Getestete Umwälzpumpen zur Anreicherung von Badewasser mit H2-Gas
Der allererste Versuch mit einer Umwälzpumpe aus einer Spülmaschine zum Einmixen von H2-Gas ins Badewasser war nicht erfolgreich, weil die Mixleistung und der erzeugte Druck zu gering war. Daraufhin habe eine Pumpe nach dem Prinzip "Viel hilft viel" ausgewählt, so wie hier beschrieben.
Meine erste Pumpe mit hohem Durchfluss (600 Watt, 25 l/min bei 4 bar, und 15 l/min bei 5 bar)
Diese Pumpe PKm70 von Pedrollo hatte ich zuerst gekauft, um mit ihr die 2 Wirbelduschen des Typs "Magic7" als Ausströmer zu betreiben. Diese Pumpe hat eine Leistung von 600 W und nach Kennlinie fließen ca. 25 l/min bei 4,2 bar und ca. 15 l/min bei 5,2 bar Gegendruck. Durch jeden der beiden Duschköpfe fließen nach Datenblatt 9 l/min bei einem idealen Druck von 4,5 bar, und es wäre auch noch zulässig, die Duschen mit bis zu 9 bar zu betreiben. Durch die zwei Duschen sollten also theoretisch 18 l/min bei einem Gegendruck von 4,9 bar fließen. Gemessen habe ich 4,4 bar.
Hier Bilder von meinem allerersten Versuch, H2-Gas in Badewasser zu mixen.
Bild 1: Umwälzpumpe PKm70 auf einem Rollbrett montiert Bild 2: Daneben ein Inhalator gestellt, der 2 mal 300 ml/min H2-Gas liefert
Der auf den Bildern oben gezeigte Standard-Duschschlauch mit ∅ 7 mm als Druckschlauch erwies sich als zu dünn, daher habe ich ihn noch durch einen transparenten Gardena-Gartenschlauch ∅ 12 mm mit den praktischen Schnellkupplungen ersetzt. Die Schnellkupplung erleichtert auch das Füllen der Schläuche vor dem Start der Umwälzpumpe, wenn wie in Bild 3 gezeigt auch ein Schnellanschluss am Wasserhahn angebracht wird.
Bild 3: Zwei defekte Wirbel-Duschen "Magic7" und als Ausströmer (unter Wasser stören die Undichtigkeiten durch Risse in den Duschen nicht.)
Bild 4: Der Ansaugschlauch endet in einem Edelstahl-Siebkorb der das Ansaugen grober Partikel verhindert, und in den zugleich das H2-Gas aus dem Inhalator eingeleitet wird. (Es genügt auch den kleinen weißen H2-Schlauch in die Nähe der Ansaugung zu platzieren, oder ihm mit Tape am Saugschlauch anzukleben)
Diese Version mit 2 Wirbelduschen, die sich der Rundung der Badewanne anpassen und das Badewasser zusätzlich intensiv verwirbeln, ist die "Edel-Version" eines möglichen Ausströmers am Druckschlauch.
Achtung: der transparente Gardena-Schlauch ohne Gewebeverstärkung ist mir später geplatzt! Den angegebenen Druck hält der Schlauch nur mit kaltem Wasser aus.
Elektronische Druckregelung der Pumpe PKSm70
Bild 5: Ergänzung der ersten Konfiguration aus Bild 2 um eine Schallschluck-Haube, eine elektronische Druckregelung und einen Zapfhahn zur Probenentnahme für die Messung des H2-Gehalts
Um auch andere Ausströmer testen zu können, die nach Möglichkeit nicht so teuer, aber ähnlich effektiv sind, habe ich diese Pumpe später mit einem elektronischen Frequenzumrichter betrieben, mit dem der Druck unabhängig vom möglichen Durchfluss des Ausströmers vorgegeben werden kann.
Hier ist dieses das "Bade-Monster" beschrieben.
Es zeigte sich jedoch, dass mit der Druckreduzierung durch Reduzierung der Drehzahl auch die Effektivität beim Einmixen von H2-Gas stark sinkt. Die Mixer-Pumpe sollte also möglichst ungeregelt betrieben, und der Ausströmer so angepasst werden, dass dieser an der Pumpe den gewünschten Druck von 4 bis 5 bar verursacht.
Zweite Pumpe mit halber Durchflussleistung (550 Watt,15 l/min bei 4 bar, und 5 l/min bei 5 bar)
Erstaunlicherweise ist diese Pumpe PKm65 von Pedrollo trotz halbem Wasserdurchsatz in Bezug auf das Einmixen von H2-Gas leistungsfähiger!
Vermutlich liegt das daran, dass diese Pumpe bei ähnlicher Leistung in Watt und gleicher Drehzahl ein kleineres "Schaufelrad" (s.o, Nr. 3) mit fast doppelt so vielen "Schaufeln" hat, wodurch das H2-Gas feiner "ein-mixt" wird. Nur so kann ich mir erklären, warum diese Variante trotz halber Durchflussmenge, etwas geringerer Energie-Leistung und etwas geringerem Gegendruck effektiver arbeitet.
Diese Variante habe ich hier als bestes Preis-Leistungs-Verhältnis beschrieben.
Das H2-Gas direkt an der Pumpe einleiten
Eine weitere Verbesserung ist es, das H2-Gas nicht vorne am Saugschlauch selbst ansaugen zu lassen, sondern es direkt am Saugstutzen der Pumpe einzuleiten. Das hat den Vorteil, dass das H2-Gas sich nicht mehr auf dem Weg zur Pumpe in großen Blasen ansammeln kann und dadurch unvollständig eingemixt wird, sondern als feine kontinuierliche Bläschenkette in den "Mixer" gelangt.
Damit im Stillstand der Pumpe kein Wasser in die Gas-Zuführung drücken kann, ist es sinnvoll, das H2-Gas über ein Rückschlagventil einzuleiten.
Während des Betriebs der Pumpe entsteht in der Gasleitung aber auch ein leichter Unterdruck, der das H2-Gas aus dem Inhalator "saugt", wodurch ohne das Rückschlagventil auch Inhalatoren verwendet werden können, die das Gas nur völlig drucklos abgeben können. Als Sicherung, dass kein Badewasser in den Inhalator gedrückt werden kann, sollte dann in den Gas-Schlauch eine "Wasserfalle" eingebaut werden, wie sie bei den meisten Inhalatoren schon mitgeliefert wird. Diese Varianten der H2-Gas-Einleitung habe ich ausprobiert.
Dritte Pumpe wie zuvor, aber in der Variation "selbstansaugend"
Die Pumpe PKSm65 von Pedrollo entspricht weitgehend der zweiten Pumpe PKm65, hat aber oben eine zusätzliche Ansaug-Kammer mit einer Gummi-Ventil-Klappe, wodurch sie in der Lage ist, das Wasser selbst anzusaugen, wenn in der Pumpe bereits etwas Wasser ist. Das ist komfortabler in der Handhabung. Diese Version ist aber auch deutlich teurer und es ist schwieriger, das H2-Gas wirkungsvoll einzuleiten. Erfolgt die Einleitung vor der Ansaug-Kammer, sammelt sich das Gas in der Kammer wieder zu ungünstig großen Blasen, bevor es ins Wasser eingemixt werden kann.
Bei dieser Pumpe muss also der H2-Gas-Austritt unten in der Ansaug-Kammer unmittelbar vor dem Schaufelrad erfolgen. Dazu muss die Pumpe angebohrt und mit einem H2-Gas-Anschluss versehen werden.
Vierte Pumpe mit sehr hoher Druckleistung (750 Watt, maximal 19,5 l/min bei 8 bar)
Diese Pumpe PV90 von Pedrollo erwies sich leider für sich genommen als ungeeignet zum Einmixen von H2-Gas, wenn das Gas, so wie zuvor immer, direkt vor der Pumpe in die Ansaugleitung eingeleitet wird. Diese Pumpe neigt dazu, dass sich die Gasbläschen und der Pumpenkammer ansammeln und dann schon nach kurzer Zeit gar kein Wasser mehr gefördert wird.
Vermutlich liegt das daran, dass die Kennlinie im Vergleich zu den anderen Pumpen viel steiler verläuft, da sie zum Erreichen sehr hoher Drücke optimiert wurde. Diese Pumpe erreicht 8,8 bar bei 5 l/min Druck, was einer Förderhöhe von 88 Metern entspricht!
Da war meine Enttäuschung zuerst sehr groß, aber dann kam mir die Idee, die selbstansaugende Pumpe PKSm65 dieser Pumpe vorzuschalten. Auf diese Weise entsteht eine "Kombipumpe" aus PKSm65 + PV90, die sowohl selbstansaugend ist, als auch eine weitere Drucksteigerung bringt!
Diese Kombipumpe verbraucht dann schon 1300 Watt (plus Inhalator 200 bis 400 Watt). Eine Zusatz-Heizung zum Warmhalten des Badewassers kann dann an einer gewöhnlichen Haushaltssicherung mit 16 A nicht mehr betrieben werden, aber die Pumpen geben selbst schon so viel Wärme an das Wasser ab, dass die Wassertemperatur in einer nach unten isolierten Badewanne nicht unter 37 °C abkühlt,
Außerdem ist es jetzt auch möglich, die zweite Pumpe PV 90 mit einer elektronisch gesteuerten Druckregelung zu versehen, ohne dass durch die herunter geregelte Drehzahl das H2-Gas schlechter reingemixt wird, weil das ja schon die erste Pumpe erledigt hat. So kann der Druck jetzt auch an den jeweils verwendeten Ausströmer und die Liefermenge an H2-Gas des Inhalators angepasst werden.
Bild 6: Mein fertiges "High-End" Kompakt-Gerät mit Doppelpumpe, elektronischer Druckregelung und zusätzlichem Auslass nach der ersten Druckstufe, wenn die geringere Leistung der Pumpe PKSm65 ausreicht. Die beiden Manometer und das blaue Durchflussmessgerät dienen der Geräte-Entwicklung und könnten auch entfallen.
Bild 5: Der Sicherungskasten enthält einen empfindlichen FI-Schalter (Personenschutz), einen Anlaufstrombegrenzer und eine Steckdose für den Inhalator.
Hier die gemessene Kennlinie dieser "Kombipumpe" der Effekt der elektronischen Druckregelung dieser bei einer guten Ausströmer-Variante.
Andere Ausströmer
Wie genau das Wasser nach der Anreicherung zurück in das Badewasser geleitet wird, ist von entscheidender Bedeutung für diese Mix-Methode! Das mit 4 bis 7,5 bar in den Druckschlauch gepresste H2-Wasser ist bei freiem Ausströmen in atmosphärischen Druck mit 1,3 bis 4 ppm H2-Gehalt übersättigt und jede Verwirbelung oder plötzliche Druckänderung lässt das bereits im Wasser gelöste H2-Gas wieder als Bläschen oder "Nebel" in die Luft entweichen.
Hier einige Beispiele unterschiedlichster Ausströmer, die ich getestet habe
Eigene Varianten entwickeln
Nach diesem Prinzip lassen sich sicherlich auch Geräte mit schwächerer oder noch stärkerer Leistung bauen. Weil das Badewasser immer wieder umgepumpt wird, sind auch Inhalatoren ausreichend, die nur 200 bis 300 ml/min angeben können, weil ja in dem wieder angesaugten Badewasser dann schon etwas H2-Gas gelöst ist und sich mit jedem Durchlauf weiter anreichert. Soll die mit der Pumpe maximal mögliche H2-Anreicherung schon im ersten Durchlauf erreicht werden, ist entsprechend H2-Gas zur Verfügung stehen.
Meine erste Pumpe hatte ich so gewählt, dass sie bei 4-5 bar Druck die gesamten 200 Liter Wasser in der Wanne innerhalb von ca. 10 Minuten einmal umwälzt werden. Die zweite Pumpe braucht dafür schon 20 Minuten. Am effektivsten ist es entsprechend eine Sitzbadewanne zu verwenden, weil die anzureichernde Wassermenge viel geringer ist, und auch die kleinere Wasseroberfläche weniger H2-Gas wieder austreten lässt.
