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Die Erfindung betrifft einen Wähler für einen Stufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators.
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Stufenschalter sind seit vielen Jahren bekannter Stand der Technik in zahlreichen Bauformen. Sie weisen regelmäßig einen Wähler und einen Lastumschalter auf.
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Der Wähler dient zur leistungslosen Vorwahl der neuen Wicklungsanzapfung, auf die nachfolgend umgeschaltet werden soll.
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Der Lastumschalter dient zur eigentlichen – schnellen – unterbrechungslosen Umschaltung von der bisherigen auf die neue, lastlos vorgewählte Wicklungsanzapfung.
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Aus der Firmendruckschrift „OILTAP® M" der Anmelderin, Druckimpressum 03/09, ist ein Stufenschalter mit einem Wähler bekannt. Bei diesem Wähler sind feste Wählerkontakte kreisförmig in mehreren horizontalen Ebenen an einem Isolierstoffgerüst angeordnet. Diese festen Wählerkontakte sind durch eine im Inneren des Isolierstoffgerüstes zentrisch angeordnete Antriebswelle, die in jeder horizontalen Ebene der festen Wählerkontakte mindestens einen beweglichen Wählerkontakt trägt, beschaltbar. Die festen Wählerkontakte, die jeweils mit einer Wicklungsanzapfung des zugehörigen Stufentransformators, der geregelt werde soll, elektrisch in Verbindung stehen, sind hier also an senkrechten Isolierstoffstäben angeordnet und befestigt. Diese Isolierstoffstäbe können aus Hartpapier, GFK oder anderem isolierenden Werkstoff bestehen. Die Isolierstoffstäbe bilden ein Gerüst senkrechter, parallel zueinander angeordneter Stäbe; das Gerüst ist durch einen oberen sowie einen unteren Ring fixiert.
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Aus der
Firmendruckschrift „VACUTAP® VV" – Laststufenschalter für Regeltransformatoren", Druckimpressum 05/06 der Anmelderin ist ein weiterer Stufenschalter bekannt. Beim dort gezeigten Wähler sind in die festen Wählerkontakte wiederum kreisförmig in mehreren horizontalen Ebenen angeordnet und von einer zentrischen Antriebswelle mit beweglichen Wählerkontakten beschaltbar, die Anordnung der festen Wählerkontakte ist aber dort in der Wandung eines geschlossenen Isolierstoffzylinders vorgesehen. Ein solcher Isolierstoffzylinder kann wiederum aus Hartpapier, GFK oder anderem isolierenden Material bestehen.
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Aus der weiteren Firmendruckschrift „VACUTAP® – Laststufenschalter für Ofenanwendungen", Druckimpressum 09/07 der Anmelderin schließlich ist u. a. ein Stufenschalter vom Typ VR® bekannt, bei dem der Wähler nicht aus einem geschlossenen Isolierstoffzylinder, sondern aus mehreren einzelnen Zylinderschalen besteht. Diese Zylinderschalen bilden einzelne Segmente, die im montierten Zustand de facto eine Zylinderkontur mit entsprechenden Zwischenräumen bilden.
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Der Stand der Technik bei derartigen Wählern für Stufenschalter lässt sich also wie folgt zusammenfassen: Die einzelnen festen Wählerkontakte sind in mehreren horizontalen Ebenen kreisförmig um eine drehbare Antriebswelle herum angeordnet. Die Anordnung der Wählerkontakte und ihre Fixierung erfolgt entweder an einzelnen Stäben aus Isoliermaterial, die ein Käfiggerüst bilden, oder in der Wandung eines Isolierstoffzylinders, oder auch in der Wandung von einzelnen Isolierstoffzylindersegmenten, die ebenfalls zusammengefügt eine kreisförmige Anordnung ergeben. Wie erläutert erfolgt die Positionierung der festen Wählerkontakte vertikal übereinander – bei einem Isolierstoffgerüst entlang der Stäbe als Tragelemente – in mehreren Ebenen.
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Verschiedene Teiligkeiten des Stufenschalters, d. h. die Anzahl der möglichen zu beschaltenden Wicklungsanzapfungen und damit Zahl der festen Wählerkontakte, werden durch die unterschiedliche Zahl einzelner Isolierstoffstäbe, den Durchmesser des Isolierstoffzylinders bzw. die unterschiedliche Zahl horizontaler Ebenen realisiert.
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Der Stand der Technik weist insgesamt verschiedene Nachteile auf.
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Der Hauptnachteil besteht darin, dass für unterschiedliche Zahlen von beschaltbaren Wicklungsanzapfungen des zugeordneten Stufentransformators und damit unterschiedliche Zahlen fester Wählerkontakte auch unterschiedliche konstruktive Ausbildungen des Wählers erforderlich sind. Aus Gründen der einzuhaltenden elektrischen Spannungsfestigkeit müssen die einzelnen festen Wählerkontakte einen gewissen Mindestabstand sowohl horizontal als auch vertikal zueinander aufweisen. Eine große Zahl fester Wählerkontakte in einer horizontalen Ebene führt damit zwangsläufig zu einem großen Durchmesser sowohl des Isolierstoffgerüstes als auch des Isolierstoffzylinders. Gleichermaßen führt eine große Zahl einzelner horizontaler Ebenen, die untereinander angeordnet sind, zu einer erhöhten Länge von Isolierstoffgerüst als auch Isolierstoffzylinder.
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Es müssen also bei einem Hersteller von Stufenschaltern sowohl Isolierstoffstäbe und die jeweiligen Fixierringe als auch unterschiedliche Isolierstoffzylinder in den verschiedensten Dimensionierungen vorgehalten werden; die Verwendung von Gleichteilen ist damit äußerst beschränkt. Insgesamt führt diese Komplexität zu hohen Kosten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen und einen Wähler anzugeben, der modular aufgebaut ist und eine Reduzierung der Komplexität bei Abdeckung der gleichen Varianz, d. h. Bandbreite möglicher Zahlen von beschaltbaren Wicklungsanzapfungen, gestattet.
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Diese Aufgabe wird durch einen Wähler mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Der Erfindung liegt die allgemeine Idee zugrunde, einen gattungsgemäßen Wähler baukastenförmig durch einen ebenenweisen, ringförmigen Aufbau aus nur wenigen, stets einheitlichen, Bauteilen zu ermöglichen. Erfindungsgemäß sind die wesentlichen Bauteile für einen solchen modularen Wähler Stützringe zur jeweils horizontalen Verbindung sowie Kontakthalter und Abstandshalter zur vertikalen Verbindung.
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Der erfindungsgemäße Wähler bietet zahlreiche Vorteile. Zunächst einmal sind zu seiner Herstellung nur wenige Gleichteile erforderlich. Mit diesen lassen sich durch den modularen, ebenenweisen Aufbau verschiedenste Durchmesser als auch Längen des Wählers realisieren. Mit anderen Worten: Der erfindungsgemäße Wähler ist bei geringer Komplexität an in weiten Grenzen unterschiedliche Zahlen von zu regelnden Wicklungsanzapfungen und damit erforderlichen festen Wählerkontakten anpassbar.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass in jeder horizontalen Ebene zwischen den Stützringen zur horizontalen Verbindung und den Kontakthaltern bzw. Abstandshaltern zur vertikalen Verbindung Zwischenräume verbleiben. Da der erfindungsgemäße Wähler, wie üblich, vom Isolieröl im Trafokessel um- und durchströmt wird, sind damit Ölstrecken sowohl horizontal als auch vertikal zwischen allen festen Wählerkontakten realisiert; diese Optimierung der Isolationsstrecken führt zu einer hohen Spannungsfestigkeit bei kompaktem Aufbau, Die Erfindung soll nachfolgend an Hand von Zeichnungen noch näher erläutert werden.
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Es zeigen:
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1 einen Ausschnitt eines ersten erfindungsgemäßen Wählers
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1a einen Kontakthalter für diesen Wähler
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2 einen Teil eines erfindungsgemäßen Wählers, gebildet aus zwei Wählerringen
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3 einen Kontakthalter für einen solchen Wähler allein
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4 einen vollständigen erfindungsgemäßen Wähler in montiertem Zustand in perspektivischer Darstellung
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5 einen solchen Wähler von oben
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6 einen solchen Wähler in seitlicher Darstellung
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7 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Wählers, dargestellt in perspektivischer Ansicht.
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1 zeigt einen Teil eines erfindungsgemäßen Wählers. Gezeigt sind hier vier übereinander angeordnete Wählerringe, nachfolgend als Stützringe 1, 2, 3, 4 bezeichnet. Die Stützringe 1, 2, 3, 4 bestehen aus Isolierstoff und sind identisch aufgebaut. Sie besitzen eine Vielzahl von sie durchdringenden Längsbohrungen 1.1., 2.1, 3.1, 4.1. Die Zahl dieser Längsbohrungen ergibt sich aus der maximalen Teiligkeit des jeweiligen Wählers, der aus diesen Stützringen besteht. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist jeweils nur eine Bohrung mit Bezugszeichen versehen. Erfindungsgemäß sind die einzelnen Stützringe, hier 1, 2, 3, 4, übereinander und horizontal beabstandet angeordnet. Sie werden fixiert durch Kontakthalter 5 und Abstandshalter 6, die im Detail weiter unten noch näher erläutert werden. Festzuhalten ist, dass jeweils alternierend ein Kontakthalter 5 sowie, um einen bestimmten Winkel versetzt und horizontal um einen Stützring 1 versetzt, jeweils ein Abstandshalter 6 vorgesehen sind. Kontakthalter 5 und auch Abstandshalter 6 verbinden und fixieren jeweils zwei benachbarte Stützringe miteinander. Durch diese Bauelemente erfolgt insgesamt damit eine Fixierung der einzelnen Stützringe 1...4 derart, dass ein komplettes Wählergerüst entsteht. Der Kontakthalter 5 weist eine ihn senkrecht durchdringende Bohrung 5.1 auf. An ihm ist ein Kontaktstück 5.2 befestigt, das ins Innere des Wählers gerichtet ist und von nicht dargestellten beweglichen Wählerkontakten beschaltbar ist. An dieses Kontaktstück 5.2 ist ein nach außen weisender Kontaktanschluss 5.3 angeformt. Der Kontakthalter 5 besitzt eine horizontale Querbohrung 5.4, die mit einer entsprechenden Bohrung in den seitlichen Flanken des Kontaktstückes 5.2 korrespondiert.
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Der Abstandshalter 6 ist im Wesentlichen identisch aufgebaut, besitzt jedoch kein Kontaktstück. Auch er weist jedoch eine vertikal ihn durchdringende Bohrung 6.1 auf, die der Bohrung 5.1 des Kontakthalters 5 entspricht. Durch jeweils einen Stift 7 aus Isolierstoff lassen sich sowohl Kontakthalter 5 als auch Abstandshalter 6 an den jeweiligen Stützringen befestigen und fixieren diese damit. Der jeweilige Stift 7 wird von oben z. B. in die Bohrung 5.1 eines Kontakthalters 5, dann in eine Bohrung 1.1 des ersten Wählerringes 1, danach in eine Bohrung 2.1 des nächsten Wählerringes 2, schließlich durch die Unterseite der Bohrung 5.1 wieder herausgeführt und arretiert. Auf ganz analoge Weise wird, radial und horizontal versetzt, auch jeweils ein Abstandshalter 6 fixiert: Ein Stift 7 wird wiederum vertikal durch die entsprechende Bohrung 6.1 des Abstandshalters 6, eine Bohrung 2.1 des Stützringes 2, eine Bohrung 3.1 des nächsten Stützringes 3 und schließlich wieder durch den unteren Austritt der Bohrung 6.1 heraus geführt.
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Es erfolgt also eine alternierende Fixierung der Stützringe wie folgt: Stützringe 1 und 2 durch Kontakthalter 5, Stützringe 2 und 3 durch Abstandshalter 6, Stützringe 3 und 4 durch Kontakthalter 5 usw. – dieses modulare Prinzip lässt sich beliebig fortsetzen, je nachdem, wie viele Wählerebenen erforderlich sind.
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Die Fixierung der einzelnen Stützringe erfolgt demnach, wie in der Figur ersichtlich, durch eine „Umklammerung” durch abwechselnd einen Kontakthalter 5 und einen Abstandshalter 6.
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Der erwähnte Stift 7 besteht ebenso wie die Stützringe 1...4 sowie Kontakthalter 5 und Abstandshalter 6 aus Isolierstoff; besonders geeignet ist Thermoplast.
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In 1a ist ein Kontakthalter 5 allein gezeigt. Es ist hier zu sehen, dass durch die horizontale Querbohrung 5.4 ein weiterer Bolzen, ausgebildet als Querstift 8, geführt ist, der das komplette Kontaktstück 5.2 am Kontakthalter 5 fixiert. Im dem dem Kontaktstück 5.2 zugewandten Bereich besitzt der Kontakthalter 5 hier noch angeformte Ansätze 5.5, die mit einer jeweiligen Aufnahme 5.6 am Kontaktstück 5.2 zusammenwirken. Damit wird das Kontaktstück zusätzlich fixiert und gegen Kippen um die Querbohrung 5.4 gesichert.
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2 zeigt eine andere perspektivische Darstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen Wählers, der hier bislang nur aus zwei Stützringen 1 und 2 besteht. Zu sehen sind hier wiederum die jeweiligen vertikalen Bohrungen 1.1 und 2.1 der Stützringe – auch hier ist jeweils nur eine Bohrung mit Bezugszeichen versehen. Es ist hier deutlich zu sehen, wie die Stützringe 1 und 2 durch zwei Kontakthalter 5, die die Fixierung zu hier nicht gezeigten weiteren Stützringen herstellen, und einen räumlich dazwischen und horizontal versetzt angeordneten Abstandshalter 6 fixiert werden. Auch hier sind Stifte 7 gezeigt, die auf die bereits beschriebene Art durch entsprechende Öffnungen 5.1 bzw. 6.1 und die jeweiligen Öffnungen 1.1 und 2.1 geschoben werden und damit die ganze Anordnung fixieren.
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3 zeigt noch einmal einen Kontakthalter für einen erfindungsgemäßen Wähler allein im montierten Zustand, d. h. mit einem Kontaktstück 5.2, das durch einen Querstift 8, der eine Querbohrung 5.4 durchdringt, fixiert ist. Zusätzlich sind hier noch im Kontakthalter 5 obere Führungen 9.1 und 9.2 sowie untere Führungen 10.1 und 10.2 gezeigt. Diese Führungen korrespondieren mit jeweiligen Kragen der entsprechenden Stützringe, fixieren diese zusätzlich und ermöglichen die bereits beschriebene „Umklammerung”.
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Besonders vorteilhaft ist es, für Kontakthalter 5 und Abstandshalter 6 das identische Formteil aus Isolierstoff zu verwenden. Bei der Funktionalität als Abstandshalter entfällt dann lediglich die Montage eines Kontaktstückes; die vorhandene Querbohrung (5.4 beim Kontaktstück 5) und die angeformten Ansätze (5.5 beim Kontaktstück 5) bleiben dann einfach funktionslos.
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Damit besteht der erfindungsgemäße Wähler nur aus sehr wenigen Teilen: in beliebiger Höhe übereinander anzuordnenden Stützringen, Kontakthaltern 5 mit Kontaktstücken 5.2, Abstandshaltern 6 – de facto Kontakthalter ohne Kontakte – und Stiften zur Fixierung. Einfacher geht es kaum.
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4 zeigt einen erfindungsgemäßen Wähler in vollständig montiertem Zustand. In dieser Ausführungsform sind beispielhaft insgesamt zwölf Stützringe übereinandergefügt, so dass sich sechs Kontaktebenen I–VI ergeben. Es ist zu sehen, dass jeweils zwei Stützringe, nämlich die einer Ebene I...VI, durch beabstandete Kontakthalter 5 fixiert sind. Die Verbindung zwischen dem unteren Stützring einer Ebene und dem oberen Stützringe der nächstfolgenden Ebene hingegen erfolgt jeweils durch einen Abstandshalter 6. Mit nur wenigen Bauteilen lässt sich also erfindungsgemäß und modular ein vollständiger Wähler herstellen. Für unterschiedliche mögliche Teiligkeiten können Wählerringe mit verschiedenen Durchmessern und einer unterschiedlichen Zahl von Bohrungen vorgehalten werden. Die Fixierung erfolgt nur durch zwei – immer gleiche – Bauteile: Die Kontakthalter 5 und die Abstandshalter 6.
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Die 5 zeigt einen solchen erfindungsgemäßen Wähler von oben. Hier ist besonders deutlich die alternierende Anordnung von Kontakthaltern 5 und Abstandshaltern 6 zu sehen.
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6 zeigt diesen erfindungsgemäßen Wähler noch einmal in seitlicher Darstellung. Auch hier sind sowohl die sich ergebenden sechs Ebenen I–VI, die jeweils durch zwei Stützringe gebildet sind, sowohl die alternierenden Befestigungen durch Kontakthalter 5 und Abstandshalter 6 gezeigt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in dieser Figur auf Bezugszeichen verzichtet.
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7 zeigt ein weiteres Detail eines erfindungsgemäßen Wählers. Es sind hier zwei Stützringe 2 und 3 mit ihren Bohrungen 2.1 und 3.1 dargestellt. Rechts oben und unten befinden sich im teilmontierten Zustand zwei Kontakthalter 5. Der obere Kontakthalter 5 stellt später die Verbindung zum hier noch nicht vorhandenen oberen Stützring her; der untere Kontakthalter 5 hingegen stellt die Verbindung zum hier ebenfalls noch nicht montierten unteren Stützring her. Gezeigt sind auch hier die Bohrungen 5.1 in den Kontakthaltern 5, durch die später die erläuterten, hier aber nicht gezeigten Stifte zur Fixierung geführt werden. Im linken Bereich ist ein Abstandshalter 6 gezeigt, der den oberen Stützring 2 mit dem unteren Stützring 3 beabstandet verbindet und fixiert. Dieser Abstandshalter 6 besitzt wiederum die bereits erläuterte Bohrung 6.1, durch die ganz analog zur Fixierung ein wiederum nicht gezeigter Stift geführt wird.
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Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur an den links dargestellten Kontakthaltern 5 jeweils das bereits erläuterte obere Profil 9.1, 9.2 bzw. das untere Profil 10.1, 10.2 mit Bezugszeichen versehen. Diese Profile korrespondieren mit den später zu montierenden, hier noch nicht vorhandenen oberen und unteren Stützringen.
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In dieser Ausführungsform sind an den Kontakthaltern 5 ein äußeres Führungsprofil 5.7 und an den Abstandshaltern 6 ein äußeres Führungsprofil 6.2. gezeigt. Durch hier nicht dargestellte vertikale Versteifungen, die durch die Profile der senkrecht übereinander angeordneten Kontakthalter 5 als auch Abstandshalter 6 führen, kann die Festigkeit und Verwindungssteifigkeit des gesamten Wählers weiter erhöht werden. Die Versteifungen können mittels Löchern 5.8 im Kontakthalter 5 sowie 6.3 im Abstandshalter jeweils mit diesen verbunden werden, z. B. durch weitere Stifte,
Insgesamt bietet die Erfindung zahlreiche Vorteile: Ein Wähler lässt sich modular in nahezu beliebiger Variantenvielfalt aus nur wenigen Bauteilen aus Isolierstoff aufbauen. Die Kontakthalter 5 dienen dabei nicht nur als Fixiermittel, sondern tragen auch die eigentlichen Wählerkontakte, so dass besondere Vorkehrungen zur Kontaktbefestigung entfallen. Der modulare Wähleraufbau mit seinen horizontalen und vertikalen Zwischenräumen gestattet eine besonders gute Zirkulation des umgebenden Isoliermediums, in der Regel Isolieröles. Die wiederum verbessert sowohl die dielektrische Festigkeit als auch eine Kühlung der gesamten Baugruppe.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Firmendruckschrift „OILTAP® M” der Anmelderin, Druckimpressum 03/09 [0005]
- Firmendruckschrift „VACUTAP® VV” – Laststufenschalter für Regeltransformatoren”, Druckimpressum 05/06 [0006]
- Firmendruckschrift „VACUTAP® – Laststufenschalter für Ofenanwendungen”, Druckimpressum 09/07 [0007]
