Кислородный баллон

<час />

Фон

Кислород (атомный номер 8; атомный вес 16) необходим для всего живого и обладает способностью соединяться почти со всеми другими элементами. Когда элементы соединяются с кислородом, они отмечаются как окисляющиеся. Кислород - самый распространенный элемент в мире, он составляет около 90% воды (остальные 10% составляет водород) и 46% земной коры (кремний 28%, алюминий 8% и железо 5%; среди них другие). Температура плавления кислорода составляет -360 ° F (-218 ° C), а температура кипения -297 ° F (-183 ° C). В свободном состоянии кислород не имеет запаха, цвета и вкуса. При температуре ниже -297 ° F (183 ° C) кислород принимает бледно-голубую жидкую форму.

Две трети человеческого тела состоит из кислорода. У человека кислород поступает через легкие и распределяется по кровотоку к клеткам. В клетках кислород соединяется с другими химическими веществами, в результате чего они окисляются. Окисленные клетки затем распределяются туда, где они необходимы, обеспечивая организм энергией. Продукты жизнедеятельности дыхания - это вода и углекислый газ, которые удаляются через легкие.

Кислородная терапия под давлением используется для лечения многих заболеваний, таких как эмфизема, астма и пневмония. Эта лекарственная форма кислорода обычно хранится в алюминиевых канистрах среднего размера, оборудованных регуляторами давления и выпускными клапанами. Большое количество кислорода хранится в больших изолированных стальных резервуарах под давлением 2000 фунтов / дюйм ² . (141 кг / см ² ).

История

Открытие кислорода обычно приписывают английскому химику Джозефу Пристли. В 1767 году Пристли считал, что воздух, смешанный с углеродом, может производить электричество. Он назвал этот углекислый воздух зловонным воздухом. Пристли продолжал проводить эксперименты с воздухом, а в 1774 году он использовал горящее стекло и солнечное тепло для нагрева оксида ртути. При этом он заметил, что оксид ртути разрушается при экстремальных температурах и образует шарики элементарной ртути. Оксид ртути также выделял странный газ, который способствовал воспламенению и открывал дыхательные пути, облегчая дыхание при вдыхании. Пристли назвал этот газ дефлогистированным воздухом, основываясь на популярной в то время мысли о том, что флогистон был необходим для горения материала. Теория флогистона была признана ложной Антуаном-Лораном Лавуазье, французским химиком.

Лавуазье проводил свои собственные эксперименты с горением и воздухом в середине - конце восемнадцатого века. В 1774 году он встретил Пристли, который рассказал Лавуазье об открытии дефлогистированного воздуха. Лавуазье начал проводить свои собственные эксперименты с чистым воздухом Пристли. Он заметил, что этот элемент является частью нескольких кислот, и предположил, что он необходим для образования всех кислот. Основываясь на этой неправильной мысли, Лавуазье использовал греческие слова окси (кислота) и ген (формирование) от французского слова oxygene, которое переводится как кислород на английском языке, примерно в 1779 году.

Есть еще третий человек, которому приписывают участие в открытии кислорода примерно в 1771 году. Карл Вильгельм Шееле, шведский фармацевт и химик, обнаружил, что определенный элемент (Шееле также считал его флогистоном) был необходим для того, чтобы вещества для сжигания. Шееле назвал этот элемент «огненным воздухом», поскольку он необходим для горения. Во время этих экспериментов с огненным воздухом Шееле также обнаружил «грязный воздух», теперь известный как азот. Несмотря на то, что Шееле изолировал кислород до Пристли, Пристли первым опубликовал свои выводы.

Сырье

Сырьем для изготовления кислородного баллона является жидкий воздух и алюминий. Исходная алюминиевая заготовка отлита 6061. Жидкий воздух конденсируется и нагревается до тех пор, пока не останется чистый кислород, а затем распределяется по алюминиевым резервуарам. Сжимаемое тефлоновое кольцо используется для образования уплотнительного кольца, которое помещается в уплотнительное кольцо, образуя уплотнение между клапаном и цилиндром. Сальник уплотнительного кольца представляет собой прецизионную выемку, обработанную в верхней части цилиндра. Когда клапан ввинчивается в цилиндр и когда он полностью сидит, он сжимает уплотнительное кольцо и завершает герметичное уплотнение между клапаном и цилиндром.

Дизайн

Кислородные баллоны различаются по размеру, весу и функциям, но производственный процесс очень похож. Типичный медицинский кислородный баллон содержит чистый кислород и имеет зеленую верхнюю часть с корпусом из матовой стали.

Производственный
процесс

Формирование цилиндра

• 1 Кислородные баллоны изготовлены из цельного листа алюминия 6061. Исходный материал называется литой заготовкой, которая имеет длину примерно 18 футов (5,5 м) и имеет форму бревна.
• 2 Литая заготовка помещается на конвейерную ленту и разрезается до нужного размера автоматической пилой. Распиленная деталь называется заготовкой и имеет почти такой же вес и диаметр, что и готовое изделие.
• 3 Затем заготовка помещается внутрь штампа в прессе для обратной экструзии. Пресс наносит удар по пули. Металл пули течет назад вокруг пуансона, образуя большой полый чашеобразный продукт, называемый оболочкой.
• 4 Затем корпус осматривается на предмет дефектов и калибруется.
• 5 Затем оболочка подвергается процессу, называемому обменом. Открытый конец оболочки нагревается и вдавливается в закрывающую матрицу, чтобы закрыть открытый конец чашки. На этом общая форма бесшовного цилиндра завершена.

Термообработка цилиндра

• 6 Цилиндр проходит через двухэтапный термический процесс, называемый термообработкой на твердый раствор и искусственным старением.
• 7 Первый термический процесс, термообработка на твердый раствор, начинается, когда цилиндр помещается в печь для приготовления раствора. В этом процессе в раствор вводятся легирующие элементы алюминия. Цилиндр нагревается примерно до 1000 ° F (538 ° C). Цилиндр, который был подвергнут этой термической обработке, маркируется как имеющий состояние Т-4.
• 8 Второй тепловой цикл, искусственное старение, состоит из того, что цилиндр пропускается через печь для старения, где он нагревается примерно до 350 ° F (177 ° C). Это позволяет легирующим элементам выпадать из раствора в границы зерен, упрочняя цилиндр. Цилиндр, который завершил оба тепловых процесса, помечается как находящийся в состоянии Т-6.

Конфигурация шеи

• 9 Резьба, уплотнительное кольцо сальника и верхняя поверхность являются уплотнительными поверхностями и врезаются в цилиндр. Цилиндр помещается в фрезерный станок (сверлильный станок, способный двигаться в трех направлениях). Под руководством программного обеспечения автоматизированного проектирования (AutoCAD) в центре шейки цилиндра фрезеруется отверстие.
• 10 Верхняя поверхность, сальник уплотнительного кольца и резьба (в указанном порядке) врезаются в цилиндр с помощью формующего инструмента. Формовочный инструмент имеет форму верха цилиндра, сальник уплотнительного кольца и разгрузка резьбы находятся под уплотнительным кольцом. Инструмент для формования вращается как сверло и опускается в цилиндр, обрабатывая форму в шейке цилиндра.

Завершение

• 11 Затем резервуар подвергается гидростатическим испытаниям. Во время этого испытания в баллоне создается давление, равное пяти третям рабочего давления. Если резервуар расширяется более чем на Производство кислородных баллонов. указанное количество в течение 30 секунд, оно отклоняется.
• 12 опознавательных знаков наносятся на цистерну с помощью пневматической штамповки. Эти знаки идентифицируют спецификации, в соответствии с которыми был изготовлен баллон, рабочее давление, серийный номер, название или номер производителя и дату изготовления баллона.
• 13 Баки, используемые в медицинских целях, обычно имеют матовый корпус. Емкость размещается на конвейерной ленте горизонтально и вращается под автоматической шлифовальной машинкой.
• 14 Верх резервуара вручную окрашивается в зеленый цвет, затем весь резервуар покрывается прозрачным порошковым покрытием и сушится в духовке.
• 15 Готовый резервуар затем закрывается крышкой или оснащается клапаном в зависимости от требований заказчика.

Наполнение резервуаров

1. Промышленный кислород под давлением перегоняется из жидкого воздуха большими партиями. Воздух становится жидким при -297 ° F (-183 ° C). Подача воздуха сжимается, затем проходит через отсек, оборудованный поршнем (двигатели расширения).
2. По мере расширения воздуха поршни перемещаются, увеличивая объем отсека и уменьшая давление и температуру воздуха.
3. Затем воздух проходит через несколько двигателей расширения до сжижения. Затем жидкий воздух направляется в огромные изолированные сборные резервуары.
4. Затем жидкий кислород кипятят, чтобы избавиться от азота, поскольку азот имеет более низкую температуру кипения (-320'F; 195 ° C). Жидкий воздух в этом случае состоит в основном из кислорода (97-100%) и транспортируется в большие изолированные резервуары до тех пор, пока не рассеивается в кислородных баллонах.

Контроль качества

В процессе производства цилиндры многократно проверяются и очищаются. После того, как резервуар продан и введен в эксплуатацию, его необходимо подвергать гидростатическим и визуальным повторным испытаниям каждые пять лет. Испытания проводятся в соответствии с требованиями Ассоциации сжатого газа. Если бак не поврежден и износ минимален, срок службы неограничен.

DOT-3AL - это маркировка, обозначающая спецификацию, в соответствии с которой был изготовлен баллон. Департамент транспорта (DOT) регулирует транспортировку всех товаров. К этой категории относится транспортировка сжатых газов.

Побочные продукты / отходы

В производственном процессе почти 93% исходного материала (литой заготовки) используется в конечном продукте. Производственный брак исходного материала составляет менее 7%. После завершения производства все цилиндры, поврежденные до критического состояния, проштамповываются через маркировку «DOT-3AL» на заводной головке. Если в резервуаре повышено давление, давление в нем сбрасывается, клапан снимается, а цилиндр распиливается пополам и перерабатывается. Выброшенные, распиленные цилиндры можно и нужно утилизировать.

Будущее

По мере того как медицинское использование кислородных баллонов увеличивается, баллоны становятся меньше и более маневренными. Стандартный медицинский бак E вмещает 680 л и может проработать до 11,3 часа при расходе 1 литр в минуту (л / мин). Пустой бак весит 7,9 фунта (3,6 кг). Один из самых маленьких кислородных баллонов - баллон M9. Этот резервуар вмещает 240 л кислорода, которого хватает на четыре часа при 1 л / мин или два часа непрерывного потока. Существуют аксессуары, такие как тележки или сумки, которые позволяют пользователю легко транспортировать полный бак.

Где узнать больше

Другое

Веб-страница Catalina Cylinders. 8 ноября 2001 г. .

Веб-страница Tri-Med, Inc. 8 ноября 2001 г. .

Дейрдра С. Бланчфилд