Versionen 3.4:
mit einem zusätzlichen Mikroblasen-Abscheider
Das ist meine finale Version mit der größten System-Leistung, insbesondere wenn ein starker Inhalator zur Erzeugung von ca. 1000 ml/min an H2-Gas zur Verfügung steht. Hier sind alle Erfahrungen eingeflossen die ich im Laufe von 2 Jahren mit 1-2 Badeversuchen je Woche mit ständig modifizierten Kombinationen aus Saugschlauch, Vorfilter, Pumpe, Turbulenz-Gasmischer, Entlüfter, linearem Dekompressionsspeicher und Ausströmer gemacht habe. Mit den Versionen 3.5 lassen sich 200 Liter 38 °C warmes Badewasser durch Umpumpen innerhalb von 30 Minuten mit 3,5 bis 3,8 ppm anreichern, was etwa einer 250-prozentigen Sättigung des Wassers entspricht.
Alle Messwerte wurden mit den JEUDAO®-Messtropfen bestimmt, wobei für jeden Versuch eine nachträgliche Kalibrierung mit dem jeweils verwendeten Wasser erfolgte. In den Diagrammen wird jetzt der mit der Temperatur normierte Sättigungsgrad anstelle des erreichten H2-Gehalts in ppm angegeben. Für eine Wassertemperatur von 38 °C entsprechen dann 100 % 1,4 ppm, 200 % 2,8 ppm und 250 % 3,5 ppm.
1) 17,4 l/min H2-Badewasser mit der Pumpe PKSm80 mit Umpumpen (Turbulenz-Gasmischer mit 35 Lochdüsen 1,5 mm, 1" Mikroblasen-Abscheider und linearer Dekompressionsspeicher mit 30 m Spiralschlauch Ø 10 mm, wärmeisoliert)
Anmerkung: Die Pumpe PKSm80 wurde hier mithilfe einer elektronisch geregelten Drucksteigerungspumpe PVm90 nach einer Pumpe PKSm65 entsprechen der Pumpenkennlinie der PKSm80 simuliert. Mit dieser "Doppelpumpe" lassen sich die Pumpleistung beliebiger Pumpen nachbilden, wenn deren Kennlinie bekannt ist.
Bild: Der große weiße Inhalator ganz links im Bild liefert wahlweise 2,1 oder 1,1 l/min an H2-Gas, mit der elektronisch regelbaren Doppelpumpe habe ich eine Pumpe Pedrollo PKSm80 simuliert und auf dem Rollgitter ganz rechts sind der Turbulenz-Gasmischer, der Mikrobasen-Abscheider und in dem wärmeisolierten Metallrohr ist der lineare Dekompressionsspeicher untergebracht. Als Ausströmer fungiert ein einfacher Schlauch mit 10 mm Innendurchmesser.
(Hier ist auch ein Video von dem Gerät im Betrieb.)
Versionen 1.6:
Alle H2-Messwerte in ppm wurden mit JEUDAO®-Messtropfen ermittelt und die Ergebnisse mit dem ermittelten Eichfaktor 0,76 multipliziert.
Variante 1) Pumpe PKSm65 mit einem einfachen Schlauch als Ausströmer
Nach vielen Versuchen mit verschiedenen Methoden, das gemixte H2-Wasser zurück in die Wanne zuleiten hat sich schließlich ein simpler langer Schlauch als besonders effektiv erwiesen. Es genügt, den in der Version 1.3 verwendeten Kompensationszapfhahn durch einen 50 m langen Kunststoff-Schlauch mit 10 mm Durchmesser zu ersetzen, um den erreichten H2-Gehalt im 38 °C wamen Wasser von 1,3 ppm auf 1,6 ppm zu steigern. Damit ist das Badewasser schon leich übersättigt, denn bei 38 °C Warmen Badewasser liegt die Sättigungsgrenze bei ca. 1,4 ppm. Entlang des 50 m langen Fließweges reduziert sich der Wasserdruck so sanft, dass das meiste H2-Gas gelöst im Wasser verbleibt.
Bilder 1 und 2: Verbesserte Version der selbst-ansaugenden Pumpe PKSm65 (550 Watt, 4,5 bar bei 10 l/min) mit eingebauten Schalter, Anlaufstrombegrenzer und 300 ml/min H2-Gas-Zuführung direkt in die Pumpe (Varianten davon siehe HIER)
Bild 3: 50 m Schlauch Ø 10 mm als Ausströmer anstatt des Zapfhahns (weitere Details dazu HIER)
Bild 4: Ein einfacher Ansaugschlauch mit Edelstahl-Grobfiltersieb genügt hier als Schutz für die Pumpe
Allerdings sind 50 m Schlauch im Vergleich zum Zapfhahn sehr sperrig in der Badewanne
Aber es ist eine sehr billige und effektive technische Verbesserung.
Auch eine trichterförmige Aufweitung am Ende (siehe HIER auf Bild 3), wodurch sich die Fließgeschwindigkeit des ausströmenden Wassers kontinuierlich reduzieren lässt, hatte einen zusätzlichen positiven Effekt darauf, dass sich das hoch angereicherte Wasser wieder klar und ohne H2-Verlust in das Badewasser einmischt.
Wird an den langen Schlauch am Ende noch eine trichterförmige Erweiterung angebracht, lässt sich der erreichte Wert noch geringfügig steigern.
Diagramm 1: Anreicherungskurven mit der Pumpe PKSm65 in der Version 1.3 und 1.6
Variante 2) mit stärkerer Pumpe PKm70 und größerem Inhalator
Mit dieser größeren Pumpe PKSm65 (600 Watt, 5,7 bar bei 10 l/min) und einer zusätzlichen elektronischen Druckregelung hatte ich einmal meine Badewasser-Versuche begonnen. Aber das hier vorgestellte Gerät ist daraus langsam über 2 Jahre gewachsen und in der Zeit viele Male umgebaut worden, bis es die hier abgebildete Form erreicht hatte. Nur mit einem simplen langen Schlauch als Ausströmer konnte ich wegen des höheren erreichbaren Drucks damit auch etwas über 1,6 ppm im Badewasser erreichen.
Wegen der Größe und dem "Hilly-Billy"-Design nannte ich es "mein Bademonster", und mit einem zusätzlichen Wirbeldüsen-Reaktor ergänzt wurde es zur Version 3.4 (Hier ist die ganze Entwicklungsgeschichte mit allen Irrungen und Wirrungen).
Das Gerät erreicht gegenüber Pumpe PKSm65 auch einem höheren Wasserdurchsatz von 14,6 l/min, wodurch die Anreicherung etwas schneller geht, und es hat einige Komfort-Erweiterungen wie eine Schallschutzhaube, die Möglichkeit eine thermostatisch geregelte Heizung für das Badewasser anzukoppeln, einen Fehlerstrom-Schutzschalter als zusätzlichen Personenschutz gegen Stromschläge, und einen schwenkbaren Automatik-Aufroller für den langen Ausströmer-Schlauch. Damit kann ich das H2-Wasser nach dem Baden in die Regentonne im Haus pumpen, wenn ich keinen Badezusatz verwende. Der größere Inhalator mit den zwei getrennten Ausgängen für jeweils 300 ml/min H2-Gas bietet zudem die Möglichkeit beim Baden und Umpumpen zugleich auch noch H2-Gas in der Badewanne zu inhalieren. Damit sollte eine vollständige H2-Sättigung des ganzen Körpers erreichbar sein.
Bilder 4 und 5: Das "Bademoster als kompakte Einheit auf Rollen in der Transport-Stellung
Bild 6: Ausströmer-Schlauch und Ansaug-Schlauch für den Betrieb in der Badewanne mit Saugnäpfen fixiert
Bild 7: Hinten Steckdosen für Pumpe und Inhalator, links daneben der Sicherungskasten mit Anlaufstrombegrenzer, Personenschutzschalter und Temperaturanzeige/Regelung oben
Bild 8: Vorne Steckdose für die Zusatzheizung des Badewassers und Spannungsregler für die Einstellung der Heizleistung, Manometer an der Pumpe, Gasausgänge am Inhalator (1 x H2 geht in den Ansaugschlauch der Pumpe geleitet und 1 x (H2 + O2) dienen dem Inhalieren beim Baden während des weiteren Anreicherns und Warmhaltens.)
Bilder 9 und 10: Nach dem Baden ziehe ich den Ausströmer-Schlauch aus dem Abroller, hänge ihn oben aus dem Fenster und im Keller durch das Fenster in die Regentonne neben der Waschmaschine. Das spart im Sommer Gießwasser und schont die Umwelt. ... und auch Pflanzen lieben H2-Wasser.
Diagramm 2: Anreicherungskurven mit der Pumpe PKm70 in der Version 1.3 und 1.6
Eine weitere Steigerung der H2-Leistung auf 2,3 ppm brachte dann die Idee, das Wasser an der Ansaugstelle zusätzlich noch mit einem Magic7-Duschkopf zu "vernebeln", sodass es mit sehr feinen H2-Bläschen angereichert ein zweites Mal durch die Mixer-Pumpe fließt.
(Hier steht etwas über diese "Remix-Ansaugung" und hier ist ein Video davon. In der Weiterentwicklung dieser Idee entstand dann der "Gas-Druckmixer" in den "Versionen 3.4".)
Versionen 3.2:
mit einem zusätzlichem Turbulenz-Gasmischer
Alle H2-Messwerte in ppm wurden mit JEUDAO®-Messtropfen ermittelt und die Ergebnisse mit dem ermittelten Eichfaktor 0,76 multipliziert.
Dieser Turbulenz-Gasmischer, durch den das H2-Druckwasser nach der Pumpe fließt, stellt für sich genommen einen Quantensprung bei der Anreicherung von Wasser mit H2-Gas dar.
Durch die feine Zerstäubung unter Wasser verbunden mit den sehr hohen Druckschwankungen bis in den Unterdruckbereich unmittelbar in den Düsen löst sich deutlich mehr Gas schneller im Wasser. Der Turbulenz-Gasmischer bewirkt zugleich, dass nach dem Henry-Gesetz auch "Fremdgase", die kein Wasserstoff sind, aus dem Wasser ausgetragen werden (siehe Gasgleichgewicht).
Beide der hier vorgestellten Konfigurationen erreichen eine Aufladung des Badewassers mit 3,4 ppm H2-Gas was schon der Qualität des Trinkwassers aus den transportablen Booster-Flaschen entspricht, nur dass jetzt nicht nur 0,5 Liter in 10 Minuten angereichert werden, sondern dass in jeder Minute 10 Liter, oder sogar 15 Liter H2-Wasser erzeugt werden!
1) Pumpe PKSm65 zum Umpumpen von Badewasser mit einem Durchsatz von 10 l/min (Turbulenz-Gasmischer mit 7 Wirbeldüsen und 15 m Spiralschlauch Ø 8 mm als linearer Dekompressionsspeicher)
Durch das "Umpumpen" wird das Badewasser nicht schon beim Einlassen der Badewanne mit H2-Gas angereichert, sondern es wird das bereits eingelassene Badewasser von der Pumpe angesaugt, mit H2-Gas angereichert und über einen Ausströmer wieder in die Badewanne zurückgeführt. Das hat den Vorteil das schon mit H2-Gas angereichertes Badewasser erneut angesaugt und mit jedem Durchlauf noch weiter angereichert wird. Das hat aber den Vorteil, dass so auch mit einem kleineren H2-Inhalator als H2-Gasquelle sehr hohe Werte erreicht werden können, und dass die Anreicherung auch während des Badens weiter fortgesetzt werden kann, und so der H2-Gehalt im Wasser beim Baden nicht absinkt. Daher bevorzuge ich grundsätzlich das Umpumpen mit dem ja auch schon bei recht niedrigem Wasserstand begonnen werden kann.
Dem folgenden Diagramm ist zu entnehmen, wie schnell sich mit dieser Version 200 Liter Badewasser mit 38 °C Wassertemperatur mit H2-Gas aufladen lassen. Die roten Linien zeigen den Verlauf der Anreicherung bei unterschiedlicher Einspeisungsmengen von H2-Gas in die Druck-Mix-Pumpe. 660 ml/min H2-Gas scheint hier optimal zu sein, mehr H2-Gas bringt offenbar keinen Vorteil und 437 ml/min verzögert die Anreicherung ab 20 Minuten Umpumpen.
Interessant sind insbesondere die grünen Kurven mit einer deutlich schnelleren Anreicherung des Badewassers mit H2-Gas beim Umpumpen, wenn das Wasser zuvor mit der H2-Haube eingelassen wurde. Vermutlich entzieht die H2-Haube dem Wasser beim Einlassen Fremdgase wodurch die Anreicherung mit H2-Gas zu Beginn wesentlich schneller erfolgt, dann aber denselben Maximalwert erreicht.
(Hier ist auch ein Video von dem Gerät im Betrieb.)
2) Pumpe PKSm65 bei Anschluss an die Wasserleitung bei einem Durchsatz von 10,5 l/min (Turbulenz-Gasmischer mit 7 Wirbeldüsen und 15 m Spiralschlauch Ø 8 mm als linearer Dekompressionsspeicher)
Gemessene maximale Wirkleistungen (Wt-Wert):
Warm: 10 l/min mit 3,2 ppm und W38=407 ml/min bei Zuführung von 1125 ml/min H2-Gas
(10 l/min mit 2,5 ppm und W38=303 ml/min bei Zuführung von 660 ml/min H2-Gas)
Für das Umpumpen in der Badewanne reicht ein Inhalator mit 300 ml/min aus, stärkere Inhalatoren sollten auch eine Leistungsstufe im Bereich von 200-400 ml/min haben.
Kalt: 10 l/min mit 4,6 ppm und W18=585 ml/min bei Zuführung von 1200 ml/min H2-Gas.
Es lassen sich so also auch 10 Liter H2-Trinkwasser je Minute mit 4,6 ppm herstellen.
Dazu wird die Pumpe direkt an die Wasserleitung angeschlossen, sodass sie das Wasser nicht selbst ansaugen muss, sondern es bereits mit einem kleinen Vordruck serviert bekommt. Allerdings sollte der Druck am Eingang der Pumpe auch nicht höher als 0,5 bar und unbedingt geringer sein als der H2-Gasdruck, den der Inhalator liefern kann, sonst kann kein H2-Gas eingemixt werden. Wird die Pumpe an einen Wasserhahn angeschlossen, muss dieser nur soweit zugedreht werden, dass noch Gas einströmen kann. Es ist sehr einfach da die richtige Einstellung zu finden. Aus meiner Wasserleitung mit 2 bar Druck strömt gar nicht so viel Wasser als dass ich es drosseln müsste. Um allerdings so hohe H2-Werte bereits bei einmaligem Durchlauf zu erreichen, müssen schon 1200 ml/min an H2-Gas zugeführt werden, und das Wasser sollte nicht wärmer als 18 °C sein, wie das folgende Diagramm zeigt (blaue Kurve).
Bei 38 °C warmem Badewasser wird nur 3,2 ppm im Durchlauf erreicht, weil warmes Wasser weniger H2-Gas aufnehmen kann und es auch schneller wieder an die Raumluft abgibt (rote Kurve). Kaltes Wasser erreicht demgegenüber einen H2-Gehalt von 4,6 ppm. Werden mehr als 1200 ml/min an H2-Gas aus dem Inhalator in die Pumpe eingespeist, so reißt die Wasserströmung in der Pumpe ab, der Druck schwankt und es wird weniger und schließlich gar kein Wasser mehr gepumpt.
(Hier ist auch ein Video von dem Gerät im Betrieb.)
3) Pumpe PKm70 bei Anschluss an die Wasserleitung bei einem Durchsatz von 12 l/min (Turbulenz-Gasmischer mit 11 Wirbeldüsen und linearer Dekompressionsspeicher mit jeweils 15 m Spiralschlauch Ø 10 mm und Ø 9 mm)
Gemessene maximale Wirkleistungen (Wt-Wert):
Warm: 12,0 l/min mit 3,5 ppm und W38=509 ml/min bei Zuführung von 1765 ml/min H2-Gas oder nach mehrfachem Umpumpen bei Zuführung von 660 ... 300 ml/min H2-Gas
Für das Umpumpen in der Badewanne reicht ein Inhalator mit 300 ml/min aus, stärkere Inhalatoren sollten auch eine Leistungsstufe im Bereich von 200-400 ml/min haben.
Kalt: 12,6 l/min mit 5,3 ppm und W18=809 ml/min bei Zuführung von 1765 ml/min H2-Gas oder durch Umpumpen bei Zuführung von 600 ... 300 ml/min H2-Gas
Werden also mindestens 1800 ml/min an H2-Gas eingespeist lassen sich 12,6 Liter H2-Trinkwasser je Minute mit 5,3 ppm herstellen, und schon 4,1 ppm bei einer Einspeisung von 660 ml/min.
Bei direktem Anschluss an die Wasserleitung mit warmem Wasser bietet die stärkere Pumpe PKm70 in der gewählten Kombination mit 11 Düsen und 30 m Spiralschlauch gegenüber der Pumpe PKSm65 bei warmem Wasser keinen großen Vorteil. Nur der Durchfluss ist um 20 % größer. Bei kaltem Wasser ergab sich dagegen eine deutliche Leistungssteigerung. Bei gleicher H2-Einspeisung war der H2-Gehalt des Wassers deutlich größer, wie das folgende Diagramm zeigt.
Das liegt aber vermutlich (auch) daran, dass meine Warmwasserleitung nicht mehr als 12 l/min liefern konnte, wodurch das Wasser aus der Leitung nur ohne Überdruck in die Pumpe eingeleitet werden konnte. Im Betrieb mit Umpumpen unter 3) ist der Vorteil der stärkeren Pumpe aber klar erkennbar. Die Anreicherung mit H2-Gas ist zwar nicht höher, aber die Anreicherung durch Umpumpen erfolgt viel schneller, weil der Durchfluss beim Umpumpen 50 % größer ist.
4) 15 l/min H2-Badewasser mit der Pumpe PKm70 mit Umpumpen (Turbulenz-Gasmischer mit 11 Wirbeldüsen und linearer Dekompressionsspeicher mit 22 m Schlauch Ø 10 mm auf einem Schlauch-Abroller)
Das folgende Diagramm zeigt einen Systemvergleich er beiden Versionen 3.2, die beide über 200 % H2-Sättigung im Badewasser erreichen, mit der Version 1.3 mit Zapfhahn, die das Badewasser schon bis nahe an die Sättigungsgrenze anreichert, und grün als Beispiel für ein kommerzielles Gerät die Anreicherungskurve des "H2Life Hydrotherapy Generator for baths" (Daten entnommen aus diesem Prüfbericht)
Hier ist auch ein Video von dem Gerät im Betrieb, allerdings in der Version mit 10 Wirbeldüsen.
Druckbegrenzer im Inhalator "Cavallo 1000" entfernen
In dem Modell von 2024 des Cavallo-Inhalators sind kleine Steck-Teile vor den Gas-Anschlüssen verbaut, die verhindern, dass sich in den angeschlossenen Befeuchtungsbechern (Wasserfallen) außen am Gerät ein Unterdruck aufbauen kann. Das ist ungewöhnlich und ist für meinen Anwendungsfall als Gas-Zulieferer für meine Eigenbau-Geräte sehr störend. Genauso störend für mich ein weiteres Bauteil (ein Feinfilter?) durch welches H2-Gas ins Innere und nicht zum Gas-Auslass strömt, wenn sich im angeschlossenen Schlauch ein Gegendruck aufbaut. Auch das kann ich nicht brauchen, auch wenn es für den reinen Inhalationsbetrieb sinnvoll sein kann.
Diese für mich störenden Ventile habe ich wie folgt ausgebaut:
(Achtung: Vermutlich verfällt dadurch die Garantie, wenn das nicht vorher mit dem Verkäufer abgesprochen wird)
1) Inhalator öffnen
Dazu den Inhalator (ohne Wasserfüllung!) auf den Kopf stellen und die 4 Schrauben auf welche die roten Pfeile im mittleren Bild zeigen herausschrauben. Dann lässt sich die gesamte obere Haube mit den zwei Gasanschlüssen nach oben abheben, wenn zuvor der Einfülldeckel für das destillierte Wasser oben am Gerät entfernt wurde. Wegen einer Gummidichtung um den Einfüllstutzen geht das jedoch zunächst etwas schwer. Eventuell vorsichtig mit einem Messer oder Schraubenzieher in dem Spalt zwischen Bodenplatte und Haube hebeln.
Die transparenten Verbindungsschläuche in der Haube sind so lang, dass diese kopfüber neben die Grundeinheit gestellt werden kann.
2) Öffnungen nach Innen am H2-Ausgang verschließen
Der Blick in die Haube zeigt auf der linken Seite unten den schwarzen H2-Auslass, in den einige Steckverbinder-Stücke bis zum transparenten H2-Schlauch vom Grundgerät gesteckt sind. Das eingesteckte Teil mit dem offenen Röhrchen, welches im Bild nach innen zeigt, lässt H2-Gas bei Überdruck durch eine Art Filter ins Innere ab-strömen. Das habe ich einfach durch einen dichten Blindstopfen ersetzt (siehe im rechten Bild). Oben auf diesen "Steckverbinder-Baum" ist ein Rückschlagventil gesteckt, welches bei Überdruck in der Leitung dicht bleibt, aber bei Unterdruck Luft aus dem Inneren des Gerätes in den H2-Gas-Ausgang strömen lässt. (grauer Ring oben und rosa Ring unten). Das habe ich abgesteckt und ebenfalls durch einen Stopfen an einem Winkel ersetzt (siehe im rechten Bild).
Also einfach beide Öffnungen nach Innen abdichten. Ich hätte dazu auch einfach einen Stopfen in das graue Ende des Rückschlagventils stecken können, aber das Rückschlagventil konnte ich gerade anderweitig brauchen (nämlich als Mundstück für diesen Versuch ;-).
3) Öffnungen nach Innen am O2-Ausgang verschließen
Das Gleiche habe ich auch auf der anderen Seite am Ausgang für das O2-Gas gemacht. Hier gibt es nur das Rückschlagventil gegen Unterdruck, das ich wieder durch einen Winkel mit Stopfen ersetzt habe (die hatte ich eben noch herumliegen. Ein Stopfen direkt ins Ventil gesteckt, hätte es auch getan).
4) Gerät wieder schließen
Alles wie unter 1) nur in umgekehrter Reihenfolge machen. Beim Aufsetzen der Haube darauf achten, dass die "Steckverbinder-Bäume" ganz an der Wandung anliegen und sich die transparenten Schläuche für H2 und O2 über dem Grundgerät überkreuzen.
Fertig!
Den Zapfhahn für Dauerdurchfluss modifizieren
Der Kompensations-Zapfhahn sollte im Betrieb immer auf den maximalen Durchfluss eingestellt sein, also die zwei Verstell-Hebel immer auf Maximum stehen. Der große Zapf-Hebel springt jedoch durch eine Feder immer wieder zurück in die Schließ-Stellung. Daher sollte diese Feder ausgebaut werden, das sehr einfach ist
Hier ein Video, das zeigt wie ganz leicht die Feder ausgebaute werden kann, die den Hahn immer wieder selbstständig schließt, wie der Zapfhahn aufgebaut ist, und wie man diesen leicht zerlegen und reinigen kann. Werden statt der Feder 1-2 kleine O-Dichtungsringe eingesetzt und mit der Schraube für die Feder verklemmt, lässt sich der Hahn auch nicht mehr so leicht versehentlich schließen.
Feder ausbauen, zwei passende O-Ringe (außen 15 mm, innen 10 mm, dicke 2,5 mm) dafür einsetzen und Schraube bei geöffnetem Hahn wieder anziehen.
