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Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Bei Niederspannungsschaltgeräten, welche einen Handschaltknopf aufweisen, daher ein manuell bedienbares Element zum Schließen der Schaltkontakte und Bilden eines leitenden Strompfades durch das Schaltgerät, wird meist ein beweglicher Schaltkontakt, welcher mit dem Handschaltknopf mechanisch gekoppelt ist, durch die Bewegung des Handschaltknopfs kontinuierlich an einen gehäusefesten Schaltkontakt angenähert, bis die beiden Schaltkontakte mechanisch aneinander anliegen. Das Öffnen der Kontakte, sprich das Ausschalten des Schaltgerätes erfolgt entsprechend durch ein Bewegen des betreffenden Handschaltknopfes in entsprechende Richtung, was ein ebenso kontinuierliches Entfernen der Kontakte zur Folge hat. Dabei besteht sogar die Möglichkeit seitens eines Benutzers, durch Festhalten des Handschaltknopfes in einer beliebigen Zwischenstellung auch die Kontakte in einer entsprechenden Zwischenstellung zu halten.
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Sofern an dem betreffenden Schaltgerät ein elektrisches Potential anliegt, kommt es bei einer bestimmten Annäherung der beiden Schaltkontakte zur Bildung eines Lichtbogens. Dies stellt bei ausreichend geringer Spannung und sofern lediglich Verbraucher angeschlossen sind, welche nur zu einem geringen Stromfluss über das Schaltgerät führen, in der Regel kein Problem dar.
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Bei höheren Spannungen bzw. höheren Strömen, beispielsweise bei 600V und 100A, kann ein derartiger Lichtbogen, welcher im Zuge eines zu langsamen manuellen Trennens der Kontakte entsteht, jedoch zu erheblichen Schäden an dem betreffenden Schaltgerät führen. Sofern während des Ausschaltvorganges ein entsprechend hoher Strom über das betreffende Schaltgerät fließt, kann der durch ein langsames manuelles Öffnen der Kontakte gebildete Lichtbogen nicht nur zu einem Totalverlust des betreffenden Schaltgeräts führen, sondern darüber hinaus einen Brand auslösen.
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Es sind Schaltgeräte bekannt, welche eine sog. Sprungausschaltfunktion aufweisen. Dabei werden die Schaltkontakte beim manuellen Abschalten unabhängig von der Art bzw. Geschwindigkeit mit welcher ein Bediener einen Handschaltknopf betätigt, sprungartig getrennt. Derartige Sprungausschaltfunktionen sind jedoch vornehmlich im Bereich sehr großer Leistungsschalter, wie diese etwa in Umspannwerken zum Einsatz kommen, üblich. Derartige Schaltgeräte weisen separat aufzuladende Federspeicher auf, welche zum Schließen bzw. Öffnen der Kontakte verwendet werden, wobei die Anwendung der betreffenden Technologie im Bereich kompakter Schaltgeräte kaum möglich ist, da eine Integration der betreffenden Technik in den kompakten Gehäusen nicht möglich ist.
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Aus der deutschen Auslegeschrift
DE 21 38 380 B2 ist ein Schutzschalter, insbesondere Leitungsschutzschalter bekannt, mit einem drehbar um eine ortsfeste Achse gelagerten Kipphebel zur Handbetätigung, der mit einem starren Arm auf eine starre Klinke, welche in einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Kipphebels beweglich geführt ist, gleitend einwirkt, wobei im Übergang in die Einschaltstellung die Klinke eine Rückstellfeder spannt und Kontaktteil und Gegenkontaktteil abgefedert schließt und dabei mit ihrem einen Ende auf einem durch Selbstauslöser beeinflußbaren Gegenglied zum Verklinken aufliegt. Die starre Klinke ist nur in Öffnungsrichtung federbefestigt, und das Gegenkontaktteil ist von einer eigenen Kontaktdruckfeder abgefedert.
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Aus der US-Patentschrift
US 4,618,745 A ist ein Schaltgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 bekannt. Bei diesem Schaltgerät wird eine Verklinkung der Klinkenauflage mit der Klinke bei einer Überlastbedingung mittels eines elektromagnetischen Mechanismus bewirkt. Die Klinkenauflage wird durch einen aufwendigen Feder-Mechanismus nach dem Trennen der Kontakte wieder in eine Freigabeposition zum automatischen Lösen der Verklinkung bewegt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltgerät der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem die genannten Nachteile vermieden werden können, welches ein sicheres Abschalten des Schaltgeräts ermöglicht, welches einen kompakten Aufbau aufweist und welches einfach herstellbar ist.
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Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht.
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Dadurch kann ein sicheres Abschalten des Schaltgeräts, daher eine sichere Kontakttrennung erzielt werden, welche unabhängig ist von der Geschwindigkeit, mit welcher ein Benutzer den Handschalthebel bedient. Das betreffende Schaltgerät kann dabei mit kompakten Abmessungen ausgeführt werden und weist eine geringe Anzahl erforderlicher Teile auf.
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Die Unteransprüche betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Ausdrücklich wird hiermit auf den Wortlaut der Patentansprüche Bezug genommen, wodurch die Ansprüche an dieser Stelle durch Bezugnahme in die Beschreibung eingefügt sind und als wörtlich wiedergegeben gelten.
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Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen lediglich bevorzugte Ausführungsformen beispielhaft dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt:
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1 eine gegenständliches Schaltgerät im Aufriss in eingeschaltetem Zustand ohne oberer Gehäuseschale;
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2 das Schaltgerät gemäß 1, wobei der Handschalthebel aus der Ein-Stellung wegbewegt ist und sich das Schaltgerät nach wie vor im eingeschalteten Zustand befindet;
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3 das Schaltgerät gemäß 1 im ausgeschalteten Zustand;
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4 eine Detailansicht des Schaltgeräts gemäß 1 mit teilweise im Schnitt dargestellter oberer Gehäuseschale;
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5 die obere Gehäuseschale des Schaltgeräts gemäß 1 im Aufriss;
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6 die Anordnung aus Schaltschloss, Kontaktarm und Handschalthebel des Schaltgeräts gemäß 1 im eingeschalteten Zustand im Aufriss;
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7 die Anordnung gemäß 6 wobei der Handschalthebel aus der Ein-Stellung wegbewegt ist und die Kontakte nach wie vor verbunden sind;
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8 die Anordnung gemäß 6 im ausgeschalteten Zustand; und
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9 die Anordnung gemäß 6 in axonometrischer Ansicht.
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Die 1 bis 3 zeigen jeweils eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines Schaltgeräts 1, insbesondere Schutzschaltgeräts, mit einem gehäusefesten Kontakt 6 und einem beweglichen Kontakt 4, wobei der bewegliche Kontakt 4 an einem, beweglich in dem Schaltgerät 1 angeordneten, Kontaktarm 3 angeordnet ist, wobei der bewegliche Kontakt 4 zur Kontaktierung des gehäusefesten Kontakts 6 und Bildung eines leitenden Strompfads durch das Schaltgerät 1 vorgesehen ist, wobei das Schaltgerät 1 ein Schaltschloss 2 aufweist, welches mit dem Kontaktarm 3 verbunden ist, wobei das Schaltschloss 2 eine Klinke 20 und eine Klinkenauflage 22 aufweist, wobei die Klinkenauflage 22 eine Verklinkungsstelle 24 zum Verklinken der Klinke 20 mit der Klinkenauflage 22 aufweist, wobei das Schaltgerät 1 weiters einen Handschalthebel 7 aufweist, welcher Handschalthebel 7 zur Kontaktierung des beweglichen Kontakts 4 mit dem gehäusefesten Kontakt 6 mit dem Kontaktarm 3 verbunden ist, wobei an der Klinkenauflage 22 weiters eine Schubstange 10 beweglich gelagert ist, wobei die Schubstange 10 an einem Vorsprung 11 des Handschalthebels 7 anliegt, wenn der Handschalthebel 7 in der Stellung kontaktierter Kontakte 4, 6 angeordnet ist, und wobei eine Betätigung des Handschalthebels 7 – zum Trennen des beweglichen Kontakts (4) von dem gehäusefesten Kontakt 6 – die Schubstange 10 bewegt und derart die Verklinkung der Klinkenauflage 22 mit der Klinke 20 löst.
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Die 4 bis 9 zeigen Detail des betreffenden Schaltgeräts 1.
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Dadurch kann ein sicheres Abschalten des Schaltgeräts 1, daher eine sichere Kontakttrennung erzielt werden, welche unabhängig ist von der Geschwindigkeit, mit welcher ein Benutzer den Handschalthebel 7 bedient. Das betreffende Schaltgerät 1 kann dabei mit kompakten Abmessungen ausgeführt werden und weist eine geringe Anzahl erforderlicher Teile auf.
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Die gegenständliche Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät 1, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass das Schaltgerät 1 als Schutzschaltgerät bzw. als sog. Selbstschalter ausgebildet ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Schaltgerät 1 etwa als Leitungsschutzschalter oder Leistungsschalter ausgebildet ist. Bevorzugt ist das Schaltgerät 1 als kompaktes Niederspannungsschutzschaltgerät ausgebildet.
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Das Schaltgerät 1 weist dabei entsprechend der bevorzugten Ausbildung zumindest einen Auslöser 33 auf. In den 1 bis 3 ist jeweils ein elektromagnetischer Auslöser 33 dargestellt, etwa ein Kurzschlussauslöser. Es kann zudem ein in bekannter Weise ausgebildeter thermischer Auslöser, etwa ein Bimetallauslöser zur Überstromauslösung, vorgesehen sein. Weiters kann vorgesehen sein, die betreffenden Auslöser 33 zu Kombinieren.
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Das Schaltgerät 1 weist ein Gehäuse 14 aus Isolierstoff auf, welches bevorzugt zweiteilig ausgebildet ist, und zwei Gehäusehälften bzw. Gehäuseschalen aufweist. In den 1 bis 3 ist die sog. untere Gehäusehälfte 28 dargestellt. In den 4 und 5 ist die obere Gehäusehälfte 27 dargestellt.
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Das Schaltgerät 1 weist zumindest einen beweglichen Kontakt 4, sowie wenigstens einen gehäusefesten Kontakt 6 auf. Gemäß der dargestellten bevorzugten Ausführungsform weist das Schaltgerät 1 eine sog. Doppelunterbrechung auf, und weist folglich zwei bewegliche Kontakte 4 sowie zwei gehäusefeste Kontakte 6 auf, welche jedoch einer einzigen Schaltstrecke zugeordnet sind.
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Wenn der wenigstens eine bewegliche Kontakt 4 mit dem wenigstens einen gehäusefesten Kontakt 6 in elektrisch leitender Verbindung steht, besteht ein elektrisch leitender Strompfad durch das Schaltgerät 1. Das Schaltgerät 1 weist zwei Anschlussklemmen 18, 19 auf. Sofern keine derartige elektrisch leitende Verbindung durch bzw. über das Schaltgerät 1 besteht, wird dieses als ausgeschaltet bezeichnet bzw. als ausgeschalteter Zustand. Sofern die entsprechende leitende Verbindung besteht, wird dies als eingeschaltet bzw. eingeschalteter Zustand bezeichnet. Die Übergänge zwischen den beiden Zuständen werden entsprechend, und wie üblich, als Einschalten bzw. Ausschalten des Schaltgeräts 1 bezeichnet. Synonym kann auch die Bezeichnung geschlossene Kontakte 4, 6 für eingeschaltet, sowie geöffnete Kontakte 4, 6 für ausgeschaltet verwendet werden.
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Der wenigstens eine bewegliche Kontakt 4 ist an einem beweglichen Kontaktarm 3 angeordnet. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform weist der Kontaktarm 3 zwei bewegliche Kontakte 4 auf, die an jeweils parallelen gabelförmigen Fortsätzen 23 des Kontaktarmes 3, welcher in dieser Ausführung auch als Kontaktbrücke bzw. Schaltbrücke gezeichnet werden kann, angeordnet sind.
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Das Schaltgerät 1 weist ein sog. Schaltschloss 2 auf. Das Schaltschloss 2 ist eine mechanische Anordnung, welche die Bewegungen des Kontaktarmes 3 steuert. Das Schaltschloss 2 weist in der bevorzugten und dargestellten Ausführungsform neben dem Kontaktarm 3 weiters eine Klinke 20 und eine Klinkenauflage 22 auf. Die 4, 6, 7, 8 und 9 zeigen die entsprechenden Baugruppen gelöst von den weiteren Komponenten des Schaltgeräts 1 in unterschiedlichen Ansichten.
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Bei dem gegenständlichen Schaltschloss 2 ist der Handschalthebel 7 mittels eines ersten Bügels 5 und einer, an dem ersten Bügel 5 befestigten Lasche 8 mit dem Kontaktarm 3 verbunden. Der erste Bügel 5 ist in einer Schlitzführung 9 der verschwenkbar gelagerten Klinke 20 geführt.
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Das Schaltgerät
1 weist eine Sprungausschaltmechanik zum manuell verursachten sprungartigen Trennen der Kontakte
4,
6 auf. Bis auf diese Sprungausschaltmechanik entspricht das gegenständliche Schaltschloss
2, entsprechend der bevorzugten Ausführungsform, dem Schaltschloss
2 gemäß der
EP 680 661 B1 .
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Das Schaltschloss 2 weist zwei im Wesentlichen parallele Trägerplatten 25 auf, zwischen welchen die einzelnen Komponenten gelagert sind. An der Klinkenauflage 22 ist eine Verklinkungsstelle 24 vorgesehen, an welcher die Klinke 20 eingreifen kann, zum Bilden einer sog. Verklinkung. Die Klinkenauflage 22 ist dabei schwenkbar zwischen den beiden Trägerplatten 25 gelagert. Die Klinke 20 ist bevorzugt als Metallteil ausgebildet, und ebenfalls schwenkbar zwischen den Trägerplatten 25 befestigt. An der Klinke 20, welche zwei Seitenschenkel 26 aufweist, ist eine Schlitzführung 9 angeordnet, durch welche ein Teil des, bevorzugt u-förmig gebogenen, ersten Bügels 5 greift. An dem Teil des ersten Bügels 5 und zwischen den beiden Seitenschenkeln 26 der Klinke 20 ist die Lasche 8 angeordnet, welche mit dem beweglichen Kontaktarm 3 verbunden ist.
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An der Klinkenauflage 22 ist eine Schubstange 10 beweglich gelagert. Wenn sich der Handschalthebel 7 in der Stellung kontaktierter Kontakte 4, 6 befindet, liegt die Schubstange 10 an einem Vorsprung 11 des Handschalthebels 7 auf. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Handschalthebel 7 diese Position auch einnehmen kann, ohne dass die Kontakte 4, 6 tatsächlich kontaktiert sind, etwa wenn es im Rahmen der sog. Freiauslösung bei plombiertem Handschalthebel 7 zu einer Auslösung des Schaltgeräts 1 und Trennen der Kontakte 4, 6 kommt.
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An bzw. in dem Vorsprung 11 des Handschalthebels 7 ist bevorzugt und wie dargestellt der erste Bügel 5 gelagert. Zum Einschalten des Schaltgeräts 1 wird der Handschalthebel 7 verdreht. Dadurch ändert sich auch die Position des Vorsprungs 11 innerhalb des Schaltgeräts 1. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Handschalthebel 7 mehrteilig aufgebaut ist, und der Vorsprung 11 Teil eines Innenteils des Handschalthebels 7 ist.
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Sobald sich der Handschalthebel 7 in der eingeschalteten Position befindet, liegt die Schubstange 10 an dem Vorsprung 11 an. Hiezu weist die Schubstange 10 eine entsprechende Länge auf. Die Schubstange 10 ist dabei bevorzugt drehbeweglich an der Klinkenauflage 22 gelagert. Weiters ist die Schubstange 10 bevorzugt federbelastet an der Klinkenauflage 22 befestigt, wobei die sog. Schubstangen-Feder 13, welche bevorzugt an der Klinkenauflage 22 selbst gelagert ist, die Schubstange 10 in Richtung hin zum Handschalthebel 7 beaufschlagt.
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Die Schubstange 10 ist bevorzugt als Kunststoffteil ausgebildet und weist gemäß der dargestellten bevorzugten Ausführungsform zwei Schenkel auf, welche von der Lagerstelle zum Angriffsbereich 12 verlaufen und derart eine Durchbrechung aufspannen.
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Im eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts 1 liegt die Schubstange 10 an dem Vorsprung 11 des Handschalthebels 7 an, zwischen diesem und der Klinkenauflage 22. Es ist vorgesehen, dass aus diesem Zustand heraus eine Betätigung bzw. Verdrehung des Handschalthebels 7 die Schubstange 10 bewegt. Die Schubstange 10 bewegt weiters die Klinkenauflage 22 und verschiebt diese derart, dass die Verklinkung der Klinkenauflage 22 mit der Klinke 20 gelöst wird, wodurch es zu einem „Auslösen“ des Schaltschlosses 2 kommt, wodurch weiters die Kontakte 4, 6 getrennt werden, und zwar durch das Schaltschloss 2. Ein Festhalten des beweglichen Kontakts 4 mittels des Handschalthebels 7 in einer Position nahe dem gehäusefesten Kontakt 6 ist dadurch nicht mehr möglich. Es sei der Vollständigkeit wegen erwähnt, dass aus der beschriebenen eingeschalteten Stellung des Handschalthebels 7 heraus eine Betätigung bzw. eine Verdrehung nur in einer Richtung möglich ist, welche ein Trennen der Kontakte 4, 6 zur Folge hat bzw. haben soll.
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Die Länge der Schubstange 10 ist dabei derart zu bemessen, dass ein Lösen der Verklinkung erfolgt, noch bevor es zu einem Trennen der Kontakte 4, 6 kommt. Die 1, 4 und 6 zeigen jeweils den eingeschalteten Zustand. Die 2 und 7 zeigen ebenfalls einen Zustand mit geschlossenen Kontakten 4, 6, wobei am Handschalthebel 7 erkennbar ist, dass dieser bereits in die entsprechende, eine Kontaktöffnung verursachende Richtung bewegt ist. Dabei ist auch dargestellt, wie die Schubstange 10 bereits verschoben wurde, und mit ihr auch eine Bewegung der Klinkenauflage 22 eingeleitet wurde, welche zu einem Lösen der Verklinkung führt. Dies führt zum Zustand gemäß den 3 und 8, in welchen die Kontakte getrennt sind.
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Die Schubstange weist bevorzugt einen konkaven Angriffsbereich 12 zum Angriff an dem Vorsprung 11 des Handschalthebels 7 auf. Bevorzugt weiters der Vorsprung 11 eine Hinterscheidung auf, um ein vorzeitiges weggleiten der Schubstange 10 zu vermeiden.
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Die Kontakttrennung erfolgt bei einem gegenständlichen Schaltgerät 1 indem die Verklinkung gelöst wird. Die Verklinkungsstelle 24 ist lediglich in 9 dargestellt. Mit dem Rückschwenken des Handschalthebels 7 in die ausgeschaltete Position, wird die Klinke 20 wieder unter die Klinkenauflage 22 geschoben und es kommt zu einer erneuten Verklinkung, welche notwendig ist, um die Kontakte 4, 6 erneut schließen zu können.
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Es ist daher bevorzugt vorgesehen, dass das Gehäuse 14 des Schaltgeräts 1 einen Gehäusevorsprung 15 im Bereich der Klinkenauflage 22 aufweist, und dass die Schubstange 10, insbesondere im Bereich der Lagerung an der Klinkenauflage 22, einen Anschlagbereich 16 zum Abstützen der Klinkenauflage 22 an dem Gehäusevorsprung 15 nach dem Lösen der Verklinkung aufweist. Dadurch kann der Vorsprung 11 die Schubstange 10 und damit auch die Klinkenauflage 22 nicht zu weit von der Klinke 20 wegschieben. Dadurch kann sichergestellt werden, dass es wieder zu einem Verklinken der Klinke 20 mit der Klinkenauflage 22 kommt, wenn der Handschalthebel 7 wieder in der ausgeschalteten Stellung angelangt ist.
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Als vorteilhaft hat es sich dabei herausgestellt, dass der betreffende Gehäusevorsprung 15 eine Auslösegehäuseöffnung 17 zur Koppelung des Schaltschlosses 2 mit einem externen Auslöser berandet. Schaltgeräte 1 weisen oftmals Öffnungen in den Seitenwandungen der Gehäuse 14 auf, um mehrere derartige Schaltgeräte 1 funktional zu koppeln. Durch das Abstützen der Schubstange 10 an einem Gehäusevorsprung 15, welcher einem Zusatzzweck dient, kann der Herstellungsaufwand verringert werden. 5 zeigt einen Ausschnitt der oberen Gehäusehälfte 27 mit dem Gehäusevorsprung 15. In 4 ist dies ebenfalls dargestellt, wobei die obere Gehäusehälfte teilweise geschnitten dargestellt ist. Die Ansicht in 5 zeigt dabei den teil der oberen Gehäusehälfte 27 mit Blick in deren Innenraum, weshalb die einzelnen Teile spiegelverkehrt zur Darstellung in 4 angeordnet sind.
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Es sei darauf hingewiesen, dass das gegenständliche Schaltgerät 1 im Rahmen der sog. Freiauslösung auch bei einem Handschalthebel 7, welcher in der dem eingeschalteten Zustand entsprechenden Position fixiert ist, auslösen kann, und es dabei zu einer Trennung der Kontakte 4, 6 kommt. Die gegenständlich beschriebene Sprungausschaltmechanik betrifft die manuell verursachte Trennung der zuvor geschlossenen Kontakte 4, 6 mittels einer Betätigung des Handschalthebels 7. Die betreffende Betätigung kann ungeachtet des Begriffs „manuell“ auch mittels eines externen mechanischen Aktuators erfolgen, welcher den Handschalthebel 7 antreibt.
