Anleitung für die Auswahl von Umwälzpumpen und Ausströmern
Hier beschreibe ich eine der vielen Möglichkeiten ein Gerät zur Anreicherung von Badewasser mit H2-Gas zu bauen, das auf der Idee basiert, Wasserstoffgas mit in eine Umwälzpumpe für das Badewasser ansaugen zu lassen. Am Ende beschreibe ich, wie eigene Geräte mit anderen Bauteilen entworfen werden können. Soll das Wasser in erster Linie einen kosmetischen Nutzen haben, genügen auch schon weitaus kleinere Geräte, so wie die ebenfalls vorgestellte H2-Haube ohne Umwälzpumpe.
Einfache Alternativen mit anderen Pumpen und Ausströmern selbst entwerfen
Die erste Überlegung sollte sein, wie viel Wasser mit H2-Gas angereichert werden soll, denn die Wassermenge bestimmt die erforderliche Leistung der Pumpe, bzw. wie lange es dauert, bis das Wasser an die Sättigungsgrenze kommt.
Die Pumpe, welche ich gewählt habe, wälzt das Wasser in 10 Minuten einmal um, bei 200 Liter Wasser in der Wanne bedeutet das eine Pumpleistung von 20 Liter je Minute. Das scheint ein sinnvoller Wert zu sein, denn nach 2 Umwälzungen ist das Wasser offenbar bereits nahe an der Sättigungsgrenze.
Damit die Methode funktioniert, sollte der Wasserdruck nach der Pumpe schon einen Wert von 4 - 5 bar erreichen. Der Ausströmer, durch den das Wasser gepresst wird, sollte bei 4 - 5 bar Druck in diesem Beispiel also nur etwa 20 l/min durchlassen, und er sollte bei diesem Druck unter Wasser einen oder mehrere kräftige Wasserstrahlen erzeugen, die das eingemixte H2-Gas noch feiner zerstäuben und den Wasserinhalt der Wanne etwas durchmischen.
Hier kommt jetzt die sogenannte Pumpenkennlinie ins Spiel, die angibt, wie viel Wasser eine Pumpe bei unterschiedlichem Gegendruck in bar noch pumpt, bzw. bis in welche Förderhöhe im Metern die Pumpe noch die gewünschte Wassermenge transportieren kann (1 bar entspricht dabei 10 m Förderhöhe). Bei einem gewünschten Druck von 4 bar sollte die Förderhöhen dann also 40 m sein.
Hier sind die Pumpenkennlinien des von mir gewählten Pumpentyps angegeben, wobei beliebige Fabrikate verwendet werden können, die den Druck über ein schnell drehendes Schaufelrad erzeugen (also Impeller- oder Peripherrad-Pumpen und keine Membran- oder Zahnrad-Pumpen):
In dem obigen simplen Bauvorschlag hatte ich zum Beispiel den Typ PKm 70 gewählt (gleiche Daten wie PQm 70, nur andere Rohrabgänge), der bei einem Durchfluss von 20 l/min 47 m hoch pumpen kann, also einen Druck von 4,7 bar erreicht. Bei der nächst größeren Pumpe wäre der Druck 5,1 bar und bei der kleineren PQm 65 nur 3,6 bar. Damit die kleinere Pumpe auch etwa 5 bar erreicht, müsste der Durchfluss durch den Ausströmer entsprechend der Pumpenkennlinie (oder der Tabelle) auf 5 l/min gedrosselt werden. Die Pumpe PQM 65 ist also für 5 bis 15 l/min geeignet, und die Pumpe PQm 70 für 17 bis 28 l/min, damit der Druck beim Einmixen zwischen 4 und 5 bar liegt.
Umgekehrt ist es auch möglich, für einen vorhandenen Ausströmer die passende Pumpe zu finden, um ihn diesen z.B. mit 3 - 4 bar zu betreiben.
Dazu den Ausströmer zunächst an die Hauswasserleitung anschließen und die Zeitdauer stoppen, die es braucht, um damit einen 10-Liter Wassereimer zu füllen. Daraus errechnet sich dann die: Durchflussmenge [l/min] = 600 / Zeitdauer [in Sekunden]
Real ist die Durchflussmenge natürlich etwas größer, wenn die Pumpe mehr Druck als die Hauswasserleitung liefert, aber es ist eine erste zielführende Abschätzung.
Ist die so ermittelte Durchflussmenge z.B. 14,3 Liter je Minute (wie bei einem einzelnen der hier verwendeten Rasensprengern) kann ich diesen mit der Pumpe PQm 65 betreiben, um etwa auf 4 bar zu kommen, mit der Pumpe PQm 70 würde an dem Sprinkler ein Druck von ca. 5 bar ankommen, aber laut Beipackzettel sind nur 4 bar erlaubt.
Hier ein simples, praktisches Beispiel:
Als Umwälzpumpe habe ich die Impeller-Pumpe PKm 70 von Pedrollo (252 EUR incl. 5-Wege-Anschluss, Manometer und div. Reduzier-Nippeln) und als Ausströmer zwei Gartensprinkler und eine Packung mit Schlauchkupplungen (36 EUR) verwendet. Die Rohrverbindungen zwischen den beiden Sprinklern kosteten 22 EUR im Toom-Baumarkt. Und so werden die beiden Sprinkler vom ALDI zu einem Ausströmer verschraubt:
Bild 1.: Schlauch-Schnellanschluss herausschrauben (wird als Anschluss an der Pumpe gebraucht) und Reduzierstück 3/4" auf 1/2" dafür einschrauben
Bild 2.: Genauso am anderen Sprinkler und über 1/2" T-Stück verbinden. Oben dann den Übergang 3/4" mit Dichtung auf 1/2" und die zweite Schnellkupplung aus dem anderen Sprinkler einschrauben ... Fertig!
Die Gewinde vor dem Einschrauben mit 6 Wicklungen Teflon-Band als Dichtung umwickeln. Aber da alles im Betrieb unter Wasser ist, braucht es auch gar nicht dicht zu sein. Hier das Beiblatt zu den Sprinklern:
Die Sprühdüse, die auf dem Bild oben gerade eingeschaltet ist, habe ich auch für die Messung der erreichten H2-Gehalte verwendet. Es gibt noch 8 weitere Sprüh-Varianten, die man ausprobieren kann, die Durchflussmenge und damit der erreichte Druck lag aber bei allen Düsen-Varianten zwischen 3,6 und 3,7 bar.
Der Ansaug-Schlauch hat 19 mm ∅ bei 3 mm Wandstärke. (Damit im Saugschlauch kaum Unterdruck entsteht, der das H2-Gas wieder aus dem Wasser treibt, sollte dieser viel dicker als der Druckschlauch sein. Der verwendete klare PVC-Schlauch ist nicht ganz optimal, weil er sich bei dem Unterdruck zu sehr zusammenziehen kann. Besser ist ein steiferer Schlauch mit Verstärkungen)
Der Druckschlauch hat 12 mm ∅ (1/2") bei 2 mm Wandstärke, damit die üblichen Gartenschlauch-Schnellverbinder passen. Ich hatte zunächst transparente Schläuche ohne Gewebe-Einlage gewählt, um das H2-Gas darin "flitzen" zu sehen.
Aber Achtung: bei 6 bar Druck und warmem Badewasser platzt der verwendete klare Gardena-Schlauch.
Dieses einfache Gerät ist nicht super effektiv, aber es schafft immerhin 150 Liter Badewasser in 20 Minuten auf 1,1 ppm H2-Gas aufzuladen, also schon deutlich mehr als die meisten verkauften Badewasser-Geräte, die über 2000,- € kosten.
