DE1640431A1 - Kontaktvorrichtung fuer elektrische Schaltgeraete - Google Patents

Description

PATENTINGENIEURE F.W. H EMMERICH · GERD MO tlER . D, GROSSE ΐ fi Δ Π Zl 3 1 "

30. Jan. 1968 g.we 70 724

Hundt & Weber GmbH, 593 Hüttental-Geisweid

KontaktVorrichtung für elektrische Schalt geräte

Die Erfindung betrifft eine Kontaktvorrichtung für elektrische Schaltgeräte wie Schütze, Relais mittlerer und großer Schaltleistung sowie insbesondere Leistungssohalter· Derartige Schalt geräte sind mit Kontaktpaaren ausgerüstet, die jeweils einen im wesentlichen festen und einen bewegbar angeordneten Kontakt aufweisen, welcher zum Einschalten gegen ersteren unter Üinbeziehung einer durch federn bewirkten Vorspannung führbar und beim Abschalten von diesen! abreißbar ist·

Bei Schalt gerät en insbesondere mittlerer und gröBerer lieistung wird das Schließen der Kontakte mit hohen Geschwindigkeiten bzw, Beschleunigungen und das Aufeinanderpressen der Kontakte in gesehlössenem Zustande ttia&er iinwirkung relativ starker ieierkrMflf bewirkt, um einerseits ein schnelles^ sichere Schließe» tier Eontakte und mlerierBiitβ einen hohen KoötalEläimök und damit geringen stand im gesohlosseneii EWande mi erhalten* Beim der Kontakte zum Öffnan des Schalters sind hohe Beschleunigungen ia?f ordea?lioh|r m cturcä geringe MoMbögeÄteildUög ctefc. Kontakliisibraiit «tiidiiin mi seöken» Mr &« lewegiiäf der bewegbaren loataWs* biilrfcpude leöhsösÄ ist flahtr i» alXge»0in#» muh »il tämkm feiern ausgestattet* -

Das Schließen der Kontakte unter Einwirkung solch starker Kräfte wirkt sich zwar grundsätzlich als vorteilhaft aus, da eine schleichende Kontakt gäbe so sicher unterbunden wird. Als nachteilig zeigt es sich aber, daß der unter Einwirkung starker Kräfte bewirkte harte Anschlag der Kontakte beim Schließen Prellschwingungen bewirkt, die nach der ersten Kontakt gäbe ein ein- oder gar mehrmaliges Abheben der Kontaktflächen voneinander verursachen und damit ins- . besondere bei hohen zu schaltenden Stromstärken einen erheblichen Abbrand der Kontaktstücke beim Einschalten unter last bedingen. Darüber hinaus hat es sich gezeigt, daß die beim Schließen der Kontaktvorrichtung auf deren feste Kontakte ausgeübten harten Stoßkräfte besondere Maßnahmen bei der Ausbildung des das feste Kontaktstück tragenden Gehäuses sowie dessen Befestigung erfordern*

Die Erfindung geht von der Auf gäbe aus, den beim Schließen der Kontakte auftretenden Abbrand zu verringern. Erreicht wird dies gemäß der Erfindung indem parallel zu den die beweglichen Kontakte belastenden Federn Dämpfungsvorrichtungen angeordnet werden, so daß die bei üblichen Kontakt» Vorrichtungen auftretenden Prallscnwindungen gedämpft und in ihrem Ausmaß herabgesetzt bsw. -röllig yermisdsn werden.

Als empfehlenswert hat es sioh gezeigt, auch die festen Kontakte federnd auszubilden und/oder abzustützen. Mit Vorteil wir4 hierbei auch den ftraten Kontakten eine X&»p« fungSTorriohtung angeordnet. Diese Dämpfungsvorrichtungen kamen als eine Drosselbohrung geringen Durohmessers auf« weisende hydraulische oder pneumatisch* Zylinder ausgebildet sein. Ss hat sich auch bewährt* als jDa*pfungs?O3Tiebtuzi£tm unter Vorspannung aufeinander wirkende Iriktionsfläohen «m wählen» So kann ein aus einem Material htäm g si ent en bestehender Zylinder duroh einen Hooliyliititor werden, der zur Erzielung federnden Eeibsehlusä®s

. BAD ORIGINAL·

von Mantellinien geschlitzt ausgeführt ist und zur Unterstützung seiner eigenen Elastizität durch einen sein freies Ende umfassenden ßing, bspw. einen Federring, abgestützt ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein aus einem Material hohen Beibwertes bestehender Hohlzylinder benutzt, der einen zylindrischen Bolzen mit Reibschluß umfaßt. Durch achsparallele Aufteilung des Hohlzylinders in Schalen, die durch diese umfassende Federn radial gegen den zylindrischen Bolzen gepreßt werden, wird ein über lange Zeit konstanter Beibschluß sowie eine selbsttätige Nachstellung bei auftretendem Verschleiße gesichert. JBine besonders einfache Ausbildung ergibt sich, indem der Hohlzylinder mit einer konischen Außenfläche ausgestattet wird, auf der, in axialer Bichtung vorgespannt, diese umfassende Stützglieder liegen. Vorzugsweise konisch ausgebildete Windungen einer Druckfeder können sowohl die Stützfläche darstellen als auch mit den übrigen Windungen der Feder gleichzeitig die Vorspannung bewirken.

Als nachahmenswert hat es sich auch gezeigt»- Kontakte abstützende Federn als Blattfedern auszubilden. So können die die beweglichen Kontakte aufweisenden Kontakthalter als vorzugsweise mindestens einendig unter Verwendung von Zwischenlagen geschichtete Blattfedern ausgebildet sein oder eine solche Feder aufweisen. Als empfehlenswert wurde bei der Verwendung von Blattfedern erkannt, mindestens die diese abstützenden Flächenbereiche derselben mit aufgerauhter Oberfläche auszuführen.

Im einzelnen ist die Mindung an Hand der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit diese darstellenden Zeichnungen erläutert. Is zeigen hierbei!

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Pig. T teilweise geschnitten und in abgebrochener Darstellung ein Kontaktpaar eines Leistungsschal- ■ ters mit einer durch Friktion wirksamen Dämpfungsvorrichtung,

Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden, an einem Kontaktarm vorgesehenen beweglichen Kontakt mit abge- ■ wandelter Dämpfungsvorrichtung,

Fig. 3 einen beweglichen Kontakt in Verbindung mit einer"als pneumatischer Zylinder ausgebildeten Dämpfungsvorrichtung und

Fig. 4 schematisch einen als geschichtete Blattfeder ausgebildeten Kontaktarm.

In Fig* T ist ein Kontaktarm 1 eines Leistungsschalters gezeigt, der vermittelst des winkelförmig ausgebildeten Trägers 2 einen beweglichen Kontakt 3 trägt, der an seinem unteren Ende mit*einem .Kontaktstück 4 ausgestattet ist. Der Kontaktarm durchgreift eine. Öffnung 5 des Trägers 2, die im oberen Bereich scnlitzförmig ausgebildet ist und einen verengten Bereich 6 des Kontaktarmes 1 höhenverschiebbar umschließt. In ihrem Grunde ist die Öffnung 5 derart breit ausgebildet, daß sie das Abziehen des Trägers vom Kontaktarm gestattet. Vorgespannt ist der bewegliche Kontakt 3 durch eine Druckfeder=7, die sich mit ihrem oberen Ende gegen einen Federteller 8 abstützt, der seinerseits mit einem Ansatz einen Zylinder 9 aus einer toaste hohen Reibwertes, wie sie als Brems- bzw. Kupplungsbelag üblich ist, umfaßt. Das untere Ende der Druckfeder stützt sich gegen einen Ansatz des Hohlzylinders 10, der in seiner Lage durch den Wietkopf einer den Träger 2 mit dem beweglichen Kontakt 3 verbindenden Nietes fixiert oder, bei geänderten Ausführungen, mit diesem verbunden ist* Der Innendurchmesser des Hohlkylinders 10 ist so auf den Außendurchmesser des

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Zylinders 9 abgestimmt, daß er diesen unter Einhaltung einer einen ausreichenden Reibschluß sichernden Vorspannung umfaßt. Um eine Herstellung innerhalb weiterer Toleranzen zu ermöglichen und den Reibschluß auch im Gebrauch^aufrechtzueriialten,-ist der Hohlzylinder 10 federnd ausgebildet, indem er entlang von Mantellinien mit Schlitzen 11 ausgestattet ist. Zur Erhöhung des ReibungsSchlusses und Unterstützung der Elastizität ist in eine den Hohlzylinder umfassende-Nut ein Federring 12 eingelegt.

Der feste Kontakt 13 ist mit der Klemme 14 verbunden und durch eine Feder 15 abgestützt, so daß er um ein Geringes achwenkbar bleibt. Unterhalb des KontaktStückes 16 des festen Kontaktes 13 ist im Gehäuse 17 eine Nut 18 vorgesehen, in die, mittels der Schraube 19 vorgespannt, eine den festen Kontakt untergreifende Blattfeder 20 eingelegt ist.

Beim Schließen der Kontakte wird unter Einwirkung starker, auf den Kontaktarm 1 einwirkender Federn eines nicht dargestellten SchaltSchlosses der zur Erzielung geringer Massenträgheit möglichst klein ausgeführte bewegliche Kontakt 3 in Richtung auf den festen Kontakt 13 beschleunigt. In der Phase der ersten Berührung der Kontakt stücke 4 und 16 wird ein Bewegungsimpuls übertragen, der bei starrer Abstützung des festen Kontaktes 13 ein Zurückprallen des beweglichen KontaktStückes bewirken würde. Durch die gemäß der Erfindung federnde Abstützung des festen Kontaktes 13 durch die Blattfeder 20 wird zunächst dieser um ein Geringes zurücktreten, während unter Einwirkung der weiteren Bewegung des Kontaktarmes der bewegliche Kontakt noch nachgeführt wird. Der eigentliche Aufprall der Kontaktstücke ist damit bereits gemildert. Die Neigung zu Preilschwingungen aber wird völlig genommen: Beim weiteren Durchdrückender Druckfeder 7 durch den Kontaktarm 1 wird auch'gleichzeitig

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der Zylinder 9 in den Hohlzylinder 10 eingetrieben und eine die Wirkung der Druckfeder 7 unterstützende Friktionskraft induziert. Der Andruck der Eontaktstücke wird damit verstärkt. Sine infolge des Bewegungsimpulses auftretende Neigung zum Zurückprallen, -die durch die Druckfeder 7 zu Schwingungen führen könnte, wird dadurch unterbunden, daß auch der Tendenz des Abhebens des beweglichen Kontaktes 3 die Reibungskraft der aus dem Zylinder 9 und dem diesen umfassenden HohlzylinderiO gebildeten Dämpfungsvorrichtung einer solchen Bewegung entgegenwirkt. Sollten im Einzelfalle tatsächlich Schwingungen erfolgen, so werden sie jedenfalls wesentlich gedämpft, da die Dämpfungsvorrichtung jeder Bewegung Energie entzieht und nicht, wie übliche Druckfedern 7, innerhalb des Schwingungssystemes momentan speichern·

Sline ähnliche Wirkung übt die bereits beschriebene Blattfeder 20 aus. Sie nimmt nicht nur im Moment des ersten Kontakt Schlusses Massekräfte auf und erlaubt ein gerinfügiges Zurücktreten des KontaktStückes 16 des festen Kontaktes 13; sie ist so ausgebildet, daß ihre freien, auf der Unterseite des festen Kontaktes 13 aufliegenden Enden sich beim Durchbiegen verschieben und damit dem System ebenfalls durch Reibung Energie entziehen. Verstärkt wird dies dadurch, daß insbesondere die aufliegenden Hächenbereiche rauh ausgeführt sind und durch entsprechende Materialauswahl auch rauh gehalten werden? Ss hat sich bewährt, für die Blattfeder 20 ein Material zu wählen, das bei Verschieben unter Druck auf der Unterseite des festen Kontaktes "frißt", d. h. unter Euer gi ever ζ ehr weitere, den Reibschluß verstärkende Unebenheiten entstehen läßt.

Während die Dämpfungsvorrichtungen während des Nachdrückens nach der ersten Berührungsphase die Andruckkräfte erhöhen und damit ein Abheben der Konstaktstücke voneinander bereits erschweren bzw. unterbinden, wird während eventuell

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noch erfolgender Prellschwingungen dem schwingenden System ,derart Energie- entzogen, daß zumindest die Anzahl der ausgeführten Prellschwingungen "auf eine begrenzt wird. Die zusätzlich vorgesehene Abfederung und Dämpfung des festen Kontaktes erlaubt hierbei das Abfangen der durch das Auftreffen des beweglichen Kontaktes infolge dessen Massenträgheit bewirkten schlagartigen Beanspruchung innerhalb eines geringen Federweges, so daß die während des Auftreffens ausgeübten Kräfte ihrem Betrage nach erheblich gesenkt werden, und damit.auch die an die Halterungen des festen Kontaktes 13 bzw. das diesen stützende Gehäuse zu stellenden Anforderungen mit den Beanspruchungen erheblich gesenkt werden. Durch die zentrische Anordnung von Dämpfungsvorrichtungen und Federn wird erreicht, daß beide gleichachsig wirken und symmetrisch zu "den Kontaktstücken 4, 16 stehen können. .

Sin ebenfalls Friktionsflächen verwendendes, abgeändertes Ausführungsbeispiel der dem beweglichen Kontakt 3 zugeordneten Dämpfungsvorrichtung ist an Hand der Figo 2 erläutert, in die aus Jfig. 1 bekannte Teile mit gleicher Bezeichnung übernommen sind. In einer auf der Oberseite des beweglichen Kontaktes 3 vorgesehenen Ausnehmung ist ein Haltestück 21 eingenietet, das mit dem Rande seiner Bohrung einen unteren, verstärkten Bund eines Bolzens 22 umfaßt. Auf den Bolzen ist durch Gewinde Iängeneinstellbar ein Reibzylinder 23 gehalten, der durch eine Öffnung des Kontaktarmes 1 geführt ist und, diese mit seinem oberen Bund übergreifend, den Hub des durch die Druckfeder 7 vorgespannten KontaktStückes 3 begrenzt. Der im^Aus._führungs bei spiel aus Stahl bestehende Reibzylinder i>3 ist von im Ausführungsbeispiel zwei Reibstoff-Halbschalen 25 umgeben, die ihn unter Einhaltung schmaler, achsparalleler Schlitze umschließen. Die Reibstoff-Halbschalen 25 sind-mit konischen Außenflächen 26 ausgestattet, auf denen sich zum Ende hin erweiternde Win-

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düngen der Druckfeder 7 aufliegen. Die Druckfeder 7 spannt die Reibstoff-Halbschalen 25 axial gegen den Haltearm 1 vor und zeigt die Tendenz, die Reibstoff-Halbschalen so weit nach oben zu verschieben, daß nicht nur sie auf dem Haltearm, sondern auch dieser auf dem oberen Bund des-Reibzylinders 23 zur Anlage gelangt. Durch Verstellen des Reibzylinders 23 auf seinem Gewinde läßt sich damit der gewünschte Hub einstellen und durch Anziehen der Konterschraube 24 fixieren. Infolge der konischen Außenflächen der Reibstoff-Halbschalen 25 wird unter iiinwirkung der axi angerichtet en Vorspannung gleichzeitig eine radial auf die Oberfläche des Reibzylinders 23 gerichtete Kraft bewirkt, welche die Reibschalen fest und mit im Betriebe konstant bleibender Kraft gegen den Reibzylinder 23 preßt. Die Ausführung des unteren Bunaes des Bolzens 22 sichert eine Verscnwenkbarkeit des beweglichen Kontaktes 3 um einen geringen Schwenkwinkel, so daß beim Auflegen der Kontaktstücke diese sich zur großflächigen Auflage aufeinander ausrichten können. Im_ bevorzugten Ausführungbeispiel der Fig. 2 wird mit einer geringen Anzahl von Teilen sowonl die Halterung des beweglichen Kontaktes 3 am Haltearm 1 durch justierbare Mittel sowie die erfindungsgemäß zu erzielende, über lange Zeit konstante Dämpfung bewirkt.

An Hand der Fig. 3 ist eine weitere Dämpfungsvorrichtung beschrieben, die sich eines durch einen Deckel· 27 verschlossenen hydraulischen Zylinders 28 bedient, dessen Kolbenstange 29, durch eine Dichtungspackung Jö abgedichtet, durch den Deckel geführt und mit dem Federteller 8 verbunden ist. Auf besondere Strömungskanäle, Drosselbohrungen oder dergl. ist im Interesse des einfachen Aufbaues verzichtet: Die Passung des Kolbens ist so gewählt, daß bei dem zum Einsatz gelangenden Druckmittel die gewünschte Dämpfung erreicht wird. Auch die durch die Dichtungspackung 30 bewirkte Beibung fällt nicht störend ins Gewicht; sie würde ohnehin nur die Wirkung der Dämpfungsvorrichtung erhöhen.

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ORIGINAL,

Sine weiter variierte lösung ist an Hand der Fig:» 4 veranschaulicht. Die mit dem Schalt schloß eines Leistungsschalters verbundene, dessen Bewegungen auf die kontaktarme der für die einzelnen; BoIe vor geseiienen Kontakt paare übertragende isolierte Yierkantwelle 31 istvon einer Manschet te 32 umspannt, die jait einer Anzahl von Blattfedern

33 verbunden ist. JSine den Blattfedern angepaßte Aufhängung

34 weist den beweglichen Kontakt 3 auf. An'der Einspannstelle der Blattfedern sind jeweils Beilagen 35 ztisehen diese gelegt, um eine höhere. Basis des durch die Blattfedern gebildeten, dreieckigen FederbiindelsÄU erhalten. Die Blattfedern sind so geformt, daß ihre freien Endehy sich . aufeinander abstützsndj großflächig gegeneinander "zur Auflage gelangen» Im AusfiÄrungsbeisfiet. sind,die Blattfedern _: mit gleicher länge■.ausgeführt, so daß. sie ihsgesamt Mrch die Aufhängung 34 umfaßt; werden»; Mm besondere J3ruokfeder entsprechend den Druckfedern T der;5"igören:;1 bisi 3■ -s<jwie ein gesonderter Kont aktarm .wird hierbei eingespart, urijdie Blattfedern üben bei Beanspruchung infolge de? beim Durchbiegen auftretenden gegenseitigen Iän_ösverSchiebung Eeibungskräfte aus, die dämpfend wirken, so daß daa gesamte Federpaket sowohl den Kontaktarm als auch Druckfeder und Dämpfungsvorrichtung gleichzeitig darstellt« 2ur_t:2r2ielung hoher Kontaktdrücke ist das lederpaket im Ausgangszustand gegen einen mit der Manschette 32 verbundenen Stützarm 36 vorgespannt» " ;

Durch das erfindu%sgei!iäß unter JSinbegiehung- einer Dämpfungs vorriehtung bewirkte Auflegen der Kontakts derKontaktvorrichtungen elektrischer Schultgeräte^ werden beim'Aufschlagen ausgelöste i-rellersGnexhüngen untördrilokt oder: weitgehenü geirdlciertg so (ia-ώ eier· beim JSinsohalten unter ieistmig übliche Kontakt abbrand praktisch vermieden wird·.' Gesteigert wird nib Wirföm,: aer uäaipi'tt%sv ar richtung 'indem auch äer f-j Kontakt ϊβάννιΑ geiiali;mi ist,-wobei-'zwecfeffiäßig auoh

dessen Feder eine Dämpfungsvorrichtung parallel wirkt» Durch die Anwendung der Erfindung ergibt sich eine wesentliche-Steigerung-der Lebensdauer der Kontaktvörrichtungen· - \ "

Claims (16)

30. Jan. 1968 g.^e 70 724 Sundt & Weber GmbH, 593 Huttental-Geisweid Pat ent ansprüche

1. Kontaktvorrichtung für elektrische Schaltgeräte mit Kontaktpaaren, die jeweils einen im wesentlichen festen und

einen bewegbar angeordneten Kontakt aufweisen, welcher " _

zum Einschalten unter Einbeziehung einer durch Federn be- ™

wirkten Vorspannung gegen den ersten führbar und beim Abschalten von diesem abreißbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den die beweglichen Kontakte (3) belastenden Federn (7) Dämpfungsvorrichtungen angeordnet sind.

2. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Kontakte (13) federnd ausgebildet und/oder abgestützt sind (Blattfeder 20).

3. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 2, . λ dadurc-h gekennzeichnet, daß den festen Kontakten (13). jeweils Dämpfungsvorrichtungen zugeordnet sind.

4. Kontaktvorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,.

daß die Dämpfungsvorrichtungen als einen Drosselkanal geringen Querschnittes aufweisende pneumatische oder hydraulische Zylinder (28) ausgebildet sind.

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5. Kontaktvorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtungen unter Vorspannung aufeinander wirkende Priktionsflachen aufweisen.

6. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem Material nohen Eeibwertes bestehender Zylinder (9) durch einen Honlzylinder (10) umfaßt 1st.

7. Kontaktvorrichtung nach Anspruch b,

'd a d u r c h gekennzeicnnet,. daß der Hohlzylinder (10) entlang von Mantellinien gescnlitzt (Schlitze 11) ausgeführt und vorzugsweise von einem sein freies inde umfassenden Hing abgestützt ist.

8. Kontaktvorrichtung nacn Anf^ruch 7,

g e k e li η ζ e■ i. c h η e t .- d u r c h . · :

eine Abstützung durch ü¹ ed erringe (12).

9. Kontaktvorrichtung nach Ansprucii 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem Material hohen Heibwertes bestehender Honlzylinder (fleibstoff-Halbschalen 25) einen zylindrischen Bolzen (ßelbzylinder 23) umfaßt. ■

10. 'Kontaktvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder in Schalen (Reibstoff-Halbschalen 25) aufgeteilt und durch eine diese umfassende Feder, gegen den zylindrischen Bolzen gepreßt ist.

11; Kontaktvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (Reibstoff-Halbsciialen 25) eine konische Außenfläche (26) aufweist und die Außenfläche umfassende Stützglieder in axialer Hielitung vorgespannt auf dieser' aufliegen. 0 0 9 82 9/ 0S7S

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12. Kontaktvorricntung nacn Anspruch 11, V

d a el u r c h. g e k e η η ζ e i c η η e t ,.-■; daß Windungen einer die axiale Vorspannung bewirkenden druckfeder (7) die koniscne Auienflache (26) umfassen,

13. Kontakt vorrichtung nacn Inspriichen 1 bis 12» :■".■>■ d a d u r c h g e k e η η ζ e i c ϊι η e t _f daB Kontakte (3, 13) abstützende Federn als Blattfedern (2ü, ^3) ausgebildet sind. ; ^:

14· KontaktTorrichtung nach Anspruch 13» - ^:

d a du roh g e k e η η ζ e i c h η et-, daß bewegliche Kontakte (3) aufweisende Kontaktarnie als geschichtete Blattfedern (33) ausgebildet sind oder solche Blattfedern aufweis.en.

15* Eontaktvorriciitung nach Ansprüchen V5 oder ikr '■■".■.■ dadurch g e i£ e η h. z. e i c h η e f ,; . daß mindestens die Blattfedern (20, 33) abstützeiide

- Fläcnenbereiehe derselben aufgerauhte Oberflächen aufweisen.

16. KontaktVorrichtung nach nnsprücnen 14 oder 15^

d a d α r c h ge k e η η ζ e \i c h. xx e; t'>> -

daü einseitig befeatiötay geschichtete Blattfedern(33) unter 2wiscüeüfügung von Beilagen (35) eingespannt sind.

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