DE9420518U1 - Vorrichtung zur Anreicherung von Sauerstoff in trinkbaren, wässrigen Flüssigkeiten, insbesondere Trinkwasser - Google Patents

Vorrichtung zur Anreicherung von Sauerstoff in trinkbaren, wässrigen Flüssigkeiten, insbesondere Trinkwasser

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Description

BESCHREIBUNG
Vorrichtung zur Anreicherung von Sauerstoff in trinkbaren, wässrigen Flüssigkeiten, insbesondere Trinkwasser
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anreicherung von Sauerstoff in einer trinkbaren, wässrigen Flüssigkeit, insbesondere Trinkwasser.
Seit der bahnbrechenden Entwicklung der peroralen Sauerstoff therapie (POT) durch Prof. Dr. A. Pakdaman ist es bekannt, daß durch orale Gaben von mit Sauerstoff angereichertem Wasser ein erhöhter Sauerstoff-Partialdruck im Blut erreicht werden kann. Die Arbeiten zur peroralen Sauerstofftherapie (POT) von Prof. Dr. A. Pakdaman sind vor kurzem durch die Verleihung des deutschen Medizin-Preises gewürdigt worden.
Die Aufnahme von Sauerstoff durch den menschlichen Organismus nach oral verabreichtem, mit Sauerstoff angereichertem Wasser ist erst kürzlich wieder auf Veranlassung von und in enger Kooperation mit Prof. Dr. A. Pakdaman und Dipl.-Ing. D. Behnam durch POT Untersuchungen von Prof. Dr. Dr. M. Wannenmacher an der Universitätsklinik Heidelberg dokumentarisch bestätigt worden. Durch die perorale Sauerstofftherapie können eine Reihe von Beschwerden wie Durchblutungsstörungen, Lungen- und Atemwegserkrankungen, Herz- und Gefäß-Funktionsstörungen, Hypoventllation, Störungen der inneren Atmung (Zellatmung), Anämie, Enzymdefekt, Vergiftungen, Mikrozirkulationsstörungen, gestörte Energielieferungen der Zelle, Migräne, gastrointestinale Beschwerden, Immunschwäche, Müdigkeit, Abgeschlagenheit und Leistungsschwäche sowie psychovegetative Störungen positiv
beeinflußt werden. In manchen Fällen können daher die aufwendigen und mit Risiken behafteten Therapiemethoden, wie z.B. respirative und intravenöse Sauerstofftherapie, durch die perorale Sauerstofftherapie ersetzt werden. Weitere Anwendungsbereiche der letztgenannten Therapie ergeben sich auf den Gebieten der Chirurgie, Anästesie, inneren Medizin, Kardiologie, Gastroentologie, Rheumatologie, Lungenerkrankungen, Krebsvorbeugung und -therapie (Operation, Chemotherapie, Strahlentherapie und Biotherapie), Gynäkologie, Dermatologie (desinfizierende Lösungen für äußere Anwendung, z.B. Wundspülung) , im Hals-Nasen-Ohren-Bereich, Augen, Geriatrie, Sport- und Raumfahrtmedizin.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Anreicherung von Sauerstoff in trinkbaren, wässrigen Flüssigkeiten, insbesondere Trinkwasser anzugeben, mit der die Sauerstoffanreicherung beispielsweise in Trinkwasser bei guter Stabilität des erhaltenen Produkts vereinfacht werden kann.
Dazu wird ein Sauerstoff enthaltendes Gas in die mit hoher Geschwindigkeit strömende, gegebenenfalls einen oder mehrere medizinische Wirkstoffe enthaltende Flüssigkeit eingezogen und das gebildete Gemisch längs wenigstens eines Pfades mit abnehmendem Radius in Rotation versetzt. Damit gelingt eine Anreicherung beispielsweise von Trinkwasser mit mehr als 6 0mg/l an Sauerstoff. Dieser Wert liegt erheblich über der bekannten Sättigungs-Löslichkeit von Sauerstoff in Wasser. Das so gewonnene Gemisch ist ausgezeichnet lagerfähig über einen Zeitraum von mindestens einem Jahr, ohne daß aus dem Gemisch nennenswert Sauerstoff entweicht. In der Kombination mit der Einnahme von Medikamenten wie Vitaminen, Mineralien und Spurenelementen wird eine
erhöhte Wirksamkeit erzielt.
Mit besonderem Vorteil wird als Pfad ein kegeliges Rohrsystem verwendet, das eine bessere Ausnutzung der Strömungsgeschwindigkeit erlaubt. Der Wirkungsgrad wird erhöht, wenn das Gemisch durch mehrere hintereinandergeschaltete Pfade geleitet wird, deren Achsen einen insbesondere rechten Winkel miteinander bilden, wobei noch bessere Ergebnisse erreicht werden, wenn die Achse eines ersten Pfades horizontal und die Achse eines zweiten Pfades vertikal gerichtet ist. Im Sinne einer noch weiteren Verbesserung der Anreicherung liegt die bevorzugte Maßnahme, das Gas über mehrere parallele Kanäle in die Flüssigkeit einzuziehen. Ferner empfiehlt es sich, das Gemisch nach der Rotation in die Flüssigkeit zurückzuspeisen und erneut der beschriebenen Behandlung zu unterziehen, um auf diese Weise eine noch höhere oder gewünschte Anreicherung von Sauerstoff zu erreichen. Auch kann in das nach der Rotation erhaltene Gemisch erneut weiteres Gas eingezogen und anschließend noch einmal in Rotation versetzt werden und erst danach das austretende Gemisch zur Verwendung abgezogen werden.
Eine dazu geeignete Vorrichtung weist eine an eine Flüssigkeitsquelle angeschlossene Pumpe auf, die Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit einer Ejektoreinheit zuführt, welche an eine Sauerstoff abgebende Gasquelle angeschlossen ist, wobei der Ejektoreinheit ein spiraliges Rohrsystem nachgeschaltet ist, hinter welchem eine Zapfstelle für das Gemisch vorgesehen ist. Mit Vorteil kann die Ejektoreinheit mehrere Ejektoren aufweisen, die parallel an die Gasquelle angeschlossen sind. Zweckmäßig ist an der Zapfstelle ein den Sauerstoffgehalt des Gemische erfassender Sauerstoffühler angeord-
net, der ein nachgeschaltetes Entnähmeventil steuert. Ferner ist es vorteilhaft, eine von der Zapfstelle ausgehende und zur AufStromseite der Pumpe führende, mit einem Stellventil versehene Rückführleitung vorzusehen. Schließlich empfiehlt sich eine zentrale Steuerung, in der die den Sauerstoffgehalt repräsentierenden Ausgangssignale des Sauerstoffühlers mit einem einstellbaren Sollwert verglichen werden und die das Entnahmeventil und das Stellventil entsprechend steuert. Mit einer derartigen Vorrichtung läßt sich kontinuierlich eine Menge von etwa 6.000 l/h an Gemisch, das mit Sauerstoff bis zu 60mg/l angereichert ist, erhalten. Die Vorrichtung arbeitet vollautomatisch und bei Bedarf 24 Stunden täglich. Die Erfindung kann eingesetzt werden in der Getränke-, der Pharma-, der Nahrungsmittel- und der Kosmetikindustrie, in Ölraffinerien und im Bereich des Umweltschutzes zur Verbesserung der Wasserqualität in Wasserwerken, Fischteichen, Seen und Flüssen.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des beigefügten schematischen Diagramms der Fig. 1 näher erläutert.
Von einer nicht dargestellten Sauerstoff-Quelle 1, die Umgebungsluft oder ein Sauerstofftank mit Reduzierventil sein kann, führt eine Gasleitung 11, 13, 15, 17, die mit einem Gaszähler 14, einem magnetischen Absperrventil 16 und einem Rückschlagventil 18 bestückt ist, zu einer Ejektoreinheit 20, in welcher mehrere, beispielsweise fünf im einzelnen nicht dargestellte Ejektoren parallel an die Abstromseite des Rückschlagventils 18 angeschlossen sind.
Aus einer nicht dargestellten Wasser-Quelle 2 wird beispielsweise Trinkwasser über eine Leitung 21 und einen Wasserzähler 24 einem Tank 26 zugeführt. Vom unteren Teil des Tanks 26 wird über Leitung 27, in welcher ein Absperrventil 28 sitzt, Wasser einer Pumpe 10 zugeführt, deren Pumpleistung bis zu einem Druck von etwa 16 bar regelbar ist. Die aus der Pumpe 10 mit hoher Strömungsgeschwindigkeit austretende Flüssigkeit gelangt über Leitung 2 9 in die Ejektoreinheit 20, in welcher durch den von der strömenden Flüssigkeit beziehungsweise dem Wasser in der Leitung 13 erzeugten Unterdruck Sauerstoff durch die genannten Ejektoren in feiner Verteilung in das Wasser eingezogen wird. Der Ejektoreinheit 2 0 ist für das aus ihr austretende Sauerstoff -/Wasser-Gemisch ein Pfad nachgeschaltet, der in Reihe eine Rotationsdüse 22 sowie ein Rohrsystem 3 0 umfaßt. In der Rotationsdüse 22 wird das Sauerstoff-/Wasser-Gemisch in eine Kreisbahn mit zunehmend kleinem Radius gelenkt, deren Achse im wesentlichen horizontal liegt. Das aus einer feinen rotierenden Düsenöffnung austretende, rotierende Gemisch gelangt über Leitung 23 in das Rohrsystem 30, dessen Schlangen zu einem auf der Spitze stehenden Kegel mit vertikaler Achse angeordnet sind. Das Gemisch verläßt das Rohrsystem 3 0 an der Kegelspitze über Leitung 31, in welcher ein Ventil 32 angeordnet ist.
Die AbStromleitung 37 des Magnetventils 32 führt zu einem Magnetventil 34, das Eingangsventil zu einer Reihenschaltung aus Pumpe 36, weiterer Ejektoreinheit 46, weiterem Rotationsdüse 38 und weiterem Rohrsystem 4 0 ist. Die Einheiten 46, 34, 36, 38 und 4 0 entsprechen dem Magnetventil 28, der Pumpe 10, der Ejektoreinheit 20, dem Rotationsdüse 22 und dem Rohrsystem 30 aus der
vorgeschalteten Anordnung und sind in gleicher Weise wie diese aufgebaut und ausgelegt. In die weitere Ejektoreinheit 46 mündet eine das Gas führende Leitung 39, die an die Leitung 15 angeschlossen ist und mit einem Absperrmagnetventil und einem Rückschlagventil bestückt ist.
Eine Zweigleitung 33 aus der Leitung 37 führt über ein Magnetventil 44 und eine weitere Leitung 3 5 zu einer Zapfstelle 50, zu der auch eine von der Spitze der kegelig angeordneten Rohrschlangen des Rohrsystems 4 0 kommende Leitung 41, die mit einem Magnetventil 42 versehen ist, gelangt. Von der Leitung 35 zweigt eine Rückführleitung 65 über ein Motorventil 66 in den Tank 26 ab. An der Zapfstelle 50 sitzt die Elektrode eines Sauerstoffühlers 56, der den Sauerstoffgehalt der an der Zapfstelle 50 ankommenden Mischung erfaßt und den Sauerstoffgehalt repräsentierende Ausgangssignale über eine Steuerleitung einer zentralen Steuerung 60 zuleitet.
Abstromseitig von der Zapfstelle 50 sitzt in einer Zapfleitung 51 ein Motorventil 52. Die Zapfleitung 51 mündet in einen Vorratsbehälter 54 für fertiges Gemisch, welchem über Leitung 53 das' mit einem gewünschten Sauerstoffgehalt angereicherte Wasser bei 55 entnommen werden kann.
Die flüssigkeitsführenden Leitungen der Vorrichtung können über eine an dem Boden des Behälters 54 angeschlossene Ablaufleitung 59, in der ein magnetisches Absperrventil 58 sitzt, sowie über eine vom Boden des Tanks 26 kommende, mit Absperrmagnetventil 64 bestückte Ablaufleitung 61 entleert werden.
Über dem Wasserspiegel des Behälters 54 sich etwa sammelndes Gas, das praktisch reiner Sauerstoff ist, kann über eine Leitung 57 in die Gasleitung 15 eingespeist und den Ejektoreinheiten 20, 46 wieder zugeführt werden.
Zu erwähnen ist noch eine von der AufStromseite des Magnetventils 28 in die Leitung 33 führende Bypassleitung 63 mit Magnetventil 62.
Die beschriebene Anlage gestattet mehrere Betriebsweisen. In einer ersten Betriebsweise (Reihenschaltung) sind das Magnetventil 16 und das entsprechende Ventil in der Leitung 39 sowie die Ventile 28, 32, 34 und 42 geöffnet, während die Ventile 62 und 44 geschlossen sind. Die Motorventile 52 und 66 regeln über Signale der Sauerstoffsonde 56 den Zufluß des fertigen Gemisches in den Behälter 54 bzw. den Rückfluß in den Tank 26. Daher wird in das von der Pumpe 10 aus dem Tank 26 abgezogene Wasser in den Ejektoreinheiten 20 und 46 Sauerstoff aus der Leitung 15 eingezogen und das Gemisch längs der Pfade 22, 30 sowie 38, 40 in Rotation versetzt. Dabei ist die Pumpe 36 von der Steuerung 60 so eingestellt, daß sie den Druckverlust in dem durch die Ejektoreinheit 20 sowie das Rototionsdüse 22 und das Rohrsystem strömenden Wasser ausgleicht und damit vor der Ejektoreinheit 4 6 die gleiche Strömungsgeschwindigkeit erzeugt wie die von der Pumpe 10 in der Leitung 29 erzeugte Strömungsgeschwindigkeit. Der Sauerstoffühler 56 mißt an der Zapfstelle 50 die Sauerstoffkonzentration des dort über das Ventil 42 aus dem Rohrsystem 4 0 ankommenden Gemischs und liefert ein den Sauerstoffgehalt an der Zapfstelle 5 0 repräsentierendes Ausgangssignal über eine Signalleitung an die Steuerung 60.
Dort wird dieses Ausgangssignal mit einem Signal verglichen, das für einen in der Steuerung 60 eingestellten Sollwert der Sauerstoffkonzentration repräsentativ ist. Solange das Ausgangssignal aus dem Sauerstoffühler 56 kleiner ist als der Sollwert, bleibt das Motorventil 66 aufgrund eines entsprechenden Ausgangssignals aus der Steuerung 60 geöffnet, so daß das noch nicht hinreichend mit Sauerstoff angereicherte Gemisch in den Tank 2 6 zurückgeführt wird.
Sobald das Ausgangssignal aus dem Sauerstoffühler 56 dem Sollwert an erwünschter Sauerstoffkonzentration in dem Gemisch an der Zapfstelle 50 entspricht, schließt die Steuerung 60 das Motorventil 66 und öffnet das Motorventil 52. Das fertige Gemisch gelangt dann in den Vorratsbehälter 54 und kann aus diesem über Leitung 53 bei 55 entnommen werden.
Es liegt ferner im Rahmen der Erfindung, die die Einheiten 10, 20, 22, 30 umfassende erste Stufe der Vorrichtung und die die Einheiten 36, 46, 38, 40 umfassende zweite Stufe der Vorrichtung parallel zwischen Tank 26 und Zapfstelle 50 zu schalten und parallel zu betreiben. Dadurch wird die Durchsatzleistung bei geringerer Sauerstoffkonzentration erhöht.
Für den Fall, daß die erwünschte Sauerstoffkonzentration im fertigen Gemisch niedriger ist, beispielsweise bei 3 0mg/l liegt, kann es genügen, nur die die Pumpe 36, die Ejektoreinheit 46, das Rotationsdüse 38 und das Rohrsystem 40 umfassende Stufe kontinuierlich in Betrieb zu nehmen, was durch Absperren der Ventile 28, 32 und 16 sowie Öffnen der Ventile 62, 34 und 42 möglich ist. Die Pumpe 36 muß dann selbstverständlich den vollen Wasserdruck erzeugen.
Die Leistung der Pumpen 10 und 36 ist regelbar und kann in Abhängigkeit von der gewünschten Sauerstoffkonzentration und/oder der Art der behandelten Flüssigkeit eingestellt werden.
Für den Fall, daß an der Pumpe 36, der Ejektoreinheit 4 6 oder dem Pfad 3 8 und 4 0 eine Störung auftritt oder eine Wartung durchgeführt werden muß, kann durch Schließen des Ventils 34 sowie des Ventils 62 und Öffnen der Ventile 28, 32 und 44 die erste Pumpe 10, die Ejektoreinheit 20 sowie der Pfad 22, 30 die Herstellung des Gemischs allein übernehmen. Daher können Wartungs- oder Reparaturarbeiten an der Anlage ohne Unterbrechung des kontinuierlichen Betriebs durchgeführt werden.

Claims (13)

ANSPRUCHE
1. Vorrichtung zum Anreichern von Sauerstoff in einer trinkbaren, wässrigen Flüssigkeit, insbesondere Trinkwasser, dadurch gekennzeichnet, daß eine an eine Flüssigkeitsquelle (2) angeschlossene Pumpe (10) die Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit einer Ejektoreinheit (20) zuführt, welche an eine Sauerstoff abgegebende Gasquelle (1) angeschlossen ist, und daß der Ejektoreinheit (20) ein spiraliges Rohrsystem (22, 30) nachgeschaltet ist, hinter welchem eine Zapfstelle (50) für das Gemisch vorgesehen ist,
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem (30) kegelig gestaltet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, vorzugsweise zwei Rohrsysteme (22, 30) hintereinandergeschaltet sind, die zweckmäßig rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Rohrsysteme (22) als Rotationsdüse ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse eines ersten Rohrsystems (Rotationsdüse 22) horizontal und die Achse eines zweiten Rohrsystems (3 0) vertikal angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ejektoreinheit (2 0) mehrere Ejektoren aufweist, die parallel an die Gasquelle (1) angeschlossen sind.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rohrsystem (22, 30) und der Zapfstelle (50) eine Gemischrückführleitung (65) zur Saugseite der Pumpe
(10) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zapfstelle (50) und dem Rohrsystem (22, 30) eine weitere Stufe mit in Reihe geschalteter Pumpe (36), Ejektoreinheit (46), und weiterem spiraligem Rohrsystem (38, 40) geschaltet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere spiralige Rohrsystem eine weitere Rotationsdüse (38) und ein weiteres kegeliges Rohrsystem (40) aufweist, wobei zweckmäßig die weitere Rotationsdüse (38) horizontal und das weitere kegelige Rohrsystem (40) vertikal ausgerichtet sind.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Zapfstelle (50) ein Sauerstoffühler (56) zur Erfassung des Sauerstoffgehalts des Gemisches angeordnet ist und einer zentralen Steuerung (60) für den erfaßten Sauerstoffgehalt repräsentative Ausgangssignale zuleitet, wobei die Steuerung (60) die Ausgangssignale mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht und in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs ein der
Zapfstelle (50) nachgeschaltetes Entnahmeventil (52) steuert.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (60) ein in der Gemischrückführleitung angeordnetes Ventil {66) in Abhängigkeit von Ergebnis des Vergleichs steuert.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Pumpe oder Pumpen (10, 35) regelbar ist und in Abhängigkeit von der gewünschten Sauerstoffkonzentration und/oder der Art der behandelten Flüssigkeit eingestellt werden kann.
13. Trinkbare, wässrige Flüssigkeit, gegebenfalls enthaltend einen oder mehrere medizinische Wirkstoffe, die mit Sauerstoff angereichert und nach einer Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 hergestellt ist.
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