EP2648199A2 - Arc quenching device and installation switch device with same - Google Patents
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- EP2648199A2 EP2648199A2 EP12004401.1A EP12004401A EP2648199A2 EP 2648199 A2 EP2648199 A2 EP 2648199A2 EP 12004401 A EP12004401 A EP 12004401A EP 2648199 A2 EP2648199 A2 EP 2648199A2
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- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
- H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
- H01H9/36—Metal parts
- H01H9/362—Mounting of plates in arc chamber
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- H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
- H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
- H01H9/345—Mounting of arc chutes
Definitions
- the invention relates to an arc quenching device for an electrical service switching device, wherein the service switching device comprises a contact point formed from a fixed and a movable contact on which an arc is generated in an elimination, and wherein the arc quenching device comprises a plurality of arc extinguishing panels exhibiting arc splitter stack in which the arc enters and is extinguished therein, the arc quenching plates being arranged in a stack parallel to each other and held spaced apart by a holding device, each arc quenching plate having two longitudinal side edges extending symmetrically to a longitudinal center axis and having an inlet region in which, starting from an inlet narrow side edge, an in Arcing direction extending and the arc entry point open inlet opening between two inlet legs is formed, according to the Ob Concept of Claim 1.
- the invention further relates to an installation switching device, in particular a circuit breaker or a circuit breaker, with a fixed and a movable contact piece, which together form a contact point, and with an arc extinguishing device for extinguishing an arc occurring at the contact point, according to the preamble of claim 10.
- Fire extinguishers are used in circuit breakers to extinguish electric arcs. These can be used in single-chamber systems and two-chamber systems.
- the quenching plates have a V-shaped cutout and are in the same direction arranged. An arc is decomposed in the quenching chamber into many partial arcs and finally extinguished.
- a generic arc quenching device is housed in a circuit breaker, a circuit breaker, but also for example in a motor protection switch.
- the arc splitter stack is composed of several arc quenching plates, which are identical in the known state of the art with respect to the outer shape and dimensions.
- the sheets have a symmetrical, V - shaped inlet contour, which is open towards the arc - generating point.
- DE 10 2008 021 138 A1 shows a generic arc quenching device for an electrical switch, with mutually parallel quenching plates, which are held by means of a holding device formed by a cuboid box of insulating material at a distance from each other.
- the maximum number of splitter plates is determined by the installation height, whereby the splitter plate thickness and the distance between the plates has an influence. Since the installation height and the maximum number of splitter plate is responsible for the size of the resulting arc voltage and thus for the possible limitation of the short-circuit current at the inlet of the arc in the quenching chamber, it is endeavored to accommodate as many arc quenching in an arc extinguishing chamber, which in practice a minimum Sheet thickness due to the thermal Strength and a minimum distance of the plates with each other can not be fallen below and falls below the minimum possible sheet thickness or the minimum possible distance values does not lead to increase the arc voltage. Thus, the maximum achievable arc voltage and thus the maximum possible short-circuit current limit are determined geometrically for physical reasons for a certain installation height.
- the object is achieved by an arc quenching device with the features of claim 1, as well as by a service switching device with the features of claim 10 ..
- the inlet cut-out narrows in a funnel shape and asymmetrically in the arc running direction with respect to the longitudinal center axis, and the arc quenching plates are alternately mirrored one above the other at their longitudinal central axis, so that each arc quenching plate with one of its inlet legs respectively views the inlet section of the adjacent arc quenching plates in the stacking direction partially covered .
- the quenching plates according to the invention therefore arranged alternately mirrored. This leads to an additional extension of the partial arcs in the division case and results in a generally faster rising and higher arc voltage. As a result, rapid and safe extinguishing of the arc can be ensured, especially in DC applications. A rapidly increasing and overall high arc voltage protects the circuit breaker especially in a DC application from overload and damage.
- each arc quenching plate has a rectangular basic configuration, wherein a first inlet leg with a first, the inlet cutout on one side limiting inlet edge and a second inlet leg with a second, the inlet cutout on one side limiting inlet edge are formed and wherein the inlet cutout located at its in arc inlet direction End merges into a basic region connecting the two inlet limbs, so that the width of the first inlet limb at the base region is greater than the width of the second inlet limb at the base region, and wherein in the stacking direction on each side of the stack center plane defined by the longitudinal central axes of the stacked release plates an alternating sequence of first and second inlet legs arise.
- the quenching plate stack according to the invention to a certain extent constructed from an alternating sequence of first and second quenching plates.
- the first quenching plates are those quenching plates which are arranged so that their first inlet legs lie one above the other in the stacking direction and on a first side of the stacking center plane defined by the longitudinal central axes of the stacked quenching plates.
- the second quenching plates are those quenching plates which are arranged so that their first inlet legs lie one above the other in the stacking direction and on a second side of the stack central plane defined by the longitudinal central axes of the stacked quenching plates, the second side lying opposite the first side.
- the structure of the quenching plate stack according to the invention can furthermore be imagined such that the first quenching plates form a first part quenching plate stack and the second quenching plates form a second part quenching plate stack, and that the first and second quenching plate stacks have been joined together.
- the first and second quenching plates are constructed identically, they differ only in that a second quenching plate emerges from a first quenching plate by mirroring on its longitudinal central axis.
- this inventive arc splitter arrangement can be explained as follows. When it enters the inlet opening, the arc first strikes the first inlet edges and enters the area between the first inlet legs.
- the distance between the first inlet legs is greater than the distance between the quenching plates in the rear view in the arc running direction Area of the quenching plates, therefore, the shrinkage of the arc takes place in the area between the first inlet legs faster than would be done if the inlet legs all the same, smaller distance would have, as is common in the prior art. Due to the greater distance between the first inlet legs in the region of the first inlet edges and the flow resistance before the arc is lower thereby increasing the inlet velocity.
- the inlet cut-out has an asymmetrical V-shape with straight inlet edges relative to the longitudinal central axis.
- the arc quenching plates on their longitudinal sides projecting pins, with which they pass through holding holes in the holding device.
- the quenching plates are made of a ferromagnetic material and are covered with a copper layer.
- the base material for the quenching plates while ferromagnetic materials are used since the magnetic field which accompanies the arc, in the vicinity of a ferromagnetic material tends to pass through the magnetic better conducting quenching plates. This creates a suction effect in the direction of the quenching plates. This suction results in addition to a generated by the arc itself magnetic blowing field that the arc is moved to the arrangement of the quenching plates and divided between these into several partial arcs, which take on the quenching footholds
- the holding device comprises an insulating strip, the side walls having holding holes for the pins, wherein the side walls delimiting the splitter stack on the longitudinal side edges of the quenching plates, and wherein the insulating strip has a rear wall, the splitter stack in the arc in the direction of Limited narrow-side edges opposite rear edges of the quenching plates limited.
- the lateral boundary of the splitter stack through the side walls of the holding device causes a maintenance of the pressure within the quenching chamber, which promotes the arc quenching.
- the rear wall has opening slots through which the pressure generated by the arc can be reduced. This serves to tune the pressure conditions within the quenching chamber and helps to improve arc run-in and improved arc division.
- the rear wall has on its narrow sides projecting retaining lugs to align the arc quenching device in the housing of a service switching device.
- the side walls leave the splitter stack in the area of the inlet legs of the quenching plates.
- the quenching chamber is so to speak laterally opened to pass a portion of the resulting gas pressure past the quenching chamber.
- An installation switching device is in particular a circuit breaker or a circuit breaker, with a fixed and a movable contact piece, which together form a contact point, and with an arc extinguishing device for extinguishing an arc occurring at the contact point
- the arc quenching device is designed with a plurality of arc extinguishing plates having arc splitter stack in which the arc enters and is extinguished therein, the arc quenching plates being arranged in a stack parallel to each other and held spaced apart by a holding device, each arc quenching plate having two longitudinal side edges extending symmetrically to a longitudinal center axis and an inlet region, in which, starting from an inlet narrow side edge, extending in an arc direction and the arc entry point open inlet opening between two inlet legs is formed, and wherein the inlet neck funnel-shaped and with respect to the longitudinal center axis asymmetrically narrows in the arc direction, and wherein the formation of the arc
- the service switching device has a double contact point with two arc quenching devices, each sub-contact point is associated with an arc quenching device, which is designed as described above.
- FIG. 1 shows a plan view of the broad side of a quenching plate 1, 1 'according to the invention. It has a rectangular basic configuration with two longitudinal side edges 5, 5 'extending symmetrically to a longitudinal central axis 4, an inlet narrow side edge 7 and a rear edge 14. It has an inlet region 6, in which, starting from the inlet narrow side edge 7, extending in the arc running direction and the arc entry point towards open inlet cutout between two inlet legs 8, 8 'is formed. The inlet cut narrows in a funnel shape and based on the longitudinal center axis 4 asymmetrically in the arc running direction.
- a first inlet leg 8 is formed with a first, the inlet cutout on one side limiting inlet edge 9 and a second inlet leg 8 'with a second, the inlet cutout on one side limiting inlet edge 9'.
- the inlet cutout merges at its end located in the arc inlet direction into a base region 10 connecting the two inlet legs 9, 9 '.
- the width of the first inlet limb 8 at the base region 10 is greater than the width of the second inlet limb 8 'at the base region 10.
- the inlet cutout thus has an asymmetrical V-shape with straight inlet edges 9, 9 'relative to the longitudinal central axis 4.
- the first inlet edge 9 of the first inlet leg 8 forms a first angle 17 with the longitudinal central axis 4.
- the second inlet edge 9 'of the second inlet leg 8' forms a second angle 17 'with the longitudinal central axis 4.
- the first angle 17 is in a preferred embodiment here in a range between 20 - 25 °.
- the depth of the V-shaped cutout that is the distance between the inlet narrow side edge 7 and the base region 10, lies here in one preferred embodiment Range between 6.5 - 7.0 mm.
- the arc quenching plate (1, 1 ') has on its longitudinal sides 5, 5' in each case two projecting pins 11, with which it in retaining holes in the holding device 3, see below and the Figures 2 - 4, can take.
- the quenching plate (1, 1 ') consists of a ferromagnetic material and is covered with a copper layer.
- FIGS. 2 to 4 show one of sixteen arc quenching plates 1, 1 ', each of which we in Fig. 1 is constructed, formed arc splitter stack 2, in which an arc run into and can be deleted, the arc quenching plates 1, 1 'arranged in a stack parallel to each other and held by a holding device 3 from each other.
- the arc quenching plates 1, 1 ' are arranged alternately mirrored one above the other at their longitudinal central axis 4, so that each arc quenching plate 1.1' with one of its inlet legs 8, 8 'in each case the inlet section of the adjacent thereto arc extinguishing plates 1', 1 in the stacking direction partially covered.
- an alternating sequence of first and second inlet legs 8, 8 ' is formed on each side of the stack center plane defined by the longitudinal central axes 4 of the stacked quenching plates 1, 1'.
- the quenching plate stack according to the invention can be thought of as being built up from an alternating sequence of first and second quenching plates 1, 1 '.
- the first quenching plates 1 are those quenching plates which are arranged so that their first inlet legs 8 lie one above the other in the stacking direction and on a first side of the stacking middle plane defined by the longitudinal central axes 4 of the stacked quenching plates. In FIG. 3 These are the quenching plates, the first inlet leg 8 are left of the longitudinal center axes 4 of the quenching plates.
- the second quenching plates 1 are those quenching plates which are arranged so that their first inlet legs 8 lie one above the other in the stacking direction and on a second side of the stacked central plane defined by the longitudinal central axes 4 of the stacked quenching plates, the second side lying opposite the first side.
- the first inlet leg 8 are right of the longitudinal center axes 4 of the quenching plates.
- first quenching plates 1 form a first part quenching plate stack and the second quenching plates 1 'form a second part quenching plate stack, and that the first and the second quenching plate stacks have been joined together.
- the first and second quenching plates 1, 1 ' are constructed identically, they only differ in that a second quenching plate 1' emerges from a first quenching plate 1 by mirroring on its longitudinal central axis 4.
- the holding device 3 comprises an insulating strip which has side walls 12, 12 'with holding holes for the pins 11, the side walls 12, 12' delimiting the splitter stack at the longitudinal side edges 5, 5 'of the quenching plates 1, 1'. There are four mounting holes are provided for each quench 1, 1 ', which are arranged in pairs symmetrically to the longitudinal central axis 4.
- the insulating strip has a rear wall 13 which delimits the splitter stack 2 at the rear side edges 14 of the quenching plates 1, 1 'lying opposite the inlet narrow side edges 7 in the arc inlet direction.
- the rear wall 13 has opening slots 15 through which the pressure generated by the arc can be dissipated.
- the rear wall 13 has on its narrow sides projecting retaining lugs 16 to align the arc quenching device in the housing of a service switching device.
- retaining lugs 16 are provided, these are used to align the extinguishing chamber in the device.
- the opening slots 15 in the rear wall 13 serve to tune the pressure conditions within the quenching chamber and ensure optimum arc inlet and optimum arc division.
- the quenching plates are summarized, held by a splitter holder and aligned against each other in parallel.
- the quenching plates are arranged alternately mirrored. This leads to a division of the arc additional extension of the partial arcs and results in an overall faster rising and higher arc voltage. As a result, rapid and safe extinguishing of the arc can be ensured, especially in DC applications.
- a fast rising and overall high arc voltage protects the service switching device especially in DC application from overload and damage.
- the illustrated arc quenching device according to the invention with the quenching chamber according to the invention can be used in DC and AC circuit breakers or switch disconnectors.
- the arc quenching device with the quenching chamber according to the invention can advantageously be used in single-chamber systems as well as in a two-chamber system for the rapid extinction of electric arcs.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöscheinrichtung für ein elektrisches Installationsschaltgerät, wobei das Installationsschaltgerät eine aus einem feststehenden und einem beweglichen Kontaktstück gebildete Kontaktstelle umfasst, an der bei einer Ausschaltung ein Lichtbogen entsteht, und wobei die Lichtbogenlöscheinrichtung ein mehrere Lichtbogenlöschbleche aufweisendes Lichtbogenlöschblechpaket umfasst, in das der Lichtbogen einläuft und darin gelöscht wird, wobei die Lichtbogenlöschbleche in einem Stapel parallel zueinander angeordnet und durch eine Haltevorrichtung voneinander beabstandet gehalten sind, wobei jedes Lichtbogenlöschblech zwei symmetrisch zu einer Längsmittelachse verlaufende Längsseitenkanten und einen Einlaufbereich aufweist, in dem, ausgehend von einer Einlauf-Schmalseitenkante, ein in Lichtbogenlaufrichtung sich erstreckender und zur Lichtbogeneintrittsstelle hin offener Einlaufausschnitt zwischen zwei Einlaufschenkeln gebildet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an arc quenching device for an electrical service switching device, wherein the service switching device comprises a contact point formed from a fixed and a movable contact on which an arc is generated in an elimination, and wherein the arc quenching device comprises a plurality of arc extinguishing panels exhibiting arc splitter stack in which the arc enters and is extinguished therein, the arc quenching plates being arranged in a stack parallel to each other and held spaced apart by a holding device, each arc quenching plate having two longitudinal side edges extending symmetrically to a longitudinal center axis and having an inlet region in which, starting from an inlet narrow side edge, an in Arcing direction extending and the arc entry point open inlet opening between two inlet legs is formed, according to the Ob Concept of
Die Erfindung betrifft weiter ein Installationsschaltgerät, insbesondere einen Leitungsschutzschalter oder einen Leistungsschalter, mit einem feststehenden und einem beweglichen Kontaktstück, die gemeinsam eine Kontaktstelle bilden, und mit einer zur Löschung eines an der Kontaktstelle auftretenden Lichtbogens dienenden Lichtbogenlöscheinrichtung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.The invention further relates to an installation switching device, in particular a circuit breaker or a circuit breaker, with a fixed and a movable contact piece, which together form a contact point, and with an arc extinguishing device for extinguishing an arc occurring at the contact point, according to the preamble of
Löschkammern werden in Schutzschaltern zum Löschen von Lichtbögen eingesetzt. Diese können in Einkammersystemen und Zweikammersystemen verwendet werden. In der Regel haben die Löschbleche einen V-förmigen Ausschnitt und sind gleichsinnig angeordnet. Ein Lichtbogen wird in der Löschkammer in viele Teillichtbögen zerlegt und schliesslich zum Erlöschen gebracht.Fire extinguishers are used in circuit breakers to extinguish electric arcs. These can be used in single-chamber systems and two-chamber systems. In general, the quenching plates have a V-shaped cutout and are in the same direction arranged. An arc is decomposed in the quenching chamber into many partial arcs and finally extinguished.
Eine gattungsgemäße Lichtbogenlöscheinrichtung ist in einem Leitungsschutzschalter, einem Leistungsschalter, aber auch beispielsweise in einem Motorschutzschalter untergebracht. Das Lichtbogenlöschblechpaket setzt sich dabei zusammen aus mehreren Lichtbogenlöschblechen, die im bekannten Stand der Technik bezüglich der äußeren Form und Abmessungen identisch ausgebildet sind. Die Bleche besitzen eine symmetrische, V ― förmige Einlaufkontur, die zur Lichtbogen-Entstehungsstelle hin offen ist.A generic arc quenching device is housed in a circuit breaker, a circuit breaker, but also for example in a motor protection switch. The arc splitter stack is composed of several arc quenching plates, which are identical in the known state of the art with respect to the outer shape and dimensions. The sheets have a symmetrical, V - shaped inlet contour, which is open towards the arc - generating point.
Wenn nun ein Lichtbogen zwischen einem beweglichen Kontaktstück und einem feststehenden Kontaktstück einer Kontaktstelle, beispielsweise bei einem Kurzschlussstrom, entsteht, so wird er über Lichtbogenleitschienen, die den Löschblech-Stapel beidseitig in Stapelrichtung begrenzen, in das Lichtbogenlöschblechpaket geführt und dort in Teillichtbögen unterteilt, wodurch die Lichtbogenspannung erhöht und der Kurzschlussstrom dadurch begrenzt werden.Now, if an arc between a movable contact piece and a fixed contact piece of a contact point, for example in a short circuit current, it is guided over arc guide rails, which limit the splitter stack on both sides in the stacking direction in the arc splitter stack and divided there into partial arcs, whereby the Arc voltage increased and the short-circuit current thereby limited.
Um eine schnelle Löschung des Lichtbogens zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass der Lichtbogen schnell in das Löschblechpaket hineinläuft. Um einen hohen Kurzschlussstrom abschalten zu können, ist es erforderlich, dass eine hohe Lichtbogenspannung zwischen den einzelnen Lichtbogenlöschblechen sich ausbildet und diese möglichst stabil bleibt.In order to ensure a rapid quenching of the arc, it is necessary for the arc to run quickly into the splitter stack. In order to be able to switch off a high short-circuit current, it is necessary that a high arc voltage be formed between the individual arc-quenching plates and that this remains as stable as possible.
Die maximal mögliche Löschblechanzahl ist dabei durch die Einbauhöhe bestimmt, wobei die Löschblechdicke und der Abstand zwischen den Blechen Einfluss hat. Da die Einbauhöhe und die maximal mögliche Löschblechanzahl verantwortlich ist für die Größe der resultierenden Lichtbogenspannung und damit für die mögliche Begrenzung des Kurzschlussstromes beim Einlauf des Lichtbogens in die Löschkammer, ist man bestrebt, möglichst viele Lichtbogenlöschbleche in einer Lichtbogenlöschkammer unterzubringen, wobei in der Praxis eine minimale Blechdicke aufgrund der thermischen Festigkeit und ein minimaler Abstand der Bleche untereinander nicht unterschritten werden kann und eine Unterschreitung der minimal möglichen Blechdicke bzw. des minimal möglichen Abstandes Werte nicht zur Erhöhung der Lichtbogenspannung führt. Damit sind aus physikalischen Gründen für eine bestimmte Einbauhöhe die maximal erreichbare Lichtbogenspannung und damit die maximal mögliche Kurzschlussstrombegrenzung geometrisch festgelegt.The maximum number of splitter plates is determined by the installation height, whereby the splitter plate thickness and the distance between the plates has an influence. Since the installation height and the maximum number of splitter plate is responsible for the size of the resulting arc voltage and thus for the possible limitation of the short-circuit current at the inlet of the arc in the quenching chamber, it is endeavored to accommodate as many arc quenching in an arc extinguishing chamber, which in practice a minimum Sheet thickness due to the thermal Strength and a minimum distance of the plates with each other can not be fallen below and falls below the minimum possible sheet thickness or the minimum possible distance values does not lead to increase the arc voltage. Thus, the maximum achievable arc voltage and thus the maximum possible short-circuit current limit are determined geometrically for physical reasons for a certain installation height.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Lichtbogenlöscheinrichtung so weiterzuentwickeln, dass bei gegebenen geometrischen Abmessungen ein schnelleres Ansteigen der Lichtbogenspannung und insgesamt eine höhere Lichtbogenspannung erreicht werden.It is the object of the present invention to develop a generic arc quenching device so that given geometric dimensions, a faster increase in the arc voltage and overall higher arc voltage can be achieved.
Es ist weiter eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Installationsschaltgerät anzugeben, bei dem unter gegebenen geometrischen Beschränkungen ein schnelles und sicheres Löschen des Lichtbogens bei hohem Kurzschlussstrom, sowohl bei Gleich- als auch bei Wechselstromanwendung, gewährleistet ist.It is a further object of the present invention to provide a service switching device in which under given geometric constraints fast and safe extinguishing of the arc at high short-circuit current, both DC and AC application is guaranteed.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lichtbogenlöscheinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch ein Installationsschaltgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 10..The object is achieved by an arc quenching device with the features of
Erfindungsgemäß also verengt sich der Einlaufausschnitt trichterförmig und bezogen auf die Längsmittelachse asymmetrisch in Lichtbogenlaufrichtung, und zur Bildung des Lichtbogenlöschblechpaketes sind die Lichtbogenlöschbleche abwechselnd an ihrer Längsmittelachse gespiegelt übereinander angeordnet, so dass jedes Lichtbogenlöschblech mit einem seiner Einlaufschenkel jeweils den Einlaufausschnitt der ihm benachbarten Lichtbogenlöschbleche in Stapelrichtung gesehen teilweise überdeckt..According to the invention, the inlet cut-out narrows in a funnel shape and asymmetrically in the arc running direction with respect to the longitudinal center axis, and the arc quenching plates are alternately mirrored one above the other at their longitudinal central axis, so that each arc quenching plate with one of its inlet legs respectively views the inlet section of the adjacent arc quenching plates in the stacking direction partially covered ..
Die Löschbleche sind erfindungsgemäß also abwechselnd gespiegelt angeordnet. Dies führt zu einer im Teilungsfall zusätzlichen Verlängerung der Teillichtbögen und resultiert in einer insgesamt schneller ansteigenden und höheren Lichtbogenspannung. Dadurch kann insbesondere in DC Anwendungen ein schnelles und sicheres Löschen des Lichtbogens gewährleistet werden. Eine schnell ansteigende und insgesamt Hohe Lichtbogenspannung schützt den Schutzschalter insbesondere auch in einem DC-Anwendungsfall vor Überlastung und Schädigung.The quenching plates according to the invention therefore arranged alternately mirrored. This leads to an additional extension of the partial arcs in the division case and results in a generally faster rising and higher arc voltage. As a result, rapid and safe extinguishing of the arc can be ensured, especially in DC applications. A rapidly increasing and overall high arc voltage protects the circuit breaker especially in a DC application from overload and damage.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat jedes Lichtbogenlöschblech eine rechteckförmige Grundkonfiguration, wobei ein erster Einlaufschenkel mit einer ersten, den Einlaufausschnitt einseitig begrenzenden Einlaufkante und ein zweiter Einlaufschenkel mit einer zweiten, den Einlaufausschnitt einseitig begrenzenden Einlaufkante gebildet sind und wobei der Einlaufausschnitt an seinem in Lichtbogeneinlaufrichtung gelegenen Ende in einen die beiden Einlaufschenkel verbindenden Grundbereich übergeht, so dass die Breite des ersten Einlaufschenkels am Grundbereich größer ist als die Breite des zweiten Einlaufschenkels am Grundbereich, und wobei in Stapelrichtung auf jeder Seite der durch die Längsmittelachsen der gestapelten Löschbleche festgelegten Stapelmittelebene eine abwechselnde Folge von ersten und zweiten Einlaufschenkeln entsteht.According to an advantageous embodiment of the invention, each arc quenching plate has a rectangular basic configuration, wherein a first inlet leg with a first, the inlet cutout on one side limiting inlet edge and a second inlet leg with a second, the inlet cutout on one side limiting inlet edge are formed and wherein the inlet cutout located at its in arc inlet direction End merges into a basic region connecting the two inlet limbs, so that the width of the first inlet limb at the base region is greater than the width of the second inlet limb at the base region, and wherein in the stacking direction on each side of the stack center plane defined by the longitudinal central axes of the stacked release plates an alternating sequence of first and second inlet legs arise.
Man kann sich den erfindungsgemäßen Löschblechstapel gewissermaßen aus einer abwechselnden Folge von ersten und zweiten Löschblechen aufgebaut denken. Als erste Löschbleche werden diejenigen Löschbleche bezeichnet, die so angeordnet sind, dass ihre ersten Einlaufschenkel in Stapelrichtung übereinander und auf einer ersten Seite der durch die Längsmittelachsen der gestapelten Löschbleche festgelegten Stapelmittelebene liegen. Als zweite Löschbleche werden diejenigen Löschbleche bezeichnet, die so angeordnet sind, dass ihre ersten Einlaufschenkel in Stapelrichtung übereinander und auf einer zweiten Seite der durch die Längsmittelachsen der gestapelten Löschbleche festgelegten Stapelmittelebene liegen, wobei die zweite Seite der ersten Seite gegenüber liegt. Man kann sich den Aufbau des erfindungsgemäßen Löschblechstapels weiterhin so vorstellen, dass die ersten Löschbleche einen ersten Teil-Löschblechstapel bilden und die zweiten Löschbleche einen zweiten Teil-Löschblechstapel bilden, und dass der erste und der zweite Teil-Löschblechstapel ineinander gefügt wurden. Die ersten und zweiten Löschbleche sind dabei identisch aufgebaut, sie unterscheiden sich nur dadurch, dass ein zweites Löschblech aus einem ersten Löschblech durch Spiegelung an seiner Längsmittelachse hervorgeht.One can think of the quenching plate stack according to the invention to a certain extent constructed from an alternating sequence of first and second quenching plates. The first quenching plates are those quenching plates which are arranged so that their first inlet legs lie one above the other in the stacking direction and on a first side of the stacking center plane defined by the longitudinal central axes of the stacked quenching plates. The second quenching plates are those quenching plates which are arranged so that their first inlet legs lie one above the other in the stacking direction and on a second side of the stack central plane defined by the longitudinal central axes of the stacked quenching plates, the second side lying opposite the first side. The structure of the quenching plate stack according to the invention can furthermore be imagined such that the first quenching plates form a first part quenching plate stack and the second quenching plates form a second part quenching plate stack, and that the first and second quenching plate stacks have been joined together. The first and second quenching plates are constructed identically, they differ only in that a second quenching plate emerges from a first quenching plate by mirroring on its longitudinal central axis.
Die Wirkungsweise dieser erfindungsgemäßen Löschblechanordnung kann wie folgt erklärt werden. Der Lichtbogen trifft, wenn er in den Einlaufausschnitt einläuft, zunächst auf die ersten Einlaufkanten und läuft in den Bereich zwischen den ersten Einlaufschenkeln ein. Der Abstand zwischen den ersten Einlaufschenkeln ist größer als der Abstand zwischen den Löschblechen im in Lichtbogenlaufrichtung gesehen hinteren Bereich der Löschbleche, daher erfolgt das Einlaufen des Lichtbogens in den Bereich zwischen den ersten Einlaufschenkeln schneller, als es erfolgen würde, wenn die Einlaufschenkel alle denselben, kleineren Abstand hätten, wie es im Stand der Technik üblich ist. Aufgrund des größeren Abstandes zwischen den ersten Einlaufschenkeln im Bereich der ersten Einlaufkanten ist auch der Strömungswiderstand vor dem Lichtbogen geringer wodurch sich die Einlaufgeschwindigkeit vergrößert. Damit wird bereits im Bereich der ersten Einlaufkanten eine gute Strombegrenzung durch die der treibenden Spannung entgegengerichtete, schnell ansteigende Lichtbogenspannung erreicht. Der Lichtbogen wird dabei gekühlt und der Kurzschlussstrom sinkt. Bei Auftreffen des Lichtbogens auf die zweiten Einlaufschenkel im Bereich der zweiten Einlaufkanten im hinteren Bereich des Lichtbogenlöschblechpaketes erfolgt eine nochmalige Unterteilung der Teillichtbögen in fast die doppelte Anzahl, wodurch die Lichtbogenspannung auf einen Wert weit über der treibenden Netzspannung ansteigt und der Lichtbogen schnell zum Verlöschen gebracht wird. Dadurch wird auch die thermische Belastung der Löschbleche ausreichend gering gehalten.The mode of operation of this inventive arc splitter arrangement can be explained as follows. When it enters the inlet opening, the arc first strikes the first inlet edges and enters the area between the first inlet legs. The distance between the first inlet legs is greater than the distance between the quenching plates in the rear view in the arc running direction Area of the quenching plates, therefore, the shrinkage of the arc takes place in the area between the first inlet legs faster than would be done if the inlet legs all the same, smaller distance would have, as is common in the prior art. Due to the greater distance between the first inlet legs in the region of the first inlet edges and the flow resistance before the arc is lower thereby increasing the inlet velocity. Thus, a good current limit is already achieved in the region of the first leading edges by the driving voltage opposing, rapidly increasing arc voltage. The arc is cooled and the short-circuit current drops. Upon impact of the arc on the second inlet legs in the region of the second inlet edges in the rear of the arc splitter stack a second subdivision of the partial arcs in almost twice, whereby the arc voltage increases to a value well above the driving mains voltage and the arc is quickly brought to extinction , As a result, the thermal load of the quenching plates is kept sufficiently low.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat der Einlaufausschnitt eine bezogen auf die Längsmittelachse asymmetrische V-Form mit geraden Einlaufkanten.According to a further advantageous embodiment of the invention, the inlet cut-out has an asymmetrical V-shape with straight inlet edges relative to the longitudinal central axis.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung haben die Lichtbogenlöschbleche an ihren Längsseiten hervorstehende Zapfen, mit denen sie Haltelöcher in der Haltevorrichtung durchgreifen.According to a further advantageous embodiment of the invention, the arc quenching plates on their longitudinal sides projecting pins, with which they pass through holding holes in the holding device.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bestehen die Löschbleche aus einem ferromagnetischen Material und sind mit einer Kupferschicht bedeckt. Als Grundmaterial für die Löschbleche werden dabei ferromagnetische Werkstoffe eingesetzt, da das Magnetfeld, welches den Lichtbogen begleitet, in der Nähe eines ferromagnetischen Werkstoffes bestrebt ist, durch die magnetisch besser leitenden Löschbleche zu verlaufen. Dadurch entsteht eine Saugwirkung in Richtung der Löschbleche. Diese Saugwirkung führt neben einem vom Lichtbogen selbst erzeugten magnetischen Blasfeld dazu, dass sich der Lichtbogen zu der Anordnung der Löschbleche bewegt und zwischen diesen in mehrere Teillichtbögen aufgeteilt wird, die auf den Löschblechen Fuß fassenAccording to a further advantageous embodiment of the invention, the quenching plates are made of a ferromagnetic material and are covered with a copper layer. As the base material for the quenching plates while ferromagnetic materials are used, since the magnetic field which accompanies the arc, in the vicinity of a ferromagnetic material tends to pass through the magnetic better conducting quenching plates. This creates a suction effect in the direction of the quenching plates. This suction results in addition to a generated by the arc itself magnetic blowing field that the arc is moved to the arrangement of the quenching plates and divided between these into several partial arcs, which take on the quenching footholds
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Haltevorrichtung einen Isolierstreifen, der Seitenwände mit Haltelöchern für die Zapfen hat, wobei die Seitenwände das Löschblechpaket an den Längsseitenkanten der Löschbleche begrenzen, und wobei der Isolierstreifen eine Rückwand hat, die das Löschblechpaket an den in Lichtbogeneinlaufrichtung den Einlauf-Schmalseitenkanten gegenüber liegenden Rückseitenkanten der Löschbleche begrenzt. Die seitliche Begrenzung des Löschblechpakets durch die Seitenwände der Haltevorrichtung bewirkt eine Aufrechterhaltung des Drucks innerhalb der Löschkammer, was die Lichtbogenlöschung befördert.According to a further advantageous embodiment of the invention, the holding device comprises an insulating strip, the side walls having holding holes for the pins, wherein the side walls delimiting the splitter stack on the longitudinal side edges of the quenching plates, and wherein the insulating strip has a rear wall, the splitter stack in the arc in the direction of Limited narrow-side edges opposite rear edges of the quenching plates limited. The lateral boundary of the splitter stack through the side walls of the holding device causes a maintenance of the pressure within the quenching chamber, which promotes the arc quenching.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Rückwand Öffnungsschlitze auf, durch die der Druck, der durch den Lichtbogen erzeugt wird, abgebaut werden kann. Dies dient zur Abstimmung der Druckverhältnisse innerhalb der Löschkammer und hilft zu einem verbesserten Lichtbogeneinlauf und zu einer verbesserten Lichtbogenteilung.According to a further advantageous embodiment of the invention, the rear wall has opening slots through which the pressure generated by the arc can be reduced. This serves to tune the pressure conditions within the quenching chamber and helps to improve arc run-in and improved arc division.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat die Rückwand an ihren Schmalseiten hervorstehende Haltenasen, um die Lichtbogenlöscheinrichtung in dem Gehäuse eines Installationsschaltgerätes auszurichten.According to a further advantageous embodiment of the invention, the rear wall has on its narrow sides projecting retaining lugs to align the arc quenching device in the housing of a service switching device.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung lassen die Seitenwände das Löschblechpaket im Bereich der Einlaufschenkel der Löschbleche frei. Im Einlaufbereich Im Einlaufbereich des Lichtbogens ist die Löschkammer damit gewissermaßen seitlich geöffnet um einen Teil des entstehend Gasdrucks an der Löschkammer vorbei zu leiten.According to a further advantageous embodiment of the invention, the side walls leave the splitter stack in the area of the inlet legs of the quenching plates. In the inlet region In the inlet region of the arc, the quenching chamber is so to speak laterally opened to pass a portion of the resulting gas pressure past the quenching chamber.
Ein erfindungsgemäßes Installationsschaltgerät ist insbesondere ein Leitungsschutzschalter oder ein Leistungsschalter, mit einem feststehenden und einem beweglichen Kontaktstück, die gemeinsam eine Kontaktstelle bilden, und mit einer zur Löschung eines an der Kontaktstelle auftretenden Lichtbogens dienenden Lichtbogenlöscheinrichtung, wobei die Lichtbogenlöscheinrichtung mit einem mehrere Lichtbogenlöschbleche aufweisenden Lichtbogenlöschblechpaket gestaltet ist, in das der Lichtbogen einläuft und darin gelöscht wird, wobei die Lichtbogenlöschbleche in einem Stapel parallel zueinander angeordnet und durch eine Haltevorrichtung voneinander beabstandet gehalten sind, wobei jedes Lichtbogenlöschblech zwei symmetrisch zu einer Längsmittelachse verlaufende Längsseitenkanten und einen Einlaufbereich aufweist, in dem, ausgehend von einer Einlauf-Schmalseitenkante, ein in Lichtbogenlaufrichtung sich erstreckender und zur Lichtbogeneintrittsstelle hin offener Einlaufausschnitt zwischen zwei Einlaufschenkeln gebildet ist, und wobei sich der Einlaufausschnitt trichterförmig und bezogen auf die Längsmittelachse asymmetrisch in Lichtbogenlaufrichtung verengt, und wobei zur Bildung des Lichtbogenlöschblechpaketes die Lichtbogenlöschbleche abwechselnd an ihrer Längsmittelachse gespiegelt übereinander angeordnet sind, so dass jedes Lichtbogenlöschblech mit einem seiner Einlaufschenkel jeweils den Einlaufausschnitt der ihm benachbarten Lichtbogenlöschbleche in Stapelrichtung gesehen teilweise überdeckt.An installation switching device according to the invention is in particular a circuit breaker or a circuit breaker, with a fixed and a movable contact piece, which together form a contact point, and with an arc extinguishing device for extinguishing an arc occurring at the contact point, wherein the arc quenching device is designed with a plurality of arc extinguishing plates having arc splitter stack in which the arc enters and is extinguished therein, the arc quenching plates being arranged in a stack parallel to each other and held spaced apart by a holding device, each arc quenching plate having two longitudinal side edges extending symmetrically to a longitudinal center axis and an inlet region, in which, starting from an inlet narrow side edge, extending in an arc direction and the arc entry point open inlet opening between two inlet legs is formed, and wherein the inlet neck funnel-shaped and with respect to the longitudinal center axis asymmetrically narrows in the arc direction, and wherein the formation of the arc splitter stack Arc quenching plates are alternately arranged mirrored one above the other at its longitudinal central axis, so that each arc quenching plate with one of its inlet legs each partially covers the inlet cutout of the arc quenching plates adjacent thereto in the stacking direction.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat das Installationsschaltgerät eine Doppelkontaktstelle mit zwei Lichtbogenlöscheinrichtungen, wobei jeder Teil-Kontaktstelle eine Lichtbogenlöscheinrichtung zugeordnet ist, die wie oben beschrieben gestaltet ist.According to an advantageous embodiment of the invention, the service switching device has a double contact point with two arc quenching devices, each sub-contact point is associated with an arc quenching device, which is designed as described above.
Anhand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.Reference to the drawings, in which an embodiment of the invention is shown, the invention and further advantageous refinements and improvements of the invention will be explained and described in detail.
Es zeigen:
Figur 1- eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäß gestaltetes Lichtbogenlöschblech,
Figur 2- eine isometrische Ansicht auf ein erfindungsgemäßes Lichtbogenlöschblechpaket von der Lichtbogenentstehungsseite her,
Figur 3- eine Ansicht auf ein erfindungsgemäßes Lichtbogenlöschblechpaket von schräg oben und von der Lichtbogenentstehungsseite her,
Figur 4- eine isometrische Ansicht auf ein erfindungsgemäßes Lichtbogenlöschblechpaket von der Rückseite her.
- FIG. 1
- a plan view of an inventively designed arc splitter plate,
- FIG. 2
- an isometric view of an inventive arc splitter stack from the arc formation side,
- FIG. 3
- a view of an inventive arc splitter stack from obliquely above and from the arc formation side,
- FIG. 4
- an isometric view of an inventive arc splitter stack from the back.
Gleiche oder gleichwirkende Baugruppen oder Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.The same or equivalent components or elements are provided in the figures with the same reference numerals.
Der Einlaufausschnitt hat also eine bezogen auf die Längsmittelachse 4 asymmetrische V-Form mit geraden Einlaufkanten 9, 9'. Die erste Einlaufkante 9 des ersten Einlaufschenkels 8 bildet mit der Längsmittelachse 4 einen ersten Winkel 17. Die zweite Einlaufkante 9' des zweiten Einlaufschenkels 8' bildet mit der Längsmittelachse 4 einen zweiten Winkel 17'. Der erste Winkel 17 liegt in einer bevorzugten Ausführungsform hier in einem Bereich zwischen 20 ― 25°. Der zweite Winkel 17' liegt in einer bevorzugten Ausführungsform hier in einem Bereich zwischen 10 ― 15. Die Tiefe des V-förmigen Ausschnitts , das ist der Abstand zwischen der Einlauf-Schmalseitenkante 7 und dem Grundbereich 10, liegt in einer bevorzugten Ausführungsform hier in einem Bereich zwischen 6.5 ― 7.0 mm.The inlet cutout thus has an asymmetrical V-shape with straight inlet edges 9, 9 'relative to the longitudinal
Das Lichtbogenlöschblech (1, 1') hat an seinen Längsseiten 5, 5' jeweils zwei hervorstehende Zapfen 11, mit denen es in Haltelöcher in der Haltevorrichtung 3, siehe unten und die
Das Löschblech (1, 1') besteht aus einem ferromagnetischen Material und ist mit einer Kupferschicht bedeckt.The quenching plate (1, 1 ') consists of a ferromagnetic material and is covered with a copper layer.
Die
Zur Bildung des Lichtbogenlöschblechpaketes 2 sind die Lichtbogenlöschbleche 1, 1' abwechselnd an ihrer Längsmittelachse 4 gespiegelt übereinander angeordnet, so dass jedes Lichtbogenlöschblech 1,1' mit einem seiner Einlaufschenkel 8, 8' jeweils den Einlaufausschnitt der ihm benachbarten Lichtbogenlöschbleche 1', 1 in Stapelrichtung gesehen teilweise überdeckt. Somit entsteht in Stapelrichtung auf jeder Seite der durch die Längsmittelachsen 4 der gestapelten Löschbleche 1, 1' festgelegten Stapelmittelebene eine abwechselnde Folge von ersten und zweiten Einlaufschenkeln 8, 8'.In order to form the
Man kann sich den erfindungsgemäßen Löschblechstapel gewissermaßen aus einer abwechselnden Folge von ersten und zweiten Löschblechen 1, 1' aufgebaut denken. Als erste Löschbleche 1 werden diejenigen Löschbleche bezeichnet, die so angeordnet sind, dass ihre ersten Einlaufschenkel 8 in Stapelrichtung übereinander und auf einer ersten Seite der durch die Längsmittelachsen 4 der gestapelten Löschbleche festgelegten Stapelmittelebene liegen. In
Man kann sich den Aufbau des erfindungsgemäßen Löschblechstapels weiterhin so vorstellen, dass die ersten Löschbleche 1 einen ersten Teil-Löschblechstapel bilden und die zweiten Löschbleche 1' eine zweiten Teil-Löschblechstapel bilden, und dass der erste und der zweite Teil-Löschblechstapel ineinander gefügt wurden. Die ersten und zweiten Löschbleche 1, 1' sind dabei identisch aufgebaut, sie unterscheiden sich nur dadurch, dass ein zweites Löschblech 1' aus einem ersten Löschblech 1 durch Spiegelung an seiner Längsmittelachse 4 hervorgeht.It is also possible to imagine the structure of the quenching plate stack according to the invention such that the
Die Haltevorrichtung 3 umfasst einen Isolierstreifen, der Seitenwände 12, 12' mit Haltelöchern für die Zapfen 11 hat, wobei die Seitenwände 12, 12' das Löschblechpaket an den Längsseitenkanten 5, 5' der Löschbleche 1, 1' begrenzen. Es sind für jedes Löschblech 1, 1' vier Befestigungsöffnungen vorgesehen, welche paarweise symmetrisch zu der Längsmittelachse 4 angeordnet sind.The holding
Der Isolierstreifen hat eine Rückwand 13, die das Löschblechpaket 2 an den in Lichtbogeneinlaufrichtung den Einlauf-Schmalseitenkanten 7 gegenüber liegenden Rückseitenkanten 14 der Löschbleche 1, 1' begrenzt.The insulating strip has a
Die Rückwand 13 weist Öffnungsschlitze 15 auf, durch die der Druck, der durch den Lichtbogen erzeugt wird, abgebaut werden kann.The
Die Rückwand 13 hat an ihren Schmalseiten hervorstehende Haltenasen 16, um die Lichtbogenlöscheinrichtung in dem Gehäuse eines Installationsschaltgerätes auszurichten. Hier sind zwei asymmetrisch angeordnete Nasen 16 vorgesehen, diese dienen zur Ausrichtung der Löschkammer im Gerät.The
Die Seitenwände 12, 12' lassen das Löschblechpaket 2 im Bereich der Einlaufschenkel 8, 8' der Löschbleche 1, 1' frei.The
Die Öffnungsschlitze 15 in der Rückwand 13 dienen zur Abstimmung der Druckverhältnisse innerhalb der Löschkammer und sorgen für einen optimalen Lichtbogeneinlauf und für eine optimale Lichtbogenteilung. Das Freilassen des Löschblechpakets 2 seitlich im Bereich der Einlaufschenkel 8, 8' sorgt dafür, dass ein Teil des entstehend Gasdrucks an der Löschkammer vorbei geleitet wird. In dem übrigen seitlichen Bereich, außerhalb der Einlaufschenkel 8, 8', ist das Löschblechpaket 2 durch die Seitenwände 12, 12' geschlossen, dies dient zur Aufrechterhaltung des Drucks innerhalb der Löschkammer.The opening
Die Löschbleche werden, zusammenfassend dargestellt, durch einen Löschblechhalter gehalten und gegeneinander parallel ausgerichtet. Die Löschbleche sind abwechselnd gespiegelt angeordnet. Dies führt zu einer im Teilungsfall des Lichtbogens zusätzlichen Verlängerung der Teillichtbögen und resultiert in einer insgesamt schneller ansteigenden und höheren Lichtbogenspannung. Dadurch kann, insbesondere in DC Anwendungen, ein schnelles und sicheres Löschen des Lichtbogens gewährleistet werden. Eine schnell ansteigende und insgesamt Hohe Lichtbogenspannung schützt das Installationsschaltgerät insbesondere auch im DC- Anwendungsfall vor Überlastung und Schädigung.The quenching plates are summarized, held by a splitter holder and aligned against each other in parallel. The quenching plates are arranged alternately mirrored. This leads to a division of the arc additional extension of the partial arcs and results in an overall faster rising and higher arc voltage. As a result, rapid and safe extinguishing of the arc can be ensured, especially in DC applications. A fast rising and overall high arc voltage protects the service switching device especially in DC application from overload and damage.
Die dargestellte erfindungsgemäße Lichtbogenlöscheinrichtung mit der erfindungsgemäßen Löschkammer kann in DC und AC Leitungsschutzschaltern bzw. Lasttrennschaltern zum Einsatz kommen. Die Lichtbogenlöscheinrichtung mit der erfindungsgemäßen Löschkammer kann vorteilhaft sowohl in Einkammersystemen als auch in Zweikammersystem zum schnellen Löschen von Lichtbögen verwendet werden.The illustrated arc quenching device according to the invention with the quenching chamber according to the invention can be used in DC and AC circuit breakers or switch disconnectors. The arc quenching device with the quenching chamber according to the invention can advantageously be used in single-chamber systems as well as in a two-chamber system for the rapid extinction of electric arcs.
- 11
- LichtbogenlöschblechArc splitter
- 1'1'
- LichtbogenlöschblechArc splitter
- 22
- LichtbogenlöschblechpaketArc splitter stack
- 33
- Haltevorrichtungholder
- 44
- LängsmittelachseLongitudinal central axis
- 55
- LängsseitenkanteLongitudinal side edge
- 5'5 '
- LängsseitenkanteLongitudinal side edge
- 66
- Einlaufbereichintake area
- 77
- Einlauf-SchmalseitenkanteEnema narrow side edge
- 88th
- erster Einlaufschenkelfirst inlet leg
- 8'8th'
- zweiter Einlaufschenkelsecond inlet leg
- 99
- erste Einlaufkantefirst leading edge
- 9'9 '
- zweite Einlaufkantesecond inlet edge
- 1010
- Grundbereichbasic area
- 1111
- Zapfenspigot
- 1212
- SeitenwandSide wall
- 12'12 '
- SeitenwandSide wall
- 1313
- Rückwandrear wall
- 1414
- RückseitenkanteRear edge
- 1515
- Öffnungsschlitzopening slot
- 1616
- Haltenaseretaining nose
- 1717
- erster Winkelfirst angle
- 17'17 '
- zweiter Winkelsecond angle
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