DE2261288A1

DE2261288A1 - Schuetz mit kurzschlusschaltvermoegen

Info

Publication number: DE2261288A1
Application number: DE19722261288
Authority: DE
Inventors: Robert Schlager
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1972-12-15
Filing date: 1972-12-15
Publication date: 1974-06-20
Also published as: IT1000451B; FR2210817A1; FR2210817B3

Description

BROWN, BOVEFiI & CIE · AKTIENGESELLSCHAFT Γν.·;

MANNHEIM _ - . BROvVnbÖVEFÜ

Mannheim,, den 3.11.1972 PAT » Eb Ja. Mappe Nr. 606/72

Schütz mit Kurzschlußschaltvermögen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schütz mit einer Kurzschluß- ! auslösevorrichtung, mit festen Kontakrtstücken, mit einem beweg-· ' baren, mindestens einen Kontaktstückträger mit bewegbaren Kon- {

taktstücken aufweisenden Kontaktapparat und mit einem von einem ^: elektromagnetischen Antriebssystem angetriebenen Stößel, der mit ; dem Kontaktstückträger, in mechanischer Kupplung steht. j

Durch die Deutsche Patentschrift 735 838 ist ein-Leistungsschütz : bekannt geworden, das als Klappankerschütz ausgebildet ist und ^! dessen bewegbare Kontaktstücke, die an bewegbaren Kontalctträgern . angebracht sind, durch Sperrungen mit den Kontaktträgern verbun- < den sind.-Diese Sperrungen können durch einen Kurzschlußauslöser gelöst werden. Zusätzlich, wirkt der Kurzschlußauslöser, der als Tauchankermagnet ausgebildet ist, direkt auf das bewegbare Kon- ^; taktstück ein und öffnet die Kontaktstelle mit zusätzlicher Be- .

schleunigung. - - f

Dieses Leistungsschütz besitzt ortsfest drehbar gelagerte Kon- ^! taktträger mit den Nachteilen, daß nur eine Einfachunterbrechung vorhanden ist und daß sich bei Kontaktgabe eine Reibung sn den ' Kontaktstücken ergibt. Dadurch, sind einerseits das Schaltvermö- ; gen und andererseits die Schaltstücklebensdauer dieses Schützes . ; begrenzt. Auch ist das· Kurzschlußschaltvermögen dieses Lei- j stungsschützes verhältnismäßig niedrig, da vor der IContaktöffnung jeweils erst eine Entldinkung der obengenannten Sperrungen erfolgen muß und da elektromagnetische Auslöser selbst' eine Eigen™ ; zeit besitzen bis zum Auftreffen auf ICliaken oder bewegbare Kon- · taktstücke. . ' ■ - 2 - ^:

Bei Leistungsschalter« ist es an sich bekannt,Kontaktstückträger drehbar auf einem mit einem Schaltmechanismus verbundenen Stössel anzuordnen und durch Zugfedern, die an den beiden Kontaktstückträgern angeordnet sind, den Kontaktapparat als Kippspannwerk auszubilden. Dabei kann die Kippung der Schaltstückträger durch elektrodynamische Kräfte hervorgerufen werdenf Dt..-OS _; T 563 842). i

Einer Anwendung eines solchen Kontaktapparates bei Leistungsschützen, also bei Schützen mit einem Kurzschlußschaltvermögen, , stehen verschiedene Nachteile entgegen, nämlich: Der durch den Schaltmechanismus bewegte Stößel muß sich nach jeder Kontaktga- _: be der Schaltstücke noch ein Stück weiterbewegen, damit eine aus-

reichende Kontaktkraft gesichert ist und damit auch nach einem ' Abbrand der Kontaktstücke, der bei längerer Benutzung unver- : meidlich ist, die Kontaktgabe vorhanden bleibt. Infolgedessen müssen die Kontaktstückträger bei jeder Kontaktbetätigung eine Schwenkbewegung um ihren Drehpunkt ausführen und damit eine reibende Verschiebung der Kontaktstückpaare herbeiführen. Dies führt bei Schützen mit einer hohen Schaltzahl, zu vorzeitigem Ausfall durch Kontaktabrieb. Da heute Schaltzahlen bis zu vielen Millionen Schaltspielen verlangt werden, wurde dieses bei Leistungsschaltern bekannte Prinzip bisher bei Schützen nicht angewendet.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Schütz der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden werden. Insbesondere sollen die Kon- taktstÜckträger lnwScnaltvorgang keine Schwenkbewegung ausfüh- : ren, d.h. es soll keine Kontaktreibung beim Schaltvorgang ' stattfinden. Ferner soll das Schütz ein hohes Kurzschlußschaltvermögen besitzen und hierzu eine schnelle öffnung der Kontaktstellen im Kurzschlußfall erlauben. Außerdem soll das Schütz in seinen Aufbau möglichst einfach sein, d.h. eine günstige Ausbildung der Einzelteile ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Schütz der genannten Art zur mechanischen Kupplung zwischen dem

mindestens ' i

Stößel und dem KontaktstücktragelYMn'gegen den Stößel ver-

schiebbare.s Teil und eine mit einer Totpunkts teile versehene Vorrichtung angeordnet sind. Erfindungsgemäß wird im Falle eines ' Kurzschlusses die Kupplung an dieser Vorrichtung aufgehoben, ' und der Kontaktstückträger durch eine Kraft in Öffnungsrichtung bewegt. . · j

In weiterer Ausbildung der Erfindung bildet der Kontaktstück- ; träger zusammen mit den Zuleitungen zu den festen Kontaktstücken eine Stromschlcife, die im Kurzschlußfall einen elektrodynami- ' sehen Kraftimpuls auf den Kontaktstückträger ausübt zur defi- I nierten öffnung der Kontaktstelle und zur Aufhebung der Kupplung

an der genannten Vorrichtung. !

j Eine erfindungsgemäße Ausbildung ist dadurch gekennzeichnet, j' daß die genannte Vorrichtung aus mindestens zwei Federn be- j steht in einer Anordnung derart, daß ihre resultierende Kraft- j richtung mit der Bewegungsrichtung des Kontaktstückträgers. | parallel liegt.Diese beiden Federn bilden zusammen ein Kipp- , * spannwerk . I

Bei einem einfachen Aufbau dieser Art werden diese beiden Fe- .
dern bei normaler, elektromagnetisch betätigter Schaltung jedes Mal etwas gespannt und stellen so den Kontaktdruck her(Fig.1,5)

Bei erfindungsgemäßen Weiterbildungen -der Erfindung erfolgt die Kupplung über eine zusätzliche Feder, so daß die genannte
Vorrichtung bei elektromagnetisch betätigter Schaltung in Ruhe
bleibt (.Fig. 2,3,4,6,7,8,9). . ;

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausbildung sind die Federn an einer mit einem gewissen Spiel bewegbaren besonderen Fassung : abgestützt(Fig,5,6). " i

In . anderen besonderen, in Weiterbildung der Erfindung ausgeführten Formen ±_st die Vorrichtung als- Verrastungsstelle ausgebildet (Fig.7,8,9) ; · .

'Anhand der Zeichnungen werden einige Ausführungsbeispiele "der " ' Erfindung näher erläutert. . ;

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ι Fig.1-9 verschiedene Ausbildungen von erfindungsgemäßen Kon-, taktapparaten mit den von den Antriebssystemen ange- ; triebenen Stößeln, den Kupplungsvorrichtungen, den : bewegbaren Kontaktstückträgern und den festen Kontakt-■ stücken.

j Fig. 10 das Oberteil eines Schützes mit einer Kupplungsvorrich-I tung gemäß der Erfindung sowie dem Kontaktapparat und I den Löschkamniern.

! Fig. 1 zeigt ganz schematisch das Grundbeispiel des erfin- ! dungsgemäßen Kontakt- und Kupplungssystems.

Strom-/ /Ja

Den Zuleitungen der festen Kontaktstücke 1 steht ein beweglicher Kontaktstückträger 2 gegenüber mit den Kontaktstücken 3.

j Diese Anordnung zeigt bereits an jeder Kontaktstelle eine Strom- ^; schleife, die im Falle eines hohen Kurzschlußstromes dem Konj taktstückträger 2 eine elektrodynamische Beschleunigung nach ! oben erteilt. j

! Der mit dem Antriebssystem verbundene Stößel 4 enthält ein in i diesem Stößel verschiebbares Teil 5, an welchem mittels einer ι Ausgleichsfeder 6 der Kontaktstück-Träger 2 befestigt ist. ! Außerdem sind zwei Federn 7 zwischen entsprechenden Ansätzen 8 j am Stößel 4 und Ansätzen 9 am Teil 5 angeordnetj diese Federn bilden die Kupplungsvorrichtung.

Ι ι

Die Kupplungsvorrichtung arbeitet auf folgende Weise:

j In der gezeichneten Darstellung ist das Schütz eingeschaltet. ' ι Der Stößel 4 ist soweit nach unten gezogen, daß sich die Kon- | taktstücke berühren und zwischen der Oberkante des Stößels 4 : und dem am Teil 5 angeordneten Bund 10 ein gewisser Abstand i befindet, der ein entsprechendes Nachgeben des Kontaktstück- '. j trägers bei Abbrand der Kontaktstücke gestattet. Die bei-den j Federn 7 stehen in solch einem Winkel, daß sich eine Kraftkom-I ponente auf das Teil 5 nach unten ergibt, die als Kontaktkraft j an den Kontaktstellen in Erscheinung tritt. ■

Bei Fließen eines hohen Kurzschlußstromes wird durch elektro- j

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! dynamische Kraftwirkung der Kontaktstückträger nach oben ge-, drückt. Dabei wird das Teil S nach oben bewegt und bringt die
^: beiden Federn 7 über ihre Totpunktlage Mnweg in eine solche

_: Stellung, daß sich eine Kraftkomponente ergibt, welche den '.

weiter/
■- Kontaktstückträger nach oben treibt. Diese Öffnungsbewegung

'■ findet statt, ohne daß sich der Stößel 4 bewegen muß. Da die ; I elektrodynamischen Kräfte unmittelbar mit dem Kurzschlußstrom ;. ι auftreten, erfolgt eine sehr schnelle Kontaktstücköffnung. \

Bei der normalen .Schaltung des Schützes duirch ein elektromag-I netisches Antriebssystem wird der Stößel 4 in senkrechter Rieh- ; , tung verschoben. Die aus den beiden'Federn 7 bestehende Kupp- ' I lungsvorrichtung behält bei dieser normalen Betätigung ihre j S Funktionsrichting bei, geht also nicht über die Totpunktlage. ; i Lediglich zur Herstellung einer Kontaktkraft und zur Erhaltung ■ j dieser Kontaktkraft auch bei Kontaktabbrand muß der Stößel über
;. die Stellung bei der Kontaktgabe hinaus noch ein Stück nach im- . j ten \\^feiterbewegt werden, wie in Fig.1 dargestellt. Die beiden
j Federn 7 ergeben eine resultierende Kraft, die über das Teil 5
■ auf die Kontaktstellen als Kontaktkraft übertragen wird. . !

! Dieser Aufbau nach Fig.1 ist zwar sehr einfach, hat jedoch den
! Nachteil, daß si«ch die Stellung der beiden Federn 7 zueinander
I einerseits zwischen der Kontaktgabe und der Endstellung bei
j normaler Schaltung und andererseits auch mit fortschreitendem
j Kontaktabbrand verändert. Dadurch wird die resultierende Krafti komponente sowohl während des Einschaltvorganges als auch im

Verlauf der Lebensdauer des Schützes etwas verändert. Die bei- '. den Federn 7, die wegen ihrer gegeneinander gerichteten Winkel-
'.. stellung erheblich stärker ausgebildet werden müssen als es der
Kontaktkraft entspricht, sind außerdem der hohen Schalthäufigkeit des Schützes unterworfen und müssen dementsprechend über-. dimensioniert werden. Das ist aus räumlichen Gründen häufg
ι unerwünscht. ;

Die Fig.2-4 zeigen Weiterbildungen der Erfindung, hei,denen die
Kupplung z\\^rischen Antriebssystem und Kontaktstückträger durch

eine zusätzliche Druckfeder erfolgt,'so daß die aus den ;

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beiden Federn gebildete Vorrichtung bei normaler elektromagnetisch betätigter Schaltung in Ruhe bleibt. Der Konfaktapparat i und der Stößel ist bei diesen Beispielen praktisch gleich ausgeführt wie bei dem Beispiel nach Rg.1 und mit gleichen Bezugszci- \ chen versehen. Neu hingegen ist eine zusätzliche Druckfeder 11, j die den Kontaktdruck erzeugt und bei jeder elektromagnetisch be- j

tätigten Schaltung betätigt wird. j

I In Fig.2 ist diese zusätzliche Druckfeder 11 zwischen dem be- J kannten Teil 5 und dem Kontaktstückträger 2 angeordnet. In dem ! Beispiel nach Fig.3 ist die gleichwirkende Druckfeder 11 hin- ! gegen zwischen dem Stößel 4 und dem Teil 5 angeordnet,* die beiden eine Kupplungsvorrichtung bildenden Federn 7 sind hingegen zwi- j sehen dem Teil 5 und dem Kontaktstückträger 2 angeordnet. Die ; Wirkungsweise ist praktisch die gleiche wie bei Fig.2 . Da im i Kurzschlußfall das Teil 5 in Ruhe bleibt, wenn die Federn 7 über I die Totpunktlage geschleudert werden, ist bei diesem Beispiel die Ausschaltzeit noch etwas geringer,weil die zu bewegenden Massen geringer sind.

In einem anderen Ausführungsbeispiel nach Fig.4 sind die Federn? I nicht direkt am Teil 5 gelagert, sondern an einem leicht auswechselbaren Zwischenstück 12, welches von einem Bügelstück 5b des Teils 5 umfaßt wird. Wenn der Kontaktstückträger 2 infolge elek- ; trodynamischer Kräfte nach oben geschleudert wird,so wird zuers" ; die Feder 11 weiter zusammengedrückt,bis der Anschlag 5a zum An- ι liegen am Stößel 4 kommt; dann werden die beiden Federn 7 über J die Totpunktlage bewegt und liefern eine zusätzliche Kraftkompo,- ! nente nach oben auf den Kontaktstückträger 2, der am Zwischen- \ stück 12 anschlägt. Das Zwischenstück 12 wird durch die Druck- ί feder 11 über das Bügelstück 5b nach unten bewegt,bis seine Urterseite 12a an dem Stößel 4 zum Anliegen kommt. Das Zwischen- : stück 12 kann zur selbsttätigen Rückstellung des Kontakstückträgers 2 mit Hilfe der kinetischen Energie und den als Anschlag ausgebildeten Enden dieses Zwischenstückes benutzt werden. Eine Rückstellung von Hand ist möglich durch eine direkte Schubbewegung auf den Kontaktstückträger 2 nach unten. I

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Weitere Ausführungsbeispiele nach den Fig.5 und 6 enthalten jeweils eine besondere Fassung 13 bezw. 13a zur Abstützung der die Vorrichtung bildenden beiden Federn 7, wobei diese Fassung mit einem gewissen Spiel bewegbar ist, und zwar bei Kurzschlußauslösung gegenüber dem Stößel 4. ' ·

Gegenüber der bisherigen Ausführung nach den Fig.1-4 ergibt sich bei der Ausführung nach Fig.5 ein Vorteil, denn die Rückstellbewegung von Hand erfolgt durch eine Verschiebung der Fassung in Öffnungsrichtung des Kontaktstückträgers 2. Das ist vorteilhaft, weil dadurch eine ungewollte Schaltstückberührung während des manuellen Rückstellvorganges zuverlässig vermieden

In Fig.6 sind alle Federn (7 und 11) außerhalb des Lichtbogenbereiches angeordnet und damit vor Lichtbogeneinwirkungen besser geschützt. Zu diesem Zweck sind ebenfalls die Federn 7 an einer Fassung 13a gelagert, die gegenüber dem Stößel 4 bei Kurzschluß verschoben wird. Hierbei erfolgt der manuelle Rückstellvorgang allerdings in Schließrichtung des Kontaktstückträgers 2.

Bei allen Ausführungsbeispielen wird im Kurzschlußfall der Schützmagnet durch einen besonderen Kurzschlußauslöser abgeschaltet, der Stößel 4 bewegt sich unter der Wirkung nicht dargestellter Rückstellfedern nach oben.in die Ausschaltstellung. Die durch elektrodynamische Kräfte bei Kurzschlußauslösung außerdem gelöste Kupplung zwischen dem Kontaktapparat und dem Stößel soll dabei in manchen Fällen nicht von selbst wieder hergestellt werden, sondern erst durch eine entsprechende Betätigung von Hand. Hierzu kann normalerweise das verschiebbare Teil 5 nach . unten bewegt werden, bis die beiden Druckfedern 7 wieder die Totpunktlage überschreiten. Wie oben ausgeführt, ist dies jedoch aus Sicherheitsgründen nicht immer erwünscht. Deshalb kann bei einer Ausführung nach Fig.5 ebenfalls die Wiederherstellung des gekoppelten Zustandes durch. Verschieben der Fassung 13 nach oben', d.h. in Ausschaltrichtung der Kontaktstücke, hergestellt werden.

Die Fig.7 und 8 zeigen weitere Ausführungsbeispiele, bei denen ebenfalls der Kontaktapparat einfach auswechselbar ist und bei denen die mit einer Totpunktstelle versehene Vorrichtung nicht aus zwei gegeneinander in einem verstellbaren Winkel _o

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angeordneten Federn besteht, sondern bei denen jeweils zwei Kon·- j takts.tückträger 14 drehbar in den Drehpunkten 15 an einem mit dem| Teil 5 verbundenen, aber auswechselbaren Kasten 16 angeordnet sind, Die Totpunktstelle wird dabei von zwei Rollen 17 gebildet, die j an den Kontaktstückträgern 14 angeordnet sind und von einer Platte 18 unter der Wirkung von zivei Druckfedern 19 in der gezeich

neten Stellring gehalten werden. Die Totpunktlage ergibt sich durch Kanten 20 an der Platte 18.

Die Wirkungsweise ist bei diesen Ausführungsbeispielen nach den Fig.7 und 8 folgende: bei normaler Schützbetätigung durch den elektromagnetischen Antrieb wird der Stößel 4 zum Einschalten nach unten gezogen in die gezeichnete Stellung. Dabei verändern die zum Kontaktapparat gehörenden Teile ihre Stellung nicht, sondern nach Aufsetzen der Kontaktstücke wird lediglich die zusätzliche Druckfeder 11 zusammengedrückt und liefert wieder den Kontaktdruck. Zwischen der oberen Kante des Stößels 4 und der unteren Kante des Kastens 16 entsteht ein Abstand entsprechend der Weiterbewegung des Stößels 4 nach Kontaktgabe.

In einem Kurzschlußfall bleibt der Stößel zuerst an seiner Stelle. Die drehbaren Kontaktstückträger werden unter Wirkung der starken elektrodynamischen Kräfte um ihre Dehpunkte 15 geschv/enkt. die Rollen 17 gleiten entgegen dem Widerstand der Platte 18 nach j außen( bei Fig.7) bezw. nach innen (bei Fig.8) und heben dabei die Platte 18 gegen die Druckfedern 19 an,bis die Rollen 17 über die Kanten 20 hinweggleiten. Dann kehrt sich die Kraftrichtung auf die Rollen 17 um und die Kontaktstückträger 14 werden durch die Druckfedern 19 zusätzlich weiter in Öffnungsrichtung be- ! schleunigt und in geöffneter Stellung festgehalten. Nach dem dar-|

auffolgenden Abfallen des Schützmagneten bewegt sich der Stößel 4: wieder nach oben, die Kontaktstückträger 14 müssen über eine von | Hand zu betätigende besondere Vorrichtung oder mittels gehäuse- i fester Anschläge wieder über die Totpunktlage in die zur Einschalf tung bereite Stellung gebracht werden.

Fig.9 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die eine Totpunktstelle bildende Vorrichtung durch zwei an einer Ringnut 21 des verschiebbaren Teils 5 angreifenden gefederten Kugeln 2 2 __g_

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gebildet wird. Die beiden Kugeln 22 sind in einem Gehäuse 23 gelagert und stehen unter der Wirkung von Druckfedern 25.

An dem Gehäuse 23 stützt sich die bekannte zusätzliche Druckfeder 11 ab. Wie bei den anderen Ausführungsbeispielen erfolgt die Kraftübertragung vom Stößel 4-auf den Kontaktapparat über die Druckfeder 11, über die aus dem Gehäuse 23, den Kugeln 22 und der Ringnut 21 gebildete Vorrichtung und das verschiebbare teil 5. Bei normaler Betätigung durch den Schützmagneten wird die Vorrichtung nicht gelöst. Nur bei einer Kurzschlußauslösung wird infolge der elektrodynamischen Kraftwirkung auf den Kontaktstückträger 2 das Teil 5 nach, oben gerissen und löst die Kupplung zwischen der Ringnut 21 und den.Kugeln 22.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig.10 zeigt einen Aufbau, wie er in Fig.1 im Prinzip dargestellt ist. Zusätzlich zu den in Fig.1 bereits bezeichneten Teilen des Kontaktapparates und der Vorrichtung sind hier in einem Schützgehäuse 25 die Kontaktstellen mit -zwei Löschblechpaketen 26 umgeben. Die Stromzuleitungen 27 zu den festen Kontaktstücken 1 sind zwecks Verstärkung der elektrodynamischen Kraftwirkung überkreuzt ausgeführt, d.h. die Stromzuleitung 27 für das rechts angeordnete.Kontaktstück 1 kommt von links und umgekehrt.

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Claims

Ansprüche

Elektromagnetisches Schütz mit einer Kurzschlußauslösevorrichtung, mit festen Kontaktstücken, mit einem bewegbaren, mindestens einen Kontaktstückträger mit bewegbaren Kontaktstücken i aufweisenden Kontaktapparat und mit einem von einem elektro- ι magnetischen Antriebssystem angetriebenen Stößel, der mit dem j Kontaktstückträger in mechanischer Kupplung steht, dadurch ge-· kennzeichnet, daß zur mechanischen Kupplung zwischen dem Stös-i sei£4) und dem Kontaktstückträger (2,14) mindestens ein gegen < den Stößel verschiebbares Teil(5) und eine mit einer Totpunkt-: stelle versehene Vorriclitung(V₍1 7 ,20, 21 ,22). angeordnet sind. j

Schütz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstückträger (2,14) mit Stromzuleitungen (1.1 ,?,7) zu den festen Kontaktstücken (1) Stromschleifen bildet.

Schütz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Totpunktstelle versehene Vorrichtung aus mindestens zwei Federn (7) besteht in einer Anordnung derart, daß ihre resultierenden ftraftrichtungen mit den Bewegungsrichtungen des Kontaktstückträgers(2) parallel liegen.

Schütz nach Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kup lung über eine zusätzliche Druckfeder (11) erfolgt und daß die mit einer Totpunktstelle versehene Vorrichtung bei normaler elektromagnetisch betätigter Schaltung in Rühestel^x lung bleibt.

Schütz nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß. die Federn (7) an einer mit einem gewissen Spiel bewegbaren Fassung (13,13a) abgestützt sind.

Schütz nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Totpunktstelle versehene Vorrichtung von mindestens einer Rolle(17) und einer gefederten Platte (18) mit einer Kante (20) gebildet wird.

Schütz nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Totpunktstelle versehene Vorrichtung von einer Ringnut (21) und zwei gefederten Kugeln(22) gebildet JnTd. , J

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