DE19955459A1 - Vorrichtung zum Anreichern flüssiger Medien mit gasförmigen Medien - Google Patents

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.