DE19955459A1 - Vorrichtung zum Anreichern flüssiger Medien mit gasförmigen Medien - Google Patents
Vorrichtung zum Anreichern flüssiger Medien mit gasförmigen MedienInfo
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Abstract
Es ist eine Vorrichtung zum Anreichern flüssiger Medien mit gasförmigen Medien, beispielsweise zum Erhöhen des natürlichen Sauerstoffgehaltes von Wasser und anderen Flüssigkeiten, offenbart, welche eine Zufuhr für unter Druck stehende Flüssigkeit, eine Zufuhr für unter Druck stehendes Gas und wenigstens einen Druckbehälter zum Vermischen des Gases mit der Flüssigkeit unter Überdruck zum Erzielen der Gasanreicherung aufweist. Die Vorrichtung kann als Gerät ausgebildet sein, mit dem bei Bedarf portionsweise mit Sauerstoff angereichertes Wasser erzeugt werden kann. Der Sauerstoffgehalt des Wassers läßt sich von Fall zu Fall vor Beginn der Herstellung jeder Portion des angereicherten Wassers einstellen.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anreichern flüssiger
Medien mit gasförmigen Medien, beispielsweise zum Erhöhen des
natürlichen Sauerstoffgehaltes von Wasser oder anderen Flüssigkeiten.
Es ist bekannt, daß Sauerstoff belebende Wirkungen auf den
menschlichen Organismus ausübt und zwar hin bis zu therapeutischen
Wirkungen. Werden die Zellen des menschlichen Gewebes mit einem
Überangebot von Sauerstoff versorgt, sind die verschiedensten Effekte
zu beobachten. So kann durch Trinken von Wasser mit einem erhöhten
Sauerstoffgehalt das Wohlbefinden insgesamt erhöht werden.
Es ist bekannt, daß Wasser eine Sauerstoffkonzentration binden kann,
die über der normalen Sättigungsgrenze liegt. Dieser erhöhte
Sauerstoffgehalt verbleibt nicht unbegrenzt lange im Wasser, sondern
baut sich mit der Zeit ab. Wasser mit erhöhtem Sauerstoffgehalt ist
also nicht unbegrenzt lagerfähig.
Für vorbeugende und therapeutische Zwecke ist es außerdem erwünscht,
für unterschiedliche Personen oder Patienten auch unterschiedliche
Sauerstoffgehalte des zu verabreichenden Wassers vorzusehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu
schaffen, welche praktisch an der Verbrauchsstelle flüssiges Medium
mit gasförmigem Medium gezielt und individuell angepaßt zu vermischen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gelöst,
welche die Merkmale des Patentanspruches 1 aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche.
Durch die Erfindung ist es möglich, ein handliches und kompaktes Gerät
zu schaffen, das in seiner einfachsten Ausführungsform beispielsweise
in Haushalten benutzt werden kann. Aber auch für größere Einheiten,
beispielsweise für Krankenhäuser, läßt sich ein kompaktes und wenig
Raum beanspruchendes Gerät, welches die Merkmale der vorliegenden
Erfindung aufweist, bauen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Anreichern von Wasser mit Sauerstoff schematisch
dargestellt, und zwar zeigt
Fig. 1 ein Fließ-Schema der gesamten Vorrichtung,
Fig. 2 einen zum Anreichern von gereinigtem und entkeimtem
Wasser bestimmten Behälter der Vorrichtung aus
Fig. 1 einen senkrechten Schnitt,
Fig. 3 eine Einzelheit des oberen Bereiches des Behälters
aus Fig. 2 in vergrößertem Maßstab,
Fig. 4 einen anderen Behälter zum Anreichern von
gereinigtem und entkeimtem Wasser mit Sauerstoff
bestimmten Behälter im senkrechten Schnitt, der als
Anreicherungselement einen Injektor enthält, und
Fig. 5 eine Einzelheit des Injektors des Behälters aus
Fig. 4.
Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung weist eine Wasserzufuhr 1 sowie eine Sauerstoffzufuhr 2
auf.
Die Wasserzufuhr 1 umfaßt einen Anschluß 3 für Wasser, der
beispielsweise an eine übliche Wasserleitung angeschlossen ist. Der
Anschluß 3 führt in eine Leitung 4, in die ein Druckminderventil 5
eingebaut ist, mit dessen Hilfe der in der Leitung 4 herrschende Druck
des zugeführten Wassers auf 5 bar eingestellt werden kann. Ein in
Strömungsrichtung hinter dem Druckminderventil 5 in die Leitung
eingezeichneter Pfeil 6 deutet die Strömungsrichtung des Wassers in
der Leitung 4 an, d. h. in Fig. 1 gesehen von links nach rechts.
In Strömungsrichtung des zugeführten Wassers hinter dem
Druckminderventil 5 sind in die Leitung 4 Kerzenfilter 7 eingebaut,
mit deren Hilfe Fremdkörper und unsbesondere Schwermetalle aus dem
zuströmenden Wasser herausgefiltert werden können. Im Anschluß an die
Kerzenfilter 7 ist in die Leitung 4 eine UV-Anlage 8 eingebaut, um mit
ultraviolettem Licht im Wasser befindliche Bakterien abzutöten und
somit eine Entkeimung des zuströmenden Wassers zu erreichen.
Danach strömt das Wasser durch einen Wärmetauscher 9, mit dem das
Wasser auf eine Temperatur unter 10°C, vorzugsweise etwa 6°C,
abzukühlen, um eine zusätzliche Sauerstoffaufnahme zu erleichtern.
Ein weiteres Rückschlagventil 10 schließt sich an.
In Strömungsrichtung gesehen hinter dem Rückschlagventil 10 sind an
die Leitung 4 - beim dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt
vier - Behälter 11, 12, 13 und 14 angeschlossen, in welchen das
zuströmende Wasser mit zusätzlichem Sauerstoff (O2) angereichert wird.
Die hierzu an die Leitung 4 angeordneten Stichleitungen enthalten
jeweils ein Absperrventil 20, das in Richtung eines Pfeiles 19
angeströmt wird. Das. Absperrventil 20 ist vorgesehen, um je nach
Bedarf den Zustrom von anzureicherndem Wasser in die einzelnen
Behälter 11, 12, 13 und 14 zu steuern.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Behälter 11 und 13
sowie die Behälter 12 und 14 jeweils identisch ausgebildet, so daß
nachstehend nur einer dieser beiden Behälter beschrieben wird. Die
Behälter 11 und 13 enthalten eine Anreicherungskammer, die nachstehend
in Verbindung mit Fig. 2 und 3 näher beschrieben wird, während die
Behälter 12 und 14 für die Sauerstoffanreicherung des in den Behälter
gelangten Wassers mittels eines Injektors erfolgt, der im einzelnen in
Fig. 4 und 5 gezeigt ist.
Das obere Ende jedes der Behälter 11, 12, 13 und 14 ist über ein
Absperrventil 21 mit einer gemeinsamen Ablaufleitung 22 verbunden,
durch welche das mit einem Überschuß an Sauerstoff angereicherte
behandelte Wasser zu einer Verbrauchsstelle 23 geleitet wird. In
dieser Ablaufleitung 22 ist ein weiteres Absperrventil 24 angeordnet,
das geöffnet wird, wenn in einen Verbraucher wie beispielsweise einen
an der Verbrauchsstelle 23 vorgesehenen Becher eingefüllt werden soll.
Vor dem Absperrventil 24 ist in der Ablaufleitung 22 ein
Rückschlagventil 26 vorgesehen, damit mit Sauerstoff angereichertes
Wasser lediglich in Richtung zur Verbrauchsstelle 23 und nicht in
Gegenrichtung strömen kann.
Die Verbrauchsstelle 23 ist mit einem Ablauf 27 verbunden, um
verschüttetes Wasser abzuleiten.
Die Sauerstoffzufuhr 2 weist eine Sauerstoffquelle auf, im
dargestellten Ausführungsbeispiel eine, mit unter Druck stehendem
Sauerstoff (O2), gefüllte Flasche 28. In die von der Flasche 28
ausgehende Gasleitung 29 ist ein Druckminderventil 30 eingebaut, mit
dessen Hilfe der Druck des durch die Gasleitung strömenden Sauerstoffs
auf 3 bar eingestellt werden kann.
Ein Pfeil 31 deutet die Strömungsrichtung des Gases durch die
Gasleitung 29 zu einem Rückschlagventil 32 an.
In Strömungsrichtung gesehen hinter dem Rückschlagventil 32 sind an
die Gasleitung 29 vier Stichleitungen 33, 34, 35 und 36 angeschlossen,
durch welche gesteuert Sauerstoff in die einzelnen Behälter 11, 12, 13
und 14 eingeleitet werden kann. In diese Stichleitungen jeweils
eingezeichnete Pfeile 37 deuten die Strömungsrichtung des Sauerstoffes
zu den einzelnen Behältern an.
Jede Stichleitung 33, 34, 35 und 36 enthält jeweils ein Absperrventil
38 mit dessen Hilfe die Zufuhr von Sauerstoff zu den einzelnen
Behältern individuell gesteuert werden kann.
Jeder Behälter 11, 12, 13 und 14 ist jeweils mit einem
Sicherheitsventil 39, beispielsweise einem Überdruckventil, versehen,
um in den einzelnen Behältern angesammeltes Druckmittel wie Sauerstoff
in eine Ausblasleitung 40, die vom Ablauf 27 führt, ableiten zu
können.
Im Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung können sämtliche
Behälter 11, 12, 13 und 14 gemeinsam oder auch einzeln oder in
beliebiger Kombination miteinander eingesetzt werden. Mit dem eine
Anreicherungskammer enthaltenden Behältern 11 und 13 läßt sich der O2-
Gehalt von Wasser auf etwa 95 mg/l erhöhen, während die einen Injektor
als Anreicherungselement enthaltenden Behälter 12 und 14 den O2-Gehalt
des Wassers lediglich bis auf etwa 85 mg/l erhöhen können. Will man
zwischen diesen beiden Grenzwerten oder zwischen 10 mg/l und 90 mg/l
liegende O2-Gehalte einstellen, wird im Mischbetrieb gefahren, weshalb
die einzelnen Behälter 11, 12, 13 und 14 individuell zu steuern sind.
Die Steuerung übernimmt eine hier nicht gezeigte elektronische
Steuereinrichtung.
Mit der Vorrichtung läßt sich portionsweise mit O2 angereichertes Wasser
unmittelbar für den jeweiligen Bedarfsfall erzeugen, das dem
Verbrauher dann verabreicht werden kann.
In Fig. 2 und 3 sind Einzelheiten eines Behälters mit eingebauter
Anreicherungskammer zu erkennen. Dieser Behälter entspricht den
Behältern 11 und 13 des Fließ-Schemas aus Fig. 1.
Der Behälter 11 bzw. 13 weist ein Rohr 41 auf, das mit einem gewölbten
Boden 42 und mit einem ebenfalls gewölbten Deckel 43 versehen ist. Das
Rohr 41 kann dabei kreisförmigen oder auch davon abweichenden,
beispielsweise ovalen, Querschnitt aufweisen.
An der Innenseite des gewölbten Deckels 43 ist eine Kammer 44
angeordnet, die zum Anreichern von gefiltertem und entkeimtem Wasser
mit zusätzlichem Sauerstoff dient.
Im Boden 42 ist ein Gewindeanschluß 45 befestigt. Durch diesen
Gewindeanschluß fließt partiell bzw. intermittierend Laminargefilters
und entkeimtes Wasser in den Behälter bis zur Kammer 44 ein, ohne eine
unerwünschte Turbulenz im Behälter hervorzurufen, welche Sauerstoff
austreibend wirken würde.
In den Behälter 11 bzw. 13 führt eine der Stichleitungen 33 bzw. 35,
welche durch den Boden 46 der Kammer 44 hindurch in letztere mündet.
Im Boden 46 der Kammer 44 befinden sich auf beiden Seiten der
einmündenden Stichleitung 33 zwei Bohrungen 47 und 48, durch welche
beidseits der Stichleitung 33 Wasser in einem Laminarstrom in die
Kammer 44 einfließen kann, so daß das in die Kammer 44 mündende Ende
der Stichleitung 33 von einem laminaren Wasserstrom umgeben ist.
Die Kammer 44 dient zur Beruhigung des Wassers mit dem einströmenden
Sauerstoff, um eine Anreicherung des Wassers mit zusätzlichem
Sauerstoff bis zur Sättigungsgrenze zu ermöglichen. Durch den Einstrom
des Sauerstoffes in die Kammer 44 wird eine Art Nebelbesprühung mit O2-
Überschuß erreicht, so daß eine feste Verbindung von H2O plus O2 aus dem
Deckel 43 des Behälters austritt (stöchiometrisches Überangebot von O2
bis zur stabilen Gleichung von O2 in H2O). Das in die Kammer 44
mündende Ende der Stichleitung 33 ist koaxial zur Austrittsöffnung 49
des Deckels 43 angeordnet. Dadurch erzielt man ein Sauerstoff-
Überangebot, welches sich in Fließrichtung unter Druck in der an die
Austrittsöffnung 49 anschließenden Ablaufleitung 22 fest einbindet.
Die Sauerstoffzufuhr wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung über
ein speicherprogrammiertes System (SPS) geregelt, so daß
sichergestellt werden kann, daß vom ersten bis zum letzten
abgefüllten, mit Sauerstoff angereichertem Wasser die gleiche O2
Konzentration sich im Abfüllbehälter wie einem Becher 25, einem Glas,
einer Flasche oder einem sonstigen Behältnis befindet.
Um katalytische Reaktionen auszuschließen, ist der Behälter 11 mitsamt
seinen inneren Einbauten aus nichtrostendem Stahl gefertigt. Fig. 2
und 3 zeigen, daß eine Schweißkonstruktion bevorzugt ist.
Bei der in Fig. 4 und 5 im einzelnen dargestellten Ausführungsform
des Behälters 12 bzw. 14 besteht dieser wiederum aus einem Rohr 41 mit
daran eingeschweißtem gewälbten Boden 42 und daran ebenfalls
angeschweißtem gewölbten Deckel 43. Diese Ausführungsform des
Behälters unterscheidet sich von der Ausführungsfarm gemäß Fig. 2 und
3 dadurch, daß zum Vermischen des durch den Gewindeanschluß 45
einströmenden vorbereiteten Wassers mit zusätzlichem Sauerstoff ein
rohrförmiger Injektor 50 an die im Deckel 43 vorgesehene
Austrittsöffnung 49 angebaut ist. In diesen rohrförmigen Injektor
mündet von der Seite eine Stichleitung 34 bzw. 36 zur Zufuhr von
zusätzlichem Sauerstoff, wie Fig. 4 zeigt und wie in Fig. 5 im
einzelnen dargestellt ist. Der Anschluß der Stichleitung 34 an den
rohrförmigen Injektor 50 erfolgt unter einem spitzen Winkel zur
Längsachse 51 des rohrförmigen Injektors 50, damit durch den Zustrom
des Sauerstoffes im Injektor keine unnötigen Turbulenzen entstehen.
Das untere Ende 52 des Injektors ist trichterförmig aufgeweitet, um
einen laminaren Zustrom von Wasser in den Injektor zu gewährleisten.
Durch elektrische Entladung kann der Sauerstoff in Ozon umgewandelt
werden. Durch Vorsehen einer solchen Entladung bei der
erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine ozonhaltige Flüssigkeit wie
Wasser bereitgestellt werden. Keime können so abgetötet werden.
Claims (13)
1. Vorrichtung zum Anreichern flüssiger Medien mit gasförmigen
Medien, beispielsweise zum Erhöhen des natürlichen
Sauerstoffgehaltes von Wasser und anderen Flüssigkeiten mit
- - einer Zufuhr (1) für unter Druck stehender Flüssigkeit,
- - einer Zufuhr (2) für unter Druck stehendem Gas, und mit
- - wenigstens einem Druckbehälter (11, 12, 13, 14) zum Vermischen des Gases mit der Flüssigkeit unter Überdruck zum Erzielen der Gasanreicherung.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens eine der von der Zufuhr (1) für Flüssigkeit und der von
der Zufuhr (2) für Gas ausgehenden Versorgungsleitungen (4, 29)
einen Druckregulierer (5, 30) enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die von der Zufuhr (1) für Flüssigkeit
ausgehende Leitung (4) mit einem Filter (7) zum Ausfiltern von
Fremdstoffen, insbesondere Schwermetallen, sowie mit einer UV-
Anlage (8) zum Abtöten von in der Flüssigkeit enthaltenen
Bakterien versehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die von der Zufuhr (1) für Flüssigkeit
ausgehende Leitung (4) mit einem Wärmetauscher (9) zum Kühlen der
zulaufenden Flüssigkeit versehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Druckbehälter (11, 12, 13, 14) ein in
ihn eingebautes Element zum Zusammenführen und Vermischen von
Flüssigkeit und Gas enthält.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Druckbehälter (11, 12, 13, 14) einzeln
und/oder in beliebiger Kombination einschaltbar und betreibbar
sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Druckbehälter (11, 12, 13, 14) mit einem
Überdruckventil (39) versehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das in mindestens einem Behälter (11, 12, 13,
14) angeordnete, zum Zusammenführen und Vermischen von Flüssigkeit
bestimmte Element eine Kammer (44) oder ein Injektor (59) ist, in
die bzw. den jeweils eine Leitung (33, 34) für unter Druck
stehendes Gas mündet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kammer (44) über wenigstens eine Bohrung (47, 48) mit dem
Innenraum des betreffenden Behälters (11, 13) strömungsmäßig
verbunden ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Injektor (50) als Einlauf für anzureichernde Flüssigkeit ein
trichterförmig erweitertes unteres Ende (52) aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Erzeugen elektrischer
Entladungen vorgesehen ist, um Sauerstoff in Ozon umzuwandeln und
damit eine ozonhaltige Flüssigkeit wie Wasser zu erzeugen, in der
ursprünglich in ihr befindliche Keime abgetötet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß es als Standgerät zum portionsweisen Erzeugen
und Abgeben von mit Gas angereicherter Flüssigkeit ausgebildet
ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der
Gasgehalt der fertiggestellten angereicherten Flüssigkeit vor dem
Erzeugen derselben am Gerät vorwählbar und einstellbar ist.
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DE (1) | DE19955459A1 (de) |
Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
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1999
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