Dicir que moitas cousas sucederon no ano transcorrido desde o comezo da pandemia da COVID-19 é quedarse curto en feitos épicos, tanto que é difícil lembrar os primeiros días da comunidade de hackers de hardware que usaban EPI de reacción producidos en masa, ventiladores caseiros, etc. Non obstante, non lembramos que houbese demasiados intentos de construír este concentrador de osíxeno feito por si mesmo durante a fase de expansión inicial.
Dada a simplicidade e a eficacia do deseño chamado OxiKit, semella estraño que non teñamos visto máis dispositivos deste tipo. OxiKit usa zeolita, un mineral poroso que se pode empregar como peneira molecular. As pequenas perlas empácanse nun cilindro feito de tubos e accesorios de PVC dunha ferraxería e conéctanse a un compresor de aire sen aceite a través dunha válvula pneumática controlada por varias válvulas solenoides. Despois de arrefriar na serpentina do tubo de cobre, o aire comprimido é forzado a pasar a través dunha columna de zeolita que retén preferentemente o nitróxeno mentres permite o paso do osíxeno. O fluxo de osíxeno divídese, unha parte entra no tanque intermedio e a outra parte entra na saída da segunda torre de zeolita, onde se libera o nitróxeno adsorbido forzadamente. O Arduino controla a válvula para que o gas flúa alternativamente de ida e volta para producir 15 litros de osíxeno ao 96 % de pureza por minuto.
OxiKit non está optimizado como os xeradores de osíxeno comerciais, polo que non é particularmente silencioso. Pero é moito máis barato que unha unidade comercial e, para a maioría dos hackers, é doado de montar. Os deseños de OxiKit son todos de código aberto, pero venden conxuntos de ferramentas e algunhas pezas e consumibles difíciles de conseguir, como a zeolita. Tentaremos construír algo así porque a tecnoloxía é moi interesante. Ter unha fonte de osíxeno de alto fluxo tampouco é mala idea.
15 litros por minuto parece moi impresionante. En termos de escala, é suficiente para manter a vida de 7 persoas en circunstancias normais (cada persoa a 2 litros por minuto).
Sempre quixen saber como funcionan. Interesante. Case parece violar as leis da termodinámica, pero non é así.
Con tanta cantidade de osíxeno producido, quero saber que pasará se colgas este neno no motor dun coche e/ou o agrandas. Pode ser coma o nitrito. Isto será bastante seguro, porque podes configuralo de xeito que o osíxeno "puro" producido se consuma inmediatamente preto do motor en lugar de almacenarse en calquera lugar. Non obstante, primeiro teño que axustar o coche. Saíu mal... "Será malo".
Creo que isto é bo para soldar/soldadura/corte de osíxeno/propano, osíxeno/hidróxeno ou osíxeno/acetileno.
Si, despois de ver este vídeo, YT publicou o vídeo de suxestións de Dalbor Farny sobre o concentrador de O2. O propósito é proporcionarlle o soplete de combustible de oxíxeno que necesita para o torno de soprado de vidro. Fabrica o teu propio tubo dixital personalizado. De feito, seis deles combínanse para producir 30 lpm de O2.
Supoño que un motor de 2 litros funcionando a uns miles de rpm podería consumir o motor de 15 litros en lugar dun minuto. Non obstante, podería isto aumentar o nivel de osíxeno no aire de admisión a un nivel suficiente? Realmente non o sei.
O nitrito pode proporcionar enerxía porque libera unha molécula de nitróxeno por cada molécula de óxido nitroso descomposta (mantén o seu volume mentres se consume osíxeno), do mesmo xeito que aumenta a concentración efectiva de osíxeno (a liberación tamén desprenderá calor). Bombear osíxeno puro non é tan beneficioso, porque aínda se perde volume e hai que lidar con problemas que poderían inflamar o bloque do motor.
Terás que aumentar a escala seriamente. Un motor de coche de 2 litros cunha velocidade de 2500 rpm "respira" aproximadamente 2,5 metros cúbicos de aire por minuto (21 % de O²). É unhas 600 veces maior que o dun ser humano en repouso. O volume respiratorio consumido polos humanos é de aproximadamente o 25 % de O², mentres que o volume respiratorio consumido polos coches é de aproximadamente o 90 %...
Tamén queima pistóns moi quentes e fundidos. Ao inclinar o combustible mesturado, pódese obter máis potencia de calquera motor. Pero o pistón fundirase debido ao aumento de calor. O menor contido de osíxeno impide que o metal se funda.
Os motores de automóbiles ordinarios están restrinxidos polo fluxo de aire e producirán a máxima potencia ao queimar todo o osíxeno do aire. Isto conséguese enriquecendo lixeiramente a mestura, o que non queima parte da gasolina. A menos que se requira a máxima potencia, os motores de automóbiles adoitan funcionar cunha lixeira inclinación, porque o funcionamento con alto consumo de combustible significa unha redución do aforro de combustible e unha maior contaminación por hidrocarburos.
Se queres usar esta función para aumentar a potencia, necesitas un xeito de enganar o ordenador do motor para que engada unha determinada porcentaxe de combustible ao mesmo tempo.
Se podes manter constante a proporción aire-combustible, é aproximadamente semellante a abrir o acelerador só nuns poucos por cento.
Non obstante, se superas "unhas poucas porcentaxes" (ambigüidade intencionada...), podes chegar ao límite da capacidade da ECU para comprender canto aire entra ou controlar canto combustible sae ou axustar o tempo de ignición correcto independentemente da velocidade e do fluxo de aire que esteas a usar.
O caudal necesario para manter a alguén con vida depende en gran medida do seu estado! 2 l/min é bastante sinxelo. Moitos pacientes que requiren coidados intensivos precisan 15 l/min.
Só teña coidado de quedar sen osíxeno. As altas concentracións de osíxeno poden facer que moitas cousas sexan inflamables e promover a combustión espontánea de moitos aceites e lubricantes. Por iso usan compresores sen aceite.
Iso, e moitos outros métodos de procesamento de O2 "non inmediatamente intuitivos" poden prexudicarche, especialmente baixo unha presión crecente.
Se estás a xogar a O2, podes usar o programa Oxygen Hacker's Companion de Vance Harlow (é posible que os mergulladores con nitrox xa o teñan): http://www.airspeedpress.com/newoxyhacker.html
Non coñezo o libro, é o usuario, non o afinador. Non obstante, grazas pola túa referencia, pedirei un exemplar en canto o formulario entre en vigor!
Si, mencionareino. O modo de fallo do aire comprimido de PVC é unha explosión de metralla, polo que hai que ter en conta estas clasificacións de presión: a medida que aumenta o diámetro da tubaxe, a clasificación de presión diminuirá.
A principios da década de 1980, traballei para unha empresa de arrendamento de equipos médicos que alugaba e reparaba xeradores de osíxeno Devilbiss. Naquel momento, estas unidades só tiñan o tamaño dun pequeno frigorífico de cervexa. Lembro claramente a natureza de "almacenamento de hardware" da súa estrutura interna. Aínda recordo que o leito do cribo estaba feito con tubo e cuberta de PVC de 4 polgadas, polo que a estrutura descrita neste proxecto é coherente coa tecnoloxía histórica anterior (pero obviamente práctica).
O compresor é do tipo de pistón/diafragma de dobre oscilación, polo que non hai aceite no aire comprimido. A válvula da cabeza do compresor é unha lamela fina de aceiro inoxidable.
A clasificación de fluxos faise mediante un temporizador mecánico, non se require Arduino. O temporizador ten unha sincronización (motor de engrenaxes de reloxo) que acciona un eixe con varias rodas de leva. Un microinterruptor montado na leva activa unha válvula solenoide, facendo que o gas se mova.
O maior inimigo destas máquinas é a alta humidade. A adsorción de moléculas de auga destrúe o leito peneirado.
Xusto antes de deixar a empresa, comezamos a adquirir un concentrador dun competidor de Devilbiss (o nome agora é descoñecido para min), e a empresa mostrou un grande progreso. Ademais do novo concentrador máis pequeno e silencioso, a empresa tamén construíu o leito de peneira con tubos de aluminio. O tubo está cuberto cunha placa con ranuras mecanizadas para xuntas tóricas. Paréceme que penso no soporte de rosca completa que combina conxuntos. A vantaxe deste deseño é que, se é necesario, o leito pódese separar e o material da peneira pódese substituír. Tamén eliminaron os temporizadores mecánicos e substituíronos por dispositivos electrónicos sinxelos e SSR para activar solenoides.
Requiren o uso de tubaxes SCH40 (presión nominal de 260 psi a 3″) e están claramente equipadas cunha válvula de seguridade de 40 psi e un regulador de 20-30 psi antes de presurizar o PVC, polo que hai un bo factor de seguridade. Non sei como estará exposto ao O2. Cambia a intensidade.
A presión de rotura do SCH40 é moitas veces a presión nominal, dependendo do diámetro. Un tubo de 3 polgadas é aproximadamente 850 psi e un tubo de 6 polgadas é aproximadamente 500 psi. 1/2 polgada é preto de 2000 psi. O dobre da cantidade de SCH80. É por iso que os lanzadores de tenis de PVC non explotan, demasiados. Amplialos a unha cámara de combustión de 6 ou 8 polgadas aumentará a túa sorte. Pero en xeral, a comunidade hacker tende a subestimar seriamente a resistencia das pilas de plástico. https://www.pvcfittingsonline.com/resource-center/strength-of-pvc-pipe-with-strength-chart/
Interesaríame reducir a capacidade dos afeccionados para usar fogos artificiais (e posiblemente a pureza). O mercado de afeccionados adoita mercar cilindros de osíxeno medicinal retirados. Esa foi a miña primeira idea, pero o custo do kit + BOM superou con creces o prezo dunha unidade médica retirada.
Un motor de coche de 2 litros pode consumir 9.000 litros/minuto de osíxeno (alta velocidade), polo que 15 litros/minuto de osíxeno son unhas 600 veces menos. Este é un dispositivo xenial. Comprei varios concentradores restaurados de 5 litros por minuto por 300 dólares cada un (o prezo parece estar a subir). Produce 5 litros/minuto. Úsanse uns centos de vatios, polo que se extrapola que 9000 litros por minuto (só para fins de entretemento) requiren aproximadamente 360 ​​kW (480 CV).
Porque o seu algoritmo foi escrito pola banda de Berlín. (Calcula un e obterás unha estrela dourada.)
Consulta a páxina web da empresa... bueno, as especificacións na súa tenda son un pouco vagas, pero venderánche 5 libras por 75,00 dólares. Así que botemos unha ollada a GitHub. Non o fagas. Non hai ningunha lista de materiais alí.
Temos un deseño electromecánico de código aberto que pode indicar como construílo en vez de como enchelo. Eu chámolle a isto un lugar onde falta información clave. É coma se un personaxe levantase as cellas... é fascinante.
OxiKit mencionou nun comentario nun dos seus vídeos (o que liguei na historia, concretamente se non recordo mal) que isto é zeolita de sodio.
Igual que con calquera outro peneiro molecular, indícaselle ao fabricante para que o queres usar, non para que serve. Porque son o mesmo, pero a abertura é diferente.
Os concentradores de O2 adoitan usar zeolita 13X de 0,4 mm a 0,8 mm ou zeolita JLOX 101, que é a segunda máis cara. Ao reconstruír o concentrador de O2 de Craigslist, usei 13X. A luz verde sempre está acesa, polo que a pureza do O2 é de polo menos o 94 %.

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

Tamén se poden usar peneiras moleculares de 5A (5 angstrom). Creo que é menos selectivo para o nitróxeno, pero aínda así pódese usar.
Hai unha boa animación na Wikipedia que pode axudarche intuitivamente a comprender o principio de funcionamento do dispositivo: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/76/Pressure_swing_adsorption_principle.svg I entrada de aire comprimido A adsorción O saída de osíxeno D desorción E escape
Cando unha columna de zeolita está case chea de nitróxeno, todas as válvulas ábrense para liberar o nitróxeno adsorbido pola columna.
Moitas grazas pola túa breve explicación. Sempre me preguntei se o xerador de nitróxeno se pode usar para proxectos de bricolaxe de soldadura con nitróxeno na casa. Polo tanto, o residuo de saída do concentrador de osíxeno é basicamente nitróxeno: perfecto, usareino na miña estación de soldadura sen chumbo.
De feito, para os afeccionados, é moi útil poder converter o aire en osíxeno puro na súa maioría e nitróxeno puro na súa maioría. Quero saber se se pode usar "principalmente nitróxeno" como gas de protección para soldar.
Para a soldadura TIG (tamén coñecida como GTAW), non estou seguro, xa que a columna de plasma é moi sensible. Úsase principalmente gas argón, ás veces cun pouco de gas helio para penetrar en materiais como o aluminio e o titanio. O caudal é duns 6 a 8 l/min, o que pode ser demasiado grande para un compresor estándar.
Para a soldadura, debe ser que as principais marcas de estacións de soldadura venden gas de protección con nitróxeno para a produción de ROHS, pero o prezo do kit está entre 1.000 e 2.000 euros. O seu caudal é duns 1 l/min, o que é moi axeitado para peneiras moleculares. Así que imos montar algúns accesorios e facer soldadura sen fundente nin chumbo na casa!
Os soldadores queren poder usar nitróxeno puro como gas de protección. É máis barato que o argón ou o helio, que é máis barato. Desafortunadamente, é suficientemente reactivo á temperatura alcanzada polo arco e tende a formar nitruros indesexables na soldadura.
Úsase para soldar gas protector, pero só unha pequena cantidade pode cambiar as características da soldadura.
Obviamente, é viable usalo na soldadura láser, pero mesmo unha fábrica ben equipada pode non ter esta función.
Polo tanto, en teoría, pódese usar polo menos un PSA para reducir o nitróxeno e despois outro PSA (usando outra zeolita) para reducir o osíxeno, deixando unha maior concentración de substancias que non son nin osíxeno nin nitróxeno.
Cando teñas razón, nese momento, suxiro que condenses o aire e despois o destiles para separar o gas que queres/non queres.
@Foldi-Un punto de pregamento en termos de entrada de enerxía e saída de gas. Estou totalmente de acordo en que a eficiencia será moito maior a maior escala porque se pode usar a evaporación para o prearrefriamento.
Pero a moi pequena escala, terás 1 compresor, 4 torres de zeolita e un feixe de válvulas de presión electrónicas, e o custo inicial dun controlador barato (The Brain), que creo que será menor.
@irox pode, por analoxía, dicir con certeza, pero ninguén que use 2 litros de osíxeno morrerá/deteriorará rapidamente sen recibir osíxeno. En comparación, os nosos pacientes da unidade de coidados intensivos (UCI) que teñen un fluxo alto secundario debido á COVID, reciben 45-55 L cando a FiO2 é do 60-90 %. Estes son os nosos pacientes "estables". Se non hai un fluxo alto, definitivamente deterioraranse rapidamente, pero non estarán tan enfermos como para ter que intubalos. Verás cifras similares ou máis altas para outros pacientes con SDRA ou na maioría das outras situacións que requiren unha cánula nasal máis grande que unha cánula nasal convencional.
Para min, o uso é un nicho. Isto pode manter razoablemente a 2 pacientes a unha presión de 6-8 L, que en realidade é un lugar onde se irradia un fluxo elevado por riba da cánula nasal convencional ou NIPPV. Gustaríame dicir que isto é moi eficaz para un hospital pequeno con subministración de osíxeno limitada e pode proporcionar servizos médicos a pacientes con enfermidades crónicas en situacións de emerxencia a curto prazo.
O paciente consume 6 litros (ou 45-55 litros) de osíxeno por minuto ou pérdese parcialmente, exhalándose ao ambiente ou algo así?
A miña experiencia/formación é só un sistema de soporte vital limitado para persoas sas (co dióxido de carbono eliminado e uns 2 litros de dióxido de carbono engadidos por persoa por minuto), polo que, grazas á cantidade de usos médicos, isto é unha revelación!
É importante lembrar que están a tomar osíxeno, porque os seus pulmóns están moi axustados ao tomalo. Polo tanto, en comparación coas necesidades teóricas do corpo humano, o custo é moi elevado, porque de feito, moi pouca xente entra.
Non sei se a persoa que falou foi a que o deseñou, pero isto non coincide coa forma en que o describiu. As peneiras moleculares e as zeolitas non atrapan N2, si que poden atrapar O2. Para capturar N2, necesitas un absorbedor de nitróxeno, que é unha cousa completamente diferente. A peneira atrapa o O2 baixo presión mentres o nitróxeno continúa pasando a través dela. Isto debe ser correcto, porque cando liberas a presión e a usas para verter o N2 noutra columna, non ten sentido intentar eliminar o N2 con N2. Estas son unidades de adsorción por oscilación de presión (PSA), que funcionan atrapando O2. Unha presión máis alta e cilindros máis grandes poden traer unha maior eficiencia (4 cilindros teñen unha eficiencia de ata o 85%). Isto condensa O2, pero non funciona como di el (ou di o artigo).
Debe proporcionar a fonte de información solicitada, porque pode adsorber N2 sen problema en peneiras moleculares de zeolita 13X e 5A. http://www.phys.ufl.edu/REU/2008/reports/magee.pdf
O artigo de servizo público da Wikipedia tamén confirma que a zeolita absorbe nitróxeno. https://en.wikipedia.org/wiki/Pressure_swing_adsorption#Process
«Non obstante, é moito máis barato que unha unidade comercial». Dado que a lista de materiais supera os 1.000 dólares, é difícil para min apoiar esta afirmación. A lista de materiais para os concentradores comerciais domésticos (non portátiles) custa preto de 1/3, é fácil de atopar e non require man de obra. Sei que 17 LPM mola, pero ninguén fóra do hospital solicitará ese tráfico. Calquera persoa que teña unha solicitude deste tipo está a piques de dar a alta ou ser intubada.
Si, este é un proxecto xenial, pero si, a súa rendibilidade é insignificante ata certo punto. En Australia, o novo equipo de 10 l/pm custa só uns 1500 dólares australianos. Partindo da suposición de que 1000 dólares son dólares estadounidenses, isto reduce o custo de mercar equipos novos.
Antes da pandemia, merquei un en eBay a un prezo duns 160 £ cun caudal de 1,5 litros por minuto a un prezo do 98 %. E este aparello é moito máis silencioso ca este! Deste xeito, podes durmir de verdade.
Pero dito isto, trátase dun esforzo enorme. Póñao na habitación xunto á tubaxe longa para evitar ruídos e riscos de explosión...
Quero saber se é posible que o uses como fonte de nitróxeno case puro, en ambientes protectores ou mesmo en soldaduras?
Que tal os pneumáticos cheos de nitróxeno? Tendo en conta as taxas que cobran por este servizo, o nitróxeno debe ser moi caro...
O seguinte paso pode ser interesante: obter a saída deste concentrador e separar unha mestura de 95 % de O2 e 5 % de Ar. Isto pódese facer mediante separación cinética usando o peneiro molecular CMS no sistema PSA. Despois, configure unha bomba de 150 bares para encher o cilindro de argón.
Agora, só precisamos que alguén realice o proceso Linde na casa para divertirnos de verdade.
Ao usar o noso sitio web e os nosos servizos, aceptas explicitamente a nosa colocación de cookies de rendemento, funcionalidade e publicidade. Máis información