Сказати, що за рік з початку пандемії COVID-19 сталося багато чого, — це применшення епічних подій, настільки, що важко згадати ранні дні спільноти хакерів-апаратів, які використовували масово вироблені ЗІЗ, саморобні апарати штучної вентиляції легень тощо. Однак ми не пам'ятаємо, щоб було забагато спроб побудувати цей саморобний концентратор кисню під час початкового етапу розширення.
З огляду на простоту та ефективність конструкції під назвою OxiKit, дивно, що ми не бачили більше таких пристроїв. OxiKit використовує цеоліт, пористий мінерал, який можна використовувати як молекулярне сито. Крихітні кульки упаковані в циліндр, виготовлений з ПВХ труб та фітингів з господарського магазину, та підключені до безмасляного повітряного компресора через пневматичний клапан, керований низкою соленоїдних клапанів. Після охолодження в мідній трубці стиснене повітря примусово пропускається через цеолітову колону, яка переважно утримує азот, пропускаючи кисень. Потік кисню розділяється, одна частина потрапляє в буферний резервуар, а інша частина - у вихідний отвір другої цеолітової вежі, де вивільняється примусово адсорбований азот. Arduino керує клапаном, щоб по черзі пропускати газ туди-сюди, виробляючи 15 літрів кисню з чистотою 96% на хвилину.
OxiKit не оптимізований, як комерційні генератори кисню, тому він не особливо тихий. Але це набагато дешевше, ніж комерційний пристрій, і для більшості хакерів його легко зібрати. Усі конструкції OxiKit мають відкритий вихідний код, але вони продають інструменти та деякі важкодоступні деталі та витратні матеріали, такі як цеоліт. Ми спробуємо створити щось подібне, тому що технологія дуже зручна. Наявність джерела кисню з високою витратою також не є поганою ідеєю.
15 літрів за хвилину здаються дуже вражаючими. З точки зору масштабу, цього достатньо, щоб підтримувати життя 7 людей за нормальних обставин (кожна людина по 2 літри за хвилину).
Я завжди хотів знати, як це працює. Цікаво. Здається, що це майже порушує закони термодинаміки, але це не так.
З такою великою кількістю виробленого кисню я хочу знати, що станеться, якщо підвісити цю крихітку на двигун автомобіля та/або збільшити її. Це може бути як нітрит. Це буде досить безпечно, тому що можна налаштувати так, щоб вироблений «чистий» кисень споживався безпосередньо біля двигуна, а не зберігався десь. Однак, спочатку мені потрібно налаштувати машину. Зворотний ефект… «Буде погано».
Я думаю, що це добре підходить для зварювання/пайки/різання кисню/пропану, кисню/водню або кисню/ацетилену.
Так, після того, як я переглянув це відео, YT знайшов відео з пропозицією Далбора Фарні щодо концентратора кисню. Його мета — забезпечити кисневим пальником, необхідним для токарного верстата для видування скла. Виготовте власну цифрову трубку на замовлення. Фактично, шість з них разом виробляють 30 літрів кисню за хвилину.
Я думаю, що 2-літровий двигун, що працює на кількох тисячах обертів за хвилину, може споживати пальне 15-літрового двигуна замість 1 хвилини. Однак, чи може це підвищити рівень кисню у впускному повітрі до достатнього рівня? Я справді не знаю.
Нітрити можуть забезпечувати енергію, оскільки вони вивільняють молекулу азоту на кожну розкладену молекулу закису азоту (вони зберігають свій об'єм, оскільки кисень споживається), так само як вони збільшують ефективну концентрацію кисню (виділення також призведе до виділення тепла). Перекачування чистого кисню не є таким корисним, оскільки ви все одно втрачаєте об'єм і маєте справу з проблемами, які можуть призвести до займання блоку двигуна.
Вам потрібно буде серйозно збільшити масштаб. 2-літровий автомобільний двигун зі швидкістю 2500 об/хв «вдихає» приблизно 2,5 кубічних метра повітря за хвилину (21% O²). Це приблизно в 600 разів більше, ніж у людини в стані спокою. Об’єм дихання, який споживає людина, становить близько 25% O², тоді як об’єм дихання, який споживають автомобілі, становить близько 90%…
Він також спалює дуже гарячі та розплавлені поршні. Нахиляючи суміш палива, ви насправді можете отримати більше потужності від будь-якого двигуна. Але поршень розплавиться через збільшення температури. Нижчий вміст кисню запобігає плавленню металу.
Звичайні автомобільні двигуни обмежені потоком повітря та виробляють максимальну потужність при спалюванні всього кисню в повітрі. Це досягається шляхом незначного збагачення суміші, що не спалює частину бензину. Якщо не потрібна максимальна потужність, автомобільні двигуни зазвичай працюють з невеликим нахилом, оскільки робота на збагаченому паливом паливі означає зниження економії палива та збільшення забруднення вуглеводнями.
Якщо ви хочете використовувати цю функцію для збільшення потужності, вам потрібен спосіб обдурити комп'ютер двигуна, щоб він одночасно додав певний відсоток палива.
Якщо ви можете підтримувати постійним співвідношення повітря і палива, це приблизно аналогічно відкриттю дросельної заслінки лише на кілька відсотків.
Однак, якщо ви перевищите «кілька відсотків» (навмисна неоднозначність…), ви можете досягти межі здатності ЕБУ розуміти, скільки повітря надходить, контролювати, скільки палива витікає, або встановлювати правильний кут випередження запалювання незалежно від того, яку швидкість і потік повітря ви використовуєте.
Швидкість потоку, необхідна для підтримки життя людини, значною мірою залежить від її стану! 2 л/хв – це досить просто. Багатьом пацієнтам, які потребують інтенсивної терапії, потрібно 15 л/хв.
Тільки будьте обережні, щоб не вистачило кисню. Висока концентрація кисню може зробити багато речей вогненебезпечними та сприяти самозайманню багатьох масел і мастил. Саме тому використовуються безмасляні компресори.
Це, та багато інших «не одразу інтуїтивно зрозумілих» методів обробки O2 можуть зашкодити вам, особливо під зростаючим тиском.
Якщо ви граєте на O2, можете скористатися посібником Венса Харлоу «Oxygen Hacker's Companion» (у найтрокс-дайверів цей супровід вже може бути): http://www.airspeedpress.com/newoxyhacker .html
Я не знаю цієї книги, це користувач, а не тюнер. Однак, дякую за ваше посилання, я замовлю копію, щойно форма набуде чинності!
Так, я згадаю. Причиною виходу з ладу стисненого повітря з ПВХ є вибух осколків, тому уважно стежте за цими номінальними тисками — зі збільшенням діаметра труби номінальний тиск зменшуватиметься.
На початку 1980-х років я працював у компанії з лізингу медичного обладнання, яка здавала в оренду та обслуговувала генератори кисню Devilbiss. У той час ці пристрої були розміром лише з невеликий пивний холодильник. Я чітко пам'ятаю характер їхньої внутрішньої конструкції, що передбачав «сховище обладнання». Я досі пам'ятаю, що ситоподібний шар був виготовлений з 4-дюймової ПВХ-труби та кришки, тому конструкція, описана в цьому проекті, відповідає попереднім історичним (але, очевидно, практичним) технологіям.
Компресор є подвійно коливальним поршнево-мембранним, тому в стисненому повітрі немає олії. Клапан у головці компресора являє собою тонкий язичковий клапан з нержавіючої сталі.
Сортування потоку здійснюється механічним таймером, Arduino не потрібен. Таймер має синхронізацію (двигун-редуктор годинника), яка приводить у рух вал з кількома кулачковими колесами. Мікроперемикач, розташований на кулачку, запускає електромагнітний клапан, що призводить до руху газу.
Найбільшим ворогом цих машин є висока вологість. Адсорбція молекул води руйнує ситовий шар.
Якраз перед тим, як я пішов з компанії, ми почали купувати концентратор у конкурента Devilbiss (назва мені зараз невідома), і компанія продемонструвала значний прогрес. Окрім меншого та тихішого нового концентратора, компанія також побудувала ситовий шар з алюмінієвих трубок. Трубка покрита пластиною з обробленими канавками для кілець ущільнювачів. Здається, мені спадає на думку повнорозмірна різьбова опора, яка об'єднує вузли. Перевага такої конструкції полягає в тому, що за потреби шар можна розділити, а матеріал сита замінити. Вони також відмовилися від механічних таймерів і замінили їх простими електронними пристроями та SSR для запуску соленоїдів.
Вони вимагають використання трубопроводів SCH40 (номінальний тиск 260 фунтів на квадратний дюйм при 3 дюймах) і явно оснащені запобіжним клапаном 40 фунтів на квадратний дюйм та регулятором 20-30 фунтів на квадратний дюйм перед тим, як ПВХ буде піддано тиску, тому є хороший коефіцієнт безпеки. Не впевнений, як він буде піддаватися впливу O2. Змініть інтенсивність.
Тиск розриву SCH40 у багато разів перевищує номінальний, залежно від діаметра. 3-дюймова труба має тиск приблизно 850 фунтів на квадратний дюйм, а 6-дюймова – приблизно 500 фунтів на квадратний дюйм. 1/2 дюйма – це близько 2000 фунтів на квадратний дюйм. Вдвічі більше, ніж SCH80. Ось чому тенісні пускові установки з ПВХ не вибухають – їх забагато. Збільшення їх до 6- або 8-дюймової камери згоряння збільшить вашу удачу. Але загалом спільнота хакерів схильна серйозно недооцінювати міцність пластикових паль. https://www.pvcfittingsonline.com/resource-center/strength-of-pvc-pipe-with-strength-chart/
Мене цікавило б зменшення можливостей аматорів використовувати феєрверки (і, можливо, їхньої чистоти). На ринку хобі зазвичай купують списані медичні кисневі балони. Це була моя перша ідея, але вартість комплекту + BOM значно перевищувала ціну списаного медичного блоку.
2-літровий двигун автомобіля може споживати 9000 літрів кисню/хвилину (висока швидкість), тому 15 літрів кисню/хвилину приблизно в 600 разів менше. , Це крутий пристрій. Я купив кілька відновлених концентраторів по 5 літрів/хвилину по 300 доларів кожен (ціна, здається, зростає). Він виробляє 5 літрів/хвилину. Використовується кілька сотень ват, тому екстрапольовано, що 9000 літрів/хвилину (лише для розважальних цілей) потребує приблизно 360 кВт (480 к.с.).
Тому що їхній алгоритм написав берлінський гурт. (Обчисліть один, і ви отримаєте золоту зірку.)
Перегляньте веб-сайт компанії… ну, характеристики в їхньому магазині трохи розпливчасті, але вони продадуть вам 5 фунтів за 75,00 доларів. Тож давайте поглянемо на GitHub. Не робіть цього. Там немає BOM.
У нас є електромеханічний дизайн з відкритим кодом, який може підказати вам, як його побудувати, а не як його заповнити. Я називаю це місцем, де відсутня ключова інформація. Це як персонаж, який піднімає брови… це захоплює.
OxiKit згадав у коментарі до одного зі своїх відео (того, на яке я посилався в історії, а саме, якщо я не помиляюся), що це цеоліт натрію.
Як і у випадку з будь-яким іншим молекулярним ситом, ви повідомляєте виробнику, для чого ви хочете його використовувати, а не для чого воно призначене. Тому що це одне й те саме, але апертура різна.
У концентраторах O2 зазвичай використовується цеоліт 13X 0,4 мм-0,8 мм або цеоліт JLOX 101, другий варіант найдорожчий. Під час реконструкції концентратора O2 з Craigslist я використовував 13X. Зелене світло горить завжди, тому чистота O2 становить щонайменше 94%.

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

Також можна використовувати молекулярні сита 5A (5 ангстрем). Я думаю, що вони менш селективні для азоту, але їх все одно можна використовувати.
У Вікіпедії є гарна анімація, яка інтуїтивно допоможе вам зрозуміти принцип роботи пристрою: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/76/Pressure_swing_adsorption_principle.svg I вхід стисненого повітря A адсорбція O кисень Вихід D десорбція E вихлоп
Коли цеолітна колона майже заповнена азотом, усі клапани перевертаються, щоб вивільнити азот, адсорбований колоною.
Щиро дякую за ваше коротке пояснення. Я завжди цікавився, чи можна використовувати генератор азоту для самостійного виготовлення азотного зварювання вдома. Тому відходами роботи кисневого концентратора є, по суті, азот: чудово, я використовуватиму його у своїй паяльній станції без свинцю.
Дійсно, для аматорів дуже корисно мати можливість перетворювати повітря переважно на чистий кисень і переважно чистий азот. Я хочу знати, чи можна використовувати «переважно азот» як захисний газ для зварювання.
Щодо TIG (також відомого як GTAW), я не впевнений, оскільки плазмовий шлейф дуже чутливий. В основному використовується аргон, іноді з невеликою кількістю гелію для проникнення в такі матеріали, як алюміній і титан. Потік становить приблизно від 6 до 8 л/хв, що може бути занадто великим для стандартного компресора.
Для зварювання, мабуть, всі основні бренди зварювальних станцій продають захисний газ азот для виробництва RoHS, але ціна комплекту коливається від 1 до 2 тисяч євро. Їхня швидкість потоку становить близько 1 л/хв, що дуже добре підходить для молекулярних сит. Тож давайте зберемо деяке обладнання та зробимо паяння без флюсу та свинцю вдома!
Зварювальники хочуть мати можливість використовувати чистий азот як захисний газ. Він дешевший за аргон або дешевший гелій. На жаль, він достатньо реакційноздатний за температури, що досягається дугою, і має тенденцію до утворення небажаних нітридів у зварному шві.
Він використовується для зварювання в захисному газі, але лише невелика його кількість може змінити характеристики зварного шва.
Очевидно, що його можна використовувати в лазерному зварюванні, але навіть добре обладнаний завод може не мати цієї функції.
Отже, теоретично, принаймні один PSA може бути використаний для відновлення азоту, а потім інший PSA (з використанням іншого цеоліту) для відновлення кисню, залишаючи вищу концентрацію речовин, які не є ні киснем, ні азотом.
Коли ви маєте рацію, на цьому етапі я пропоную вам конденсувати повітря, а потім дистилювати його, щоб відокремити потрібний/непотрібний газ.
@Foldi - Точка перелому з точки зору вхідної енергії та виходу газу. Я повністю згоден, що ефективність буде набагато вищою у більшому масштабі, оскільки можна використовувати випаровування для попереднього охолодження.
Але в дуже малому масштабі у вас буде 1 компресор, 4 цеолітові вежі та купа електронних клапанів тиску, а початкова вартість дешевого контролера (The Brain), яка, я думаю, буде меншою.
@irox може за аналогією з упевненістю, але ніхто, хто використовує 2 літри кисню, швидко не помре/не погіршиться без отримання кисню. Для порівняння, наші пацієнти відділення інтенсивної терапії (ВІТ), які мають вторинний високий потік через COVID, отримують 45-55 літрів, коли FIO2 становить 60-90%. Це наші «стабільні» пацієнти. Якщо немає високого потоку, їхній стан точно швидко погіршиться, але вони не будуть настільки хворими, щоб нас інтубували. Ви побачите подібні або вищі цифри для інших пацієнтів з ГРДС або в більшості інших ситуацій, які потребують більшої назальної канюлі, ніж звичайна назальна канюля.
Для мене використання – це нішева умова. Це дозволяє обґрунтовано підтримувати тиск 6-8 літрів для двох пацієнтів, що фактично є місцем, де високий потік опромінюється над звичайною носовою канюлею або NIPPV. Я хотів би сказати, що це дуже ефективно для невеликої лікарні з обмеженим постачанням кисню та може надавати медичні послуги пацієнтам із хронічними захворюваннями у короткострокових невідкладних ситуаціях.
Пацієнт споживає 6 літрів (або 45-55 літрів) кисню на хвилину, чи він частково втрачається, видихається в навколишнє середовище чи щось подібне?
Мій досвід/обумовлення — це лише обмежена система життєзабезпечення для здорових людей (з видаленням вуглекислого газу та додаванням приблизно 2 літрів вуглекислого газу на людину за хвилину), тому завдяки кількості медичних застосувань це відкриття!
Важливо пам’ятати, що вони приймають кисень, оскільки їхні легені дуже тісно передаються під час прийому кисню. Тому, порівняно з теоретичними потребами людського організму, вартість дуже висока, адже насправді дуже мало людей потрапляє всередину.
Я не знаю, чи людина, яка говорила, була тією, хто це розробив, але це не відповідає тому, як він це описав. Молекулярні сита та цеоліти не захоплюють N2, вони можуть захоплювати O2. Щоб захопити N2, потрібен поглинач азоту, який є зовсім іншою істотою. Сито захоплює O2 під тиском, поки азот продовжує проходити. Це має бути правильно, тому що, коли ви скидаєте тиск і використовуєте його для скидання N2 в іншу колону, немає сенсу намагатися видалити N2 за допомогою N2. Це установки адсорбції з перепадом тиску (PSA), вони працюють, захоплюючи O2. Вищий тиск і більші циліндри можуть забезпечити вищу ефективність (4 циліндри мають ефективність до 85%). Це дійсно конденсує O2, але це не працює так, як він каже (або як сказано у статті).
Ви повинні надати запитуване джерело інформації, оскільки ви абсолютно точно можете адсорбувати N2 на молекулярних ситах цеоліту 13X та 5A. http://www.phys.ufl.edu/REU/2008/reports/magee.pdf
У статті Вікіпедії PSA також підтверджується, що цеоліт поглинає азот. https://en.wikipedia.org/wiki/Pressure_swing_adsorption#Process
«Однак, це набагато дешевше, ніж комерційний пристрій». Оскільки вартість перевищує 1000 доларів, мені важко підтвердити це твердження. Специфікація матеріалів для побутових (непортативних) комерційних концентраторів коштує майже 1/3, її легко знайти, і вона не вимагає робочої сили. Я знаю, що 17 літрів на хвилину – це круто, але ніхто поза лікарнею не проситиме такого трафіку. Будь-хто з таким запитом ось-ось піде на виписку або буде інтубований.
Так, це класний проєкт, але так, його економічна ефективність певною мірою незначна. В Австралії нове обладнання продуктивністю 10 л/хв коштує лише близько 1500 австралійських доларів. Якщо припустити, що 1000 доларів – це долари США, це зменшує вартість придбання нового обладнання.
До пандемії я купив один на eBay за ціною близько 160 фунтів стерлінгів з потоком 1,5 літра за хвилину за ціною 98%. І ця штука набагато тихіша за цю! Таким чином, ви дійсно можете заснути.
Але, враховуючи це, це величезні зусилля. Поставте його в кімнаті поруч із довгою трубою, щоб уникнути шуму та вибухонебезпечності…
Я хочу знати, чи можна використовувати його як майже чисте джерело азоту в захисних середовищах або навіть під час зварювання?
А як щодо шин, наповнених азотом? Враховуючи ціну, яку вони стягують за цю послугу, азот, мабуть, дуже дорогий…
Наступний крок може бути цікавим – отримати вихідний продукт цього концентратора та розділити суміш 95% O2 + 5% Ar. Це можна зробити за допомогою кінетичного розділення з використанням молекулярного сита CMS у системі PSA. Потім встановити насос на 150 бар для заповнення аргонового балона.
Тепер нам потрібен лише хтось, хто виконає процедуру Лінде вдома, щоб отримати справжнє вибухове задоволення.
Використовуючи наш веб-сайт і послуги, ви прямо погоджуєтеся на розміщення нами файлів cookie для продуктивності, функціональності та реклами. Дізнатися більше