DE19957013C1 - Transformer stepping switch has drive shaft for direct operation of load switching device and operation of selector via intermediate free-wheel coupling - Google Patents
Transformer stepping switch has drive shaft for direct operation of load switching device and operation of selector via intermediate free-wheel couplingInfo
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Abstract
Description
Stufenschalter dienen zur unterbrechungslosen Spannungseinstellung von Stufentransformatoren unter Last. Sie bestehen üblicherweise aus einem Wähler und einem getrennten Lastumschalter. Der Wähler dient dabei zur voreilenden Auswahl der gewünschten Anzapfung des angeschlossenen Stufentransformators, die damit an die stromlose Seite des Lastumschalters geschaltet wird. Der Lastumschalter hat die Aufgabe, den Betriebsstrom von der gerade stromführenden Anzapfung auf die vom Wähler vorab angefahrene zunächst stromlose Anzapfung des Stufentransformators umzuschalten. Die Funktionen von Wähler und Lastumschalter sind daher im Ablauf der Stufenschaltung aufeinander abgestimmt. Der mechanische Antrieb sowohl des Wählers als auch des Lastumschalters erfolgt durch ein Getriebe. Ein solches Getriebe, d. h. ein Getriebezug zur Betätigung sowohl des Wählers als auch des Lastumschalters, ist aus der Firmendruckschrift "Stufenschalter Typ M" der Anmelderin, Druckimpressum BRO M 0473/1000, Seite 13, bereits bekannt.Step switches are used for the uninterrupted voltage setting of step transformers under load. They usually consist of a selector and a separate diverter switch. The Selector is used for the leading selection of the desired tapping of the connected Step transformer, which is switched to the de-energized side of the diverter switch. The The diverter switch has the task of opening the operating current from the current-carrying tap the tap of the step transformer which is initially energized by the voter in advance switch. The functions of selector and diverter switch are therefore in the process of Step switching coordinated. The mechanical drive of both the voter and the The diverter switch is made by a gear. Such a transmission, i. H. a gear train for actuation both the selector and the diverter switch is from the company publication "tap changer type M "of the applicant, imprint BRO M 0473/1000, page 13, already known.
Dabei wird durch einen externen Antrieb, üblicherweise einen Motorantrieb mit einem Elektromotor, bei Betätigung des Stufenschalters eine Isolierwelle gedreht. Diese Isolierwelle betätigt zum einen den Lastumschalter. Dies geschieht dadurch, dass durch die Drehbewegung der Isolierwelle ein Kraftspeicher aufgezogen wird. Ein solcher bekannter Kraftspeicher besteht beispielsweise aus einem Aufzugsschlitten und einem Abtriebsteil, zwischen denen Kraftspeicherfedern vorgesehen sind. Die Isolierwelle ihrerseits steht mit einem Exzenter in Verbindung, bei dessen Drehung der Aufzugsschlitten relativ zum Abtriebsteil bewegt und damit der Kraftspeicher gespannt wird. Ist die Endstellung erreicht, wird das bis dahin verklinkte Abtriebsteil gelöst, folgt sprungartig der Bewegung des Aufzugsschlittens nach und betätigt damit den Lastumschalter. Die Isolierwelle betätigt zum anderen über eine zwischengeschaltete Wählerkupplung und einen Wählerantrieb, in der Regel ein nachgeschaltetes Maltesergetriebe, auch den Wähler, d. h. dreht diesen kontinuierlich bei jedem Umschaltvorgang.An external drive, usually a motor drive with an electric motor, an insulating shaft turned when the tap changer was actuated. This insulating shaft actuates the one Diverter switch. This happens because of the rotary motion of the insulating shaft Lift mechanism is pulled up. Such a known energy store consists, for example, of a Elevator carriage and an output part, between which energy storage springs are provided. The The insulating shaft in turn is connected to an eccentric, when it rotates the Elevator slide moved relative to the driven part and thus the energy accumulator is tensioned. Is the When the end position is reached, the driven part, which has been latched up to that point, is released and the movement jumps of the elevator carriage and thus actuates the diverter switch. The insulating shaft actuates to others via an intermediate selector clutch and a selector drive, usually one downstream Maltese transmission, including the voter, d. H. turns it continuously on everyone Switching process.
Eine Besonderheit eines solchen bekannten Getriebes besteht darin, dass bei Drehrichtungsumkehr, d. h. Änderung der Schaltrichtung des Stufenschalters von "Tiefer-Höher" in "Höher-Tiefer" oder umgekehrt, der Wähler nicht schalten darf, da bereits die anzufahrende Wählerstufe vorgewählt ist, gleichwohl jedoch der Lastumschalter betätigt werden muss. Um diese Forderung zu erfüllen, ist im Getriebe im Bereich des Wählerantriebes ein 180 Grad-Freilauf eingebaut, d. h., dass bei Drehrichtungsumkehr das Getriebe den Lastumschalter betätigt, so dass dieser schaltet, der Wählerantrieb jedoch leer läuft. Bei wiederholter Betätigung in gleicher Drehrichtung hingegen werden jeweils Lastumschalter als auch Wähler betätigt. Der Freilauf ist als Leerlaufkupplung ausgebildet. Das obere, vom Lastumschalter kommende Wellenende der Isolierwelle weist ein Antriebssegment auf, das untere, zum Wähler führende axial fluchtende Wellenende weist seinerseits ein korrespondierendes Abtriebssegment auf, das vom Antriebssegment mitgenommen wird.A special feature of such a known transmission is that when the direction of rotation is reversed, d. H. Change of the switching direction of the tap changer from "lower-higher" to "higher-lower" or Conversely, the voter is not allowed to switch, since the voter level to be reached is already selected, however, the diverter switch must be operated. To meet this requirement, the Gearbox installed in the area of the selector drive a 180 degree freewheel, d. that is, at Reversing the direction of rotation the gearbox actuates the diverter switch so that it switches However, voter drive runs empty. With repeated actuation in the same direction of rotation, however diverter switch as well as selector actuated. The freewheel is designed as an idle clutch. The upper shaft end of the insulating shaft coming from the diverter switch has a drive segment on, the lower, axially aligned shaft end leading to the selector in turn has corresponding output segment, which is taken away from the drive segment.
Dieser bekannte Freilauf im Wählerantrieb bringt es jedoch mit sich, dass beim wiederholten Schalten in die gleiche Richtung keine vollständige formschlüssige Verbindung zwischen dem Wählerantrieb und dem angetriebenen Wähler selbst besteht, vielmehr besteht dieser Formschluss nur in Drehrichtung. Wenn der Wähler betätigt wird, werden die Antriebselemente durch die Reibung der festen Wählerkontakte an dem beweglichen Wählerkontakt mechanisch vorgespannt. Dies führt zu einem ruckartigen Abschalten der Kontakte und zu einem Vorlaufen der Wählerkupplung in den Bereich des Freilaufs. Durch diese an sich nicht gewollte Bewegung kann es vorkommen, dass die beweglichen Wählerkontakte bereits vor dem eigentlichen Ende der Schaltung den nächsten festen Wählerkontakt berühren. Dies ist zwar im Allgemeinen elektrisch unbedenklich und führt im Betrieb normalerweise nicht zu Störungen, kann jedoch bei der vorgesehenen Messung des Schaltablaufes vor Inbetriebnahme des Stufenschalters Unregelmäßigkeiten mit sich bringen.However, this well-known freewheel in the selector drive means that repeated gear changes in the same direction there is no complete positive connection between the voter drive and the driven voter himself exists, rather this form closure only exists in Direction of rotation. When the selector is operated, the drive elements are caused by the friction of the fixed selector contacts are mechanically preloaded on the movable selector contact. this leads to a jerky switch-off of the contacts and to advance the selector clutch in the Freewheel area. Due to this movement, which is not wanted per se, it can happen that the movable selector contacts the next fixed even before the actual end of the circuit Touch the selector contact. This is generally electrically safe and leads to operation normally not causing interference, but can occur during the intended measurement of the switching sequence bring irregularities before starting the tap changer.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Stufenschalter anzugeben, der einerseits einen bekannten Freilauf im Wählerantrieb aufweist, derart, dass bei Drehrichtungsumkehr des Antriebes nur der Lastumschalter, nicht jedoch der Wähler betätigt wird, der andererseits aber auch bei wiederholter Drehung des Antriebs in derselben Richtung mit einfachen Mitteln einen vollständig formschlüssigen, definierten Antrieb des Wählers gestattet.The object of the invention is therefore to provide a tap changer which on the one hand has a known one Has freewheel in the selector drive, such that when the direction of rotation of the drive is reversed, only the Diverter switch, but not the selector is actuated, but on the other hand also with repeated Rotation of the drive in the same direction with simple means a completely positive, defined drive of the voter allowed.
Diese Aufgabe wird durch einen Stufenschalter mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by a tap changer with the features of the first claim solved. The subclaims relate to particularly advantageous developments of the invention.
Besonders vorteilhaft am erfindungsgemäßen Stufenschalter ist zunächst einmal, dass die bekannte und prinzipiell bewährte Leerlaufkupplung weiter verwendet werden kann. Durch wenige, einfache Bauteile, an die zudem keine hohen Genauigkeitsanforderungen gestellt werden, ist ein ständiger - und vollständiger - Formschluss bei der Wählerbetätigung erzielbar. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass diese Bauteile zur Erreichung dieses Effektes ohne weiteres auch nachgerüstet werden können.It is particularly advantageous at the tap changer according to the invention that the known one and principally proven idle clutch can continue to be used. By a few simple ones Components that are also not subject to high accuracy requirements is a constant - and more complete - positive locking can be achieved when using voters. Another advantage of the invention is that these components are easily retrofitted to achieve this effect can be.
Die Erfindung soll nachfolgend an Hand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below by means of drawings.
Die Figuren zeigen:The figures show:
Fig. 1 den Bereich der Freilaufkupplung eines erfindungsgemäßen Stufenschalters in seitlicher, schematischer Schnittdarstellung Fig. 1 shows the area of the one-way clutch of a tap changer according to the invention in a lateral, schematic sectional view
Fig. 2 eben diesen Bereich in Schnittdarstellung von oben. Fig. 2 just this area in a sectional view from above.
Im dargestellten Bereich der Freilaufkupplung sind zunächst einmal das obere, vom Lastumschalter kommende, antreibende Wellenende 1 und das untere, zum Wähler führende angetriebene axial fluchtende Wellenende 2 gezeigt, zwischen denen sich die nachfolgend näher erläuterte Freilaufkupplung mit ihren einzelnen Bauteilen befindet. Das obere Wellenende 1 weist ein Antriebssegment 3 auf, das mit einem Abtriebssegment 4 am unteren Wellenende 2 auf bekannte Weise korrespondiert. Zusätzlich ist am Abtriebssegment 4 ein abgebogenes Federelement, vorzugsweise eine Blattfeder 5, mittels Befestigungsmitteln 6 befestigt. Diese Blattfeder 5 weist an ihren beiden freien Enden jeweils einen Sperrzapfen 7, 8 auf, der nach innen, in Richtung des Antriebssegmentes 3 weist. Gegenüber dem jeweiligen Sperrzapfen 7, 8 ist, jeweils nach außen gerichtet, eine Auflaufkontur 9, 10 an jedem Ende der Blattfeder 5 angeordnet. Am Antriebssegment 3 ist seitlich eine Sperrnut 11 vorgesehen, die mit einem der Sperrzapfen 7 oder 8 korrespondiert, wenn sich die Blattfeder im entspannten Zustand befindet. Im entspannten Zustand der Blattfeder 5 ist also stets einer der Sperrzapfen 7 oder 8 in Eingriff in der Sperrnut 11; damit ist eine formschlüssige feste Verbindung zwischen Antriebssegment 3 und Abtriebssegment 4 gewährleistet. Am festen Lager 12 des oberen Wellenendes 1 sind weiterhin Auslenkmittel, hier zwei sich in der gleichen horizontalen Ebene gegenüberliegende, nach unten weisende Auslenkzapfen 13, 15 vorgesehen, die ihrerseits mit den Auflaufkonturen 9, 10 korrespondieren. Treffen diese Auflaufkonturen 9, 10 auf einen der Auslenkzapfen 13, 15, so werden sie jeweils nach außen gedrückt, was bewirkt, dass derjenige Sperrzapfen 7 oder 8, der sich in Eingriff mit der Sperrnut 11 befindet; außer Eingriff gelangt; die formschlüssige Verbindung wird damit aufgehoben. Die Auslenkzapfen 13, 15 selbst sind auf besonders einfache Weise durch jeweils ein Gewinde 14, 16 in das Lager 12 einschraubbar. Auslenkzapfen 13, 15 einerseits und Sperrzapfen 7, 8 andererseits sind räumlich so angeordnet, dass im stationären Zustand des Stufenschalters die Blattfeder 5 an den beiden freien Enden voll ausgelenkt ist, d. h. kein Eingriff eines Sperrzapfens 7, 8 in der Sperrnut 11 vorliegt. Dazu ist die Blattfeder 5 derart dimensioniert, dass sie einen Winkel von mindestens 180 Grad zumindest annähernd kreisförmig umschließt, derart, dass sich die beiden Sperrzapfen 7, 8 bzw. die beiden Auflaufkonturen 9, 10 auf ihr radial gegenüberliegen.In the area of the one-way clutch shown, the upper, coming from the diverter switch, the driving shaft end 1 and the lower, leading to the selector driven axially aligned shaft end 2 are shown, between which there is the one-way clutch explained in more detail below with its individual components. The upper shaft end 1 has a drive segment 3 which corresponds to a driven segment 4 at the lower shaft end 2 in a known manner. In addition, a bent spring element, preferably a leaf spring 5 , is fastened to the output segment 4 by means of fastening means 6 . This leaf spring 5 has at its two free ends a locking pin 7 , 8 , which points inwards, in the direction of the drive segment 3 . Opposed to the respective locking pin 7 , 8 , a run-up contour 9 , 10 is arranged at each end of the leaf spring 5 , directed outward in each case. On the drive segment 3 , a locking groove 11 is provided on the side, which corresponds to one of the locking pins 7 or 8 when the leaf spring is in the relaxed state. In the relaxed state of the leaf spring 5 , one of the locking pins 7 or 8 is therefore always engaged in the locking groove 11 ; this ensures a positive, fixed connection between drive segment 3 and output segment 4 . On the fixed bearing 12 of the upper shaft end 1 there are further deflection means, here two opposing downward deflection pins 13 , 15 in the same horizontal plane, which in turn correspond to the run-up contours 9 , 10 . If these overrun contours 9 , 10 meet one of the deflecting pins 13 , 15 , they are each pressed outwards, which causes the blocking pin 7 or 8 which is in engagement with the blocking groove 11 ; disengaged; the positive connection is thus removed. The deflection pins 13 , 15 themselves can be screwed into the bearing 12 in a particularly simple manner by means of a thread 14 , 16 in each case. Deflection pins 13 , 15 on the one hand and locking pins 7 , 8 on the other hand are arranged spatially so that in the stationary state of the tap changer the leaf spring 5 is fully deflected at the two free ends, ie there is no engagement of a locking pin 7 , 8 in the locking groove 11 . For this purpose, the leaf spring 5 is dimensioned such that it encloses an angle of at least 180 degrees at least approximately in a circle, such that the two locking pins 7 , 8 or the two run-up contours 9 , 10 are radially opposite one another on it.
Die Wirkungsweise der vorstehend erläuterten Bestandteile der Erfindung ist folgende: Zunächst wird, ausgehend von der in den Figuren dargestellten stationären Betriebsstellung des Stufenschalters, eine Drehrichtung des oberen Wellenendes 1 im Uhrzeigersinn beschrieben. Bei einer solchen Drehung im Uhrzeigersinn schlägt zu Beginn der Betätigung und damit der Drehbewegung des oberen Wellenendes 1 das Antriebssegment 3 an das Abtriebssegment 4 an und nimmt dieses mit. Mit dem Abtriebssegment 4 dreht sich auch die Blattfeder 5; die Auflaufkontur 9 gleitet vom Auslenkzapfen 13, die Blattfeder 5 bewegt sich nach innen in ihre Ruhelage, drückt den Sperrzapfen 7 in die Sperrnut 11 des Antriebssegmentes 3 und stellt damit eine formschlüssige Verbindung zwischen Antriebssegment 3 und Abtriebssegment 4 her. Ist nach einer Gesamtdrehung von 180 Grad die neue Endstellung des Stufenschalters annähernd erreicht, läuft die Auflaufkontur 9 auf den gegenüberliegenden Auslenkzapfen 15 auf und unterbricht damit die formschlüssige Verbindung. In der neu erreichten stationären Betriebsstellung sind also Antriebssegment 3 und Abtriebssegment 4 wiederum nicht mehr mechanisch gekoppelt. Bei nochmaliger Drehung im Uhrzeigersinn um 180 Grad wiederholt sich der Vorgang analog: Das Antriebssegment 3 nimmt wiederum das Abtriebssegment 4 mit, die Auflaufkontur 9 gleitet vom Auslenkzapfen 15, der Sperrzapfen 7 rutscht wieder in die Sperrnut 11 des Antriebssegmentes 3 usw. Mit Abschluss dieser nochmaligen Drehung mit Uhrzeigersinn um 180 Grad ist dann wieder die in den Figuren gezeigte Betriebsstellung erreicht.The mode of operation of the components of the invention explained above is as follows: First, starting from the stationary operating position of the tap changer shown in the figures, a direction of rotation of the upper shaft end 1 in a clockwise direction is described. With such a clockwise rotation, the drive segment 3 strikes the driven segment 4 at the beginning of the actuation and thus the rotational movement of the upper shaft end 1 and takes it with it. The leaf spring 5 also rotates with the output segment 4 ; the overrun contour 9 slides from the deflection pin 13 , the leaf spring 5 moves inwards into its rest position, presses the locking pin 7 into the locking groove 11 of the drive segment 3 and thus establishes a positive connection between the drive segment 3 and the output segment 4 . If the new end position of the tap changer is approximately reached after a total rotation of 180 degrees, the overrun contour 9 runs onto the opposite deflecting pin 15 and thus interrupts the positive connection. In the newly reached stationary operating position, drive segment 3 and output segment 4 are in turn no longer mechanically coupled. If it is turned again clockwise by 180 degrees, the process is repeated analogously: the drive segment 3 again takes the output segment 4 with it, the overrun contour 9 slides off the deflection pin 15 , the locking pin 7 slides again into the locking groove 11 of the drive segment 3 , etc. When this is completed again Turning clockwise by 180 degrees then the operating position shown in the figures is reached again.
Bei Drehung aus der in den Figuren dargestellten Betriebsstellung entgegen dem Uhrzeigersinn dagegen kann das Antriebsteil 3 sich dadurch, dass der Formschluss im stationären Zustand aufgehoben ist, frei um 180 Grad drehen, ohne dass das Abtriebsteil 4 mitgenommen würde. Das Antriebsteil 3 erreicht die in Fig. 2 punktiert dargestellte Betriebsstellung, während das Abtriebsteil 4 in der bisherigen Position verharrt. Bei nochmaliger Drehung in derselben Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn aus der dann erreichten Position heraus wird dann wieder das Abtriebsteil 4 mitgenommen. Die Auflaufkontur 10 gleitet dann vom Auslenkzapfen 15, der Sperrzapfen 8 rutscht in die Sperrnut 11 und der Formschluss ist wieder hergestellt.On the other hand, when rotating from the operating position shown in the figures in the counterclockwise direction, the drive part 3 can rotate freely by 180 degrees by virtue of the fact that the positive locking is released in the stationary state, without the driven part 4 being taken along. The drive part 3 reaches the operating position shown in dotted lines in FIG. 2, while the driven part 4 remains in the previous position. With another rotation in the same direction counterclockwise from the position then reached, the driven part 4 is then taken again. The overrun contour 10 then slides from the deflection pin 15 , the locking pin 8 slides into the locking groove 11 and the positive connection is restored.
Es ist also ersichtlich, dass durch die Erfindung einerseits die Freilaufwirkung bei jedem Wechsel der Antriebsrichtung beibehalten wird, andererseits jedoch immer dann, wenn das Antriebssegment 3 das Abtriebssegment 4 mitnimmt, eine formschlüssige Verbindung während der Dauer der Bewegung des Stufenschalters - und nur dann! - realisiert ist.It can thus be seen that on the one hand the free-wheeling effect is maintained with each change of drive direction, but on the other hand whenever the drive segment 3 takes the output segment 4 with it, a positive connection during the duration of the movement of the tap changer - and only then! - is realized.
Claims (3)
wobei eine Antriebswelle vorgesehen ist, die direkt den Lastumschalter und über einen zwischengeschalteten Freilauf den Wähler betätigt,
wobei der Freilauf als Leerlaufkupplung ausgebildet ist, derart, dass ein vom Lastumschalter kommendes Wellenende der Antriebswelle ein Antriebssegment aufweist und ein zum Wähler führendes axial fluchtendes Wellenende der Antriebswelle ein korrespondierendes Abtriebssegment aufweist, das vom Antriebssegment mitgenommen wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass am Abtriebssegment (4) ein gebogenes Federelement (5) befestigt ist, das einen Winkel von mindestens 180° umschließt und zwei freie Enden aufweist, die durch Federkraft radial nach innen gedrückt werden,
dass an den beiden freien Enden des Federelementes (5) jeweils ein nach innen gerichteter Sperrzapfen (7, 8) und eine nach außen gerichtete Auflaufkontur (9, 10) angeordnet sind,
dass am Antriebssegment (3) eine seitliche Sperrnut (11) vorgesehen ist, in die jeder der beiden Sperrzapfen (7, 8) während der Betätigung des Stufenschalters, im entspannten Zustand des Federelementes (5), einrasten kann
und dass mit den Auflaufkonturen (9, 10) korrespondierende, feststehende Auslenkmittel (13, 15) vorgesehen sind, derart, dass im stationären Zustand des Stufenschalters die beiden Auflaufkonturen (9, 10) und damit die Sperrzapfen (7, 8) gegen die Federkraft des Federelementes (5) nach außen gedrückt werden und die Einrastung des jeweiligen Sperrzapfens (7, 8) in der Sperrnut (11) aufgehoben wird.1. tap changer with a selector and a diverter switch designed as a separate assembly,
a drive shaft is provided which actuates the diverter switch directly and the selector via an intermediate freewheel,
wherein the freewheel is designed as an idle clutch, such that a shaft end of the drive shaft coming from the diverter switch has a drive segment and an axially aligned shaft end of the drive shaft leading to the selector has a corresponding output segment which is carried along by the drive segment,
characterized by
that a curved spring element ( 5 ) is attached to the output segment ( 4 ), which encloses an angle of at least 180 ° and has two free ends which are pressed radially inwards by spring force,
that an inwardly directed locking pin ( 7 , 8 ) and an outwardly directed ramp contour ( 9 , 10 ) are arranged on each of the two free ends of the spring element ( 5 ),
that a lateral locking groove ( 11 ) is provided on the drive segment ( 3 ), into which each of the two locking pins ( 7 , 8 ) can engage when the step switch is actuated, in the relaxed state of the spring element ( 5 )
and that with the overrun contours ( 9 , 10 ) corresponding, fixed deflection means ( 13 , 15 ) are provided, such that in the stationary state of the tap changer the two overrun contours ( 9 , 10 ) and thus the locking pins ( 7 , 8 ) against the spring force of the spring element ( 5 ) are pressed outwards and the engagement of the respective locking pin ( 7 , 8 ) in the locking groove ( 11 ) is released.
Priority Applications (1)
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO2017153448A1 (en) * | 2016-03-11 | 2017-09-14 | Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh | On-load tap changer |
| CN108463868A (en) * | 2016-03-11 | 2018-08-28 | 赖茵豪森机械制造公司 | For the selector of load ratio bridging switch and the load ratio bridging switch including load changeover switch and selector |
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1999
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "Stufenschalter Typ M" Produktschrift der Maschinenfabrik Rheinhausen, Regensburg, Druckvermerk: BRO M 7304/1000 MR * |
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