Dì chì assai cose sò accadute in l'annu dapoi l'iniziu di a pandemia di COVID-19, questu hè un eufemismu di l'avvenimenti epichi, à tal puntu chì hè difficiule di ricurdà i primi tempi di a cumunità di hacker hardware chì utilizavanu PPE di reazione prudutti in massa, ventilatori fatti in casa è cusì. Tuttavia, ùn ci ricurdemu micca chì ci sò stati troppu tentativi di custruisce stu concentratore d'ossigenu DIY durante a fase iniziale di espansione.
Data a simplicità è l'efficacità di u cuncepimentu chjamatu OxiKit, pare stranu chì ùn avemu micca vistu più dispusitivi simili. OxiKit usa a zeolite, un minerale porosu chì pò esse adupratu cum'è un setacciu moleculare. E piccule perle sò imballate in un cilindru fattu di tubi è raccordi in PVC da una ferramenta, è cunnesse à un compressore d'aria senza oliu per mezu di una valvula pneumatica cuntrullata da un numeru di valvole solenoidi. Dopu u raffreddamentu in a bobina di tubu di rame, l'aria compressa hè furzata à passà per una colonna di zeolite chì ritiene preferenzialmente l'azotu mentre permette à l'ossigenu di passà. U flussu d'ossigenu hè divisu, una parte entra in u serbatu tampone, è l'altra parte entra in l'uscita di a seconda torre di zeolite, induve l'azotu adsorbitu forzatamente hè liberatu. L'Arduino cuntrolla a valvula per fà scorrere alternativamente u gas avanti è indietro per pruduce 15 litri d'ossigenu puru à 96% per minutu.
OxiKit ùn hè micca ottimizatu cum'è i generatori d'ossigenu cummerciali, dunque ùn hè micca particularmente silenziu. Ma questu hè assai più economicu chè un'unità cummerciale, è per a maiò parte di i pirate, hè faciule da custruisce. I disinni OxiKit sò tutti open source, ma vendenu kit di strumenti è alcune parti è consumabili difficili da ottene, cum'è a zeolite. Pruveremu à custruisce qualcosa di simile perchè a tecnulugia hè cusì bella. Avè una fonte d'ossigenu à altu flussu ùn hè mancu una mala idea.
15 litri per minutu parenu assai impressiunanti. In termini di scala, hè abbastanza per sustene a vita di 7 persone in circustanze nurmali (ogni persona @ 2 litri per minutu).
Aghju sempre vulsutu sapè cumu funzionanu questi. Interessante. Pare guasi viulà e lege di a termodinamica, ma ùn hè micca u casu.
Cù una tale quantità d'ossigenu pruduttu, vogliu sapè ciò chì accadrà s'è vo appiccicate stu zitellu à u mutore di una vittura è/o l'ingrandite. Puderia esse cum'è u nitritu. Questu serà abbastanza sicuru, perchè pudete cunfigurallu in modu chì l'ossigenu "puru" pruduttu sia cunsumatu subitu vicinu à u mutore invece d'esse almacenatu in qualchì locu. Tuttavia, devu prima aghjustà a vittura. Hà avutu un effettu contr'à ellu... "Serà male."
Pensu chì questu hè bonu per a saldatura / brasatura / tagliu di ossigenu / propanu, ossigenu / idrogenu o ossigenu / acetilene.
Iè, dopu avè vistu stu video, YT hà messu in scena u video di suggerimentu di Dalbor Farny nantu à u concentratore d'O2. U scopu hè di furnisce a torcia di carburante d'ossigenu chì hà bisognu per u tornu di vetru soffiatu. Fabricate u vostru propiu tubu digitale persunalizatu. In fatti, sei di elli si combinanu per pruduce 30 lpm d'O2.
Suppongu chì un mutore di 2 litri chì funziona à uni pochi di millaie di giri/min puderia cunsumà u mutore di 15 litri invece di 1 minutu. Tuttavia, puderia questu aumentà u livellu d'ossigenu in l'aria aspirata à un livellu sufficiente? ùn sò micca veramente.
U nitritu pò furnisce energia perchè libera una molecule d'azotu per ogni molecule d'ossidu nitroso decomposta (mantene u so vulume mentre l'ossigenu hè cunsumatu), cum'è aumenta a cuncentrazione efficace d'ossigenu (a liberazione liberarà ancu calore). Pompà ossigenu puru ùn hè micca cusì beneficu, perchè si perde sempre vulume è si deve trattà cù prublemi chì puderanu accende u bloccu mutore.
Averete bisognu di fà cresce seriamente a scala. Un mutore di vittura di 2 litri cù una velocità di 2500 giri/min "respira" circa 2,5 metri cubi d'aria per minutu (21% O²). Hè circa 600 volte quellu di un esse umanu à riposu. U vulume respiratoriu cunsumatu da l'omu hè circa u 25% di O², mentre chì u vulume respiratoriu cunsumatu da e vitture hè circa u 90%...
Brusgia ancu pistoni assai caldi è fusi. Inclinendu u carburante mischiatu, pudete in realtà ottene più putenza da qualsiasi mutore. Ma u pistone si fonderà per via di l'aumentu di u calore. U cuntenutu più bassu d'ossigenu impedisce à u metallu di fonde.
I motori di e vitture ordinarie sò limitati da u flussu d'aria è producenu a massima putenza quandu brusgianu tuttu l'ossigenu in l'aria. Questu hè ottenutu arricchendu ligeramente a mistura, chì ùn brusgia micca un pocu di benzina. A menu chì a massima putenza ùn sia necessaria, i motori di e vitture funzionanu di solitu cù una ligera inclinazione, perchè u funziunamentu riccu di carburante significa una riduzione di l'ecunumia di carburante è un aumentu di l'inquinamentu da idrocarburi.
Sè vo vulete aduprà sta funzione per aumentà a putenza, avete bisognu di un modu per ingannà l'urdinatore di u mutore per aghjunghje una certa percentuale di carburante à u listessu tempu.
Sè vo pudete mantene u rapportu aria-carburante custante, hè più o menu simile à apre l'acceleratore solu di qualchì percentu.
Tuttavia, sè superate "qualchi percentuale" (ambiguità intenzionalmente...), pudete ghjunghje à u limite di a capacità di l'ECU di capisce quanta aria entra, o di cuntrullà quantu carburante esce, o di impostà u tempu di accensione currettu indipendentemente da a velocità è u flussu d'aria chì utilizate.
U flussu necessariu per mantene qualchissia in vita dipende in gran parte da a so cundizione! 2 l/min hè abbastanza simplice. Parechji pazienti chì necessitanu cure intensive anu bisognu di 15 l/min.
Basta à esse attenti à ùn avè più ossigenu. Alte concentrazioni d'ossigenu ponu rende parechje cose inflammabili è prumove a combustione spontanea di parechji olii è lubrificanti. Hè per quessa ch'elli utilizanu compressori senza oliu.
Què, è parechji altri metudi di trasfurmazione di l'O2 "micca immediatamente intuitivi" ponu dannà vi, soprattuttu sottu pressione crescente.
Sè vo ghjucate à O2, pudete aduprà l'Oxygen Hacker's Companion di Vance Harlow (i subacquei nitrox puderanu digià avè questu cumpagnu): http://www.airspeedpress.com/newoxyhacker.html
Ùn cunnoscu micca u libru, hè l'utilizatore, micca l'accordatore. Tuttavia, grazie per a vostra riferenza, ne urdineraghju una copia appena u furmulariu entrerà in vigore!
Iè, aghju da mintuvà. U modu di fallimentu di l'aria compressa in PVC hè una splusione di schegge, dunque survegliate attentamente queste pressioni nominali - à misura chì u diametru di u tubu aumenta, a pressione nominale diminuirà.
À u principiu di l'anni 1980, aghju travagliatu per una sucietà di leasing di apparecchiature mediche chì affittava è riparava generatori d'ossigenu Devilbiss. À l'epica, ste unità eranu solu di a dimensione di un picculu frigorifero di birra. Mi ricordu chjaramente a natura di "almacenamentu di hardware" di a so struttura interna. Mi ricordu sempre chì u lettu di setacciu era fattu cù un tubu è una copertura in PVC di 4 pollici, dunque a struttura descritta in questu prughjettu hè coerente cù a tecnulugia storica precedente (ma ovviamente pratica).
U compressore hè di tipu à pistone/diafragma à doppia oscillazione, dunque ùn ci hè micca oliu in l'aria compressa. A valvula in a testa di u compressore hè una lamella fina in acciaio inox.
L'urdinamentu di i flussi hè fattu da un timer meccanicu, ùn hè necessariu alcun Arduino. U timer hà una sincronizazione (motore à ingranaggi di l'orologio) chì aziona un arburu cù parechje rote à camma. Un microinterruttore muntatu nantu à a camma aziona una elettrovalvula, chì face chì u gas si move.
U più grande nemicu di ste macchine hè l'alta umidità. L'adsorbimentu di e molecule d'acqua distrugge u lettu di setacciu.
Ghjustu prima di lascià a cumpagnia, avemu cuminciatu à acquistà un cuncentratore da un cuncurrente di Devilbiss (u nome mi hè avà scunnisciutu), è a cumpagnia hà mostratu grandi progressi. In più di u novu cuncentratore più chjucu è più silenziu, a cumpagnia hà ancu custruitu u lettu di setacciu aduprendu tubi d'aluminiu. U tubu hè cupertu cù una piastra cù scanalature lavorate per O-rings. Mi pare di pensà à u supportu à filettatura cumpleta chì combina assemblaggi. U vantaghju di stu disignu hè chì, se necessariu, u lettu pò esse separatu è u materiale di u setacciu pò esse rimpiazzatu. Anu ancu eliminatu i timer meccanichi è li anu rimpiazzati cù simplici dispositivi elettronichi è SSR per attivà i solenoidi.
Richiedenu l'usu di tubazioni SCH40 (pressione nominale 260psi @ 3″) è sò chiaramente dotati di una valvula di sicurezza di 40psi è un regulatore di 20-30psi prima chì u PVC sia pressurizatu, dunque ci hè un bon fattore di sicurezza. Ùn sò micca sicuru cumu serà espostu à O2. Cambiate l'intensità.
A pressione di scoppiu di u SCH40 hè parechje volte a pressione nominale, secondu u diametru. Un tubu di 3 pollici hè circa 850 psi, è un tubu di 6 pollici hè circa 500 psi. 1/2 pollice hè vicinu à 2000 psi. Doppiu u numeru di SCH80. Hè per quessa chì i lanciatori di tennis in PVC ùn esplodenu micca - troppu. Allargà li à una camera di combustione di 6 o 8 pollici aumenterà a vostra furtuna. Ma in generale, a cumunità di i hacker tende à sottostimare seriamente a resistenza di e pile di plastica. https://www.pvcfittingsonline.com/resource-center/strength-of-pvc-pipe-with-strength-chart/
Mi piacerebbe riduce a capacità di l'amatori d'utilizà fuochi d'artificiu (è forse a purezza). U mercatu di l'hobby compra di solitu buttiglie d'ossigenu medicu ritirate. Quella era a mo prima idea, ma u costu di u kit + BOM hà superatu di gran lunga u prezzu di un'unità medica ritirata.
Un mutore di vittura di 2 litri pò cunsumà 9.000 litri/minutu d'ossigenu (alta velocità), dunque 15 litri/minutu d'ossigenu hè circa 600 volte menu. , Questu hè un apparechju bellu. Aghju compru parechji concentratori ricondizionati di 5 litri per minutu per $ 300 ognunu (u prezzu pare esse in crescita). Produce 5 litri/minutu. Uni pochi di centinaie di watt sò aduprati, dunque hè extrapolatu chì 9000 litri per minutu (solu per scopi di divertimentu) richiedenu circa 360 kW (480 hp).
Perchè u so algoritmu hè statu scrittu da a banda di Berlin. (Calculate unu è uttene una stella d'oru.)
Verificate u situ web di a cumpagnia... bè, e specificazioni in u so magazinu sò un pocu vaghe, ma vi venderanu 5 lire per $ 75,00. Dunque, demu un'ochjata à github. Ùn la fate micca. Ùn ci hè micca BOM quì.
Avemu un cuncepimentu elettromeccanicu open source chì pò dì cumu custruisce invece di cumu riempie. Chjamu questu un locu induve mancanu l'infurmazioni chjave. Hè cum'è un caratteru chì alza e sopracciglia... hè affascinante.
OxiKit hà mintuvatu in un cummentariu annantu à unu di i so video (quellu chì aghju ligatu in a storia, vale à dì IIRC) chì questu hè zeolite di sodiu.
Cum'è qualsiasi altru setacciu moleculare, dite à u fabricatore ciò chì vulete aduprà, micca ciò chì serve. Perchè sò listesse cose, ma l'apertura hè diversa.
I concentratori d'O2 utilizanu di solitu zeolite 13X 0,4 mm-0,8 mm o zeolite JLOX 101, a seconda hè a più cara. Quandu aghju ricustruitu u concentratore d'O2 di Craigslist, aghju utilizatu 13X. A luce verde hè sempre accesa, dunque a purità di l'O2 hè almenu 94%.

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

I setacci moleculari 5A (5 angstrom) ponu ancu esse aduprati. Credu chì sia menu selettivu per l'azotu, ma pò ancu esse adupratu.
Ci hè una bona animazione nant'à Wikipedia chì pò aiutà vi intuitivamente à capisce u principiu di funziunamentu di u dispusitivu: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/76/Pressure_swing_adsorption_principle.svg I entrata d'aria compressa A adsorbimentu O ossigenu Output D desorbimentu E scaricu
Quandu una colonna di zeolite hè guasi piena d'azotu, tutte e valvole sò girate per liberà l'azotu adsorbitu da a colonna.
Grazie mille per a vostra breve spiegazione. Mi sò sempre dumandatu s'ellu u generatore d'azotu pò esse adupratu per prughjetti DIY di saldatura à l'azotu in casa. Dunque, u scartu di u concentratore d'ossigenu hè basicamente azotu: perfettu, l'adupraraghju in a mo stazione di saldatura senza piombu.
Infatti, per i dilettanti, hè assai utile pudè cunvertisce l'aria in ossigenu puru per a maiò parte è azotu puru per a maiò parte. Vogliu sapè s'ellu si pò aduprà "principalmente azotu" cum'è gas di prutezzione per a saldatura.
Per TIG (cunnisciutu ancu cum'è GTAW), postu chì u pennacchio di plasma hè assai sensibile, ùn sò micca sicuru. U gasu argon hè principalmente adupratu, qualchì volta cù un pocu di gasu eliu per penetrà in materiali cum'è l'aluminiu è u titaniu. U flussu hè di circa 6 à 8 l/min, chì pò esse troppu grande per un compressore standard.
Per a saldatura, deve esse chì e principali marche di stazioni di saldatura vendenu tutte gas di prutezzione à l'azotu per a pruduzzione di rohs, ma u prezzu di u kit hè trà 1-2k euro. U so flussu hè di circa 1l/min, chì hè assai adattatu per i setacci moleculari. Allora assemblemu un pocu di hardware è facemu saldatura senza flussu è senza piombu in casa!
I saldatori volenu pudè aduprà l'azotu puru cum'è gas di prutezzione. Hè più economicu chè l'argon o l'eliu più economicu. Sfurtunatamente, hè abbastanza reattivu à a temperatura righjunta da l'arcu è tende à furmà nitruri indesiderati in a saldatura.
Hè adupratu per a saldatura di gas di prutezzione, ma solu una piccula quantità pò cambià e caratteristiche di a saldatura.
Benintesa, hè fattibile d'utilizà in a saldatura laser, ma ancu una fabbrica ben equipaggiata ùn pò micca avè sta funzione.
Dunque, in teoria, almenu un PSA pò esse adupratu per riduce l'azotu, è dopu un altru PSA (usendu un'altra zeolite) per riduce l'ossigenu, lascendu una più alta cuncentrazione di sustanzi chì ùn sò nè ossigenu nè azotu.
Quandu avete ragione, à quellu puntu, vi cunsigliu di cundensà l'aria è poi di distillalla per separà u gasu chì vulete / indesideratu.
@Foldi-Un puntu di piegamentu in termini di input energeticu è di pruduzzione di gas. Sò cumpletamente d'accordu chì l'efficienza serà assai più alta à una scala più grande perchè pudete aduprà l'evaporazione per u pre-raffreddamentu.
Ma à una scala assai chjuca, averete 1 compressore, 4 torri di zeolite è un gruppu di valvole di pressione elettroniche è u costu iniziale di un controller economicu (The Brain), chì pensu serà menu.
@irox pò per analogia cun certezza, ma nimu chì usa 2 litri d'ossigenu morirà / si deteriorerà rapidamente senza riceve ossigenu. Per paragone, i nostri pazienti di l'unità di terapia intensiva (UTI) chì anu un flussu secundariu altu per via di COVID, ottenenu 45-55L quandu FIO2 hè 60-90%. Quessi sò i nostri pazienti "stabili". S'ellu ùn ci hè micca un flussu altu, si deterioreranu sicuramente rapidamente, ma ùn saranu micca cusì malati chì seremu intubati. Viderete numeri simili o più alti per altri pazienti ARDS o a maiò parte di l'altre situazioni chì richiedenu una cannula nasale più grande di una cannula nasale convenzionale.
Per mè, l'usu hè una nicchia. Questu pò ragiunevolmente mantene 2 pazienti à una pressione di 6-8 L, chì hè in realtà un locu induve un flussu elevatu hè irradiatu sopra a cannula nasale cunvinziunale o NIPPV. Vogliu dì chì questu hè assai efficace per un picculu ospedale cù un approvvigionamentu limitatu d'ossigenu, è pò furnisce servizii medichi à i pazienti cun malatie croniche in situazioni d'emergenza à cortu termine.
U paziente cunsuma 6 litri (o 45-55 litri) d'ossigenu per minutu, o hè in parte persu, espiratu in l'ambiente o qualcosa di simile?
A mo sperienza/sperienza hè solu un sistema di supportu di vita limitatu per e persone sane (cù u diossidu di carbonu eliminatu è circa 2 litri di diossidu di carbonu aghjuntu per persona per minutu), dunque grazia à u numeru di usi medichi, questu hè una rivelazione!
Hè impurtante di ricurdà ch'elli piglianu ossigenu, perchè i so pulmoni sò assai stretti quandu piglianu ossigenu. Dunque, paragunatu à i bisogni teorichi di u corpu umanu, u costu hè assai altu, perchè in realtà, assai poche persone entranu.
Ùn sò micca s'ellu a persona chì hà parlatu era quella chì l'hà cuncipitu, ma questu ùn currisponde micca à u modu ch'ellu l'hà discrittu. I setacci moleculari è e zeoliti ùn intrappulanu micca N2, ponu intrappulà O2. Per catturà N2, avete bisognu di un assorbitore d'azotu, chì hè un animale cumpletamente diversu. U setacciu intrappula l'O2 sottu pressione mentre l'azotu cuntinueghja à passà. Questu deve esse currettu, perchè quandu si libera a pressione è l'utilizate per lampà l'N2 in un'altra colonna, ùn hà sensu pruvà à caccià l'N2 cù N2. Queste sò unità d'adsorbimentu à pressione variabile (PSA), funzionanu intrappulendu O2. Una pressione più alta è cilindri più grandi ponu purtà una maggiore efficienza (4 cilindri anu una efficienza finu à l'85%). Questu condensa O2, ma ùn funziona micca cum'è dice ellu (o dice l'articulu).
Duvete furnisce a fonte d'infurmazione dumandata, perchè pudete assolutamente adsorbe N2 nantu à setacci moleculari di zeolite 13X è 5A. http://www.phys.ufl.edu/REU/2008/reports/magee.pdf
L'articulu di Wikipedia PSA cunfirma ancu chì a zeolite assorbe l'azotu. https://en.wikipedia.org/wiki/Pressure_swing_adsorption#Process
«Tuttavia, hè assai più prezzu chè un'unità cummerciale.» Siccomu a lista di materiali supera i $ 1,000, hè difficiule per mè di sustene sta dichjarazione. A lista di materiali per i concentratori cummerciali domestichi (micca portatili) costa vicinu à 1/3, hè faciule da truvà è ùn richiede micca manodopera. So chì 17LPM hè bellu, ma nimu fora di l'uspidale dumanderà un tale trafficu. Qualchissia chì hà una tale dumanda hè in traccia di verificà o esse intubatu.
Iè, questu hè un prughjettu bellu, ma iè, a so rentabilità hè trascurabile finu à un certu puntu. In Australia, u novu equipamentu di 10l/pm costa solu circa $1500AUD. Supponendu chì $1000 sianu dollari americani, questu riduce u costu di compra di novi equipaghji.
Prima di a pandemia, ne aghju compru unu nant'à eBay à un prezzu di circa £160 cù un flussu di 1,5 litri per minutu à un prezzu di 98%. È sta cosa hè assai più tranquilla chè sta! In questu modu, pudete veramente addurmintassi.
Ma dettu què, questu hè un sforzu enorme. Mettitelu in a stanza accantu à u longu tubu per evità u rumore è i periculi di splusione...
Vogliu sapè s'ellu hè pussibule per voi di utilizallu cum'è una fonte d'azotu guasi pura, in ambienti prutettivi o ancu in saldatura?
Chì ne dici di i pneumatici pieni d'azotu. Cunsiderendu e spese ch'elli applicanu per questu serviziu, l'azotu deve esse assai caru...
U prossimu passu pò esse interessante: ottene l'output di stu concentratore è separà una mistura di 95% O2 + 5% Ar. Questu pò esse fattu per separazione cinetica aduprendu u setacciu moleculare CMS in u sistema PSA. Dopu, stallate una pompa di 150 bar per riempie a buttiglia d'argon.
Avà, ci basta à qualchissia chì esegua u prucessu Linde in casa per avè un veru divertimentu esplosivu.
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