, sowie mit einem den einen der beiden Schalter überbrückenden Widerstand.

Ein derart ausgeführter und arbeitender zusammengesetzter Schalter ist aus der schweizerischen Patentschrift 242.104 bekannt. Bei diesem bekannten zusammengesetzten Schalter ist der ernte Schalter ein mit Druckgas arbeitender Leistungsschalter, der ausschliesslich zur Unterbrechung des Stromkreises geeignet ist und nach der Löschung des Schaltbogens selbsttätig zum eingeschalteten' Zustand zurückkehrt. Der zweite Schalter desselben ist ein Trennschalter, der während des Ausschaltvorganges nach der Unterbrechung des Hauptstromkreises vom Leistungsschalter aber vor dem Zurückkehren des Leistungsschalters in seinen .

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c3ingeschalteten Zustand ausgeschaltet wird und zum Halten des susanuaengesetsten Schalters im ausgeschalteten Zustand und zum Einschalten desselben dient. Per Leistungsschalter ist durch den Widerstand überbrückt, der daher für eine solche Steuerung der zurückkehrenden Spannung über die Schaltstrecke nach dem ITuIl durchgang dient, dass der Schaltbogen entweder nicht aufs neue gezündet oder so abgeschwächt wird, dass er leicht gelöscht werden kann. Fach der Löschung des Schalt"bogens fliesst der zu unterbrechende Strom durch diesen Widerstand, sodass der !Trennschalter während des Ausschaltvorganges nicht stromlos schaltet, sondern den Widerstandsstrom. unterbricht. Während der Einschaltung ist der Widerstand durch den wiedereingeschalteten Leistungsschalter kurzgeschlossen, sodass der Trennschalter auf den vollen Hauptstroni einschaltet. Dies kann beim Einschalten auf einen Kurzschluss Schwierigkeiten geben. - - .

Die Erfindung hat die Aufgabe, bei Lasttrennschaltern, die wohl imstande sind, den nominalen Netzstroia ein- und/oder auszuschalten, aber zum Schalten unter abnormalen Umständen» z.B. während eines Kurzschlusses, nicht geeignet sind, daher auch bei Trennschaltern, die in Reihe mit einem Leistungsschalter einen zusammengesetzten.Schalter der beschriebenen Art bilden, die nachteiligen Folgen der Möglichkeit, dass sie •auf einen Kurzschluss eingeschaltet werden, zu beschränken. Durch die Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Antriebsmittel des ersten Schalters so ausgeführt sind, dass im ausgeschalteten Zustand des zusammengesetzten Schalters auch der erste Schalter im ausgeschalteten Zustand gehalten wird, und dass der Widerstand den zweiten Schalter überbrückt. Dieser zusammengesetzte Schalter, der daher entweder als gesonderter Lasttrennschalter oder in Reihe mit einem ausschliesslich zum Unterbrechen des Hauptstromkreises geeigneten Leistungsschalter verwendet werden kann, wirkt deshalb so, dass während des Ausschaltvorganges der Widerstand durch den zweiten Schalter

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kurzgeschlossen bleibt, bis der Stromkreis ausschliesslioli vom ersten Schalter unterbrochen worden ist, wonach der zweite Schalter die Ueberbrückung des Widerstandes aufhebt, und dass während der Einschaltung der erste Schalter den Stroukreis auf den Y.^riderstand einschaltet und danach der Widerstand durch den zweiten Schalter kurzgeschlossen wird. Das Einschalten auf einen Kursschluss oder einen Erdschluss hat dadurch weniger ernsthafte !folgen. Der zusammengesetzte Trennschalter nach der Erfindung ist für Schaltfelder mit wiederholter Ein- und Ausschaltung besonders wichtig.

Es wird bemerkt, dass ein Lasttrennschalter mit Ueberbruckungswider stand, welcher Y/iderstand nur während der Einschaltung tätifi; ist, aus der am 24. Februar 1969 offengelegten nieder- " ™ ländischen Patentanmeldung 67.11576 bekannt ist. Bei diesem Schalter sind nur ein bewegliches Hauptkontaktstück und nur ein festes Hauptkontaktstück angeordnet und der Ueberbrückungswiderstand ist dabei zwischen dem festen Hauptkontaktstück und einem festen Zwischenkontaktstück geschaltet. In Bezug auf diesen bekannten Schalter hat der aus zwei in Reihe geschalteten Schaltern"zusammengesetzte Schalter nach der Erfindung den Vorteil, dass der Hub des beweglichen Hauptkontaktes von jedem der beiden Schalter ungefähr die Hälfte des Hubes des beweglichen Hauptkontaktstückes des bekannten Schalters betragen kann, sodass die Schaltzeit wesentlich kürzer sein kann. Ein anderer Vorteil ist, dass der zweite Schalter mit M Ueberbruckungswiderstand als lose Einheit an den ersten Schalter angebaut und der erste Schalter deshalb als einfacher Lasttrennschalter mit kurzem Hub und ohne Ueberbruckungswiderstand benutzt werden kann.

Mit Vorteil kann der erfindungsgemässe zusammengesetzte Schalter, dessen bewegliche Kontaktstücke durch Doppeltzylinder mit Kolben angetrieben werden, so ausgeführt werden, dass diese Zylinder mit Kolben Differentialzylinder und -Kolben sind, die

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Zylinderräume mit den kleineren Querschnitt dauernd mit einem mit Antriebsmittel unter hohem Druck gefüllten Hochdruckraum in offener "Verbindung stehen, der Zylinderraum mit dem grösseren Querschnitt des beweglichen Kontaktstückes des ersten Schalters über eine Leitung mit einem Umschaltventil entweder mit dem Hochdruckraum oder mit der Aussenluft oder mit einem mit Antriebsmittel unter niedrigem Druck gefüllten ITiederdruekraumin Verbindung gesetzt werden kann und über eine Leitung mit verzögernder V/irkung dauernd mit dem Zylinderraum mit dem grösseren Querschnitt des beweglichen Kontaktstückes des zweiten Schalters verbunden ist und dass die Zylinderräume mit grösserem Querschnitt beider Schalter sich an denjenigen Seiten der Kolben befinden, dass sie die beweglichen Xontaktstücke dieser Schalter nach den festen Kontaktstücken, hinzubewegen und den zusammengesetzten Schalter einschalten, wenn sie mit Druckmittel unter hohem Druck gefüllt werden. Bei dieser Ausführung dos zusammengesetzten Schalters wird durch eine einzige Leitung mit verzögernder Wirkung, z.B. eine Leitung mit durch eine geräumige Kammer vergrössertem Volumen, der erwünschte Phasenunterschied der Wirkung beider "Schalter sowohl während der Ausschaltung als auch während der Einschaltung erreicht.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Darin zeigen:

Pig. 1-4 scnematische Darstellungen eines zusammengesetzten Schalters nach der Erfindung in vier verschiedenen Zuständen und

Fig. 5 einen axialen Querschnitt des essentiellen Teiles einer Ausführungsform eines solchen zusammengesetzten Schalters.

Der zusammengesetzte Schalter nach Fig. 1-4 besteht aus zwei in Reihe geschalteten Schaltern 1, 2 und 3> 4. Der erste Schalter mit dem beweglichen Schaltstift 1 und dem festen

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Kontaktstück 2 dient zum Unterbrechen des Haupt Stromkreises und· Gehaltet ein auf einen Y/ider stand 5, der den zweiten Schalter :.iit dem beweglichen Schaltstift 3 und dem festen Ivo nt a let stück 4 überbrückt. Der zweite Schalter dient zum Kur äse hl ie s s en des UeberbrückungswiderStandes 5. Die Schaltstifte 1 und 3 sind durch einen schwebenden Hebel 6 miteinander gekuppelt, wobei die Mitte desselben mit einein Kolben 7 zum Antrieb der zwei Schalter gekuppelt ist. Durch 8 ist eine wie eine Kippfeder wirkende. Druckfeder angedeutet, die nur auf den Schaltstift 3 des zweiten Schalters wirkt.

In Pig. 1 befinden sich beide Schalter im eingeschalteten Zustand, sodass der Stromkreis geschlossen ist. Muss der Strom- M kreis unterbrochen werden, so wird der Kolben 7 nach oben gedruckt. Dieser Kolben bewegt zunächst den Schaltstift 1 nach oben, da der Schaltstift 3 durch die Kippfeder 8 im einge-schalteten Stand gehalten wird (Pig. 2). Der erste Schalter 1, 2 unterbricht dann den Stromkreis und löscht den ergSg^non Schaltbogen. Sobald der Schaltstift 1 gegen den Anschlag 9 stösst, wird durch die weitere Aufwärts--Bewegung des Kolbens der Schaltstift 3 gegen den Druck der Feder 8'nach oben bewegt und auch der zweite Schalter 3, 4 wird dann ausgeschaltet, wodurch der Kurzschluss des Ueberbrückungswiderstandes 5 aufgehoben wird Ci¹Ig. 3). Der zusammengesetzte Schalter befindet sich dann im endgültigen.ausgeschalteten Zustand. Muss der Stromkreis geschlossen werden, so wird der Kolben 7 nach unten W gedruckt. Da die Druckfeder 8 den Schaltstift 3 in seiner höchsten Lage festhält, wird zunächst der Schaltstift 1 abwärts bev/egt und in seinen eingeschalteten Zustand gebracht (Pig. 4). Der erste Schalter 1, 2 schaltet daher auf den Widerstand 5 ein. Sobald der Schaltstift 1 seine niedrigste lage erreicht hat, wird der Schaltstift 3 gegen den Druck der .Ped£r..8 durch den Kolben in den eingeschalteten Zustand gebracht, sodass der T/Widerstand 5 wieder kurzgeschlossen ist und beide Schalter eingeschaltet sind, d.h. der Zustand nach Pig. 1 wieder erreicht

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worden ist.

Also, beim Schalter nach der Erfindung ist der Ueberbrückungsv/iderstand 5 nur während des Einschaltvorganges tätig.

Bei der Au s führ u ng s for ei des zusammengesetzten Schalters nach Fig. 5, der in derselben Weise wie derjenige nach Pig. 1-4 arbeitet, sind 10, 11 und 12 drei elektrisch getrennte Xontaktträger, die durch Isolatoren 13, 14 in Entfernung voneinander gehalten werden. Die Kontaktträger 10 und 12 sind in nicht näher angegebener V/eise mit dem äusseren Stromkreis verbunden. Der Kontaktträger 10 trägt den axial beweglichen Schaltstixt 15 eines ersten Schalters und er ist mit diesem Schaltstift dauernd elektrisch leitend verbunden. Der Schaltstift 15 ist mit einem Kolben-16 gekuppelt, der in einem doppelt arbeitenden Zylinder 17 angeordnet ist. Dieser Zylinder, der wie ein Plunger arbeitende Schaltstift 15 und der Kolben 16 bilden einen Differentialzylinder und -Kolben. In derselben Weise ist der Kontaktträger 12 mit einem axial beweglichen Schaltstift 18 eines mit dem ersten Schalter in Reihe geschalteten zweiten Schalters, einem doppelt-arbeitenden Zylinder 19 und einem mit dem Schaltstift 18 gekuppelten Kolben 20 versehen. Auch diese Kombination des Zylinders, des Kolbens und des Schaltstiftes wirkt wie ein Differentialzylinder und -Kolben.

Der Kontaktträger 11 trägt ein aus einem Kranz von Kontaktfingern bestehendes festes Köntaktstückes, mit dem der Schaltstift 15 zusammen-arbeitet, einen axial beweglichen Eohrkontakt 22, dessen Unterende mit einem Sitz 23 wie ein Ventil zusammenarbeitet, und ein aus einem Kranz von Kontaktfingern 24 bestehendes festes KontaktStückes, mit dem der Schaltstift 18 zusammenarbeitet. Der Rohrkontakt 22 dient für die Abfuhr von Löschgas und bildet gleichzeitig einen Abbrandkontakt, der für seine Bewegung über einen Teil des Hubes des Schaltstiftes 15 mit einem durch eine Feder 25 belasteten Kolben 26

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t ist, der in eines einfa einwirken den Zylinder 27 beweglich angeordnet ist.

Die Kontaktträger 10, 11, 12 und die Isolatoren 13, 14 begrenzen Hochdruclcröune 28, 29» die durch einen Kanal 30 miteinander ir. Verbindung stehen und durch einen Kanal 31 mit einer unter hohoi.i Dr nc ic stellenden Löschgasquelle verbunden sind (nicht gezeichnet). Die Säume 28, 29 sind deshalb mit Löschgas unter hohem Druck gefüllt. Der Kiederdrucicrauis 32 ausserhalb der Kontaktträger 10, 11, 12 r*nä der Isolatoren 13, 14 ist mit Isoliergas unter niedrige:«! TJeberdruck gefüllt. Der Kanal 33 im Rohrkontakt 22 mündet über das durch diesen Kontakt und den Sitz 23 gebildete Ventil in eine Kammer 34, die durch einen Kanal 35 hindurch rait dem liiederdruckraum 32 in offener Verbindung steht. Der Raum 36 oberhalb des Kolbens 26 ist über einen Kanal 37 und den Kanal 35 ebenfalls luit dem Uiederdruckraum 32 verbunden. Der Zylinderraum 17a steht über einen Kanal 33 und der Zylinderraum 19a steht über einen Kanal 39 mit dem Miederdruckraum 32 in offener Verbindung. Der Zylinderraum 17b ist durch einen Kanal 40 mit einer Kammer 41 eines Gehäuses 42 ir.it einem umschaltbaren Ventil 43 verbunden. Mit dieser Kammer 41 steht auch der Zylinderraum 19b über eine Leitung mit verzögernder Wirkung, die durch eine Kammer 46 mit verhält nisßiässig grossem Voluaen verursacht wird, in offener Verbindung. Durch das Umschaltventil 43 kann die Kammer 41 entweder durch den Schlitz 47 hindurch mit einer durch den Kanal 48 mit dem Hochdruckraun 28 verbundenen Hoehdruckkamner 49 oder durch den Schlitz 50 hindurch mit dem Hi ederdruckraum 32 in Verbindung gesetzt v/erden. Das Ventil 43 ist mit einem in einem doppeltarbeitenden Zylinder 51 angeordneten Kolben 52 gekuppelt. Der Zylinderraum 51a ist mit einer Leitung 53 verbunden, die über einen Kanal 54 mit dem Zylinderraum 27a unterhalb des Kolbens 26 in Verbindung steht. Der Zylinderraum 51b ist mit einer Leitung 55 verbunden. Die Leitungen 53 und 55 können durch einen ümschaltschieber 56 von einer neutralen

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BAD ORIGINAL

La^e aus entweder mit einer Hochdruckleitung 57 öder mit einer ITiederdruckleitung 58 in Verbindung gesetzt werden. In der neutralen Lage des UnischaltSchiebers sind beide Leitungen 55 und 55 mit dem liiederdruckrauin verbunden.

Zwischen den Kontaktträgerη 11 und 12 ist ein Ueberbrückungswiderstand 59 geschaltet, der durch den zweiten. Schalter 18, 24 kurzgeschlossen werden kann.

Dieser zusammengesetzte Schalter wirkt .wie folgt:

Im dargestellten Zustand sind die in Reihe geschalteten Schalter 15, 21, 22 und 18, 24 eingeschaltet und der Ueberbrückungswiderstand 59 ist kurzgeschlossen. Muss der Schalter ausgeschaltet v/erden, so wird der Umschaltschieber 56 aus der neutralen Lage nach rechts umgeschaltet, sodass die Leitungen 53 und 54 mit dem hohen Druck und die Leitung 55 mit dem niedrigen Druck verbunden werden. Dies hat den Erfolg, dass das Umschaltventil 43 in den höchsten Stand gesetzt wird, sodass der Zylinderraum 17b unmittelbar über den Kanal 40, die Ventilkammer 41 und den Schlitz 50 mit dem Hiederdruckraum 32 in Verbindung gesetzt wird, und dass der Zylinderraum 27a unter hohen Druck gebracht wird. Gleichzeitig wird der Zylinderraum 19b über die Leitung 44, 45, 46 mit verzögernder Wirkung, die Ventilkamner 41 und den Schlitz 50 mit dem Niederdruckraum verbunden. Durch den Druck im Zylinderraum 27a und den auf den wie ein Plunger arbeitenden Schaltstift 15 ausgeübten Druck des Löschgases des Hochdruckraumes 28 werden der Rohrkontakt 22 und der Schaltstift 15 zusammen nach oben bewegt, bis der Rohrkontakt 22 das Ende seines kurzen Hubes erreicht hat, wonach der Schaltstift 15 sich allein weiter bewegt und der erste Schalter 15, 22, 21 geöffnet wird. Durch die Bewegung des Rohrkontaktes 22 wird das Ventil 22, 23 geöffnet, sodass nach der Trennung der Kontakte 15, 22 Löschgas aus d,en Hochdruckräumen 28, 29 durch den Rohrkontakt 22, die Kammer 34 und

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den.Kanal 35 hindurch zum Nieder druckraum. 32 flieset und der Schaltbogen gelöscht wird. Ist dies geschehen, so v/ird der Umschaltschieber 56 in die neutrale Lage zurückgesetzt, sodass der Rohrkontakt 22 durch die leder 25 zu seinem Anfangsstand ,zurückgetrieben werden kann, das Ventil 22, 23 wieder geschlossen und weiterer Gasverlust verhindert wird.

Durch die verzögernde Wirkung der Leitung 44» 45 wird einige .Zeit später, d.h. nachdem der erste Schalter 15, 22, 21 den ■ausgeschalteten Zustand erre.icht hat, der Schaltbogen gelöscht worden ist und dadurch diese Schalter den Stromkreis unterbrochen hat, der Schaltstift 18 des zweiten Schalters durch den Druck des Hochdruckraumes 29 zum ausgeschalteten Stand getrieben. Während des Ausschaltvorganges bleibt daher der Widerstand 59 kurzgeschlossen, bis der Stromkreis unterbrochen worden ist.

Zum Einschalten v/ird der Umschaltschieber, 56 aus der neutralen Lage nach links umgeschaltet, Wodurch das Umschaltventil 43 in den niedrigsten Stand gedruckt wird. Dies hat den Erfolg» dass der Zylinderraum 17b augenblicklich über den Kanal 48, die Hochdruckkamin er 49» den Schlitz 47, die Ventil kammer 41 und den Kanal 40 mit Gas unter hohem Druck gefüllt und der Schaltstift 15 in den eingeschalteten Stand gedrückt wird. Da der zweite Schalter 18, 24 dann noch geöffnet ist, so schal-' tet der erste Schalter 15, 21, 22 den Stromkreis über den Widerstand 59 ein. Durch die verzögernde Wirkung der Leitung 44, 45 v/ird der Zylinderraum 19b einige Zeit später ebenfalls aus der Ventilkammer 41 mit Gas unter hohem Druck gespeist, sodass der zweite Schalter 18, 24.den Widerstand 59 wieder kurzschliesst. Dies geschieht erst, nachdem der erste Schalter 15, 21, 22 seinen eingeschalteten Zustand erreicht hat. Der zusammengesetzte Schalter, bestehend aus beiden Schaltern 15, 21, 22 und 18, 24 befindet sich dann wieder im in Pig. 5 dargestellten eingeschalteten Zustand.

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I.Iit 60, 61 und 62 sind Verriegelungseinrichtungen dargestellt, die die Schaltstifte 15 und 18 und das Umschaltventil 53 mechanisch in ihren Endständen festhalten.

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Claims (2)

Patentansprüche

1.,/zusammengesetzter elektrischer Schalter für hohe Spannung, versehen mit zwei in-Seihe geschalteten, nacheinander arbeitenden Schaltern, die je mindestens aus einem festen Xo nt a let stück und einem damit zusammenarbeitenden beweglichen Kontaktstück bestehen, von welchen Schaltern der erste zum löschen des während des Ausschaltvorgariges auftretenden Schaltbogens ausgeführt ist, mit Mitteln zum Antreiben der beweglichen Kontaktstücke dieser Schalter, welche Antriebsmittel derart zusammenarbeiten, dass der zweite Schalter ausgeschaltet wird, nachdem der erste Schalter in den ausgeschalteten Zustand gebracht worden ist und durch die Löschung des Schaltbogens den Haupt-Stromkreis unterbrochen hat, und eingeschaltet wird,.wenn der erste Schalter sich im eingeschalteten Zustand befindet, sowie mit einem den einen der beiden Schalter überbrückenden Widerstand, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel (6,7,8 bzw. 16) des ersten Schalters (1,2 bzw. 15.,21) so ausgeführt sind, dass im ausgeschalteten Zustand des zusammengesetzten Schalters (1,2,3,4 bzw. 15,21,18,24) auch der erste Schalter (1,2 bzw» 15,21) im ausgeschalteten Zustand gehalten wird, und dass der Widerstand (5 bzw. 59) den zweiten Schalter (3,4 bzw. 18,24) überbrückt.

2. Zusammengesetzter elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dessen Antriebsmittel für die beweglichen Kontaktstücke aus doppeltarbeitenden Zylindern mit Kolben bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass diese Zylinder (17,19) und diese Kolben (16,20) Differentialzylinder und -Kolben sind, die Zylinderräume mit kleinerem Querschnitt dauernd mit einem mit Antriebsmittel unter hohem Druck gefüllten Eochdruckrauni (28,29) in offener Verbindung stehen, der Zylinderraum (I7b) mit dem grosseren Querschnitt des beweglichen KontaktStückes (15) des ersten Schalters (15,21) über eine Leitung (40) mit einem Umschaltventil (43) entweder mit dem Hochdruckraum (28,29) oder

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mit dor Aussenluft oder mit einem mit Antriebsmittel unter niedrigem Druck gefüllten Niederdruckraum (52) in Verbindung gesetzt werden kann und über eine Leitung (44»45»46) mit versörgernder Wirkung dauernd mit dem Zylinderraum (I9"b) mit grosser em Querschnitt des beweglichen KbntaktStückes (18) des zweiten Schalters (18,24) verbunden ist und dass die Zylinderräume (17b, 19b) mit grosser em Querschnitt beider Schalter (15, 21 und 18,24) sich an denjenigen Seiten der Kolben (16,20) befinden, dass sie die beweglichen i&ntakt stücke (15,18) dieser Schalter nach den festen ICo ntakt stücke η (21,24) hinzubewegen und den zusammengesetzten· Schalter (15,21,18,24) einschalten, wenn sie mit Druckmittel unter hohem Druck gefüllt werden.

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