EP1232508B1 - Elektrisches schaltgerät mit mehreren gehäuseteilen - Google Patents

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EP1232508B1
EP1232508B1 EP00993202A EP00993202A EP1232508B1 EP 1232508 B1 EP1232508 B1 EP 1232508B1 EP 00993202 A EP00993202 A EP 00993202A EP 00993202 A EP00993202 A EP 00993202A EP 1232508 B1 EP1232508 B1 EP 1232508B1
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switching
enclosure
parts
housing
housing parts
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Günther SEIDLER-STAHL
Detlev Schmidt
Ingo Thiede
Sezai Tuerkmen
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Siemens AG
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H71/02—Housings; Casings; Bases; Mountings
    • H01H71/025—Constructional details of housings or casings not concerning the mounting or assembly of the different internal parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H71/025—Constructional details of housings or casings not concerning the mounting or assembly of the different internal parts
    • H01H71/0257—Strength considerations

Definitions

  • the invention is in the field of electrical switching devices, the at least one operable by means of a shift shaft Have switching contact system, the contact surfaces in the run essentially parallel to a given level, and is in the constructive design of a switching chamber housing applicable, the switch contact system and others Switch parts takes up and that from at least two Housing parts exist.
  • the switching chamber housing consists of a front and a rear housing part, each of which has a circumferentially closed surface and which absorb the mechanical forces that occur when the movable switching contact is actuated. These forces act essentially perpendicular to the contact surfaces of the switch contact system.
  • the two housing parts lie - in a conventional manner in low-voltage circuit breakers - along a dividing joint that runs parallel to the axis of the switching shaft and in the position of use of the switchgear vertically between the front housing wall and the rear wall of the housing other contact is assigned to the rear housing part, this assignment requires a perfect fit mutual alignment of the housing parts.
  • Another known low voltage circuit breaker is to strengthen the connection between the housing parts an additional element is used.
  • This dovetail-shaped Element is arranged between the housing parts and extends along the side walls of the housing parts within of a channel formed by both housing parts to pick up the item.
  • This element is used for Increase the strength of the connection of the housing parts in With regard to the power transmission, but contributes at most in one level, namely the horizontal, to the other Alignment of the housing parts at. It also shows a relative high cost of materials and an additional Assembly effort on (US-PS 4,899,253).
  • the housing parts to be joined together can be form-fitting Alignment arrangements for inevitable mutual Alignment (centering) of the housing parts may be provided.
  • the housing parts can be toothed on the dividing joints.
  • the positive alignment arrangements are appropriate the outer walls of the housing parts or other suitable Locations, for example arranged on phase partitions.
  • The is particularly useful for large switchgear, such as circuit breakers with single pole opening required for everyone Pol have a coupling pin to the coupling pin axially to secure.
  • the form-fitting alignment arrangements can be advantageous as molded flags on one of the two to be joined Housing parts and as recesses for receiving the above Flags in the other of the housing parts to be joined be trained. - Because of the molded flags on the one housing part and the recesses in the other Housing part are after the beginning of the intervention of the flags into the recesses if the housing shells are already there mutually aligned, but not yet complete are joined, there are still continuous windows.
  • the positions and sizes of the form-fitting ones are advantageous Alignment arrangements chosen so that before the final Assembling the housing parts, in one position, in which the switch parts that are already on these housing parts are already aligned with each other are, further switch parts, especially connecting parts can be assembled.
  • At least one molded alignment arrangement positioned and size trained that in the state described above waves or other connecting parts, for example one or more Coupling bolt between the contact and the drive can be created after the complete assembly of the Housing parts by the flags of the form-fitting Alignment arrangements are fixed laterally.
  • An arc quenching chamber is advantageous in a housing part, if necessary, a switching gas damper and a Arc quenching chamber lid integrated. It is consequently no special parts required for this.
  • the switching gas emission takes place through the end housing part.
  • Outlet openings are advantageous in the division joints provided through the connecting rails of the switching device are brought out.
  • the Assemble the housing shells by means of the side walls of the Outlet openings with inserted connection rails one additional alignment effect on the housing parts realized.
  • FIG. 1 schematically shows a perspective view of the Front of a switch chamber housing according to the invention Inclusion of a switch contact system of an electrical Switching device, for example a low-voltage circuit breaker, from the front right.
  • FIG. 2 shows schematically a perspective view of the Back of the switching chamber housing according to Fig.1, from back left.
  • the switching chamber housing consists of several Housing parts, namely a lower shell 2, an upper shell 3 and an intermediate shell 4 by horizontal Gaps 5; 6 are separated from each other.
  • the positive alignment arrangements 9 are in the division joint 5 on the upper shell 3 as molded-on flags 10 the two sides (one side not visible) and as recesses 11 for receiving the flags 10 in the intermediate shell 4.
  • In the division 6 are on the intermediate shell 4 molded flags 13 (one side not visible) and on the lower shell 2 recesses 14 for receiving the molded flags 13 provided.

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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Breakers (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet elektrischer Schaltgeräte, die zumindest ein mittels einer Schaltwelle betätigbares Schaltkontaktsystem aufweisen, dessen Kontaktflächen im wesentlichen parallel zu einer vorgegebenen Ebene verlaufen, und ist bei der konstruktiven Gestaltung eines Schaltkammer-Gehäuses anwendbar, das das Schaltkontaktsystem und weitere Schalterteile aufnimmt und das aus wenigstens zwei Gehäuseteilen besteht.
Bei einem bekannten elektrischen Schaltgerät in Form eines Niederspannungs-Leistungsschalters besteht das Schaltkammer-Gehäuse aus einem vorderen und einem rückwärtigen Gehäuseteil, welche jeweils eine umfänglich geschlossene Oberfläche aufweisen und welche die bei der Betätigung des bewegbaren Schaltkontaktes auftretenden mechanischen Kräfte aufnehmen. Diese Kräfte wirken im wesentlichen senkrecht zu den Kontaktflächen des Schaltkontaktsystems. Die beiden Gehäuseteile liegen - in bei Niederspannungs-Leistungsschaltern herkömmlicher Weise - längs einer Teilungsfuge aneinander an, die parallel zur Achse der Schaltwelle und in der Gebrauchslage des Schaltgerätes vertikal zwischen der Gehäusevorderwand und der Gehäuserückwand verläuft.- Da der eine Kontakt dem vorderen Gehäuseteil und der andere Kontakt dem rückwärtigen Gehäuseteil zugeordnet ist, erfordert diese Zuordnung eine einwandfreie passgerechte gegenseitige Ausrichtung der Gehäuseteile. Diese Zuordnung der Kontakte bewirkt weiterhin, dass die mit den Schaltvorgängen verbundenen, senkrecht zu den Kontaktflächen der Schaltkontakte verlaufenden Kräfte die Gehäuseteile senkrecht zur Teilungsfuge beanspruchen. Dies erfordert in aller Regel einen Zusammenhalt der Gehäuseteile unter Verwendung von Zugankern (US-PS 4,764,650).- Im Übrigen macht es eine solche Ausgestaltung des Schaltkammer-Gehäuses erforderlich, zum Zweck der Wartung oder der Reparatur der Schaltkontaktsysteme die Rückwand abzunehmen, um den Zugang zu den entsprechenden Baugruppen zu erhalten. Nach der Durchführung der entsprechenden Arbeiten sind die Vorderwand und die Rückwand wieder zusammenzufügen.
In herkömmlicher Bauweise erfolgt die gegenseitige Ausrichtung derartig beanspruchter Gehäuseteil mittels der Zuganker durch eine Einengung der Durchgangslöcher. Bei Verwendung solcher Zuganker ergeben sich bei der Herstellung der Gehäuseteile und der für ihre Herstellung erforderlichen Preßwerkzeuge erhebliche Schwierigkeiten. Einerseits sind enge Toleranzen bei der Fertigung erforderlich, andererseits können bei der Montage Probleme durch Klemmen der Schrauben auftreten, da die genannten Durchgangslöcher durch verhältnismäßig hohe und dadurch labile Stifte im Preßwerkzeug gebildet werden. Diese Stifte können durch die Preßkraft und die Verdrängung von Formmasse elastisch verformt werden, wodurch die Durchgangsbohrungen für die Zuganker außer Flucht geraten können.
Bei einem anderen bekannten Niederspannungs-Leistungsschalter ist zur Verstärkung der Verbindung zwischen den Gehäuseteilen ein zusätzliches Element eingesetzt. Dieses schwalbenschwanzförmige Element ist zwischen den Gehäuseteilen angeordnet und erstreckt sich entlang der Seitenwände der Gehäuseteile innerhalb eines Kanals, der durch beide Gehäuseteile gebildet wird, um das Element aufzunehmen. Dieses Element dient zur Erhöhung der Festigkeit der Verbindung der Gehäuseteile im Hinblick auf die Kraftübertragung, trägt aber höchstens in einer Ebene, nämlich der horizontalen, zur gegenseitigen Ausrichtung der Gehäuseteile bei. Auch weist es einen verhältnismäßig hohen Materialaufwand und einen zusätzlichen Montageaufwand auf (US-PS 4,899,253).
Ausgehend von einem Schaltkammer-Gehäuse mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 (US-PS 4,764,650) liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den konstruktiven Aufwand zur Beherrschung der beim Schaltvorgang auftretenden mechanischen Kräfte zu reduzieren und dadurch auch den Montageaufwand zu verringern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Teilungsfuge der jeweils zusammenzufügenden Gehäuseteile senkrecht zu der vorgegebenen Ebene verläuft. - Durch diese Maßnahme wird die Gehäusefestigkeit in Richtung der Kraftbeanspruchüng derart verbessert, dass sich die Verwendung von Zugankern zum Zusammenhalten der Gehäuseteile erübrigt.
An den zusammenzufügenden Gehäuseteilen können formschlüssige Ausrichtanordnungen zur zwangsläufigen gegenseitigen Ausrichtung (Zentrierung) der Gehäuseteile vorgesehen sein. - Die Gehäuseteile können an den Teilungsfugen verzahnt sein.
Die formschlüssigen Ausrichtanordnungen sind zweckmäßig an den Außenwänden der Gehäuseteile oder an anderen geeigneten Stellen, beispielsweise an Phasentrennwänden angeordnet. Das ist insbesondere bei großen Schaltgeräten, wie Leistungsschaltern mit Einzelpolöffnung erforderlich, die für jeden Pol einen Koppelbolzen aufweisen, um die Koppelbolzen axial zu sichern.
Die formschlüssigen Ausrichtanordnungen können vorteilhaft als angeformte Fahnen an einem der beiden zusammenzufügenden Gehäuseteile und als Ausnehmungen zur Aufnahme der genannten Fahnen in dem anderen der zusammenzufügenden Gehäuseteile ausgebildet sein. - Aufgrund der angeformten Fahnen an dem einen Gehäuseteil und den Aussparungen in dem anderen Gehäuseteil sind nach dem Beginn des Eingreifens der Fahnen in die Aussparungen, wenn die Gehäuseschalen also bereits gegenseitig ausgerichtet, aber noch nicht vollständig zusammengefügt sind, noch durchgehende Fenster vorhanden. Vorteilhaft sind die Positionen und die Größen der formschlüssigen Ausrichtanordnungen so gewählt, daß vor dem endgültigen Zusammenfügen der Gehäuseteile, in einer Position, in welcher die Schalterteile, die bereits an diesen Gehäuseteilen montiert sind, auch schon aufeinander ausgerichtet sind, noch weitere Schalterteile, insbesondere Verbindungsteile montiert werden können. Zweckmäßig ist, beispielsweise bei Niederspannungs-Leistungsschaltern, wenigstens eine angeformte Ausrichtanordnung so positioniert und größenmäßig ausgebildet, daß im oben beschriebenen Zustand Wellen oder andere Verbindungsteile, beispielsweise ein oder mehrere Koppelbolzen zwischen dem Kontakt und dem Antrieb, eingesetzt werden können, die nach dem vollständigen Zusammenfügen der Gehäuseteile durch die Fahnen der formschlüssigen Ausrichtanordnungen seitlich fixiert sind. Dadurch ist eine axiale Sicherung des entsprechenden Teils, beispielsweise eines Koppelbolzens, ohne weitere Sicherungselemente gewährleistet, da wie oben erwähnt auch in den Phasentrennwänden Ausrichtanordnungen vorgesehen sein können, sofern das erforderlich ist.
In ein Gehäuseteil sind vorteilhaft eine Lichtbogenlöschkammer, gegebenenfalls ein Schaltgasdämpfer und ein Lichtbogenlöschkammer-Deckel integriert. Es sind folglich hierfür keine speziellen Teile erforderlich. Der Schaltgasausstoß erfolgt durch das endseitige Gehäuseteil.
Um die Kabelführung von Sensoren zu einem Überstromauslöser nicht über eine Gehäusetrennung verlaufen zu lassen, kann diese innerhalb einer Gehäuseschale vorgesehen und dazu eine Montageplatte für die Hilfsauslöser in eine Gehäuseschale integriert sein. Dadurch kann eine Beschädigung der Verbindungsleitungen, die bei den bekannten Schaltkammer-Gehäusen beim Abnehmen beispielsweise der Rückwand zu Wartungs- oder Reparaturzwecken besteht, vermieden werden.
In die Gehäusewände der Gehäuseteile sind vorteilhaft Lagerschalen für die Schaltwelle integriert. Dadurch können zusätzliche Bauteile für die Lagerung der Schaltwelle eingespart werden.
In den Teilungsfugen sind vorteilhaft Austrittsöffnungen vorgesehen, durch die Anschlußschienen des Schaltgerätes herausgeführt sind. Durch diese Anordnung wird beim Zusammenfügen der Gehäuseschalen mittels der Seitenwände der Austrittsöffnungen bei eingelegten Anschlußschienen eine zusätzliche Ausrichtwirkung auf die Gehäuseteile realisiert.
Die Erfindung soll nachfolgend zum besseren Verständnis anhand eines bevorzugten, den Schutzumfang der Erfindung nicht einschränkenden Beispiels, unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung, näher erläutert werden.
Die Fig.1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht der Vorderseite eines erfindungsgemäßen Schaltkammer-Gehäuses zur Aufnahme eines Schaltkontaktsystems eines elektrischen Schaltgerätes, zum Beispiel eines Niederspannungs-Leistungschalters, von vorn rechts.
Die Fig.2 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht der Rückseite des Schaltkammer-Gehäuses gemäß der Fig.1, von hinten links.
Gemäß der Fig.1 besteht das Schaltkammer-Gehäuse aus mehreren Gehäuseteilen, nämlich einer Unterschale 2, einer Oberschale 3 und einer Zwischenschale 4, die durch waagerechte Teilungsfugen 5;6 voneinander getrennt sind.
An der Vorderseite des Schaltkammer-Gehäuses 1 sind Befestigungslöcher 7 für einen nicht dargestellten Schalterantrieb und eine Durchtrittsöffnung 8 für ein ebenfalls nicht dargestelltes Schaltgestänge vorgesehen.
Zur einwandfreien paßgerechten Ausrichtung (Zentrierung) der einzelnen Gehäuseteile sind die Unterschale 2, die Oberschale 3 und die Zwischenschale 4 an den Teilungsfugen 5;6 derart mit Ausrichtanordnungen 9 versehen, daß beim Zusammenfügen der Gehäuseteile auch eine gegenseitige Ausrichtung der zusammenzubauenden Schalterteile herbeigeführt wird.
Die formschlüssigen Ausrichtanordnungen 9 sind in der Teilungsfuge 5 an der Oberschale 3 als angeformte Fahnen 10 an den beiden Seiten (eine Seite nicht sichtbar) ausgebildet und als Ausnehmungen 11 zur Aufnahme der genannten Fahnen 10 in der Zwischenschale 4. In der Teilungsfuge 6 sind an der Zwischenschale 4 angeformte Fahnen 13 (eine Seite nicht sichtbar) und an der Unterschale 2 Ausnehmungen 14 zur Aufnahme der angeformten Fahnen 13 vorgesehen.
Ausblasöffnungen 12 einer in der Oberschale 3 integriert angeordneten Lichtbogenlöschkammer treten oben aus der Oberschale 3 aus.
In der Teilungsfuge 5 zwischen der Oberschale 3 und der Zwischenschale 4 sind Lagerschalen 15 für eine Schaltwelle in die Gehäusewände integriert. Dadurch können zusätzliche Bauteile für die Lagerung der Schaltwelle eingespart werden.
Gemäß der Fig.2, in der die bereits erläuterten Gehäuseteile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 versehen sind, üben in den Teilungsfugen angeordnete Austrittsöffnungen 18, 19 zusammen mit den dort austretenden oberen und unteren Anschlußschienen 16;17 eine zusätzliche Ausrichtwirkung auf die Gehäuseschalen 2;3;4 aus.
Die erfindungsgemäße Lösung weist folgende Vorteile auf:
  • Verbesserung der Gehäusefestigkeit in der Richtung der Kraftbeanspruchung durch Krafteinwirkung aus Kontaktkraftfedern und Kurzschlußbeanspruchung. Die bisher übliche Kraftaufnahme durch Zuganker zum Zusammenhalten der Vorderwand und der Rückwand entfällt. Die Kräfte treten bei dieser Ausführung in ein und demselben Teil auf und werden von diesem aufgenommen, ohne daß irgendeine Fuge durch Kräfte aufnehmende Elemente, wie Zuganker überbrückt werden muß. Das heißt, die vorher vorhandenen auf die Gehäuseteile, wie Vorder- und Rückwand des Niederspannungs-Leistungsschalters wirkenden auseinanderstrebenden Kräfte werden von der Gehäuseschale nun in sich aufgefangen.
  • Durch die Positionierung der Schaltwelle in der Teilungsfuge zwischen zwei übereinander angeordneten Gehäuseschalen und die Integrierung der Lagerschalen in dieselben, sind keine gesonderten Lagerelemente mehr erforderlich.
  • Minimierung der Montagezeit bei der Fertigung. Bei der Montage des Schalters sind die unteren Anschlußschienen mit den bewegbaren Kontakten von unten in die Unterschale einsteckbar. Durch die Zugänglichkeit der Koppelstelle von oben ist eine einfache Kopplung mit der freiliegenden Schaltwelle möglich. Das heißt, es ist ein einfacher unkomplizierter Zugang zu Teilen, die einem Verschleiß unterliegen gegeben. Die Montage der oberen Anschlußschiene erfolgt in der Oberschale.
  • Minimierung der Toleranzen bei Hilfskontakten für die Steuerung und Meldung. Relevante, zusammengehörende und zusammenwirkende Teile sind gemeinsam in einem Gehäuseteil angeordnet; damit treten keine durch den Zusammenbau der Gehäuseteile bedingte Toleranzen auf.
  • Auf Grund der in die Oberschale eingefügten Lichtbogenkammern ist eine leichte Revision der Schaltkontakte durch einfaches Abheben der Oberschale möglich, weil diese nach dem Abheben der Oberschale gut sichtbar sind und offen liegen.
  • Durch den integrierten Lichtbogen-Kammerdeckel wird der Aufwand an Verbindungstechnik verringert. Es sind keine Spalte vorhanden, die durch aufwendige Labyrinthe gesichert werden müssen. Der Ausblasdeckel ist Bestandteil der Oberschale und es sind keine Fugen vorhanden, die abgedichtet werden müssen.
  • Für die Kabel von den Sensoren zu den Überstromauslösern und Anzeigeinstrumenten können schon bei der Fertigung der Gehäuseteile Kanäle vorgesehen werden. Die Kabel können nicht beschädigt werden. Es sind keine Maßnahmen, wie mit Scharnier angelenkte Rückwand, nötig, um eine Beschädigung (abreißen) der empfindlichen Stromleitungen zwischen den Stromwandlern und den vorn liegenden Überstromauslösern zu vermeiden.
  • Es ist eine problemlose Zerlegung des Schaltkammer-Gehäuses zu Reparatur- und Wartungsarbeiten möglich.
Bezugszeichenliste
1
Niederspannungs-Leistungsschalter
2
Unterschale
3
Oberschale
4
Zwischenschale
5
Teilungsfuge
6
Teilungsfuge
7
Befestigungsloch
8
Durchtrittsöffnung
9
Ausrichtanordnung
10
Fahne
11
Ausnehmung
12
Ausblasöffnung
13
Fahne
14
Ausnehmung
15
Lagerschale
16
Anschlußschiene
17
Anschlußschiene
18
Austrittsöffnung
19
Austrittsöffnung

Claims (7)

  1. Schaltkammer-Gehäuse (1) zur Aufnahme mindestens eines Schaltkontaktsystems und weiterer Schalterteile eines elektrischen Schaltgerätes,
    wobei zur Betätigung des Schaltkontaktsystems eine Schaltwelle vorgesehen ist und die Kontaktflächen des Schaltkontaktsystems im wesentlichen parallel zu einer vorgegebenen Ebene verlaufen, und
    wobei das Schaltkammer-Gehäuse (1) aus wenigstens zwei Gehäuseteilen (2, 3, 4) besteht,
    die längs einer parallel zur Achse der Schaltwelle verlaufenden Teilungsfuge (5, 6) aneinander anliegen und
    die die bei der Betätigung des Schaltkontaktsystems auftretenden, etwa senkrecht zu den Kontaktflächen verlaufenden mechanischen Kräfte aufnehmen,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Teilungsfuge (5, 6) der jeweils zusammenzufügenden Gehäuseteile (2, 4; 3, 4) senkrecht zu der vorgegebenen Ebene verläuft.
  2. Schaltkammer-Gehäuse nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass an den zusammenzufügenden Gehäuseteilen (2, 3, 4) formschlüssige Ausrichtanordnungen (9) zur zwangsläufigen gegenseitigen Ausrichtung (Zentrierung) der Gehäuseteile (2, 3, 4) vorgesehen sind.
  3. Schaltkammer-Gehäuse nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssigen Ausrichtanordnungen (9) an dem einen der jeweils zusammenzufügenden Gehäuseteile (3; 4) als angeformte Fahnen (10; 13) und an dem anderen der jeweils zusammenzufügenden Gehäuseteile (4; 2) als Ausnehmungen (11; 14) zur Aufnahme der genannten Fahnen (10; 13) ausgebildet sind.
  4. Schaltkammer-Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass in ein Gehäuseteil eine Lichtbogenlöschkammer, ein Schaltgasdämpfer und ein Lichtbogenlöschkammer-Deckel (3) integriert sind.
  5. Schaltkammer-Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass in Gehäusewänden der Gehäuseteile (3, 4) Lagerschalen (15) für die Schaltwelle integriert sind.
  6. Schaltkammer-Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass in den Teilungsfugen (5; 6) Austrittsöffnungen (18; 19) zum Herausführen von Anschlußschienen (16; 17) vorgesehen sind.
  7. Schaltkammer-Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwei endseitige Gehäuseteile (2, 3) und wenigstens ein Zwischengehäuseteil (4) vorgesehen sind.
EP00993202A 1999-11-26 2000-11-21 Elektrisches schaltgerät mit mehreren gehäuseteilen Expired - Lifetime EP1232508B1 (de)

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DE19958945A DE19958945A1 (de) 1999-11-26 1999-11-26 Elektrisches Schaltgerät mit mehreren Gehäuseteilen
PCT/DE2000/004201 WO2001039230A1 (de) 1999-11-26 2000-11-21 Elektrisches schaltgerät mit mehreren gehäuseteilen

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EP1232508A1 EP1232508A1 (de) 2002-08-21
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