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Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung für einen Leistungsschalter, jeweils einen elektrischen Schalter mit solch einer Verriegelungsvorrichtung und einer Vorrichtung aus zwei solchen elektrischen Schaltern.
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In Niederspannungsanlagen werden verstärkt Anlagen aufgebaut, welche durch zwei Versorgungsspannungen aus meist zwei verschiedenen Quellen gespeist werden. Beispielsweise können diese zwei verschiedenen Quellen ein reguläres Stromnetz und ein Generatornetz sein. Um keine unkontrollierte Einspeisung zu erhalten gibt es verschieden Vorrichtungen und Geräte, die sicherstellen, dass nur eine einzelne Einspeisequelle aktiv ist, da ansonsten die Niederspannungsanlage schwere Schäden nehmen könnte.
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Im Bereich der Leistungsschalter werden für diese Anwendung beispielsweise rückseitige Verriegelungen verwendet, die das ungesteuerte Zuschalten einer weiteren Versorgungsspannung verhindern können.
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In der Regel wird der Aufbau dieser rückseitigen Verriegelungen über eine Wippe realisiert, wobei auf jeder Wippenseite ein Verriegelungshebel (Interlock Plunger) ist, der durch das Einschalten des einen Leistungsschalters in die Schaltmechanik des anderen Leistungsschalters hinein bewegt wird und damit sicherstellt, dass der andere Leistungsschalter nicht geschlossen werden kann. Durch den eingefahrenen Verriegelungshebel kann ein Leistungsschalter nicht mehr eingeschaltet werden.
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Typische Verriegelungsvorrichtungen zu einem sicheren Verriegeln des jeweiligen Leistungsschalters sperren den Leistungsschalter kraftschlüssig. Dadurch ist die mechanische Beanspruchung und Abnutzung der Verriegelungskomponenten typischer Verriegelungsvorrichtungen groß und das System wird unzuverlässig.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine alternative Verriegelungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit geringer Abnutzung und hoher Zuverlässigkeit.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verriegelungsvorrichtung für einen Leistungsschalter gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 angegeben. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ebenso durch den elektrischen Schalter gemäß Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen elektrischen Schalters sind in den Unteransprüchen 7 bis 10 angegeben. Ebenso wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 11 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung für einen Leistungsschalter gemäß Anspruch 1 weist einen Verriegelungsstift mit einem Grundkörper und mit einer drehbar oder verschiebbar gelagerten Definitionsspitze sowie eine Führung mit einer Gegenkontur auf, wobei der Verriegelungsstift innerhalb der Führung beweglich gelagert ist, wobei die Definitionsspitze in einer ersten Position mit dem Verriegelungsstift fluchtet, so dass der Verriegelungsstift mitsamt der Definitionsspitze durch die Führung bewegbar ist, und wobei die Definitionsspitze in einer zweiten Position durch die Auslenkung der drehbar oder verschiebbar gelagerten Definitionsspitze der Verriegelungsstift nicht durch die Führung bewegbar ist.
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Vorteilhaft hierbei ist, dass durch die Kraftumleitung in der zweiten Position auf die Führung beziehungsweise die Gegenkontur der Führung die Mechanik der rückseitigen Verriegelungsmodule weniger belastet wird als bei kraftschlüssigen Lösungen. Die Kraft wird schnell und auf kurzem Weg formschlüssig abgebremst. Es braucht nur die drehbar oder verschiebbar gelagerte Definitionsspitze stabil gebaut werden und trotzdem ist keine Abnutzung der restlichen Mechanik zu erwarten. Die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung kann so aufgebaut werden, dass notwendige Isolierungen von spannungsführenden Teilen im Schaltschloss eines Leistungsschalters sehr einfach auszuführen sind. Ebenso ist die Einhaltung von Luft- und Kriechstrecken einfacher möglich als bei herkömmlichen Lösungen.
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In einer Ausgestaltung ist die Definitionsspitze in die zweite Position bewegbar, wenn sich nur der Grundkörper innerhalb der Führung befindet und nicht die Definitionsspitze.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird der Verriegelungsstift in der zweiten Position in der Führung blockiert durch den Kontakt zwischen der Definitionsspitze und der Gegenkontur der Führung.
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In einer Ausgestaltung ist der Verriegelungsstift aus Grundkörper und Definitionsspitze in der ersten Position zylinderförmig ausgebildet.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die Definitionsspitze konisch zur vom Grundkörper abgewandten Seite ausgebildet.
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Der erfindungsgemäße elektrische Schalter gemäß Anspruch 6 umfasst einen Schaltmechanismus mit einem beweglichen Schaltelement und eine erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung, wobei das bewegliche Schaltelement eine Definitionsscheibe umfasst, die mit der Verriegelungsvorrichtung wechselwirkt, so dass bei Verriegelung die Definitionsscheibe die Definitionsspitze der Verriegelungsvorrichtung in die zweite Position überführt.
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In einer Ausgestaltung des elektrischen Schalters ist das bewegliche Schaltelement ein beweglicher elektrischer Kontakt oder eine Schaltwelle.
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In einer Ausgestaltung kann in der zweiten Position der Positionsspitze das bewegliche Schaltelement nicht geschlossen werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist in der zweiten Position der Definitionsspitze diese zwischen dem beweglichen Schaltelement und der Gegenkontur der Führung angeordnet.
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In einer Ausgestaltung kann in der zweiten Position der Definitionsspitze das bewegliche Schaltelement nicht geschlossen werden, da der Verriegelungsstift in der Führung blockiert wird durch den Kontakt zwischen der Definitionsspitze und der Gegenkontur der Führung.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Anspruch 11 weist einen ersten erfindungsgemäßen elektrischen Schalter und einen zweiten erfindungsgemäßen elektrischen Schalter auf und eine Wippe, die den ersten Verriegelungsstift mit dem zweiten Verriegelungsstift verbindet und sicherstellt, dass jeweils nur eine der beiden Definitionsspitzen in die zweite Position überführbar ist.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung so wie die Art und Weise, wie sie erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden.
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1 elektrischer Schalter mit beweglichem elektrischen Kontakt und Führung mit Gegenkontur der Verriegelungsvorrichtung;
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2 Verriegelungsstift mit Grundkörper und Definitionsspitze innerhalb der Führung;
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3A/3B erster elektrischer Schalter mit erster Verriegelungsvorrichtung und zweiter elektrischer Schalter mit zweiter Verriegelungsvorrichtung, wobei der zweite elektrische Schalter blockiert wird;
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4A/4B erster elektrischer Schalter mit erster Verriegelungsvorrichtung und zweiter elektrischer Schalter mit zweiter Verriegelungsvorrichtung und beiden Verriegelungsstiften in neutraler Stellung;
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5A/5B erster elektrischer Schalter mit erster Verriegelungsvorrichtung und zweiter elektrischer Schalter mit zweiter Verriegelungsvorrichtung, wobei der erste elektrische Schalter blockiert wird;
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6 Vorrichtung aus erstem elektrischen Schalter und zweitem elektrischen Schalter mit erster Verriegelungsvorrichtung und zweiter Verriegelungsvorrichtung und Wippe; uns
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7A/7B erster elektrischer Schalter mit erster Verriegelungsvorrichtung und zweiter elektrischer Schalter mit zweiter Verriegelungsvorrichtung, wobei der erste elektrische Schalter blockiert wird und drehbar gelagerten Definitionsspitzen.
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In 1 ist der Schaltmechanismus 200 eines elektrischen Schalters 500 dargestellt. Der Schaltmechanismus 200 umfasst einen beweglichen elektrischen Kontakt 210, der mit einem festen elektrischen Kontakt 211 zusammenwirkt. Entsprechend der Darstellung der 1 ist der Schaltmechanismus 200 geöffnet, so dass kein Strom fließen kann. Der Schaltmechanismus 200 umfasst zusätzlich eine Definitionsscheibe 220.
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Allgemein kann das Schaltelement 210 ein beweglicher elektrischer Kontakt 210 sein oder eine Schaltwelle, die zum Öffnen oder Schließen des elektrischen Schalters 500 gedreht wird.
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In der 1 ist ebenso eine Führung 120 mit einer Gegenkontur 121 dargestellt. Die Führung 120 und die Gegenkontur 121 sind Teil einer Verriegelungsvorrichtung 100. Die Führung 120 kann Teil eines Gehäuses eines elektrischen Schalters 500 sein, beispielsweise in einer Rückseite des Gehäuses ausgebildet.
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In 2 sind weitere Teile der Verriegelungsvorrichtung 100 dargestellt. Die Verriegelungsvorrichtung 100 umfasst einen Verriegelungsstift 110, der einen Grundkörper 111 und eine drehbar gelagerte Definitionsspitze 112 umfasst. Des Weiteren umfasst die Verriegelungsvorrichtung 100 eine Führung 120.
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Die drehbar gelagerte Definitionsspitze 112 ist um eine Achse 113 schwenkbar. Entsprechend der 2 befindet sich die Definitionsspitze 112 in einer ersten Position. In dieser ersten Position fluchtet sie mit dem Verriegelungsstift 110, so dass der Verriegelungsstift 110 mitsamt der Definitionsspitze 112 durch die Führung 120 bewegbar ist.
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Die mögliche Bewegung des Verriegelungsstifts 110 ist entsprechend der Darstellung der 2 eine Senkrechte. Die Bewegung kann zusätzlich mit einer Feder 115 beaufschlagt werden, die den Verriegelungsstift 110 entweder nach oben oder nach unten drückt. Der Verriegelungsstift umfasst des Weiteren eine Feder 114, die sicherstellt, dass die Definitionsspitze 112 in die erste Position überführt wird. Somit wird die drehbar gelagerte Definitionsspitze 112 in die erste Position, in der die Definitionsspitze 112 mit dem Verriegelungsstift 110 fluchtet, überführt. Nur durch ein Zusammenwirken der Definitionsspitze 112 mit einem weiteren Körper kann diese gegen die Kraft der Feder 114 ausgelenkt werden.
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Eine Auslenkung der Definitionsspitze 112 in die zweite Position ist nur möglich, wenn sich nur der Grundkörper 111 innerhalb der Führung 120 befindet und nicht die Definitionsspitze 112. Dies ist beispielsweise in der Darstellung der 2 der Fall, ein Auslenken beziehungsweise Überführen der Definitionsspitze in die zweite Position wäre hier möglich.
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6 zeigt eine Vorrichtung 1000 aus einem ersten elektrischen Schalter 500 und einem zweiten elektrischen Schalter 500‘ und einer Wippe 300, die den ersten Verriegelungsstift 110 mit dem zweiten Verriegelungsstift 110‘ verbindet und sicherstellt, dass jeweils nur eine der beiden Definitionsspitzen 112; 112‘ in die zweite Position überführbar ist. Die Wippe 300 ist drehbar um eine Achse 301 gelagert. Entsprechend der Darstellung der 6 ist keine der beiden Definitionsspitzen 112; 112‘ in die zweite Position überführbar. Die einzelnen Positionen der Definitionsspitzen 112; 112‘ sind in den 3A, 3B, 4A, 4B und 5A, 5B dargestellt.
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In den 3A und 3B ist der erste Verriegelungsstift 110 entsprechen der Darstellung nach unten und der zweite Verriegelungsstift 110‘ nach oben bewegt worden. Der Schaltmechanismus 200 des ersten Schalters 500 ist geschlossen worden, so dass der bewegliche elektrische Kontakt 210 elektrisch zusammenwirkt mit dem festen elektrischen Kontakt 211. Die erste Definitionsscheibe 220 wirkt unmittelbar mechanisch mit dem ersten Verriegelungsstift 110 zusammen. Durch das Schließen der elektrischen Kontakte hat die erste Definitionsscheibe 220 den Stift nach unten bewegt und über die Wippe 300 wurde automatisch der zweite Verriegelungsstift 110‘ nach oben bewegt.
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Die Kontur der zweiten Definitionsscheibe 220‘ bewirkt, dass bei dem Versuch, die elektrischen Kontakte des zweiten Schaltmechanismus 200‘ zu schließen, die Definitionsspitze 112‘ mechanisch ausgelenkt wird. Entsprechend der Darstellung der 3B wird die Definitionsspitze 112‘ im Uhrzeigersinn gedreht. Durch die Drehbewegung der Definitionsspitze 112‘ wird bei einem weiteren Betätigen des beweglichen elektrischen Kontakts 210‘ in Richtung Schließen (also in der Darstellung der 3B nach unten) die Definitionsspitze 112‘ ausgelenkt, so dass durch den mechanischen Kontakt zwischen der zweiten Definitionsspitze 112‘ mit der zweiten Gegenkontur 121‘ der Führung 120‘ eine mechanische Blockierung zustande kommt. Dadurch wird verhindert, dass der zweite Schaltmechanismus 200‘ geschlossen werden kann. Nur einer der beiden elektrischen Schaltmechanismen 200; 200‘ kann damit geschlossen werden.
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Die 4A und 4B zeigen die Schaltmechanismen 200; 200‘ des ersten elektrischen Schalters 500 beziehungsweise des zweiten elektrischen Schalters 500‘ in der Neutralstellung. Beide Schaltmechanismen 200; 200‘ sind geöffnet und könnten elektrisch geschlossen werden.
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Im Gegensatz zu den 3A und 3B ist in den 5A und 5B dargestellt, dass der erste elektrische Schalter 500 mit dem ersten Schaltmechanismus 200 und der ersten Verriegelungsvorrichtung 100 die Definitionsspitze 112 ausgelenkt und damit in die zweite Position überführt wurde. Der Verriegelungsstift 110 in der Führung 120 wird blockiert durch den mechanischen Kontakt zwischen der Definitionsspitze 112 und der Gegenkontur 121 der Führung 120. Durch den Formschluss der Definitionsspitze 112 und der Gegenkontur 121 wird der restliche Mechanismus nicht weiter mechanisch belastet.
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Der Schaltmechanismus 200‘ des zweiten elektrischen Schalters 500‘ ist elektrisch geschlossen, so dass der bewegliche elektrische Kontakt 210‘ mit dem festen elektrischen Kontakt 211‘ elektrisch verbunden ist. Die Definitionsscheibe 220‘ hat entsprechend der Darstellung der 5B den Verriegelungsstift 110‘ nach unten bewegt. Bedingt durch die Wippe 300 wurde der Verriegelungsstift 110 der 5A nach oben bewegt. Auch hiermit wird sichergestellt, dass nur einer der beiden elektrischen Schalter 500; 500‘ geschlossen werden kann. Entsprechend den 5A und 5B ist dies nur der zweite elektrische Schalter 500‘ mit dem zweiten Schaltmechanismus 200‘.
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In den Darstellungen der 1 bis 6 ist der Verriegelungsstift 110 aus Grundkörper 111 und Definitionsspitze 112 in der ersten Position zylinderförmig ausgebildet. Die Definitionsspitze 112 ist konisch zur vom Grundkörper 111 abgewandten Seiten ausgebildet.
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In der zweiten Position der Definitionsspitze 112 ist diese zwischen dem beweglichen elektrischen Kontakt 210 und der Gegenkontur 121 angeordnet, so dass der Verriegelungsstift 110 in seiner Bewegung entsprechend den 1 bis 6 nach unten blockiert wird.
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Im Gegensatz zu den 3A und 3B ist in den 7A und 7B dargestellt, dass der erste elektrische Schalter 500 mit dem ersten Schaltmechanismus 200 und der ersten Verriegelungsvorrichtung 100 die Definitionsspitze 112 verschiebbar ausgelenkt und damit in die zweite Position überführt wurde. Der Verriegelungsstift 110 in der Führung 120 wird blockiert durch den mechanischen Kontakt zwischen der Definitionsspitze 112 und der Gegenkontur 121 der Führung 120. Durch den Formschluss der Definitionsspitze 112 und der Gegenkontur 121 wird der restliche Mechanismus nicht weiter mechanisch belastet.
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Die erste Definitionsspitze 112 und die zweite Definitionsspitze 112‘ sind verschiebbar ausgeführt. Dabei wird die Kraft zum Verschieben über eine der beiden Definitionsscheiben 220; 220‘ ausgeübt, entsprechend den 7A und 7B ist dies die Definitionsscheibe 220. Ein Mechanismus stellt sicher, dass die Definitionsspitzen 112; 112‘ ohne mechanischen Einfluss der beiden Definitionsscheiben 220; 220‘ in die jeweilige erste Position überführt werden. Von der Neutralstellung der beiden Schaltmechanismen 200; 200‘ aus reicht die Kraft beim Schließen nicht zum Verschieben der Definitionsspitzen 112; 112‘ aus. Somit kann beispielsweise der Schaltmechanismus 200‘ durch das Schließen des zweiten elektrischen Kontakts 210‘ betätigt werden ohne ein Verschieben der Definitionsspitze 112‘. Die zweite Definitionsspitze 112‘ befindet sich dann innerhalb der zweiten Führung 120‘, so dass beim Betätigen des ersten Schaltmechanismus 200 keine Auslenkung der zweiten Definitionsspitze 112‘ möglich ist, sondern nur ein Auslenken und Verschieben der ersten Definitionsspitze 112.
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Vorteilhaft ist, dass der vordere Teil des Verriegelungsstifts 110, nämlich die Definitionsspitze 112; 112‘, beweglich gelagert ist. Beim Versuch, den blockierten elektrischen Schalter 200; 200‘ einzuschalten, stellt sich die Definitionsspitze 112; 112‘ quer und verspreizt sich zwischen dem beweglichen elektrischen Kontakt 210; 210‘ und der Gegenkontur 121; 121‘ der Führung 120; 120‘. Dadurch wird das Einschalten auf keinen Fall mehr möglich. Die Drehbewegung geschieht durch die Abfrage an einem Zusatzteil, der Definitionsscheibe 220; 220‘, die sich am beweglichen elektrischen Kontakt 210; 210‘ befindet. Ebenso ist möglich, dass die Definitionsscheibe 220; 220‘ an einer Schaltwelle des elektrischen Schalters 500; 500‘ angebracht ist. Je nach Zustand wirkt diese Definitionsscheibe 220; 220‘ auf die Definitionsspitze 112; 112‘ des Verriegelungsstiftes 110; 110‘. Die Einschaltkraft des blockierten elektrischen Schalters 500; 500‘ wirkt auf die Mechanik der Verriegelungsvorrichtung 100; 100‘ und auf die Führung 120; 120‘, welche sich an der Rückseite des Schaltergehäuses des elektrischen Schalters 500; 500‘ befinden kann.
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Dadurch, dass der Verriegelungsstift 110 federnd gelagert ist, kann dieser im normalen Schaltbetrieb beziehungsweise nach Loslassen der Handhabe des elektrischen Schalters 500, der dem Einschaltversuch standgehalten hat, durch eine Feder 115 immer mittig zentriert werden. Somit ist eine normale Vor- und Rückbewegung des Verriegelungsstiftes 110 innerhalb seiner Führung 120 sicher gewährleistet.
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Durch die Kraftumleitung auf die Führung 120 beziehungsweise die Gegenkontur 121 der Führung 120 wird die Mechanik der gegenseitigen Verriegelung über die Wippe 300 weniger belastet als bei kraftschlüssigen Ausführungen. Die Kraft wird schnell und auf kurzem Weg formschlüssig abgebremst. Nur die drehbar gelagerte Definitionsspitze 112 des Verriegelungsstiftes 110 muss stabil gebaut werden, trotzdem ist keine Abnutzung der restlichen Mechanik zu erwarten. Ebenso ist es möglich, bei der Notwendigkeit der Isolierung von spannungsführenden Teilen einfach diese Isolierung vorzunehmen. Die Einhaltung von Luft- und Kriechstrecken ist mittels der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung 100 einfacher zu realisieren.
