EP2666172B1 - Stufenschalter - Google Patents

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EP2666172B1
EP2666172B1 EP12700547.8A EP12700547A EP2666172B1 EP 2666172 B1 EP2666172 B1 EP 2666172B1 EP 12700547 A EP12700547 A EP 12700547A EP 2666172 B1 EP2666172 B1 EP 2666172B1
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EP
European Patent Office
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contact
switch shaft
carriers
tap changer
contact unit
Prior art date
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EP12700547.8A
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English (en)
French (fr)
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EP2666172A1 (de
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Christian Böger
Toni Hottner
Martin Jatta
Philipp Lederer
Sebastian Rehkopf
Klaus Schlepp
Rolf Strempel
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Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0016—Contact arrangements for tap changers
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0044—Casings; Mountings; Disposition in transformer housing
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0016—Contact arrangements for tap changers
    • H01H2009/0022—Mounting of the fixed contacts or taps on cylindrical wall of oil vessel containing the tap changer; Details of screening

Definitions

  • the present invention relates to a tap changer for uninterrupted switching between different winding taps of a tapped transformer according to the preamble of the first claim.
  • On-load tap-changers have been used in transformers for many years to adjust the voltage, active and reactive power of electrical networks by changing the transmission ratio under load.
  • tap changers are known in two basic designs: In one design, they consist of the separate modules stage selector and diverter switch, in the second design, these two modules are combined to form a load selector, which performs both functions.
  • the term "tap-changer" used below is intended to include both of the aforementioned types.
  • the setting of the gear ratio is done in stages;
  • the transformer is equipped with a tap winding whose taps are connected by the tap changer.
  • Such load selector or tap changer are from the DE 38 27 385 well known.
  • an attachment of contact carriers is described on a switching shaft, which is to take place without holes in the switching shaft characterized in that both a flange of the contact carrier and the switching shaft are wrapped with a resin-impregnated self-curing insulating tape.
  • this method of attachment has not been able to prevail by wrapping. This is partly due to the fact that with this type of attachment a relatively large amount of space around the switch column around must be present in order to wrap the insulating tape around them and possibly to be able to soak with resin. On the other hand, it is not in this attachment possible, without much effort, the contact carrier to be released from the shift shaft, during maintenance, for example. In this case, the Isolierstoffwicklung is inevitably destroyed and must be reapplied in each case.
  • a load selector or a tap selector for a tapped transformer which consists of an insulating cylinder, on the inside of which fixed step contacts are arranged, as well as an arranged inside, rotatable by known drive means, switching shaft.
  • One or more contact units are fastened to the selector shaft, which in turn each have at least one switching contact.
  • Each of the contact units is secured by a two-piece, flange-shaped clamping ring on the shift shaft, such that the contact unit is fixedly connected to a part of the two-part clamping ring and both parts of the clamping ring, the shift shaft include a flange and braced by outside the shift shaft extending clamping means with each other.
  • at least one centering aid is provided on the outer surface of the switching shaft, which corresponds to the two-part clamping ring and ensures a clear position assignment of the contact unit and at the same time an additional rotation.
  • the switching shaft usually made of glass fiber reinforced plastic must be reworked in the known solution mandatory, especially turned off, which brings a significant time and cost.
  • this is absolutely necessary because the two-piece and flange-shaped clamping ring as a support surface requires a well-defined diameter of the shift shaft for a permanent and fixed fixation.
  • anti-rotation is used in the DE 44 14 951 just inserted into a blind hole centering pin.
  • this proposed by the applicant solution has proven in practice impractical, since the centering pin is unsuitable to transmit forces, but at the same time exposed to high mechanical shear forces when turning the shift shaft. Overall, this results in a potential for improvement from a manufacturing and cost perspective.
  • EP-A-0680062 discloses a tap changer with contact units, which are fixed in position and fixed by a two-part clamping ring on the shift shaft.
  • Object of the present invention is therefore to provide a simple and inexpensive to manufacture contact unit, which also can be permanently and stably connected to the switching shaft and it still makes it unnecessary to screw the contact unit with the switching shaft.
  • the general inventive idea consists in proposing a contact unit of a plurality of identically constructed contact carriers, which can be mounted to each other by simply plugging together to form a finished contact unit, wherein the individual contact carrier, each with a strap clamp to the shift shaft are fixable and further as anti-rotation on each contact carrier , on the side facing the shift shaft, at least two geometrically shaped pins are provided, which can be brought into engagement with provided in the shift shaft blind holes in engagement, such that the entire contact unit is thus secured against rotation.
  • the finished contact unit consists of several identically constructed contact carrier, which only have to be plugged together in different directions, this saves the manufacturer enormous manufacturing effort and thus costs. Also accompanied by a simpler spare parts delivery for the manufacturer, since fewer items must be kept for the entire assembly.
  • FIG. 1 shows a built-up of several identical contact carriers 1 inventive contact unit 2 for a non-illustrated, because known, tap changer.
  • the individual contact carrier 1, and thus the entire contact unit 2, are by means of
  • clamp clips 3 on one, for reasons of clarity, also not shown, shift shaft mountable.
  • the clamp clips 3 are designed such that they easily adapt to the geometric shape of the switching shaft, in particular permanently and stably adhere to the outer peripheral surface.
  • the respective ends of the clamp clips 3 are provided in provided on the contact carriers 1, having a through hole, blocks 4 and secured by means of fasteners 5, here, for example, with nuts, permanently secured against accidental removal. This creates, unlike the prior art, no punctual bearing surface on the shift shaft, but a large-scale mechanical contact closure on almost the entire outer circumference of the shift shaft with the aid of the plurality of clamps 3 and thus a greater adhesion than in the prior art known solution.
  • the contact carriers 1 each have a receiving plate 7 provided with a plurality of bores 6 for switching means, not shown here.
  • the switching means may in particular be roller contacts which are also known from the prior art and which are positioned between the individual receiving plates 7.
  • the receiving plates 7 are reinforced with strut sections 8.
  • On both side surfaces of the contact carrier 1 are each upwardly and downwardly directed and also in number alternating latching lugs 9 are mounted, each offset by a few 10ths of mm, based on their height, are arranged. This is because in the assembly of the contact unit 2 in each case a bolt 10 can be taken, which is slightly mechanically deformed by the misplaced arrangement of the locking lugs 9 and thus secured against accidental falling out, which in the remarks to the FIGS. 2a and b will be explained in more detail.
  • FIGS. 2a and 2b show a single contact carrier 1 according to the invention in a bottom view and a top view.
  • the contact carrier 1 formed from electrically non-conductive material has on both sides, so both the top and the bottom, a plurality of pins 11 and blind holes 12 which are positioned so that when mating two or more contact carriers 1, as in FIG. 1 can be seen, the pins 11 engage the respective upper side of a contact carrier 1 in the blind holes 12 of the corresponding bottom of another contact carrier 1 and vice versa. In this way, any number of contact carriers 1 to a contact unit 2 can be plugged together.
  • the locking lugs 9 protrude so far beyond the lateral wall of the respective contact carrier 1, that during mating of two or a plurality of individual Kunststoff asiden1 in the overlapping region then corresponding locking lugs 19, a bolt 10 can be beaten for hooking, which is also in FIG. 1 is apparent.
  • two or more contact carrier 1 are mechanically permanently fixed.
  • the contact carrier 1 has a half-shell region 13, on which the lugs 4 are also fastened on the side for receiving the clip clamps 3. With this half shell 13, the respective contact carrier 1 is arranged on the switching shaft, not shown, a contact-fit.
  • a plurality of geometrically specially shaped pins 14 are mounted on the inside of the half-shell 13, ie on the side facing the shift shaft, which are supported over a large area in provided on the shift shaft blind holes.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.
  • Stufenschalter werden seit vielen Jahren in Transformatoren eingebaut, um durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses unter Last die Spannung, Wirk- und Blindleistung von elektrischen Netzen einstellen zu können.
  • Bekannte Stufenschalter sind in zwei prinzipiellen Bauformen bekannt: Bei der einen Bauform bestehen sie aus den getrennten Baugruppen Stufenwähler und Lastumschalter, bei der zweiten Bauform sind diese beiden Baugruppen zu einem Lastwähler vereinigt, der beide Funktionen ausführt. Der im nachfolgenden verwendete Begriff "Stufenschalter" soll beide vorgenannten Bauformen umfassen.
  • Die Einstellung des Übersetzungsverhältnisses erfolgt in Stufen; hierzu ist der Transformator mit einer Stufenwicklung ausgerüstet, deren Anzapfungen vom Stufenschalter beschaltbar sind.
  • Solche Lastwähler bzw. Stufenwähler sind aus der DE 38 27 385 hinreichend bekannt. Hierin wird eine Befestigung von Kontaktträgern an einer Schaltwelle beschrieben, die ohne Bohrungen in der Schaltwelle dadurch erfolgen soll, dass sowohl ein Flansch des Kontaktträgers als auch die Schaltwelle mit einem harzgetränkten selbsthärtenden Isolierstoffband umwickelt werden.
  • Durch diese Umwickelung werden nicht nur wie ausgeführt, Bohrungen in der Schaltwelle, die aus elektrischen als auch aus Festigkeitsgründen unerwünscht sind, vermieden, sondern es ist auch nicht erforderlich, dass Befestigungsmittel, z. B. Muttern, im Inneren der Schaltwelle zugänglich sein müssen.
  • Trotzdem hat sich diese Befestigungsmethode durch Umwickeln nicht durchsetzen können. Dies liegt zum einen daran, dass bei dieser Art der Befestigung relativ viel Platz um die Schaltersäule herum vorhanden sein muss, um das Isolierstoffband um diese herum wickeln und ggf. noch mit Harz tränken zu können. Zum anderen ist es bei dieser Befestigung nicht möglich, ohne größeren Aufwand den Kontaktträger wieder von der Schaltwelle zu lösen, bei Wartungsarbeiten etwa. Hierbei wird die Isolierstoffwicklung zwangsläufig zerstört und muss jeweils erneut aufgebracht werden.
  • Aus der DE 44 14 951 ist ein Lastwähler oder ein Stufenwähler für einen Stufentransformator bekannt, der aus einem Isolierstoffzylinder, an dessen Innenseite feste Stufenkontakte angeordnet sind, sowie einer im Inneren angeordneten, durch bekannte Antriebsmittel drehbaren, Schaltwelle besteht. An der Schaltwelle sind dabei ein oder mehrere Kontakteinheiten befestigt, der bzw. die wiederum jeweils mindestens einen Schaltkontakt aufweisen. Jeder der Kontakteinheiten ist durch einen zweiteiligen, flanschartig ausgebildeten Klemmring an der Schaltwelle befestigt, derart, dass die Kontakteinheit fest mit einem Teil des zweigeteilten Klemmrings verbunden ist und beide Teile des Klemmrings die Schaltwelle flanschartig umfassen und durch außerhalb der Schaltwelle verlaufende Spannmittel miteinander verspannt sind. Weiterhin ist an der Außenfläche der Schaltwelle mindestens eine Zentrierhilfe vorgesehen, die mit dem zweiteiligen Klemmring korrespondiert und eine eindeutige Lagezuordnung der Kontakteinheit und zugleich eine zusätzliche Verdrehsicherung gewährleistet.
  • Die in der Regel aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellte Schaltwelle muss bei der bekannten Lösung zwingend nachbearbeitet, insbesondere abgedreht, werden, was einen nicht unerheblichen Zeit- und Kostenaufwand mit sich bringt. Technisch ist dies deshalb zwingend erforderlich, weil der zweiteilig und flanschartig ausgebildete Klemmring als Auflagefläche einen genau definierten Durchmesser der Schaltwelle für eine dauerhalte und feste Fixierung benötigt. Als Verdrehsicherung dient in der DE 44 14 951 eben ein in eine Sackbohrung eingesteckter Zentrierstift. Diese von der Anmelderin vorgeschlagene Lösung hat sich jedoch in der Praxis als unpraktikabel erwiesen, da der Zentrierstift ungeeignet ist, Kräfte zu übertragen, gleichzeitig jedoch beim Drehen der Schaltwelle eben hohen mechanischen Scherkräften ausgesetzt ist. Insgesamt betrachtet ergibt sich damit ein Verbesserungspotential aus fertigungstechnischer sowie kostenseitiger Sichtweise.
  • EP-A-0680062 offenbart einen Stufenschalter mit Kontakteinheiten, die formschlüssig lagefixiert und durch einen zweiteiligen Klemmring an der Schaltwelle befestigbar sind.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, eine einfach und kostengünstig herzustellende Kontakteinheit anzugeben, die zudem dauerhaft und stabil mit der Schaltwelle verbunden werden kann und es dennoch nicht erforderlich macht, die Kontakteinheit mit der Schaltwelle zu verschrauben.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Stufenschalter mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen dabei besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Die allgemeine erfinderische Idee besteht dabei darin, eine Kontakteinheit aus mehreren identisch aufgebauten Kontaktträgern vorzuschlagen, die untereinander durch einfaches Zusammenstecken zu einer fertigen Kontakteinheit montierbar sind, wobei die einzelnen Kontaktträger mit jeweils einer Bügelschelle an der Schaltwelle fixierbar sind und wobei weiterhin als Verdrehsicherung an jedem Kontaktträger, auf der der Schaltwelle zugewandten Seite, mindestens zwei geometrisch speziell geformte Zapfen vorgesehen sind, die mit in der Schaltwelle vorgesehenen Sackbohrungen in Eingriff gebracht werden können, derart, dass die gesamte Kontakteinheit damit gegen Verdrehung gesichert ist. Indem die fertige Kontakteinheit aus mehreren identisch aufgebauten Kontaktträger besteht, die nur in unterschiedlichen Richtungen zusammengesteckt werden müssen, erspart dies dem Hersteller enormen fertigungstechnischen Aufwand und damit Kosten. Ebenfalls einher geht damit eine für den Hersteller einfachere Ersatzteillieferung, da weniger Einzelteile für die gesamte Baugruppe vorgehalten werden müssen. Statt eines zweiteilig ausgebildeten, flanschartigen Klemmrings mehrere Bügelschellen zu verwenden, hat sich als die mechanisch dauerhaft beanspruchbarere Lösung erwiesen. Nicht zuletzt auch deshalb, weil mit den mehreren Bügelschellen eine größere mechanische Auflagefläche an der äußeren Umfangsfläche der Schaltwelle und damit ein größerer Kraftschluss geschaffen wird.
  • Die Erfindung soll nachstehend an Hand von Figuren noch beispielhaft näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine erfindungsgemäße Kontakteinheit für einen Stufenschalter in einer seitlichen Darstellung
    Figur 2a und 2b
    einen Kontaktträger einer erfindungsgemäßen Kontakteinheit in unterschiedlichen Ansichten.
  • Figur 1 zeigt eine aus mehreren identischen Kontaktträgern 1 aufgebaute erfindungsgemäße Kontakteinheit 2 für einen nicht näher dargestellten, weil bekannten, Stufenschalter. Die einzelnen Kontaktträger 1, und damit die gesamte Kontakteinheit 2, sind mittels
  • Bügelschellen 3 an einer, aus Übersichtlichkeitsgründen ebenfalls nicht dargestellten, Schaltwelle montierbar. Die Bügelschellen 3 sind derart ausgebildet, dass sie sich an die geometrische Form der Schaltwelle einfach anpassen, insbesondere an deren äußeren Umfangsfläche dauerhaft und stabil anhaften. Die jeweiligen Enden der Bügelschellen 3 werden in an den Kontaktträgern 1 vorgesehenen, eine Durchgangsbohrung aufweisende, Klötzen 4 aufgenommen und mittels Befestigungsmitteln 5, hier beispielsweise mit Muttern, vor einem ungewollten Herausziehen dauerhaft gesichert. Damit entsteht, anders als beim bekannten Stand der Technik, keine punktuelle Auflagefläche an der Schaltwelle, sondern ein großflächiger mechanischer Kontaktschluss an beinahe dem gesamten äußeren Umfang der Schaltwelle unter Zuhilfenahme der mehreren Bügelschellen 3 und damit ein größerer Kraftschluss als bei der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung.
  • Zudem weisen die Kontaktträger 1 jeweils eine mit mehreren Bohrungen 6 versehene Aufnahmeplatte 7 für hier nicht näher dargestellte Schaltmittel auf. Bei den Schaltmitteln kann es sich dabei insbesondere um ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannte Rollenkontakte handeln, die zwischen den einzelnen Aufnahmeplatten 7 positioniert werden. Aus Gründen der mechanischen Festigkeit sind die Aufnahmeplatten 7 mit Strebenabschnitten 8 verstärkt. An beiden Seitenflächen der Kontaktträger 1 befinden sich jeweils nach oben und unten gerichtete und zudem in der Anzahl sich abwechselnde Rastnasen 9 angebracht, die untereinander jeweils um wenige 10tel mm versetzt, bezogen auf ihre Höhe, angeordnet sind. Dies deshalb, weil damit bei der Montage der Kontakteinheit 2 jeweils ein Bolzen 10 eingeschlagen werden kann, der sich durch die versetze Anordnung der Rastnasen 9 leicht mechanisch verformt und damit vor einem ungewollten Herausfallen gesichert wird, was in den Ausführungen zu den Figuren 2a und b noch näher erläutert wird.
  • Die Figuren 2a und 2b zeigen einen einzelnen erfindungsgemäßen Kontaktträger 1 in einer Unteransicht und einer Oberansicht. Der aus elektrisch nicht leitendem Material gebildete Kontaktträger 1 weist auf beiden Seiten, also sowohl der Oberseite als auch der Unterseite, mehrere Stifte 11 und Sackbohrungen 12 auf, die derart positioniert sind, dass beim Zusammenstecken von zwei oder mehreren Kontaktträgern 1, wie in Figur 1 ersichtlich, die Stifte 11 der jeweiligen Oberseite des einen Kontaktträgers 1 in die Sackbohrungen 12 der entsprechenden Unterseite eines weiteren Kontaktträgers 1 eingreifen und umgekehrt. Auf diese Art und Weise sind eine beliebige Anzahl von Kontaktträgern 1 zu einer Kontakteinheit 2 zusammensteckbar. Des Weiteren ragen die Rastnasen 9 derart weit über die seitliche Wandung des jeweiligen Kontaktträgers 1, dass beim Zusammenstecken von zwei oder mehreren einzelnen Kontaktträgern1 in den überlappenden Bereich dann entsprechend korrespondierender Rastnasen 19 ein Bolzen 10 zum verhaken geschlagen werden kann, was ebenfalls in Figur 1 ersichtlich ist. Insgesamt sind dann damit zwei oder mehr Kontaktträger 1 mechanisch dauerhaft fixiert.
  • An dem der Aufnahmeplatte 7 gegenüberliegenden Bereich, weist der Kontaktträger 1 einen Halbschalenbereich 13 auf, an dem auch seitlich die Klötze 4 zur Aufnahme der Bügelschellen 3 befestigt sind. Mit dieser Halbschale 13 wird der jeweilige Kontaktträger 1 an der nicht dargestellten Schaltwelle kontaktschlüssig angeordnet. Als Verdrehsicherung und zur dauerhaften mechanischen Fixierung sind an der Innenseite der Halbschale 13, also an der der Schaltwelle zugewandten Seite, mehrere geometrisch speziell geformte Zapfen 14 angebracht, die sich in an der Schaltwelle vorgesehene Sackbohrungen großflächig abstützen.

Claims (3)

  1. Stufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators,
    aufweisend einen Isolierstoffzylinder, an dessen Innenseite feste, beschaltbare Stufenkontakte angeordnet sind,
    sowie mindestens eine im Inneren angeordnete Schaltwelle, die durch Antriebsmittel drehbar ist und an der eine Kontakteinheit oder übereinander für mehrere Phasen mehrere Kontakteinheiten befestigbar sind, die wiederum mindestens einen Schaltkontakt aufweisen, mittels dem bzw. der die festen Stufenkontakte beschaltbar sind, wobei jede Kontakteinheit formschlüssig lagefixiert und durch ein außerhalb der Schaltwelle verlaufendes Befestigungsmittel an dieser befestigbar ist,
    und wobei die Kontakteinheit (2) aus mehreren identisch aufgebauten Kontaktträgern (1) gebildet wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die einzelnen Kontaktträger (1) jeweils mit einer an die geometrische Form der Schaltwelle anpassbaren Bügelschelle (3) an der Schaltwelle fixierbar sind,
    dass die Kontaktträger (1), auf der Schaltwelle zugewandten Seite, mindestens zwei Zapfen (14) aufweisen, die sich in an der Schaltwelle vorgesehenen Sackbohrungen großflächig abstützen, derart, dass die gesamte Kontakteinheit (2) damit vor Verdrehung gesichert ist, und dass die einzelnen Kontaktträger (1) jeweils mehrere Stifte (11) und Sackbohrungen (12) aufweisen, die derart zueinander positioniert sind, dass die Stifte (11) der jeweiligen Oberseite des einen Kontaktträgers (1) mit den Sackbohrungen (12) der entsprechenden Unterseite eines weiteren Kontaktträgers (1) in Eingriff gebracht werden können, so dass damit mindestens zwei Kontaktträger (1) zu einer Kontakteinheit (2) zusammensteckbar sind.
  2. Stufenschalter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die jeweiligen Enden der Bügelschellen (3) in an den Kontaktträgern (1) vorgesehenen Klötzen (4) aufgenommen und mittels Befestigungsmitteln (5) dauerhaft gesichert werden.
  3. Stufenschalter nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an beiden Seitenflächen eines jeden Kontaktträgers (1) nach oben und unten gerichtete Rastnasen (9) vorgesehen sind, die untereinander um wenige 10tel mm versetzt angeordnet sind.
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DE (1) DE102011008964B4 (de)
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