EP0310538A1 - Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter - Google Patents

Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter Download PDF

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EP0310538A1
EP0310538A1 EP88730209A EP88730209A EP0310538A1 EP 0310538 A1 EP0310538 A1 EP 0310538A1 EP 88730209 A EP88730209 A EP 88730209A EP 88730209 A EP88730209 A EP 88730209A EP 0310538 A1 EP0310538 A1 EP 0310538A1
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EP
European Patent Office
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fork head
piston rod
circuit breaker
thread
fork
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EP88730209A
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Helmut Beier
Joaquin-Conrado Bohrdt
Joachim Gericke
Klaus Schuler
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • H01H3/46—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using rod or lever linkage, e.g. toggle

Definitions

  • the invention relates to an electrical high-voltage circuit breaker, the movable switching elements arranged in interrupter units carried by support insulators are actuated by a hydraulic drive via a switching rod made of insulating material and a deflecting gear located at ground potential, the piston rod, penetrating a seal, being guided out of the hydraulic cylinder and is connected to the deflection gear via a coupling rod via a coupling rod via a coupling rod, and in which the piston rod is screwed into a thread of the fork head and the coupling rod is fixed in the fork attachments of the fork head by means of a cross bolt is.
  • Such a design of an electrical high-voltage circuit breaker is common and is known in particular from DE-AS 29 13 379.
  • the piston rod emerging from the hydraulic cylinder moves back and forth. You must transmit the driving force via the clevis and the coupling rod to the reversing gear, which is connected to the shift rod.
  • the fork head is stressed both by axial forces and by transverse forces, ie radially directed forces.
  • a protective tube is provided, the length of which is dimensioned such that the fork head connected to the piston rod, even in the extended state (ON position of the switch), is provided with its guide ring, the end facing the piston rod remains in the protective tube.
  • the invention has for its object to design the fork head so that it can absorb the forces occurring during switching without difficulty, is easy to manufacture and exactly adjustable relative to the piston rod.
  • the guide ring is in a close fit to the inside diameter of the protective tube end face ring approach of the fork head, this ring approach is separated by a constriction from the area with the thread of the piston rod and in the area of the thread there are longitudinal slots which can be bridged by clamping screws.
  • the guide ring in the ring shoulder of the fork head with the close fit to the inside diameter of the protective tube results in a bearing point for the piston rod and the fork head, at which the lateral force component of the forces transmitted by the deflection gear acting as crank mechanism to the fork head is absorbed. Therefore, the piston rod is only loaded with axial forces, which relieves the seals in the hydraulic cylinder through which the piston rod is guided. Since a constriction is also provided between the ring shoulder and the thread in the fork head into which the piston rod is screwed in, the part of the fork head facing the deflecting gear acts like a soft spiral spring with a certain elasticity, so that the guide ring rests firmly against the inner one The outer surface of the protective tube is not affected. This is also supported by the longitudinal slots in the area of the thread.
  • the adjustment of the piston rod to the deflection gear which is necessary for maintaining precise switching paths, can be carried out simply by screwing the piston rod more or less deeply into the thread.
  • the precisely set screw-in depth is then determined by the tension in the thread bearing slotted parts of the fork head are clamped together with the aid of the clamping screws bridging the longitudinal slots, so that the threaded connection between the fork head and the piston rod is secured against rotation.
  • This screw secures the cross bolt, which fixes the coupling rod leading to the deflection gear in the clevis, against rotation and migration out of the clevis.
  • the bore in the cross bolt has a greater play than the bore in the fork head, so that the fork-shaped part of the fork head with the fork lugs maintains sufficient elasticity so as not to impede the bracing of the fork head on the piston rod.
  • FIGS. 1 to 3 of the drawing show a partial section through the switch frame of an electrical high-voltage circuit breaker.
  • Figures 2 and 3 show, on an enlarged scale and partially in section, the fork head engaging in the protective tube with the piston and coupling rod.
  • a switch frame 1 arranged the support insulators 2, which carry the switch housing, not shown, with the interrupter units, in which the stationary and movable contact pieces are located.
  • the movable switching element of the interrupter unit is actuated by a hydraulic drive 5 via a switching rod 3 made of insulating material and passing through the support insulator 2 and a deflecting gear 4 located at earth potential in the switch frame 1.
  • the piston rod 6 of the hydraulic drive 5 is connected via a fork head 7 to a coupling rod 8 leading to the deflection gear 4.
  • a protective tube 11 is provided in front of the hydraulic cylinder 9, which surrounds the piston rod 6.
  • the length of this protective tube 11 is dimensioned such that the fork head 7 is provided with a guide ring 13 on its end face 12 facing the piston rod 6, even in the most extended position of the piston rod 6 (ON position of the switch) still inside the protective tube 11 lies.
  • the guide ring 13 lies in an end-face annular shoulder 14 of the fork head 7, which has a close fit to the inner diameter 15 of the protective tube 11 indicated by arrows.
  • the outer edge 16 of the ring shoulder 14 acts as a clearing edge during the reciprocating movement of the piston rod 6 and cleans the interior of the protective tube 11.
  • the piston rod 6 is screwed into a thread 17 lying approximately in the middle of the fork head 7.
  • a constriction 18 in the fork head 7 between the area of the thread 17 and the ring shoulder 14.
  • the fork head 7 has longitudinal slots 19 in the area of the thread 17 up to the constriction 18 (see FIG. 3). This gives the fork head 7 a certain elasticity and resilience Flexibility.
  • the coupling rod 8 leading to the deflection gear 4 is inserted on the other side of the fork head 7 into the slot 20 between the fork attachments 21 and held there by the cross bolt 22. Due to the crank movement of the reversing gear 4, 8 transverse forces are transmitted to the fork head 7 via the coupling rod. These transverse forces are transmitted to the protective tube 11 as a result of the elasticity of the fork head 7 with respect to bending, via the guide ring 13, which fits tightly against the inner circumference of the protective tube 11, so that the piston rod 6 is only subjected to axial forces.
  • the fork lugs 21 of the fork head 7 there are also two bores 25 which run parallel to the longitudinal axis 24 of the fork head 7 and which, starting from the end face 26 of the fork head 7 facing the deflecting gear 7, extend to the other side of the bore 27 for the transverse bolt 22 extend and are only provided with a thread 28 there.
  • the cross pin 22 is provided with corresponding bores 29 which run parallel to one another and are arranged perpendicular to its longitudinal axis and whose diameter 30, indicated by arrows, is larger than the diameter of the bores 25.
  • screws 31 are then screwed into the thread 28 from the end face 26, the heads 32 of which lie in front of the end face 26 of the fork head 7. These screws 31 secure the cross pin 22 against undesired movements or migration. Since the bores 29 in the cross pin 22 have a large play in relation to the screws 31, its fixing does not hinder the bracing of the piston rod 6 in the fork head 7 with the aid of the clamping screws 23.

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Actuator (AREA)
  • Circuit Breakers (AREA)

Abstract

Bei einem elektrischen Hochspannungs-Leistungsschalter mit Hydraulikantrieb ist die Kolbenstange (6) aus dem Hydraulikzylinder herausgeführt, um über ein Umlenkgetriebe und eine Schaltstange das bewegliche Schaltstück zu betätigen. Dazu ist die zum Umlenkgetriebe führende Koppelstange (8) durch einen Querbolzen (22) in einem Gabelkopf (7) festgelegt, in dem die Kolbenstange (6) eingeschraubt ist. Der Gabelkopf (7) reicht zumindest mit einem auf seiner der Kolbenstange (6) zugewandten Stirnseite (12) vorgesehenen Führungsring (13) in ein Schutzrohr (11) hinein. Zur Aufnahme der infolge des Umlenkgestriebes auftretenden Querkräfte weist der Führungsring (13) eine enge Passung zum Innendurchmesser (15) des Schutzrohres (11) auf. Er liegt in einem stirnseitigen Ringansatz (14) des Gabelkopfes (7), der von dem Gewinde (17) für die Kolbenstange (6) durch eine Einschnürung (18) getrennt ist. In diesem Bereich sind ferner Längsschlitze (19) vorgesehen, die durch Klemmschrauben (23) überbrückbar sind. Diese Klemmschrauben (23) sichern die justierte Einschraubung der Kolbenstange (6) in das Gewinde (17) gegen Verdrehung. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter, insbesondere SF6-Druckgas-Hochspannungs-Leistungsschalter für Freiluftaufstellung.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Hochspan­nungs-Leistungsschalter, dessen in von Stützisolatoren getra­genen Unterbrechereinheiten angeordnete bewegliche Schaltstücke über eine Schaltstange aus Isolierstoff und einem auf Erdpoten­tial befindlichem Umlenkgetriebe von einem hydraulischen Antrieb betätigt werden, dessen Kolbenstange, eine Dichtung durchsetzend, aus dem Hydraulikzylinder herausgeführt und über einen in einem Schutzrohr geführten und auf seiner der Kolben­stange zugewandten Stirnseite mit einem Führungsring versehenen Gabelkopf über eine Koppelstange mit dem Umlenkgetriebe verbunden ist, und bei dem die Kolbenstange in ein Gewinde des Gabelkopfes eingeschraubt und die Koppelstange durch einen Querbolzen in den Gabelansätzen des Gabelkopfes festgelegt ist.
  • Eine derartige Ausbildung eines elektrischen Hochspannungs-­Leistungsschalters ist allgemein üblich und insbesondere aus der DE-AS 29 13 379 bekannt. Während des Schaltens eines derartigen, in Freiluft aufgestellten elektrischen Hochspan­nungs-Leistungsschalters, bewegt sich die aus dem Hydraulik­zylinder austretende Kolbenstange hin und her. Sie muß die Antriebskraft über den Gabelkopf und die Koppelstange auf das Umlenkgetriebe übertragen, das mit der Schaltstange verbunden ist. Dabei wird der Gabelkopf sowohl durch Axialkräfte als auch durch Querkräfte, d. h. radial gerichtete Kräfte beansprucht. Außerdem ist zum Schutz der Kolbenstange gegen Verunreinigungen an der Stirnfläche des Hydraulikzylinders ein Schutzrohr vorge­sehen, dessen Länge so bemessen ist, daß der mit der Kolben­stange verbundene Gabelkopf auch im ausgefahrenen Zustand (EIN-­Stellung des Schalters) noch mit seiner, mit einem Führungsring versehenen, der Kolbenstange zugewandten Stirnseite in dem Schutzrohr verbleibt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gabelkopf so zu gestalten, daß er die beim Schalten auftretenden Kräfte ohne Schwierigkeiten aufnehmen kann, einfach herstellbar und genau gegenüber der Kolbenstange justierbar ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe liegt bei einem elektrischen Hochspan­nungs-Leistungschalter der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung der Führungsring in einem eine enge Passung zum Innendurchmesser des Schutzrohres aufweisenden stirnseitigen Ringansatz des Gabelkopfes, dieser Ringansatz ist durch eine Einschnürung von dem Bereich mit dem Gewinde der Kolbenstange getrennt und im Bereich des Gewindes sind Längsschlitze vorgesehen, die durch Klemmschrauben überbrückbar sind.
  • Der Führungsring im Ringansatz des Gabelkopfes mit der engen Passung zum Innendurchmesser des Schutzrohres ergibt für die Kolbenstange und den Gabelkopf einen Lagerpunkt, an dem der Querkraftanteil der von dem als Kurbelgetriebe wirkenden Umlenkgetriebe auf den Gabelkopf übertragenen Kräfte aufgenom­men wird. Deshalb wird die Kolbenstange nur mit Axialkräften belastet, wodurch die Dichtungen im Hydraulikzylinder, durch welche die Kolbenstange geführt ist, entlastet werden. Da zwischen dem Ringansatz und dem Gewinde im Gabelkopf, in das die Kolbenstange eingeschraubt ist, außerdem eine Einschnürung vorgesehen ist, wirkt der dem Umlenkgetriebe zugewandte Teil des Gabelkopfes wie eine weiche Biegefeder mit einer gewissen Elastizität, so daß die feste Anlage des Führungsrings an der inneren Mantelfläche des Schutzrohres nicht beeinträchtigt ist. Dies wird außerdem noch durch die Längsschlitze, die sich im Bereich des Gewindes befinden, unterstützt.
  • Die Justierung der Kolbenstange zum Umlenkgetriebe, die für die Einhaltung genauer Schaltwege erforderlich ist, läßt sich ein­fach durch ein mehr oder weniger tiefes Einschrauben der Kolben­stange in das Gewinde vornehmen. Die genau eingestellte Ein­schraubtiefe wird dann durch die Verspannung der das Gewinde tragenden geschlitzten Teile des Gabelkopfes untereinander mit Hilfe der die Längsschlitze überbrückenden Klemmschrauben fest­gespannt, so daß die Gewindeverbindung zwischen dem Gabelkopf und der Kolbenstange gegen Verdrehung gesichert ist.
  • Es ist weiterhin zweckmäßig, in den Gabelansätzen des Gabel­kopfes mindest eine - vorzugsweise zwei - von der dem Umlenk­getriebe zugewandten Stirnfläche ausgehende, parallel zur Längsachse des Gabelkopfes verlaufende und nur hinter der Bohrung für den Querbolzen mit Gewinde versehene Bohrung vorzusehen, dazu im Querbolzen, senkrecht zu seiner Längsachse verlaufend, eine entsprechende Bohrung und eine Schraube in den Gabelkopf einzuschrauben, welche die Bohrung im Querbolzen durchsetzt und deren Kopf auf der Stirnfläche liegt. Diese Schraube sichert den Querbolzen, der die zum Umlenkgetriebe führende Koppelstange im Gabelkopf festlegt, gegen Drehung und ein Herauswandern aus dem Gabelkopf. Diese Schraube ist nur auf einer Seite des Querbolzens auf einer verhältnismäßig kurzen Länge in den Gabelkopf eingeschraubt und durchsetzt ansonsten die Bohrungen mit Spiel. Dabei hat mit Vorteil die Bohrung im Querbolzen ein größeres Spiel als die Bohrung im Gabelkopf, so daß der gabelförmige Teil des Gabelkopfes mit den Gabelansätzen eine ausreichende Elastizität behält, um die Verspannung des Gabelkopfes auf der Kolbenstange nicht zu behindern.
  • Im folgenden sei die Erfindung noch anhand des in den Figuren 1 bis 3 der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbei­spiels näher erläutert. Figur 1 zeigt einen teilweisen Schnitt durch das Schaltergestell eines elektrischen Hochspannungs-Lei­stungsschalters. Die Figuren 2 und 3 zeigen, in vergrößertem Maßstab und teilweise geschnitten, den in das Schutzrohr eingreifenden Gabelkopf mit Kolben- und Koppelstange.
  • Bei einem zur Freiluftaufstellung bestimmten elektrischen Hochspannungs-Leistungsschalter, insbesondere einem mit SF₆ betriebenen Druckgas-Hochspannungs-Leistungsschalter, sind auf einem Schaltergestell 1 die Stützisolatoren 2 angeordnet, welche die nicht dargestellten Schaltergehäuse mit den Unter­brechereinheiten tragen, in denen sich die stehenden und beweg­lichen Schaltstücke befinden. Das bewegliche Schaltstück der Unterbrechereinheit wird über eine den Stützisolator 2 durch­setzende Schaltstange 3 aus Isolierstoff und einem auf Erdpoten­tial im Schaltergestell 1 befindlichem Umlenkgetriebe 4 von einem hydraulischen Antrieb 5 betätigt. Dazu ist die Kolben­stange 6 des hydraulischen Antriebs 5 über einen Gabelkopf 7 mit einer zum Umlenkgetriebe 4 führenden Koppelstange 8 verbunden.
  • Da die Kolbenstange 6 des hydraulischen Antriebes 5 je nach der Schalterstellung mehr oder weniger weit aus dem Hydraulik­zylinder 9 hinausragt, aus dem die Kolbenstange 6 durch eine Dichtung 10 herausgeführt ist, ist vor dem Hydraulikzylinder 9 ein Schutzrohr 11 vorgesehen, welches die Kolbenstange 6 umgibt. Die Länge dieses Schutzrohres 11 ist so bemessen, daß der Gabelkopf 7 der auf seiner der Kolbenstange 6 zugewandten Stirnseite 12 mit einem Führungsring 13 versehen ist, auch in der am weitesten ausgefahrenen Stellung der Kolbenstange 6 (EIN-Stellung des Schalters) noch innerhalb des Schutzrohres 11 liegt. Der Führungsring 13 liegt in einem stirnseitigen Ringan­satz 14 des Gabelkopfes 7, der eine enge Passung zum durch Pfeile angedeuteten Innendurchmesser 15 des Schutzrohres 11 aufweist. Die äußere Kante 16 des Ringansatzes 14 wirkt bei der hin- und hergehenden Bewegung der Kolbenstange 6 wie eine Abräumkante und reinigt den Innenraum des Schutzrohres 11.
  • Die Kolbenstange 6 ist in ein angenähert in der Mitte des Gabel­kopfes 7 liegendes Gewinde 17 eingeschraubt. Zwischen dem Bereich des Gewindes 17 und dem Ringansatz 14 befindet sich eine Einschürung 18 im Gabelkopf 7. Außerdem weist der Gabel­kopf 7 im Bereich des Gewindes 17 bis zur Einschnürung 18 reichende Längsschlitze 19 (siehe Figur 3) auf. Dadurch erhält der Gabelkopf 7 eine gewisse Elastizität und federnde Biegsamkeit.
  • Die zum Umlenkgetriebe 4 führende Koppelstange 8 ist auf der anderen Seite des Gabelkopfes 7 in den Schlitz 20 zwischen den Gabelansätzen 21 eingeführt und dort durch den Querbolzen 22 gehalten. Durch die Kurbelbewegung des Umlenkgetriebes 4 werden über die Koppelstange 8 Querkräfte auf den Gabelkopf 7 über­tragen. Diese Querkräfte werden infolge der gegenüber Biegung gegebenen Elastizität des Gabelkopfes 7 über den mit enger Passung genau am Innenumfang des Schutzrohres 11 anliegenden Führungsring 13 auf das Schutzrohr 11 übertragen, so daß die Kolbenstange 6 nur mit Axialkräften beaufschlagt ist.
  • Für ein einwandfreies Funktionieren des Hochspannungsschalters ist es wichtig, daß zwischen der Kolbenstange 6 und dem Umlenkgetriebe 4 ein bestimmter, vorhergegebener Abstand genau eingehalten wird, damit die im Hydraulikzylinder 9 vorgesehenen Hubbegrenzungen mit den gewünschten Endstellungen des beweglichen Schaltstückes übereinstimmen. Die Kolbenstange 6 wird daher in das Gewinde 17 so tief eingeschraubt, bis die durch eine Justiermarke am Umlenkgetriebe 4 erkennbare gewünschte Stellung erreicht ist. Danach werden die Längsschlitze 19 über Klemmschrauben 23 verspannt, so daß die Kolbenstange 6 im Gewinde 17 gegen Verdrehung gesichert ist und sich nicht mehr in Längsrichtung verlagern kann.
  • In den Gabelansätzen 21 des Gabelkopfes 7 sind außerdem zwei parallel zur Längsachse 24 des Gabelkopfes 7 verlaufende Bohrungen 25 vorgesehen, die, von der dem Umlenkgetreibe 7 zugewandten Stirnfläche 26 des Gabelkopfes 7 ausgehend, sich bis auf die andere Seite der Bohrung 27 für den Querbolzen 22 erstrecken und nur dort mit einem Gewinde 28 versehen sind. Der Querbolzen 22 ist mit entsprechenden, zueinander parallel verlaufenden, senkrecht zu seiner Längsachse angeordneten Bohrungen 29 versehen, deren durch Pfeile angedeuteter Durch­messer 30 größer als der Durchmesser der Bohrungen 25 ist.
  • Nach Einführung des Querbolzens 22 und der Koppelstange 8 in den Gabelkopf 7 werden dann, von der Stirnfläche 26 her, Schrauben 31 in das Gewinde 28 eingeschraubt, deren Köpfe 32 vor der Stirnfläche 26 des Gabelkopfes 7 liegen. Diese Schrauben 31 sichern den Querbolzen 22 gegen unerwünschte Bewegungen oder Herauswandern. Da die Bohrungen 29 im Quer­bolzen 22 ein großes Spiel gegenüber den Schrauben 31 aufweisen, behindert dessen Festlegung nicht die Verspannung der Kolbenstange 6 in dem Gabelkopf 7 mit Hilfe der Klemmschrauben 23.

Claims (4)

1. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter, dessen in von Stützisolatoren (2) getragenen Unterbrechereinheiten angeord­nete bewegliche Schaltstücke über eine Schaltstange (3) aus Isolierstoff und einem auf Erdpotential befindlichem Umlenkge­triebe (4) von einem hydraulischen Antrieb (5) betätigt werden, dessen Kolbenstange (6), eine Dichtung (10) durchsetzend, aus dem Hydraulikzylinder (9) herausgeführt und über einen in einem Schutzrohr (11) geführten und auf seiner der Kolbenstange (6) zugewandten Stirnseite (12) mit einem Führungsring (13) ver­sehenen Gabelkopf (7) über eine Koppelstange (8) mit dem Umlenk­getriebe (4) verbunden ist, und bei dem die Kolbenstange (6) in ein Gewinde (17) des Gabelkopfes (7) eingeschraubt und die Koppelstange (8) durch einen Querbolzen (22) in den Gabelan­sätzen (21) des Gabelkopfes (7) festgelegt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (13) in einem eine enge Passung zum Innendurch­messer (15) des Schutzrohres (11) aufweisenden stirnseitigen Ringansatz (14) des Gabelkopfes (7) liegt, daß dieser Ring­ansatz (14) durch eine Einschnürung (18) von dem Bereich mit dem Gewinde (17) für die Kolbenstange (6) getrennt ist und daß im Bereich des Gewindes (17) Längsschlitze (19) vorgesehen sind, die durch Klemmschrauben (23) überbrückbar sind.
2. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsschlitze (19) in der Einschnürung (18) enden.
3. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß in den Gabelansätzen (21) des Gabelkopfes (7) zumindest eine von der dem Umlenkgetriebe (4) zugewandten Stirnfläche (26) aus­gehende, parallel zur Längsachse (24) des Gabelkopfes (7) ver­laufende und nur hinter der Bohrung (27) für den Querbolzen (22) mit Gewinde (28) versehene Bohrung (25) vorgesehen ist, daß der Querbolzen (22), senkrecht zu seiner Längsachse verlaufend, eine entsprechende Bohrung (29) aufweist und daß eine Schraube (31) die Bohrung (29) des Querbolzens (22) durch­setzend in den Gabelkopf (7) eingeschraubt ist, deren Kopf (32) auf der Stirnfläche (26) liegt.
4. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Schraube (31) durchsetzte Bohrung (29) im Quer­bolzen (22) einen größeren Durchmesser (30) als die Bohrung (25) im Gabelkopf (7) aufweist.
EP88730209A 1987-09-30 1988-09-13 Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter Expired - Lifetime EP0310538B1 (de)

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EP0310538A1 true EP0310538A1 (de) 1989-04-05
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