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Title:
SWITCH ASSEMBLY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/109880
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a switch assembly (1, 20, 30) comprising an essentially tubular enclosed housing (2, 21, 31). The tubular axis of the enclosed housing (22, 21, 31) deviates from the horizontal and the vertical. The switch assembly (1, 20, 30) comprises an interrupter unit (3), to which three main leads (12a, 13a, 14a) are connected.

Inventors:
MEINHERZ MANFRED (DE)
Application Number:
PCT/DE2004/000982
Publication Date:
December 16, 2004
Filing Date:
May 03, 2004
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
MEINHERZ MANFRED (DE)
International Classes:
H01H33/02; H02B13/035; H01H31/00; (IPC1-7): H02B13/035
Foreign References:
US20020012225A12002-01-31
US4434334A1984-02-28
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Schalteranordnung (1, 20,30) mit einer Unterbrecherein heit (3), die innerhalb eines im wesentlichen rohrförmi gen Kapselungsgehäuses (2,21, 31) angeordnet ist, wobei die Unterbrechereinheit (3) eine Hauptstrombahn mit ei nem ersten und einem zweiten Ende (4,5) aufweist, zwi schen denen eine Schaltstrecke der Unterbrechereinheit (3) angeordnet ist und eine erste Ausleitung (12a) stirnseitig aus dem Kapselungsgehäuse (2,21, 31) her ausgeführt ist und eine zweite Ausleitung (13a) mantel seitig aus dem Kapselungsgehäuse (2, 21, 31) herausge führt ist und der Unterbrechereinheit (3) eine dritte Ausleitung (14a) zugeordnet ist, d a d. u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a. s s die Rohrachse des im wesentlichen rohrförmigen. Kapse lungsgehäuses (2,21, 31) im betriebsbereiten Zustand der Schalteranordnung (1, 20,30) verschieden von der Vertikalen und von der Horizontalen ist und die erste und die zweite Ausleitung (12a, 13a) mit dem ersten Ende (4) der Hauptstrombahn elektrisch leitend verbunden sind und die dritte Ausleitung (14a) mit dem zweiten Ende (5) der Hauptstrombahn elektrisch leitend verbunden ist.
2. Schalteranordnung (1, 20,30) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die dritte Ausleitung (14a) mantelseitig aus dem Kapse lungsgehäuse (2,21, 31) geführt ist.
3. Schalteranordnung (1, 20,30) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s zumindest einer der Ausleitungen (14a) ein Trennschalter (14e) zugeordnet ist.
4. Schalteranordnung (1, 20,30) nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s jeder Ausleitung (12a, 13a, 14a) ein Trennschalter zuge ordnet ist.
5. Schalteranordnung (1, 20,30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s zumindest eine der ersten oder der zweiten Ausleitungen (12a, 13a) einen Erdungsschalter aufweist und die dritte Ausleitung (14a) einen Erdungsschalter (14f) aufweist.
6. Schalteranordnung (1, 20,30) nach. einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s zumindest eine der Ausleitungen (14a) als Freiluftdurch führung (14) ausgebildet ist.
7. Schalteranordnung (1, 20,30) nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die erste, die zweite und die dritte Ausleitung (12a, 13a, 14a) als Freiluftdurchführungen (12,13, 14) ausge bildet sind.
8. Schalteranordnung (1, 20,30) nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der/die Trennschalter (14e) in die Freiluftdurchfüh rung (en) (14) integriert ist/sind.
9. Schalteranordnung (1, 20,30) nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s eine der Freiluftdurchführungen (13) vertikal angeordnet ist und zwei weitere Freiluftdurchführungen (12,14) fä cherförmig, symmetrisch zu der vertikalen Freiluftdurch führung (13) angeordnet sind.
10. Schalteranordnung (1, 20,30) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s eine Längsachse einer mantelseitig angeordneten Frei luftdurchführung (14) radial zur Rohrachse des Kapse lungsgehäuses (2,21, 31) angeordnet ist und eine Längs achse einer anderen mantelseitig angeordneten Freiluft durchführung (13) schräg, zur einer Radialen der Rohr achse geneigt angeordnet ist.
11. Schalteranordnung (1, 20,30) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s Isolatoren (15a, b) zur Halterung der Unterbrecherein heit (3) seitlich an der Unterbrechereinheit (3) ange ordnet sind.
Description:
Beschreibung Schalteranordnung Die Erfindung betrifft eine Schalteranordnung mit einer Un- terbrechereinheit, die innerhalb eines im wesentlichen rohr- förmigen Kapselungsgehäuses angeordnet ist, wobei die Unter- brechereinheit eine Hauptstrombahn mit einem ersten und einem zweiten Ende aufweist, zwischen denen eine Schaltstrecke der.

Unterbrechereinheit angeordnet ist und eine erste Ausleitung stirnseitig aus dem Kapselungsgehäuse herausgeführt ist und eine zweite Ausleitung mantelseitig aus dem Kapselungsgehäuse herausgeführt ist und der Unterbrechereinheit eine dritte Ausleitung zugeordnet ist.

Aus den Patentschriften US 6,538, 224 B2 sowie US 6,459, 568 B2 sind gasisolierte Hybridschaltgeräte bekannt. Die dortigen Hybridschaltgeräte weisen jeweils Kombinationen aus Unterbre- chereinheiten eines Leistungsschalters sowie einem oder meh- reren Trennschaltern auf.

Desweiteren ist aus der US-Patentschrift US 4,434, 334 ein Leistungsschalter bekannt, dessen Unterbrechereinheiten je- weils in Erdpotential führenden Gehäusen angeordnet sind. Zur Hindurchführung der elektrischen Anschlussleiter zu den Un- terbrechereinheiten sind an das Gehäuse Freiluftdurchführun- gen angeflanscht. Im montierten Zustand weisen die Gehäuse eine schräge Lage auf.

Eine weitere Schalteranordnung geht beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 101 19 530 A1 hervor. Bei der bekann- ten Anordnung ist eine Unterbrechereinheit mit ihrer Haupt- strombahn innerhalb eines Kapselungsgehäuses angeordnet.

Stirnseitig ist ein Baustein mit einem Trennschalter und ei- nem Erdungsschalter angeordnet, an welchem Durchführungen an- geordnet sind. Das Kapselungsgehäuse ist im wesentlichen rohrförmig ausgestaltet. Die Rohrachse des rohrförmigen Kap- selungsgehäuses ist horizontal angeordnet. Mantelseitig an dem Kapselungsgehäuse sind weitere Bausteine angeflanscht, in welchen Sammelschienen geführt sind.

Eine derartige Schalteranordnung benötigt neben dem Kapse- lungsgehäuse eine Vielzahl von weiteren Bausteinen. Weiterhin benötigt die bekannte Schalteranordnung eine große Aufstell- fläche.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Schalteranord- nung der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass die Schalteranordnung kostengünstig ist und eine geringe Auf- stellfläche benötigt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Rohrach- se des im wesentlichen rohrförmigen Kapselungsgehäuses im be- triebsbereiten Zustand der Schalteranordnung verschieden von der Vertikalen und von der Horizontalen ist und die erste und die zweite Ausleitung mit dem ersten Ende der Hauptstrombahn elektrisch leitend verbunden sind und die dritte Ausleitung mit dem zweiten Ende der Hauptstrombahn elektrisch leitend verbunden ist.

Die schräge Anordnung der Rohrachse ermöglicht eine Aufstel- lung der Schalteranordnung auf einer kleinen Grundfläche. Das Kapselungsgehäuse ist auf einem Traggestell befestigt, wel- ches das Kapselungsgehäuse an einem Ende abstützt. Die gesam- te Schalteranordnung erhält durch diese Ausrichtung eine auf- rechte, an einer Vertikalen orientierte Kontur. Der elektri-

sche Anschluss zweier Ausleitungen an das gleiche Ende der Hauptstrombahn ermöglicht eine Aufteilung einer zu schalten- den Leitung auf zwei Abgänge. Eine derartige Schalteranord- nung ist beispielsweise in einer Hochspannungsschaltanlage einsetzbar. Dabei kann die Schalteranordnung einpolig oder mehrpolig gekapselt ausgeführt sein, wobei das Kapselungsge- häuse mit einem unter erhöhtem Druck stehenden Isoliergas be- füllt ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die dritte Ausleitung mantelseitig aus dem Kapselungsgehäuse ge- führt ist.

Bei der Anordnung der zweiten Ausleitung und der. dritten Aus- leitung im Mantelbereich des Kapselungsgehäuses ist das erste und das zweite'Ende der Hauptstrombahn mantelseitig. elekt- risch kontaktierbar. Somit ist das Kapselungsgehäuse auch für die Ausbildung eines herkömmlichen Dead-Tank-Hochspannungs- Leistungsschalters mit waagerecht angeordneter Unterbrecher- einheit verwendbar. Damit ist das Kapselungsgehäuse vielsei- tig einsetzbar.

Vorteilhaft kann weiter vorgesehen sein, dass zumindest einer der Ausleitungen ein Trennschalter zugeordnet ist.

Eine Zuordnung von Trennschaltern gestattet es die Schalter- anordnung in Schaltanlagen zu verwenden, in denen bisher se- parate Trennschalter und separate Leistungsschalter Verwen- dung fanden. Insbesondere bei einer Zuordnung jeweils eines Trennschalters zu jeder Ausleitung sind vielfältige Schal- tungsvarianten mit der Schalteranordnung durchzuführen. Zur Anzeige der Stellung der Trennschalter können Anzeigemittel vorgesehen sein.

Es kann weiter vorteilhaft vorgesehen sein, dass zumindest eine der ersten oder der zweiten Ausleitungen einen Erdungs- schalter aufweist und die dritte Ausleitung einen Erdungs- schalter aufweist.

Mittels der Erdungsschalter ist die Unterbrechereinheit erd- bar. Dabei sind die beiden Enden der Unterbrechereinheit se- parat über die zugeordneten Erdungsschalter erdbar. In einer entsprechenden Schaltungsvariante sind die, sich an die Aus- leitungen anschließenden Freileitungen, Sammelschienen, Kabel usw. ebenfalls über die Erdungsschalter erdbar.

Eine weitere Ausgestaltung kann vorsehen, dass zumindest eine der Ausleitungen als Freiluftdurchführung ausgebildet ist o- der die erste, die zweite und die dritte Ausleitung als Frei- luftdurchführungen ausgebildet sind.

Eine Freiluftdurchführungen ist eine kostengünstige Variante die Ausleitungen gasdicht durch das Kapselungsgehäuse hin- durchzuführen. An Frei'luftdurchführungen können elektrische Leitungen unmittelbar angeschlossen werden. Eine Schalteran- ordnung mit einer Unterbrechereinheit, Trennschaltern und Er- dungsschaltern ist als Schaltfeld in einer Schaltanlage ein- setzbar. Derartige kompakte Schalteranordnungen sind bei- spielsweise auch dazu geeignet bisher in Freiluftisolation ausgeführte Schaltfelder zu ersetzen.

Weiter kann vorteilhaft vorgesehen sein, das der/ die Trenn- schalter in die Freiluftdurchführung (en) integriert ist/ sind.

Eine Integration der Trennschalter in die Freiluftdurchfüh- rung bewirkt eine unwesentliche Vergrößerung des Bauvolumens herkömmlicher Freiluftdurchführungen. Bisher zur Steuerung der Spannungsverteilung genutzte Volumina sind beispielweise verwendbar, um Antriebselemente oder bewegbare Elemente auf- zunehmen.

Weiter kann vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass eine der Freiluftdurchführungen vertikal angeordnet ist und zwei weitere Freiluftdurchführungen fächerförmig, symmetrisch zu der vertikalen Freiluftdurchführung angeordnet sind.

Diese Anordnung der Durchführungen gestattet eine annähernd gleichmäßige Masseverteilung an der Schalteranordnung. Da- durch ist es möglich das Traggestell zur Halterung der Schal- teranordnung auf einer kleinen Grundfläche, einem Fundament oder ähnlichem, anzuordnen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass eine Längsachse einer mantelseitig angeordneten Freiluft- durchführung radial zur Rohrachse des Kapselungsgehäuses an- geordnet ist und eine Längsachse einer anderen mantelseitig angeordneten Freiluftdurchführung schräg, zur einer Radialen der Rohrachse geneigt angeordnet ist.

Mittels der Freiluftdurchführungen sind die Ausleitungen iso- liert durch das Kapselungsgehäuse hindurchgeführt. Entlang der Längsachsen der Freiluftdurchführungen erstrecken sich die Ausleitungen.

Vorteilhafterweise kann weiterhin vorgesehen sein-, dass Iso- latoren zur Halterung der Unterbrechereinheit seitlich an der Unterbrechereinheit angeordnet sind.

Die Isolatoren können beispielsweise als säulenförmige Stütz- isolatoren ausgebildet sein. Die Längsachsen solcher säulen- förmiger Stützisolatoren liegen vorzugsweise radial zur Rohr- achse des Kapselungsgehäuses. Sie könne bei Bedarf jedoch auch schräg zu dieser Rohrachse angeordnet sein.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schema- tisch gezeigt und nachfolgend beschrieben.

Dabei zeigt die Figur 1 eine erste Ausgestaltungsvariante einer Schal- teranordnung, Figur 2 eine zweite Ausgestaltungsvariante einer Schalteranordnung und die Figur 3 eine dritte Ausgestaltungsvariante einer Schalteranordnung.

Die in den Figuren gezeigten Ausgestaltungsvarianten sind in ihrem grundsätzlichen Aufbau sehr ähnlich. Sie unterscheiden sich in einzelnen Details. Die in den verschiedenen Figuren dargestellten gleichwirkenden Vorrichtungen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Figur 1 zeigt eine erste Ausgestaltungsvariante einer Schalteranordnung 1. Die erste Ausgestaltungsvariante der Schalteranordnung 1 weist ein im wesentlichen rohrförmiges Kapselungsgehäuse 2 auf. Längs der Rohrachse des Kapselungs- gehäuses 2 ist in dessen Inneren eine Unterbrechereinheit 3 angeordnet. Die Unterbrechereinheit 3 weist ein erstes Ende 4 und ein zweites Ende 5 einer Hauptstrombahn auf. Zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 4,5 der Unterbrechereinheit 3

ist eine Schaltstrecke 6 der Unterbrechereinheit 3 angeord- net. Mit Hilfe der Schaltstrecke 6 ist die Hauptstrombahn un- terbrechbar. Die Unterbrechereinheit 3 ist eine Unterbrecher- einheit eines Hochspannungsleistungsschalters. Das Innere des Kapselungsgehäuses 2 ist mit einem unter erhöhtem Druck ste- henden Isoliergas befüllt. Die Schaltstrecke 6 weist zwei re- lativ zueinander bewegbare Kontaktstücke auf, von denen zu- mindest eines mittels einer Antriebseinrichtung 7 bewegbar ist. Die Antriebseinrichtung 7 ist von einem Traggestell 8 gehalten. Die von der Antriebseinrichtung 7 bewirkte Bewegung wird über eine kinematische Kette durch eine Wandung des Kap- selungsgehäuses 2 in dessen Inneres übertragen. Das Tragge- stell 8 weist einen Geräteschrank auf, in dessen Inneren ne- ben der Antriebseinrichtung 7 auch weitere Steuer-und Über- wachungseinrichtungen untergebracht sein können.

Das Traggestell 8 trägt weiterhin das Kapselungsgehäuse 2 mit den daran angebrachten Anbauteilen. Die Rohrachse des Kapse- lungsgehäuses 2 ist in der Betriebslage der Schalteranordnung verschieden von einer Horizontalen und von einer Vertikalen.

Die Rohrachse liegt in einem Winkel von ca. 45 Grad zu der Horizontalen. Die Lage kann dabei je nach Aufstellungsort der Schalteranordnung um bis zu plus, minus 20 Grad abweichen.

Das Kapselungsgehäuse 2 weist stirnseitig einen ersten An- schlussflansch 9 auf. Mantelseitig sind eine zweiter und ein dritter Anschlussflansch 10,11 angeordnet. Eine erste Frei- luftdurchführung 12 mit einer ersten Ausleitung 12a ist an dem ersten Anschlussflansch 9 angeordnet. An dem zweiten An- schlussflansch 10 ist eine zweite Freiluftdurchführung 13 mit einer zweiten Ausleitung 13a angeordnet. An dem dritten An- schlussflansch 11 ist eine dritte Freiluftdurchführung 14 mit einer dritten Ausleitung 14a angeflanscht. Die erste und die

zweite Ausleitung 12a, 13a sind an dem ersten Ende 4 der Un- terbrechereinheit 3 angeschlossen. Die dritte Ausleitung 14a ist mit dem zweiten Ende 5 der Unterbrechereinheit elektrisch leitend verbunden. Die Freiluftdurchführungen 12,13, 14 die- nen der isolierten Durchführung der elektrischen Leiter durch das Kapselungsgehäuse 2, welches beispielsweise ein metalli- scher Körper ist und Erdpotential aufweist. Die Freiluft- durchführungen 12, 13, 14 ragen im wesentlichen aufrecht von dem Traggestell 8 fort.

Die Unterbrechereinheit 3 ist gegenüber dem Kapselungsgehäuse 2 elektrisch isoliert angeordnet. Dazu sind Isolierstützer 15a, b zwischen dem Kapselungsgehäuse 2 und der Unterbrecher- einheit 3 angeordnet. Je nach der Form des Kapselungsgehäuses 2 und der Unterbrechereinheit 3 können die Montageorte der Isolierstützer 15a, b längs der Unterbrechereinheit 3 ver- schoben. werden (vgl. Fig 2 und 3).

Der zweite Anschlussflansch 10 ist knieförmig an dem Mantel des Kapselungsgehäuses 2 angesetzt. Alternativ kann auch vor- gesehen sein, ein knieförmiges Zwischenstück auf einen am Mantel angeordneten Flansch zu setzen. Der Bogen des Knies ist so gewählt, dass die am zweiten Anschlussflansch 10 ange- flanschte zweite Freiluftdurchführung 13 annähernd vertikal ausgerichtet ist. Im montierten Zustand der Schalteranordnung 2 sind die zwischen den Längsachsen der zweiten Freiluft- durchführung 13 und der ersten Freiluftdurchführung 12 sowie zwischen den Längsachsen der zweiten Freiluftdurchführung 13 und der dritten Freiluftdurchführung 14 aufgespannten Winkel a, ß annähernd gleich.

Beispielhaft soll nunmehr der Aufbau der dritten Freiluft- durchführung 14 beschieben werden. Die Freiluftdurchführung 14 weist ein Isoliergehäuse 14b auf. An dem freien Ende der

dritten Freiluftdurchführung 14 ist ein Anschlussbolzen 14c angeordnet. Am Fußpunkt der Freiluftdurchführung ist ein Schottisolator 14d angeordnet. Im Innern der dritten Frei- luftdurchführung ist die dritte Ausleitung 14a isoliert gehalten. In den Leiterzug der dritten Ausleitung 14a ist die Trennstelle eines Trennschalters 14e integriert. Weiterhin weist die dritte Freiluftdurchführung 14 einen Erdungsschal- ter 14f auf. Mittels des Trennschalters 14e ist das zweite Ende 5 der Unterbrechereinheit 3 von einem am Anschlussbolzen 14c kontaktierten elektrischen Leiter trennbar und über den Erdungsschalter 14f erdbar. Bei geschlossenem Trennschalter 14f ist auch ein am Anschlussbolzen 14c kontaktierter elekt- rischer Leiter erdbar.

Der dritten Freiluftdurchführung 14 ist ein Stromwandler 16 zugeordnet, mit dessen Hilfe ein durch die dritte Ausleitung fließender elektrischer Strom gemessen werden kann.

Die erste Freiluftdurchführung 12 weist einen gleichartigen Aufbau auf wie die dritte Freiluftdurchführung 14. Die zweite Freiluftdurchführung 13 ist vereinfacht aufgebaut. Da deren Ausleitung mit dem gleichen Ende der Unterbrechereinheit 3 elektrisch kontaktiert ist wie die Ausleitung der ersten Freiluftdurchführung 12 ist ein Erdungsschalter nicht notwen- dig. Ebenso wurde auf einen Stromwandler verzichtet. Bei Be- darf kann jedoch auch die zweite Freiluftdurchführung 13 da- mit ausgestattet werden.

Mittels einer derartigen Schalteranordnung ist beispielsweise eine Zuleitung über die dritte Freiluftdurchführung 14 und über die erste und die zweite Freiluftdurchführung 12,13 an zwei Sammelschienen anschließbar. Über die Unterbrecherein- heit 3 erfolgt ein schalten der Zuleitung. Über die Trenn- schalter der ersten und der zweiten Freiluftdurchführung 12,

13 eine Verteilung auf die jeweiligen Sammelschienen. Weiter- hin können Sammelschienenwechsel vorgenommen werden und über die Erdungsschalter Sammelschienenabschnitte, die Unterbre- chereinheit 3 mit den angeschlossenen Ausleitungen oder auch die Zuleitung geerdet werden.

Die in der Figur 2 gezeigte zweite Ausgestaltungsvariante ei- ner Schalteranordnung 20 weist grundsätzlich den gleichen Aufbau auf wie die erste Ausgestaltungsvariante 1. Das Kapse- lungsgehäuse 21 weist zusätzlich mantelseitig einen vierten Anschlussflansch 22 auf. An den vierten Anschlussflansch ist zur Spannungsmessung ein Spannungswandler 23 angeflanscht.

Aufgrund des vierten Anschlussflansches 22 ist die Lage des Isolierstützers 15b verändert.

Die in der Figur 3 dargestellte dritte Ausgestaltungsvariante 30 weist prinzipiell den gleichen Aufbau auf wie die erste und die zweite Ausgestaltungsvariante 1, 20.

Das Kapselungsgehäuse 31 der dritten Ausgestaltungsvariante 30 weist mantelseitig einen fünften Anschlussflansch 32 auf.

Durch diesen Anschlussflansch ist das Innere des Kapselungs- gehäuses 31 für Montagezwecke zugänglich. Weiterhin ist ein weiterer Erdungsschalter 33 am Kapselungsgehäuse 31 angeord- net. Der weitere Erdungsschalter 33 ist beispielsweise bei Wartungsarbeiten vor Ort bedienbar und erdet die Unterbre- chereinheit. Die Lage der Stützisolatoren 15a, b ist an die Gestalt des Kapselungsgehäuses 31 angepasst.

Die verschiedenen Ausgestaltungsvarianten sind in ihren De- tails miteinander kombinierbar, so dass auch Ausgestaltungen . erzeugbar sind die nicht in den Figuren dargestellt sind.

Weiterhin ist die Erfindung nicht auf die in den Figuren ge- zeigte einpolige Kapselung beschränkt. Ausführungen können auch vorsehen, elektrische Leiter mehrerer Phasen innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses anzuordnen. Dann sind beispiels- weise die Freiluftdurchführungen in mehreren Ebenen strahlen- förmig von dem Kapselungsgehäuse fortragend anzuordnen.