Kon atong ipasabot nga daghang butang ang nahitabo sa usa ka tuig sukad sa pagsugod sa pandemya sa COVID-19, kini usa ka pagkulang sa talagsaong mga panghitabo, mao nga lisod hinumdoman ang unang mga adlaw sa komunidad sa mga hardware hacker nga migamit og mass-produced nga PPE reaction, homemade ventilator ug uban pa. Apan, wala nato mahinumduman nga daghan kaayong mga pagsulay sa paghimo niining DIY oxygen concentrator atol sa inisyal nga hugna sa pagpalapad.
Tungod sa kayano ug kaepektibo sa disenyo nga gitawag og OxiKit, daw katingad-an nga wala na kitay nakita nga ingon niini nga mga aparato. Ang OxiKit naggamit og zeolite, usa ka porous nga mineral nga magamit isip molecular sieve. Ang gagmay nga mga beads giputos sa usa ka silindro nga hinimo sa mga tubo ug fitting sa PVC gikan sa usa ka tindahan sa hardware, ug konektado sa usa ka oil-free air compressor pinaagi sa usa ka pneumatic valve nga gikontrol sa daghang solenoid valves. Human sa pagpabugnaw sa copper tube coil, ang compressed air mapugos sa pag-agi sa usa ka zeolite column nga mas gusto nga magpabilin ang nitrogen samtang gitugotan ang oxygen nga moagi. Ang oxygen stream gibahin, ang usa ka bahin mosulod sa buffer tank, ug ang laing bahin mosulod sa outlet sa ikaduhang zeolite tower, diin ang napugos nga nasuhop nga nitrogen gipagawas. Gikontrol sa Arduino ang balbula aron puli-puli nga moagos ang gas balik-balik aron makahimo og 15 ka litro nga 96% nga puro nga oxygen kada minuto.
Ang OxiKit dili sama sa mga komersyal nga oxygen generator, busa dili kini hilom. Apan mas barato kini kaysa usa ka komersyal nga yunit, ug alang sa kadaghanan sa mga hacker, dali ra kini tukuron. Ang mga disenyo sa OxiKit pulos open source, apan namaligya sila og mga toolkit ug pipila ka lisod paliton nga mga piyesa ug mga consumable, sama sa zeolite. Maningkamot kami sa paghimo og sama niini tungod kay ang teknolohiya maayo kaayo. Ang pagbaton og high-flow oxygen source dili usab daotan nga ideya.
Ang 15 ka litro kada minuto daw impresibo kaayo. Kon hisgutan ang gidak-on, igo na kini aron masustiner ang kinabuhi sa 7 ka tawo ubos sa normal nga mga kahimtang (matag tawo @ 2 ka litro kada minuto).
Dugay na gyud ko gusto masayod unsaon ni pagtrabaho. Makapainteres. Murag halos nakalapas ni sa balaod sa thermodynamics, pero dili diay.
Tungod sa kadaghan sa oksiheno nga namugna, gusto nakong mahibal-an kung unsa ang mahitabo kung imong ibitay kini sa makina sa awto ug/o padak-on kini. Mahimong sama kini sa nitrite. Luwas ra kini, tungod kay mahimo nimo kini i-set up aron ang "puro" nga oksiheno nga namugna makonsumo dayon duol sa makina imbes nga tipigan bisan asa. Bisan pa, kinahanglan nako nga i-adjust una ang awto. Nag-backfired… "Daotan kini."
Sa akong hunahuna maayo kini para sa welding/brazing/pagputol sa oxygen/propane, oxygen/hydrogen o oxygen/acetylene.
Oo, human nako natan-aw kini nga video, gipagawas sa YT ang suggestion video ni Dalbor Farny bahin sa O2 concentrator. Ang katuyoan niini mao ang paghatag sa oxygen fuel torch nga iyang gikinahanglan para sa glass blowing lathe. Paghimo sa imong kaugalingong customized digital tube. Sa tinuud, unom niini ang maghiusa aron makahimo og 30 lpm O2.
Sa akong hunahuna ang 2-litro nga makina nga nagdagan sa pipila ka libo nga RPM mahimong mokonsumo sa 15-litro nga makina imbes nga 1 ka minuto. Apan, mahimo ba niini nga madugangan ang lebel sa oksiheno sa hangin nga mosulod sa igong lebel? Wala gyud ko kahibalo.
Ang nitrite makahatag og enerhiya tungod kay kini mopagawas og molekula sa nitroheno alang sa matag nadugta nga molekula sa nitrous oxide (kini magpabilin sa iyang gidaghanon samtang ang oksiheno gigamit), sama sa pagdugang niini sa epektibong konsentrasyon sa oksiheno (Ang pagpagawas mopagawas usab og kainit). Ang pagbomba sa puro nga oksiheno dili kaayo mapuslanon, tungod kay mawad-an ka gihapon og gidaghanon ug kinahanglan nga atubangon ang mga isyu nga mahimong mosilaob sa bloke sa makina.
Kinahanglan gyud nga mo-scale up ka. Ang 2-litro nga makina sa sakyanan nga may gikusgon nga 2500 rpm “moginhawa” og gibana-bana nga 2.5 cubic meters nga hangin kada minuto (21% O²). Kini mga 600 ka pilo kay sa tawo nga nagpahulay. Ang respiratory volume nga gikonsumo sa mga tawo mga 25% sa O², samtang ang respiratory volume nga gikonsumo sa mga sakyanan mga 90%…
Mosunog usab kini og init kaayo ug natunaw nga mga piston. Pinaagi sa pagkiling sa gisagol nga gasolina, makakuha ka og dugang kusog gikan sa bisan unsang makina. Apan ang piston matunaw tungod sa pagtaas sa kainit. Ang ubos nga sulud sa oksiheno makapugong sa pagkatunaw sa metal.
Ang ordinaryong mga makina sa sakyanan gipugngan sa pag-agos sa hangin ug makahatag og labing taas nga gahum kung masunog ang tanang oksiheno sa hangin. Kini makab-ot pinaagi sa gamay nga pagpayaman sa sagol, nga dili masunog ang pipila ka gasolina. Gawas kung gikinahanglan ang labing taas nga gahum, ang mga makina sa sakyanan kasagaran modagan nga gamay nga ikiling, tungod kay ang operasyon nga daghan og gasolina nagpasabot og pagkunhod sa ekonomiya sa gasolina ug dugang nga polusyon sa hydrocarbon.
Kon gusto nimong gamiton kini nga feature aron madugangan ang gahum, kinahanglan nimo ang usa ka paagi aron limbongan ang kompyuter sa makina sa pagdugang og usa ka piho nga porsyento sa gasolina sa parehas nga oras.
Kon imong mapadayon nga parehas ang air-fuel ratio, halos parehas kini sa pag-abli sa throttle og pipila lang ka porsyento.
Apan, kon molapas ka sa "pipila ka porsyento" (tinuyo nga dili klaro…), mahimo nimong maabot ang limitasyon sa abilidad sa ECU sa pagsabot kon pila ka hangin ang mosulod, o makontrol kon pila ka gasolina ang mogawas, o ma-set ang saktong ignition timing bisan unsa pa ang gikusgon ug airflow nga imong gigamit.
Ang gikusgon sa pag-agos nga gikinahanglan aron mabuhi ang usa ka tawo nagdepende pag-ayo sa ilang kondisyon! Ang 2 l/min sayon ​​ra. Daghang mga pasyente nga nanginahanglan og intensive care ang nanginahanglan og 15 l/min.
Pag-amping lang nga mahutdan og oksiheno. Ang taas nga konsentrasyon sa oksiheno makapahimo sa daghang mga butang nga dali masunog ug makapadali sa kusang pagkasunog sa daghang mga lana ug lubricant. Mao kini ang hinungdan ngano nga naggamit sila og oil-free compressors.
Kana, ug daghan pang uban nga "dili dayon masabtan" nga mga pamaagi sa pagproseso sa O2 makadaot kanimo, labi na ubos sa nagkagrabe nga presyur.
Kon nagdula ka og O2, mahimo nimong gamiton ang Oxygen Hacker's Companion ni Vance Harlow (ang mga nitrox divers basin naa na niini nga companion): http://www.airspeedpress.com/newoxyhacker.html
Wala ko kabalo sa libro, ang tiggamit ang naa, dili ang tuner. Apan, salamat sa imong pakisayran, mo-order ko og kopya sa higayon nga mahimong epektibo ang porma!
Oo, akong hisgutan. Ang failure mode sa PVC compressed air kay usa ka shrapnel explosion, busa bantayi pag-ayo kini nga mga pressure rating—samtang motaas ang diametro sa tubo, mokunhod usab ang pressure rating.
Sa sayong bahin sa dekada 1980, nagtrabaho ko sa usa ka kompanya sa pag-abang og mga kagamitan medikal nga nag-abang ug nagserbisyo sa mga Devilbiss oxygen generator. Niadtong panahona, kini nga mga yunit sama ra kadako sa usa ka gamay nga refrigerator sa beer. Klaro nakong nahinumduman ang kinaiya sa "hardware storage" sa internal nga istruktura niini. Nahinumdom pa ko nga ang sieve bed gihimo gamit ang 4-pulgada nga PVC pipe ug tabon, mao nga ang istruktura nga gihulagway niini nga proyekto nahiuyon sa nangaging makasaysayan (apan klaro nga praktikal) nga teknolohiya.
Ang compressor kay double-oscillating piston/diaphragm type, busa walay lana sa compressed air. Ang balbula sa ulo sa compressor kay nipis nga stainless steel nga tambo.
Ang stream sorting gihimo gamit ang mechanical timer, dili kinahanglan ang Arduino. Ang timer adunay synchronization (clock gear motor) nga nagmaneho sa shaft nga adunay daghang cam wheels. Usa ka micro switch nga nagsakay sa cam ang mopabuto sa solenoid valve, hinungdan nga ang gas molihok.
Ang pinakadakong kaaway niining mga makina mao ang taas nga humidity. Ang pagsuhop sa mga molekula sa tubig makaguba sa salaan.
Sa wala pa ko mobiya sa kompanya, nagsugod mi og palit og concentrator gikan sa kakompetensya sa Devilbiss (wala na ko kaila sa ngalan karon), ug ang kompanya nagpakita og dakong kalamboan. Gawas sa mas gamay ug mas hilom nga bag-ong concentrator, gihimo usab sa kompanya ang sieve bed gamit ang mga aluminum tube. Ang tubo gitabonan og plato nga adunay mga machined grooves para sa mga O-ring. Murag nahunahunaan nako ang full-threaded support nga naghiusa sa mga assembly. Ang bentaha niini nga disenyo mao nga kon gikinahanglan, ang bed mahimong ibulag ug ang materyal sa sieve mahimong ilisan. Giwagtang usab nila ang mga mechanical timer ug gipulihan kini og mga simpleng electronic device ug SSR aron ma-trigger ang mga solenoid.
Kinahanglan gyud nila ang paggamit og SCH40 piping (rated pressure nga 260psi @ 3″) ug klaro nga nasangkapan kini og 40psi safety valve ug 20-30psi regulator sa dili pa i-pressurize ang PVC, busa naa kini maayong safety factor. Dili ko sigurado kung unsaon kini ma-expose sa O2. Usba ang intensity.
Ang pagbuto sa SCH40 daghang pilo sa rated pressure—depende sa diametro. Ang 3-pulgada nga tubo gibana-bana nga 850 psi, ug ang 6-pulgada nga tubo gibana-bana nga 500 psi. Ang 1/2 pulgada hapit sa 2000 psi. Doble ang gidaghanon sa SCH80. Mao kini ang hinungdan nga ang mga PVC tennis launcher dili mobuto—sobra ra kaayo. Ang pagpadako niini ngadto sa 6 o 8 pulgada nga combustion chamber makadugang sa imong swerte. Apan sa kinatibuk-an, ang komunidad sa mga hacker lagmit nga mopakamenos sa kalig-on sa mga plastik nga tambak. https://www.pvcfittingsonline.com/resource-center/strength-of-pvc-pipe-with-strength-chart/
Interesado ko nga pakunhuran ang abilidad sa mga amateur sa paggamit og mga pabuto (ug posible ang kaputli). Ang merkado sa kalingawan kasagaran mopalit og mga retirado nga medical oxygen cylinder. Mao kana ang akong unang ideya, apan ang presyo sa kit + BOM milabaw pag-ayo sa presyo sa usa ka retirado nga medical unit.
Ang 2 ka litro nga makina sa sakyanan makakonsumo og 9,000 ka litro/minuto nga oksiheno (high speed), busa ang 15 ka litro/minuto nga oksiheno mga 600 ka pilo nga mas mubo. , Nindot kaayo ni nga device. Nakapalit kog daghang refurbished concentrators nga 5 ka litro kada minuto sa $300 matag usa (murag nagkataas ang presyo). Makaprodyus kini og 5 ka litro/minuto. Pipila ka gatos ka watts ang gigamit, busa gibanabana nga ang 9000 ka litro kada minuto (para lang sa kalingawan) nagkinahanglan og gibana-bana nga 360 kW (480 hp).
Kay ang ilang algorithm gisulat sa Berlin band. (Kwentaha ang usa ug makakuha ka og gold star.)
Tan-awa ang website sa kompanya… aw, medyo dili klaro ang mga detalye sa ilang tindahan, pero ibaligya nila nimo ang 5 ka libra sa $75.00. Busa atong tan-awon ang github. Ayaw. Walay BOM didto.
Naa mi open source electromechanical design nga makatudlo nimo unsaon paghimo niini imbes nga unsaon pagpuno niini. Gitawag nako kini nga usa ka lugar diin ang importanteng impormasyon nawala. Murag usa ka karakter nga nagpangurog sa iyang kilay… makaiikag kaayo.
Nahisgotan sa OxiKit sa usa ka komento sa usa sa ilang mga video (kadtong akong gi-link sa istorya, nga mao ang IIRC) nga kini sodium zeolite.
Sama sa ubang molecular sieve, imong sultihan ang tiggama kon para unsa ang imong gamit niini, dili para unsa kini. Kay parehas ra man sila, apan lahi ang aperture.
Ang mga O2 concentrator kasagaran mogamit og 13X zeolite 0.4 mm-0.8 mm o JLOX 101 zeolite, ang ikaduha mao ang pinakamahal. Sa pag-rebuild sa craigslist o2 concentrator, migamit ko og 13X. Kanunay nagsiga ang berde nga suga, busa ang kaputli sa o2 labing menos 94%.

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

Mahimo usab gamiton ang 5A (5 angstrom) molecular sieves. Sa akong hunahuna dili kini kaayo mapilian sa nitroheno, apan magamit gihapon kini.
Naay maayong animation sa Wikipedia nga makatabang nimo nga masabtan ang prinsipyo sa pagtrabaho sa device: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/76/Pressure_swing_adsorption_principle.svg I compressed air input A adsorption O oxygen Output D desorption E exhaust
Kon ang usa ka kolum sa zeolite hapit na mapuno sa nitroheno, ang tanang balbula balihon aron buhian ang nitroheno nga masuhop sa kolum.
Daghang salamat sa imong mubo nga pagpasabot. Dugay na kong nahibulong kon magamit ba ang nitrogen generator para sa mga DIY projects sa nitrogen welding sa balay. Busa, ang basura nga makuha gikan sa oxygen concentrator kay nitrogen ra gyud: perpekto, gamiton nako kini sa akong lead-free soldering station.
Sa tinuod lang, para sa mga bag-o pa lang, dako kaayog ikatabang ang pag-convert sa hangin ngadto sa puro nga oksiheno ug nitroheno. Gusto nakong mahibal-an kung magamit ba nimo ang "nitroheno" isip shielding gas para sa welding.
Para sa TIG (nailhan usab nga GTAW), tungod kay sensitibo kaayo ang plasma plume, dili ko sigurado. Ang argon gas kasagarang gigamit, usahay gamit ang gamay nga helium gas aron makasulod sa mga materyales sama sa aluminum ug titanium. Ang agos mga 6 hangtod 8l/min, nga mahimong dako ra kaayo para sa usa ka standard nga compressor.
Para sa welding, kinahanglan nga ang mga dagkong brand sa welding station namaligya og nitrogen shielding gas para sa Rohs production, apan ang presyo sa kit anaa sa taliwala sa 1-2k euros. Ang ilang flow rate mga 1l/min, nga angay kaayo para sa molecular sieves. Busa, atong tipunon ang pipila ka hardware ug maghimo og flux-free lead-free soldering sa balay!
Gusto sa mga welder nga magamit ang puro nga nitroheno isip shielding gas. Mas barato kini kaysa argon o mas barato nga helium. Subo lang, kini igo nga mo-react sa temperatura nga maabot sa arc ug lagmit nga makaporma og dili gusto nga mga nitride sa weld.
Gigamit kini sa pagwelding og shielding gas, apan gamay ra nga kantidad ang makausab sa mga kinaiya sa weld.
Klaro nga posible kini gamiton sa laser welding, apan bisan ang usa ka kompleto sa gamit nga fab mahimong wala niini nga function.
Busa, sa teyorya, labing menos usa ka PSA ang magamit sa pagpakunhod sa nitroheno, ug dayon laing PSA (gamit ang laing zeolite) aron pagpakunhod sa oksiheno, nga magbilin ug mas taas nga konsentrasyon sa mga substansiya nga dili oksiheno o nitroheno.
Kon sakto ka, nianang puntoha, akong gisugyot nga imong i-condense ang hangin ug dayon i-distill kini aron ibulag ang gas nga imong gusto/dili gusto.
@Foldi-Usa ka punto sa pagpilo kon bahin sa enerhiya nga gisulod ug gas nga gigawas. Uyon kaayo ko nga ang efficiency mas taas sa mas dako nga sukod kay magamit nimo ang evaporation para sa pre-cooling.
Apan sa gamay kaayong sukod, naa kay 1 ka compressor, 4 ka zeolite tower ug daghang electronic pressure valves ug ang inisyal nga presyo sa usa ka barato nga controller (The Brain), nga sa akong hunahuna mas barato.
Mahimo ni @irox pinaagi sa analohiya nga may kasiguroan, apan walay usa nga mogamit og 2 ka litro nga oksiheno ang dali nga mamatay/madaot kung dili makakuha og oksiheno. Alang sa pagtandi, ang among mga pasyente sa intensive care unit (ICU) nga adunay secondary high flow tungod sa COVID, makakuha og 45-55L kung ang FIO2 kay 60-90%. Kini ang among mga "stable" nga pasyente. Kung walay high flow, siguradong dali silang madaot, apan dili sila kaayo masakit nga kinahanglan kitang i-intubate. Makita nimo ang parehas o mas taas nga mga numero alang sa ubang mga pasyente sa ARDS o kadaghanan sa ubang mga sitwasyon nga nanginahanglan og mas dako nga nasal cannula kaysa sa usa ka conventional nasal cannula.
Para nako, ang paggamit niini usa ka espesyal nga butang. Kini makapadayon sa 2 ka pasyente sa presyur nga 6-8 L, nga usa ka lugar diin ang taas nga agos sa hangin gipaagi sa irradiated labaw sa conventional nasal cannula o NIPPV. Gusto nakong isulti nga kini epektibo kaayo alang sa usa ka gamay nga ospital nga adunay limitado nga suplay sa oksiheno, ug makahatag og serbisyo medikal sa mga pasyente nga adunay mga sakit nga laygay sa mubo nga panahon nga mga emerhensya.
Ang pasyente ba mokonsumo og 6 ka litro (o 45-55 ka litro) nga oksiheno kada minuto, o kini ba bahin nga nawala, gipagawas sa hangin o uban pa?
Ang akong kasinatian kay usa lang ka limitado nga life support system para sa mga himsog nga tawo (nga gikuha ang carbon dioxide ug mga 2 ka litro nga carbon dioxide ang gidugang kada tawo kada minuto), busa tungod sa kadaghan sa gamit niini sa medisina, dako kaayo ni nga tabang!
Importante nga hinumdoman nga nagakuha sila og oksiheno, tungod kay ang ilang mga baga naghuot kaayo kon mokuha og oksiheno. Busa, kon itandi sa teoretikal nga panginahanglan sa lawas sa tawo, ang gasto taas kaayo, kay sa tinuod lang, diyutay ra kaayo ang mga tawo nga mosulod.
Ambot lang kon ang tawo nga nagsulti mao ba ang nagdesinyo niini, apan dili kini motakdo sa iyang gihulagway. Ang mga molecular sieves ug zeolites dili makadakop sa N2, makadakop kini sa O2. Aron makuha ang N2, kinahanglan nimo ang usa ka nitrogen absorber, nga lahi kaayo nga hayop. Ang sieve makadakop sa O2 ubos sa pressure samtang ang nitrogen nagpadayon sa pag-agi. Kinahanglan nga husto kini, tungod kay kung imong buhian ang pressure ug gamiton kini aron ilabay ang N2 sa laing column, wala’y pulos nga sulayan nga tangtangon ang N2 gamit ang N2. Kini mga pressure swing adsorption units (PSA), kini molihok pinaagi sa pagdakop sa O2. Ang mas taas nga pressure ug mas dagkong mga silindro makahatag og mas taas nga efficiency (4 ka silindro adunay efficiency nga hangtod sa 85%). Kini mo-condense sa O2, apan dili kini molihok sama sa iyang giingon (o giingon sa artikulo).
Kinahanglan nimong ihatag ang gipangayo nga tinubdan sa impormasyon, kay mahimo nimong hingpit nga masuhop ang N2 sa 13X ug 5A zeolite molecular sieves. http://www.phys.ufl.edu/REU/2008/reports/magee.pdf
Gikumpirma usab sa artikulo sa Wikipedia PSA nga ang zeolite mosuhop og nitroheno. https://en.wikipedia.org/wiki/Pressure_swing_adsorption#Process
“Apan, mas barato kini kaysa usa ka komersyal nga yunit.” Tungod kay ang BOM milapas sa $1,000, lisod para nako ang pagsuporta niini nga pahayag. Ang presyo sa mga materyales para sa mga commercial concentrator sa panimalay (dili madaladala) nagkantidad og hapit 1/3, dali pangitaon, ug dili kinahanglan og trabaho. Nahibal-an ko nga maayo ang 17LPM, apan walay bisan kinsa gawas sa ospital ang mohangyo sa ingon nga trapiko. Bisan kinsa nga adunay ingon nga hangyo hapit na magpa-check out o magpa-intubate.
Oo, nindot kini nga proyekto, apan oo, ang pagka-epektibo niini gamay ra kaayo sa usa ka bahin. Sa Australia, ang bag-ong 10l/pm nga kagamitan mga $1500AUD lang. Kon ikonsiderar nga ang $1000 kay dolyar sa US, kini makapakunhod sa gasto sa pagpalit og bag-ong kagamitan.
Sa wala pa ang pandemya, nakapalit kog usa sa eBay sa presyo nga mga £160 nga may agos nga 1.5 ka litro kada minuto sa presyo nga 98%. Ug kini nga butang mas hilom kay niini! Niining paagiha, makatulog gyud ka.
Apan bisan pa niana, dako kaayo ni nga paningkamot. Ibutang kini sa kwarto tupad sa taas nga tubo aron malikayan ang kasaba ug peligro sa pagbuto…
Gusto kong mahibal-an kung posible ba nimo nga gamiton kini isip halos puro nga tinubdan sa nitroheno, sa mga protektadong palibot o bisan sa welding?
Kumusta man ang mga ligid nga puno og nitrogen? Kon atong hunahunaon ang bayad sa serbisyo, siguradong mahal kaayo ang nitrogen…
Ang sunod nga lakang mahimong makapainteres—kuhaa ang output niining concentrator ug ibulag ang 95% O2 + 5% Ar mixture. Mahimo kini pinaagi sa kinetic separation gamit ang CMS molecular sieve sa PSA system. Dayon i-set up ang 150 bar pump aron mapuno ang argon cylinder.
Karon, kinahanglan na lang nato og tawo nga mohimo sa proseso sa Linde sa balay aron malingaw gyud ta.
Pinaagi sa paggamit sa among website ug mga serbisyo, klaro kang miuyon sa among pagbutang sa performance, functionality ug advertising cookies. Pagkat-on og dugang