Pikeun nyebutkeun yén seueur hal anu parantos kajantenan dina sataun saprak awal pandémi COVID-19, ieu mangrupikeun pernyataan anu kirang penting tina kajadian epik, dugi ka hésé pikeun émut jaman mimiti komunitas peretas perangkat keras anu nganggo réaksi APD anu diproduksi sacara massal, ventilator buatan bumi sareng saterasna. Nanging, urang henteu émut yén aya seueur teuing usaha pikeun ngawangun konsentrator oksigén DIY ieu salami fase ékspansi awal.
Kusabab basajan sareng efektifitas desain anu disebut OxiKit, sigana anéh yén urang teu acan ningali alat sapertos kitu deui. OxiKit nganggo zeolit, mineral porous anu tiasa dianggo salaku ayakan molekuler. Manik-manik alit dipak kana silinder anu didamel tina pipa PVC sareng fitting ti toko perangkat keras, sareng disambungkeun ka kompresor hawa bébas minyak ngalangkungan klep pneumatik anu dikontrol ku sababaraha klep solenoid. Saatos niiskeun dina koil tabung tambaga, hawa anu dikomprés kapaksa ngaliwat kolom zeolit ​​​​anu langkung milih nahan nitrogén bari ngamungkinkeun oksigén ngaliwat. Aliran oksigén dibagi, hiji bagian asup kana tangki buffer, sareng bagian anu sanésna asup kana outlet menara zeolit ​​​​kadua, dimana nitrogén anu kapaksa diserep dileupaskeun. Arduino ngontrol klep pikeun ngalirkeun gas sacara gantian ka hareup sareng ka tukang pikeun ngahasilkeun 15 liter 96% oksigén murni per menit.
OxiKit teu dioptimalkeun kawas generator oksigén komérsial, jadi teu pati sepi. Tapi ieu jauh leuwih murah tibatan unit komérsial, jeung pikeun kalolobaan hacker, éta gampang diwangun. Desain OxiKit sadayana open source, tapi aranjeunna ngajual toolkit jeung sababaraha suku cadang jeung barang konsumsi anu hésé dibeuli, saperti zeolit. Kami bakal nyobian ngawangun hal kawas kieu sabab téknologina rapih pisan. Ngagaduhan sumber oksigén aliran tinggi ogé sanés ide anu goréng.
15 liter per menit sigana mah matak héran. Dina segi skala, éta cekap pikeun nyumponan kahirupan 7 jalmi dina kaayaan normal (masing-masing jalmi @ 2 liter per menit).
Kuring geus lila hayang nyaho kumaha ieu jalanna. Éta téh pikaresepeun. Sigana mah ampir ngalanggar hukum termodinamika, tapi lain kitu.
Kalayan jumlah oksigén anu dihasilkeun sakitu ageungna, abdi hoyong terang naon anu bakal kajadian upami anjeun ngagantungkeun orok ieu dina mesin mobil sareng/atanapi ngagedekeunana. Éta tiasa sapertos nitrit. Ieu bakal aman pisan, sabab anjeun tiasa nyetélna supados oksigén "murni" anu dihasilkeun dikonsumsi langsung caket mesin tibatan disimpen di mana waé. Nanging, abdi kedah nyaluyukeun mobil heula. Kajadianna janten bumerang… "Éta bakal goréng."
Saur abdi ieu saé kanggo ngelas/matri/motong oksigén/propana, oksigén/hidrogén atanapi oksigén/asetilén.
Muhun, saatos abdi ningali pidéo ieu, YT medalkeun pidéo saran Dalbor Farny ngeunaan konsentrator O2. Tujuanana nyaéta pikeun nyayogikeun obor bahan bakar oksigén anu diperyogikeun pikeun mesin bubut niup kaca. Jieun tabung digital khusus anjeun nyalira. Kanyataanna, genep di antarana digabungkeun pikeun ngahasilkeun 30 lpm O2.
Jigana mesin 2 liter nu dijalankeun dina sababaraha rébu RPM bisa jadi ngonsumsi mesin 15 liter tinimbang 1 menit. Nanging, naha ieu tiasa ningkatkeun tingkat oksigén dina hawa asupan ka tingkat anu cekap? leres-leres teu terang.
Nitrit tiasa nyayogikeun énergi sabab ngaleupaskeun molekul nitrogén pikeun unggal molekul nitrogén oksida anu diuraikeun (éta ngajaga volume na nalika oksigén dikonsumsi), sapertos ningkatkeun konsentrasi oksigén anu efektif (Pelepasan ogé bakal ngaluarkeun panas). Ngompa oksigén murni henteu pati mangpaat, sabab anjeun tetep kaleungitan volume sareng kedah ngungkulan masalah anu tiasa ngahurungkeun blok mesin.
Anjeun kedah ningkatkeun skala sacara serius. Mesin mobil 2 liter kalayan kecepatan 2500 rpm "ngambekan" sakitar 2,5 méter kubik hawa per menit (21% O²). Éta sakitar 600 kali tibatan manusa anu keur istirahat. Volume pernapasan anu dikonsumsi ku manusa nyaéta sakitar 25% tina O², sedengkeun volume pernapasan anu dikonsumsi ku mobil nyaéta sakitar 90%…
Éta ogé ngaduruk piston anu panas pisan sareng leleh. Ku cara ngamiringkeun bahan bakar campuran, anjeun sabenerna tiasa kéngingkeun langkung seueur kakuatan tina mesin naon waé. Tapi piston bakal leleh kusabab ningkatna panas. Kandungan oksigén anu langkung handap nyegah logam leleh.
Mesin mobil biasa diwatesan ku aliran hawa sareng bakal ngahasilkeun kakuatan maksimal nalika ngaduruk sadaya oksigén dina hawa. Ieu kahontal ku cara ngakayakeun campuran sakedik, anu henteu ngaduruk sababaraha béngsin. Kajaba upami kakuatan maksimal diperyogikeun, mesin mobil biasana jalan dina posisi miring sakedik, sabab operasi anu beunghar bahan bakar hartosna ngirangan ékonomi bahan bakar sareng ningkatna polusi hidrokarbon.
Upami anjeun hoyong nganggo fitur ieu pikeun ningkatkeun kakuatan, anjeun peryogi cara pikeun nipu komputer mesin supados nambihan persentase bahan bakar anu tangtu dina waktos anu sami.
Lamun anjeun bisa ngajaga babandingan hawa-bahan bakar tetep, éta kurang leuwih sarua jeung muka gas ngan sababaraha persén.
Nanging, upami anjeun ngaleuwihan "sababaraha persén" (ngahaja ambiguitas…), anjeun tiasa ngahontal wates kamampuan ECU pikeun ngartos sabaraha hawa anu asup, atanapi ngontrol sabaraha bahan bakar anu kaluar, atanapi nyetel timing pengapian anu leres henteu paduli kecepatan sareng aliran hawa anu anjeun anggo.
Laju aliran anu diperyogikeun pikeun ngajaga hiji jalma tetep hirup gumantung pisan kana kaayaanana! 2 l/mnt lumayan saderhana. Seueur pasien anu peryogi perawatan intensif peryogi 15 l/mnt.
Ati-ati bisi béak oksigén. Konsentrasi oksigén anu luhur tiasa ngajantenkeun seueur barang gampang kaduruk sareng nyababkeun durukan spontan tina seueur minyak sareng pelumas. Ieu sababna aranjeunna nganggo kompresor anu bébas minyak.
Éta, sareng seueur deui metode pamrosésan O2 anu "henteu langsung intuitif" tiasa ngarugikeun anjeun, khususna dina tekenan anu ningkat.
Upami anjeun maén O2, anjeun tiasa nganggo Vance Harlow's Oxygen Hacker's Companion (penyelam nitrox panginten parantos gaduh pendamping ieu): http://www.airspeedpress.com/newoxyhacker.html
Abdi teu terang bukuna, nu nganggona, sanés nu nyetelna. Nanging, hatur nuhun kana rujukan anjeun, abdi bakal mesen salinanna pas formulirna tos efektif!
Muhun, abdi bade nyebatkeun. Modeu kagagalan hawa anu dikomprés PVC nyaéta ledakan pecahan peluru, janten perhatoskeun peringkat tekanan ieu kalayan saksama - nalika diaméter pipa ningkat, peringkat tekanan bakal turun.
Dina awal taun 1980-an, kuring damel di perusahaan leasing alat médis anu nyéwakeun sareng ngalayanan generator oksigén Devilbiss. Harita, unit-unit ieu ngan ukur ukuran kulkas bir leutik. Kuring émut pisan kana sifat "panyimpenan perangkat keras" tina struktur internalna. Kuring masih émut yén ranjang ayakan didamel tina pipa PVC 4 inci sareng panutupna, janten struktur anu dijelaskeun dina proyék ieu saluyu sareng téknologi sajarah (tapi jelas praktis) sateuacana.
Kompresorna nganggo piston/diafragma osilasi ganda, janten teu aya oli dina hawa anu dikomprés. Katup dina sirah kompresor dijieun tina beusi tahan karat anu ipis.
Pangurutan aliran dilakukeun ku timer mékanis, teu peryogi Arduino. Timer ieu ngagaduhan sinkronisasi (motor gir jam) anu ngagerakkeun aci kalayan sababaraha roda kam. Saklar mikro anu aya dina kam ngaktifkeun klep solenoid, anu nyababkeun gas obah.
Musuh pangbadagna mesin-mesin ieu nyaéta kalembaban anu luhur. Adsorpsi molekul cai ngancurkeun lapisan ayakan.
Sateuacan kuring ninggalkeun perusahaan, urang mimiti mésér konsentrator ti pesaing Devilbiss (nami éta ayeuna teu dikenal ku kuring), sareng perusahaan éta parantos nunjukkeun kamajuan anu ageung. Salian ti konsentrator énggal anu langkung alit sareng langkung sepi, perusahaan éta ogé ngadamel ranjang ayakan nganggo tabung aluminium. Tabungna ditutupan ku pelat kalayan alur mesin pikeun cincin-O. Sigana mah kuring mikirkeun dukungan full-threaded anu ngagabungkeun rakitan. Kauntungan tina desain ieu nyaéta upami diperyogikeun, ranjang tiasa dipisahkeun sareng bahan ayakan tiasa diganti. Aranjeunna ogé ngaleungitkeun timer mékanis sareng ngagentosna ku alat éléktronik sareng SSR anu saderhana pikeun micu solenoid.
Éta meryogikeun panggunaan pipa SCH40 (tekanan anu dipeunteun 260psi @ 3″) sareng jelas dilengkepan ku klep kaamanan 40psi sareng regulator 20-30psi sateuacan PVC diteken, janten aya faktor kaamanan anu saé. Teu yakin kumaha éta bakal kakeunaan O2 Robah inténsitasna.
Tekanan ledakan SCH40 téh sababaraha kali leuwih gedé tibatan tekanan anu dipeunteun—gumantung kana diaméterna. Pipa 3 inci kira-kira 850 psi, jeung pipa 6 inci kira-kira 500 psi. 1/2 inci ampir sarua jeung 2000 psi. Dua kali lipat jumlah SCH80. Ieu sababna paluncur ténis PVC teu gampang ngabeledug—loba teuing. Ngagedekeunana jadi ruang durukan 6 atawa 8 inci bakal ningkatkeun tuah anjeun. Tapi sacara umum, komunitas hacker condong nganggap enteng kakuatan tumpukan plastik. https://www.pvcfittingsonline.com/resource-center/strength-of-pvc-pipe-with-strength-chart/
Abdi hoyong ngirangan kamampuan amatir pikeun nganggo kembang api (sareng kamungkinan kamurnian). Pasar hobi biasana mésér tabung oksigén médis anu parantos pensiunan. Éta mangrupikeun ideu munggaran abdi, tapi harga kit + BOM jauh ngaleuwihan harga unit médis anu parantos pensiunan.
Mesin mobil 2 liter tiasa ngonsumsi 9.000 liter/menit oksigén (kacepetan luhur), janten 15 liter/menit oksigén sakitar 600 kali langkung pondok. , Ieu alat anu keren. Abdi mésér sababaraha konsentrator anu parantos diropéa 5 liter per menit kanggo $300 per hiji (hargana sigana naék). Éta ngahasilkeun 5 liter/menit. Sababaraha ratus watt dianggo, janten diekstrapolasi yén 9000 liter per menit (kanggo tujuan hiburan hungkul) peryogi sakitar 360 kW (480 hp).
Kusabab algoritma maranéhanana ditulis ku band Berlin. (Itung hiji teras anjeun bakal kéngingkeun béntang emas.)
Pariksa situs wéb perusahaan éta… nya, spésifikasi di tokona rada teu jelas, tapi aranjeunna bakal ngajual anjeun 5 pound kanggo $75.00. Janten hayu urang tingali github. Tong. Teu aya BOM di dinya.
Kami gaduh desain éléktromékanis sumber terbuka anu tiasa ngawartosan anjeun kumaha ngawangunna tinimbang kumaha ngeusianana. Abdi nyebat ieu tempat dimana inpormasi konci leungit. Siga aya karakter anu ngangkat alis… éta pikaresepeun.
OxiKit nyebatkeun dina koméntar di salah sahiji pidéo na (anu kuring tautkeun dina caritana, nyaéta IIRC) yén ieu téh natrium zeolit.
Sapertos ayakan molekuler anu sanésna, anjeun kedah ngawartosan ka produsén naon anu anjeun hoyong anggo, sanés naon tujuanana. Kusabab éta sami, tapi liangna béda.
Konsentrator O2 biasana nganggo zeolit ​​13X 0,4 mm-0,8 mm atanapi zeolit ​​JLOX 101, anu kadua anu paling mahal. Nalika ngawangun deui konsentrator craigslist o2, kuring nganggo 13X. Lampu héjo sok hurung, janten kamurnian o2 sahenteuna 94%.

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

Ayakan molekul 5A (5 angstrom) ogé tiasa dianggo. Numutkeun abdi éta kirang selektif pikeun nitrogén, tapi tetep tiasa dianggo.
Aya animasi anu saé dina Wikipedia anu sacara intuitif tiasa ngabantosan anjeun ngartos prinsip kerja alat ieu: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/76/Pressure_swing_adsorption_principle.svg I asupan hawa anu dikomprés A adsorpsi O oksigén Kaluaran D desorpsi E knalpot
Nalika kolom zeolit ​​​​méh pinuh ku nitrogén, sadaya klep dibalikkeun pikeun ngaleupaskeun nitrogén anu diserep ku kolom.
Hatur nuhun pisan kanggo katerangan singgetna. Abdi salawasna panasaran naha generator nitrogén tiasa dianggo pikeun proyék DIY pengelasan nitrogén di bumi. Ku kituna, kaluaran runtah tina konsentrator oksigén dasarna nyaéta nitrogén: sampurna, abdi bakal nganggo éta di stasiun solder bébas timbal abdi.
Memang, pikeun amatir, éta mangpaat pisan pikeun tiasa ngarobih hawa janten oksigén anu seuseueurna murni sareng nitrogén anu seuseueurna murni. Abdi hoyong terang upami anjeun tiasa nganggo "seuseueurna nitrogén" salaku gas pelindung pikeun ngelas.
Pikeun TIG (ogé katelah GTAW), kumargi plume plasma sénsitip pisan, kuring teu yakin. Gas argon utamina dianggo, sakapeung nganggo saeutik gas hélium pikeun nembus kana bahan sapertos aluminium sareng titanium. Aliranana sakitar 6 dugi ka 8l/mnt, anu panginten ageung teuing pikeun kompresor standar.
Pikeun ngelas, pasti merek stasiun ngelas utama sadayana ngajual gas pelindung nitrogén pikeun produksi rohs, tapi harga kitna antara 1-2k euro. Laju aliranna sakitar 1l/mnt, anu cocog pisan pikeun ayakan molekuler. Janten hayu urang kumpulkeun sababaraha perangkat keras sareng laksanakeun panyolderan bébas timbal bébas fluks di bumi!
Tukang las hoyong tiasa nganggo nitrogén murni salaku gas pelindung. Éta langkung mirah tibatan argon atanapi hélium anu langkung mirah. Hanjakalna, éta cukup réaktif dina suhu anu kahontal ku busur sareng condong ngabentuk nitrida anu teu dihoyongkeun dina las.
Ieu dianggo pikeun ngelas gas pelindung, tapi ngan saeutik anu tiasa ngarobih karakteristik las.
Tangtosna, éta tiasa dianggo dina pangelasan laser, tapi bahkan pabrik anu dilengkepan ogé panginten henteu gaduh fungsi ieu.
Ku kituna, sacara téori, sahenteuna hiji PSA tiasa dianggo pikeun ngirangan nitrogén, teras PSA anu sanés (nganggo zeolit ​​​​anu sanés) pikeun ngirangan oksigén, nyésakeun konsentrasi zat anu langkung luhur anu sanés oksigén atanapi nitrogén.
Lamun anjeun bener, dina waktu éta, kuring nyarankeun anjeun ngembunkeun hawa teras nyulingna pikeun misahkeun gas anu anjeun pikahoyong/henteu dipikahayang.
@Foldi-Titik tilepan dina hal asupan énergi sareng kaluaran gas. Abdi satuju pisan yén efisiensi bakal langkung luhur dina skala anu langkung ageung sabab anjeun tiasa nganggo penguapan pikeun pendinginan sateuacanna.
Tapi dina skala anu alit pisan, anjeun bakal gaduh 1 kompresor, 4 menara zeolit ​​​​sareng sakumpulan klep tekanan éléktronik sareng biaya awal pikeun pangontrol anu murah (The Brain), anu kuring pikir bakal langkung mirah.
@irox tiasa ku analogi kalayan pasti, tapi teu aya anu nganggo 2 liter oksigén anu bakal gancang maot/ngurangan kaayaan tanpa kéngingkeun oksigén. Pikeun babandingan, pasien unit perawatan intensif (ICU) urang anu ngagaduhan aliran tinggi sekundér kusabab COVID, kéngingkeun 45-55L nalika FIO2 60-90%. Ieu mangrupikeun pasien "stabil" urang. Upami teu aya aliran tinggi, aranjeunna pasti bakal gancang turun, tapi aranjeunna moal gering teuing sahingga urang bakal diintubasi. Anjeun bakal ningali angka anu sami atanapi langkung luhur pikeun pasien ARDS sanés atanapi kaseueuran kaayaan sanés anu meryogikeun kanula nasal anu langkung ageung tibatan kanula nasal konvensional.
Kanggo abdi mah, panggunaanana téh aya niche-na. Ieu sacara wajar tiasa ngajaga 2 pasien dina tekanan 6-8 L, anu saleresna mangrupikeun tempat dimana aliran anu luhur diiradiasi di luhur kanula nasal konvensional atanapi NIPPV. Abdi hoyong nyarios yén ieu épéktip pisan pikeun rumah sakit alit anu suplai oksigénna terbatas, sareng tiasa nyayogikeun jasa médis ka pasien anu ngagaduhan panyakit kronis dina kaayaan darurat jangka pondok.
Naha pasién ngonsumsi 6 liter (atanapi 45-55 liter) oksigén per menit, atanapi sabagian oksigénna leungit, dikaluarkeun ka lingkungan atanapi anu sanésna?
Latar/pangalaman kuring ngan saukur sistem pangrojong hirup anu kawates pikeun jalma anu séhat (kalayan karbon dioksida dipiceun sareng sakitar 2 liter karbon dioksida ditambahkeun per jalma per menit), janten hatur nuhun kana seueurna kagunaan médis, ieu mangrupikeun hal anu muka panon!
Penting pikeun diinget yén aranjeunna nuju nginum oksigén, sabab bayahna sesek pisan nalika nginum oksigén. Ku kituna, dibandingkeun sareng kabutuhan téoritis awak manusa, biayana mahal pisan, sabab kanyataanna, saeutik pisan jalmi anu lebet.
Kuring teu nyaho naha jalma anu nyarios téh anu ngarancangna, tapi ieu teu cocog jeung cara anjeunna ngajelaskeunana. Ayakan molekuler jeung zeolit ​​teu ngajebak N2, tapi bisa ngajebak O2. Pikeun nangkep N2, anjeun peryogi panyerep nitrogén, anu mangrupa sato anu béda pisan. Ayakan ngajebak O2 dina tekenan bari nitrogén terus ngaliwat. Ieu pasti bener, sabab nalika anjeun ngaleupaskeun tekanan sareng nganggo éta pikeun miceun N2 dina kolom anu sanés, teu aya gunana pikeun nyobian miceun N2 ku N2. . Ieu mangrupikeun unit adsorpsi ayunan tekanan (PSA), aranjeunna jalan ku cara ngajebak O2. Tekanan anu langkung luhur sareng silinder anu langkung ageung tiasa mawa efisiensi anu langkung luhur (4 silinder gaduh efisiensi dugi ka 85%). Ieu ngembunkeun O2, tapi henteu jalan sapertos anu anjeunna carioskeun (atanapi anu dicarioskeun dina tulisan éta)
Anjeun kedah nyayogikeun sumber inpormasi anu dipénta, sabab anjeun tiasa nyerep N2 dina ayakan molekul zeolit ​​13X sareng 5A. http://www.phys.ufl.edu/REU/2008/reports/magee.pdf
Artikel Wikipedia PSA ogé mastikeun yén zeolit ​​nyerep nitrogén. https://en.wikipedia.org/wiki/Pressure_swing_adsorption#Process
"Nanging, éta langkung mirah tibatan unit komérsial." Kusabab BOM ngaleuwihan $1.000, hésé pikeun kuring ngadukung pernyataan ieu. Biaya bahan pikeun konsentrator komérsial rumah tangga (anu henteu portabel) hargana ampir 1/3, gampang dipanggihan, sareng henteu meryogikeun tanaga kerja. Kuring terang 17LPM éta keren, tapi moal aya anu di luar rumah sakit anu bakal nyuhunkeun lalu lintas sapertos kitu. Saha waé anu gaduh pamundut sapertos kitu badé dipariksa atanapi diintubasi.
Muhun, ieu proyék anu keren, tapi enya, efektivitas biaya na teu pati penting. Di Australia, alat 10l/pm anu anyar ngan ukur sakitar $1500AUD. Anggap $1000 nyaéta dolar AS, ieu ngirangan biaya mésér alat anyar.
Sateuacan pandémi, kuring mésér hiji di eBay kalayan harga sakitar £160 kalayan aliran 1,5 liter per menit kalayan harga 98%. Sareng ieu langkung sepi tibatan anu ieu! Ku cara kieu, anjeun tiasa leres-leres bobo.
Tapi sanajan kitu, ieu téh usaha anu ageung pisan. Simpen di rohangan gigireun pipa panjang pikeun nyingkahan bising sareng bahaya ledakan…
Abdi hoyong terang naha anjeun tiasa nganggo éta salaku sumber nitrogén anu ampir murni, dina lingkungan pelindung atanapi bahkan dina pangelasan?
Kumaha upami ban anu dieusi nitrogén. Nginget biaya anu ditagihkeun pikeun layanan ieu, nitrogén pasti mahal pisan…
Léngkah salajengna panginten pikaresepeun - kéngingkeun kaluaran tina konsentrator ieu sareng misahkeun campuran 95% O2 + 5% Ar. Ieu tiasa dilakukeun ku cara misahkeun kinétik nganggo ayakan molekul CMS dina sistem PSA. Teras pasang pompa 150 bar pikeun ngeusian silinder argon.
Ayeuna, urang ngan ukur peryogi batur pikeun ngalaksanakeun prosés Linde di bumi supados gaduh kasenangan anu nyata.
Ku ngagunakeun situs wéb sareng layanan kami, anjeun sacara éksplisit satuju kana panempatan cookies kinerja, fungsionalitas, sareng iklan kami. Diajar langkung seueur