Zu sagen, dass seit Beginn der COVID-19-Pandemie im vergangenen Jahr viel passiert ist, wäre eine Untertreibung angesichts der dramatischen Ereignisse. Es ist kaum noch vorstellbar, wie die Anfänge der Hardware-Hacker-Community waren, die mit industriell gefertigter Schutzausrüstung, selbstgebauten Beatmungsgeräten und Ähnlichem reagierten. Man erinnert sich jedoch kaum daran, dass es in der Anfangsphase der Pandemie zahlreiche Versuche gab, einen Sauerstoffkonzentrator selbst zu bauen.
Angesichts der Einfachheit und Effektivität des OxiKit-Systems erscheint es verwunderlich, dass solche Geräte nicht häufiger zum Einsatz kommen. OxiKit nutzt Zeolith, ein poröses Mineral, das als Molekularsieb dient. Die winzigen Kügelchen sind in einen Zylinder aus PVC-Rohren und -Fittings aus dem Baumarkt gefüllt und über ein pneumatisches Ventil, das von mehreren Magnetventilen gesteuert wird, mit einem ölfreien Luftkompressor verbunden. Nach der Kühlung in der Kupferrohrspule wird die Druckluft durch eine Zeolithsäule gepresst, die Stickstoff bevorzugt zurückhält, während Sauerstoff durchgelassen wird. Der Sauerstoffstrom wird geteilt: Ein Teil gelangt in den Puffertank, der andere in den Auslass des zweiten Zeolithturms, wo der adsorbierte Stickstoff freigesetzt wird. Ein Arduino steuert das Ventil, um den Gasstrom abwechselnd hin und her zu leiten und so 15 Liter 96% reinen Sauerstoff pro Minute zu erzeugen.
OxiKit ist nicht so optimiert wie kommerzielle Sauerstoffgeneratoren und daher nicht besonders leise. Es ist jedoch deutlich günstiger als ein kommerzielles Gerät und für die meisten Bastler leicht nachzubauen. Die OxiKit-Baupläne sind alle Open Source, allerdings werden Bausätze und einige schwer erhältliche Teile und Verbrauchsmaterialien wie Zeolith verkauft. Wir werden versuchen, etwas Ähnliches zu bauen, da die Technologie so vielversprechend ist. Eine Sauerstoffquelle mit hohem Durchfluss ist zudem von Vorteil.
15 Liter pro Minute klingen sehr beeindruckend. Im Maßstab betrachtet, reicht das aus, um unter normalen Umständen das Leben von 7 Personen zu sichern (bei einem Verbrauch von 2 Litern pro Minute pro Person).
Ich wollte schon immer wissen, wie das funktioniert. Interessant. Es scheint fast gegen die Gesetze der Thermodynamik zu verstoßen, aber das ist nicht der Fall.
Bei so einer großen Menge Sauerstoff, die produziert wird, möchte ich wissen, was passiert, wenn man das Ding an einen Automotor anhängt und/oder es vergrößert. Es könnte ähnlich wie Nitrit wirken. Das wäre ziemlich sicher, da man es so einrichten kann, dass der produzierte „reine“ Sauerstoff direkt in der Nähe des Motors verbraucht wird, anstatt irgendwo gespeichert zu werden. Allerdings muss ich das Auto vorher anpassen. Fehlanzeige… „Das wird nicht gut gehen.“
Ich denke, es eignet sich gut zum Schweißen/Löten/Schneiden von Sauerstoff/Propan, Sauerstoff/Wasserstoff oder Sauerstoff/Acetylen.
Ja, nachdem ich dieses Video gesehen hatte, schlug mir YouTube Dalbor Farnys Video zum Thema Sauerstoffkonzentrator vor. Damit will er den Sauerstoffbrenner bauen, den er für seine Glasbläserdrehbank benötigt. Man kann sich sogar seine eigene, individuelle Digitalröhre herstellen. Sechs davon erzeugen zusammen 30 Liter Sauerstoff pro Minute.
Ich vermute, ein 2-Liter-Motor, der mit einigen tausend Umdrehungen pro Minute läuft, könnte den 15-Liter-Motor in weniger als einer Minute verbrauchen. Könnte das aber den Sauerstoffgehalt der Ansaugluft ausreichend erhöhen? Ich weiß es wirklich nicht.
Nitrit kann Energie liefern, da es für jedes zersetzte Lachgasmolekül ein Stickstoffmolekül freisetzt (es behält sein Volumen bei, während Sauerstoff verbraucht wird), und gleichzeitig die effektive Sauerstoffkonzentration erhöht (die Freisetzung erzeugt auch Wärme). Reiner Sauerstoff ist weniger vorteilhaft, da man dabei ebenfalls Volumen verliert und Probleme in Kauf nehmen muss, die zu einer Entzündung des Motorblocks führen könnten.
Sie müssen die Dimensionen deutlich vergrößern. Ein 2-Liter-Automotor mit einer Drehzahl von 2500 U/min „atmet“ etwa 2,5 Kubikmeter Luft pro Minute (21 % O₂). Das ist etwa das 600-Fache des Sauerstoffverbrauchs eines Menschen in Ruhe. Der menschliche Atemluftverbrauch liegt bei etwa 25 % O₂, während der von Autos verbrauchte Sauerstoffverbrauch bei etwa 90 % liegt…
Es verbrennt außerdem sehr heiß und lässt die Kolben schmelzen. Durch Kippen des Kraftstoffgemisches lässt sich zwar die Leistung jedes Motors steigern, doch die Kolben schmelzen aufgrund der erhöhten Hitze. Der geringere Sauerstoffgehalt verhindert das Schmelzen des Metalls.
Herkömmliche Automotoren sind durch den Luftdurchsatz begrenzt und erreichen ihre maximale Leistung, wenn sie den gesamten Sauerstoff der Luft verbrennen. Dies wird durch eine leichte Anreicherung des Gemisches erzielt, bei der ein Teil des Benzins unverbrannt bleibt. Sofern nicht die maximale Leistung benötigt wird, laufen Automotoren üblicherweise mit einem leicht angefetteten Gemisch, da ein zu fetter Betrieb zu höherem Kraftstoffverbrauch und stärkeren Kohlenwasserstoffemissionen führt.
Wenn Sie diese Funktion zur Leistungssteigerung nutzen möchten, benötigen Sie eine Möglichkeit, den Motorcomputer dazu zu bringen, gleichzeitig einen bestimmten Prozentsatz an Kraftstoff hinzuzufügen.
Wenn man das Luft-Kraftstoff-Verhältnis konstant halten kann, ist das ungefähr so, als würde man die Drosselklappe nur um wenige Prozent öffnen.
Wenn Sie jedoch „ein paar Prozent“ überschreiten (absichtlich vage formuliert…), kann es passieren, dass die Fähigkeit des Steuergeräts, die einströmende Luftmenge zu verstehen, die ausströmende Kraftstoffmenge zu steuern oder den korrekten Zündzeitpunkt einzustellen, unabhängig von der verwendeten Geschwindigkeit und dem Luftdurchsatz, an ihre Grenzen stößt.
Die zur Aufrechterhaltung des Lebens notwendige Durchflussrate hängt maßgeblich vom Zustand des Patienten ab! 2 l/min sind relativ einfach. Viele Patienten auf der Intensivstation benötigen 15 l/min.
Achten Sie unbedingt darauf, dass der Sauerstoff nicht ausgeht. Hohe Sauerstoffkonzentrationen können viele Stoffe entzündlich machen und die Selbstentzündung vieler Öle und Schmierstoffe begünstigen. Deshalb werden ölfreie Kompressoren verwendet.
Das und viele andere „nicht sofort intuitive“ O2-Verarbeitungsmethoden können Ihnen schaden, insbesondere unter zunehmendem Druck.
Wenn Sie mit O2 tauchen, können Sie Vance Harlows „Oxygen Hacker's Companion“ verwenden (Nitrox-Taucher haben dieses Programm möglicherweise bereits): http://www.airspeedpress.com/newoxyhacker.html
Ich kenne das Buch nicht, es liegt am Benutzer, nicht am Tuner. Vielen Dank für den Hinweis, ich werde mir ein Exemplar bestellen, sobald das Formular gültig ist!
Ja, ich werde es erwähnen. Die häufigste Fehlerursache bei PVC-Druckluftleitungen ist eine Splitterexplosion. Achten Sie daher genau auf die Druckangaben – mit zunehmendem Rohrdurchmesser sinkt der zulässige Druck.
Anfang der 1980er-Jahre arbeitete ich für eine Firma, die medizinische Geräte vermietete und wartete. Wir boten Devilbiss-Sauerstoffgeneratoren an. Damals waren diese Geräte nur so groß wie ein kleiner Bierkühlschrank. Ich erinnere mich noch gut an die einfache Konstruktion im Inneren. Das Siebbett bestand aus 4-Zoll-PVC-Rohren mit Deckel. Die in diesem Projekt beschriebene Konstruktion entspricht also der damaligen (und offensichtlich praktischen) Technik.
Der Kompressor ist ein Doppelkolben-/Membrankompressor, daher ist die Druckluft ölfrei. Das Ventil im Kompressorkopf ist ein dünnes Edelstahlventil.
Die Stromsortierung erfolgt mittels eines mechanischen Timers; ein Arduino ist nicht erforderlich. Der Timer verfügt über eine Synchronisierung (einen Getriebemotor), der eine Welle mit mehreren Nockenrädern antreibt. Ein auf der Nocke laufender Mikroschalter betätigt ein Magnetventil und bewirkt so die Gasbewegung.
Der größte Feind dieser Maschinen ist hohe Luftfeuchtigkeit. Die Adsorption von Wassermolekülen zerstört das Siebbett.
Kurz vor meinem Ausscheiden aus dem Unternehmen begannen wir mit der Übernahme eines Konzentrators von einem Konkurrenten von Devilbiss (dessen Name mir leider entfallen ist), und das Unternehmen hat seitdem große Fortschritte gemacht. Neben dem kleineren und leiseren neuen Konzentrator fertigte das Unternehmen auch das Siebbett aus Aluminiumrohren. Das Rohr ist mit einer Platte mit gefrästen Nuten für O-Ringe abgedeckt. Ich meine, es handelt sich um die durchgehende Gewindehalterung, die die Baugruppen zusammenhält. Der Vorteil dieser Konstruktion liegt darin, dass das Siebbett bei Bedarf getrennt und das Siebmaterial ausgetauscht werden kann. Außerdem wurden die mechanischen Zeitschaltuhren durch einfache elektronische Bauteile und SSRs zur Ansteuerung der Magnetventile ersetzt.
Sie benötigen SCH40-Rohrleitungen (Nenndruck 260 psi bei 3 Zoll) und sind offensichtlich mit einem 40-psi-Sicherheitsventil und einem 20-30-psi-Regler ausgestattet, bevor das PVC unter Druck gesetzt wird. Dadurch ist ein hoher Sicherheitsfaktor gewährleistet. Es ist unklar, wie die Sauerstoffbelastung die Intensität beeinflussen wird.
Der Berstdruck von SCH40-Rohren ist um ein Vielfaches höher als der Nenndruck – abhängig vom Durchmesser. Ein 3-Zoll-Rohr hält etwa 850 psi stand, ein 6-Zoll-Rohr etwa 500 psi. Ein 1/2-Zoll-Rohr erreicht fast 2000 psi. Bei SCH80-Rohren ist der Berstdruck doppelt so hoch. Deshalb explodieren PVC-Tennisballschleudern nicht – es gibt einfach zu viele. Eine Vergrößerung der Brennkammer auf 6 oder 8 Zoll erhöht die Wahrscheinlichkeit einer Explosion. Generell unterschätzt die Bastler-Community jedoch die Festigkeit von Kunststoffrohren deutlich. https://www.pvcfittingsonline.com/resource-center/strength-of-pvc-pipe-with-strength-chart/
Ich wäre daran interessiert, die Möglichkeiten von Amateuren zur Verwendung von Feuerwerkskörpern (und möglicherweise deren Reinheit) einzuschränken. Der Hobby-Markt kauft üblicherweise ausgediente medizinische Sauerstoffflaschen. Das war meine erste Idee, aber die Kosten für das Set und die Materialliste überstiegen den Preis einer ausgedienten medizinischen Sauerstoffflasche bei Weitem.
Ein 2-Liter-Automotor kann bei hoher Drehzahl 9.000 Liter Sauerstoff pro Minute verbrauchen, daher ist der Verbrauch bei 15 Litern pro Minute etwa 600-mal geringer. Das ist ein cooles Gerät. Ich habe mehrere generalüberholte Sauerstoffkonzentratoren mit einer Leistung von 5 Litern pro Minute für je 300 Dollar gekauft (der Preis scheint zu steigen). Er produziert 5 Liter pro Minute. Da einige hundert Watt verbraucht werden, lässt sich hochrechnen, dass 9.000 Liter pro Minute (nur zum Spaß) etwa 360 kW (480 PS) benötigen.
Weil ihr Algorithmus von der Berliner Band geschrieben wurde. (Berechnen Sie ihn selbst und Sie erhalten einen goldenen Stern.)
Schau dir die Website der Firma an… die Spezifikationen im Shop sind etwas ungenau, aber sie verkaufen dir 5 Pfund für 75 Dollar. Schauen wir uns also GitHub an. Tu es nicht. Dort gibt es keine Stückliste.
Wir haben eine Open-Source-Elektromechanik-Konstruktion, die Ihnen den Bau erklärt, aber nicht die Befüllung. Ich nenne das einen Punkt, an dem wichtige Informationen fehlen. Es ist, als würde eine Figur die Augenbrauen hochziehen … faszinierend.
OxiKit erwähnte in einem Kommentar zu einem ihrer Videos (genauer gesagt zu dem, auf das ich in der Geschichte verlinkt habe, wenn ich mich recht erinnere), dass es sich um Natriumzeolith handelt.
Wie bei jedem anderen Molekularsieb geben Sie dem Hersteller den Verwendungszweck an, nicht den eigentlichen Verwendungszweck. Denn es handelt sich um dasselbe Produkt, nur die Porengröße ist unterschiedlich.
Sauerstoffkonzentratoren verwenden üblicherweise 13X-Zeolith (0,4–0,8 mm) oder JLOX 101-Zeolith, wobei letzterer am teuersten ist. Beim Wiederaufbau des über Craigslist erworbenen Sauerstoffkonzentrators habe ich 13X-Zeolith verwendet. Die grüne Kontrollleuchte leuchtet dauerhaft, was auf eine Sauerstoffreinheit von mindestens 94 % hindeutet.

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

5Å-Molekularsiebe (5 Ångström) können ebenfalls verwendet werden. Ich glaube, sie sind weniger selektiv für Stickstoff, aber sie können trotzdem eingesetzt werden.
Auf Wikipedia gibt es eine gute Animation, die Ihnen anschaulich das Funktionsprinzip des Geräts erklärt: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/76/Pressure_swing_adsorption_principle.svg I Druckluftzufuhr A Adsorption O Sauerstoffzufuhr D Desorption E Abfuhr
Wenn eine Zeolithsäule fast vollständig mit Stickstoff gefüllt ist, werden alle Ventile umgedreht, um den von der Säule adsorbierten Stickstoff freizusetzen.
Vielen Dank für Ihre kurze Erklärung. Ich habe mich schon immer gefragt, ob man den Stickstoffgenerator auch für Heimwerkerprojekte zum Stickstoffschweißen verwenden kann. Da das Abfallprodukt des Sauerstoffkonzentrators im Grunde Stickstoff ist, ist das perfekt, ich werde ihn in meiner bleifreien Lötstation verwenden.
Für Hobby-Schweißer ist es in der Tat sehr nützlich, Luft in nahezu reinen Sauerstoff und nahezu reinen Stickstoff umwandeln zu können. Ich möchte wissen, ob man „nahezu reinen Stickstoff“ als Schutzgas beim Schweißen verwenden kann.
Beim WIG-Schweißen (auch GTAW genannt) bin ich mir aufgrund der hohen Empfindlichkeit der Plasmafahne nicht sicher. Hauptsächlich wird Argon verwendet, manchmal mit etwas Helium, um in Materialien wie Aluminium und Titan einzudringen. Der Durchfluss beträgt etwa 6 bis 8 l/min, was für einen Standardkompressor zu hoch sein könnte.
Fürs Schweißen ist es wichtig zu wissen, dass alle großen Hersteller von Schweißstationen Stickstoff-Schutzgas für die RoHS-konforme Fertigung anbieten. Allerdings kostet ein Set zwischen 1.000 und 2.000 Euro. Die Durchflussrate liegt bei etwa 1 l/min, was für Molekularsiebe sehr gut geeignet ist. Also, lasst uns die nötige Ausrüstung zusammenbauen und zu Hause flussmittel- und bleifrei löten!
Schweißer möchten reinen Stickstoff als Schutzgas verwenden können. Er ist günstiger als Argon oder das ebenfalls günstigere Helium. Leider ist er bei der vom Lichtbogen erreichten Temperatur ausreichend reaktiv und neigt zur Bildung unerwünschter Nitride in der Schweißnaht.
Es wird als Schweißschutzgas verwendet, aber schon eine geringe Menge kann die Eigenschaften der Schweißnaht verändern.
Die Verwendung beim Laserschweißen ist offensichtlich machbar, aber selbst eine gut ausgestattete Fertigungsanlage verfügt möglicherweise nicht über diese Funktion.
Theoretisch kann daher mindestens ein PSA zur Reduktion von Stickstoff verwendet werden, und anschließend ein weiteres PSA (unter Verwendung eines anderen Zeoliths) zur Reduktion von Sauerstoff, wodurch eine höhere Konzentration an Substanzen entsteht, die weder Sauerstoff noch Stickstoff sind.
Wenn Sie Recht haben, schlage ich Ihnen zu diesem Zeitpunkt vor, die Luft zu kondensieren und sie dann zu destillieren, um das gewünschte/unerwünschte Gas abzutrennen.
@Foldi – Ein wichtiger Punkt hinsichtlich Energieeintrag und Gasausstoß. Ich stimme vollkommen zu, dass die Effizienz im größeren Maßstab deutlich höher sein wird, da man die Verdunstung zur Vorkühlung nutzen kann.
Aber im sehr kleinen Maßstab benötigen Sie 1 Kompressor, 4 Zeolithtürme und eine Reihe elektronischer Druckventile sowie die anfänglichen Kosten für einen günstigen Controller (das Gehirn), die meiner Meinung nach geringer ausfallen werden.
@irox kann dies mit Sicherheit analogisieren, aber niemand, der 2 Liter Sauerstoff pro Tag erhält, wird ohne Sauerstoffzufuhr schnell sterben oder sich in einem schlechten Zustand befinden. Zum Vergleich: Unsere Intensivpatienten mit sekundärem High-Flow aufgrund von COVID-19 erhalten 45–55 Liter Sauerstoff bei einer FiO2 von 60–90 %. Diese Patienten sind stabil. Ohne High-Flow verschlechtert sich ihr Zustand zwar schnell, aber sie sind nicht so schwer erkrankt, dass eine Intubation notwendig wird. Ähnliche oder höhere Werte finden sich bei anderen ARDS-Patienten oder in den meisten anderen Situationen, die eine größere Nasenkanüle als eine herkömmliche erfordern.
Für mich stellt die Anwendung eine Nischenlösung dar. Damit lassen sich zwei Patienten mit einem Druck von 6-8 l/min versorgen, was im Vergleich zu herkömmlichen Nasenkanülen oder nichtinvasiver Beatmung (NIPPV) einen deutlich höheren Sauerstofffluss ermöglicht. Ich möchte betonen, dass dieses System für kleine Krankenhäuser mit begrenzter Sauerstoffversorgung sehr effektiv ist und Patienten mit chronischen Erkrankungen in kurzfristigen Notfallsituationen medizinische Hilfe leisten kann.
Verbraucht der Patient 6 Liter (oder 45-55 Liter) Sauerstoff pro Minute, oder geht ein Teil davon verloren, etwa durch Ausatmen in die Umgebung?
Mein Hintergrund/meine Erfahrung beschränkt sich auf ein begrenztes Lebenserhaltungssystem für gesunde Menschen (bei dem Kohlendioxid entfernt und pro Person und Minute etwa 2 Liter Kohlendioxid hinzugefügt werden), daher ist dies dank der zahlreichen medizinischen Anwendungsmöglichkeiten eine echte Offenbarung!
Es ist wichtig zu bedenken, dass sie Sauerstoff benötigen, da ihre Lungen bei der Sauerstoffzufuhr stark eingeschränkt sind. Daher sind die Kosten im Vergleich zum theoretischen Bedarf des menschlichen Körpers sehr hoch, da in der Praxis nur sehr wenige Menschen teilnehmen.
Ich weiß nicht, ob der Sprecher auch der Entwickler war, aber seine Beschreibung passt nicht dazu. Molekularsiebe und Zeolithe binden keinen Stickstoff (N₂), sondern Sauerstoff (O₂). Um N₂ abzuscheiden, benötigt man einen Stickstoffabsorber, der völlig anders funktioniert. Das Sieb fängt den Sauerstoff unter Druck ab, während der Stickstoff ungehindert hindurchströmen kann. Das muss stimmen, denn wenn man den Druck ablässt und den Stickstoff in eine andere Säule leitet, macht es keinen Sinn, ihn mit Stickstoff zu entfernen. Es handelt sich dabei um Druckwechseladsorptionsanlagen (PSA), die Sauerstoff binden. Höherer Druck und größere Zylinder ermöglichen eine höhere Effizienz (vier Zylinder erreichen bis zu 85 %). Zwar kondensiert das System Sauerstoff, aber es funktioniert nicht so, wie er (oder der Artikel) es beschreibt.
Sie müssen die angeforderte Informationsquelle angeben, da N₂ durchaus an 13X- und 5A-Zeolith-Molekularsieben adsorbiert werden kann. http://www.phys.ufl.edu/REU/2008/reports/magee.pdf
Der Wikipedia-Artikel zur Druckwechseladsorption bestätigt ebenfalls, dass Zeolith Stickstoff absorbiert. https://en.wikipedia.org/wiki/Pressure_swing_adsorption#Process
„Allerdings ist es deutlich günstiger als ein kommerzielles Gerät.“ Da die Materialkosten über 1.000 US-Dollar liegen, kann ich diese Aussage nur schwer bestätigen. Die Materialkosten für stationäre, gewerbliche Sauerstoffkonzentratoren für den Hausgebrauch betragen etwa ein Drittel, die benötigten Teile sind leicht zu beschaffen und erfordern keine Montage. Ich weiß, 17 Liter pro Minute sind beeindruckend, aber niemand außerhalb des Krankenhauses wird eine solche Kapazität anfordern. Wer so etwas verlangt, ist kurz vor dem Ausscheiden aus dem Krankenhaus oder muss intubiert werden.
Ja, das ist ein cooles Projekt, aber ja, seine Wirtschaftlichkeit ist bis zu einem gewissen Grad vernachlässigbar. In Australien kostet die neue Anlage mit einer Kapazität von 10 l/min nur etwa 1500 AUD. Geht man davon aus, dass 1000 AUD US-Dollar sind, reduziert dies die Anschaffungskosten der neuen Anlage.
Vor der Pandemie habe ich mir so ein Teil auf eBay für etwa 160 Pfund gekauft. Es hatte einen Durchfluss von 1,5 Litern pro Minute und einen Filterwechsel von 98 %. Und dieses hier ist viel leiser! Damit kann man wirklich gut einschlafen.
Allerdings ist das ein enormer Aufwand. Stellen Sie es in den Raum neben das lange Rohr, um Lärm- und Explosionsgefahren zu vermeiden…
Ich möchte wissen, ob es möglich ist, es als nahezu reine Stickstoffquelle in Schutzgasatmosphären oder sogar beim Schweißen zu verwenden?
Wie sieht es mit stickstoffgefüllten Reifen aus? Angesichts der Gebühren, die für diesen Service verlangt werden, muss Stickstoff sehr teuer sein…
Der nächste Schritt könnte interessant sein: Man nutzt den Ausgang dieses Konzentrators und trennt ein Gemisch aus 95 % O₂ und 5 % Ar ab. Dies kann durch kinetische Trennung mit dem CMS-Molekularsieb im PSA-System erfolgen. Anschließend wird eine 150-bar-Pumpe zum Befüllen der Argonflasche angeschlossen.
Jetzt brauchen wir nur noch jemanden, der den Linde-Prozess zu Hause durchführt, um richtig explosiven Spaß zu haben.
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