DE1903818A1 - Einrichtung zum Erzeugen eines Feldeffektes - Google Patents

Einrichtung zum Erzeugen eines Feldeffektes

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Description

Brunswick Corporation, Chicago / Illinois (Y*St«ν.A«)
Einrichtung zum Erzeugen eines Feldeffektes
öegansfcand der Erfindung ist eine Sinriehtuiig zum Irzeugen einea Feldeffektes und im besonderen eine Einrichtung, bei der ein Loohkörper mit sehr kleinen Durchlässen verwendefe wird.
Ein elektrifizierter Lochkörper erzeugt einen Feidsffekt bei' einem dia Durchlässe durchströmenden Material. Als ein Beispiel für die Verwendung einer aolchen Einrichtung wird eine Jlüeeigkeits- oder Gasbehandlungseinriohtung angeführt, bsi der durch das Feld Partikel aufgeladen werden, die von einer durch den Iioohkb'rper hindurohgeleiteten flüssigkeit od@r von einem das getragen und später verwendet werden« Als weitere Beispiele werden eine elektronische Versögerungseinrit3lifeung und sin elektrostatisches luftfilter angeführt. Der Loohkürper weist sehr kleine und Im wesentlichen geradlinig yerlauftmde Durchlässe auf, die eine bessere Beeinflussung des hilldurchströmenden Materials durch das induzierte elektrische Feld ermöglichen.
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Es hat sich gezeigt, dass bei den herkömmlichen Strömungakreislaufen elektrische ladungen und Kräfte auftreten, die verhältmäßig zufällig sind. Bei Strömungskreisläufen, bei denen eine Diffusion, ©in Aufprall, ein Sieben, ein Filtern usw. erfolgt, ist es offenbar erwünscht, im Strömungsmittel gleiche Aufladungen zu erzeugen, so dass das Sammeln und die Verwendung besser durchgeführt werden kann. Bs wäre z.B„ bei Luftfilteranlagen mit einem elektrostatischen Filter erwünscht, die Luft auf ein Höchstpotential aufzuladen, das die entgegengesetzte Polarität aufweist wie das elektrostatische Filter oder die Ausseheidungseinrichtungj wobei die Wirksamkeit der Filteierung wesentlich erhöht wird.
Im ßegeßSßts hierzu werden bei kolloidalen Strömungakreisläufen die Partikel äblicfeerwsise segativ aufgeladen. EFm die Wirksamkeit beim Sammeln solohsr EoIlοidpartikel zn verbessern, wäre es erwünscht, die Aufladung zu neutralisier*'.^ und eine Koagulation der JCcvLlüi'ie susulasaen, wobei eise Vergrößerung dar Partikel erfolgt» so dass dies« mit Hilfe der Ijsr&ömmlichen Verfahr reu entfernt wert!·-*! konasai» Sin weiteres GaMsi, iii dem eine Ionenbeweg^mg !reguliert m®^üen kann, be. des gewünschte Srgebnia zu er-sieleü, ist die Ejj/fcaslsuag, wobei ei as 3u2a aus dea Sialswasser dataroli ^atfefßi? wirdj? üaso -/e-^rvhigilaag Elektroden aufgeladen werden»
Die Sriiad-J2Sg sieht rozt
sine nsie >ma ύ$ζ%&ββ9'£*& Biiai-ioiitaag sas Sraeugen aines Peldeffektes,
eine Einrichtung der genannten Art die aufweist eins Fltissigkeitsbebaxidliijagaeinriuhtung mit eiasa einen StrSmuagspf ad abgrenzenäen Mittel, ψ inen Loehkörper, der sieh quer zum Strömungspfad erstreckt und eine Yielzahl von Itocfalässen aufweist 3 die in der Richtung des Strömimgspfades verlaufen, deren Quersehnifct weniger als ungefähr 500 Mikron beträgt, und ä±@ die Strömung im Strömungspfad in eine Vielzahl von im wesentlichen parallelen Strömen aufteilen, und Mittel, die im !.oehkörper ein elektrisches Feld erzeugen, das die von der durch dia
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Durchlässe Btrömenden Flüssigkeit mitgeführten Partikel auflädt, ao dass die Partikel in der flüssigkeit oder im Gas die Einrichtung mit einer vorherbeβtimmten Aufladung verlassen,
eine Einrichtung der genannten Art »um Behandeln von Flüssigkeiten oder Gasen, die aufweist ein auf dsr stromab gelegenen Seite des Lochkörpers angeordnetes filter, das mit der entgegengesetzten Polarität aufgeladen wird als die Partikel vom Feld des Lochkörpera,
eine Einrichtung der genannten Art zum Behandeln einer Flüssigkeit oder eines Gases, wobei die feldstärke so bemessen ist, dass die Partikel auf den Höchstwert aufgeladen werden,
eine Einrichtung der genannten Art zum Behandeln von FIübsigkeiten oder Gasen, wobei die Feldstärke eo bemessen ist, dass die Ladung auf den Kolloiden in der flüssigkeit oder im Gas neutralisiert wird, welche Einrichtung Mittel aufweist, die die Flüssigkeit zum späteren Koagulieren der Kolloide enthalten,
eine Einrichtung der genannten Art, bei der die Feldstärke so bemessen ist, dass die Partikel sterilisiert werden,
eine Einrichtung der genannten Art mit einer an der stromauf gelegenen Seite des Lochkörpers angeordneten Elektrode, wobei der Querschnitt der Durchlässe so bemessen ist, dass die Geschwindigkeit der Strömung durch den Lochkörper kleiner ist als die Beweglichkeit eines Ions in der zur Elektrode strömenden Flüssigkeit,
eine Einrichtung der genannten Art, die aufweist eine elektronische Verzögerungseinrichtung zum Verzögern der Elektronen in einem auf eine photoleitende Schicht einer fernsehröhre gerichteten Elektronenstrahl, einen Lochkörper mit einer Vielzahl von parallelen und im wesentlichen geradlinig verlaufenden Durchlässen mit einer größten Querschnittsabmesaung von weniger als ungefähr 25 Mikron, welche Durchlässe mindestens ungefähr 5O^ des Querschnittes des Lochkörpers umfassen, Mittel, die den Lochkörpern so haltern, dass die Durchlässe im Strömungspfad der Elektronen zur photoleitenden Schicht und parallel zum Strömungspfad verlaufen, und Mittel, die den Lochkörper zum Beeinflussen des Elektronenstromes aufladen,
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Ein weiterer Erfindungsgegenstand besteht aus einer einen Feldeffekt erzeugenden Einrichtung, die aufweist ein elektronisches Luftfilter mit einem Lochkörper, der aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist und mit einer Vielzahl von parallelen und im wesentlichen geradlinig verlaufenden Durchlässen versehen ist« durch die ein Luftstrom in einer vorherbestimmten Strömung geleitet wird, Mittel, die den Lochkörper auf ein vorherbestimmtes Potential aufladen, wobei die Partikel in der Luft im wesentlichen die gleiche Ladung erhalten, wobei ein elektrostatisches Absetzen der Partikel am Lochkörper wirksam verhindert wird, und eine Filtereinrichtung, die auf der stromab gelegenen Seite des Lochkörpere angeordnet ist und auf ein Potential aufgeladen wird, bei den die gemeinsam aufgeladenen Partikel elektrostatisch und im wesentlichen gleichmäßig angezogen werden.
Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben· In den beiliegenden Zeichnungen ist die
Fig«1 eine Seitenansicht, die die erste Verfahrensstufe bei der Herstellung eines Lochkörpers zeigt, der in der einen Feldeffekt erzeugenden Einrichtung nach der Erfindung verwendet wird,
Fig·2 eine zum Teil als Schnitt gezeichnete Darstellung, die eine zweite Verfahrensstufe zeigt,
Fig.3 eine Darstellung einer Einrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten oder Gasen mit einem einen Feld effekt erzeugenden Lochkörper nach der Erfindung,
Fig.4 eine Darstellung einer Filtereinrichtung, die zusammen mit der Einrichtung nach der Fig.3 benutzt wird,
Fig· 5 eine zum Teil als Schnitt gezeichnete Seitenansicht
einer anderen Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung, die zusammen mit der Einrichtung nach der Fig,3 verwendet wird,
Fig.6 ein senkrechter Schnitt durch eine Entsalzungeeinrichtung nach der Erfindung,
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Pig.7 ein senkrechter Schnitt durch eine fernsehröhre, die mit einer elektrostatischen Verzögerungseinrichtung nach der Erfindung ausgestattet ist, und die
Tig.8 ein vergrößert gezeichneter Ausschnitt aus der fig.7, der den Vorgang der elektronischen Verzögerung zeigt.
Die figuren zeigen einen als Ganzes mit 10 bezeichneten Lochkörper, der ein Bett 1t mit einer Vielzahl von im wesentlichen geradlinigen Durchlässen 12 aufweist. Der lochkörper 10 kann nach einem verbesserten Verfahren hergestellt werden, das b.B. in der amerikanischen Patentanmeldung Nr. 471 123 (Boberts and Roberts) offenbart und ausführlich beschrieben ist.
Zum besseren Verständnid der Erfindung wird jedoch, auf die figuren 1 und 2 verwiesen, die die Herstellung eines lochkörper· zeigen, wobei eueret ein Bündel τοη in rohrförmigen Hüllen 14 eingeschlossenen Stäben 13 in eine äußere Umhüllung 15 eingesetzt wird, wobei die Anordnung 16 hergestellt wird· Die Anordnung 16 wird duroh Ziehen durch eine geeignete Ziehform 17 zusammengepresst. Dieses Zusammenpressen kann. In mehreren Stufen durchgeführt werden, wobei ein Verbundkörper 18 erzeugt wird, in dem die Stäbt 13 sehr feine fäden 19 bilden, die in einer Matrix eingebettet sind (20), die aus den ursprünglichen Hüllen 14 besteht, welohe Hüllen durch das Zusammenpressen mit einander verbunden sind und den im wesentlichen monolithischen Körper des Lochkörρerβ 10 bilden· Der Verbundkörper 18 mittels eines geeigneten Messers 21 quer durchgeschnitten werden, wobei eine Vielzahl scheibenförmiger Elemente 22 erzeugt wird. Die Elemente 22 werden so behandelt, dass die fäden 19 entfernt werden, so dass ein Körper 11 mit einer Vielzahl von Durchlässen zurückbleibt» Die Stäbe oder Drähte 13 können aus Modelmetall und die Hüllen 14 und 15 aus nichtrostendem Stahl hergestellt werden. Di· fäden 19 können daher durch Behandlung der Elemente in einem herkömmlichen Salpetersäurebad (23) aufgelöst werden, wobei der aus nichtrostendem Stahl bestehende Körper 11 mit einer Vielzahl von sehr kleinen Durchlässen 12 zurückbleibt.
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Da die Hüllen 14 durch Fusion mit einander verbunden werden sowie mit der Büchse 15, so wird ein im wesentlichen steifer monolithischer Körper 11 mit einer hohen Festigkeit erzeugt. Duron eine genaue Bemessung der Dicke der Stäbe oder Drähte und des Dünnerziehens kann bei den Durchlässen 12 eine sehr hohe Genauigkeit der Weite und der Gestalt erreicht werden. Da die Hüllen 14 verhältnismäßig dünnwandig ausgestaltet werden können, so kann der fertige Lochkörper 10 eine hohe Porosität aufweisen von bis zu ungefähr 80?f, während der Lochkörper trotzdem so kräftig sein kann» dass er widerstandsfähig für die ausgeübten hohen Drücke ist·
Wie bereite ausgeführt» kann der nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte Lochkörper mit Vorteil zum Erzeugen eines Feldeffektes benutzt werden, der zum Behandeln eines die Durchlässe 12 durchströmenden Materials ausgenutzt werden kann. Bei dar in dor Fig*3 dargestellten Anordnung ist der LoGßkiSrpeif 10 in #inem rohrförmigen Kanal 24 so angeordnet, dass die JMrehläeee 12 parallel zur Achse des Kanals verlaufen» wobei dia Strömung einer flüssigkeit F oder eines Gases durch den I-aialferehlea» 2f! in eiise-r großen Anzahl von kleinen Strömen am-m den LoehKrper 10 geleitet wird, so dass das Material in &@r flüssigkeit F oder in lias sioh nahe an den Wandungen der BäföhXäBee befindet» Der loohkörper kann mit Hilfe einer herkömmlichen elektrostatische Aufladeeinrichtung 26 über einen Laittr L-* und eine Anschlussklemme 27, die über den Kanal 24 mit dem Lochkörper 10 verbunden ist, aufgeladen werden· Hierbei wird das sich in der Flüssigkeit F oder in einem Gas befindliche Material entsprechend aufgeladen. Besteht beispielsweise das Sas I aus Luft, so können die in der Luft befindlichen Staubpartikel bis zu einem vorherbestimmten Höchstwert aufgeladen werden· Auf diese Welse können im wesentlichen alle Partikel auf ein gemeinsames Höchstpotential aufgeladen werden·
Die aufgeladenen Partikel 29 können dann durch den Kanal 24 zu einem elektrostatischen Filter 30 einer herkömmlichen Ausführung
geleitet werden, dao mittels einer herkömmlichen elektrostatischen
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Aufladeeinrichtung über einen leiter 32 und eine Anschlussklemme 33 auf das entgegengesetzte Potential aufgeladen als dasjenige Potential, auf das die Partikel 29 vom Lochkörper 10 aufgeladen werden. Hierbei wird eine wesentliche Verbesserung der Wirkung des Filters 30 in wirtschaftlicher und einfacher Weise und damit der höchste Wirkungsgrad beim Sammeln der Partikel 29 erreicht·
Dn die Durchlässe 12 im lochkörper 10 im wesentlichen geradlinig verlaufen, so können sie durch eine rückwärts fließende Strömung leicht und einfach gereinigt werden. Da der Lochkörper eine hohe Porosität aufweist, so tritt am Loohkörper ein verhältnismäßig geringer Druckabfall auf, so dass die hohe Wirksamkeit der Piltereinrichtung aufrechterhalten werden kann. Da weiterhin die Querschnitte sehr genau und außerordentlich klein bemessen werden können, so können außerordentlich kleine Partikel wie Pilze und bakteriologische Organismen wirksam behandelt und durch das Filter 30 entfernt werden.
Die Aufladeeinrichtung 26 bewirkt vorzugsweise eine Aufladung des Lochkörpers, die der Aufladung durch eine Korona-Entladeeinrichtung gleicht, um bei im wesentlichen allen durch den' Lochkörper 10 geleiteten Partikeln ein gemeinsames vorherbestimmtes Potential mit Sicherheit zu erzeugen.
Bei Verwendung einer flüssigkeit Ϊ, wie in der Pig·5 dargestellt, sind die in dieser enthaltenen Partikel im allgemeinen elektronegativ. Sine solche elektronegative Aufladung liegt z.B. vor, wenn die Flüssigkeit ein Kolloidsystem bildet. Ein beseeres Verfahren zum Entfernen solcher Kolloide aus der Flüssigkeit besteht in der Benutzung eines Lochkörpers 10, wie in der Pig.3 dargestellt, wobei die negative Ladung auf den Kolloiden dadurch neutralisiert wird, dass der Lochkörper auf ein geeignetes Potential aufgeladen wird. Die neutralisierten Kolloidpartikel, gleich den Partikeln 34 in der Fig.5, suchen zu koagulieren und werden daher genügend groß, wie die Partikel 35 in der Fig.5, um aus der Flüssigkeit L mit Hilfe der herkömmlichen Verfahren entfernt werden zu können. Wie in der Pig. 5 dargestellt^
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kann die die neutralisierten Partikel enthaltende Flüssigkeit L zeitweilig in einem geeigneten Tank 36 aufbewahrt werden, so dass die erwünschte Koagulierung erfolgen kann, wonach die koagulierten Partikel zusammen mit der Flüssigkeit L durch ein Ventil 37 abgelassen und später aus d er Flüssigkeit entfernt werden können·
Die Fig»6 zeigt eine als Ganzes mit 38 bezeichnete Einrichtung zum Entsalzen von Brackwasser W, bei der der Lochkörper 10 verwendet werden, kann. Die Einrichtung 38 weist einen Tank mit einem Einlass 40 auf, durch den das Brackwasser W eingelassen wird. Der Lochkörper 10 erstreckt sich quer über das Innere des Tanks hinweg, wobei das Wasser durch die Durchlässe 12 in einen das Frischwasser aufnehmenden Teil 41 des Tanks 39 strömt und durch einen Auslass 42 abgelassen wird· Wie aus der Fig.6 zu ersehen ist, wird der Lochkörper 10 auf ein geeignetes positives Potential aufgeladen, während eine im Einlassteil des Tanks 44 an der stromauf gelegenen Seite des Lochkörpers 10 angeordnete Elektrode 43 auf ein geeignetes negatives Potential aufgeladen wird. Die Querschnitte der Durchlässe 12 werden so klein bemessen, dass die Strömung des Wassere durch die Durchlässe kleiner ist als die Bewegung der Hatriumionen in Richtung zur negativen Elektrode 43· Der aufgeladene Lochkörper dient ferner als positive Elektrode, zu der die Chlorionen wandern. An der oberen Tankwandung,46 können nahe am Loohkörper geeignete öffnungen 45 vorgesehen werden, durch die das erzeugte Chlorgas 47 nach oben strömt und aufgefangen werden kann.
In den Figuren 7 und 8 ist eine weitere Verwendungsmöglichkeit des Lochkörpers in einer herkömmlichen Vidikon-Röhre 48 dargestellt. Wie aus der Fig.7 zu ersehen ist, weist die Vidikon-Röhre ein äußeres rohrförmiges Gehäuse 49 auf, da· an dem einen Ende mit einer Glasplatte 50 versehen ist, die an der Innenseite mit einer photoleitenden Schicht bedeckt ist. Eine am entgegengesetzten Ende 53 des Gehäuses 49 angeordnete Katode 52 erzeugt Elektronen, die von einem Gitter 54 in Richtung zur photoleitenden Schicht 51 beschleunigt werden. Die Steuerung
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dea Blektronenstromes erfolgt durch das Steuergitter 55· An der Außenseite des Gehäuses 49 ist die herkömmliche lokussierungsspule 56, die Ablenkapulen 57 und eine Ausrichtungespule 58 angeordnet·
Zum Verbessern der Steuerung dea Slektronenstrahla ist im Gehäuse 49 unmittelbar vor der Schicht 51 ein Lochkörper 10 angeordnet, an dessen Klemme 59 ein geeignetes Verzögerungspotential angelegt wird· Wie aus der Fig«8 zu ersehen ist, werden die Elektronenstrahlen 60 beim Durchgang durch die Durchlässe 12 dea loohkörpers verzögert und fallen mit geringer Geschwindigkeit im wesentlichen senkrecht auf die photoleitende Schicht JL 51· woduroh die Arbeitsweise der Yidikon-Böhre rerbeaaert wird· ™ Da die Durchlässe 12 außerordentlich klein sind und der Lochkörper eine hohe Porosität aufweist, so erfolgt eine sehr genaue Steuerung bei einer hohen Auflösung dea zur photoleitenden Schioht 51 geleiteten Signale·
Daa auf der photoleitenden Schicht erzeugte Abbild kann in der herkömmlichen Weis· auf einen geeigneten Bildempfänger z.B. auf einen ViIm 61 in einem lichtdichten Gehäuse 62 mittela eines geeigneten Objektive 63 übertragen werden* Die vom Lochkörper 10 bewirkte hohe Auflösung führt zur Erzeugung einer besseren Abbildung auf dem film 61.
Der loohkörper 10 nach der Erfindung weist in vielen Yerwendungagebieten weaentliohe Yorsüge auf· Durch eine geeignete Aufladung dea Lochkörpera kann ein elektrisches feld erzeugt werden» das auf Materie, Elektronen, Ionen usw. einwirkt, die durch die sehr kleinen Durchlässe des Loohkörpers hindurchgeleitet wird (werden).
Der Veldeffekt kann auch mittels eines sehr dünn· Metallfäden enthaltenden Körpers ersielt werden, der nach den in der amerikanischen Patentschrift Fr· 3 277 564 (Webber and Wilson, erteilt 11»Oktober 1966) beschriebenen Verfahren hergestellt werden kann· Mit Hilfe solcher feinen Metallfäden mit eines Durchmesser von weniger als ungefähr 25 Mikron kann eine verbesserte
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Einrichtung zum Erzeugen von Peldeffekten geschaffen werden. Ein solcher Aufbau mit sehr feinen Metallfäden kann als ein elektrostatisches filter, als eine Aufladeeinrichtung, ala eine Einrichtung zum Steuern einer Partikelbewegung usw. verwendet werden, wie für den Lochkörper 10 beschrieben.
An der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung können von Sachkundigen Änderungen, Abwandlungen und Ersetzungen vorgenommen werden. Die Erfindung selbst wird daher nur durch die beiliegenden Patentansprüche abgegrenzt·
Patentansprüche
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Claims (10)

Patentansprüche
1. Einrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten oder Gasen, gekennzeichnet durch Mittel, die einen Strömungspfad abgrenzen, durch einen Loohkörper, der sich quer über den Strömungspfad hinweg erstreckt und eine Vielzahl von Durchlässen aufweist, die in der Richtung des Strömungspfades verlaufen, deren größter Querschnitt weniger als ungefähr 500 Mikron beträgt, und die die Strömung im Strömungspfad in eine Vielzahl kleiner, im wesentlichen paralleler Strömungen aufteilen, und durch Mittel zum Aufladen der von der Strömung durch die Durchlässe mitgeführten Partikel, so dass die Partikel die Einrichtung mit einer vorherbestimm ten Aufladung verlassen.
2. Einrichtung nach Anspruch t, gekennzeichnet durch ein stromabseitig vom Lochkörper angeordnetes Filter, das mit einer Polarität aufgeladen wird, die entgegengesetzt zu der Polarität ist, mit der die Partikel vom Lochkörper aufgeladen werden.
3· Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Feldes so bemessen ist, dass die Partikel auf den Höchstwert aufgeladen werden.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Feld eine Neutralisierung der Ladung auf Kolloiden in der Flüssigkeit bewirkt, und dass Mittel vorgesehen sind, die die Flüssigkeit zum nachfolgenden Koagulieren der Kolloide aufnehmen.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Feld zum Sterilisieren der Partikel benutzt wird.
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6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lochkörper aus einem Metall hergestellt ist.
7« Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lochkörper aus einem steifen Körper besteht.
8e Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Durchlässe im wesentlichen geradlinig verlaufen.
9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der vom Lochkörper stromauf gelegenen Seite eine
Elektrode angeordnet ist, und dass die Weite der Durchlässe im Lochkörper so bemessen ist, dass die Strömungsgeschwindigkeit durch den Lochkörper kleiner ist als die Bewegung eines Ion, in der Flüssigkeit zur genannten
Elektrode.
10. Einrichtung nach Anspruch-9, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Flüssigkeit aus Wasser besteht, und dass das genannte Ion aus einem Saizion besteht, und dass die Einrichtung aus einer Entsalzungseinrichtung für ein salzhaltiges Wasser besteht.
BAD ORIGINAL
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