Dire que beaucoup de choses se sont passées depuis le début de la pandémie de COVID-19 est un euphémisme. Ces événements ont été si marquants qu'il est difficile de se souvenir des débuts de la communauté des bidouilleurs qui utilisaient des équipements de protection individuelle (EPI) produits en masse, fabriquaient des respirateurs artisanaux, etc. On a cependant oublié les nombreuses tentatives de construction de concentrateurs d'oxygène DIY lors de la phase initiale d'expansion.
Compte tenu de la simplicité et de l'efficacité du dispositif OxiKit, il est surprenant que ce type d'appareil ne soit pas plus répandu. OxiKit utilise de la zéolite, un minéral poreux pouvant servir de tamis moléculaire. Les microbilles sont conditionnées dans un cylindre fabriqué à partir de tubes et de raccords en PVC disponibles dans le commerce, et reliées à un compresseur d'air sans huile par une vanne pneumatique commandée par plusieurs électrovannes. Après refroidissement dans un serpentin en cuivre, l'air comprimé est forcé de traverser une colonne de zéolite qui retient préférentiellement l'azote tout en laissant passer l'oxygène. Le flux d'oxygène est divisé : une partie entre dans le réservoir tampon, et l'autre partie est évacuée par la sortie de la seconde colonne de zéolite, où l'azote adsorbé est libéré. ​​La carte Arduino pilote la vanne pour faire circuler alternativement le gaz dans les deux sens et produire ainsi 15 litres d'oxygène pur à 96 % par minute.
L'OxiKit n'est pas optimisé comme les générateurs d'oxygène commerciaux et n'est donc pas particulièrement silencieux. Cependant, il est bien moins cher qu'un modèle du commerce et, pour la plupart des bricoleurs, sa construction est simple. Les schémas OxiKit sont tous open source, mais la société propose des kits d'outils ainsi que certaines pièces et consommables difficiles à trouver, comme la zéolite. Nous allons essayer de construire un appareil similaire, car la technologie est vraiment intéressante. Disposer d'une source d'oxygène à haut débit est également une bonne idée.
Un débit de 15 litres par minute est impressionnant. À l'échelle de l'entreprise, cela suffit à assurer la survie de 7 personnes dans des conditions normales (à raison de 2 litres par personne et par minute).
J'ai toujours voulu savoir comment ça fonctionne. C'est intéressant. Cela semble presque enfreindre les lois de la thermodynamique, mais ce n'est pas le cas.
Avec une telle quantité d'oxygène produite, je me demande ce qui se passerait si on installait ce dispositif sur un moteur de voiture et/ou si on l'agrandissait. L'effet pourrait être similaire à celui du nitrite. Ce serait assez sûr, car on pourrait faire en sorte que l'oxygène « pur » produit soit consommé immédiatement près du moteur au lieu d'être stocké. Cependant, il faudrait d'abord que je règle le problème sur la voiture. Raté… « Ça va mal tourner. »
Je pense que c'est bien pour le soudage/brasage/découpage à l'oxygène/propane, à l'oxygène/hydrogène ou à l'oxygène/acétylène.
Oui, après avoir visionné cette vidéo, YouTube m'a proposé la vidéo de Dalbor Farny sur le concentrateur d'oxygène. L'objectif est de fournir l'oxygène nécessaire à son tour de soufflage de verre. Fabriquez votre propre tube numérique personnalisé. En fait, six de ces tubes combinés produisent 30 l/min d'O2.
J'imagine qu'un moteur de 2 litres tournant à quelques milliers de tours par minute pourrait consommer le moteur de 15 litres en une minute au lieu d'une minute. Cependant, cela pourrait-il augmenter le niveau d'oxygène dans l'air d'admission à un niveau suffisant ? Je n'en sais rien.
Le nitrite peut fournir de l'énergie car il libère une molécule d'azote pour chaque molécule d'oxyde nitreux décomposée (son volume reste constant malgré la consommation d'oxygène), tout en augmentant la concentration effective d'oxygène (cette libération dégage également de la chaleur). Injecter de l'oxygène pur n'est pas aussi avantageux, car on observe toujours une perte de volume et il faut gérer les risques d'inflammation du bloc-moteur.
Il va falloir revoir vos ambitions à la hausse. Un moteur de voiture de 2 litres tournant à 2 500 tr/min aspire environ 2,5 mètres cubes d'air par minute (21 % d'O₂). C'est environ 600 fois plus qu'un être humain au repos. Le volume respiratoire consommé par les humains représente environ 25 % de l'O₂, tandis que celui des voitures atteint environ 90 %.
Il provoque également une combustion très chaude et des pistons en fusion. En inclinant le mélange air-carburant, on peut obtenir plus de puissance de n'importe quel moteur. Cependant, le piston risque de fondre sous l'effet de la chaleur. La faible teneur en oxygène empêche le métal de fondre.
Les moteurs de voiture classiques sont limités par le flux d'air et produisent leur puissance maximale lorsqu'ils brûlent tout l'oxygène de l'air. Ceci est obtenu en enrichissant légèrement le mélange, ce qui empêche la combustion complète de l'essence. À moins que la puissance maximale ne soit requise, les moteurs de voiture fonctionnent généralement avec un mélange légèrement enrichi, car un fonctionnement riche en carburant entraîne une surconsommation et une augmentation des émissions d'hydrocarbures.
Si vous souhaitez utiliser cette fonction pour augmenter la puissance, vous devez trouver un moyen de tromper le calculateur moteur afin qu'il ajoute simultanément un certain pourcentage de carburant.
Si vous parvenez à maintenir le rapport air-carburant constant, cela revient à peu près à n'ouvrir les gaz que de quelques pourcents.
Cependant, si vous dépassez « quelques pour cent » (ambiguïté intentionnelle…), vous risquez d’atteindre la limite de la capacité du calculateur à comprendre la quantité d’air qui entre, à contrôler la quantité de carburant qui sort ou à régler le bon calage d’allumage, quelles que soient la vitesse et le débit d’air utilisés.
Le débit sanguin nécessaire au maintien en vie d'une personne dépend largement de son état ! 2 l/min est un débit relativement simple. De nombreux patients nécessitant des soins intensifs requièrent 15 l/min.
Attention toutefois à ne pas manquer d'oxygène. Une forte concentration d'oxygène peut rendre de nombreux matériaux inflammables et favoriser la combustion spontanée de nombreuses huiles et lubrifiants. C'est pourquoi on utilise des compresseurs sans huile.
Cela, ainsi que de nombreuses autres méthodes de traitement de l'O2 « qui ne sont pas immédiatement intuitives », peuvent vous nuire, surtout sous une pression croissante.
Si vous utilisez l'oxygène, vous pouvez utiliser le guide Oxygen Hacker's Companion de Vance Harlow (les plongeurs au nitrox le possèdent peut-être déjà) : http://www.airspeedpress.com/newoxyhacker.html
Je ne connais pas le livre, c'est l'utilisateur qui pose problème, pas le préparateur. Merci quand même pour votre référence, je commanderai un exemplaire dès que le formulaire sera disponible !
Oui, je le mentionnerai. Le mode de défaillance des tuyaux en PVC à air comprimé est l'explosion par éclats, il faut donc bien vérifier ces valeurs de pression : plus le diamètre du tuyau augmente, plus la pression admissible diminue.
Au début des années 1980, je travaillais pour une société de location de matériel médical qui louait et entretenait des générateurs d'oxygène Devilbiss. À l'époque, ces appareils étaient de la taille d'un petit réfrigérateur à bière. Je me souviens très bien de leur structure interne, conçue comme un espace de rangement pour le matériel. Je me souviens encore que le lit filtrant était constitué de tuyaux en PVC de 10 cm de diamètre et d'un couvercle ; la structure décrite dans ce projet est donc conforme à une technologie ancienne (mais manifestement pratique).
Le compresseur est un modèle à double piston oscillant et à membrane, ce qui garantit l'absence d'huile dans l'air comprimé. La soupape située dans la tête du compresseur est une fine lamelle en acier inoxydable.
Le tri du flux est effectué par une minuterie mécanique ; aucun Arduino n'est nécessaire. La minuterie est équipée d'un système de synchronisation (moteur à engrenages) qui entraîne un arbre muni de plusieurs cames. Un micro-interrupteur monté sur une came actionne une électrovanne, ce qui provoque la circulation du gaz.
Le principal ennemi de ces machines est l'humidité élevée. L'adsorption des molécules d'eau détruit le lit filtrant.
Juste avant mon départ de l'entreprise, nous avons commencé à acquérir un concentrateur auprès d'un concurrent de Devilbiss (dont le nom m'échappe désormais), et l'entreprise a réalisé d'importants progrès. Outre le nouveau concentrateur, plus compact et plus silencieux, elle a également conçu le lit de tamisage à l'aide de tubes en aluminium. Le tube est recouvert d'une plaque usinée avec des rainures pour les joints toriques. Il me semble qu'il s'agit du support fileté qui assure l'assemblage. L'avantage de cette conception réside dans la possibilité de séparer le lit et de remplacer le matériau de tamisage si nécessaire. Ils ont également supprimé les minuteries mécaniques et les ont remplacées par de simples dispositifs électroniques et des relais statiques (SSR) pour actionner les électrovannes.
Ils nécessitent l'utilisation de tuyauterie SCH40 (pression nominale de 260 psi à 3 pouces) et sont clairement équipés d'une soupape de sécurité de 40 psi et d'un régulateur de 20 à 30 psi avant la mise sous pression du PVC, ce qui assure une bonne marge de sécurité. Je ne sais pas comment ils seront exposés à l'oxygène. Modifiez l'intensité.
La pression d'éclatement d'un tuyau SCH40 est bien supérieure à sa pression nominale, selon son diamètre. Un tuyau de 3 pouces a une pression d'éclatement d'environ 850 psi, et un tuyau de 6 pouces d'environ 500 psi. Un tuyau de 1/2 pouce atteint presque 2 000 psi, soit le double de celle d'un tuyau SCH80. C'est pourquoi les lanceurs de balles de tennis en PVC n'explosent pas : il y en a trop. Agrandir leur chambre de combustion à 6 ou 8 pouces augmentera vos chances de succès. Mais en général, la communauté des bricoleurs a tendance à sous-estimer considérablement la résistance des tuyaux en plastique. https://www.pvcfittingsonline.com/resource-center/strength-of-pvc-pipe-with-strength-chart/
Je souhaiterais limiter l'accès des amateurs aux feux d'artifice (et peut-être réduire leur pureté). Le marché des loisirs créatifs achète généralement des bouteilles d'oxygène médicales hors service. C'était mon idée de départ, mais le coût du kit et de la nomenclature dépassait largement celui d'une bouteille d'oxygène médicale usagée.
Un moteur de voiture de 2 litres peut consommer 9 000 litres d'oxygène par minute (à plein régime), donc 15 litres par minute, c'est environ 600 fois moins. C'est un appareil intéressant. J'ai acheté plusieurs concentrateurs d'oxygène reconditionnés de 5 litres par minute pour 300 $ chacun (le prix semble augmenter). Ils produisent 5 litres par minute. Quelques centaines de watts sont utilisés, donc on peut extrapoler que 9 000 litres par minute (à des fins purement récréatives) nécessitent environ 360 kW (480 ch).
Parce que leur algorithme a été écrit par le groupe berlinois. (Réussissez-en un et vous aurez une médaille !)
Jetez un œil au site web de l'entreprise… Bon, les spécifications sur leur site sont un peu vagues, mais ils vous vendront 5 livres pour 75 $. Alors, regardons GitHub. N'y allez pas. Il n'y a pas de nomenclature.
Nous avons un schéma électromécanique open source qui explique comment le construire, et non comment le remplir. C'est un domaine où il manque des informations essentielles. C'est comme si un personnage levait les sourcils… c'est fascinant.
OxiKit a mentionné dans un commentaire sur l'une de leurs vidéos (celle que j'ai mentionnée dans l'article, si je me souviens bien) qu'il s'agit de zéolite sodique.
Comme pour tout tamis moléculaire, vous indiquez au fabricant l'usage que vous souhaitez en faire, et non sa fonction première. Car il s'agit du même produit, seule la taille des mailles diffère.
Les concentrateurs d'oxygène utilisent généralement de la zéolite 13X (0,4 à 0,8 mm) ou de la zéolite JLOX 101, cette dernière étant la plus chère. Lors de la remise en état du concentrateur d'oxygène trouvé sur Craigslist, j'ai utilisé de la zéolite 13X. Le voyant vert reste allumé, ce qui indique une pureté d'oxygène d'au moins 94 %.

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

On peut également utiliser des tamis moléculaires 5A (5 angströms). Je crois qu'ils sont moins sélectifs pour l'azote, mais ils restent utilisables.
Une animation intéressante sur Wikipédia permet de comprendre intuitivement le principe de fonctionnement de l'appareil : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/76/Pressure_swing_adsorption_principle.svg I Air comprimé : entrée ; A Adsorption ; O Oxygène : sortie ; D Désorption ; E Évacuation
Lorsqu'une colonne de zéolite est presque pleine d'azote, toutes les vannes sont ouvertes pour libérer l'azote adsorbé par la colonne.
Merci beaucoup pour votre brève explication. Je me suis toujours demandé si le générateur d'azote pouvait servir pour des projets de soudage à l'azote à domicile. Le rejet du concentrateur d'oxygène étant essentiellement de l'azote, c'est parfait ! Je l'utiliserai dans ma station de soudage sans plomb.
En effet, pour les amateurs, il est très utile de pouvoir convertir l'air en oxygène quasi pur et en azote quasi pur. Je voudrais savoir si l'on peut utiliser l'azote quasi pur comme gaz de protection pour le soudage.
Pour le soudage TIG (également appelé GTAW), la sensibilité du plasma étant très élevée, je ne suis pas certain. On utilise principalement de l'argon, parfois avec un peu d'hélium pour pénétrer dans des matériaux comme l'aluminium et le titane. Le débit est d'environ 6 à 8 l/min, ce qui peut être trop important pour un compresseur standard.
Pour le soudage, il est à noter que les principales marques de stations de soudage proposent toutes du gaz de protection à l'azote conforme à la norme RoHS, mais le prix du kit se situe entre 1 000 et 2 000 euros. Leur débit est d'environ 1 l/min, ce qui est parfaitement adapté aux tamis moléculaires. Alors, assemblons le matériel nécessaire et réalisons du soudage sans flux et sans plomb à la maison !
Les soudeurs souhaitent utiliser de l'azote pur comme gaz de protection. Il est moins cher que l'argon ou l'hélium, eux aussi moins coûteux. Malheureusement, sa réactivité est telle à la température de l'arc qu'il a tendance à former des nitrures indésirables dans la soudure.
Il est utilisé comme gaz de protection pour le soudage, mais une petite quantité suffit à modifier les caractéristiques de la soudure.
Bien entendu, son utilisation est envisageable en soudage laser, mais même une usine de fabrication bien équipée peut ne pas disposer de cette fonction.
Par conséquent, en théorie, au moins un PSA peut être utilisé pour réduire l'azote, puis un autre PSA (utilisant une autre zéolite) pour réduire l'oxygène, laissant une concentration plus élevée de substances qui ne sont ni de l'oxygène ni de l'azote.
Lorsque vous aurez raison, je vous suggère alors de condenser l'air puis de le distiller pour séparer le gaz souhaité/indésirable.
@Foldi-A Point de pliage en termes d'énergie consommée et de gaz produit. Je suis tout à fait d'accord : l'efficacité sera bien meilleure à plus grande échelle grâce à l'évaporation pour le pré-refroidissement.
Mais à très petite échelle, vous aurez 1 compresseur, 4 tours de zéolite et un tas de vannes de pression électroniques, ainsi que le coût initial d'un contrôleur bon marché (le cerveau), qui, je pense, sera moindre.
@irox peut certainement le faire par analogie, mais personne sous 2 litres d'oxygène ne décédera ou ne verra son état se détériorer rapidement sans oxygène. À titre de comparaison, nos patients en soins intensifs, nécessitant un débit élevé secondaire en raison de la COVID-19, reçoivent 45 à 55 litres d'oxygène lorsque leur FiO2 est comprise entre 60 et 90 %. Ce sont nos patients « stables ». Sans débit élevé, leur état se détériorera certainement rapidement, mais ils ne seront pas suffisamment gravement atteints pour nécessiter une intubation. On observe des valeurs similaires, voire supérieures, chez les autres patients atteints de SDRA ou dans la plupart des situations nécessitant une canule nasale de plus gros calibre qu'une canule nasale conventionnelle.
À mon avis, son utilisation est très spécifique. Ce dispositif permet de maintenir deux patients à une pression de 6 à 8 L, ce qui représente un débit élevé supérieur à celui des canules nasales classiques ou de la VNI. Je tiens à souligner son efficacité dans les petits hôpitaux disposant de ressources en oxygène limitées, et sa capacité à prendre en charge des patients atteints de maladies chroniques lors d'urgences de courte durée.
Le patient consomme-t-il 6 litres (ou 45 à 55 litres) d'oxygène par minute, ou une partie est-elle perdue, expirée dans l'environnement ou autre ?
Mon expérience se limite à un système de maintien en vie rudimentaire pour les personnes en bonne santé (avec élimination du dioxyde de carbone et ajout d'environ 2 litres de dioxyde de carbone par personne et par minute), donc grâce au nombre d'utilisations médicales, c'est une véritable révélation !
Il est important de rappeler qu'ils reçoivent de l'oxygène, car leurs poumons sont très comprimés lorsqu'ils en reçoivent. Par conséquent, comparé aux besoins théoriques du corps humain, le coût est très élevé, car en réalité, très peu de personnes y ont recours.
Je ne sais pas si la personne qui a parlé en est le concepteur, mais cela ne correspond pas à sa description. Les tamis moléculaires et les zéolites ne retiennent pas le N₂, mais ils peuvent retenir l'O₂. Pour capturer le N₂, il faut un absorbeur d'azote, qui est un dispositif complètement différent. Le tamis retient l'O₂ sous pression tandis que l'azote continue de le traverser. Cela doit être correct, car si l'on relâche la pression pour évacuer le N₂ dans une autre colonne, il est absurde d'essayer de l'éliminer avec du N₂. Ce sont des unités d'adsorption modulée en pression (PSA), qui fonctionnent en retenant l'O₂. Une pression plus élevée et des cylindres plus grands permettent d'obtenir une meilleure efficacité (4 cylindres offrent une efficacité allant jusqu'à 85 %). Cela condense bien l'O₂, mais ne fonctionne pas comme il le prétend (ni comme l'indique l'article).
Vous devez fournir la source d'information demandée, car l'adsorption de N₂ sur les tamis moléculaires zéolithiques 13X et 5A est tout à fait possible. http://www.phys.ufl.edu/REU/2008/reports/magee.pdf
L'article de Wikipédia sur l'adsorption par variation de pression (PSA) confirme également que la zéolite absorbe l'azote. https://en.wikipedia.org/wiki/Pressure_swing_adsorption#Process
« Cependant, il est beaucoup moins cher qu'un appareil commercial. » Vu que le coût des composants dépasse 1 000 $, j'ai du mal à étayer cette affirmation. Le coût des composants pour les concentrateurs d'oxygène commerciaux domestiques (non portables) est environ trois fois inférieur, ils sont faciles à trouver et ne nécessitent aucune main-d'œuvre. Je sais qu'un débit de 17 L/min est impressionnant, mais personne en dehors de l'hôpital ne demandera un tel débit. Quiconque en ferait la demande serait probablement en fin de vie ou intubé.
Oui, c'est un projet intéressant, mais son rapport coût-efficacité est, dans une certaine mesure, négligeable. En Australie, le nouvel équipement de 10 l/min coûte environ 1 500 $ AUD. En supposant que 1 000 $ AUD correspondent à des dollars américains, cela réduit considérablement le coût d'achat de ce nouvel équipement.
Avant la pandémie, j'en avais acheté un sur eBay pour environ 160 £, avec un débit de 1,5 litre par minute et une capacité de 98 %. Et celui-ci est bien plus silencieux ! On peut vraiment s'endormir paisiblement.
Cela dit, c'est un travail considérable. Installez-le dans la pièce voisine du long tuyau pour éviter le bruit et les risques d'explosion…
Je voudrais savoir s'il est possible de l'utiliser comme source d'azote quasi pur, dans des environnements protégés ou même en soudage ?
Et les pneus gonflés à l'azote ? Vu le prix de ce service, l'azote doit coûter très cher…
L'étape suivante pourrait s'avérer intéressante : récupérer le flux sortant de ce concentrateur et séparer un mélange de 95 % d'O₂ et 5 % d'Ar. Ceci peut être réalisé par séparation cinétique à l'aide du tamis moléculaire CMS dans le système PSA. Ensuite, installer une pompe de 150 bars pour remplir la bouteille d'argon.
Maintenant, il ne nous manque plus que quelqu'un pour reproduire le procédé Linde à la maison et nous offrir un véritable moment d'exaltation explosive.
En utilisant notre site web et nos services, vous acceptez explicitement le dépôt de cookies de performance, de fonctionnalité et de publicité. En savoir plus