DE2822510A1 - VACUUM CIRCUIT SWITCH - Google Patents
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Description
Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha, Möhlstraße37Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha, Möhlstrasse 37
D-8OOO München 80D-8OOO Munich 80
Tokyo, JapanTokyo, Japan
Tel.: 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoidTel .: 089 / 982085-87 Telex: 0529802 hnkld Telegrams: ellipsoid
2 3. Hai 19782 3rd shark 1978
Vakuumschutz schalterVacuum protection switch
Die Erfindung betrifft einen Vakuumschutzschalter mit niedriger Stromzerhackereigenschaft und hoher Unterbrechungsleistung, der zwei Kontaktelektroden mit geringer Abbrandgröße aufweist.The invention relates to a vacuum circuit breaker with low Current chopping property and high interruption capacity, which has two contact electrodes with a small amount of erosion.
Bisherige Schutzschalter dieser Art enthalten eine Kontaktelektrode mit einem Hauptkontaktelement, das fest an einem Hilfskontaktelement angebracht ist und mit diesem eine Stufe festlegt, wobei im Außenumfangsteil des Hilfs(kontakt)elements eine Anzahl von.spiralförmigen Schlitzen vorgesehen ist, welche dieses Element axial von der Kontaktelektrode durchsetzen. Beim Unterbrechen eines Stroms entsteht über das gegenüberstehende Hauptkontaktelement ein elektrischer Lichtbogen, der unter der Wirkung einer elektromagnetischen Kraft, die aufgrund des Stromflußes durch die Kontaktelektrode entsteht und den Lichtbogen beeinflußt, längs der Spiralschlitze gleichmäßig zum Außenumfang des Hilfselements getrieben, wird. Der Lichtbogen wird dabei schließlich gelöscht.Previous circuit breakers of this type contain a contact electrode with a main contact element that is firmly attached to an auxiliary contact element is attached and defines a step with this, wherein in the outer peripheral part of the auxiliary (contact) element a Number of spiral-shaped slots is provided, which axially penetrate this element from the contact electrode. When a current is interrupted, an electrical arc occurs across the opposite main contact element, the under the action of an electromagnetic force that arises due to the flow of current through the contact electrode and the Arc influenced, driven along the spiral slots evenly to the outer circumference of the auxiliary element, is. The arc will eventually be deleted.
Bl/vl/eg ~4 Bl / vl / eg ~ 4
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Bei der Unterbrechung von mittleren und schwachen Strömen werden nur die Hauptkontaktelemente für eine derartige Stromunterbrechung aktiviert, während der entstehende Lichtbogen wegen des Vorhandenseins der zwischen beiden Kontaktteilen gebildeten Stufe kaum zum Umfang des Hilfskontaktteils hinausreichen kann. Unter diesen Bedingungen erfährt der eine kleine Oberfläche besitzende Hauptkontaktteil einen starken Verschleiß, wodurch die Betriebslebensdauer des Vakuumschutzschalters stark verkürzt wird, während der Hilfskontaktteil kaum abgenutzt wird.When medium and low currents are interrupted, only the main contact elements are used for such Current interruption activated while the arcing occurs because of the presence of the between two contact parts formed level can hardly extend beyond the scope of the auxiliary contact part. Experienced under these conditions the main contact part, which has a small surface area, is subject to severe wear, thereby reducing the service life of the Vacuum circuit breaker is greatly shortened, while the auxiliary contact part is hardly worn.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines verbesserten und zweckmäßigen Vakuumschutzschalters mit langer Betriebslebensdauer aufgrund einer möglichst optimalen Ausnutzung der Oberfläche einer Kontaktelektrode und Verhinderung einer Ausbreitung des Abbrands auf einen Hauptkontaktteil zu, während dabei die geringe Stromzerhackerfähigkeit in einem Bereich von hohen bis zu niedrigen Strömen erhalten bleiben soll.The object of the invention is thus to create an improved and expedient vacuum circuit breaker with a long Service life due to the best possible utilization of the surface of a contact electrode and prevention a spread of the erosion to a main contact part, while the low current chopping ability in one Range from high to low currents should be maintained.
Dieser Schutzschalter soll außerdem einen beim öffnen entstehenden Lichtbogen effektiv löschen können.This circuit breaker should also cause an opening when it is opened Can effectively extinguish arcs.
Diese Aufgabe wird bei einem Vakuumschutzschalter der angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß er zwei einander gegenüberstehende, trennbar in gegenseitige Berührung bringbare, kreisförmige Kontaktelektroden aufweist, von denen mindestens eine einen zentralen, kreisförmigen, flachen Teil, der mit der anderen Kontaktelektrode in Berührung bringbar und von ihr trennbar ist, sowie einen vom Außenumfang dieses flachen Teils radial nach außen abgehenden, sich verjüngenden bzw. konischen Teil aufweist, daß von einer Stelle innerhalb des flachen Elektroden-Teils Nutmittel radial nach außen verlaufen, die am Außenumfang des konischen Elektroden-Teils enden, undThis object is achieved in a vacuum circuit breaker of the specified type according to the invention in that it has two mutually having opposing, separable into mutual contact, circular contact electrodes, of which at least one a central, circular, flat part which can be brought into contact with the other contact electrode and can be separated from it, as well as a tapering or conical part has that groove means extend radially outward from a point within the flat electrode part, which end at the outer circumference of the conical electrode part, and
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daß Mittel vorgesehen sind, um einen beim Trennen der beiden Kontaktelektroden am flachen Elektroden-Teil entstehenden Lichtbogen zum Außenumfang des konischen Elektroden-Teils zu verdrängen.that means are provided in order to avoid a resulting when separating the two contact electrodes on the flat electrode part To displace the arc to the outer circumference of the conical electrode part.
Vorzugsweise kann das Nutmittel eine Anzahl von Spiralnuten umfassen, deren Enden in gleichen Winkelabständen voneinander im zentralen flachen Elektrodenteil angeordnet sind.Preferably, the groove means can comprise a number of spiral grooves, the ends of which are equiangularly spaced from one another are arranged in the central flat electrode part.
Vorteilhaft können die verschiedenen Nuten spiralig radial auswärts verlaufen, so daß die die Kontaktelektrode axial unterteilen bzw. durchsetzen.The various grooves can advantageously run radially outwards in a spiral, so that the contact electrode is axially subdivide or enforce.
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The following is a preferred embodiment of the invention in comparison to the prior art explained in more detail with reference to the accompanying drawing. Show it:
Fig. 1a eine Schnittansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels für bisher übliche Kontaktelektroden bei einem Vakuumschutzschalter,1a shows a sectional view to illustrate an example of contact electrodes conventionally used up to now with a vacuum circuit breaker,
Fig. 1b eine Fig. 1a ähnelnde Darstellung eines anderen Beispiels für bisher übliche Kontaktelektroden,FIG. 1b shows a representation similar to FIG. 1a of another example of previously customary contact electrodes,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Vakuumschutzschalter mit Merkmalen nach der Erfindung und2 shows a longitudinal section through a vacuum circuit breaker with features according to the invention and
Fig. 3 eine Aufsicht auf eine der Kontaktelektroden gemäß Fig. 3, in Richtung der Pfeile III-III gesehen. 3 shows a plan view of one of the contact electrodes according to FIG. 3, seen in the direction of arrows III-III.
In den Fig. 1a und 1b sind zwei Beispiele für bisher übliche Kontaktelektroden bei Vakuumschutzschaltern dargestellt. Gemäß Fig. 1a ist ein Hauptkontaktteil 100 fest an einem Hilfskontaktteil 200 angebracht, der unter Bildung einer Stufe mit einemIn FIGS. 1a and 1b, two examples of previously customary contact electrodes in vacuum circuit breakers are shown. According to Fig. 1a is a main contact part 100 fixed to an auxiliary contact part 200 attached, forming a step with a
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Elektrodenstab 300 mit diesem verbunden ist. Gemäß Fig. 1b ist der Hauptkontaktteil 100 teilweise in den Hilfskontaktteil 200 eingelassen, der seinerseits ebenfalls mit einem Elektrodenstab 300 verbunden ist. Der Hauptkontaktteil 100 ragt etwas über den Hilfskontaktteil 200 hinaus und bildet mit diesem eine Stufe.Electrode rod 300 is connected to this. According to Fig. 1b, the main contact part 100 is partially in the auxiliary contact part 200, which in turn is also connected to an electrode rod 300. The main contact part 100 protrudes somewhat beyond the auxiliary contact part 200 and forms a step with this.
In beiden Fällen besteht der Hauptkontaktteil 100 aus einem elektrisch leitenden Material mit geringem Stromzerhackervermögen, während der Hilfskontaktteil 200 aus einem elektrisch leitenden Material mit hohem Stromzerhackervermögen und hoher Stromunterbrechungsfähigkeit besteht. Beispielsweise kann der Hilfskontaktteil 200 aus Kupfer bestehen.In both cases, the main contact part 100 consists of an electrically conductive material with a low current chopping capacity, while the auxiliary contact part 200 consists of an electrical conductive material with high current chopping capacity and high current interruption capacity. For example, can the auxiliary contact part 200 are made of copper.
Infolge des Vorhandenseins der Stufe zwischen den Kontaktteilen 100 und 200 wird der Hilfskontaktteil 200 an einer Berührung mit einem nicht dargestellten, dem Hauptkontaktteil 100 gegenüberliegenden Hauptkontaktteil gehindert, auch wenn der mit dem Hilfskontaktteil 200 unterlegte Hauptkontaktteil 100 mehr oder weniger stark abbrennt.Due to the presence of the step between the contact parts 100 and 200, the auxiliary contact part 200 becomes on one Prevented contact with a main contact part (not shown) opposite the main contact part 100, even if the main contact part 100 underlaid with the auxiliary contact part 200 burns down to a greater or lesser extent.
Weiterhin ist der Hilfskontaktteil 200 in beiden Fällen mit radial nach außen gerichteten Spiralnuten versehen, durch die ein bei der Trennung der gegenüberstehenden Hauptkontaktteile zwischen diesen entstehender Lichtbogen durch eine den Lichtbogen beeinflussende elektromagnetische Kraft, die aufgrund eines Stromflußes über die Kontaktelektroden entsteht, gleichmäßig (smoothly) radial auswärts zum Hilfskontaktteil 200 verdrängt wird. Hierdurch wird die Unterbrechung des betreffenden Stroms erleichtert. Der Vorgang der radial nach außen erfolgenden Verlagerung des Lichtbogens wird im folgenden auch als "Lichtbogenverdrängung" bezeichnet.Furthermore, the auxiliary contact part 200 is with in both cases provided radially outwardly directed spiral grooves, through which one in the separation of the opposing main contact parts between these arcing caused by an electromagnetic force influencing the arc, which due to a current flow over the contact electrodes arises, evenly (smoothly) radially outwards to the auxiliary contact part 200 is displaced. This facilitates the interruption of the relevant current. The process of the radial after Outside displacement of the arc is also referred to below as "arc displacement".
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Die bisherigen Kontaktelektroden, wie sie in den Fig. 1a und 1b dargestellt sind, sind jedoch insofern nachteilig, als es die zwischen Haupt- und Hilfskontaktteil 100 bzw. 200 bestehende Stufe schwierig macht, den Lichtbogen - außer bei der unterbrechung starker Ströme - zur Hilfselektrode hin zu treiben.The previous contact electrodes, as shown in FIGS. 1a and 1b, are disadvantageous in that it is between the main and auxiliary contact part 100 or 200 Existing stage makes it difficult to transfer the arc to the auxiliary electrode - except when high currents are interrupted to drift there.
Genauer gesagt: mittlere und schwache Ströme werden lediglich durch den Hauptkontaktteil 100 unterbrochen, wobei ein entstehender Lichtbogen kaum zum Hilfskontaktteil 200 gedrängt wird. Infolgedessen erfährt der Hauptkontaktteil 100 eine starke Abnützung und einen starken Abbrand. Der eine kleine Oberfläche besitzende Hauptkontaktteil 100 wird somit unter Verkürzung der Betriebslebensdauer des zugeordneten Vakuumschutzschalters abgebrannt, während der Hilfskontaktteil 200 kaum verschleißt. Die Erfindung bezweckt nun die Ausschaltung der vorstehend geschilderten Nachteile des Stands der Technik durch Schaffung eines Vakuumschutzschalters mit zwei einander gegenüberstehenden, trennbaren Kontaktelektroden, von denen mindestens eine mit einem flachen Elektrodenteil versehen ist, der trennbar mit der anderen Kontaktelektrode in Berührung bringbar ist, wobei sich an den flachen Elektrodenteil ein sich verjüngender bzw. konischer, von der Gegenelektrode hinweg geneigter Elektrodenteil anschließt und wobei Nuten von einer Stelle innerhalb des flachen Elektrodenteils über die Fläche des konischen Elektrodenteils zu dessen Außenumfang verlaufen. More precisely: medium and weak currents are only interrupted by the main contact part 100, with a the resulting arc is hardly pushed to the auxiliary contact part 200. As a result, the main contact part 100 experiences heavy wear and tear and heavy burn-off. The main contact part 100 having a small surface area thus becomes while shortening the service life of the associated vacuum circuit breaker burned down, while the auxiliary contact part 200 hardly worn. The invention now aims to eliminate the disadvantages of the prior art outlined above technology by creating a vacuum circuit breaker two opposing, separable contact electrodes, at least one of which is provided with a flat electrode part is, which can be brought into contact separably with the other contact electrode, being attached to the flat electrode part a tapering or conical electrode part inclined away from the counter electrode adjoins it and with grooves of a point within the flat electrode part over the surface of the conical electrode part to the outer circumference thereof.
In Fig. 2 ist ein Vakuumschutzschalter gemäß der Erfindung dargestellt. Die dargestellte Ausführungsform umfaßt einen feststehenden Elektrodenstab 10, der unter Abdichtung einen elektrisch isolierenden Deckel durchsetzt, welcher das eine offene Ende eines elektrisch leitenden Gehäuses vakuumdicht verschließt, eine kreisförmige, feststehende Kontaktelektrode 12, die elektrisch und mechanisch mit dem feststehenden ElektrodenstabIn Fig. 2, a vacuum circuit breaker according to the invention is shown. The illustrated embodiment comprises a stationary electrode rod 10, which is electrically sealed penetrating insulating cover, which closes one open end of an electrically conductive housing vacuum-tight, a circular, fixed contact electrode 12 electrically and mechanically connected to the fixed electrode rod
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verbunden ist, eine kreisförmige, bewegbare Kontaktelektrode 14, welche der feststehenden Kontaktelektrode 12 gegenübersteht und mit dieser in Berührung bringbar und von ihr trennbar ist, sowie einen bewegbaren Elektrodenstab 16, der unter Abdichtung ein geschlossenes Ende eines Balgens durchsetzt, der seinerseits an einem an der gegenüberliegenden Gehäuseseite vorgesehenen, elektrisch isolierenden Deckel zum vakuumdichten Verschließen des anderen offenen Gehäuseendes befestigt ist.is connected, a circular, movable contact electrode 14 which faces the stationary contact electrode 12 and can be brought into contact with and separated from it, as well as a movable electrode rod 16, the penetrating a closed end of a bellows under seal, which in turn on one at the opposite Electrically insulating cover provided on the housing side for vacuum-tight closing of the other open end of the housing is attached.
Die Elektrodenteile 12 und 14 bestehen aus einem elektrisch leitenden Material mit geringem Stromzerhackervermögen, beispielsweise aus einer Kupferliegierung und/oder einem Werkstoff, wie Wismut/ Tellur, Antimon, Graphit, Karbid sowie Elementen der Eisengruppe.The electrode parts 12 and 14 consist of an electric conductive material with low current chopping capacity, for example made of a copper alloy and / or a material, such as bismuth / tellurium, antimony, graphite, carbide and elements of the iron group.
Die beiden Kontaktelektroden 12 und 14 gemäß Fig. 2 besitzen einander identische Gestalt. Jede Elektrode 12, 14 umfaßt eine zentrale, kreisförmige Vertiefung 18 mit einem größeren Durchmesser als dem des betreffenden Elektrodenstabs 10 bzw. 14, einen flachen Elektrodenteil 20 in Form einer die zentrale Vertiefung 18 umschließenden Ringfläche sowie einen ringförmigen, sich verjüngenden bzw. konischen Elektrodenteil 22, welcher den Umfangsrandteil der betreffenden Kontaktelektrode 12, 14 bildet. Der konische Teil 22 erstreckt sich radial auswärts unter einem geeigneten Neigungswinkel zum flachen Elektrodenteil 20, so daß er Abstand zur Gegenelektrode besitzt.The two contact electrodes 12 and 14 according to FIG. 2 have an identical shape to one another. Each electrode 12, 14 includes a central, circular recess 18 with a larger diameter than that of the relevant electrode rod 10 or 14, a flat electrode part 20 in the form of an annular surface surrounding the central recess 18 and an annular, tapering or conical electrode part 22, which is the peripheral edge part of the relevant contact electrode 12, 14 forms. The conical portion 22 extends radially outward at a suitable inclination angle to the flat Electrode part 20 so that it is at a distance from the counter electrode.
Wie am besten aus Fig. 3 hervorgeht, verlaufen mehrere Spiralnuten 24 von ihren Innenenden 24a aus, die in gleichen Winkelabständen voneinander auf einem mit der Kontaktelektrode konzentrischen Kreis innerhalb des zentralen flachen Elektrodenteils 12 liegen, radial auswärts bis zu ihren den Ümfangsrand desAs best seen in Fig. 3, there are several spiral grooves 24 from their inner ends 24a, which are at equal angular distances from one another on a concentric with the contact electrode Circle within the central flat electrode part 12 lie, radially outwards to their the circumferential edge of the
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konischen Teils 22 erreichenden Außenenden. In Fig. 3 sind vier Spiralnuten dargestellt, welche sich über die gesamte Dicke der betreffenden Kontaktelektrode erstrecken, so daß sie diese in Axialrichtung jeweils in getrennte Abschnitte bzw. Segmente unterteilen. Ein weiterer, gemäß Fig. 3 konzentrisch zur zentralen Vertiefung 18 liegender Kreis 20a bildet die Grenze zwischen dem flachen und dem konischen Elektrodenteil 20 bzw. 22. Der konischen Teil 20 geht also von dieser Grenzlinie aus.conical part 22 reaching outer ends. In Fig. 3 four spiral grooves are shown, which extend over the entire Thickness of the relevant contact electrode extend so that they each in the axial direction in separate sections or subdivide segments. Another circle 20a lying concentrically to the central recess 18 according to FIG. 3 forms the boundary between the flat and the conical electrode part 20 or 22. The conical part 20 is therefore possible from this borderline.
Beim Öffnen oder Schließen der Kontaktelektroden 12 und 14 fließt ein Strom durch beide Kontaktelektroden über einen in Fig. 2 durch die gestrichelte Linie L angedeuteten Strompfad. Infolgedessen wird ein über die gegenüberstehenden flachen Elektrodenteile 20 entstehender Lichtbogen durch die Wirkung der aufgrund dieses Stroms entstehenden elektromagnetischen Kraft schnell zum ümfangsrand 20a des flachen Elektrodenteils 22 verlagert. Danach kann sich der Lichtbogen ohne weiteres längs der Spiralnuten 24 zum konischen Elektrodenteil 22 bewegen.When the contact electrodes 12 and 14 are opened or closed, a current flows through both contact electrodes via one in Fig. 2 by the dashed line L indicated current path. As a result, one becomes over the opposite Flat electrode parts 20 resulting arc through the action of the electromagnetic generated due to this current Force quickly shifted to the circumferential edge 20a of the flat electrode part 22. After that, the arc can occur without another move along the spiral grooves 24 to the conical electrode part 22.
Aufgrund der beschriebenen Ausbildung wird der Lichtbogen, auch ein durch einen schwachen Strom erzeugter Lichtbogen, schnell zum konischen Elektrodenteil geführt, um in diesem vernichtet zu werden. Auf diese Weise kann ein Abbrand des flachen Elektrodenteils 20 mit kleiner Oberfläche vermieden werden, woraus sich eine längere Betriebslebensdauer des Vakuumschutzschalters ergibt.Due to the design described, the arc, including an arc generated by a weak current, is quickly led to the conical electrode part to be destroyed in this. In this way, the flat electrode part 20 with a small surface avoided resulting in a longer service life of the vacuum circuit breaker.
Da die Kontaktelektrode außerdem den konischen Teil aufweist, ist ihre Oberfläche im Vergleich zu einer Kontaktelektrode, die nur den flachen Abschnitt aufweist, vergrößert. Da sich weiterhin die Spiralnuten bis dicht an den zentralen Teil der Kontaktelektrode heran erstrecken, wird ein am flachen Elek-Since the contact electrode also has the conical part, its surface area is increased compared with a contact electrode having only the flat portion. That I If the spiral grooves continue to extend right up to the central part of the contact electrode, a flat elec-
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trodenteil auftretender Lichtbogen praktisch gleichmäßig verteilt und zum konischen Elektrodenteil hin verlagert. Die Ausbreitungsfläche für den Lichtbogen ist also vergrössert, was zu einer Erhöhung der Unterbrechungsleistung beiträgt. Electrode part occurring arc practically evenly distributed and shifted towards the conical electrode part. The spreading area for the arc is thus enlarged, which contributes to an increase in the interruption capacity.
Da außerdem die gesamte Kontaktelektrode einstückig aus einem geeigneten, elektrisch leitenden Material mit niedrigem Stromzerhackervermögen besteht, besitzt der solche Kontaktelektroden enthaltende Vakuumschutzschalter ein geringes Stromzerhackervermögen über den gesamten Stroinbereich hinweg.In addition, since the entire contact electrode is made in one piece from a suitable, electrically conductive material with low Current chopping ability exists, the vacuum circuit breaker containing such contact electrodes has a small one Current chopping ability across the entire stroke range.
Obgleich vorstehend nur eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben ist, sind dem Fachmann selbstverständlich verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird. Beispielsweise kann der im flachen Elektrodenteil befindliche Abschnitt jeder Spiralnut einen derart konkaven Querschnitt besitzen, daß ein überspringen des Lichtbogens verhindert wird. Wahlweise kann jede Spiralnut auch in die zentrale Vertiefung der Kontaktelektrode hineinreichen. Darüberhinaus können auch mehr als vier Spiralnuten vorgesehen sein.Although only one presently preferred embodiment of the invention is shown and described above, the Of course, various changes and modifications are possible without departing from the scope of the invention will. For example, the portion of each spiral groove located in the flat electrode part can have such a concave cross section have that the arc is prevented from jumping. Optionally, each spiral groove can also be used in the central one Reach into the recess of the contact electrode. In addition, more than four spiral grooves can also be provided.
Zusammenfassend wird mit der Erfindung also ein Vakuumschutzschalter mit kreisförmigen Kontaktelektroden geschaffen, die jeweils einen flachen Teil mit einer zentralen Vertiefung, einen den Umfangsteil der Elektrode bildenden, sich verjüngenden bzw. konischen Teil und vier Spiralnuten aufweisen, die von einer Stelle innerhalb des -flachen Elektrodenteils radial auswärts zum konischen Elektrodenteil verlaufen und welche die Kontaktelektrode axial durchsetzen.In summary, the invention thus provides a vacuum circuit breaker created with circular contact electrodes, each having a flat part with a central recess, have a tapered or conical portion forming the peripheral portion of the electrode and four spiral grooves extending from a point within the -flat electrode part radially outwards run to the conical electrode part and which axially penetrate the contact electrode.
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LeerserteEmptied
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| OAP | Request for examination filed | ||
| OD | Request for examination | ||
| 8228 | New agent |
Free format text: KERN, R., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN |
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| 8235 | Patent refused |