DE1463103A1

DE1463103A1 - Auf Feuchtigkeit ansprechende Widerstandsvorrichtung

Info

Publication number: DE1463103A1
Application number: DE19631463103
Authority: DE
Inventors: Ovshinsky Stanford R
Original assignee: Energy Conversion Devices Inc
Current assignee: Energy Conversion Devices Inc
Priority date: 1962-05-28
Filing date: 1963-05-28
Publication date: 1969-02-27
Also published as: US3255324A; GB995334A

Description

28. Mai 1963 1 4631

Energy Conversion laboratories, Ino·,

14121 West MoVloholB Road, Detroit, Michigan, (V.St.A.)

feuchtigkeit ansprechende Widerstands-vorrichtung

Sie Erfindung betrifft eine auf Feuchtigkeit ansprechende elektrische Widerstandsvorrichtung zur Steuerung eines elektrischen Stromkreises entsprechend der Peuchtigkeitsbedingunge« einer Umgebung, die die Vorrichtung beeinflußt, wobei die Torrichtung Material im festen Zustand verwendet·

Das Hauptprinzip der Erfindung ist es, eine auf !Feuchtigkeit ansprechende elektrische Widerstandsvorrichtung zu schaffen, die den Strom steuert, welche den Durchfluß von Wechselstrom oder Oleichstrom blockiert, wenn sie trocken 1st, aber bei welcher sich der elektrische Widerstand wirksam und genügend ändert, um einen wesentlichen Stromdurchfluß zu ermöglichen, wenn sie feucht wird, oder wenn sie der Feuchtigkeit in der Umgebung ausgesetzt wird, und welohe technische elektrische Stromkreise steuern kann, wie

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110-Volt-Stromkreise mit hohen Stromdichten· Diese Widerstandsänderungen treten als kontinuierliche Punktion der Feuchtigkeitsänderung auf, so daß die Vorrichtung gemäß der Erfindung Stromdurchfluß modulieren kann· Dementsprechend kann die auf Feuchtigkeit ansprechende elektrische Widerstandsvorrichtung zur Steuerung des Stroms gemäß der Erfindung als Umformer verwendet werden, um die Anwendung von elektrischer Energie auf arbeitende Vorrichtungen zu steuern, oder um Information in elektrischer Form für Instrumentationszwecke zu liefern· Auf Feuchtigkeit ansprechende Vorrichtungen dieser Art finden ausgedehnte Anwendung in der Steuerung, in Anfeuchtern und Trocknern von lebenden Oberflächen und industriellen Verfahren und können auch als auf Vakuum ansprechende Vorrichtungen und ähnliche verwendet werden·

Auf Feuchtigkeit ansprechende Vorrichtungen wurden in der Vergangenheit schon vorgeschlagen, aber sie haben alle Nachteile· Ein Typ dieser Vorrichtung verwendet ζ·Β· ein Elektrodenpaar, das an eine planare indifferente Oberfläche angefügt ist, und das für seinen Betrieb von der Leitfähigkeit der Feuchtigkeit abhängig ist, welche auf der Oberfläche kondensiert· Solch eine Vorrichtung schafft sehr begrenzte Bereiche der Widerstandsänderung und kann nicht direkt verwendet werden, um elektrischen Stromfluß in einem beträchtlichen Feuchtigkeitsbereich zu steuern· Der Fluß des elektrischen Stromes durch die flüssige leitende Schicht neigt auch dazu, diese Schicht

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durch Hydrolyse auszutrocknen, so daß eine ungenaue Angabe des augenblicklichen feuchtigkeitsgehaltβ der Umgebung erhalten wird· Eine andere Art einer früheren Torrichtung verwendet Elektroden, die in die Oberfläche einer wasserlöslichen Verbindung eingebettet sind. Feuchtigkeit, die durch Sorptionsverfahren τοη der Oberfläche angezogen wird, löst die Verbindung, so daß ihre ionische Leitfähigkeit stark vergrößert wird und deshalb ihr Widerstand gegen Stromdureh-

Vorrichtung fluß verringert wird· In solch einer V-esA-arBtä-a-ag- ist die Reaktion zwischen dem Wasser und der Verbindung exothermisch, und es ist notwendig, die Vorrichtung zu erwärmen, um die Energie zum Abtreiben des gebundenen Wassers zu liefern. Solch eine Vorrichtung verliert Oberflächenmaterial, wenn sie sehr hoher Feuchtigkeit ausgesetzt wird, durch Zerflie-

sie
Ben, und e«- ist deshalb nur in einer beschränkten Zeltdauer wirksam· Eine weitere Art einer früheren Vorrichtung verwendet langgestreckte Glieder, wie Haare oder dergleichen, welche sich je nach dem Gehalt der Feuchtigkeit der Atmosphäre physikalisch zusammenziehen oder ausdehnen. Solch eine Vorrichtung hat eine sehr beschränkte Genauigkeit und einen niedrigen Bereich von Ansprechbarkeit und hat außerdem alle Nachteile von mechanischen Vorrichtungen.

Die auf Feuchtigkeit ansprechende elektrische Widerstandsvorrichtung gemäß der Erfindung vermeidet alle Nachteile des Standes der Technik und verwendet Materialien im festen Zustand, welche nicht merklich wasserlöslich sind, welche jedoch Feuchtigkeit aufnehmen oder sie an die Umgebung verlie-

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ren und die Vorrichtung gemäß dem Feuchtigkeitsgehalt Aar Umgebung beeinflussen. Erfind ungegemäB sind dia Sobatanzen im festen Zustand «tar Lithiumverbindungen, wie im feigenden beschrieben wird·

Kurz gesagt, die auf Feuchtigkeit ansprechende stromeiaurernde Widerstandsvorrichtung gemäß der Erfindung zur Steuerung eines elektrischen Stromkreises entsprechend dan Feuchtigkeitsbedingungen der Umgebung, die die Torrlohtung beeinflussen, enthält zwei im Abstand voneinander angebrachte» Hetallelektroden und eine im wesentlichen wasserunlöaliche Lithiumverbindung, die zwischen diesen iat and Im elektrischen Kontakt mit den Elektroden ist. Ton dar Lithiumverbindung ist mindestens ein feil ihrer Oberfläche in Kontakt mit der Feuchtigkeit enthaltenden Umgebung, sie nimmt Feuchtigkeit auf oder verliert Feuchtigkeit, je nach dem Feuchtigkeitsgehalt der Umgebung, und hat einen im weaentlichen negativen FeuchtigkeitswiderstandB-Koeffizienten. An den Elektroden sind Mittel befestigt, um die Lithiumverbindung in Reihe mit dem elektrischen Stromkreis zur Steuerung des Stromdurchflusses zu verbinden, gemäß der Feuchtigkeit in der Lithiumverbindung, wenn diese durch die Feuchtigkeit der Umgebung beeinflußt wird, um den Stromdurchfluß beim Anstieg der

und Feuchtigkeit zu erhöhen β*βτ· den Stromdurchfluß bei Abnahme

der Feuchtigkeit zu erniedrigen·

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Obwohl der physlkalieoh-ohemlaohe Meohaniauua, welcher diese Srgebnlsse saltigt, nioht vollkommen klar ist, wird angenommen, daB die Im weaentHohen waaaerunlöaliche Lithiumverbindung Feuchtigkeit an- und in Vaohbarsohaft au ihren Grenzoberfläehen duroh Adsorptionsverfahren aufnimmt, welche auf dia phyaikaliaohe Bindung τοη Weaaermolelriilen duroh ran der laala'aohe Kräfte allein beschränkt aind, im Gegensatz au dem ohemieohen Sorptionseffekt, welcher mit merklioh löeliohen Subatansen eintritt· Ss wird auch angenommen, daß die verhältnismäßig niedrige Ordnung dieser Bindungakräfte ea der TSagebung ermöglicht, die Wärme su liefern, die für die Verdampfung des leasers notwendig ist, wenn der 7euohtigkeitsgehalt der Umgebung herabgesetst wir-d, ohne daß im weaentliehen die wahren umgebungabedingungen beeinflußt werden·

Ss wurde entdeokt, daB Toraohiedene Idthiumverbindungen wirksam als das Material angewendet werden können, welcheβ duroh die feuchtigkeit enthaltende Umgebung beeinflußt wird, um die oben erwähnten den Strom duroh Veuchtigkeitawiderstand steuernden Eigenschaften sur Steuerung dea Stromdurohfluaaea im elektrischen Stromkreis gemäß den Teuchtigkeitsbelngungen zu beeinflussen· Zu diesen lithiumrerbindungen gehören Llthiumoarbonat, Uthlumhydroxyd, Lithiumorthoailloat, Lithiumsulfat, Lithiumaoetat, Lithiummetasilioat, Lithiummetaborate, Lithiumfluorid, Lithiumoxyd, Llthiumorthoaphat und Miaohungen τοη je swei oder mehreren davon· Sa iat aehr erwünscht, Lithiumverbindungen su verwenden, welche im allgemeinen waaaerun-

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löellob oder nur leicht wasserlöslich sind, vorzugsweise eolobe Bit einer Löslichkeit unter 15 Teilen pro 100 Teile kaltes Wasser, und noch besser einer löslichkeit unter 8 Teilen pro 100 Teile kaltes Wasser. Pur die erfindungsgemäßen Zwecke wurde auch gefunden, daß die Verbindungen, die erhalten werden, wenn metallisches lithium in Luft oder Sauerstoff im wesentlichen verbrannt wird, besonders geeignet sind, und diese letzteren Verbindungen scheinen Mischungen von Lithiumcarbon8t, Lithiumhydroxyd und Lithiumoxyd allgemein in annähernd den gleichen Verhältnissen zu sein. Besonders brauchbar sind auch Lithiumfluorid, Lithiumcarbonat und Lithiumsilioatcomplexe, die gebildet werden, wenn Lithiummetall und Silicium in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre verbrannt werden.

Die auf Feuchtigkeit ansprechende elektrische Widerstandsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann verschiedene Formen haben und kann zur Steuerung und zu. Anzeigezwecken in bezug auf den Feuchtigkeitsgehalt der Umgebung, der die Vorrichtung beeinflußt, verwendet werden.

Weitere Gegenstände der vorliegenden Erfindung bestehen in den Konstruktionen und Zusammensetzungen der auf feuchtigkeit ansprechenden Vorrichtung und in dem zusammenarbeitenden Verhältnis zwischen ihren einzelnen Teilen.

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Andere Zwecke und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann eua der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen und Ansprüchen klar werden.

Tig. 1 ist eine eohematische Ansioht, die eine Form der auf feuchtigkeit anapreohenden, den Widerstand des Strome steuernden Torrichtang gemäß der Erfindung zeigt, wie sie zur Steuerung des !Feuchtigkeitsgehalts der Hingebung, die die Torrichtung beeinflußt, verwendet wird·

Fig· 2 iat eine sohematische Ansicht, die die gleiche Form der auf Feuchtigkeit ansprechenden, den Strom kontrollierenden Widerstandsvorrichtung zeigt} diese wird ala Meß- und Anzeigesystern zur Anzeige des Feuchtigkeitsgehalts der Umgebung verwendet·

Fig· 3 ist eine Draufsicht einer anderen Form der auf Feuchtigkeit ansprechenden Widerstandsvorrichtung zur Steuerung des Stroms gemäß der Erfindung, welche in den Systemen von Fig· 1 und 2 verwendet werden kann«

Fig. 4 ist ein Tertikalsohnitt entland der Linie 4-4· von

.1

Fig· 3? und

Fig. 5 ist eine sohematische Sarstellung, die zeigt, wie die auf Feuchtigkeit ansprechende Widerstandsvorrichtung ge-

auf
maß der Erfindung als/Vakuum ansprechende Vorrichtung

verwendet werden kann.

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In Fig· 1 ist eine Form der auf Feuchtigkeit ansprechenden elektrischen Widerstandsvorrichtung gemäß der Erfindung ganz allgemein mit 10 bezeichnet· Sie enthält ein Paar in Abstand roneinander stehenden metallischen drahtähnliohen Elektroden 11 und 12, einen Ballon oder eine Kugel 13, einer Lithitarrerbindung der oben beschriebenen Art, in welche die Elektroden in elektrischem Eontakt damit eintreten, wobei die Lithiumverbindung im wesentlichen wasserunlöslich ist und einen im wesentlichen negativen Feuchtigkeitswiderstands-Koeffisienten hat. Sie Elektroden 11 und 12 sind mit Verlängerungen 14 und 15 versehen, die Leitungen bilden, um sie mit dem zu steuernden elektrischen Stromkreis zu verbinden. Eine Art, um die Vorrichtung 10 zu bilden, besteht darin, daß eine gepulverte Lithiumverbindung in einem Tiegel mit einer Flamme erhitzt wird, bis sie schmilzt· Die Elektroden 11 und 12 werden dann in die geschmolzene Masse eingebracht, und man läßt die Hasse sich abkühlen, bis ein gehärteter Zustand um die Elektroden erhalten wird. Die Vorrichtung 10 in der Form von Fig· I zeigt wesentliche Änderungen im Widerstand, wenn sie verhältnismäßig

und trocknen -ede* feuchten Umgebungen ausgesetzt wird.

Eine andere Vorrichtung 10 der in Fig«, 1 dargestellten Art wird gebildet, indem technisch reines Lithiummetall in Luft verbrannt wird, bis nur ein Rückstand zurückbleibt· Dieser Rückstand wird dann zu einer Kugel oder einem Kolben 13 geformt, der die Elektroden 11 und 12 in der gleichen Art wie oben beschrieben enthält· Der Rückstand wird analysiert, und er enthält annähernd

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feile Lithiumoarbonat, Lithiumhydrojcyd und Lithiumoxid· Di··· Yorriohtung se igt euch wesentliche änderungen im Widerstand, ««nn ei· verhältnismäßig trocknen und feuchten Umgebungen susgesetst wird· Alle obigen Yorriohtungen zeigten nur eine klein· Zeitversögerung der Widerstandeänderung mit besug auf Teuohtigkeitsänderungen, die in Bruchteilen einer Sekunde meflbar sind.

Die auf feuchtigkeit ansprechende elektrische Widerstandsvorrichtung 10, wie in fig. 1 dargestellt, kann verwendet werden zur Steuerung der feuchtigkeit einer Umgebung, die die Yorriohtung beeinfluflt, und 1st besonders geeignet für die Steuerung eines Trooknungs^pparatee für diesen Zweck· In dieser Terbindung ist eins Leitung 16 einer Wechselstromquelle, wie technischer 110-Yolt-Strom mit der Leitung 14 der Elektrode 11 verbunden, und die andere Leitung 15 der anderen Elektrode 12 ist duroh die Leitung 17 und einen einstellbaren Widerstand 18 mit einem Ende der Spule 19 verbunden, deren anderes Ende mit der anderen Leitung 20 der Weohselstromquelle verbunden 1st« Sie Spule 19 kann die Betriebsspule eines Wechselstromrelais 21 sein, welches mit normalerweise offenem Eontakt 22 des Relais arbeitet· Sine Leitung 23, die sich von der Stromquelle erstreckt, ist duroh den Belaiskontakt 22 und eine Leitung 24 mit einem elektrischen Hot or 25 verbunden, welcher den Kompressor des Xrooknungsapparates antreibt, der elektrische Motor 25 ist wiederum duroh «ine Leitung 26, die zu. der anderen Seite der Stromquelle führt« verbunden.

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Wenn der normalerweise offene Eontakt 22 offen ist, sind der MotoJpond sein Kompressor abgeschaltet, und wenn der normalerweise offene Kontakt 22 gesohlossen ist, sind der Motor 25 und sein Kompressor für Irooknungszweoke eingeschaltet· Wenn der Feuchtigkeitsgehalt der Umgebung, welcher durch den Kompressor des Trocknungeapparateβ gesteuert wird,

eines

unterhalb *ee gewünschten Wertes ist, wie duroh den einstellbaren Widerstand 18 bestimmt, so ist der Stromdurohfluß duroh die Vorrichtung 10 und daher duroh den Eontroltotromkreis unterhalb des Wertes, weloher die Relaisspule 19 genügend erregt, um sie in Betrieb zu setzen* Daher arbeitet der Kompressor des Trocknungsapparates unter diesen Bedingungen nicht. Wenn jedoch der Feuchtigkeitsgehalt der Umgebung über diesen vorbestimmten Wert ansteigt, wie durch den einstellbaren Widerstand 18 bestimmt, steigt der Stromdurohfluß durch die Vorrichtung 10 und daher durch den Eontrollstromkreis zu einem Wert, der genügt, die Spule 19 au erregen und den normalerweise offenen Kontakt 22 zu aohlleöen und den Betrieb des Trocknungeapparateβ zu verursachen· Wenn danach der Feuchtigkeitsgehalt der Umgebung unter den vorbestimmten Wert abgesunken ist, nimmt der Stromdurohfluö duroh die Vorrichtung 10 bis zu einem Funkt ab, bei welchem das Relais nicht erregt ist urd der Kontakt 22 geöffnet wird und der Kompressor abgeschaltet wird. Auf diese Art sprioht die auf Feuchtigkeit ansprechende elektrische Widerstandsvorrichtung auf den Feuchtigkeitsgehalt der Umgebung an, die dieselbe beein-

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flußt, und wirkt so, daß der Feuchtigkeitsgehalt auf einem bestimmten Wert gehalten wird.

· 2 zeigt dl· auf Feuchtigkeit ansprechende Widerstandsvorrichtung 10 Ton Fig. 1 zum Messen und Anzeigen von Strom, sun Unterschied τοη einer den Strom steuernden Vorrichtung. Hler ist eine Seite einer Wechselstromkreisquelle mit einer Leitung 30 eu der Leitung 14- der Elektrode 11 verbunden, und die Leitung 15 der Elektrode 12 ist durch die Leitung 17 und einerJeinatellbaren Widerstand 32 mit einer Seite eines Anzeigegerätes 33 verbundenjdie andere Seite des Anzeigegerätes ist mit einer Leitung 34 mit der anderen Seite der Wechselet romquelle verbunden. Das Meßgerät 33 mißt den Stromdurchfluß in dem Meßstromkreis zur Anzeige des Feuchtigkeitsgehaltes der Umgebung, die die Vorrichtung 10 beeinflußt. Der einstellbare Widerstand 32, welcher in diesem Stromkreis ent-

so

halten 1st, wird hier verwendet, um das Meßgerät 33 zu kalibrieren, daß das Meßgerät 33 genau den Feuchtigkeitsgehalt der Umgebung, die die Vorrichtung 10 beeinflußt, wiedergibt·

Die Lithiumverbindungen 13 der Vorrichtung 10 sind feste ionische Verbindungen, welche Polarisationseffekten unterworfen sind, welche sie beim Durohgang von einseitig gerichtetem Strom zeigen. Es wurde jedoch erfindungegemäß festgestellt, daß diese Lithiumverbindungen keine merkbare Polarisationswirkung zeigen, wenn sie Wechselstrom ausgesetzt werden, wobei die wiederholte Umkehr des Stroms die entgegenge-

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setzten einseitig gerichteten Wirkungen gegeneinander aufheben. Daher sind die auf Feuchtigkeit ansprechenden elektrischen Widerstandsvorrichtungen der vorliegenden Erfindung ausgezeichnet geeignet für die Verwendung mit Wechselstrom, was bei anderen Halbleitermaterialien, welche mit Gleichstrom oder auf Spannungsbasis arbeiten, nicht der Fall ist. Zusätzlich wurde gefunden, daß diese Lithiumverbindungen oder Materialien in Gleichstromkreisen angewendet werden können, wenn gerichtete Mittel, wie gelegentliche Stromumkehr oder die Anwendung von Hitze, verwendet werden, um die gerichtete Wirkung zu neutralisieren· Sogar Feuchtigkeit selbst neigt dazu, diese Vorrichtungen zu depolarisieren· Während also Fig. 1 und 2 Wechselstrom-Anwendung zeigen, kann, wenn gewünscht, auch Gleichstrom angewendet werden·

In den Fig. 3 und 4 ist eine andere Form der auf Feuchtigkeit ansprechenden Widerstandsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ganz allgemein mit 40 bezeichnet. Sie enthält eine elektrische isolierende Platte 41, welche aus irgendeinem geeigneten Material, wie Glimmer, Glas, Keramik, hitzehärtende Kunststoffmaterialien, Steatit, Photokeramik oder ähnlichem, hergestellt sein kann. Auf der einen Seite der isolierenden Platte 41 ist ein Paar metallischer Kämme 42 und 43 angebracht, die ineinandergreifende Zähne 44 und 45 haben, und die die Metallelektroden bilden· Die Kämme 52 und 53 können aus irgendeinem geeigneten metallischen Material, wie Nickel, Gold, Rhodium oder ähnlichem, sein und können auf irgendeine geeignete Art auf die elektrische isolierende Platte 51 aufgebracht

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sein, s.B. duroh Drucken, Siebdrücken, Yakuumplattieren oder ähnliches· Die ineinandergreifenden Kammzähne 44 und 45 können ziemlioh schmal und nahe aneinander sein, so daß eine große ineinandergreifende !Fläche in kleinen Oberflächenteilen geschaffen wird· Die Kämme 42 und 43 können auoh mit Nasenteilen 47 und 43 versehen sein, um die metallischen Kämme in den elektrischen Kreislauf der Pig. 1 und 2 einzuschalten·

Ein Überzug oder ein PiIm 46 einer Lithiumverbindung der oben beschriebenen Art wird auf die Oberfläche der isolierenden Platte 41 über die Zähne oder Elektroden 44 und 45 der metallischen Kämme und in elektrischem Kontakt hiermit aufgebracht. Der Oberzug oder PiIm 46 der Lithiumverbindung kann auf die Oberfläche der isolierenden Platte 41 auf verschiedene Arten aufgebracht werden, z.B. durch Drucken oder Aufreiben einer Aufsohlemmung der Lithiumverbindung und Erhitzen und Trocknen derselben, durch Erhitzen der isolierenden Platte und Aufsprühen einer Aufsohlemmung der Idthiumverbindung, welche auf der erhitzten Platte gebacken und getrocknet wird, durch Verdampfen der Lithiumverbindung und Aussetzen der Oberfläche den Dämpfen, welohe kondensieren und an ihr anhaften, oder duroh Niederschlag mit einem Elektronenstrahl in einem Vakuum. Torzugsweise wird der Überzug oder Film 46 ziemlich dünn gemacht, z.B. ein Film von monomolekularer Dicke und aufwärts bis zu Dicken von ungefähr 0,0005 bis 0,01"; wenn gewünscht, kann jedoch der überzug oder Film auch in massiverer Form sein. Wenn

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nun die Kämme und daher die Elektroden in den elektrischen Stromkreis der fig«, 1 und 2 eingeschaltet werden, ist die Lithiumverbindung 46 zwischen den Elektroden in Reihe geschaltet, und zwar in den Stromkreis zur Steuerung des Stromdurchflusses entsprechend den Feuchtigkeitswiderstands-Koeffizienten der Lithiumverbindung.

Wegen der Vielzahl der ineinandergreifenden metallischen

des dünnen

Elektroden und de» Btt»»e- *e* Filme der Lithiumverbindung zwischen ihnen wird eine große aktive Oberfläche für die Feuchtigkeit enthaltende Umgebung geschaffen, und die Vorrichtung 40 spricht deshalb sehr schnell auf die Feuchtigkeitsbedingungen derselben an und steuert großen Stromdurchfluß in dem elektrischen Kreis mit einem Minimum von Widerstand. Sie hat große stromtragende Kapazität. Wenn gewünscht, kann die andere Seite der isolierenden Platte 41 ebenfalls mit einem Paar metallischer Kämme 42 und 43 mit den Nasen 47 und 48 davon elektrisch mit den entsprechenden Nasen der ersten Seite der isolierenden Platte 41 verbunden sein. Auch hier sind die letzteren Kämme 42 und 43 mit einer dünnen Schicht oder einem Film der Lithiumverbundung 46, wie oben beschrieben, versehen. Durch die Verwendung der zwei Einheiten und einer Parallelschaltung wird die stromtragende Kapazität der auf die Feuchtigkeit ansprechenden stromsteuernden Vorrichtung erhöht. Als Beispiel für die Ergebnisse, die mit der Vorrichtung 40 der Fig. 3 und 4 erhalten werden, wird auf die folgenden Widerstandswerte, welche bei 75° F erhalten wurden, bezug genommen. Hierbei wurden die

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Schiebten oder Filae der Lithiumverbindung durch Aufdampfen der Filme oder Schichten aus brennendem Lithium aufgebracht.

26,0	R	•P.	Unendlich
80,5	R	.P.	2,5 x ΙΟ³
100,0	R	.P.	1.0 χ ΙΟ³

⁺Größer als 1 χ 10 , gemessen mit einem Vakuumröhrenvoltmeter·

Ein anderes Beispiel der Ergebnisse, die mit der Verwendung der Vorrichtung τοη Pig. 40 erhalten wurden, ist das folgende, wobei die Isolierplatte aus einer Glas-epoxy-Basis be-

auf stand, mit einem gedruckten Stromkreis rtm einer Seite davon. Die Platte wurde auf eine warme Heizplatte gebracht, und eine verdünnte Lösung von Chlorwaeserstoffsäure, die mit Lithiumfluorid gesättigt war, wurde mit einem Zerstäuber aufgesprüht· Die Flüssigkeit verdampfte und ließ einen dünnen PiIn zurück· Dieser PiIm wurde dann mit Isopropylalkohol gewaschen, um alles Lithiumchlorid, welches vorhanden sein könnte, zu entfernen, und welches wegen seiner zerfließenden Eigenschaften unerwünscht sein könnte· Die folgenden Widerstandewerte wurden bei 75° P erhalten·

33,0 R.P. 1,0 χ 10⁸

80,5 K.P. 7,5 x 10²

100,0 R.P. 2^6 χ 10²

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Wenn drei solche Einheiten der oben erwähnten Lithiumfluoridvorrichtung parallel geschaltet wurden und in eine Umgebung mit 100 R,F· (75° F)g*racht wurden, so steuerten sie ein Relais, welches 16 mA abzog. Der Spannungsabfall, in der die Feuchtigkeit messenden Vorrichtung war so gering, daß eie mit normalen Instrumenten nicht meßbar war. Ein Oscilloscop wurde quer über die Vorrichtung geschaltet, und es wurde gefunden, daß der Spannungsabfall 0,4 V betrug. Wenn die Vorrichtung in eine Umgebung mit 80,5 R.F. (75° F) gebracht wurde, so stieg der Abfall auf 1,0 V Spannung. Spannungsabfälle dieser Größenordnung lassen einen Widerstand im wechselstrombelastenden Zustand erkennen, der kleiner ist als jener, der erhalten wird, wenn man den Widerstand im unbelasteten Zustand gegen ein Meßgerät prüft, und dies wurde unter Verwendung einer Wechselstrom-Scheinwiderstands-Meßbrückenschaltung durchgeprüft· Eine mögliche Erklärung für diese Erscheinung ist die, daß ein kontinuierlicher Polarisations- und Depolarisationseffekt auftritt, der eine erhöhte Leitfähigkeit verursacht. Diese Erscheinung ist von beträchtlicher Bedeutung, wenn praktisch kein Spannungsabfall vorhanden ist, auch keine innere Erwärmung auftritt und auf Feuchtigkeit ansprechende Widerstandsvorrichtungen zur Stromstärkeregelung konstruiert werden können, die hohen Strombelastungen direkt ohne Verwendung von Zwischenrelais standhalten können. Derartige Vorrichtungen sind auf verschiedene Arten verwendbar. Sie könnten derart ausgelegt sein, daß nahezu in keinem Punkt der Feuchtigkeitsskala ein Spannungsabfall auftritt, und wurden die Verwendung in der Vorrichtung in Fällen ermöglichen, in denen

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es auf HullauBgleich oder auf Kippkreiswirkungen ankommt (for a null or triggering application of the devices)· Eine andere Verwendungsmöglichkeit wäre an einem Instrumentenbrett als Vorrichtung zur Anzeige oder Registrierung des wechselnden Feuchtigkeitsgehaltes, wobei die Vorrichtung gleichfalls die Stromleitfähigkeit aufweist und die Erfordernisse der Wärmesteuerung erfüllt wurden, wie eine Moduliervorrichtung, ohne daß andere Verstärkereinriohtungen erforderlich wären·

Fig. 5 veranschaulicht die Art und Weise der Verwendung der auf Feuchtigkeit ansprechenden Widerstandsvorrichtung zur Stromregelung für die Messung und Anzeige von Vakuumzuständen· Hier enthält ein Behälter oder Tank 50 ein Gas mit Feuchtig lasitsgehalt, und dieser Behälter ist über einen Kupplungsstutzen

welche 51 und ein Rohr 52 an einer Saugpumpe 53 angeschlossen,fin dem de« Tank oder Behälter 50 ein Vakuum erzeugt· Beim Betrieb der Saugumpe 53 wird Gas mit Feuchtigkeitsgehalt aus dem Behälter 50 ausgepumpt und in diesem ein Vakuum erzeugt· Dabei wird mit dem Gas aus dem Behälter Feuchtigkeit abgeführt, und der Feuchtigkeitsgehalt des in dem Behälter zurückbleibenden Gases ist proportional dem in dem Behälter erzeugten Vakuum. In dem Behälter $£■ ist eine auf Feuchtigkeit ansprechende Widerstandsvorrichtung zur Stromregelung von der in Fig. 1 und 2 oder in Fig. 3 und 4 dargestellten Art angeordnet, so daß diese Vorrichtung auf den Feuchtigkeitsgehalt des Gases in dem Behälter ansprioht. Die Vorrichtungen 10 bzw. 40 haben Anschlußleitungen, die durch geeignete Aneohluebuoheen 54 in den Behälter eingeführt sind.

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An der einen der Elektroden der Vorrichtung ist eine Leitung 30 angeschlossen, die von der einen Seite einer Stromquelle herangeführt ist, und die andere Elektrode ist über einen einstellbaren Widerstand 32 mit der einen Seite eines Meßgerätes 33 verbunden, dessen andere Seite mit der anderen Seite der Stromquelle über eine Leitung 34 verbunden ist· Auf diese Weise regelt die Vorrichtung 10 oder 40 den Stromdurchgang durch den elektrischen Stromkreis in Abhängigkeit von demfceuchtigkeitsgehalt des Gases im Behälter 50 und daher in Abhängigkeit von dem in diesem herrschenden Vakuumzustand, und dieser Stromdurchgang wird mit dem Meßgerät 33 gemessen. Das Meßgerät 33 ist mit einer geeichten Skala zur Anzeige des Grades des Vakuums in dem Behälter ausgestattet, und die Skalenteilung kann mittels des einstellbaren Widerstands 32 erfolgen·

- Patentansprüche -

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Claims

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909809/0 390 BAD ORDINAL

dea Elektroden let aad wn «elober alndeeteaa ela fell ihrerCberf ittohe la Berührung alt der reuohtlgkelt ·**- belteaden Uagebuag let aad dl· gee*0 dea Feaehtlgkelte-. gabelt der üagebung feuchtigkeit aufnehaen oder abgeben kenn und die einen la »eeentllcnen negetlren reuoa%t|Dilte> wideratende-Koeffieieaten bet« uad MIttel, die ea dleeen Elektroden befeatlgt eind, ta die Lltbluaterblndung la Reibe alt dea elektrlechen Stroakrele au verbindung, aa den Stroadurebflufi entepreobend dem PeuohtlgiBaltegehelt la der Uthluaverblnduag, beelnfluüt von dea Feaebtlgkeltage halt der Tftagebuag, aa eteuem uad dea StieadaiohfleJ eeia Antleg der Feuchtigkeit au erböhen uad dea atroadurehflui bei Abaebae der Feuchtigkeit berabiueetsen·

3· Eine euf Feuchtigkeit anepreebende elektrleobe fflderateade-▼orrlobtung sur Steuerung elaea elektrleehen fltroakrelaee geaäfl den Feuohtigkeitebedingungen einer Ttagebung, die die Torrlohtung beelnf lueeen, enthaltend ela Paar la Abetead T^onelneader angebreebter drahtähnllober Elektroden, einen Körper τοη la «eaentllohen waeeerunlOelloher Lltbluaterbln· dung, la denadieee Elektroden In elektrieebea Keatakt dealt eatelialten eind uad ron dea aladeeteae eia fall oelner Oeer» flttohe In Berttbruag alt der Feuchtigkeit enthaltenden Qaje» bunl let und der entepreebend dea Fvoobtlgkeltagebelt 4er Dagebung Feuchtigkeit aufaebaea aad abgeben kean aad 4er einen la «eaeatlloben negatlTen Feuohtlgkeltvlderetenda-Koefflslentea bet, uad MIttel, die dieee Elektroden alt der

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MM»VMltf*lieb«r tttblMMltlMUftJ» 41· Bllf

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5. Uta· auf feuchtigkeit ansprechende elektrische Widerstands·» Torrlohtung aar Steuerung «Ihm oUktrieobcn genHB den fettehtlgkeltsbedlnfaagen einer Umgebung, dl· dl« Yorriohtung beeinflussen, enthaltend «int elektrisch isolle*» rende Platt·» ein Peer aetalllsoher DbHM₉ dl· auf dar Platt· angebracht alnd und alna Yielsenl von Ui Abstand ineinandergreifenden Z&hnen bab«n₉ dl· «Ina Tlclsahl Ton la Abstand •t«handan Elektroden daretellen, ·1η· Sohient ·α· ·1η·τ ta «••antliohan waaearunlöalloban LitbliarraTblndung» dl· auf dar riotta In alaktrlaobaai Kontakt alt dan Elaktrodan sng·- braobt 1st und τοη walobar alndaatana «In Tall Invar ObarflAob· In Berührung alt der Fauohtlgkalt antböitandan Utigabune let und dia enteprechand daa Pauchtlelcaltegahalt dar Uaigebiuv feuchtigkeit eufnehaen und abgeben lcean und einen la waeenfrliohen negatlren 7euohtlgkelta«lderetend»»Koeffislenten hat, und mttal, dl· alt den Kttaaan verbunden alnd und dener su den Elektroden für die Tarblodung alt der Uthluaverblndung in Beine alt dea elektrleonen Stroakreie but Steuerung des 8troadurohflueee· antepraohand der Feuchtigkeit in der LithlHBverblndung₉ am dleee dorob die Teuohtlgkelt der Begebung beelnfluQt wird, na den Stroeflufl bei Zunahaa der feuon>» tlgkelt su erhöhen und dea Stroaflufl bei Abnebae der feuobtlg« kelt berebsueetsen·

3« Sine auf feuchtigkeit anepreebende elektrleobe »ideretande-

\ Torrlehtung eur Steuerung elaae elektrleoben Stroakreleee ge-ω aKB dea fenohtlgkeitebedU^ungea 9lmr Tfekjebttng, die die Ter- ° rlohtung beelnfluÄ, eateaeltea* eine eUktriaeh leolUrende

Platte, ein Pear τοη aatalUeeben Kftaaan, die euf jeder Seit·

bad

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«a* Platt· «agrtraobt alad mä «la· YUlmahl τοη la Aa-•toad la*loaadartr*l*aadan SMaata hetoa, 41« «la· YUlsabl Tea la Aartaad «of jad«r Salt· d·» Plattan aogrtracbtoa Elektroden bilden, eia· SaaUa« mn «intr la «tatatll-•baa a»»—TOnT Oallciwa LltblaaPiitolaatiaf ₉ dl· *uf 8·!*· 4«f Flatt· la eUktrl^iber Tertlniun« alt ««a trod«n «a A«a Saltaa Λτ Plett· engrtrtoht lat uaA roa aalotev alaoaatiaa ala fall aar Ob«rflAob· in BeiUluraag alt «·» P«aobtla1wlt eatbaltcaiea Qafsbaas lat uafl dl· !•athtlgaalt «atapMateafl du f*uobtlel»ltef«helt d#r Da- «•baaf eafatbaaa aal abfeWa kaaa and dl· ·1οβη la aaasaV· ltetea aHE*tl>aa f•aobtlckaltaaldantvada-EMffl«l«ataa hst_t aad Mitt·I₉ dia dl· KHaaa and dedarob dl· fiUktroden ana Y«it>lad«a d«r Bl«ktr^«a alt d«a Soblehten d«r Iitblaa- ^ai^ladaag ρ·«11·1 oat la Β·1β· alt d«a «!«ktrlaolMa stro kiala '«•I'blBdaa« ua d«a 3tr—flurohflofl dadurch «ntepraobvod d«a faaebtlflBiltacBbslt d«r Iltblaatvitladaaf su at«atni_y aaaa dl··· darob dl· V«a^itUatlt ^4·γ Dagebune betlnfluüt «lz«₉ ua d«n atroatfurobftua to«l Aaatlag der rvoobtlgkalt aa avbtttea and daa etroadttrohfluö b·! Aboeba· dar f«uobtt|»lt

7· Sla· auf feaobtlekalt uaspaatband* elektrleoh* wid«rstazd·- Torrlohtuag but Btaatrtmg «la·· ^Xaktrlaotea Stroakrel··· !•ame d«a f»aobtl«iBiltab«dlafanaaa alaar ta«*bting₉ dl· dl· Yorrlohttn« •«•laflaaa«a₉ eathaltand la Aaatend stabend· aatclllaob· £Uktr«d«a₍ «Ina la V^MntUohan w

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Verbindung von alndeaten· einer LlthltaKrerbladaaf , ausgewählt aus dar Oruppa bertahend aua Llthloattxyd «ad Litbiuahydroxyd undtiithluacarbonat, dl· swlvohen den Xlak» trodan und la elektrieobea Kontakt alt dleaea aagebraoht •lad und τοη daaaa aind «atena «la Teil Ihrer Oberfläche la Berührung alt dar TeuohtlgMt enthaltenden Ufcgebuag let und die entapreohend dan Peuchtigkeitegehalt der Umgebung Feuohtlgkelt 8tifnahaan und abgaben kaan und einen la «eaentllehen negativen Feucntigkeitewideretende-Koeffieienten hat, und Mittel« die alt den Elektroden Terbunden alnd₉ ob 41· Verbind ung In Reihe alt de« elektriaehen ätroakrela aar 8te»- erang de· ätrcaidurohflu···· su rerbinden geafti dea Feuobtigkaita«ehelt la der Uagebung, «1· dieaer durch den Feuohtlgkaitegehalt dar Uagebung baeinfluOt wird, ob den StroadurobfluQ eu erhöhen, wenn dl· feuchtigkeit enatelgt,und dea 3troadurohflui3 herebauaetsen, wenn dl· feuchtigkeit •balaat·

8. Eine auf Peuohtlglcalt enapreohende elektrlaobe flderatand·- Torrlohtung sur Steuerung eine· elektrischen StroaHcr·!··· geeäQ den Feuobtlgkeltebedlngungen einer Thigebuaf, 41· 41· Vorrichtung beeinfluaaen, enthaltend la Abetead aagebraohta aetelllecha Elektroden, eine la weaentllohen waaaerttnlöaliohe Meeae, beatehend cua la weaentllohen elnea featen Veraohaaleungsprodukt, de· eich ergibt, wenn Lithluaawtall In einer Seueratoff entheltenden Atmoaph&re la weaentllohen rolltaanen rerbrannt wird und dl· in elektriaehea Kontakt alt den Elektroden zwlaohen dieeen sngebreoht 1st und von wel-

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ober alndeetene ein Tell der Oberfläch· In Berührung alt der Feuchtigkeit enthaltenden Umgebung let und die entepreobend des FouohtlgkeifagehBlt der Umgebung Feuchtigkeit aufnehmen und ebgeben kann und einen la wesentlichen negativen Feuobtigkeitewideretende-lCoeffieieitten bat, und Kittelt die an den Elektroden befestigt sind, üb dleee Ifeeee in Reibe «it des elektrischen Stromkreis sur Steuerung dee 3 trQMi urohfloeeee entepreebend des Veuebtigkeltegebelt in der messe su verbinden aowle dleee durob die Feuchtigkeit der Tfegebung beeinflußt wird, üb den Stromdurohflu3 beim Anstieg der Feuchtigkeit su ertauben und den StrondurohfluS bei Abnabae der Veuobtigkeit herabsueetsen·

9· Klne auf Feuchtigkeit enepreonende elektrische Wlderetcnde-Torrlobtung sur Steuerung elnee electriecheα ätromkreleee geoia den Feuohtigkeiitoedingungen einer Iftagebung, die die Vorrichtung beeinflußt, entbaltend Im Abetand angebrachte metelllsobe Zlektroden, eine la eeeentlloben waaeerunlöeliobe HBSSe₉ die 1« «esentlioben aus Lithiumfluorid beateht, die selsoben des Elektroden und in elektrleobem Kontakt jkmlt diesen engebreont 1st und von «elober Mindesten· ein Teil ihrer Oeerfläohe in Berunrung alt der Feuchtigkeit entbal-_ω tenden TJegebung ist umd die gernftO des Fettobtlgkeitsgebelt der Utageeung Feuobtigkelt eufnlsvt und ebglbt und die einen

ο im «eeentlloben negetlren Feuotatlgmeltswlderetends-Koeffislenten

^ bet, und Mittel· die en dea Elektroden befeetlgt elnd, um

£ dlese messe la leihe alt dea elektrischen stroakreie «er 9tea» ° erung des Stioad urohflueeee entepreobena dem Feuchtigkeit»-

gebalt la der sse su verbinden sowie diese duroh die Feeen-

BADOFMSiNAL

tigle·It der Umgebung beeinflußt wird, um den S t road ure hfluß beim Anstieg der Feuchtigkeit zu erhüben und den Stromdurchflu3 bei Abnehme der Feuchtigkeit herabzusetzen.

10· Eine nuf Feuchtigkeit enaprecbende elektrisch· Widerstand·· vorrlchtung zur Steuerung eines elektrisehen^tromkrele·· gemtiS den Fcuobtigkeltsbedlngungen einer Umgebung, die dl· Torrichtung beeinflussen, ent hol tend Im Abstand voneinander angebrachte metallische Elektroden, eine Im wesentlichen wasserunlösliche Messe, die Im wesentlichen aus Lithium-' cprbonet besteht, die zwischen den Elektroden und In elektrlsobem Kontnkt mit diesen angebracht 1st und von welcher mindestens ein Teil Ihrer Oberfläche in Berührung mit der Feuchtigkeit enthaltenden Umgebung 1st und die gemäii dem Feuchtigkeitsgehalt der Umgebung Feuchtigkeit aufnimmt und ebglbt und die einen im wesentlichen? negativen Feuchtigkeit·» widerstande-Koefflslenten hat, und MIttel, die an den IiIeJetroden befestigt sind, um diese Hasse in Reihe mit dem elektrischen Stromkreis zur Steuerung dee ätromdurohflusses ent» epreohend dem Feuchtigkeitsgebelt in der Masse zu verbinden sowie diese duroh die Feuchtigkeit der Umgebung beeinflußt wird, um den 3tromdurohflu£ beim Anstieg der Feuchtigkeit su erhöhen und den Stromdurohflue bei Abnehme der Feuchtigkeit herabzusetzen·

11· Eine auf Feuchtigkeit ansprechende elektrisch· Widerstandsvorrichtung zur Steuerung eines elektrischen Stromkreise· gemäß den Feuohtiglceitsbedindungen einer Umgebung;, dl· die

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Vorrichtung beeinflussen, enthaltend im Abstund voneinender angebrachte metallische Elektroden, eine Im wesentlichen wasserunlösliche Moses, bestehend sue Im wesentlichen elnenxLlthlumsilloatkomplez, erhalten durch die Verbrennung von LlthiutBoetoll und Silicium in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre, der Bwisohen den Elektroden und dem elektrischen Kontakt mit diesen Elektroden angebracht 1st und von welchem mindestens ein Teil der Oberfläche pin Berührung mit der Feuchtigkeit enthaltenden Umgebung 1st und der entsprechend dem Feuchtigkeitsgehalt der Umgebung Feuchtigkeit aufnehmen und abgeben konn und einem im wesentlichen negativen FeuohtlgkelisrlderstDnds-Koefflsienten hat, und Mittel, die en dsn Elektroden befestigt sind, um diese Kasse in Reihe mit dem elektrischen Stromkreis zur Steuerung des Strondurohflusses entsprechend dem Feuchtigkeitsgehalt in dsr Μεβββ zu verbinden sowie dless durch dls Feuchtigkeit der Umgebung beeinflußt wird, um den Stromdurobfluü beim Anstieg der Feuchtigkeit zu erhöhen und den Stromdurchfluß bei Abnahme der Feuchtigkeit herobzusetsen«

12· Eine ruf Tnkuum ansprechende Vorrichtung zur Steuerung eines elektrischen Stromkreises entsprechend der Vekuumbedlngung einer Feuchtigkeit enthaltenden Utagebung, die die Vorriob-

tung beeinflußt9 enthaltend im Abstand voneinander angeo brachte metallische Elektroden, eine im wesentlichen wasser»

\ unlusllohe Llthlumverblndung, die swlsohen diesen und in ο

^ω elektrischem Kontakt mit den Elektroden ist und von welcher

° mindestens ein Teil der Oberfläche JSIn Berührung mit der

Feuchtigkeit enthaltenden Umgebung 1st und die genau dom

BAD ORiSiNAL

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!•aBbtlekaltegahalt dtr ilBftbanf Fauabtl*kalt aafataat oder rtrlitrt and 41· tlnan la vtaaaUlohtB aacatlTtB Ttuobtlektltawldtratanda-Kdtfflaltntaa hat» vettl 4«r Fattobtigkaltftfabalt dtr taetbimg tbaiaat, «mm 41a Yi btdlnsuns dtr Qtagtbtmf saftlaat, mi MIttel, «1· ait 41a-Mn Xlaktro4ta τ»χ1»αηβ·η βΐηβ, a« 41« Utblawtitolnfw« la R«ih« alt d·« •UktriMtea StroakrtU mot Sttatnaf d·· Strowdtrohfl—f sa T«rbiai«n_t «nt0pr*ob«al dta fii tlek»lttfthelt in dtr UtbliMPiibiaiaai» «Mat di#*t lunk dlt rtuohtlgktlt und dthtr dlt TttaMabedlaiaaj d«r laji buag bttlnfloet wird, so defl dtr StroadtarohflaS «baiaat» «tan 41« Ttkouab«4instiag suaiaat·

»•Slat tof rvoobtlgktlt tntprtebtnit tltktrlMbt ffl4«i«trai·» vorrlebtung »or Sttotroaf «late tltktrlMbtn StTfJHw Iw «•afte dtn VtiaobtieBilt*iM41ai«afta tlatr Vaftbaaf· 41« 41« TexTiobttiBg bttlnfloutn, tatbtlttad la Abrktal Vtatlataitr aogtbraebtt atttlllaobt Iltktrodta, tint la «tMatUebtn watttrnBlutllob« Hbtat, 41« la VtMBtllobtB ·«· tlata ftatta TtraofaatIra«tprodukt btrltbt, 4·· slob ana 4tr la «ta» llobtn Tollkoaatatn Ttrbrtnuimf ren Iltblaaaitall la alatr Sautratoff «ad Stlokatoff tntbtlttadta AtaoaabJüra trglbt, dlt «viaobta und la tltktrlatbta Eoatakt alt 4ta Haktrt4ta •ngabraobt iat₉ und tob vtlobtr aladtattna tin fall 4«v Obtrfllobt In BtrUhrung alt dtr Ftotbtlefetlt aatbtlttadta lat und dia aatapraabaad dta faia^tigatltaataalt

BAD OBsSiMAL

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