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Verfahren zum Aufbereiten und Entkeimen von, insbeson-
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dere den Keim Bact. Pseudomonas pyocyanea enthaltenden Wasser aus
Bädern, insbesondere medizinischen Wannen-und Unterwassermassagebädern, und Bäderwanne
hierfür.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten und Entkeimen
von, insbesondere den Keim Bact. Pseudomonas pyocyanea enthaltenden Wasser aus Bädern,
insbesondere medizinischen Wannen- urlil Unterwassermassagebädern, und Bäderwanne
hierfür.
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Das Problem, das Wasser medizinischer Bäder in Großraumwannen mehrfach
nutzen zu können, ist mit den bekannten technischen
Mitteln zufriedenstellend
nicht gelöst worden, da das Wasser in Wannen, in denen eine therapeutische Behandlung
durchgeführt wird, einer noch stärkeren Verunreinigung unterworfen ist, als wie
dies in öffentlichen Schwimmbädern der Fall ist.
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Bei medizinischen Bädern wird im Vergleich zu öffentlichen Schwimmbecken
allein durch einen Badenden mit einer 4-fach stärkeren Verschmutzung des Wassers
gerechnet. Erschwerend kommt hinzu, daß bei der Ausführung von Unterwasserdruckstrahlmassage
durch die Walkung der Haut starke Epithelabschilferungen eintreten. Ferner werden
die auf der Hautoberfläche einschließlich sich in den Poren und Haaraustrittsöffnungen
befindlichen Bakterien in einem weitaus größeren Umfang durch die Druckstrahleinwirkung
in das Wasser abgegeben. Hinzu kommt noch der zu berücksichtigende Umstand, daß
die Anwendung therapeutischer Bäder vornehmlich in Krankenhäusern auch an bettlägerigen
Patienten vorgenommen wird, so daß ein Erfolg von Badewasser-Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen
sehr zweifelhaft erscheinen muß. Es ist nämlich bekannt, daß mit zunehmender Liegedauer
im Krankenhaus die Keimflora auf der Haut zum Teil stark zunimmt bzw. sich verändert.
Apathogene Keime können jedoch regional durch pathogene Keime verdrängt werden,
ohne dabei eine Infektion auszulösen. Bei Mehrfach#.enutzung des Badewassers können
jedoch diese Keime infektiös wirken und damit eine Gefahr für die danach badenden
bzw. späteren Patienten darstellen.
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Wasseraufbereitungsanlagen, mit denen eine Wasserreinigung
so
weit durchführbar ist, daß eine Mehrfachnutzung des Badewassers möglich ist, sind
in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt. Derartige Wasserreinigungsgeräte
für Unterwasserdruckstrahlmassagewannen verwenden als Filtermedium vielfach Kieselgur.
Durch solche Filter lassen sich jedoch nur grobe Verunreinigungen aus dem Wasser
entfernen. Eine Wasser desinfektion durch Chlorzusätze in Verbindung mit diesen
Filtern ist nur erreichbar, wenn eine weit größere Chlormenge eingesetzt wird, als
wie diese im Vergleich bei öffentlichen Bädern verwendet wird. Ein hoher Chlorzusatz
kann wiederum weder dem Patienten noch den Personal zugemutet werden. Ein Einsatz
von quarternären Ammoniumverbindungen als Desinfektionsmittel scheidet jedoch auch
hierbei aus, weil quarternäre Ammoniumverbindungen bei Unterwasserdruckstahlmassage
zu einer starken Schaumbildung führen. Hinzu kommt noch, daß quarternäre Ammoniumverbindungen
nicht gemeinsam mit Kieselgurfiltern verwendet werden können.
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Eine vollständige Desinfektion des Badewassers in medizinischen Einrichtungen
ist oftmals nicht durchführbar, weil dem Wasser vielfach Substanzen zugesetzt werden,
die den therapeutischen Effekt verbessern sollen. Die Menge des Desinfektionsmittels
richtet sich bei Einsatz .von Chlor nach der im Wasser vorhandenen Menge an organischen
Stoffen. Eine Desinfektion mittels Chlor scheidet daher aus den vorangehend geschilderten
Gründen aus. Der Einsatz einer niedrigen Chlormenge wirkt wiederum nicht ausreichend
auf bestimmte Keime. Außerdem muß berücksichtigt
werden, daß ein
Zusatz von Chlor eine genaue Dosierung der jeweils zugesetzten Chlormenge voraussetzt,
so daß wiederum teure und komplizierte Chlordosierungsgeräte verwendet werden müssen.
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Die Besonderheit eines Massagebades gegenüber einem üblichen Schwimmbad
liegt zunächst in dem sehr kleinen Wasserinhalt von beispielsweise vierhundert Liter,
die in drei bis vier Minuten einmal umgewälzt werden müssen. Zum anderen ist der
Keimeintrag außergewöhnlich stark, da die Patienten meist älter, krank, vielfach
bettlägerig sind und der harte Massagewasserstrahl mehr Hautpartikeln ablöst und
gegebenenfalls in Körperöffnungen eindringt. Mit den bekannten Wasseraufbereitungsanlagen
wurden nur annähernde Werte einer Keimfreiheit erhalten Besonders resistent ist
der Keim des Bact. Pseudomonas pyocyanea, der besonders gefürchtet ist, da er infolge
einer Gallerthülle besonders widerstands fähig ist und mit den bekannten Wasseraufbereitungsanlagen
dem Badewasser nicht entzogen werden kann. Darüber hinaus gedeiht dieser Keim besonders
gut in sauerstoffreicher Umgebung. Auch bei Anwendung der bekannten Wasseraufbereitungsanlagen
sind immer noch höhere Keim-3 zahlen feststellbar. Zulässig sind derzeit bis 120
Keime je cm bei medizinischen Bädern.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum
Aufbereiten und Entkeimen von, insbesondere den Keim Bact.
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Pseudomonas pyocyanea enthaltenden Wasser aus Bädern, insbesondere
medizinischen Wannen- und Unterwassermassagebädern, zu
schaffen,
aufgrund dessen Anwendung Keimzahlen von 0 bei medizinischen Bädern erhalten werden,
und das auch eine Beseitigung des besonders resistenten Keimes Bact. Pseudomonas
pyocyanea ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Aufbereiten und Entkeimen
von Wasser'aus Bädern vorgeschlagen, nach dem gemäß der erfindung das Schmutzteilchen
und Keime enthaltende umlaufende Badewasser durch einen zweischichtigen mit Brom
bzw. Bromwasserstoffsäure beladenen Filter mit einer unteren Schicht aus einem Gemisch
aus Filterkies und mineralisierter Kohle und mit einer oberen Schicht aus feinkörniger
Aktivkohle geleitet, im Filtereinlaufbereich mit einem ozonhaltigen Gas beladen
und als Kühlwasser für den Ozonerzeuger von der durch den letzteren abgegebenen
Prozeßwärme erwärmt wird.
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Aufgrund der Ozonisierung des Badewassers und der Zugabe von Brom
bzw. Bromwasserstoffsäure ist eine Erhöhung des Redoxpotentials auf über 650 mV
möglich, mit der Folge, eine Entkeimung des Badewassers so weit vorzunehmen, daß
Keimzahlen von 0 erhalten werden, d.h. es wird keimfreies Wasser erhalten.
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Bereits eine einmalige Zugabe von außergewöhnlich viel Bromwasserstoffsäure,
zum Beispiel von einem Liter 43-%ige Bromwasserstoffsäure auf zwanzig Volumenliter
Aktivkohle im Filter reicht für die Entkeimung des Badewassers aus. Das Kohlefilter
nimmt
das Brom in kürzester Zeit nahezu vollkommen auf, das von den feinen Kapillaren
und Rissen der kleinen Kohlekörnchen des Filters aufgenommen wird. Überraschenderweise
hat es sich gezeigt, daß die große zugegebene Menge Brom zunächst verschwindet,
wobei jedoch genügend oxidativ wirksames Brom im Wasserkreislauf verbleibt, um ein
Redoxpotential zwischen 600 und 700 mV zu halten und den resistenten Keim Bct.
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Pseudomonas pyocyanea zum Verschwinden zu bringen.
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Durch die Beladung des Kohlefilters mit Brom bzw. Bromwasserstoffsäure
ist gewissermaßen ein Eromdepot angelegt, welches sich etwa dem folgenden chemischen
Mechanismus entsprechend aufbaut: Wenn der Wanneninhalt nach der Bekeimung durch
den Patienten wieder gereinigt wird und im Umlauf Harnstoffe od.-dgl. nicht mehr
vorhanden sind, bewirkt das weiter ständig ins Wasser eingeblasene Ozongas die Aufoxidierung
des vorhandenen Broms. Danach kommt der Moment, wo sich ein Ozonüberschuß aufzubauen
beginnt. Nunmehr reagiert das Ozon mit der Aktivkohle unter Bildung von Kohlendioxid.
Es wird somit regelrecht Kohle abgebrannt und dabei als entscheidender Effekt weiteres
Brom aus dem in der Kohle vorhandenen Vorrat freigesetzt. Dadurch wird das Brom,
welches in Kolloiden eingeschlossen ist und täglich bei der Filterrückspülung weggespült
wird, sowie das im Wasser enthaltene und somit beim täglichen Wasserwechsel entfernte
Brom,ersetzt.
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Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, in
einem
ganz normalen Massagebadbetrieb jedes Mal, wenn ein Patient die Wanne verlassen
hat, das Redoxpotential verhältnismäßig schnell auf den gewünschten Wert von etwa
650 mV zu bringen. Eine bei Erreichen dieses Potentialniveaus entnommene Wasserprobe
ist keimfrei. Hinzu kommt, daß die Aktivkohle zur Vermeidung'eines Überschusses
an Ozon im Badewasser beiträgt. Dies ist erforderlich, da die Höchstmenge Ozon im
Wasser medizinischer Bäder nur 0,1 ppm und die Höchstmenge in der Luft über dem
Wasser oder in dem betreffenden Raum 0,01 ppm betragen darf. Nach Beendigung des
täglichen Badebetriebes ist es dann allerdings erforderlich, die Anlage abzuschalten,
um den Kohlefilter nicht unnötig abzubrennen und um nicht mehr Brom freizusetzen,
als benötigt wird.
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Besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung eines Filters hierbei
bewährt, dessen untere Filterschicht aus einem innigen Gemisch von Filterkies der
Körnung 0,3/0,7 mm und 25 Volumenliter einer mineralisierten Kohle, deren chemische
Aktivität herabgesetzt ist und die unter der Warenbezeichnung Hydro-Anthrasit A
bekannt ist, und einer oberen Filterschicht aus 20 Volumenliter einer feinkörnigen,
sehr wirksamen Aktivkohle, die unter der Warenbezeichnung Hydraffin LW bekannt ist.
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Durch die Zuführung eines ozonhaltigen Gases zum umlaufenden Badewasser
und unter Verwendung eines brombeladenen Filters entfallen automatische Dosiervorrichtungen
für Brom und andere Chemikalien und somit entfallen alle Risiken, daß Chemikalien
nicht
im richtigen Zeitpunkt oder nicht im richtigen Verhältnis zugesetzt werden.
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Dadurch, daß das umlaufende Badewasser gleichzeitig als Kühlwasser
für den Ozonerzeuger in dem Filter verwendet wird, wird erreicht, daß das Badewasser
auf einer ständig gleichen Temperatur gehalten wird, denn die Prozeßwärme des Ozonerzeugers
hält das Badewasser über einen langen Zeitraum auf der benötigten Temperatur, so
daß gesonderte Heizungsanlagen und Heizungskosten entfallen.
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Des weiteren betrifft die Erfindung eine Wanne für Bäder, insbesondere
medizinische Wannen- und Unterwassermassagebäder, mit einer Einrichtung zum Aufbereiten
und Entkeimen des Badewassers, die in der Weise ausgebildet ist, daß das Wannenbekken
über eine Zuleitung mit einem in einem das Wannenbecken aufnehmenden Gehäuse angeordneten
Behälter mit eineru mit Bromwasserstoffsäure beladenen zweischichtigen Filter, desssen
untere Schicht aus einem Gemisch aus Filterkies und mineralisierter Kohle und dessen
obere Schicht aus feinkörniger Aktivkohle besteht, und über eine Ableitung mit einer
Umwälzpumpe mit dem Behälter und mit einem in diesem oberhalb des Filters angeordneten
an seiner Außenfläche von dem den Behälter durchströmenden aufzubereitenden Badewasser
kühlbaren Ozonerzeuger mit einer Mischvorrichtung mit einem Düsenkopf, der an dem
Ozonerzeuger befestigt und an der Stelle angeordnet ist, an der die Wasserzuleitung
in den
Behälter mündet, verbunden ist.
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Ein derart in die Wasserströmung eingefügter und in die Gesamtanlage
integrierter Ozonerzeuger macht lange Ozontransportwege entbehrlich, so daß das
ozonhaltige Gas mit höchster Ozonkonzentration.unmittelbar dem Wasser zugemischt
werden kann, und zwar an einer Stelle, die sich für eine injektorartige Ausbildung
vorzüglich eignet. Eine besondere Kühlinstalltion für den Ozonerzeuger ist überhaupt
nicht mehr erforderlich. Dieser gibt vielmehr seine gesamte Betriebswärme unmittelbar
an das aufzubereitende Wasser ab, was im Falle der Badewasseraufbereitung gleichbedeutend
ist mit einer entsprechenden Heizenergieeinsparung. Darüber hinaus ist es erstmals
möglich, eine in einem die Badewanne für medizinische Bäder aufnehmenden Gehäuse
zusammengefaßte komplette Wasseraufbereitungseinrichtung zu schaffen, die serienmäßig
betriebsfertig montiert ist und alle notwendigen Bedienungs-, Antriebs- und Überwachungsgeräte
enthält. Es ist somit eine Komplette und räumlich gedrängte, betriebssichere, wartungsarme
und eine hohe Ozonausbeute liefernde Einrichtung zur Wasseraufbereitung geschaffen.
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In Weiterbildung der Erfindung ist für solche Einrichtungen ein Ozonerzeuger
vorgesehen, der aus massiven, gut wärmeleitenden Topfringscheiben als äußere Elektroden,
Ringscheiben aus einem keramischen Werkstoff als Dielektrikum und Blechscheiben
als- innere Elektroden zusammengespannt ist,
wobei zwischen den
Keramikscheiben und den inneren Elektroden plattenförmige, abwechselnd radial nach
innen und nach außen von Luft durchströmte Entladungsräume gebildet sind, bei dem
ferner die inneren Elektroden gegenüber den Keramikscheiben mittels über ihre Fläche
verstreuter kleiner Distanzierungskörper aus einem elastischen Werkstoff auf Abstand
gehalten und mittels zentraler, ineinanderpassender Steckverbindungsteile zentriert
sind, und an dessen einer Stirnseite ein Hochspannungs-Durchführungsisolator mit
einem Gas ein laßkanal und einem Gaszuleitungsanschluß und an dessen anderer Stirnseite
der Düsenkopf vorgesehen ist.
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Es ist zwar aus der deutschen Patentschrift 1 176 loo ein prinzipiell
in dieser Bauart ausgeführter Ozonerzeuger bekannt, dessen innere Elektroden an
ihrem Rand gehaltert sind.
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Demgegenüber ist erfindungsgemäß der Zusammenbau des Ozonerzeugers
wesentlich vereinfacht und die Gasströmung wird am Rand der inneren Elektroden wirbelfrei
umgeleitet. Der Durchführungsisolator an der Stirnwand des Ozonerzeugers, die gleichzeitig
die Behälterwand bildet, ermöglicht die gefahrlose Zuführung des Hochspannungspotentials
zu den inneren Elektroden und die Gaszuführung. An der anderen Seite sitzt der Düsenkopf
und leitet das ozonhaltige Gas unmittelbar in das Wasser, welches den Ozonerzeuger
umgibt und ihn kühlt.
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Speziell bei betriebs fertig lieferbaren Wasseraufbereitungseinrichtungen
für kleinere Bäder empfiehlt es sich,den
Ozonerzeuger in einen
beispielsweise Kies enthaltenden Filterbehälter einzuhängen, d.h. in mit vertikaler
Achse an dem horizontalen Deckel eines solchen Behälters aufzuhängen, wobei die
Gas- und die Hochspannungszuleitung oben und der Düsenkopf unten angeordnet sind
und die Wasserzuleitung neben dem Ozonerzeuger durch den Deckel in den Filterbehälter
eingeführt und anschließend in einem Liegen zum Düsenkopf nach oben geführt ist.
Somit sind sämtliche erwähnten Installationen am Behälterdeckel befestigt und können
mit diesem einfach herausgenommen werden. Dadurch, daß die Zuleitung ein Stück weit
in den Behälter hineingeführt ist, wird erreicht, daß der Düsenkopf im Bereich der
Mündung der Zuleitung liegt, wo die Vermischung von Gas und Wasser am einfachsten
erfolgen kann.
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Um zu verhindern, dabei Wasser in den Ozonerzeuger eintritt, wird
vorgeschlagen, daß zwischen dem Innenraum desselben und dem Düsenkopf eine Rückschlagventileinheit
eingeschaltet ist.
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Auf eine besonders geeignete Bauart einer solchen Rückschlagventileinheit
wird unten noch näher eingegangen. Zunächst unabhängig von dieser Bauart besteht
eine grundsätzliche und sehr wesentliche Weiterbildung der Erfindung darin, daß
die Rückschlagventileinheit und der Düsenkopf in einem gegen die Strömungsrichtung
in die Wasserzuleitung hineinragenden Strömungskörper enthalten ist, dessen Außenfläche
in Strömungsrichtung nach einer Verengung der Wasserzuleitung mit der Wasserzuleitungsinnenfläche
einen sich in Strömungsrichtung erweiternden
Ringraum bildet,
und daß die Düsen des Düsenkopfes in der Nähe der Stelle kleinsten Strömungsquerschnitts
in den Ringraum münden. Eine derartige Anordnung hat die an sich bekannte Wirkung
eines Injektors. Der im Wasserströmung weg entstehende Unterdruck begünstigt das
Eindringen des ozonhaltigen Gases, seine Zerschlagung zu einer feinen Gas-Wasser-Emulsion
infolge hoher Strömungsgeschwindigkeiten und mithin die Reaktion des Ozons mit den
im Wasser enthaltenen Substanzen.
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Zur weiteren Intensivierung der Durchmischung wird vorgeschlagen,
daß in einem Abstand und parallel zu der Stirnwand des Ozonerzeugers, an der sich
der Düsenkopf bzw. der Strömungskörper befindet, ein Mischboden vorgesehen ist,
und daß zwischen diesem und der Stirnwand mehrere mit Durchbrüchen versehene konzentrisch
angeordnete Iiohlzylinderstücke eingefügt sind. Das Gas-Wasser-Gemisch durchströmt
somit auf seinem radialen Weg an der Ozonerzeuger-Stirnseite mehrere hintereinandergeschaltete
grobe Schikanen. Vorzugsweise sind an den Hohlzylindern abwechselnd oben und unten
Ralldausschnitte angebracht, so daß sie abwechselnd oben und unten durchströmt werden,
was eine mehrfache Strömungsumlenkung und weitere Verwirbelung zur Folge hat. Schließlich
tritt das Gas-Wasser-Gemisch aus dem äußersten Mischraum in den Behälter aus und
umspült die Außenfläche des Ozonerzeugers.
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Was die Bauart der Rückschlagventileinheit angeht, wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen,
daß diese aus einem Membran ventil und einem diesem strömungsmäßig nachgeschalteten,
in einen zentralen Durchlaß der Membran eingebauten Kugelventil besteht. Bekanntlich
kann ein einfaches Rückschlagventil im Augenblick des Strömungsrichtungswechsels
nicht ganz dicht sein. Andererseits muß aber mit Sicherheit verhindert werden, daß
nur Spuren von Wasser in den Ozonerzeuger hineingelangen. Diese Sicherheit bringt
der erwähnte Vorschlag. Trotz hoher Federvorspannung und damit sicherer Abdientung
am Sitz des Membranventils wird erreicht, daß dieses Ventil nicht flattert, sondern
auch bei Druckschwankungen in seiner geöffneten Lage verbleibt, weil die aus der
öffnungsdruckdifferenz des nachgeschalteten, von der Membran getragenen Kugelventils
resultierende Restkraft dazu ausreicht.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform einer solchen Rückschlagventileinheit
besteht wrfindungsgemäß darin, daß ein in seiner Längsachse durchbohrtes längliches
Ventilelement, welches ein federbelastetes Kugelventil enthält, in einer Führungsbohrung
des Strömungskörpers und mittels einer Ringmembran geradlinig geführt ist, daß das
eine Ende der Bohrung des Ventilelements als Mundstück ausgebildet ist, daß eine
auf das Ventilelement wirkende Feder das Mundstück auf eine abdichtende Verschlußscheibe
drückt, und daß eine Anschlagfläche vorgesehen ist, welche den Bewegungsweg der
Ringmembran in entgegengesetzter Richtung begrenzt. Diese
Konstruktionsform
läßt sich in idealer Weise in einem kegelförmigen Strömungskörper unterbringen,
so daß die Membran in der Nähe der Kegelbasis liegt, das Ventilelement mit dem Kugelventil
sich zur Kegelspitze hin anschließt und die Kegelspitze den Düsenkopf bildet. Die
Rückschlagventileinheit wird vorzugsweise als austauschfähiges Bauteil an der Stirnseite
des Ozonerzeugers angeschraubt.
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Sofern es wünschenswert ist den Unterdruck an der Übertrittsstelle
des ozonierten Gases in das Wasser justieren zu können, wird vorgeschlagen, daß
der den Strömungskörper umschließende und eine Verengung bildende Endteil der Wasserzuleitung
in Achsrichtung bezüylich des Strömungskörpers justierbar ist. Das hat auch den
Vorteil, daß derselbe Strömungskörper bei Anlagen verschiedener Größe eingesetzt
werden kann und es dadurch möglich ist, die Strömungsquerschnitte den individuellen
Anlagen- und örtlichen Druckverhältnissen anzupassen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgen anhand der Zeichnung
näher erläutert, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Wanne für medizinische Bäder mit integrierter
Einrichtung zum Aufbereiten und Entkeimen des Badewassers, teils in Ansicht, teils
in einem senkrechten Schnitt,
Fig. 2 eine Einrichtung zur Badewasseraufbejeitung
mit einem in einen Kieselfilter eiiiqebauten Ozonerzeuger in einer schellatischen
Gesamtdarstellung, Fig. 3 den Ozonerzeuger in einem Längsschnitt, Fig. 4 Steckerverbindungsteile
zwar elektrischen Verbindung und Zentrierung der inneren Elektroden des Ozonerzeugers
und Fig. 5 eine Rückschlagventileinheit mit zugehörigem Venturirohr in einem Längsschnitt.
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Wie Fig. 1 zeigt, besteht die erfindungsgemäß ausgebildete Wanne für
medizinische Bäder aus tinem Wannenkörper loo, der in einem Gehäuse lol untergebracht
ist, das eine Einrichtung 1 zum Aufbereiten und Entkeimen des Badewassers aufnimmt,
die mit einem bei 8 angedeuteten Ozonerzeuger in Verbindung steht. Der Wannenkörper
loo steht über eine im oberen Wannenbeckenbereich angeordnete Ableitung 26, in die
eine Umwälzpumpe 29 eingeschaltet ist, mit der Einrichtung 1 zum Aufbereiten und
Entkeimen des Badewassers in Verbindung. Diese Einrichtung 1 ist wiederum mit einer
Zulaufleitung 6 mit dem Wannenkörper lol verbunden. Die Einrichtung 1 weist einen
bei 8 angedeuteten Ozonerzeuger auf.
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Die Einrichtung 1 zum Aufbereiten und Entkeimen des Badewassers besteht
entsprechend Fig. 2 aus einem Behälter, der etwa zur Hälfte mit Ojuarzkies 2 gefüllt
ist. In der Kiesfüllung ist t ein sogenannter Filterstern 3 angeordnet, bestehend
aus mehreren von einem Sammelstück 4 sternförmig abstehenden Rohrstcken 5, die mit
feinen Bohrungen übersät und an den Enden geschlossen sind. Von dem Sammelstück
führt eine Rohrleitung 6 durch den Boden des Behälters nach außen. An der innenseite
eines flachen lseckels 7 dieses Behälters ist ein aus mehreren ringscheibenförmigen
Teilen aufgebauter Ozonerzeuger 8 angehärit, so daß er zum größten Teil in das Wasser
hineinragt. Die gezeichnete Höhe des Wasserspiegels 9 wird mit Hilfe eines Entlüftungsventils
lo aufrechterhalten, welches einen Schwimmer enthält und bei Absinken des Wasserspiegels
öffnet.
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Der Filter 2 ist zweischichtig ausgebildet. Seine untere Schicht 2a
besteht aus einem Gemisch aus Filterkies und mineralisierter Kohle mit herabgesetzter
Aktivität, während die obere Schicht 2b aus feinkörniger Aktivkohle besteht. Der
Filter 2 ist mit Brom bzw. Bromwasserstoffsäure beladen. Dem Filter wird nur einmalig
außergewöhnlich viel Bromwasserstoffsäure zugegeben, beispielsweise ein Liter 43-%ige
Bromwasserstoffsäure auf zwanzig Volumenliter Aktivkohle im Filter. Dieses Mengenverhältnis
ist größenordnungsgemäß entscheidend. Der Koiilefilter nimmt das Brom in kurzer
Zeit nahezu in der Weise auf, daß das Brom von den feinsten Kapillaren und Rissen
der
Kohlekörnchen aufgenommen wird. feine große Menge an Brom nimmt
der Filter auf, so daß diese Menge Brom nicht zur Wirkung kommen kann; jedoch genügend
oxidativ wirksames Brom verbleibt im Wasserkreislauf um ein Redoxpotential zwischen
Goo und 700 mV zu halten, um eine vollständige Entkeimung zu er eichen.
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Der den Filter aufnehmende Behälter 1 weist vorzugsweise einen Durchmesser
von 450 mm auf und faßt etwa 150 Liter.
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Die untere Filterschicht 2a besteht dann aus einen innigen Gemisch
von 50 Volumenliter Filterkies der Körnung 0,3/0,7 mm und 25 Volumenliter unter
dem Warennamen Hydro-Anthrasit A einer mineralisierten Kohle, dessen chemische Aktivität
herabgesetzt ist. Die obere Filterschicht 2b besteht dagegen aus 20 Volumenliter
von unter dem Warennamen bekannten Hydraffin LW, einer feinkörnigen, sehr wirksamen
Aktivkohle.
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Das mit dem er jhnten, ursprünglich als ausreichend angesehenen Liter
Bromwasserstoffsäure geschaffenen Bromdepot reicht etwa für Soo Wannenfüllungen.
Die. entspricht bei einer Wannenfüllung pro Arbeitstag einem Jahreshedarf mit sehr
einem Sicherheitszuschlag. Es hat sich jedoch gezeigt, daß noch mehr Brom erforderlich
ist, wenn davon ausgegangen wird, daß zehn Kilogramm Aktivkohle 7,5 Killogramm Jod
aufnehmen kann. Die Bromaufnahme liegt in derselben Größenordnung wie bei Jod.
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Ein Zuleitungsrohr 11 für den Behälter ist abdichtend durch
den
Deckel 7 geführt. Im Behälterinneren schließt sich eine Trennverschraubung 12, ein
Bogen 13, ein Zwischenstück 14 und ein weiterer Bogen 15 an, der über ein Venturirohr
16 in einen Mischtopf 17 mündet, welch letzterer an der unteren Stirnseite des Ozonerzeugers
angesetzt ist. Weitere Erläuterungeii hierzu erfolgen unten bei der Erklärung der
anderen Zeichnungsfiguren. Alle an dem Deckel 7 angebrachten Bauteile werden zusammen
mit diesem in den Behälter eingesetzt und können im Bedarfsfall herausgenommen werden.
Mit Hilfe der Trennverschraubung 12 läßt sich die Rohrleitung in axialer Richtung
auftrennen, so daß der Mischtopf 17 zusammen mit dem U-förmigen Rohrstück abgezogen
werden kann.
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Die zu ozonisierende Luft und die elektrische Energie werden dem Ozonerzeuger
8 über einen an seiner Oberseite angeordneten Durchführungsisolator 18 zugeführt.
Eine Zuluftleitung 19 ist mittels einer Verschraubung 20 in den Durchführungsisolator
18 eingesetzt. Die Luft wird zuvor in einer Lufttrocknungseinrichtung 21.sorgfältig
getrocknet. Ein Hochspannungsti:ansf##mator 22 ist mit einer Sekundärwicklung einerseits
am Schaft 23 des Durchführs,ngsbolzens des Isolators und andererseits an dem Deckel
7 angeschlossen. Die ringscheibenförmigen äußeren Elektroden des Ozonerzeugers sind
über ihre gegenseitigen Berührungsflächen mit dem Deckel 7 leitend verbunden. Der
Durchführungsbolzen steht andererseits mit den in dieser Figur nicht sichtbaren
inneren Elektroden leitend in Verbindung. Der Hochspannungstransformator 22 kann,
was
sich aus der schematischen Darstellung nicht ergibt, ebenfalls unmittelbar auf dem
Deckel 7 angeordnet sein.
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Der Filter stern 3 des Behälters ist über die Leitung 6 mit einem
motorbetriebenen Dreiwegeventil 24 verbunden. Von diesem führt eine Leitung 25 zu
dem Badebecken 100 während der dritte Anschluß einerseits an einer vom Badebecken
kommenden Zuleitung 26 und andererseits an einem zweiten motorbetriebenen Dreiwegebentil
27 angeschlossen ist. Die beiden anderen Anschlüsse dieses Ventils führen über eine
Leitung 28 zum Abwasserkanal und über das Zuleitungsrohr 11 zum Behälter 1.
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In die vom Becken ankommende Leitung 26 ist eine mit einem Grobfilter
versehene Pumpe 29 eingeschaltet.
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Der Ozonerzeuger nach Fig. 3 ist etwa in natürlicher Größe dargestellt.
Der Deckel 7 hat ein Gewindeloch, in das der Durchführungsisolator 18 eingeschraubt
ist. Dieser hat oberhalb seines Gewindes einen nach außen vorspringenden Ansatz
und ist an dieser Stelle mittels eines in eine Ringnut eingelegten Dichtungsringes
30 abgedichtet. Durch einen nach oben stehenden dünnen Hals 31 des Isolators ist
von unten ein Durchführungsbolzen durchgesteckt, der sich in den schon erwähnten
dünnen Schaft 23, einen dickeren Mittelteil 32 und einen nach unten weisenden Stiftfortsatz
33 gliedert. Der Mittelteil und ein gutes Stück des Stiftfortsatzes liegen innerhalb
einer Erweiterung 34 der Durchführungsbohrung mit größerem Durchmesser. Das obere
Ende des Schaftes 23 ist mit einem Gewinde versehen. Die aufgeschraubten
Muttern
35 halten den Durchführungsbolzen im Isolator fest und dienen zum Anschluß der Hochspannungsleitung.
Eine Radialbohrung 36 mit einem äußeren Anschlußgewinde steht mit der Erweiterung
34 der Durchführungsbohrung in Verbindung. Durch diese Radialbohrung 36 tritt die
Luft in den Ozonerzeuger ein.
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Die äußeren Elektroden 37 sind massive Ringscheiben aus Aluminium.
Sie haben jeweils einen nach unten vorspringenden Rand 37a, so daß sich heim Aufeinanderstapeln
flache Zwischenräume ergeben. Der obere Randbereich dieser äußeren Elektroden ist
jeweils ein wenig nach unten zurückgesetzt, so daß sich ein Ansatz 37b ergibt, der
mit der inneren unteren Kante des vorspringenden Randes 37a der darüber liegenden
äußeren Elektrode zusammsunpaßt und die äußeren Elektroden gegeneinander zentriert.
Zur besseren Kühlung haben die äußere Elektroden jeweils eine an der Außenfläche
umlaufende Rippe 37c. In den Zwischenräumen befinden sich je zwei Glasscheiben 38,
die jeweils wieder eine innere Elektrode 39 aus nichtrostendem Stahl einschließen.
Der Deckel 7 ist zur Bildung eines entsprechenden Zwischenraumes gegenüber der anschließenden
äußeren Elektrode 37 ausgespart. Die untere Abschlußscheibe 40 hat einen etwas größeren
Durchmesser und am Außenumfang einen Dichtungsring 40a. An diese Abschlußscheibe
schließt sich die Wand 17a des Mischtofes an, dessen Boden mit 17b bezeichnet ist.
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Zum Zusammenpressen der einzelnen aufejnandergeschichteten Teile
sind
acht gleichmäßig über den Umfang verteilte Gewindebolzen 41 vorgesehen. Diese sind
oben unmittelbar in den Dekkel eingeschraubt,greifen durch radiale Schlitze der
Rippen 37c der äußeren Elektroden sowie durch entsprechende Bohrungen der Abschlußscheibe
40 und des Mischtopfbodens 17b und sind sowohl unterhalb der Abschlußscheibe 40
als auch unter dem Mischtopfboden 17b mit Muttern versehen. Der Innenraum des Ozonerzeugers
ist mit Hilfe von Dichtungsringen 42, die zwischen den äußeren Elektroden 37 eingelegt
sind, abgedichtet.
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Aus Fig. 4 ist noch besser zu erkennen, wie die inneren Elektroden
39 elektrisch leitend miteinander verbunden und untereinander sowie gegenüber den
Glasscheiben 38 zentriert sind.
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Durch ein zentrales Loch jeder dieser inneren Elektroden 39 ist eine
spezielle Kopfschraube 43 durchgesteckt und mittels einer Mutter 44 gesichert. Auf
der überstehenden Länge ist an den Kopfschrauben das Gewinde abgedreht, so daß ein
stiftfortsatz 43a entsteht, der in eine passende Bohrung 43b am Kopfende der anschließenden
Schraube 43 paßt. ueber die Stiftfortsätze 43a sind kleine Schraubenfedern 45 gefügt,
die beim ..usammensetzen komprimiert werden. Der Stiftfortsatz 33 des Durchführungsbolzens
greift in die Kopfschraube 43 der obersten inneren Elektrode 39 ein. Bei der untersten
inneren Elektrode fehlt der Stiftfortsatz. Die zentralen Bohrungen der Glasscheiben
38 sind nur wenig größer als die Kopfschrauben 43 und Muttern 44, so daß dadurch
die inneren Elektroden 39 mit ausreichender Genauigkeit zentriert sind.
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Beim Zusammenbau werden zwischen den inneren Elektroden 39 und den
Glasscheiben 38 einigermaßen gleichmäßig über den Umfang verteilte Kunststoffplättchen
46 eingelegt, welche für eine gleichmäßige Distanzierung dieser Teile sorgen, ohne
jedoch die radiale Gasströmung zu behindern. Während die Glasscheiben 38 fast den
gleichen Außtiidurchmesser wie die Zwischenräume zwischen den äußeren Elektroden
37 haben, ist der Durchmesser der inneren Elektroden 39 kleiner. Das hat den Vorteil,
daß die Gasströmung gleichmäßig auch über die äußeren Ränder der inneren Elektroden
hinweggleitet und in den Ringräumen, die sich radial außen an die inneren Elektroden
anschließen, sanft umgeleitet wird.
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Fig. 3 zeigt weiter, daß an die Abschlußscheibe 40 des Ozon erzeugers
ein nach unten weisender kegelförmiger, an seiner Basis sich flanschartig verbreiternder
Strömungskörper 47 angeschraubt ist. Er ist in Fig. 4 im Schnitt gezeigt und enthält
eine Rücksciilagventileinheit sowie den Düsenkopf. Aus den einzelnen Düsen 48 in
der Nähe der Kegelspitze tritt das ozonhaltige Gas aus. Der Strömungskörper 47 ist
umgeben von dem Venturirohr 16, welches das Endstück und eine Verengung der Wasserzuleitung
bildet. Es ist in den Mischtopfboden 17b eingesetzt. Von der Stelle geringsten Durchflußquerschnitts
an erweitert sich der den Strömungskörper 47 umgebende Ringraum So stetig und geht
dann in den Innenraum des Mischtopfes 17 über. Vier konzentrische Hohlzylinderstücke
51 sind zwischen der Abschluß scheibe 40 und dem Boden 17b des Mischtopfes eingesetzt.
Diese
Hohizylinderstücke 51 haben abwechwelnd unten und oben einige Randausschnitte 52,
welche ihre radiale Durchströmung erlauben und infolgedessen eine mehrfache Strömungsumlenkung
bewirken. Die Wand 17a des Mischtopfes hat eine Reihe von Auslaßöffnungen 53, durch
die das Gemisch in den Filterbehälter 1 austritt. Die Fig. 2 macht auch deutli i,
daß mit Hilfe des Mischtopfes 17 der Strömungskörper 47 und das Venturirohr 16 ohne
direkte, den Ringraum So durchsetzende und die Strömung störende Abstützungen in
ihrer ge#jenseitigen Lage festgehalten werden.
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Fig. 5 zeigt die Einzelheiten der Rückschlagventileinheit und ein
von der Darstellung in Fig. 2 abweichendes justierbares Venturirohr 54. Die von
außen sichtbaren Teile der Rückschlagventileinheit sind der Strömungskörper 47 und
eine Klemmscheibe 55, welche den gleichen Außendurchmesser wie der Flansch des Strömungskörpers
hat. Diese beiden aus Hart-Polyvinylchlorid bestehenden Teile sind mit sechs Schrauben
56 zusammengeschraubt und klemmen eine Ringmembran 57 aus Fluorkautschuk zwischen
sich ein. Die für sich zusammengeschraubten Teile werden mit ebenfalls sechs mit
Muttern bestückten Schraubenbolzen 58, die auf dem gleichen Teilkreis liegen, an
der Abschlußscheibe 40 angeschraubt.
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Die Ringmembran 57 und die an ihr befestigten Teile, auf die noch
eingegangen wird, erhält ,ihre Bewegungsfreiheit durch zwei etwa spiegel,ildliche
flache zylindrische Aussparungen
59 und 60 in der Klemmscheibe
bzw. dem Strömungskörper.
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An die Aussparungen schließt nach unten eine weitere zylindrische
Aussparung 61 kleineren Durchmessers und an diese eine Führungsbohrung 62 an. Die
Führungsbohrung wird durch eine weitere Bohrung 63 kleineren Durchmessers nach unten
fortgesetzt. In der Nähe des unteren Endes dieser zuletzt genannten Bohrung 63 sind
die drei um 1200 gegeneinander versetzten, zur Strömungskörperachse senkrechten
Düsenbohrungen 48 angebracht.
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Das Kernstück der Rückschlagventileinheit, das sogenannte Ventilelement,
besteht aus einem Mittelstück 64, einem Flanschring 65, einer Kugelhülse 66, der
darin enthaltenen Kugel 67 mit Kugelventilfeder 68 unl einer weiteren Feder 69.
Das Mittelstück 64 durchsetzt die Ringmembran 57 und liegt mit seinem Flansch 64a
oben auf dieser auf. Es hat eine zentrale durchgehende Bohrung 64b, die oben in
ein rohrartig überstehendes Mundstück 64c ausläuft. Auf ein Außengewinde des Pitteistücks
64 ist die Kugelhülse 66, in der oben ein Sechskant 66a angebracht ist, aufgeschraubt,
so daß die Membran zwischen dem Flansch 64a und dem Flanschring 65 eingeklemmt wird.
Die Kugelhülse 66 hat vier seitliche Löcher 66b und eine Langsbohrung 66c und läßt
sich mit Spiel in der Führungsbohrung 62 bewegen. Die Kugelventilfeder 68 drückt
die Kugel auf einen am unteren Ende des Mittelstücks 64 ausgebildeten Ventilsitz-Die
in der Aussparung untergebrachte Feder 69 drückt das Ventilelement nach oben, so
daß sich das Mundstück 64c auf eine
Verschlußscheibe 70 aus Fluorkautschuk
auflegt. Diese ist an die Klemmscheibe 55 eingesetzt. Durch einige kreisförmig angeordnete
Zuführungsbohrungen 71 in der Klemmscheibe tritt iicis ozonhaltige Gas aus dem Ozonerzeuger
nach unten aus und in die Rückschlagventileinheit ein. Wegen der aggressiven Wirkung
des Ozons bestehen sämtliche Metallteile aus hochlegiertem Chrom-Nickel-Stah.
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An den in Fig. 5 nur stückweise gezeigten Boden des Mischtopfes ist
konzentrisch zum Strömungskörper ein kurzer Schraubstutzen 72 mit Innengewinde angeschweißt.
In.dieses ist das ebenfalls aus Hart-Polyinylchlorid bestehende Venturirohr 54 eingeschraubt
und mit Hilfe eines Dichtungsringes 73 abgedichtet. Es hat unten einen Bund, auf
dem ein Flanschring 74 lose aufgelegt ist. An das Venturirohr schließt sich eine
Wasserzuleitung 75 an, deren Flansch mit dem Flanschring verschraubt ist.
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Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt: Die getrocknete Lult
tritt durch die Zuluftleitung 19 und die Radialbohrung 36 des Durchführungsisolators
18 in den Ozonerzeuger ein und gelangt durch die Erweiterung 34 der Durchführungsbohrung
in den ersten Entladungsraum zwischen der obersten Glasscheibe 38 und der obersten
inneren Elektrode 39. Sie streicht in diesem Entladungsraum radial nach außen und
gelangt in den Ringraum zwischen den beiden obersten Glasscheiben und radial außerhalb
der obersten inneren Elektrode. In diesem Ringraum
kann sich die
Strömung wieder beruhigen und es können Ausgleichsströmungen in Umfangsrichtung
erfolgen, sofern der Strömungswiderstand in dttn Entladungsraum nicht ganz gleichmäßig
war. Sodann strömt die Luft durch den nächsten Entladungsraum wieder zur Mitte und
gelangt durch die Aussparungen der zweiten und dritten Glasscheibe 38 in den dritten
Entladungsraum, wo sie wieder nach außen strömt. Auf diese Weise reichert sich die
Luft immer mehr mit Ozon an und strömt schlielich durch die geöffnete Rückschlagventileinheit,
die in dem Strömungskörper 47 eingebaut ist, und tritt schließlich durch die Düsen
48 in den Ringraum 50 aus.
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Bei Filterbetrieb macht das Wasser folencn Kreislauf: Es gelangt vom
Becken über die Leitung 26 und die Pumpe 29 zuin Dreiwegeventil 1 27 und strömt
von dort ülier die Wasserzuleitung 11 und den im Filterbehälter 1 ejngt"-auten Bogen
13, 15 von unten das Venturirohr 16 an. Die Düsen 48 sind knapp oLerhalb der engsten
Stelle angeordnet. Bei einem nicht verstellbaren Venturirohr (Fig. 3) beträgt z.B.
der Abstand von dem kleinsten Durchflußquerschnitt 1 mm. Infolge des dort herrschenden
Unterdrucks nimmt das Wasser das ozonhaltige Gas begierig auf und bildet eine Gas-Wasser-Emulsion.
Die durch die ohlzylinderstücke 51 gebildeten Schikanen tragen zu einer weiteren
Durchmischung und Verwirbelung bei. Die dadurch bewirkte Reaktion des Ozons mit
den Verunreinigungen im Wasser ist erfahrur. sgemäß so vollkommen, daß sich nur
verschwindend geringe Mengen noch reaktionsfähigen Ozons an dem Entliiftungsventil
lo
feststellen lassen. Das Wasser beruhigt sich dann in dem Filterbehílter 1 und gelangt
durch die Schicht 2 und den Filterstern 3 über die Leitung 6 zu dem Dreiwegeventil
24 und über die Leitung 25 zurück zum Bekken. Die mit Hilfe des Ozons in eine filtierbare
Form überführten Verunreinigungen bleiben im Filter zurück.
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Wenn die Dreiwegeventile 24 und 27 zum Zwecke der Filterrückspülung
umgestellt werden, verläuft die Strömung aus der Leitung 26 in umgekehrter Richtung
durch den Filterbehälter 1 und über das Dreiwegeventil 27 und die Leitung 28 zum
Abwasserkanal. Das Quarzkies 2 wird dabei aufgelockert und der Schmutz löst sich
ab und wird mit dem nachfolqenden Wasser fortgeschwemmt. Die Ozonerzeugung wird
zweckmäßigerweise einige Zeit vor der Rückspülung abgestellt. Dies erfolgt ebenso
wie die Umstellung der Dreiwegeventile voll selbsttätig.
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Die Wirkungsweise der Rückschlagventileinheit nach Fig. 5 wird im
einzelnen wie folgt erläutert. Die beiden einzelnen Ventile sind in der geze.hneten
Stellung geschlossen. Wird der Ozonerzeuger in Betrieb genommen und ihm dabei Druckluft
zugeführt, so wirkt dieser Druck über die Zuführungsbohrungen 71 in der Klemmscheibe
55 auch in dem durch die Aussparung 59 gebildeten Raum oberhalb der Membran 57.
Wächst der Druck an, so überwindet die auf die Membran ausgeübte Kraft die Kraft
der Feder 69 und das Ventilelement bewegt sich nach unten und gibt den Dichtsitz
zwischen dem Mundstück 64c und der
Verschlußscheibe 70 frei.
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Während dieses Vorganges bleibt das Kugelventil 67,68 geschlossen
und hält somit den Druck im Raum über der Membran aufrecht. Damit werden Resonanzschwingungen
der Membran infolge des ständigen Wechselspiels zwi hen dem statischen Druck und
dem Fließgasdruck in dem Raum 59 wirksam vermieden. Dies ist sehr wichtig, da andernfalls
die Verschlußscheibe 70 und auch die Membran 57 durch Prellerscheinungen bald zerstört
würde. Erst wenn sich der Druck soweit aufgebaut hat, daß der Flanschring 65 in
seine Endlage an der Anschlagfläche der Aussparung 60 gefahren ist, weicht auch
die Kugel 67 dem auf ihr lastenden Druck, s(, daß die ozonha -tige Luft aus der
Länysbohrung 64b austreten kann und durch die Löcher 66b in die Aussparung 61 und
von dort info je des Spiels zwischen der Kugelhülse 66 und der Führungsbohrung 62
nach unten weiterströmen kann. Parallel dazu fließt das Gasgemisch um die Kugel
herum und durch die Bohrung 66c nach unten. Dort tritt das Gasgemisch durch die
Düsen 48 an der Stelle mit dem möglichst größten Unterdruck in das Wasser ein und
wird von diesem nach oben mitgerissen.
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Der Strömungswiderstand, den das Svugelve-ntil 67,68 für das Gasgemisch
darstellt, hält den Fließgasdruck oberhalb der Membran 57 stets auf einem Wert,
der groß genug ist, das Ventilelement stabil in seiner unteren Lage und das Mundstück
64c offen zu halten, während die Kugel selbst vibriert. Bei einem
plötzlichen
Druckabfall im Ozonerzeuger schließt zunächst das Kugelventil. Sollte infolge der
Kugelvibration trotzdem ein wenig Wasser nach oben durchgedrungen sein, so schadet
dies nicht, weil unmittelbar darauf das Mundstück 64c sich mit der vollen Kraft
der Feder 69 auf die Verschlußscheibe 70 auflegt.
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Dabei wird die Federkraft noch unterstützt durch den auf die Membran
von unten wirkenden Wasserdruck.
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Umgekehrt trägt aber auch der an den Düsen 48 bestehende Unterdruck
dazu bei, die Ventile zu öffnen. Dieser Effekt kann dazu ausgenutzt werden, aus
Sicherheitsgründen die öffnung der Rückschlagventileinheit nur d. n zuzulassen,
wenn das Wasser strömt. Dies setzt lediglich voraus, daß der den Ozonerzeuger speisende
Kompressor nur einen entsprechenden Maximaldru k erzeugt, bzw. an der flingangsseite
des Ozonerzeugers ein entsprechend bemessenes Uberdruckventil vorgesehen ist.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorangehend beschriebenen
und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen. Abweichungen in der Anordnung
des Filters mit dem Ozonerzeuger im Wannengehäuse liegen ebenso im Rahmen der Erfindung
wie eine lösbare Verbindung, wie Flanschverbindung, des Wannengehäuses mit dem den
Filter und den Ozonerzeuger aufnehmenden Gehäuses zum Zwecke eines mühelosen Austausches.
Anstelle von Brom bzw.
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Bromwasserstoff zur Beladung des Filters können auch Jod oder entsprechend
geeignete Jodverbindungen oder andere gleiche Wirkungen hervorrufende Stoffe verwendet
werden.
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Lee e