Innendruck in durchsichtigen Booster-Flaschen messen
Wie auf dieser Seite unten beschrieben, ist der Druck, mit dem Wasser in Kontakt mit H₂‑Gas kommt, maßgeblich dafür, welcher H₂‑Gehalt in dem Wasser überhaupt erreicht werden kann. Ohne Überdruck bei der Herstellung von H₂‑Wasser ist der H₂‑Gehalt auf den Sättigungswert von maximal 1,6 ppm beschränkt. Soll bei der gleichen Trinkmenge am Tag noch mehr H2-Gas in den Körper transportiert werden, ist ein Überdruck im Wasser (und im H2-Gas) erforderlich, um dadurch "übersättigtes" H2-Wasser herstellen zu können. Bis zu 1,6 ppm H2-Gas im Wasser bleibt es ein "stilles" Wasser, das auch beim Schütteln nicht "perlt". Hat es einen höheren H2‑Gehalt, dann verhält sich das H2-Wasser wie stärker mit Kohlensäure (CO₂-Gas) versetztes Wasser. Es perlt oder sprudelt sogar, wenn beim Öffnen der Flasche der Überdruck entweicht.
Auch ob ein Gerät undicht ist oder ein Überdruckventil eingebaut ist, kann erkannt werden, wenn der Druck auf einmal oder allmählich sinkt. Wie sich größere Undichtigkeiten auch ganz ohne Messung des Innendrucks feststellen lassen, ist auf dieser Seite beschrieben.
Die folgenden Methoden 1. und 2. eignen sich gut für Drücke bis 3 bar, werden aber leider mit zunehmendem Druck immer ungenauer. Für höhere Drücke ist noch die Abschätzung über den maximal erreichbaren H₂‑Gehalt eine sinnvolle Abschätzung und sonst bleibt nur die Messung mit einem Manometer im Deckel oder der Flasche.
1. Druckmessung mittels einer Spritze
Für diese Messmethode verwendet man ein dünnes Rohr, welches unten offen und oben geschlossen und das über seine Länge mit 10 Markierungen in gleichem Abstand versehen ist. Die untere Öffnung sollte möglichst klein sein. Fertig zu kaufen gibt es so etwas z.B.
Als Pipette oder Spritze. Als Beispiel wird hier eine dünne Spritze verwendet, mit einer Einteilung von 0 bis 100. Für die Messung wird die Spritze bis zur Markierung 100 mit Luft gefüllt und so mit der Spitze nach unten in dem zu prüfenden Wasser "versenkt". (Wenn der herausragende Druckstempel zu lang ist, kann man den auch einfach kürzen. Optimal lange 1‑ml-Spritze. Bei einer 10‑ml-Spritze muss man länger boosten, damit das Wasser in der Spritze steigt.)
So sieht das dann bei H2-Booster-Flaschen aus:
Wenn jetzt der Druck in der Flasche beim Boosten steigt, dann wird Wasser von unten in die Spritze gedrückt und die Luft oben in der Spritze zusammengepresst.
Je höher der Wasserdruck, desto höher steigt der Wasserspiegel in der Spritze. Folgendes Diagramm zeigt, wie hoch der Innendruck bei welchem Wasserstand in der Spritze ist:
Weil die Kurve mit höheren Drücken immer steiler wird, lassen sich höhere Drücke auch immer schwerer ablesen. Aber im unteren Bereich bis 2 bar lässt sich der Druck gut ablesen, und bis 5 bar ist das Verfahren noch anwendbar.
2. Druckmessung mittels Tauchkörper
Die Druckmessung mit Tauchkörpern (
Carthesischer Taucher) folgt dem gleichen Prinzip: Wasser unter Druck presst eingeschlossene Luft zusammen, aber in diesem Fall wird der Effekt genutzt, dass in einem Körper eingeschlossene Luft diesen schwimmen lässt, auch wenn das Gewicht des Materials, aus dem der Körper ist, schwerer als Wasser ist. Das Volumen der eingeschlossenen Luft bewirkt einen Auftrieb im Wasser. Aber wird das eingeschlossene Luftvolumen durch den Druck immer kleiner (so wie oben in der Spritze), wird auch der Auftrieb immer kleiner, bis der Tauchkörper genau im Wasser schwebt und dann bei weiterer Druckerhöhung sinkt.
Einen solchen Tauchkörper kann man auf einen bestimmten Druck einstellen, an dem er gerade schwebt, indem man ihn mit einem Gewicht belädt, das er bei diesem Druck gerade noch "tragen" kann, bevor er bei höherem Druck dann sinkt (wie ein überladenes Schiff).
Der einfachste Tauchkörper ist ein Stück aus einem geschlossenzelligen Schaumstoff, in das man unten eine rostfreie Schraube als Gewicht eindreht. Zum Kalibrieren auf den Druck, den der Tauchkörper anzeigen soll, genügt es, solange ein Wenig von dem Schaumstoff abzuschneiden, bis er bei dem anzuzeigenden Druck absinkt.
(empfehlenswert ist z.B. ein Stück Dichtschnur aus XPS vom Baumarkt. XPS ist lebensmittelecht und geschlossen-zellig, XPS ist: eXtrudiertes PolySytrol)
Hier eine Übersicht über meine Tauchkörper-Sammlung:
Links: Tauchkörper aus XPS mit Gewichtsschraube zur Messung von 1, 1,5 und 2 bar. Mitte: 3 Hohlkörper (Stoffkapseln, Zentrifugen-Röhrchen) für 0,2 bar, 1 und 1,8 bar zum Verschließen, mit kleinem Loch im Deckel und Gewichten innen. Rechts: 3 Messrohre (so wie die Spritze oben) mit selbst aufgemalten Messmarken.
Und so sehen die Kapsel-Tauchkörper im Gebrauch in einem Booster aus:
4 Tauchkapseln, mit unterschiedlicher Anzahl an kleinen Unterlegscheiben beladen, sinken zu verschiedenen Drücken in der Booster-Flasche. Links: alle nach oben. Rechts: Die erste Kapsel ist schon gesunken.
Ein Problem ist dabei, dass sich beim Boosten auch außen an die Kapsel H₂‑Bläschen hängen, die einen zusätzlichen Auftrieb bewirken und das Ergebnis verfälschen. Je höher der Druck, umso stärker der Effekt. Die Bläschen muss man immer wieder abschütteln.
Druckmessung in einer David-Lee-Flasche:
Kapseln für 0,5 bar, 1 bar, 1,5 bar und 2,5 bar einfüllen / Druck kleiner 0,5 bar / Druck genau 1,5 bar / Druck größer 2,5 bar
Hier ist beschrieben, wie man die Kapseln bemessen oder kalibrieren kann
3. Abschätzung des Innendrucks über den erreichbaren H2-Gehalt
Der maximal erreichbare Innendruck in einer Booster-Flasche, die mit einem Überdruckventil im Deckel ausgestattet ist, lässt sich auch indirekt über den maximal erreichbaren H₂‑Gehalt im Wasser abschätzen.
Dazu füllt man die Flasche mit destilliertem Wasser bei Raumtemperatur und "boostet" das Wasser sehr lange (ca. eine Stunde je 250 ml). Bei dem maximal möglichen Druck öffnet immer wieder das Überdruckventil und hält so auch den Innendruck recht konstant. So kann man bei dem extrem langen Boosten davon ausgehen, dass das Wasser in der Flasche jetzt bei dem maximal aufrechterhaltenen Druck vollständig gesättigt wurde. Misst man jetzt den H₂‑Gehalt im Wasser in ppm mit den blauen Tropfen, lässt sich der dazu erforderliche Druck errechnen, der in der Flasche geherrscht haben muss.
Siehe Formelsammlung: max. p [bar] = ( max. C [ppm] / 1,572 ) - 1
Wurde also etwa ein H2-Gehalt von 4 ppm erreicht, so muss dazu in der Flasche ein Innendruck von mindestens (4 / 1,572) – 1 = 1,54 bar geherrscht haben.
4. Druckmessung mittels Manometer
Das ist natürlich die beste Methode, aber um ein Manometer an eine H2-Booster-Flasche anzuschließen, muss man den Plexiglas-Zylinder des Boosters anbohren, oder besser eine PET-Mehrwegflasche mit einem Manometer versehen, falls ein entsprechender Adapter bei dem Gerät dabei war. Ein Manometer kostet natürlich auch etwas, aber es lässt sich auch ein Manometer von der Heizung oder dem Hauswasseranschluss oder einem Pressluftgerät (Reifendruck-Manometer) "recyceln". Richtig gut sind elektrische Manometer mit der Möglichkeit, automatische Langzeitmessungen mit Aufzeichnung der Messdaten am PC zu machen. (Alle Druckdiagramme hier auf der Seite wurden mit einem Manometer "LEO-Record" aufgezeichnet.)
Hier vier Beispiele, was man machen kann:
- Manometer in PET-Mehrwegflasche einbauen:
- Manometer an ggf. vorhandenes Überdruckventil im Deckel anklemmen (hier Heizungsmanometer vom Baumarkt)
- Ersatzdeckel für die Flasche bestellen und dort ein Manometer einbauen:
- Ersatz-Plexiglas-Zylinder bestellen und dort ein Manometer einbauen (geht natürlich nicht mit Glas)
Hier wurde ein allgemeiner Schraubanschluss in den Plexiglas-Zylinder eingebaut, an dem wie hier gezeigt ein einstellbares Überdruckventil oder auch ein Manometer angeschlossen werden kann. Das geht recht einfach: Bohren, Gewinde schneiden und mit 2-Komponentenkleber einschrauben und außen zusätzlich verstärken. Das Loch im Zylinder sollte möglichst klein sein! Eingeschraubt wurde hier ein (silbernes) Reduktionsstück von 1/4″ G auf M6‑Gewinde.
