Dir que han passat moltes coses durant l'any transcorregut des de l'inici de la pandèmia de la COVID-19 és quedar-se curt en els esdeveniments èpics, tant que és difícil recordar els primers dies de la comunitat de hackers de maquinari que utilitzaven EPI de reacció produïts en massa, ventiladors casolans, etc. Tanmateix, no recordem que hi hagués massa intents de construir aquest concentrador d'oxigen fet a mà durant la fase d'expansió inicial.
Donada la simplicitat i l'eficàcia del disseny anomenat OxiKit, sembla estrany que no hàgim vist més dispositius d'aquest tipus. OxiKit utilitza zeolita, un mineral porós que es pot utilitzar com a sedàs molecular. Les petites perles s'empaquetaven en un cilindre fet de canonades i accessoris de PVC d'una ferreteria i es connectaven a un compressor d'aire sense oli a través d'una vàlvula pneumàtica controlada per diverses vàlvules solenoides. Després de refredar-se a la bobina del tub de coure, l'aire comprimit es veu obligat a passar a través d'una columna de zeolita que reté preferentment el nitrogen alhora que permet el pas de l'oxigen. El corrent d'oxigen es divideix, una part entra al dipòsit intermedi i l'altra part entra a la sortida de la segona torre de zeolita, on s'allibera el nitrogen adsorbit forçadament. L'Arduino controla la vàlvula per fer fluir alternativament el gas d'anada i tornada per produir 15 litres d'oxigen pur al 96% per minut.
L'OxiKit no està optimitzat com els generadors d'oxigen comercials, per la qual cosa no és particularment silenciós. Però és molt més barat que una unitat comercial i, per a la majoria de pirates informàtics, és fàcil de construir. Els dissenys d'OxiKit són tots de codi obert, però venen conjunts d'eines i algunes peces i consumibles difícils d'aconseguir, com ara la zeolita. Intentarem construir alguna cosa així perquè la tecnologia és molt interessant. Tenir una font d'oxigen d'alt flux tampoc és una mala idea.
15 litres per minut sembla molt impressionant. En termes d'escala, és suficient per mantenir la vida de 7 persones en circumstàncies normals (cada persona a 2 litres per minut).
Sempre he volgut saber com funcionen. Interessant. Sembla que gairebé viola les lleis de la termodinàmica, però no és el cas.
Amb tanta quantitat d'oxigen produïda, vull saber què passarà si pengeu aquest nadó al motor d'un cotxe i/o l'amplieu. Pot ser com el nitrit. Això serà força segur, perquè podeu configurar-ho de manera que l'oxigen "pur" produït es consumeixi immediatament a prop del motor en comptes d'emmagatzemar-se en qualsevol lloc. Tanmateix, primer he d'ajustar el cotxe. Em va sortir la culata... "Serà dolent."
Crec que això és bo per a la soldadura/soldadura/tall d'oxigen/propà, oxigen/hidrogen o oxigen/acetilè.
Sí, després de veure aquest vídeo, YT ha penjat el vídeo de suggeriments de Dalbor Farny sobre el concentrador d'O2. L'objectiu és proporcionar el bufador d'oxigen que necessita per al torn de bufat de vidre. Fabrica el teu propi tub digital personalitzat. De fet, sis d'ells es combinen per produir 30 lpm d'O2.
Suposo que un motor de 2 litres funcionant a uns quants milers de RPM podria consumir el motor de 15 litres en comptes d'1 minut. Tanmateix, podria això augmentar el nivell d'oxigen a l'aire d'admissió a un nivell suficient? Realment no ho sé.
El nitrit pot proporcionar energia perquè allibera una molècula de nitrogen per cada molècula d'òxid nitrós descomposada (manté el seu volum a mesura que es consumeix oxigen), de la mateixa manera que augmenta la concentració efectiva d'oxigen (l'alliberament també desprèn calor). Bombejar oxigen pur no és tan beneficiós, perquè encara es perd volum i s'ha de fer front a problemes que podrien encendre el bloc del motor.
Haureu d'ampliar la cilindrada seriosament. Un motor de cotxe de 2 litres amb una velocitat de 2500 rpm "respira" aproximadament 2,5 metres cúbics d'aire per minut (21% d'O²). És unes 600 vegades més que el d'un ésser humà en repòs. El volum respiratori consumit pels humans és aproximadament del 25% d'O², mentre que el volum respiratori consumit pels cotxes és aproximadament del 90%...
També crema pistons molt calents i fosos. Inclinant el combustible barrejat, es pot obtenir més potència de qualsevol motor. Però el pistó es fondrà a causa de l'augment de calor. El menor contingut d'oxigen impedeix que el metall es fongui.
Els motors de cotxe ordinaris estan restringits pel flux d'aire i produiran la màxima potència quan cremen tot l'oxigen de l'aire. Això s'aconsegueix enriquint lleugerament la mescla, cosa que no crema gasolina. A menys que es requereixi la màxima potència, els motors de cotxe solen funcionar amb una lleugera inclinació, perquè el funcionament amb un consum ric en combustible significa una reducció del consum de combustible i una major contaminació per hidrocarburs.
Si voleu utilitzar aquesta funció per augmentar la potència, necessiteu una manera d'enganyar l'ordinador del motor perquè afegeixi un cert percentatge de combustible alhora.
Si podeu mantenir constant la relació aire-combustible, és aproximadament similar a obrir l'accelerador només un petit percentatge.
Tanmateix, si supereu "uns pocs percentatges" (ambigüitat intencionada...), podeu arribar al límit de la capacitat de la ECU per entendre quant d'aire entra, o controlar quant de combustible surt, o configurar el temps d'encesa correcte independentment de la velocitat i el flux d'aire que utilitzeu.
El cabal necessari per mantenir algú viu depèn en gran mesura del seu estat! 2 l/min és bastant simple. Molts pacients que requereixen cures intensives necessiten 15 l/min.
Només cal anar amb compte de quedar-se sense oxigen. Les altes concentracions d'oxigen poden fer que moltes coses siguin inflamables i afavorir la combustió espontània de molts olis i lubricants. Per això utilitzen compressors sense oli.
Això, i molts altres mètodes de processament d'O2 "no immediatament intuïtius" poden perjudicar-vos, sobretot sota una pressió creixent.
Si esteu jugant a O2, podeu utilitzar l'Oxygen Hacker's Companion de Vance Harlow (els bussejadors amb nitrox poden tenir aquest complement ja): http://www.airspeedpress.com/newoxyhacker.html
No conec el llibre, és l'usuari, no l'afinador. De tota manera, gràcies per la teva referència, demanaré una còpia tan bon punt el formulari entri en vigor!
Sí, ho esmentaré. El mode de fallada de l'aire comprimit de PVC és una explosió de metralla, així que vigileu atentament aquestes classificacions de pressió: a mesura que augmenta el diàmetre de la canonada, la classificació de pressió disminuirà.
A principis dels anys vuitanta, treballava per a una empresa de lloguer d'equips mèdics que llogava i feia manteniment de generadors d'oxigen Devilbiss. En aquell moment, aquestes unitats només tenien la mida d'una petita nevera de cervesa. Recordo clarament la naturalesa d'"emmagatzematge de maquinari" de la seva estructura interna. Encara recordo que el llit del sedàs estava fet amb un tub i una coberta de PVC de 4 polzades, de manera que l'estructura descrita en aquest projecte és coherent amb la tecnologia històrica anterior (però òbviament pràctica).
El compressor és del tipus pistó/diafragma de doble oscil·lació, de manera que no hi ha oli a l'aire comprimit. La vàlvula del capçal del compressor és una làmina fina d'acer inoxidable.
La classificació de fluxos es fa mitjançant un temporitzador mecànic, no cal Arduino. El temporitzador té una sincronització (motor d'engranatges de rellotge) que acciona un eix amb múltiples rodes de lleva. Un microinterruptor muntat a la lleva activa una vàlvula solenoide, fent que el gas es mogui.
El pitjor enemic d'aquestes màquines és la humitat elevada. L'adsorció de molècules d'aigua destrueix el llit de tamís.
Just abans de deixar l'empresa, vam començar a adquirir un concentrador d'un competidor de Devilbiss (el nom ara em desconeixo), i l'empresa ha mostrat grans progressos. A més del nou concentrador més petit i silenciós, l'empresa també va construir el llit del sedàs amb tubs d'alumini. El tub està cobert amb una placa amb ranures mecanitzades per a juntes tòriques. Em sembla pensar en el suport de rosca completa que combina conjunts. L'avantatge d'aquest disseny és que, si cal, el llit es pot separar i el material del sedàs es pot substituir. També van eliminar els temporitzadors mecànics i els van substituir per dispositius electrònics senzills i SSR per activar solenoides.
Requereixen l'ús de canonades SCH40 (pressió nominal de 260 psi a 3″) i estan clarament equipades amb una vàlvula de seguretat de 40 psi i un regulador de 20-30 psi abans que el PVC es pressuritzi, de manera que hi ha un bon factor de seguretat. No estic segur de com estarà exposat a l'O2. Canvieu la intensitat.
La pressió d'esclat del SCH40 és moltes vegades la pressió nominal, depenent del diàmetre. Una canonada de 3 polzades és aproximadament de 850 psi, i una canonada de 6 polzades és aproximadament de 500 psi. 1/2 polzada és propera a 2000 psi. El doble de SCH80. És per això que els llançadors de tennis de PVC no exploten, massa. Ampliar-los a una cambra de combustió de 6 o 8 polzades augmentarà la vostra sort. Però en general, la comunitat de hackers tendeix a subestimar seriosament la resistència de les piles de plàstic. https://www.pvcfittingsonline.com/resource-center/strength-of-pvc-pipe-with-strength-chart/
M'interessaria reduir la capacitat dels aficionats per utilitzar focs artificials (i possiblement la puresa). El mercat d'aficions sol comprar cilindres d'oxigen mèdic retirats. Aquesta va ser la meva primera idea, però el cost del kit + BOM superava amb escreix el preu d'una unitat mèdica retirada.
Un motor de cotxe de 2 litres pot consumir 9.000 litres/minut d'oxigen (alta velocitat), per tant, 15 litres/minut d'oxigen són unes 600 vegades menys. Aquest és un dispositiu genial. Vaig comprar diversos concentradors restaurats de 5 litres per minut per 300 dòlars cadascun (sembla que el preu està pujant). Produeix 5 litres/minut. S'utilitzen uns quants centenars de watts, per la qual cosa s'extrapola que 9.000 litres per minut (només amb finalitats d'entreteniment) requereixen aproximadament 360 kW (480 CV).
Perquè el seu algoritme va ser escrit per la banda de Berlín. (Calcula'n un i obtindràs una estrella daurada.)
Fes una ullada al lloc web de l'empresa... bé, les especificacions a la seva botiga són una mica vagues, però et vendran 5 lliures per 75,00 dòlars. Així que fem una ullada a GitHub. No ho facis. No hi ha cap BOM allà.
Tenim un disseny electromecànic de codi obert que et pot dir com construir-lo en comptes de com omplir-lo. Jo anomeno això un lloc on falta informació clau. És com si un personatge aixequés les celles... és fascinant.
OxiKit va esmentar en un comentari en un dels seus vídeos (el que he enllaçat a la història, és a dir, si no recordo malament) que això és zeolita de sodi.
Igual que amb qualsevol altre sedàs molecular, li dius al fabricant per a què el vols utilitzar, no per a què serveix. Perquè són el mateix, però l'obertura és diferent.
Els concentradors d'O2 solen utilitzar zeolita 13X de 0,4 mm a 0,8 mm o zeolita JLOX 101, la segona és la més cara. Quan vaig reconstruir el concentrador d'O2 de Craigslist, vaig utilitzar 13X. La llum verda sempre està encesa, de manera que la puresa de l'O2 és com a mínim del 94%.

https://catalysts.basf.com/files/literature-library/BASF_13X-Molecular-Sieve_Datasheet_Rev.08-2020.pdf

També es poden utilitzar tamisos moleculars de 5A (5 angstrom). Crec que és menys selectiu per al nitrogen, però encara es pot utilitzar.
Hi ha una bona animació a la Viquipèdia que us pot ajudar intuïtivament a entendre el principi de funcionament del dispositiu: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/76/Pressure_swing_adsorption_principle.svg I entrada d'aire comprimit A adsorció O oxigen Sortida D desorció E escapament
Quan una columna de zeolita està gairebé plena de nitrogen, totes les vàlvules es giren per alliberar el nitrogen adsorbit per la columna.
Moltes gràcies per la teva breu explicació. Sempre m'he preguntat si el generador de nitrogen es pot utilitzar per a projectes de bricolatge de soldadura amb nitrogen a casa. Per tant, el residu de sortida del concentrador d'oxigen és bàsicament nitrogen: perfecte, l'utilitzaré a la meva estació de soldadura sense plom.
De fet, per als aficionats, és molt útil poder convertir l'aire en oxigen pur majoritàriament i nitrogen pur majoritàriament. Vull saber si es pot utilitzar "principalment nitrogen" com a gas protector per a la soldadura.
Per a la soldadura TIG (també coneguda com a GTAW), no n'estic segur, ja que la columna de plasma és molt sensible. Principalment s'utilitza gas argó, de vegades amb una mica de gas heli per penetrar en materials com l'alumini i el titani. El cabal és d'uns 6 a 8 l/min, cosa que pot ser massa gran per a un compressor estàndard.
Per a la soldadura, deu ser que les principals marques d'estacions de soldadura venen gas protector de nitrogen per a la producció de ROHS, però el preu del kit és d'entre 1.000 i 2.000 euros. El seu cabal és d'aproximadament 1 l/min, cosa que és molt adequada per a tamisos moleculars. Així que muntem alguns accessoris i fem soldadura sense flux ni plom a casa!
Els soldadors volen poder utilitzar nitrogen pur com a gas de protecció. És més barat que l'argó o l'heli, que és més barat. Malauradament, és prou reactiu a la temperatura assolida per l'arc i tendeix a formar nitrids no desitjats a la soldadura.
S'utilitza per soldar gas protector, però només una petita quantitat pot canviar les característiques de la soldadura.
Òbviament, és factible utilitzar-lo en soldadura làser, però fins i tot una fàbrica ben equipada pot no tenir aquesta funció.
Per tant, en teoria, es pot utilitzar com a mínim un PSA per reduir el nitrogen i després un altre PSA (utilitzant una altra zeolita) per reduir l'oxigen, deixant una concentració més alta de substàncies que no són ni oxigen ni nitrogen.
Quan tinguis raó, en aquest punt, et suggereixo que condensis l'aire i després el destil·lis per separar el gas que vols/no vols.
@Foldi-Un punt de plegament pel que fa a l'entrada d'energia i la producció de gas. Estic totalment d'acord que l'eficiència serà molt més alta a una escala més gran perquè es pot utilitzar l'evaporació per al prerefredament.
Però a una escala molt petita, tindreu 1 compressor, 4 torres de zeolita i un munt de vàlvules de pressió electròniques i el cost inicial d'un controlador barat (The Brain), que crec que serà menor.
@irox pot dir-ho per analogia amb certesa, però ningú que utilitzi 2 litres d'oxigen morirà/es deteriorarà ràpidament sense rebre oxigen. En comparació, els nostres pacients de la unitat de cures intensives (UCI) que tenen un flux alt secundari a causa de la COVID, reben 45-55L quan la FIO2 és del 60-90%. Aquests són els nostres pacients "estables". Si no hi ha un flux alt, definitivament es deterioraran ràpidament, però no estaran tan malalts com per ser intubats. Veureu xifres similars o més altes per a altres pacients amb SDRA o la majoria d'altres situacions que requereixen una cànula nasal més gran que una cànula nasal convencional.
Per a mi, l'ús és un nínxol. Això pot mantenir raonablement 2 pacients a una pressió de 6-8 L, que en realitat és un lloc on s'irradia un flux elevat per sobre de la cànula nasal convencional o NIPPV. M'agradaria dir que això és molt eficaç per a un hospital petit amb subministrament d'oxigen limitat i pot proporcionar serveis mèdics a pacients amb malalties cròniques en situacions d'emergència a curt termini.
El pacient consumeix 6 litres (o 45-55 litres) d'oxigen per minut, o es perd parcialment, s'exhala al medi ambient o alguna cosa així?
La meva experiència és només un sistema de suport vital limitat per a persones sanes (amb diòxid de carboni eliminat i uns 2 litres de diòxid de carboni afegit per persona per minut), així que gràcies al nombre d'usos mèdics, això és una revelació!
Cal recordar que estan prenent oxigen, perquè els seus pulmons estan molt comprimits quan prenen oxigen. Per tant, en comparació amb les necessitats teòriques del cos humà, el cost és molt elevat, perquè de fet, molt poca gent hi entra.
No sé si la persona que va parlar va ser qui ho va dissenyar, però això no coincideix amb la manera com ho va descriure. Els sedàs moleculars i les zeolites no atrapen N2, poden atrapar O2. Per capturar N2, necessiteu un absorbent de nitrogen, que és una cosa completament diferent. El sedàs atrapa l'O2 sota pressió mentre el nitrogen continua passant. Això deu ser correcte, perquè quan allibereu la pressió i l'utilitzeu per abocar l'N2 en una altra columna, no té sentit intentar eliminar l'N2 amb N2. Aquestes són unitats d'adsorció per oscil·lació de pressió (PSA), que funcionen atrapant O2. Una pressió més alta i cilindres més grans poden aportar una eficiència més alta (4 cilindres tenen una eficiència de fins al 85%). Això condensa O2, però no funciona com diu ell (o diu l'article).
Heu de proporcionar la font d'informació sol·licitada, ja que podeu adsorbir N2 en tamisos moleculars de zeolita 13X i 5A. http://www.phys.ufl.edu/REU/2008/reports/magee.pdf
L'article de servei públic de la Viquipèdia també confirma que la zeolita absorbeix nitrogen. https://ca.wikipedia.org/wiki/Adsorption_de_pressió_que_va_de_la_pressió#Procés
«No obstant això, és molt més barat que una unitat comercial.» Com que la llista de materials supera els 1.000 dòlars, em costa justificar aquesta afirmació. La llista de materials dels concentradors comercials domèstics (no portàtils) costa prop d'1/3, és fàcil de trobar i no requereix mà d'obra. Sé que 17 LPM mola, però ningú fora de l'hospital sol·licitarà aquest trànsit. Qualsevol persona amb aquesta sol·licitud està a punt de fer la consulta o ser intubada.
Sí, aquest és un projecte interessant, però sí, la seva rendibilitat és insignificant fins a cert punt. A Austràlia, el nou equip de 10 l/pm només costa uns 1500 dòlars australians. Suposant que 1000 dòlars són dòlars americans, això redueix el cost de comprar equips nous.
Abans de la pandèmia, en vaig comprar un a eBay a un preu d'unes 160 lliures amb un cabal d'1,5 litres per minut a un preu del 98%. I aquest aparell és molt més silenciós que aquest! D'aquesta manera, pots dormir de debò.
Però dit això, això és un esforç enorme. Poseu-lo a l'habitació del costat de la canonada llarga per evitar sorolls i riscos d'explosió...
Vull saber si és possible que el pugueu utilitzar com a font de nitrogen gairebé pur, en entorns protectors o fins i tot en soldadura?
I què passa amb els pneumàtics amb nitrogen? Tenint en compte les tarifes que cobren per aquest servei, el nitrogen deu ser molt car...
El següent pas pot ser interessant: obtenir la sortida d'aquest concentrador i separar una mescla de 95% d'O2 + 5% d'Ar. Això es pot fer mitjançant separació cinètica utilitzant el tamís molecular CMS del sistema PSA. A continuació, configureu una bomba de 150 bar per omplir el cilindre d'argó.
Ara, només necessitem que algú realitzi el procés Linde a casa per divertir-nos de manera explosiva.
En utilitzar el nostre lloc web i els nostres serveis, accepteu explícitament la nostra col·locació de cookies de rendiment, funcionalitat i publicitat. Més informació