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Die Erfindung betrifft ein Abschirmelement zum magnetischen Abschirmen eines Haltemagneten eines Schutzschaltgerätes, insbesondere eines Fehlerstromschutzschalters. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Schutzschaltgerät mit einem derartigen Abschirmblech.
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In der Elektroinstallationstechnik werden zur Erfassung eines sogenannten Differenzstromes hierfür geeignete Schutzschaltgeräte – beispielsweise Fehlerstromschutzschalter oder Differenzstromschutzschalter – eingesetzt, um Personen vor Gefahren zu schützen, die beim Berühren unter Spannung stehender Teile elektrische Anlagen entstehen können. Differenzströme können auftreten, wenn beispielsweise über eine schadhafte Isolierung oder – im Falle einer Berührung – durch den menschlichen Körper ein Fehlerstrom gegen Erde fließt. Zur Erfassung eines derartigen Differenzstromes wird die Größe des Stromes in einer zu einem elektrischen Verbraucher hinführenden Leitung, beispielsweise einer Phasenleitung, mit der Größe des Stromes in einer vom elektrischen Verbraucher zurückführenden Leitung, beispielsweise eines Neutralleiters, mit Hilfe eines sogenannten Summenstromwandlers verglichen. Im fehlerstromfreien Zustand ist die Summe der zu dem Verbraucher hinfließenden elektrischen Ströme gleich der Summe der zurückfließenden elektrischen Ströme. Werden die Ströme vektoriell, d.h. richtungsbezogen bzw. vorzeichenbehaftet, addiert, so folgt hieraus, dass die vorzeichenbehaftete Summe der elektrischen Ströme in den Hin- und Rückleitungen im fehlerstromfreien Zustand gleich Null ist. Umgekehrt ist im Falle eines Fehlerstromes, welcher gegen Erde abfließt, die im Summenstromwandler erfasste Summe der hin- beziehungsweise zurückfließenden elektrischen Ströme ungleich Null. Die dabei entstehende Stromdifferenz führt zum Auslösen des Schutzschaltgerätes und infolge dessen zur Abschaltung des entsprechend abgesicherten Stromkreises. Im Allgemeinen Sprachgebrauch werden anstelle des Begriffs „Fehlerstromschutzschalter“ auch die Begriffe FI-Schutzschalter (kurz: FI-Schalter), Differenzstromschutzschalter (kurz: DI-Schalter) oder RCD (für Residual Current Protective Device) gleichwertig verwendet.
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Da die ermittelten Differenzströme in der Regel vergleichsweise klein sind verfügen Sie auch nur über eine geringe Energiedichte. Daher kann der Fehlerstrom nicht, wie beispielsweise bei einem Leitungsschutzschalter, direkt zur Auslösung eines Schaltschlosses – beispielsweise mit Hilfe einer Magnetspule und einem Schlaganker im Falle einer Kurzschlussauslösung – verwendet werden. Stattdessen wird in der Regel ein Auslöse-Relais mit einem Haltemagneten verwendet, welches jedoch wegen des zumeist geringen Differenzstromes nur über eine vergleichsweise geringe Auslösekraft verfügt. Aufgrund der geringen Auslöseenergie reagieren derartige Auslöse-Relais auch vergleichsweise empfindlich auf mechanische Stöße sowie elektromagnetische Störfelder. Daher weisen heutige Schutzschaltgeräte resp. Fehlerstromschutzschalter diverse metallische Abschirmelemente auf, um empfindliche Bauteile wie den Haltemagneten gegen elektro-magnetische Störfelder, welche sowohl im Geräteinneren entstehen als auch von benachbarten elektrischen Geräten herrühren können, abzuschirmen.
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Zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Fehlerstromschutzschaltgerätes weist dieses an seiner Bedienseite eine sogenannte Prüftaste auf. Bei Betätigen der Prüftaste durch einen Bediener wird ein Prüfstromkreis geschlossen, wodurch ein Fehlerstrom simuliert wird. Auf diese Weise kann jederzeit manuell überprüft werden, ob die Fehlerstromerfassung sowie die Auslösung des Fehlerstromschutzschaltgerätes einwandfrei funktionieren.
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Da bei der Weiterentwicklung eines Produkts die Anzahl der im Produkt umgesetzten Funktionen und Applikationen zumeist zunimmt, werden zu deren Realisierung immer mehr Komponenten benötigt. Zeitgleich besteht die allgemeine Bestrebung, Produkte immer weiter zu miniaturisieren. Auf Grund dieser beiden Effekte nimmt der funktionale und strukturelle Aufbau der Produkte immer komplexere Gestaltungsformen an. Dies gilt auch für die konstruktive Gestaltung eines Schutzschaltgerätes, beispielsweise eines Fehlerstromschutzschalters.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abschirmelement sowie ein Schutzschaltgerät bereitzustellen, welche einen vereinfachten Aufbau ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch das Abschirmelement sowie das Schutzschaltgerät gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das erfindungsgemäße Abschirmelement zur magnetischen Abschirmung eines Haltemagneten eines Schutzschaltgerätes, insbesondere eines Fehlerstromschutzschalters, weist einen ersten Abschnitt, welcher zur magnetischen Abschirmung des Haltemagneten flächig ausgebildet ist, auf. Weiterhin weist das Abschirmelement einen zweiten Abschnitt auf, an dem ein Festkontakt eines Prüfkontaktes des Schutzschaltgerätes ausgebildet und elektrisch leitend derart mit dem Abschirmelement verbunden ist, dass ein bei geschlossenem Prüfkontakt fließender Prüfstrom über den ersten Abschnitt geführt ist.
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Mit Hilfe einer Prüftaste kann ein Bediener des Schutzschaltgerätes den Prüfkontakt und damit einen Prüfstromkreis manuell schließen, wodurch in dem Schutzschaltgerät ein Fehlerstrom simuliert wird. Dieser Fehlerstrom wird anschließend erkannt, wodurch das Schutzschaltgerät ausgelöst wird. Auf diese Weise werden Rückschlüsse hinsichtlich der einwandfreien Funktionsfähigkeit des Schutzschaltgerätes ermöglicht. Dabei wird das elektrisch leitende Abschirmelement dazu genutzt, den Prüfstrom zu führen, so dass ein eigener Prüfstromkreis zumindest teilweise nicht mehr erforderlich ist. Der Prüfstromkreis wird dadurch zumindest abschnittsweise durch das Abschirmelement ersetzt. Weiterhin wird der Festkontakt des Prüfkontaktes bereits durch das Abschirmelement gebildet, so dass auch hier zumindest ein Teil des Prüfkontaktes nicht mehr separat erforderlich ist. Diese Zusammenlegung von Funktionen ermöglicht eine Reduzierung der Anzahl der hierzu benötigten Bauteile, was sich positiv auf die Logistik- und Herstellkosten des Schutzschaltgerätes auswirkt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Abschirmelement aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Die Verwendung eines Metalls – beispielsweise eines Stahlblechs – stellt eine einfach zu realisierende Möglichkeit zur Herstellung eines elektrisch leitfähigen Abschirmelements dar.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Abschirmelements ist der Festkontakt einstückig mit dem Abschirmelement verbunden. Durch die einstückige Ausführung des Abschirmelements kann die Anzahl der Bauteile weiter reduziert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das Abschirmelement einen dritten Abschnitt auf, an dem ein weiterer Festkontakt eines Prüfhilfskontaktes des Schutzschaltgerätes ausgebildet ist, derart, dass der bei geschlossenem Prüfkontakt fließende Prüfstrom über den ersten Abschnitt sowie den Prüfhilfskontakt geführt ist. Wie bereits vorstehend zu den Vorteilen des Prüfkontakts ausgeführt gilt auch für den Prüfhilfskontakt, dass durch die Ausbildung des weiteren Festkontaktes an einem dritten Abschnitt des Abschirmelementes die Anzahl der Bauteile weiter reduziert wird, indem sowohl der Prüfkontakt als auch der Prüfhilfskontakt direkt auf den jeweiligen Abschnitt des Abschirmelements kontaktieren. Die Herstellkosten des Schutzschaltgerätes können somit weiter reduziert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Abschirmelements ist auch der weitere Festkontakt einstückig mit dem Abschirmelement verbunden. Durch die einstückige Ausführung des Abschirmelements wird die Anzahl der Bauteile weiter reduziert.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das Abschirmelement als Blechbiegeteil ausgebildet. Ein Blechbiegeteil stellt eine einfach zu realisierende Möglichkeit zur kostengünstigen Herstellung des Abschirmelements dar.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das Abschirmelement ein Verbindungsmittel zum Verbinden mit einem Gehäuse des Schutzschaltgerätes auf. Mit Hilfe des am Abschirmelement ausgebildeten Verbindungsmittels wird der Aufwand zur Montage des Schutzschaltgerätes reduziert.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Abschirmelements ist das Verbindungsmittel als Rastelement ausgebildet. Das Rastelement, welches mit einem weiteren, am Schutzschaltgerät ausgebildeten Rastelement zusammenwirkt, um das Abschirmelement mit dem Schutzschaltgerät zu verrasten, stellt eine einfache und kostengünstige Möglichkeit zur Realisierung eines Verbindungsmittels dar.
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Das erfindungsgemäße Schutzschaltgerät zur Erfassung eines Fehler- oder Differenzstromes, insbesondere ein Fehlerstromschutzschalter, weist einen Prüfkontakt auf, welcher einen Festkontakt sowie einen relativ dazu beweglichen Bewegkontakt aufweist, der mittels einer Prüftaste betätigbar ist, um den Prüfkontakt zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Schutzschaltgerätes zu schließen. Weiterhin weist das Schutzschaltgerät ein Abschirmelement der vorstehend beschriebenen Art zur Abschirmung empfindlicher Bauteile des Schutzschaltgerätes gegen elektro-magnetische Felder auf, wobei der Festkontakt mit dem Abschirmelement elektrisch leitend derart verbunden ist, dass ein bei geschlossenem Prüfkontakt fließender Prüfstrom über das Abschirmelement geführt ist.
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Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass das Abschirmelement einerseits zur Abschirmung empfindlicher Bauteile des Schutzschaltgerätes – insbesondere des Haltemagneten – gegen elektro-magnetische Felder dient. Andererseits wird das elektrisch leitende Abschirmelement auch dazu genutzt, den Prüfstrom zumindest abschnittsweise zu führen, so dass ein eigener Prüfstromkreis zumindest teilweise nicht mehr erforderlich ist. Der Prüfstromkreis wird somit durch das Abschirmelement ersetzt. Weiterhin wird der Festkontakt des Prüfkontaktes bereits durch das Abschirmelement gebildet, so dass auch hier zumindest ein Teil des Prüfkontaktes nicht mehr separat erforderlich ist. Diese Zusammenlegung von Funktionen in einem Bauteil ermöglicht eine Reduzierung der Anzahl der hierzu benötigten Bauteile, was sich positiv auf die Logistik- und Herstellkosten des Schutzschaltgerätes auswirkt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes ist das Abschirmelement mit einem weiteren Festkontakt, welcher Bestandteil eines Prüfhilfskontaktes des Schutzschaltgerätes ist, elektrisch leitend derart verbunden, dass der Prüfstrom bei geschlossenem Prüfkontakt über das Abschirmelement und den Prüfhilfskontakt fließt. Wie bereits vorstehend zu den Vorteilen des Abschirmelements ausgeführt kann durch die Ausbildung auch des weiteren Festkontaktes an dem Abschirmelement die Anzahl der für das Schutzschaltgerät insgesamt benötigten Bauteile weiter reduziert werden. Die Herstellkosten des Schutzschaltgerätes werden dadurch weiter verringert.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das Schutzschaltgerät eine Schaltmechanik auf, welche derart in Wirkverbindung mit dem Prüfhilfskontakt steht, dass dieser bei einem Auslösen der Schaltmechanik geöffnet wird. Mit Hilfe der Schaltmechanik, welche bei Erfassen eines Fehler- oder Differenzstromes ausgelöst wird, wird eine Unterbrechung des mittels des Schutzschaltgerätes abgesicherten elektrischen Stromkreises bewirkt. Das Auslösen der Schaltmechanik kann dabei aufgrund eines erfassten Fehler- oder Differenzstromes, aber auch durch Betätigen der Prüftaste initiiert werden. Durch die Wirkverbindung des Prüfhilfskontaktes mit der Schaltmechanik wird bei einer durch Betätigen der Prüftaste initiierten Auslösung der Prüfstromkreis unterbrochen, wodurch die Einwirkzeit des Prüfstromes auf den Prüfstromkreis, und hier insbesondere auf den Prüfwiderstand, auf wenige Sekundenbruchteile reduziert wird. Auf diese Weise wird der Prüfstromkreis vor einem Durchbrennen aufgrund zu großer energetischer Belastung geschützt.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes ist der weitere Festkontakt an dem Abschirmelement ausgebildet und einstückig mit diesem verbunden. Durch die einstückige Ausführung des Abschirmelements kann die Anzahl der Bauteile weiter reduziert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes ist das Abschirmelement mit einem Gehäuse des Schutzschaltgerätes mittels zumindest einer Rastverbindung verrastet. Eine Rastverbindung stellt eine einfache und kostengünstige Möglichkeit für eine Befestigung des Abschirmelements an dem Gehäuse des Schutzschaltgerätes dar. Der Aufwand zur Montage und damit die Herstellkosten des Schutzschaltgerätes werden dadurch weiter reduziert.
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Hinsichtlich weiterer Vorteile des erfindungsgemäßen Schutzschaltgerätes wird auf die vorstehend ausgeführten Vorteile des erfindungsgemäßen Abschirmelements verwiesen.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Abschirmelements sowie des Schutzschaltgerätes unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:
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1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Abschirmelements in perspektivischer Ansicht;
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2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Schutzschaltgerätes mit montiertem Abschirmelement in perspektivischer Ansicht.
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In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung gilt für alle Zeichnungsfiguren, in denen das entsprechende Teil ebenfalls zu erkennen ist.
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In 1 ist das erfindungsgemäße Abschirmelement 10 in perspektivischer Ansicht schematisch dargestellt. Es dient der magnetischen Abschirmung eines Haltemagneten (nicht dargestellt) eines Schutzschaltgerätes 1 (siehe 2), insbesondere eines Fehlerstromschutzschalters, und weist hierzu einen flächig ausgebildeten, elektrisch leitenden ersten Abschnitt 11 auf. Ein zweiter Abschnitt 12, an dem ein Festkontakt 5-1 eines Prüfkontaktes 5 des Schutzschaltgerätes 1 ausgebildet ist, ist elektrisch leitend mit dem ersten Abschnitt 11 verbunden. Ferner weist das Abschirmelement 10 einen dritten Abschnitt 13 auf, an dem ein weiterer Festkontakt 6-1 eines Prüfhilfskontaktes 6 des Schutzschaltgerätes 1 ausgebildet ist. Der dritte Abschnitt 13 ist ebenfalls elektrisch leitend mit dem ersten Abschnitt 11 verbunden. Zur Verbindung mit dem Schutzschaltgerät 1 weist das Abschirmelement 10 zwei Rastelemente 14 in Gestalt zweier Rastöffnungen auf, welche mit am Schutzschaltgerät 1 ausgebildeten Rasthaken 15 (siehe 2) eine Rastverbindung bilden und dabei derart zusammenwirken, dass das Abschirmelement 10 fest und sicher mit dem Schutzschaltgerät 1 verrastet ist. Das in 1 dargestellte Abschirmelement 10 ist als einfaches Blechbiegeteil hergestellt; andere Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden Abschirmelementes 10 sind jedoch ebenso möglich.
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2 zeigt das erfindungsgemäße Schutzschaltgerät 1 mit dem daran montiertem Abschirmelement 10 schematisch in perspektivischer Ansicht. Das Schutzschaltgerät 1, welches insbesondere als Fehlerstromschutzschalter ausgebildet ist, dient zur Erfassung eines Fehler- oder Differenzstromes und weist ein Gehäuse 2 sowie ein an einer Betätigungsseite des Gehäuses 2 angeordnetes Betätigungselement 3 auf, über das das Schutzschaltgerät 1 manuell betätigbar ist. Weiterhin weist das Schutzschaltgerät 1 eine Prüftaste 4 auf, welche ebenfalls an der Betätigungsseite des Gehäuses 2 angeordnet ist. Ein Prüfkontakt 5, welcher einen Festkontakt 5-1 sowie einen relativ dazu beweglichen Bewegkontakt 5-2 aufweist, steht mit der Prüftaste 4 derart in Wirkverbindung, dass bei Drücken der Prüftaste 4 der Bewegkontakt 5-2 gegen die Kraft einer Feder 7 gegen den Festkontakt 5-1 gedrückt wird – der Prüfkontakt 5 wird dadurch geschlossen.
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Das Abschirmelement 10 ist über zwei Rastverbindungen mit dem Schutzschaltgerät 1 verrastet. Hierzu sind am Gehäuse 2 des Schutzschaltgerätes 1 zwei Rasthaken 15 ausgebildet, welche in die beiden am Abschirmelement 10 ausgebildeten Rastöffnungen 14 (siehe 1) eingreifen. Der Festkontakt 5-1 des mittels der Prüftaste 4 manuell betätigbaren Prüfkontakts 5 ist dabei an dem ersten Abschnitt 11 des Abschirmelementes 10 ausgebildet. Am dritten Abschnitt 13 des Abschirmelementes 10 ist ein weiterer Festkontakt 6-1, welcher Bestandteil des Prüfhilfskontakts 6 ist, ausgebildet. Wird nun der Prüfkontakt 5 geschlossen, so wird der Prüfstrom über den Prüfkontakt 5, das Abschirmelement 10 sowie den Prüfhilfskontakt 6 geführt. Während der Betätigung der Prüftaste 4 ist damit das Abschirmelement 10 selbst vom Prüfstrom durchflossen. Ein separater Prüfstromkreis ist damit nicht mehr erforderlich.
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Neben dem weiteren Festkontakt 6-1 weist der Prüfhilfskontakt 6 einen dem Festkontakt 6-1 zugeordneten, weiteren Bewegkontakt (nicht dargestellt) auf. Diese, durch den Prüfhilfskontakt 6 gebildete Kontaktstelle dient dabei dazu, den Prüfstromkreis bei geschlossenem Prüfkontakt 5 vor dem Durchbrennen zu schützen. Hierzu ist der weitere Bewegkontakt des Prüfhilfskontakts 6 mit einer Schaltmechanik (nicht dargestellt) des Schutzschaltgerätes 1 mechanisch derart gekoppelt, dass unmittelbar nach Schließen des Prüfkontakts 5, welches im fehlerfreien Zustand des Schutzschaltgerätes 1 ein Auslösen der Schaltmechanik bewirkt, der weitere Bewegkontakt des Prüfhilfskontakts 6 über die Schaltmechanik betätigt wird, wodurch der Prüfhilfskontakt 6 geöffnet wird. Der Prüfstromkreis wird dadurch wieder unterbrochen, wobei die Einwirkzeit des Prüfstromes auf den Prüfstromkreis, und dabei insbesondere auf den Prüfwiderstand des Prüfstromkreises, auf wenige Sekundenbruchteile reduziert wird.
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Durch das Ausnutzen der elektrisch leitenden Eigenschaften des Abschirmelements 10 sowie durch die konstruktive Ausführung des Schutzschaltgerätes 1, bei der der Bewegkontakt 5-2 des Prüfkontakts 5 sowie der weitere Bewegkontakt des Prüfhilfskontakts 6 direkt auf die an dem Abschirmelement 10 ausgebildeten Festkontakte 5-1 bzw. 6-1 kontaktieren, kann auf einen separaten Prüfkontakt 5 sowie einen separaten Prüfhilfskontakt 6 verzichtet werden. Weiterhin werden durch die Führung des Prüfstromes über das Abschirmelement 10 weitere stromführende Elemente des Prüfstromkreises obsolet, woraus letztendlich ein Kostenvorteil hinsichtlich der Herstell-, Montage- und Logistikkosten resultiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schutzschaltgerät
- 2
- Gehäuse
- 3
- Betätigungselement
- 4
- Prüftaste
- 5
- Prüfkontakt
- 5-1
- Festkontakt
- 5-2
- Bewegkontakt
- 6
- Prüfhilfskontakt
- 6-1
- weiterer Festkontakt
- 7
- Feder
- 10
- Abschirmelement
- 11
- erster Abschnitt
- 12
- zweiter Abschnitt
- 13
- dritter Abschnitt
- 14
- Rastelement / Rastöffnung
- 15
- Rasthaken
