Кислородный редуктор устройство принцип работы: Кислородный редуктор: принцип работы, особенности применения

Содержание

Принцип работы кислородного редуктора

Кислородные редукторы – это аппараты, предназначенные для снижения и регулирования рабочего давления газа, поступающего из баллона или газовой сети, и поддержания его в автоматическом режиме во время газовой сварки или резки металлов.

Редуктор кислородный состоит из редуцирующего узла и двух манометров: низкого и высокого давления. Непосредственно корпус редуктора состоит из двух камер. Первую заполняет кислород, поступающий из баллона. Давление в ней такое же, как и в баллоне, и соответствует значению, отражённому на манометре высокого давления. Далее газ, поступает во вторую камеру, она называется рабочей или камерой низкого давления. Между камерами установлен клапан и две пружины. Упругость пружин регулируется механическим винтом. Послабляя винт, газ усиливает воздействие на клапан и мембраны, создавая необходимое давление во второй камере, которое должно соответствовать рабочему, отражённому на манометре низкого давления.

Конструкция редуктора крепиться к баллону с помощью накидной гайки, внутри которой установлен ниппель, контролирующий поток газа. С другой стороны, к редуктору присоединяют рукав, через который газ подаётся на горелку или резак.

Перед началом работ по монтажу редуктора к баллонам с газом и рукавам необходимо ознакомиться с инструкцией по установке и проверить наличие сертификатов качества. Визуально осмотреть исправность манометров, стрелки которых должны находиться в нулевом положении и не болтаться при повороте всего аппарата. Затем необходимо проверить, полностью ли вывернут рабочий винт, перекрывающий клапан между камерами. Присоединив редуктор и рабочие рукава в одну систему, проверяют герметичность всех соединений с помощью мыльного раствора. Если при полностью открытом регулировочном винте на поверхности соединительных гаек появляются пузыри, это свидетельствует о наличии утечки газа. Это значит, что редуктор пришёл в негодность и использовать его запрещено.

Согласно технических требований, во время работы с кислородом, необходимо соблюдать некоторые меры безопасности. К ним относится процесс обезжиривания всех рабочих поверхностей, контактирующих с кислородом. Учитывая, что газ в баллонах и в редукторе находится под высоким давлением, категорически запрещается самостоятельно подтягивать резьбовые соединения редуктора и ремонтировать его конструкцию.

Редуктор кислородный | Главный механик

Кислородный редуктор – устройство понижающее степень сжатия кислорода при его извлечении из баллонов. Наиболее частое применение – в сварке.

Содержание страницы

Что такое редуктор, и какие виды редукторов бывают

Редуктор предназначен для того, что бы полученную мощность, давление или количество оборотов понижать до той необходимой величины, которая необходима для работы оборудования. Это могут быть редукторы на ведущие колеса автомобиля, редуктор на электрическую дрель или шуруповерт, газовый редуктор или кислородный редуктор. Редукторы имеют разную конструкцию, но выполняют свою задачу, которая исходит из названия устройства. Редуцировать это означает понижать.

Редуктор ведущего моста в автомобиле

По конструкции он может состоять из шестерен, конических, цилиндрических, может состоять из червяка и колеса, может иметь центральную шестерню, водило и сателлиты, которые расположены вокруг центральной солнечной шестерни, может иметь две камеры высокого и низкого давления и мембрану между ними.

Планетарный редуктор, стандартная конструкция

Кислородный редуктор и его особенности

Вспомним, что такое кислород. Это элемент, являющийся химически активным неметаллом, не имеющий вкуса, запаха и цвета, может находиться как в газообразном состоянии, в жидком и твердом состоянии. Причем в жидкое состояние кислород переходит при температуре -183 градуса по Цельсию, в твердое состояние, кристаллы тёмно-синего цвета, переходит при температуре -218 градусов по Цельсию. В газовом состоянии в воде растворяется очень слабо, тяжелее воздуха.

Вид жидкого кислорода

Обозначается кислород О₂, что означает, что он состоит из двух атомов кислорода. Он взаимодействует практически со всеми простыми элементами, кроме золота и инертных газов. С платиной реагирует только при нагревании до красного каления.

Применяют кислород в промышленности в таких отраслях, как металлургия, космическая отрасль, а также для обработки материалов, то есть для газопламенной сварки и резки. Также используют кислород и в медицине. Для двух последних целей кислород используется в баллонах, реже используют специальную сеть или рампу. И в кислородном баллоне, который должен быть окрашен в голубой цвет, и в рампе, кислород находится под давлением. Для его использования нужно понизить это давление до рабочего или иметь возможность его регулировать необходимо применять кислородный редуктор.

Кислородный редуктор с двумя манометрами

Для того, что бы не было разночтений, ГОСТ 13861-89 предусматривает специальную маркировку редукторов для кислородной резки и сварки. Это такие типы маркировки: БКО, СКО, РКЗ, ЦКЗ, УКН, УВН

В первом обозначении буква Б означает баллон:

  • К- кислородный,
  • О – одноступенчатый.

Если последняя буква не О, а Д, значит редуктор двух ступенчатый.

Во втором обозначении, соответственно:

  • буква С – сетевая конструкция,
  • К – кислород,
  • О (Д) одно (двух) ступенчатая.

В третьем обозначении, то же самое:

  • буква Р – рамповый редуктор,
  • З – одноступенчатый с пневматическим датчиком.

Если после обозначения стоят цифры, например, БКО 25 или БКО 50, которые означают, сколько кубометров кислорода подается через данный манометр в час.

Они также различаются по способу действия, могут быть прямого и обратного действия, по количеству пропускаемых кубов кислорода и по давлению газа, который может быть обеспечен на выходе.

Как работает кислородный редуктор

Принцип работы обратного, как наиболее используемого, редуктора следующий. Редуктор по конструкции состоит из двух камер, высокого и низкого давления. Прежде чем поступить в камеру высокого давления от баллона, кислород проходит через фильтр. Между камерами высокого и низкого давления находится мембрана, которая посредством двух пружин воздействует на клапан. Он открывается в зависимости от взаимодействия этих двух пружин.

Что бы установить давление, нужно его отрегулировать при помощи специального регулируемого винта, который открывает клапан. Что бы клапан был перекрыт, винт выкручивают, тем самым ослабляют пружину.

Конструкция кислородного редуктора

Если кислорода уходит больше, чем поступает в камеру низкого давления, пружина, называемая нажимной, деформирует диафрагму своим давлением. При этом клапан открывается на определённый уровень, и кислород начинает увеличивать поступление. Когда объем кислорода в рабочей камере увеличится, его давление, сжимая пружину, деформирует диафрагму в обратную сторону. Этим обеспечивается закрытие клапана и перекрывается подача кислорода. Эта конструкция обеспечивает поддержку нужного давления кислорода в автоматическом режиме.

Два манометра, которые установлены на редукторе, показывают давления высокого – на баллоне или в системе, низкого – на сварочную горелку.

Если модель имеет двухступенчатую конструкцию, это означает, что давление регулируется воздушными камерами, которые называются промежуточными. Они более сложные, более дорогие, но позволяют работать при отрицательных температурах. Подсоединение редуктора к баллону или рампе происходит при помощи специальных накидных гаек. Другие крепежи использовать, в виду взрывоопасности кислорода, не допускается. Также при использовании таких редукторов нужно обратить внимание, при каких температурах он должен использоваться.

Редуктор кислородный медицинский

В отличие от редукторов для газорезки, медицинские редукторы выпускаются только прямого действия, имеющие положение крана «вверх». Они намного меньше в размерах и соответственно, легче. Кроме того соединяется с баллоном при помощи как накидной гайки, так и прокладки. Газ поступает или через ниппель или, если его нет, через вентиль. Если это устройство для газовой смеси азота с кислородом, используется в конструкции и электрический подогреватель газа. Расход кислорода или закиси азота происходит более плавно, на счет конструкции и может выдавать давление 25 л/ минуту, в случаях применения в реанимации и 7 л/минуту для облегчения дыхания больного в палате или специальном кабинете.

Изготавливаются медицинские редукторы согласно ТУ -84-379, у них должны отсутствовать детали из алюминия, приводящие к воспламенению прибора в случае, если адиабатическое сжатие превысит норму.

Поэтому эти приборы не могут быть взаимозаменяемыми.

Баллоны для хранения и транспортировки кислорода

Баллоны с кислородом должны быть изготовлены согласно ГОСТ 949-73. Он предусматривает объемы 50, 40, 10 и 5 литров. Этот ГОСТ предусматривает и то, какое должно быть давление в кислородном баллоне. Если объем баллона 40 литров, а такие баллоны используются наиболее часто, рабочее давление может быть 150 и 125 атмосфер. Это давление измеряется при температуре +20 ° Цельсия. Оно может меняться в зависимости от температуры окружающей среды.

Пример изменения давления в кислородном баллоне:

Температура окружающей среды-30-20-100102030
Давление в баллоне, не более Р кг/см110120130135140145150

Давление, которое может выдерживать баллон, зависит также от вида стали, из которой он изготовлен. Это может быть легированная сталь или углеродистая.

Если рассматривать вес кислородного баллона, он от температуры не зависит. 5 литровый баллон весит 5,8 кг, 10 литровый весит 15 кг, 40 литровый весит 77 кг, 50 литровый весит 95 кг. Естественно ГОСТ предусматривает и более маленькие объемы баллонов, которые применяются в медицине. При необходимости можно посмотреть в ГОСТе.

Конструкция кислородного баллона согласно ГОСТ

Высота баллона и толщина его стенки зависит от его объема и применяемого металла. По конструкции:

  • 1 – опорный башмак;
  • 2 – корпус;
  • 3 – кольцо горловины баллона;
  • 4 – вентиль;
  • 5 – предохранительный колпак на вентиль.

Если идет речь о баллонах с кислородом для медицинских целей, их можно применять не только в стенах больницы, в машинах скорой помощи, но и индивидуально, по показаниям врача. Обычно это баллоны емкостью 4 литра, но есть и меньшие объемы. Есть сменные баллоны, есть одноразовые, например Atmung 12L. Или могут быть другие производители.

 Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению  подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:

     +7(499)403 39 91  

   

  Доставка подшипников  по РФ  и зарубежью.

  Каталог подшипников на сайте themechanic.ru

 

 

Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:
+7 (495) 128 22 34
[email protected]
Доставка подшипников по РФ и зарубежью.
Каталог подшипников на сайте

Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:
+7 (495) 128 22 34
[email protected]
Доставка подшипников по РФ и зарубежью.
Каталог подшипников на сайте

Эксплуатация кислородного редуктора и техника безопасности.

 

Эксплуатация редуктора.
До присоединения кислородного редуктора необходимо тщательно проверить, нет ли на штуцере и накидной гайке следов масла и т. п. При обнаружении следов жировых веществ редуктор надо промыть в каком- либо растворителе (например, в авиационном бензине).

Далее необходимо проверить исправность резьбы накидной гайки, очистить ее от грязи и пыли, а также проверить наличие и исправность фибровой (для кислородных редукторов) или кожаной (для ацетиленовых редукторов) прокладки, от которой зависит плотность соединения редуктора с вентилем.

После продувания кислородного вентиля баллона или магистрали для удаления из них грязи или стружки, которые могут попасть в редуктор и испортить его клапан, к штуцеру вентиля привертывается и закрепляется ключом накидная гайка кислородного редуктора.

Точно так же необходимо продуть вентиль ацетиленового баллона до присоединения к нему ацетиленового редуктора.

До пуска газа в редуктор его регулирующий винт должен быть вывернут до полного ослабления нажимной пружины, чтобы при открывании вентиля баллона редуктор не мог быть поврежден. Запорный вентиль на редукторе должен быть открыт. К шланговому ниппелю редуктора присоединяют шланг и укрепляют его прочно хомутиками или мягкой проволокой.

Для пуска газа в редуктор необходимо плавно открыть вентиль баллона на пол-оборота маховичка. Если при этом ненормальностей не наблюдается, то вентиль баллона следует открыть до отказа и вращением нажимного регулирующего винта редуктора по часовой стрелке установить по манометру необходимое рабочее давление. Величина рабочего давления кислорода устанавливается при открытом вентиле резака.

Когда же вследствие наличия масла или резкого пуска кислорода произойдет вспышка или сильное нагревание редуктора, необходимо быстро закрыть вентиль баллона, а редуктор снять и отправить в ремонт.

После установления рабочего давления надо проверить, нет ли утечки газа в местах соединений, по резьбе манометров и т. д. Пропуски газа опасны, так как ацетилен и другие горючие газы образуют с воздухом взрывчатые смеси.

После проверки резак зажигают и регулируют пламя.

В процессе работы необходимо следить, чтобы в редукторе не появлялось утечки, замерзания и т. д.

При прекращении работы на 2—3 мин. можно закрыть только вентили на резаке. Если же работа прекращается на 10—15 мин., то помимо вентилей резака закрывают и запорный вентиль редуктора, не изменяя положения регулирующего винта. При перерывах в работе более 10—15 мин. следует дополнительно вывертыванием регулирующего винта ослабить нажимную пружину.

При длительных перерывах и по окончании работы закрывается вентиль баллона или магистрали и полностью выпускается оставшийся в редукторе газ. Затем вращением регулирующего винта против часовой стрелки ослабляется нажимная пружина.

Не следует оставлять редуктор на длительное время со сжатой нажимной пружиной во избежание ее порчи.

Запрещается производить подтягивание накидной гайки редуктора при открытом вентиле баллона.

После окончания рабочего дня редуктор снимается с баллона и укладывается в инструментальный ящик.

В работе редукторов имеют место неполадки — самотек, замерзание, выгорание клапана, засорение и целый ряд других неисправностей отдельных частей редуктора, которые необходимо устранять.

Причины поломок редукторов.
Явление самотека в редукторе.

Явление самотека в редукторе заключается в том, что при полностью освобожденной нажимной пружине, когда клапан должен плотно прижиматься к седлу, газ продолжает поступать в рабочую камеру, так как герметичность между клапаном и седлом нарушена. Причинами негерметичности могут быть поломка или ослабление запорной пружины, попадание под клапан различных твердых частиц, изношенность и неровности эбонитового уплотнения клапана, наличие дефектов на поверхности седла и др.

Самотек при отсутствии отбора газа может привести к чрезмерному повышению давления в рабочей камере и при неисправном предохранительном клапане — к срыву или разрыву шланга, а при закрытом запорном вентиле — к разрыву мембраны или поломке других частей редуктора.

Поломка редуктора не менее опасна, чем срыв или разрыв шланга. Поэтому при длительных перерывах в работе не следует закрывать запорный вентиль на редукторе, а необходимо снимать рабочее давление и закрывать вентили баллонов или магистрали. По этим же причинам вентиль на резаке надо оставлять слегка открытым.

Отсутствие самотека в редукторе необходимо проверять не реже одного раза в неделю смачиванием мыльной водой выходного штуцера при ослабленной нажимной пружине. Одновременно надо проверить исправность предохранительного клапана и плотность соединений частей редуктора.

Кроме того, каждый раз при установке редуктора необходимо проверять, нет ли произвольного роста давления в рабочей камере при сжатой нажимной пружине. При обнаружении таких дефектов редуктор необходимо отправить в ремонт.

При переходе газа из камеры высокого давления в рабочую камеру происходит его расширение и падение давления, сопровождающееся резким понижением температуры. Чем больше перепад давления и количество отбираемого через редуктор газа, тем больше понижается температура в рабочей камере. Вследствие понижения температуры в редукторе пары воды, содержащиеся в газе, конденсируются и замерзают. Образующиеся кусочки льда закупоривают каналы редуктора.

Замерзание редуктора.

Замерзание редуктора чаще всего наблюдается при работе в холодное время года. В этих случаях закрывают вентиль баллона, отогревают редуктор горячей водой и продувают его для удаления влаги.

Категорически запрещается отогревать редуктор открытым огнем.

Для предотвращения замерзания редуктора применяются различные способы подогрева кислорода и редуктора. Наиболее распространенный способ — пропускание кислорода через медный змеевик, обогреваемый горячей водой.

Быстрое открывание запорного вентиля на баллоне вызывает резкое сжатие и повышение температуры газа в камере высокого давления редуктора. Вследствие этого может произойти выгорание эбонитового уплотнения или даже расплавление корпуса редуктора.

Для устранения опасности выгорания клапана, в редукторе ставят теплопоглотители в виде медных сеток или шайб с отверстиями. Запорный вентиль на баллоне открывают очень медленно и плавно.

Засорение фильтра редуктора.

Иногда доступ газа в редуктор затрудняется вследствие засорения фильтра редуктора. Фильтр необходимо регулярно прочищать от грязи и промывать. Неисправный фильтр должен быть заменен новым.

Неисправности отдельных частей редуктора.

К неисправностям отдельных частей редуктора относятся: поломка или усадка нажимной пружины, прогиб стальной шпильки передаточного шпинделя, поломка манометров и др.

Неисправность нажимной пружины или передаточного шпинделя определяется по незначительному повышению рабочего давления при ввертывании регулирующего винта до отказа.

Проверка манометров редуктора.

Наиболее часто поломкам подвергаются манометры. Проверку манометров производят каждый год. На тыльной стороне корпуса ставят клеймо с указанием квартала и года произведенной проверки.

Нельзя пользоваться редуктором, имеющим какую-либо неисправность. Все неисправные детали подлежат замене.

Редукторы подлежат ежеквартальной проверке.

 

 

Редуктор БКО 50 4 назначение и устройство

Редуктор кислородный БКО50 4 и его назначение

Продуктивность работы кислородного редуктора напрямую зависит от того, какие технические характеристики у модели и в какой области предполагается его применение.

Описание редуктора

Прямым назначением редуктора кислородного типа является автоматизированная работа по понижению, поступающего с баллона или сети, давления до требуемого рабочего показателя, а также дальнейшее его поддержание в необходимом диапазоне, не зависящее от перепадов давления газа в сети или баллоне.

Технические характеристики редуктора

Редуктор БКО 50 4 – это техническое устройство, одноступенчатой конфигурации, предназначенное для использования на баллонах с кислородом, с возможностью механического задания рабочего давления, а также с максимальной пропускной способностью порядка 50 м3/час. Данный вид редуктора помогает производить отбор кислорода из баллона практически без остатка. Далее приведены более подробные технические характеристики данной модели редуктора.

 

Параметры

Показатели

Габариты модели

170*170*155 мм

Вес редуктора

1,75 кг

Стандартная пропускная способность (max)

50 м3

Рабочее давление газа (max)

1,25 МПа

Показатели давления газа на входе редуктора (max)

20 МПа

Температурный режим использования

от -25С0до +50 С0

Что касается конструктивных особенностей модели, то здесь стоит отметить следующее. Как правило, материалом для изготовления уплотнительного элемента служит:

  • полиамид для клапана;
  • резинотканевая прокладка — для мембраны.

В данной модели редуктора имеется технология двойной фильтрации газа, существует техническая возможность установки обратного клапана или пламегасителя, доустановка на выходе редуктора специального фильтра, который обеспечивает повышенную пропускную способность данного устройства.

Область применения

Как показывает практика, кислородный редуктор маркировки БКО 50 4 широко применяется на газосварочном оборудовании, а также при резке металлов. Помимо этого данного типа редукторы незаменимы при различных манипуляциях с баллонами, которые содержат кислород, особенно в медицинских учреждениях и в различных лабораториях, при проведении разного рода научных исследований.

Также стоит отметить, что помимо работы с кислородом,такого типа редукторможет применяться для понижения и постоянного контроля давления на баллона с другими неагрессивными газами, в том числе и инертными.

Редукторы от нашей компании

Редуктор кислородный БКО-50-2 Redius

Технические характеристикиредуктора БКО-50-2 Редиус:

Среда: 

Кислородная

Наибольшее рабочее давление газа: 

1.25 мПа

Наибольшее давление газа на входе: 

20 мПа

Наибольшая пропускная способность: 

50 м³/ч

Наибольшее давление срабатывания предохранительного клапана: 

2.5 мПа

Коэффициент неравномерности рабочего давления: 

0.3

Коэффициент перепада рабочего давления: 

Габариты: 

145×140×93 мм

Вес: 

0.65 кг

Редуктор баллонный одноступенчатый БКО-50-2 предназначен для понижения и регулирования давления газа (кислорода), поступающего из баллона, и автоматического поддержания постоянного рабочего давления газа при питании постов и установок газовой сварки, резки, пайки и других технологических процессов.

В соответствии с правилами по охране труда ПОТ Р М 019-2001 между баллонными редукторами редукторами и аппаратурой (резаками, горелками) следует устанавливать предохранительные  устройства, в том числе пламегасящие. 

Рекомендуем устанавливать клапаны обратные и затворы предохранительные.

Малогабаритный кислородный редуктор БКО-50-2 выполнен по осевой схеме, за счет чего обладает компактными размерами при сохранении всех рабочих параметров на уровне крупногабаритных редукторов.

Редукторы выпускаются в климатическом исполнении УХЛ2 для типа атмосферы II и группы условий эксплуатации – 3 по ГОСТ 15150-69, для работы в интервале температур от — 25 до +50° С. 

Устройство и принцип работы газового редуктора БКО-50-2:

Понижение давления газа в редукторе происходит путём одноступенчатого расширения его при прохождении через зазор между седлом и редуцирующим клапаном в камеру рабочего давления.

При вращении регулирующего маховика по часовой стрелке усилие задающей пружины передаётся через мембрану и толкатель на редуцирующий клапан. Последний перемещаясь, открывает проход газу из камеры высокого давления через образовавшийся зазор между редуцирующим клапаном и седлом в камеру рабочего давления и демпфирующую камеру. Сила, действующая на мембрану со стороны демпфирующей камеры, компенсирует силу задающей пружины и способствует установлению зазора, при котором давление в рабочей камере остается постоянным при различном расходе и различных входных давлениях газа. В рабочей камере редуктора установлен предохранительный клапан. На редукторе установлены показывающие устройства. 

Редуктор присоединяется к баллону входным штуцером с помощью гайки/хомута по ГОСТ 6357-81. 

Отбор газа осуществляется через ниппель универсальный, к которому присоединяется резинотканевый рукав диаметром 9 или 6,3 мм по ГОСТ 9356-75. 

Меры безопасности при работе с газовым редуктором БКО-50-2: 

При эксплуатации регулятора давления во время работ по газопламенной обработке металлов необходимо соблюдать правила техники безопасности и гигиены труда и требования ГОСТ 12.2.008-75. Перед открытием вентиля баллона выверните регулирующий маховик до полного освобождения задающей пружины. Запрещается быстрое открытие вентиля баллона при подаче газа в регулятор давления. Присоединительные элементы регулятора давления и вентиля баллона должны быть чистыми и не иметь никаких повреждений, следов масел и жиров. 

 Правила эксплуатации кислородного редуктора БКО-50-2:

Перед присоединением редуктора к баллону необходимо убедиться в исправности установленных на редукторе показывающих устройств для определения давления и уплотняющей прокладки на входном штуцере, а также проверить качество уплотняющих поверхностей ниппеля и выходной втулки. Присоединить редуктор к баллону и к его выходу присоединить резак или горелку и закрыть их вентили расхода газа. Установить рабочее давление и проверить герметичность соединений редуктора и «самотек». После прекращения расхода газа стрелка показывающего устройства для определения рабочего давления должна остановиться, т. е. не должно происходить медленного нарастания рабочего давления. 

Перед запуском редуктора в работу, а также не реже одного раза в три месяца проверять герметичность сопряжения показывающих устройств для определения давления и предохранительного клапана с корпусом регулятора давления. При нарушении герметичности необходимо подтянуть резьбовые соединения. 

ПРИ ЛЮБОЙ НЕИСПРАВНОСТИ НЕМЕДЛЕННО ЗАКРОЙТЕ ЗАПОРНЫЙ ВЕНТИЛЬ БАЛЛОНА, ВЫПУСТИТЕ ИЗ РЕДУКТОРА ГАЗ И ОТСОЕДИНИТЕ ЕГО ТО БАЛЛОНА. КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ ПРОИЗВОДИТЬ ПОДТЯГИВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЛИ КАКОЙ-ЛИБО ДРУГОЙ РЕМОНТ РЕДУКТОРА, ПРИСОЕДИНЕННОГО К БАЛЛОНУ И, ЕСЛИ В РЕДУКТОРЕ ЕСТЬ ГАЗ ПОД ДАВЛЕНИЕМ. ПОСЛЕ ОКОНЧАНИЯ РАБОТЫ НЕОБХОДИМО ЗАКРЫТЬ ВЕНТИЛЬ БАЛЛОНА И ВЫВЕРНУТЬ РЕГУЛИРУЮЩИЙ МАХОВИК РЕДУКТОРА ДО ОСВОБОЖДЕНИЯ ЗАДАЮЩЕЙ ПРУЖИНЫ. 

Кислородные редукторы — Справочник химика 21

Рис. 95. Разрез кислородного редуктора типа РК-53 Б М ГОСТ-5313—59 в плоскости, перпендикулярной переднему общему виду

    Несколько слов следует сказать об эксплуатации кислородных редукторов. Нужно помнить, что в них иногда может иметь место явление самотека. Эта неисправность редуктора заключается в том, что при полностью освобожденной нажимной пружине редуктора кислород все же поступает в его рабочую камеру и при неисправном предохранительном клапане редуктора и закрытом его вентиле может порвать резиновую мембрану или сорвать крышку редуктора- Во избежание этого при длительном перерыве в пользовании редукто- [c.125]
Рис. 20. Однокамерный постовой кислородный редуктор
    Ацетиленовые и кислородные редукторы служат для поддержания постоянным рабочего давления газа перед горелкой независимо от изменения давления газа в баллоне (или газогенераторе). Кислородные редукторы окрашивают в синий цвет, [c.216]

    При работе с кислородными баллонами следует помнить, что масло и жировые вещества способны воспламеняться в струе кислорода, что может привести к взрыву баллона Поэтому кислородный редуктор и [c.155]

    Кислородные редукторы отличаются от ацетиленовых конструкцией присоединительного устройства. Кислородные редукторы крепятся к баллону при помощи накидной гайки, а ацетиленовые при помощи хомута. Кислородный редуктор окрашивается в синий цвет, ацетиленовый—в белый, й. Техническая характеристика редукторов [c.225]

    Передвижной газовый пост, кроме генератора или ацетиленового баллона, должен иметь баллон с кислородом, на вентиль которого навертывается кислородный редуктор. Перед установкой редуктора открывают на 1—2 сек. вентиль баллона для продувки с целью удаления твердых частиц (окалины и др.Ь [c.178]

    Эксперименты проводились на топливе ТС-1.,Расход давление продувочных газов регулировались кислородным редуктором и дроссельным кране , а измерение расхода газов осуществлялось ротаметром. [c.81]

    Редуктор — устройство или механизм для понижения числа оборотов, да вления газа и т. д. Кислородный редуктор предназначается для снижения давления со 150 до 4 атм ацетиленовый — с 16 до 0,2—0,02 атм редуктор сжатого газа — с 200 до 0,04 атм и т. д. Газовые редукторы основаны на принципе дросселирования газа через клапан, в котором давление его пони- [c.153]

    На полках, закрепленных на стене, размещаются паяльная лампа и кислородный редуктор, рядом с ними на планшетах пишутся правила безопасности при их использовании. [c.151]


    Резиновая мембрана в кислородном редукторе должна быть заменена бензостойкой резиной (ГОСТ 7338-55) толщиной 3 мм. [c.735]

    Вентиль тонкой регулировки (например, кислородный редуктор РК-53). [c.70]

    Кислородный редуктор окрашен в голубой цвет и не содержит никаких горючих уплотняющих прокладок. Его нельзя внутри смазывать никакой органической смазкой. [c.226]

    Кислородного редуктора с двумя манометрами одним на 30 кГ1см , служащим для измерения давления в бомбе при наполнении ее кислородом, и другим на 250—300 кГ1см , служащим для контроля давления кислорода в баллоне. [c.154]

    Воздух подается от имеющегося источника, а кислород из баллона, снабженного кислородным редуктором. [c.197]

    Соединение резаков и другой аппаратуры с баллонами пропан-бутановой смеси осушествляется бензостойкими гибкими шлангами с внутренним диаметром 9,5 или 13 мм с двумя тканевыми прокладками (ГОСТ 8318-57 группы Б). Для редуцирования могут быть использованы кислородные редукторы с заменой штуцера, ниппеля, прокладки и накидной гайки. [c.735]

    Сварочное пламя. Кислород применяют трех сортов первый сорт — чистотой 99,7% об., второй сорт — 99,5 % об., третий сорт — 99,2% об. Примеси в кислороде (азот и аргон) снижают качество сварки. Кислородный редуктор снижает давление до 0,1… 1,5 МПа. [c.392]

    В растворе данного состава подвергалась химическому никелированию товарная продукция аппаратурно-механического завода, идущая на экспорт (латунные корпуса кислородных редукторов). [c.42]

    Таким образом, устанавливаемое рабочее давление газа поддерживается редуктором автоматически. Общий вид кислородного редуктора показан на рис. 28. Редукторы, предназначенные для других газов, работают по тому же принципу. [c.90]

    Присоединение кислородного редуктора к баллону должно производиться специальным ключом, постоянно находящимся при баллоне. Подтягивание накидной гайки редуктора при открытом вентиле баллона запрещается.  [c.256]

    Накидная гайка редуктора гаечным ключом до отказа навертывается на штуцер вентиля. Необходимо помнить, что на штуцерах водородных баллонов и водородных редукторах — резьба левая, на штуцерах кислородных баллонов и кислородных редукторах — резьба правая. Подсоединив редуктор, надевают на его ниппель шланг и закрепляют хомутиками или мягкой вязальной проволокой. После этого вывертывается до отказа регулирующий винт редуктора, медленно и плавно открывается вентиль баллона до тех пор, пока стрелка манометра высокого давления не остановится, затем плавным и медленным вращением регулировочного винта редуктора устанавливается рабочее давление газа. Это-давление контролируется по второму манометру редуктора. После этого продуваются шланги. [c.303]

    Кислородный манометр на 30—40 рабочих (60—75 предельных) кгс/см2, служащий для измерения давления в бомбе при наполнении ее кислородом, должен быть установлен на кислородном редукторе, которым надлежит пользоваться при работе с кислородным баллоном, или, в случае отсутствия редуктора, манометр должен иметь на своей подставке предохранительный клапан, установленный на 40 кгс/см . [c.354]

    Для работы требуются баллон с кислородом однокамерный постовой кислородный редуктор типа РК-53Б гаечный ключ резиновая трубка банка для сжигания серы и угля лучинка  [c.21]

    Ознакомиться с принципом действия и устройством однокамерного постового кислородного редуктора РК-53Б. [c.21]

    С — стационарный пост / — водяной затвор, вентиль, —ацетиленовый ящик, 4 — газосварочный инструмент. 5 — кислородный редуктор, 6 — кислородный вентиль, 7 — кислородный ящик передвижные посты б —с использованием ацетилена из генератора / — кислородный баллон, 2 — кислородный редуктор, 5 — водяной затвор, 4 — генератор ацетиленовый (передвижной) в —с использованием растворенного ацетилена [c.177]

    В платиновую чашку помещают 500 г окиси свинца. Чашку устанав.пир,ают в реторте из нержавеющей стали, рассчи тайной на давление до 10 атмосфер. Реторту помещают в печь, соединяют с кислородным баллоном через двухступенчатый кислородный редуктор и продувают кислородом в течение нескольких ми1[ут. Затем повыщают давление кислорода в реторте до 4—7 атмосфер и температуру до 650—700° и в этих условиях дают выдержку в течение 3 часов. Затем реторту охлаждают (под давлением кислорода см. примечание) и выгружают продукт, соответствую[ций квалификации ч. или д.д.а. в зависимости от квалификации исходной окиси свинца. [c.148]

    Редукторы, установленные на баллонах, предназначены для снижения давления газа и поддержания заданного давления после себя. Тип ацегиленового редуктора ДАП-1-65. Рабочее давление на выходе 0,12…0,01 МПа, расход соотвег-ственно 5…3 м ч. Типы кислородного редуктора ДКП-1-65, ДКП-2-78. Рабочее давление 0,1… 1,5 МПа, расход кислорода 60…75 мУч. [c.391]

    Аппаратура и реактивы. Хроматограф (УХ-1, ХЛ-4 и др.) сушильный шкаф муфель с электрическим обогревом до 1100° С баня с силиконовым маслом или глицерином водяная баня металлическая воронка лабораторные сита Физприбор деревянный молоток стекловолокно или стекловата медная сетка баллон с инертным газом (азот или аргон), не содержащим кислорода баллон с гелием кислородный редуктор пузырьковый расходомер секундомер шприц для ввода пробы (1—40 мкл) измерительная линейка металлическая измерительная лупа с ценой деления 0,1 мм трехгорлая колба вместимостью 0,25—0,5 л холодильник Либиха вакуумный насос ртутный манометр колба Вюрца емкостью 250 мл ртутный термометр на 250° С ацетон соляная кислота ч. д. а. адипиновая кислота, чистая паратолуол-сульфокислота, чистая этиленгликоль, чистый носитель ИНЗ-600, фракция 0,25—0,50 мм роданистый калий, чистый азотнокислое серебро, ч. д. а. медицинский хлороформ медицинский эфир бензол для криоскопии толуол х. ч. ж-ксилол п-ксилол о-ксилол X. ч. тиофен х. ч. к-октан х. ч. м-нонан х. ч. [c.306]


    Все работы по моделированию процессов фильтрования в лаборатории обычно ведутся в режиме постоянного давления, поэтому установки для фильтрования под разрежением должны быть снабжены специальными моностатами (обычно используются ртутные моисстаты с пористой стеклянной пластинкой, рис. 94), а при фильтровании под давлением — редукторы (как правило, используются кислородные редукторы или микровентили с манометрами, позволяющие поддерживать давление с точностью до 0,1 ат). [c.217]

    Перед отбором газа из баллона следует внимательно осмотреть вентиль, проверить, не повреледена ли резьба, нет ли утечки газа, не загрязнено ли отверстие. Отбор газа из баллона должен производиться только через редуктор, предназначенный для данного газа и имеющий одинаковую с баллоном окраску. Инертные и негорючие газы из баллонов допускается отбирать с помощью кислородного редуктора, окрашенного в цвет, соответствующий баллону. Отбор газа из баллона без редуктора запрещается. [c.19]

    Для частичной централизации подачи кислорода применяются металлические кислородораспределительные Щ кафы с кислородным коллектором, состоящим из одной ветви (рис. 53)- В таком щкафу, имеющем две дверки, располагаются 3 стандартных кислородных баллона, вмещающих в себя до 18 000 л кислорода. Баллоны своими вентилями подсоединяются к коллектору (1) с. помощью змеевика (2). На незаглушенном конце ветви коллектора крепится кислородный редуктор (3), которым устанавливается необходимое рабочее давление в сети. Для того чтобы гарантировать сеть от [c.122]

    В спектральной лаборатории Института электросварки АН УССР разработаны методы количественного определения водорода в титановых сплавах, аустенитных хромоникелевых и углеродистых сталях, а также в сварных швах [1, 2]. Особенность этих методов состоит в том, что возбуждение спектров осуществляется Б атмосфере аргона, который подается в зону разряда под давлением 2 атм через кислородный редуктор специальным обдувателем, схема которого показана на рис. 1. [c.183]


2.3. Кислородный редуктор

Кислородный редуктор (КР) является регулятором давления (РД), предназначенным для понижения подводимого давления кислорода и поддержания постоянного избыточного давления на выходе из редуктора в заданном диапазоне расходов.

Устройство и принцип действия

Если клапан открывается в сторону действия подводимого давления, то его называют клапаном прямого хода, если – в противоположную сторону, то – клапаном обратного хода. На рис. 2.7 и 2.8 показаны схемы редукторов с клапанами прямого хода, а на рис. 2.9 – с клапаном обратного хода. Редукторы бывают рычажные (при наличии рычага) и безрычажные. В рычажных редукторах отношение хода жесткого центра мембраны к соответствующему ходу клапана равно отношению плеч рычага. На рис. 2.7 и рис. 2.9 показаны схемы рычажных редукторов, а на рис. 2.8 – схема безрычажного редуктора.

Рис. 2.7. Схема рычажного редуктора прямого действия с клапаном прямого хода: 1- жесткий центр мембраны; 2 -мембрана; 3 — рычаг; 4 — толкатель; 5 — седло клапана; 6 — подушка клапана; 7 — клапанная пружина; 8 — мембранная пружина.

Давление в рабочей полости редуктора в основном определяется силой, действующей из надмембранной полости (управляющим сигналом).

Давление, которое устанавливается в рабочей полости при отсутствии расхода, называется установочным давлением, а при наличии расхода – расходным давлением.

Рис. 2.8. Схема безрычажного редуктора прямого действия с клапаном прямого хода.

Рис. 2.9. Схема рычажного редуктора прямого действия с клапаном обратного хода: 1- жесткий центр мембраны; 2 -мембрана; 3 — рычаг; 4 — толкатель; 5 — седло клапана; 6 — подушка клапана; 7 — клапанная пружина; 8 — мембранная пружина.

Кислородный редуктор называют регулятором прямого действия, если управляющим сигналом является сила действия задающей пружины на жесткий центр мембраны и регулятором непрямого действия, если управляющий сигнал формируется с помощью давления газа в надмембранной полости редуктора, создаваемого серворедуктором. На рис. 2.7, 2.8 и 2.9 показаны схемы редукторов прямого действия, на рис. 19.4 и 19.5 – схемы редукторов непрямого действия.

При отсутствии давления на входе пружина 8 (рис. 2.7, рис. 2.9), воздействуя на жесткий центр 1, прогибает мембрану 2 внутрь рабочей полости Б и поворачивает рычаг 3, который на рис. 2.8 и рис. 2.9 через толкатель 4, преодолевая усилие клапанной пружины 7, отводит клапан 6 от седла, а на рис. 2.7 позволяет клапанной пружине 7 отвести клапан 6 от седла.

При подаче кислорода к редуктору он через зазор между клапаном и седлом поступает в полость Б. По мере повышения давления в полости Б мембрана под его воздействием начинает прогибаться в обратном направлении (в сторону полости А) и клапан начинает уменьшать эффективное проходное сечение, препятствуя поступлению кислорода в полость Б, до тех пор, пока в рабочей полости не установится требуемое давление.

При увеличении отбора кислорода зазор между седлом и клапаном увеличивается, а при уменьшении − уменьшается. В результате в рабочей полости Б избыточное давление меняется незначительно и тем меньше, чем больше точность редуктора.

Обычно предусмотрена возможность регулирования установочного усилия мембранной пружины регулировочным винтом, как это показано на рис. 19.2. Поэтому эту пружину называют управляющей или задающей.

Схемы редукторов непрямого действия показаны на рис. 2.10 и 2.11.

Рис. 2.10. Схема КР непрямого действия: 1 – основная мембрана; 2 – основной клапан подачи; 3 – серворедуктор; 4 – дюза; 5 – перепускной клапан; 6 – предохранительный клапан; 7 – мембранная пружина.

Принцип действия редуктора непрямого действия отличается от описанного только тем, что на мембрану из полости А действует в качестве управляющего сигнала не сила задающей пружины, а давление, создаваемое в этой полости вспомогательным малогабаритным редуктором (серворедуктором), рассчитанным на небольшой расход, лимитируемый дюзой 4 на рис. 2.10, а на рис. 2.11 – дюзой 3. Небольшая дополнительная пружина в надмембранной полости А нужна для того, чтобы держать клапан открытым при отсутствии давления на входе.

Рис. 2.11. Принципиальная схема запорно-редуцирующего устройства: 1 – серворедуктор; 2 – основной редуктор. А, Б – надмембранная и рабочая полости основного редуктора; А1, Б1 – надмембранная и рабочая полости серворедуктора.

Как работает датчик кислорода?

Что такое датчик кислорода? Как они работают? Хотя существует множество типов кислородных датчиков, принцип их работы можно разделить на 3 категории:

  1. Химическая реакция , при которой высвобождаются электроны в присутствии кислорода.
  2. изменение интенсивности света , испускаемого флуоресцирующим материалом при воздействии кислорода.
  3. A изменение длины волны звука, света или магнитного поля при прохождении через него кислорода.

Каждый из этих способов измерения содержания кислорода имеет свои сильные и слабые стороны. Хотя датчики кислорода используются во многих приложениях и отраслях, включая автомобилестроение, здравоохранение и медицину, промышленность, упаковку продуктов питания и напитков, фармацевтику и многое другое, в каждом из них используется датчик кислорода другого типа, который лучше всего подходит для применения.

Обратите внимание, что большинство датчиков кислорода предназначены для измерения содержания кислорода в диапазоне от 0 до 25% по объему или в воздухе для дыхания. Однако также доступны специализированные датчики кислорода, которые могут измерять до 100% кислорода.

Какие существуют типы кислородных датчиков?

  1. Датчик кислорода электрохимический
  2. Циркониевый кислородный датчик
  3. Датчик кислорода оптический
  4. Кислородный датчик Кларка
  5. Инфракрасный кислородный датчик
  6. Электрогальванический датчик
  7. Ультразвуковой датчик кислорода
  8. Лазерный кислородный датчик
  9. Парамагнитный кислородный датчик

Ниже приведены конкретные типы датчиков кислорода, используемые сегодня. Обратите внимание, что каждый из них лучше всего подходит для одного или нескольких конкретных приложений.

1. Электрохимический датчик кислорода

Электрохимические датчики кислорода в основном используются для измерения уровня кислорода в окружающем воздухе. Они измеряют химическую реакцию внутри датчика, которая создает электрический выход, пропорциональный уровню кислорода. Поскольку электрохимические датчики генерируют ток, они могут иметь автономное питание, что делает их полезными для измерения газообразного кислорода в подводных погружениях с батарейным питанием и в ручных устройствах индивидуальной безопасности. Примеры включают алкотестеры, датчики дыхания и датчики уровня глюкозы в крови.

С точки зрения преимуществ датчиков, электрохимические датчики пользуются спросом из-за их низкого энергопотребления, более низких пределов обнаружения и зачастую менее непосредственного воздействия мешающих газов. Они также, как правило, являются наименее дорогим типом датчика.

Проблема с электрохимическими датчиками кислорода заключается в том, что они зависят от химических процессов, зависящих от температуры. Выходной сигнал большинства электрохимических датчиков в значительной степени зависит от температурной компенсации для обеспечения надежных показаний в широком диапазоне условий окружающей среды.

Еще одна проблема с электрохимическими датчиками кислорода заключается в том, что со временем химическая реакция замедляется и останавливается, обычно от 1 до 3 лет в зависимости от конструкции датчика. Хранение их в бескислородной среде не увеличивает срок службы датчика. Поскольку датчик стареет, он требует частой повторной калибровки и не так точен, как другие датчики.

Однако из-за своей прочной конструкции, низкой стоимости и автономного питания электрохимические датчики кислорода используются во многих устройствах, особенно в ручных газоанализаторах .

AlphaSense — один из самых популярных производителей электрохимических датчиков кислорода. Их датчики используются в десятках 4-газовых детекторов и портативных измерителях безопасности , используемых во всем мире.

2. Циркониевый кислородный датчик

Датчики кислорода

из циркония используют тепло и химию для обнаружения кислорода. Диоксид циркония покрывают тонким слоем пористой платины, образуя твердотельный электрохимический топливный элемент. Монооксид углерода, если он присутствует в тестовом газе, окисляется кислородом с образованием CO2, который запускает пропорциональный поток тока.Датчик из диоксида циркония измеряет не O2 напрямую, а скорее разницу между концентрацией кислорода в измеряемом газе и в свежем воздухе.

Хотя датчики кислорода из циркония чаще всего используются для контроля соотношения воздух-топливо в легковых и грузовых автомобилях, они также важны в промышленных приложениях. Например, система датчика измерения кислорода из диоксида циркония SST использует эту технологию для измерения содержания кислорода в дымовых газах , системах управления горением, угле, нефти, газе, биомассе и системах производства кислорода .

Еще одна особенность датчика кислорода этого типа заключается в том, что небольшой элемент на основе циркония не требует калибровки. Они также сохраняют свою точность даже при воздействии влаги или других газов.

Из-за способности циркониевого кислородного датчика работать при высоких температурах и давлениях возможное применение делает его полезным в автомобильной промышленности. Практически в каждом произведенном легковом или грузовом автомобиле используются два циркониевых кислородных датчика, также известных как лямбда-зонды , для регулировки соотношения топлива и воздуха для достижения максимальной эффективности сгорания.

Недостатком циркониевых датчиков является то, что для измерения кислорода требуются высокие температуры. Во время использования нагреватель в сенсоре поднимает пробу газа до температуры выше 300°F. Нагревателю требуется много энергии, поэтому циркониевые кислородные датчики не используются в устройствах с батарейным питанием или портативных устройствах. Кроме того, циркониевые датчики бесполезны там, где требуется очень высокая точность.

Разновидностью датчика кислорода из диоксида циркония является планарный датчик кислорода . Как и традиционный циркониевый кислородный датчик, он влагостойкий, прочный и требует для работы встроенный нагреватель.Однако вместо диоксида циркония используется оксид алюминия, способный быстрее достичь необходимой температуры. В результате планарный кислородный датчик может начать считывать уровень кислорода менее чем за 10 секунд вместо обычных 30-секундного времени прогрева традиционного циркониевого датчика. Это усовершенствование делает его лучшей альтернативой автомобильным лямбда-зондам для снижения выбросов NOX при холодном пуске.

3. Оптический кислородный датчик

Оптические датчики кислорода основаны на принципе тушения флуоресценции кислородом.Они основаны на использовании источника света, детектора света и люминесцентного материала, реагирующего на свет. Во многих областях датчики кислорода на основе люминесценции заменяют электрод Кларка.

Принцип тушения флуоресценции молекулярным кислородом давно известен. Некоторые молекулы или соединения при воздействии света будут флуоресцировать (т. е. излучать световую энергию). Однако, если присутствуют молекулы кислорода, световая энергия передается молекуле кислорода, что приводит к меньшей флуоресценции.При использовании известного источника света количество обнаруженной световой энергии обратно пропорционально количеству молекул кислорода в образце. Следовательно, чем меньше обнаружено флуоресценции, тем больше молекул кислорода должно присутствовать в анализируемом газе.

В некоторых датчиках флуоресценция регистрируется дважды с известным временным интервалом. Вместо измерения общей флуоресценции измеряется падение люминесценции (т. е. тушение флуоресценции) с течением времени. Этот метод времени на основе затухания позволяет упростить конструкцию датчика.

Примером датчика, который измеряет уровень кислорода в окружающей среде с помощью тушения флуоресценции кислородом, является LuninOX LOX-02. Хотя он занимает такое же место, как и традиционные электрохимические датчики, он не поглощает кислород и имеет гораздо более длительный срок службы. Это делает его полезным для таких устройств, как аварийная сигнализация истощения кислорода в помещении , которые контролируют воздух в помещении на предмет внезапного падения уровня кислорода из-за хранения сжатых газов.

Общие приложения, в которых используются оптические датчики, включают медицинские учреждения, лазеры, системы визуализации и оптоволокно.Что касается преимуществ датчиков, многие считают, что оптические датчики обладают большей чувствительностью, более широким динамическим диапазоном, распределенной конфигурацией и возможностями мультиплексирования.

Другим примером является переносной анализатор кислорода TecPen в модифицированной газовой среде. TecPen использует тонкое покрытие люминесцентного красителя на датчике и микронасос для протягивания пробы воздуха мимо флуоресцентного красителя. Краситель возбуждается при 507 мкм, а результирующее событие флуоресценции регистрируется при 650 мкм. Продолжительность этого события флуоресценции, известная как время жизни, зависит от количества адсорбированного кислорода в сенсорном слое и, таким образом, может использоваться для определения концентрации кислорода.

Поскольку он использует более быструю технологию оптохимического обнаружения, он может проводить измерения за секунды. Кроме того, оптические датчики кислорода могут быть очень точными благодаря способности измерять содержание кислорода на уровне частей на миллиард. Это делает оптические датчики кислорода полезными в таких процессах, как упаковка в модифицированной атмосфере или мониторинг продувки сварных швов , в которых необходимо измерять отсутствие кислорода до 3-4 частей на миллиард молекул кислорода.

4. Датчик кислорода электрода Кларка

Электрод Кларка представляет собой тип электрохимического датчика кислорода.Он измеряет уровень кислорода в жидкости с помощью катода и анода, погруженных в электролит.

Электрод Кларка был изобретен для измерения уровня кислорода в крови во время кардиохирургических операций. Сегодня он обычно используется в портативных устройствах для измерения уровня глюкозы в крови , для которых требуется капля крови.

Датчик использует тонкий слой глюкозооксидазы (GOx) на кислородном электроде. Измеряя количество кислорода, потребляемого GOx во время ферментативной реакции с глюкозой, можно рассчитать и отобразить уровень глюкозы в крови.

Доступны дополнительные датчики типа Clarke, которые позволяют измерять содержание озона (O3), перекиси водорода (h302), водорода (H) и сероводорода (h3S).

Несмотря на то, что датчики кислорода с точностью до десятых долей процента, их низкая стоимость сделала датчики кислорода с электродами Clarke доступными в качестве потребительских товаров.

5. Инфракрасный кислородный датчик

Инфракрасные пульсоксиметры, обычно называемые пальчиковыми оксиметрами или пальцевыми пульсоксиметрами , представляют собой датчики кислорода, которые измеряют количество кислорода в крови с помощью света.Они чаще всего используются в недорогих устройствах на кончиках пальцев или мочках ушей для измерения насыщения организма кислородом для домашнего медицинского использования.

Для работы инфракрасный и красный свет пульсируют через тонкий слой кожи и измеряются фотодиодом. Поскольку длины волн двух источников света различны, коэффициент поглощения света через кожу пропорционален количеству насыщенного кислородом гемоглобина в артериях.

Преимущества приобретения инфракрасных датчиков кислорода заключаются в том, что они неинвазивны, экономичны, компактны и легко могут быстро определять низкий уровень кислорода в крови.Их недостатком является то, что некоторые из менее дорогих моделей не одобрены в качестве медицинских устройств из-за низкой точности и воспроизводимости.

6. Электрогальванический датчик

Электрогальванический датчик кислорода представляет собой топливный элемент, основанный на окислении свинца, который производит электрический выход, пропорциональный уровню кислорода внутри датчика. Он похож на электрохимический датчик в том, что он потребляет себя в течение нескольких месяцев, когда подвергается воздействию кислорода.

Поскольку электрогальванические датчики являются относительно недорогими и надежными устройствами, которые могут измерять уровень кислорода от 0 до 100%, они используются в качестве медицинских датчиков кислорода во многих больничных вентиляторах , а также в снаряжении для подводного плавания .Недостатком электрогальванических датчиков кислорода, таких как медицинские кислородные элементы, является то, что их срок службы обычно измеряется месяцами. Эти датчики имеют тенденцию быть точными в пределах десятых долей процента кислорода.

7. Ультразвуковой датчик кислорода

Ультразвуковые датчики кислорода

используют скорость звука для измерения количества кислорода в образце газа или жидкости. В жидкости датчики выше и ниже по течению измеряют разницу скоростей между высокочастотными звуковыми волнами. Изменение скорости пропорционально количеству кислорода в образце.В газах скорость звука изменяется по мере изменения молекулярного состава газа. Это делает ультразвуковые датчики кислорода полезными для аппаратов ИВЛ или кислородных генераторов , где выходным сигналом является известная концентрация газообразного кислорода. Типичными приложениями, для которых требуются ультразвуковые методы измерения кислорода, являются больницы, анализ газов или приложения, включающие концентраторы кислорода или портативные генераторы кислорода.

8. Лазерный датчик кислорода

Датчики кислорода

Tunable Diode Laser (TDL) основаны на спектральном анализе.Лазерный луч с длиной волны кислорода направляется через образец газа на фотодетектор. Количество света, поглощаемого молекулами кислорода, пропорционально количеству молекул в образце.

Механизм лазерного датчика кислорода был создан для разработки анализаторов для измерения в реальном времени таких газов, как h30, h3S, CO2, Nh4 и C2h3 в газовых потоках. Многие датчики использовались в различных приложениях, таких как системы сжигания , электростанции, уголь и мусоросжигательные заводы .

Преимущества лазерных датчиков кислорода заключаются в их быстром времени отклика, точности в пределах десятых долей процента кислорода, отсутствии калибровки и длительном сроке службы. Их недостатки заключаются прежде всего в их восприимчивости к перекрестной чувствительности от других газов.

9. Парамагнитный датчик кислорода

Парамагнитные датчики кислорода основаны на том факте, что молекулы кислорода притягиваются к сильным магнитным полям. В некоторых конструкциях проба газа вводится в датчик и проходит через магнитное поле.Скорость потока изменяется пропорционально уровню кислорода в газе. В одном из вариантов этой конструкции кислород в магнитном поле создает физическую силу на измеряемых стеклянных сферах. Хотя это и не обычная сенсорная технология, ее можно использовать в приложениях управления промышленными процессами , где нельзя использовать циркониевый кислородный датчик.

Дополнительные преимущества использования парамагнитного датчика кислорода заключаются в том, что датчики нечувствительны к механическим ударам, имеют высокую линейность и невероятно стабильны.Недостатком является восприимчивость к перекрестной чувствительности от других газов.


Источники:

https://aoi-corp.com/articles/oxygen-sensor-types/

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/bies.201500002

https://o2sensors.com.au/static/what-is-oxygen-sensor

https://www.newswire.com/разные-типы-оф-о2-сенсоров/23890

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4744989/

https://www.systechillinois.com/en/support/technologies/парамагнитные ячейки

http://vakratoond.com/instrumentation/paramagnetic-o2-oxygen-analyzer/

https://en.wikipedia.org/wiki/Electro-galvanic_oxygen_sensor

Изображение от pixabay

Устройства для сохранения кислорода — HME Business

Торговая площадка

Устройства для сохранения кислорода

Обзор некоторых предложений ОКР, имеющихся в настоящее время на рынке:

  • Джозеф Даффи
  • 01 июня 2011 г.

Устройство для сохранения кислорода (OCD) регулирует подачу кислорода от источника кислорода к пациенту.OCD высвобождает кислород только тогда, когда пациент вдыхает, что резко увеличивает время, в течение которого пациент может использовать подачу кислорода. Это дает пациентам повышенную мобильность и комфорт, позволяя избежать непрерывного потока кислорода в ноздри. В конечном счете, ОКР стремятся сделать оксигенотерапию более эффективной, портативной и менее навязчивой.

Существует два типа устройств для сохранения кислорода, описанных здесь All-Med Services of Florida:

  • Тип с фиксированным импульсом подает предварительно определенный импульс (объем) кислорода, когда пациент начинает вдох.Поток кислорода останавливается на заданном пределе. Эти устройства обычно имеют более высокие начальные скорости потока, что определяет форму/размер формы волны и позволяет доставлять импульсный объем газа в первой части вдоха. Фактический импульсный объем кислорода, подаваемый в зависимости от настройки, зависит от производителя и конкретного устройства и обычно основан на математических моделях и допущениях, предназначенных для получения доли вдыхаемого кислорода (FiO2), аналогичной доставке с непрерывным потоком.Диапазон пульсовых объемов значителен: устройства доставляют примерно от 5 до 22 мл за установку за вдох.
  • Импульсные аппараты по требованию работают по тому же принципу, что и аппараты с фиксированным импульсом, при котором дыхание пациента запускает устройство для подачи кислорода. Однако, в зависимости от конкретной конструкции устройства, после подачи начального импульса кислорода некоторые устройства продолжают подавать заданный поток (например, 2 литра/мин) кислорода до выдоха, в то время как другие имеют уменьшающийся поток до тех пор, пока клапан не закроется и поток полностью останавливается.Сколько кислорода поступает после импульса в первые две трети вдоха, зависит от устройства. Поток, доставляемый в последнюю треть вдоха, считается потраченным впустую, поскольку он попадает в часть вдоха, считающуюся анатомическим мертвым пространством.

При нормальном дыхании человек вдыхает одну треть времени и выдыхает примерно две трети времени.Поскольку OCD высвобождает кислород только во время вдоха, теоретически OCD увеличивает время использования подачи кислорода примерно на 3: 1. Таким образом, баллон с устройством OCD, заявленным как коэффициент экономии 3:1, прослужит в три раза дольше, чем баллон без устройства. Некоторые устройства утверждают, что предлагают соотношение до 7: 1. Клинически важно знать, что коэффициент экономии обратно пропорционален доставке кислорода. Как правило, чем выше коэффициент экономии, тем меньший объем кислорода доставляется за одну установку.

Производители OCD говорят, что устройства помогают поставщикам, сокращая частоту повторных заправок, баллонов и доставок, тем самым увеличивая их прибыль.

OCD не являются решением для каждого пациента. И ни одно устройство не соответствует потребностям всех пациентов; поэтому может потребоваться тщательная оценка для удовлетворения индивидуальных потребностей пациентов.

Вот некоторые предложения ОКР, представленные в настоящее время на рынке:

Ответ C5 Conserver
  • Respond C5 Conserver от Responsive Respiratory (RRI) обеспечивает универсальность благодаря трем настройкам непрерывного потока (2, 3, 4 л/мин) и коэффициенту консервации 5:1.Respond C5 тихий, компактный и легкий.
  • Responsive Respiratory предлагает частную торговую маркировку Respond C5, что позволяет поставщикам выпускать для продажи свои собственные кислородосберегающие устройства.
  • Лазер RRI гравирует имя и/или логотип поставщика на Respond C5 и заявляет, что отправит индивидуальные продукты в течение 24–48 часов.

Респираторная служба
(866) 333-4030
www.respondo2.com

Консерватор кислорода Portamate II
  • Консерватор кислорода Portamate II представляет собой легкий (14 унций.) экономия кислорода с настройкой «каждый второй вдох» для экономии до 6:1.
  • Portamate II оснащен тумблером непрерывного потока, световым индикатором импульсов, индикатором низкого заряда батареи и встроенным латунным регулятором с индикатором содержимого баллона.
  • Устройство работает от одной батареи размера C в течение 45 дней использования, имеет встроенный манометр от 0 до 3000 фунтов на квадратный дюйм и поставляется с трехлетней ограниченной гарантией.

Graham-Field Health Products
(800)-347-5678
www.grahamfield.ком

Пневматический консерватор кислорода Invacare
  • Пневматический консерватор кислорода имеет компактную конструкцию и совместим с CGA870. При весе менее одного фунта он не использует батареи.
  • Одна рукоятка переключателя управляет включением и выключением устройства, а также работает в режимах литрового потока и непрерывного потока.
  • Подавая постоянный объем кислорода при каждом вдохе (до 40 вдохов в минуту), консерватор ощущает дыхание и вводит болюс кислорода в первую треть цикла вдоха пациента.

Invacare
(800) 333-6900
www.invacare.com

Электронный кислородный консерватор EVOLUTION
  • Электронный консерватор кислорода EVOLUTION обеспечивает работу не менее двух лет при использовании двух щелочных батареек типа АА.
  • Устройство имеет чувствительный спусковой механизм, быструю доставку и сохранение настроек до 7 л/мин. ЭВОЛЮЦИЯ была разработана для широкого круга пациентов и состояний. Однопросветная конструкция обеспечивает коэффициент экономии 5:1 при любых настройках.
  • Особенности также включают равномерный объем кислорода с каждым импульсом в диапазоне от 14 до 40 вдохов в минуту и ​​рабочее давление от 200 до 3000 фунтов на квадратный дюйм.

Терапия CHAD
(800) 423-8870
www.chadtherapys.com

Бонсай OM-808
  • Бонсай весит всего 9,7 унции и предлагает коэффициент сохранения кислорода с настройками от 1 до 7 литров в минуту.
  • Аппарат вводит болюс кислорода в первой половине цикла вдоха, обеспечивая насыщение на уровне 90%+.При постоянном объеме доставки риск десатурации значительно снижается.
  • Однопросветная пневматическая конструкция обеспечивает коэффициент экономии до 6:1.
  • Устройство также предлагает гибридный метод доставки, равномерный импульс и работу в диапазоне от 200 до 3000 фунтов на квадратный дюйм. Бонсай поставляется с двухлетней гарантией.

Терапия CHAD
(800) 423-8870
www.chadtherapys.com


Эта статья изначально была опубликована в выпуске журнала HME Business за июнь 2011 года в разделе «Управление дыханием и сном».

Об авторе

Джозеф Даффи — независимый писатель и консультант по маркетингу, а также постоянный автор статей в HME Business и DME Pharmacy. С ним можно связаться по электронной почте [email protected]

Регулятор кислорода | Регулятор медицинского газа | Редуктор давления AmcareMed

Как безопасно пользоваться кислородным регулятором 2018 / 12 / 27

Кислородный регулятор – это устройство для снижения давления баллонного газа.Когда давление импорта и экспортный поток меняются, чтобы гарантировать, что его экспортное давление остается стабильным. Повышение показаний измерителя низкого давления может указывать на потенциальные опасности и подводные камни.

Когда кислородный баллон сдут или кислородный регулятор открыт, скорость должна быть снижена. Если скорость открытия клапана слишком высокая, температура рабочей части кислородного регулятора сильно повышается из-за адиабатического сжатия, что может привести к возгоранию деталей из органических материалов, и кислородный регулятор может полностью сгореть.

Кроме того, из-за разряда слишком быстрой электростатической искры и масла в редукторе давления и т. д. это также может привести к воспламенению и выгоранию деталей редуктора давления.

Перед установкой медицинского регулятора слегка приоткройте клапан газового баллона, чтобы сдуть грязь и предотвратить попадание пыли и влаги в регулятор медицинского газа.

Когда клапан баллона открыт, выход газа из клапана баллона не должен быть направлен на оператора или других людей, чтобы предотвратить выброс газа под высоким давлением и причинение вреда людям.Выпускное отверстие редуктора давления и соединение газовой резиновой трубы должны быть затянуты проволокой или хомутом, которые были дегазированы.

Во время загрузки и разгрузки кислородного регулятора необходимо следить за тем, чтобы резьбовые соединения трубных соединений не проскальзывали, чтобы предотвратить выпадение винтов из положения.

Во время рабочего процесса необходимо соблюдать значение давления рабочего манометра. При остановке работы сначала ослабьте винт регулятора давления редуктора, затем закройте клапан кислородного баллона и медленно выпустите газ из редуктора давления.Таким образом можно защитить пружину и редукционный клапан от повреждений. После завершения работы снимите кислородный регулятор с баллона и сохраните его должным образом.

Необходимо регулярно ремонтировать кислородный регулятор и периодически проверять манометр. Это делается для обеспечения надежности регулятора давления и точности показаний манометра. При использовании, если в кислородном регуляторе есть утечка и манометр не работает должным образом, его следует вовремя отремонтировать.

Регуляторы кислорода и ацетилена

Газы, хранящиеся в газовых баллонах, используемых для кислородно-ацетиленовой сварки, изначально находятся под очень высоким давлением и не могут использоваться напрямую как таковые. Здесь регуляторы кислорода и ацетилена играют важную роль в снижении этого давления до рабочего давления. Эти регуляторы позволяют поддерживать постоянное желаемое давление в точке подачи при постоянном объеме.

Кислородно-ацетиленовые регуляторы , таким образом, являются защитным элементом , которым оснащены все газокислородные сварочные аппараты.

Следовательно, регулятор должен быть известного производителя, так как некачественный регулятор не только ставит под угрозу качество выполняемой работы, но и ставит под угрозу безопасность оператора, работающего с оборудованием.

Регулятор не только снижает давление, но и позволяет сварщику регулировать давление во время сварки, когда давление газов падает после продолжительного использования газов.

Правильно подобранные кислородно-ацетиленовые регуляторы повышают производительность труда и обеспечивают безопасность оператора.

В этой статье мы обсудим, для чего предназначены кислородно-ацетиленовые регуляторы, кислородные и ацетиленовые манометры, которые устанавливаются на регуляторы, безопасные рабочие давления для обоих, по отдельности — на что должны быть настроены кислородные и ацетиленовые регуляторы, одноступенчатые и двухступенчатые регуляторы кислорода и краткое описание работы одноступенчатого регулятора кислорода.

Каково назначение регуляторов ацетилена и кислорода?

Регулятор кислорода и ацетилена выполняет следующие три функции:

  1. Снизить давление газа из баллона до рабочего давления, которое может быть доставлено в точку подачи.
  2. Регулировка давления, подаваемого в точку приложения, в зависимости от необходимости.
  3. Действуют как защитное устройство, регуляторы обычно поставляются с обратным клапаном для предотвращения обратного тока между шлангом и регулятором.

Газы, сжатые в баллонах с кислородом и ацетиленом, находятся под давлением, слишком высоким для кислородно-ацетиленовой сварки. Кислородные и ацетиленовые регуляторы снижают давление и регулируют подачу газов из баллонов. Давление в кислородном баллоне может достигать 2200 фунтов на квадратный дюйм (15 169 кПа), которое необходимо снизить до рабочего давления от 1 до 25 фунтов на квадратный дюйм (6.от 90 до 172,38 кПа). Давление в ацетиленовом баллоне может достигать 250 фунтов на квадратный дюйм (1724 кПа).

Регулятор давления газа автоматически подает в горелку постоянный объем газа при заданном рабочем давлении.

ПРИМЕЧАНИЕ

Регуляторы кислорода, ацетилена , и жидких нефтяных топливных газов имеют различную конструкцию. Они должны использоваться только для того газа, для которого они предназначены.

Большинство используемых регуляторов относятся либо к одноступенчатому, либо к двухступенчатому типу.Между шлангами резака и регулятором должны быть установлены обратные клапаны для предотвращения обратного тока через регулятор.

Датчики кислорода и ацетилена

Оба типа регуляторов оснащены двумя манометрами каждый. Что показывают два манометра на регуляторе?

Манометры регуляторов кислорода и ацетилена измеряют два давления: 

Во-первых, на входе регулятора показывает давление в газовом баллоне.Его также называют манометром высокого давления, и о количестве газа, оставшегося в цилиндре, можно судить по показанию этого манометра.

Во-вторых, на выходе регулятора показывает давление в шланге, питающем горелку. Его также называют манометром низкого давления. Скорость потока газа к горелке регулируется путем установки желаемого давления газа на выходе (которое показано на этом манометре низкого давления) путем регулировки винта регулировки давления регулятора.

Безопасное рабочее давление для кислорода и ацетилена

Требуемое давление регулятора отличается для кислородного баллона и ацетиленового баллона при кислородно-ацетиленовой сварке.Соответственно, манометры регулятора кислорода и ацетилена градуированы для разных диапазонов давления.

Регуляторы кислорода контролируют и снижают давление кислорода в любом стандартном коммерческом кислородном баллоне с давлением до 3000 фунтов на квадратный дюйм. Манометр высокого давления, который находится на входной стороне регулятора, имеет градуировку от 0 до 3000 фунтов на квадратный дюйм. Манометр низкого или рабочего давления, который находится на выпускной стороне регулятора, имеет градуировку от 0 до 500 фунтов на квадратный дюйм.

Рабочее давление кислорода колеблется от 10 до 40 фунтов на квадратный дюйм в зависимости от типа пламени, необходимого для горелки.

Какое максимальное безопасное рабочее давление для ацетилена?

ОСТОРОЖНО

Ацетилен никогда не следует использовать при давлении, превышающем 15 фунтов на кв. дюйм (103,4 кПа).

Регулятор давления ацетилена регулирует давление ацетилена в любом стандартном коммерческом баллоне с давлением до 500 фунтов на квадратный дюйм (3447.5 кПа). Конструкция ацетиленового регулятора в целом такая же, как и у кислородного регулятора, но не выдерживает таких высоких давлений.

Манометр высокого давления на входной стороне регулятора имеет градуировку от 0 до 500 фунтов на кв. дюйм (3447,5 кПа). Манометр высокого давления показывает давление в баллоне с ацетиленом. Манометр низкого давления на выпускной стороне регулятора имеет градуировку от 0 до 30 фунтов на квадратный дюйм (207 кПа). Ацетилен не следует использовать при давлении выше 15 фунтов на кв. дюйм (103,4 кПа).

Одноступенчатые кислородные регуляторы снижают давление газа в баллоне до рабочего давления за один шаг. Механизм одноступенчатого кислородного регулятора (рис. 5-8) имеет сопло, через которое проходит газ высокого давления, седло клапана для закрытия сопла и уравновешивающие пружины.

Некоторые модели оснащены предохранительным клапаном и входным фильтром для защиты от пыли и грязи. Манометры предназначены для отображения давления в цилиндре или трубопроводе и рабочего давления.

ПРИМЕЧАНИЕ

При эксплуатации рабочее давление падает по мере падения давления в баллоне, что происходит постепенно по мере отбора газа.По этой причине рабочее давление необходимо периодически регулировать во время сварочных работ при использовании одноступенчатого кислородного регулятора.

Эксплуатация одноступенчатых кислородных регуляторов

Регулятор состоит из гибкой диафрагмы, управляющей игольчатым клапаном между зоной высокого давления и рабочей зоной, пружины сжатия и регулировочного винта, компенсирующего давление газа на диафрагму. См. схему деталей кислородного регулятора на рис. 5-8 выше.

Игольчатый клапан находится на стороне диафрагмы, подверженной воздействию высокого давления газа, а пружина сжатия и регулировочный винт находятся на противоположной стороне в зоне, вентилируемой атмосферой.

Кислород поступает в регулятор через впускное соединение высокого давления и проходит через фильтр из стекловаты, удаляющий пыль и грязь. Седло, закрывающее сопло, не поднимается до тех пор, пока не будет закручен регулировочный винт. Давление прикладывается к регулировочной пружине путем поворота регулировочного винта, который давит на резиновую диафрагму.

Мембрана давит вниз на скобу и преодолевает давление на компенсирующую пружину. Когда стремя опускается вниз, проход через сопло открывается. Затем кислород поступает в камеру низкого давления регулятора.

Затем кислород проходит через выпускное отверстие регулятора и шланг к горелке. В камере низкого давления регулятора должно поддерживаться определенное заданное давление, чтобы кислород продолжал поступать через отверстия горелки, даже если игольчатый клапан горелки открыт.

Это давление указывается на манометре рабочего давления регулятора и зависит от положения регулировочного винта регулятора. Давление увеличивают, поворачивая регулировочный винт вправо, и уменьшают, поворачивая этот винт влево.

Регуляторы кислорода и ацетилена , используемые на станциях, к которым газы подаются от кислородного коллектора, ацетиленового коллектора или ацетиленового генератора, имеют только один манометр низкого давления, поскольку давление в трубопроводе обычно устанавливается на уровне 15 фунтов на квадратный дюйм (103.4 кПа) для ацетилена и примерно 200 фунтов на квадратный дюйм (1379 кПа) для кислорода.

Двухступенчатый кислородный регулятор

Двухступенчатый кислородный регулятор (рис. 5–9) аналогичен одноступенчатому регулятору, но снижает давление в два этапа. На стороне высокого давления давление снижается с давления в цилиндре до промежуточного давления.

На стороне низкого давления давление снижается с промежуточного до рабочего давления. Благодаря двухступенчатому регулированию давления рабочее давление поддерживается постоянным, и регулировка давления во время сварочных работ не требуется.

Все дело было в регуляторах кислорода и ацетилена. Пожалуйста, оставляйте свои мысли и наблюдения в комментариях ниже. Если вы хотите узнать больше об этой теме, вот хорошая статья в Интернете.

Планируете купить новый регулятор кислорода и ацетилена? Проверьте мой рекомендуемый выбор .

См. также:

Принцип работы ‐МОП-датчик газа

Резюме

ШАГ 1

В чистом воздухе донорные электроны в диоксиде олова притягиваются к кислороду, который адсорбируется на поверхности чувствительного материала, предотвращая протекание электрического тока.

ЭТАП 2

В присутствии газов-восстановителей поверхностная плотность адсорбированного кислорода уменьшается по мере его реакции с газами-восстановителями. Затем электроны высвобождаются в диоксид олова, позволяя току свободно течь через датчик.

Принцип работы

Когда полупроводниковые частицы (обычно диоксид олова) нагреваются на воздухе до высокой температуры, кислород адсорбируется на поверхности частиц за счет захвата свободных электронов.Сформированный таким образом обедненный слой во многом зависит от радиуса используемых полупроводниковых частиц. Если он настолько мал, как обычно используется в газовых сенсорах (десятки нанометров), истощение может распространяться на всю площадь каждой частицы (объемное истощение, высокая чувствительность). С другой стороны, если размер намного больше, обеднение происходит условно на периферии каждой частицы (региональное истощение, низкая чувствительность).

На рис. 1 показано, как изменяется структура энергетических зон и распределение электронов проводимости при увеличении парциального давления кислорода от нуля (состояние плоской полосы) до состояний I (региональное обеднение), II (граница) и III (объемное обеднение).До достижения границы адсорбционное равновесие достигается за счет увеличения толщины обедненного слоя. Однако позже (опустошение объема) уровень Ферми понижается на p кТл при переходе от II к III при неизменной толщине слоя.

х : Расстояние в радиальном направлении
кв(х) : Потенциальная энергия
и : Радиус частиц
] : Концентрация адсорбированного кислорода
Е С : Энергия зоны проводимости
Е Ж : Уровень Ферми
р кт : Сдвиг уровня Ферми
[е] : Концентрация электронов
С д : Плотность донора

Рисунок 1.Структура энергетических зон (вверху) и распределение электронов проводимости (внизу) для полупроводниковой частицы в зависимости от увеличения концентрации адсорбированного кислорода

 На этом этапе теоретически выводятся два важных уравнения для сенсорного устройства, состоящего из сферических частиц, а именно:

[e] S =N d exp{-(1/6)( a /L D ) 2 p } … (1)

R/R 0 =N d /[e] S … (2)

 Здесь [e] S — поверхностная концентрация электронов частиц, а L D — длина Дебая. R и R 0 — сопротивления датчика в стационарном состоянии и в состоянии плоской полосы соответственно. Другие обозначения см. в подписи к рис.1. При выборе материалов датчика N d , a , L D и R 0 являются фиксированными, в то время как p зависит от фактических газовых условий.

Как описано выше, датчики газа МОП-типа изменяют сопротивление (R) в результате изменения концентрации адсорбированного кислорода. Если это используется адекватно, можно обнаружить восстановительные газы, такие как окись углерода. Адсорбированный кислород, образующийся в чистом воздухе, будет потребляться при контакте с окисью углерода, а полученное в результате уменьшение R используется для оценки концентрации окиси углерода. Датчик восстанавливает первоначальный уровень сопротивления при отключении угарного газа. Такой механизм обнаружения действует в газовых сенсорах на основе диоксида олова.

Артикул: Нобору Ямазоэ, Кенго Шиманоэ, Базовый подход к функции преобразователя полупроводниковых газовых сенсоров на основе оксида
, Датчики и приводы B 160 (2011) 1352-1362

Анализ кислорода, анестезирующего агента и потоков в анестезиологическом аппарате

Indian J Anaesth. 2013 сентябрь-октябрь; 57(5): 481–488.

Ракеш Гарг

Отделение анестезиологии, обезболивания и паллиативной помощи, Dr.BRAIRCH, AIIMS, Нью-Дели, Индия

Рамеш Чанд Гупта

1 Кафедра анестезиологии Медицинского колледжа и больницы Махатмы Ганди, Джайпур, Индия Дели, Индия

1 Кафедра анестезиологии, Медицинский колледж и больница Махатмы Ганди, Джайпур, Индия

Адрес для корреспонденции: Доктор Ракеш Гарг, 35, DDA Flats, East Punjabi Bagh, New Delhi — 110 026, India .Электронная почта: [email protected]

Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями Creative Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.0 Unported, которые разрешают неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии, что оригинал работа цитируется правильно.

Эта статья была процитирована другими статьями в PMC.

Abstract

Технический прогресс в области анестезиологических станций сделал периоперационную анестезию более безопасной. Помимо других вариантов мониторинга, анализ дыхательных газов стал неотъемлемой частью современных анестезиологических рабочих мест.Различные общества анестезиологов также рекомендуют устройства для мониторинга, такие как анализатор кислорода со звуковой сигнализацией, анализатор углекислого газа, анализатор паров всякий раз, когда вводится летучий анестетик. В этой обзорной статье обсуждаются различные методы анализа потока, объемов и концентрации различных анестетиков, включая кислород, закись азота и летучие анестетики.

Ключевые слова: Анестезиологический аппарат, газоанализатор, потоки газа, объемы газа, анализатор кислорода, анализатор летучих веществ

ВВЕДЕНИЕ

Хорошо оборудованная анестезиологическая рабочая станция является благом для улучшения анестезиологической практики.Технический прогресс в анестезиологических рабочих станциях сделал интраоперационную анестезию лучше и безопаснее. Помимо других вариантов мониторинга, анализ дыхательных газов стал неотъемлемой частью современной анестезиологической станции. Это было включено не только для наркозных аппаратов в операционных, но и для аппаратов, используемых в отделениях интенсивной терапии, для транспортировки пациентов на ИВЛ и в других местах за пределами операционной, где требуются услуги анестезии. Различные общества анестезиологов также рекомендуют устройства для мониторинга, такие как анализатор кислорода со звуковой сигнализацией, анализатор углекислого газа, анализатор паров всякий раз, когда вводится летучий анестетик.[1,2,3,4] В настоящее время анестезиологические рабочие станции конфигурируются производителями либо по модульному принципу, либо по заранее сконфигурированному подходу. При модульном подходе машина оснащена базовыми мониторами, в то время как при предварительно сконфигурированном подходе она более интегрирована с несколькими блоками мониторинга и включает также мониторы и анализаторы расхода газа []. Некоторые устройства также имеют возможность интеграции, анализа, отображения и записи данных, полученных от датчиков мониторинга.

Монитор, показывающий газовый анализ и электронные расходомеры на анестезиологической рабочей станции

Этот обзор основан на тщательном поиске опубликованных статей на английском языке в базах данных Pubmed, Medline, Ovid и Embase.Поиск литературы проводился с использованием ключевых слов в различных сочетаниях: «анестезиологический аппарат, газоанализатор, анализатор кислорода, анализатор летучих веществ, анализатор закиси азота, измерение потока и объема, методы отбора проб». Поиск статей осуществлялся по перекрестным ссылкам. Информация о производителях также была проверена, но проверена по опубликованным статьям или перекрестно проверена по упомянутым ссылкам.

ИСТОРИЧЕСКАЯ ПЕРСПЕКТИВА

Газовый анализ сильно изменился с течением времени.[4,5,6,7] Самый ранний газоанализатор был основан на воздействии газа на силиконовую резинку. Расслабление слегка натянутой силиконовой резинки анестезирующими газами механически передавалось на измерительную шкалу через рычаг. Шкала калибровалась с различными анестетиками, что обеспечивало концентрацию газа с приемлемой точностью в диапазоне 0-3%.[5] Этот мониторинг был ограничен определенными факторами, влияющими на мониторинг, такими как наличие водяного пара и закиси азота.Отбор проб может производиться как из инспираторных, так и из экспираторных конечностей.

Использование масс-спектрометра было введено в 1981 году для мониторинга анестезирующих газов на основе дыхания.[7] Этот метод включал отбор проб бокового потока (250 мл/мин) и их передачу в расположенный в центре масс-спектрометр для анализа с помощью мультиплексного клапана.[8] Это устройство может измерять и определять количество до восьми уникальных газов.[6] Несколько лет спустя была введена PPG (Pittsburgh Plate Glass) SARA (система для анализа анестезии и дыхания) с потоком проб 330 мл/мин.[5,8] На анализ газов в этих устройствах влияли такие газы, как аэрозольные пропелленты, гелий и анестетики, для которых они не были предназначены. Позже были представлены автономные масс-спектрометры, такие как Ohmeda 6000, которые обеспечивали непрерывные показания по сравнению с прерывистым анализом в централизованных устройствах. Кроме того, эти устройства можно было легко откалибровать с помощью любого газа или нового агента.[10] Впоследствии были представлены различные автономные газоанализаторы побочного потока, основанные на инфракрасной спектрометрии, рамановской спектрометрии, инфракрасной фотоакустической спектрометрии и технологии анализа пьезоэлектрических кристаллов агентов.[11,12] Эти устройства могли идентифицировать конкретные агенты и, таким образом, были помощь в случае, если какое-либо средство было ошибочно залито в испаритель. Некоторые из этих технологий, такие как спектроскопия комбинационного рассеяния, инфракрасная фотоакустическая спектрометрия и пьезоэлектрический кристаллический агент, не могли получить регулярное применение в клинической практике из-за различных ограничений, таких как требование большого потока газа для отбора проб, влияние на анализ присутствия других газов или загрязняющих веществ и медленное время отклика. .Техника инфракрасных фотоакустических и пьезоэлектрических устройств не была специфичной для агента и, таким образом, была ограничена в своем клиническом применении.[13] Метод инфракрасного фотоспектрометра стал популярным из-за его более низкой стоимости, а функции идентификации агента можно было легко включить в эти анализаторы.

АНАЛИЗ КИСЛОРОДА

Анализаторы кислорода рекомендуются для всех случаев анестезии, поскольку измерение кислорода имеет первостепенное значение для предотвращения любого неблагоприятного события, связанного с гипоксией.[14] Они были включены в состав анестезиологических рабочих станций и контролируют концентрацию кислорода либо на общем выходе газа, либо в инспираторном патрубке циркулярной системы. [1,15] Кислород также контролируется на стороне пациента с помощью парамагнитных анализаторов. Три общеизвестных метода измерения концентрации кислорода во вдыхаемом воздухе включают гальванический, полярографический и парамагнитный методы. Более новые наркозные аппараты чаще используют парамагнитный метод анализа кислорода.

Таблица 1

Техника, принцип работы и ограничения анализаторов кислорода в наркозных аппаратах

Парамагнитный анализатор кислорода

Молекула кислорода имеет неспаренные электроны во внешнем электронном кольце, что делает ее парамагнитной и поэтому притягивается в магнитном поле. Это формирует принцип работы парамагнитных анализаторов кислорода.[1,15,16] Это устройство отбирает газ из дыхательного контура, который должен находиться рядом с пациентом. В более старых парамагнитных анализаторах использовалась система гантели и торсионной проволоки, но в более новых анализаторах используется переключаемое электромагнитное поле, которое генерируется с частотой примерно 110 Гц.[1] Анализаторы состоят из двух камер (пробоотборной и эталонной) с чувствительным датчиком давления между ними. В камеру для отбора проб поступает проба газа через трубку для отбора проб, а в эталонную камеру поступает комнатный воздух. Изменяющееся магнитное поле создается электромагнитом, который быстро включается и выключается, вызывая притяжение и возбуждение молекул кислорода. Это, в свою очередь, приводит к давлению по обе стороны датчика давления, а перепад давления на датчике пропорционален разности парциальных давлений кислорода между измеряемым газом и эталонным газом (комнатный воздух, содержащий 21 % кислорода).Колебания давления примерно в 20–50 мбар воспринимаются преобразователем и преобразуются в постоянное напряжение, прямо пропорциональное концентрации кислорода.[1] Хотя измерение осуществляется в парциальном давлении, оно запрограммировано на отображение в процентах. Такие устройства требуют калибровки, которая запланирована на анестезиологических рабочих станциях. Они точны и высокочувствительны, а также обладают быстрым откликом, позволяющим измерять содержание кислорода в зависимости от дыхания. Эти устройства оснащены ловушкой для воды из отобранного газа, поскольку пары воды могут повлиять на анализ кислорода.

Гальванический анализатор кислорода (топливный элемент, элемент Херша)

Эти анализаторы работают на основе химического явления, генерируемого молекулами кислорода. Кислород диффундирует через мембрану и раствор электролита к катоду (золотому или серебряному). [16,17] Он соединен со свинцовым анодом через раствор электролита. Это генерирует электрический ток, который пропорционален парциальному давлению кислорода в пробе газа. В химической реакции участвуют:

Pb + 2OH → PbO + h3O + 2e

Они обычно связаны с инспираторным патрубком.Они требуют калибровки со 100% кислородом и комнатным воздухом (21% кислорода) и имеют время отклика около 20 секунд с точностью 3%.[15] Для них не требуется водоотделитель, так как водяной пар не влияет на их работу. Эти анализаторы имеют ограниченный срок службы из-за разрядки батареи из-за постоянного воздействия кислорода.

Полярографический анализатор кислорода (электрод Кларка)

Принцип действия этих анализаторов аналогичен принципу гальванического анализатора кислорода.[15] Здесь молекулы кислорода движутся через тефлоновую мембрану, а ток течет между серебряным катодом и платиновым анодом. Генерируемый таким образом ток пропорционален концентрации кислорода в газе пробы. Обычно он прикрепляется к инспираторному колену контура. Срок службы составляет около 3 лет из-за износа тефлоновой мембраны.[15]

ДРУГИЕ ГАЗЫ (ДВУОКИСЬ УГЛЕРОДА, ЗАКИСЬ АЗОТА И ЛЕТУЧИЕ ВЕЩЕСТВА) АНАЛИЗ

В анестезиологической практике также требуются измерения других анестезирующих газов, таких как закись азота, летучие анестетики и двуокись углерода.Они могут быть проанализированы с использованием различных методов, таких как инфракрасная абсорбционная спектроскопия, фотоакустическая спектроскопия, силиконовый каучук и пьезоэлектрическая абсорбция, рефрактометрия, комбинационное рассеяние и масс-спектрометрия [1,15]. Инфракрасные анализаторы обычно используются для измерения концентрации анестезирующих агентов. -пробный метод на наркозных аппаратах.

Таблица 2

Методика, принцип действия и ограничения анализаторов анестезирующих газов в наркозных аппаратах

Инфракрасная абсорбционная спектроскопия

Чаще всего для выделения используется дисперсионный инфракрасный (DIR) или недисперсионный инфракрасный (NDIR) метод характеристики поглощения пробы газа.[1,15] В дисперсионном методе используется один оптический фильтр и либо призма, либо дифракционная решетка для разделения длин волн компонентов для каждого агента. Недисперсионный метод включает несколько узкополосных оптических фильтров, через которые пропускают инфракрасное излучение для определения газа, присутствующего в смеси.

Инфракрасная абсорбционная спектроскопия анализирует молекулы, имеющие разнородные атомы, которые поглощают инфракрасное излучение. Генерируемая таким образом энергия вызывает молекулярную вибрацию.Частота вибрации, в свою очередь, зависит от молекулярной массы и атомных связей внутри анализируемой молекулы. Поглощение инфракрасного излучения определенной молекулой происходит при определенной длине волны и в соответствии с «законом Бера-Ламберта» (логарифмическая зависимость между пропусканием света через вещество и концентрацией этого вещества). [2,18] Это формирует принцип. определения и анализа концентрации молекулы газа, такой как анестетик. Пики поглощения углекислого газа и закиси азота расположены в диапазоне 4–5 мкм, а анестезирующие агенты находятся в диапазоне 8–13 мкм.Конкретные длины волн инфракрасного излучения выбираются узкополосными фильтрами в узле колеса прерывателя, через которые фокусируется инфракрасное излучение. Такие устройства имеют опорный канал и канал выборки, которые выровнены рядом друг с другом. Они имеют средства обнаружения проходящего инфракрасного излучения (фотоэлементы или термобатареи), усиления и обработки сигнала. Давление и температура интегрированы с данными. Иногда применяется фотоакустическая спектроскопия, когда начальное излучение является импульсным, а последующий вибрационный импульс регистрируется с помощью микрофона, а затем усиливается.Некоторые молекулы, такие как двуокись углерода, закись азота, спирт, водяной пар и окись углерода, мешают пикам поглощения летучих агентов, поскольку эти молекулы поглощают инфракрасное излучение в диапазоне от 3 до 12 мкм. Новые анализаторы позволяют избежать таких проблем, анализируя серию пиков поглощения и, таким образом, правильно идентифицируя летучий агент. Другое явление «уширения при столкновении» наблюдается с двуокисью углерода и закисью азота, которые уширяют пики друг друга и, следовательно, летучих агентов.Здесь энергия, поглощенная одной молекулой, передается другой, что обеспечивает дальнейшее поглощение энергии предыдущей молекулой и, таким образом, несоответствие в общем поглощении энергии. Это несоответствие снова устраняется путем анализа различных пиков поглощения, который кажется предсказуемым и выполняется с помощью электронного программирования. Основные анализаторы присоединяются к стороне пациента, но увеличивают объем контура.Они заключены в пластиковый корпус с источником инфракрасного излучения и детектором. В настоящее время они доступны для анализа углекислого газа. Они не требуют отбора проб газа из дыхательного контура. Анализаторы бокового потока чаще используются на современных анестезиологических рабочих станциях и требуют отбора проб газа. В современных газоанализаторах скорость отбора газа из дыхательного контура находится в диапазоне от 50 до 250 мл/мин. Время отклика зависит от скорости отбора проб, а также от длины пробоотборной трубки, которая может быть 2.приблизительно 5 с для 3-метровой трубки. Для этого требуется ловушка для воды, поскольку водяной пар мешает анализу.

Рефрактометрия

Монохроматический источник света излучает лучи через газовую среду и фокусируется на экране. что, в свою очередь, будет зависеть от показателя преломления и концентрации газовой среды. Таким образом, концентрация агента анализируется и отображается. Рефрактометры Рэлея имеют ряд призм, которые делят источник света на пробоотборную и контрольную трубки.Эти устройства откалиброваны для определенного газа. Узоры бахромы создаются каждым образцом; можно сделать шкалу для определения концентрации этого конкретного анестетика. Они откалиброваны для галотана, но могут использоваться и для других анестетиков в соответствии с таблицами преобразования различных газов. Эти анализаторы не дают анализ дыхания. Они являются полезным инструментом для калибровки мощности испарителя и обнаружения воздействия анестезирующих газов в окружающей среде.[20]

Пьезоэлектрическая абсорбция

В анализаторах используется пьезоэлектрическое соединение, такое как кварц, и свойство резонанса используется для анализа анестетика.[1] В таких устройствах два кристалла кварца (один покрыт маслом на основе силикона, а другой остается без покрытия) устанавливаются между электродами. Кристалл кварца с масляным покрытием поглощает пары галогенов и изменяет резонансную частоту пропорционально концентрации присутствующих паров. Эти устройства имеют быстрое время отклика. Они ограничены неспособностью дифференцировать отдельные пары анестезирующих газов.

Рамановское рассеяние

В этом методе используется интенсивный, когерентный и монохроматический свет (т.э., от лазера).[21] Когда этот свет взаимодействует с объектом, то есть с молекулой анестезирующего газа, свет будет рассеиваться, как правило, упруго, без изменения энергетического состояния (рэлеевское рассеяние).[1] Кроме того, часть энергии света будет поглощена, что приведет к трансформационному сдвигу либо за счет поглощения энергии, либо за счет высвобождения энергии в виде фотона с другой длиной волны (комбинационное рассеяние).[1] Этот принцип используется для анализа анестезирующего газа. Доступность аргоновых лазеров и систем охлаждения меньшего размера улучшила анализ газа.В таких устройствах лазерный луч концентрируется в аналитической камере, содержащей анализируемый газ. Рассеянный свет проходит через специализированную оптику и ряд узкополосных фильтров на фотодетектор и блок обработки сигнала. Фильтры предназначены для анализируемого газа. Концентрация анестезирующего газа пропорциональна испускаемым фотонам через специальный фильтр. Эти анализаторы имеют быстрое время отклика. Они могут анализировать несколько анестетиков с хорошей точностью (более высокой, чем инфракрасная спектроскопия, приближаясь к масс-спектрометрии).

Масс-спектрометрия

Для таких анализаторов проба газа всасывается или впрыскивается в камеру для проб низкого давления, которая соединена с другой камерой, при давлении, близком к вакууму, создаваемому вакуумными насосами.[1] Молекулы анализируемого газа ионизируются во второй камере и ускоряются катодной пластиной. Ионы разделяются по массе и заряду ионов неподвижными магнитами или электромагнитами. Ионы узкополосно фильтруются и обнаруживаются фотогальваническими рецепторами, а сигнал усиливается и обрабатывается.Таким образом, отображается идентичность и концентрация молекулы. Они имеют более длительное время отклика, но очень точны.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ, СВЯЗАННЫЕ С ГАЗОАНАЛИЗАТОРАМИ ДЛЯ АНЕСТЕЗИИ

Традиционный газоанализатор бокового потока для анестезии использует высокую скорость потока пробы (которая может превышать 200 мл/мин). Это может иметь значение при педиатрической анестезии. Если пациент выдыхает со скоростью, меньшей, чем частота отбора проб, вдыхаемый газ загрязняет образец. Это также проблема с использованием анестезии с низким потоком, когда используются очень низкие потоки, когда существует возможность удаления большего количества газа из контура пациента, чем добавляется в него системой доставки анестезии.[22,23] На анализаторы бокового потока также воздействуют водяные пары, жидкая вода и выделения пациентов. Таким образом, конструкция датчика должна быть такой, чтобы они контролировались и не допускали попадания и повреждения анализаторов или влияния на точность измерений. Водоотделитель и трубка Nafion ® — простое решение, позволяющее решить эту проблему. Nafion ® удаляет газы на основе их химического сродства к серной кислоте.[22,23] Некоторые агенты и продукты разложения в контуре могут препятствовать точному анализу анестезирующих газов.Такие соединения, как терафторэтан, которые заменяют хлорфторуглероды в качестве пропеллентов для медицинских аэрозолей, мешают идентификации анестезирующих газов с помощью инфракрасной спектроскопии из-за общей длины волны 8-12 мкм.[24,25,26] Способы отбора проб газа для анализа могут быть либо в боковом потоке, либо в основном анализаторе.[15]

Отбор проб бокового потока

Трубка для отбора проб используется для отбора проб газа для анализа [Рис. -].Обычно имеет внутренний диаметр 1,2 мм. Трубка подсоединяется к легкому адаптеру рядом с концом дыхательной системы пациента. Он подает газ в камеру для проб. Он изготовлен из тефлона, поэтому не пропускает углекислый газ и не вступает в реакцию с анестетиками. Типичный образец инфракрасных приборов при скорости потока от 50 до 150 мл/мин. Отобранный газ может быть возвращен в дыхательный контур, что вызывает беспокойство при использовании малых потоков. Кроме того, точка отбора проб должна всегда находиться как можно ближе к дыхательным путям пациента, а отбираемая газовая смесь не должна быть загрязнена вдыхаемым газом во время фазы выдоха.

(a-c) Газоанализаторы бокового потока с водоотделителем – разные производители

Отбор проб основного потока

В анализаторах основного типа камера для проб расположена в газовом потоке рядом со стороны пациента дыхательной системы. Он не удаляет газы, и не возникает проблем с конденсацией воды из-за влажности выдыхаемого воздуха.

ИЗМЕРЕНИЕ ОБЪЕМА И ПОТОКА ГАЗОВ

Измерение потоков и объемов необходимо для анестезиологов.[27,28] Для понимания принципов работы потока и объема в анестезиологическом аппарате необходим обзор фундаментальной науки.

Типы течения

Многие физические переменные влияют на то, является ли течение ламинарным или турбулентным, и это может быть отображено числом Рейнольдса, Re = v ρ d /η (где v — линейная скорость, ρ — плотность, d — диаметр, а η — вязкость).[3,29] Ламинарный поток существует, когда Re меньше 2000, а Re больше 2000 указывает на то, что поток, вероятно, будет турбулентным. Ламинарный поток эффективен, когда слои плавно проходят друг над другом, образуя параболический профиль потока с наибольшей скоростью в центре. Определяется по формуле Хагена-Пуазейля Q = P π r 4/ 8 η l (где P — перепад давления, r — радиус трубы, l — радиус трубы). длина трубки). Это означает, что расход прямо пропорционален перепаду давления, пропорционален четвертой степени радиуса и связан с вязкостью, но не с плотностью газа. Турбулентный поток менее эффективен, с несколькими вихревыми токами, возникающими в общем направлении потока. Из-за переменного характера турбулентности не существует точного и исчерпывающего уравнения для расчета потока, но турбулентный поток связан с квадратным корнем из перепада давления и плотности газа, а не с его вязкостью.

Принципы измерения

Расход и объем газов можно измерять прямо или косвенно. Техника прямого измерения газов может быть реализована с использованием объемного заполнения контейнера известного объема.Некоторые устройства, такие как витограф, газовый счетчик и водовытесняющий спирометр, могут использоваться для прямого измерения газов. Такие устройства имеют ограниченное применение в клинической практике. Для клинического использования измерение газов обычно выполняется косвенно, используя свойство газа, которое изменяется параллельно потоку или объему.

Падение давления на сопротивлении В методе измерения сопротивления используется явление измерения падения давления при протекании газа. Этот эффект можно использовать для расчета расхода, поддерживая постоянное сопротивление и измеряя изменение давления при изменении расхода (т.грамм. пневмотахограф) или поддержание постоянного перепада давления и изменение сопротивления измеримым образом (например, шпульный ротаметр) [28, 29]. Техника механического движения использует кинетическую энергию движущихся молекул газа для вращения лопасти или изгиба гибкого препятствия. Это измеримые события, которые можно преобразовать в электрический сигнал. В методе теплопередачи нагретый элемент охлаждается потоком газа, который откалиброван и запрограммирован для отображения количества газа, протекающего мимо нагретого элемента. e.грамм. термоанемометр. При ультразвуковой интерференции, когда газ течет поперек ультразвукового сигнала, скорость ультразвукового сигнала либо увеличивается, если газ течет рядом с ним в том же направлении, либо уменьшается, если газ течет против него. Это изменение скорости поддается измерению и дает измерение расхода.

УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА И ОБЪЕМА

Различные устройства, доступные для измерения расхода и объема, также могут давать характеристики потока.[30,31,32] Методы измерения расхода и объема могут быть основаны на полном или частичном объеме.Это означает, что некоторые устройства измеряют весь газ и дают показания. Однако некоторые устройства разделяют известное количество газа и измеряют разделенный объем. Это экстраполируется для отображения общего расхода или объема газа. Прежний метод используется чаще. Некоторые из устройств описаны ниже [].

Таблица 3

Приборы для измерения расхода и объема газа

Пневмотахограф

Техника пневмотахографа измеряет расход по перепаду давления на сопротивлении на пути потока газа.Датчик давления быстро и точно измеряет падение давления, которое экстраполируется для определения скорости потока и объема газа. Для большей точности ламинарный поток поддерживается с помощью ряда параллельно расположенных трубок малого диаметра, через которые должен проходить газовый поток. Водяной пар и его конденсация могут повлиять на точность измерения расхода. Эти датчики снабжены нагревательным элементом для предотвращения образования конденсата. Его можно использовать как для вдыхаемого, так и для выдыхаемого потока путем включения датчиков как в инспираторные, так и в экспираторные конечности.Значения также могут быть экстраполированы для измерения давления в дыхательных путях, а растяжимость может быть рассчитана и отображена в режиме реального времени.[30]

Ротаметры

Это один из распространенных методов измерения непрерывного потока газов в наркозном аппарате.[31] Ротаметры предназначены для конкретного газа. Он состоит из специальной трубки, называемой «трубкой Торпа».[33] Трубка Торпа представляет собой вертикальную коническую трубку, содержащую катушку или шарик. Он движется вверх и вниз под действием потока газа.Вес катушки, т. е. необходимый для ее поддержания перепад давления, уравновешивается потоком газа. Чем выше катушка поднимается в трубке торпа, тем больше площадь вокруг нее для потока газа и, следовательно, больше поток. Полученные размеры приводят к ламинарному потоку, но в верхней части трубы поток турбулентный. Следовательно, вязкость определяет поток в нижней части трубы Торпа и плотность в верхней части трубы.[16] Показания измеряются маркером, который обычно находится на верхней части шпульки или в центре шарика.Для точных измерений в большом диапазоне добавляются две трубки: одна для низких и одна для высоких скоростей потока.[33] На измерение может повлиять статическое электричество на внутренней стороне трубки, что может привести к прилипанию бобины к трубке. Верхняя часть шпульки имеет рифление для удобства наблюдения за ее вращением. Внутренняя трубка также окрашена антистатическим спреем. Другими компонентами узла расходомера являются игольчатый клапан, поплавок индикатора, ручки, стопор клапана в сборе.[33]

Механические датчики расхода

Такое оборудование имеет небольшой металлический диск, прикрепленный к гибкому штифту.Поток газа пропорционально разделяется и проходит в маленькую камеру с прикрепленным диском, перпендикулярную направлению потока. Тензорезистор расположен за штифтом, который изгибается под действием потока газа. Результирующий электрический сигнал обрабатывается для расчета расхода. Это имеет высокую точность.

Анемометр с горячей проволокой

Такое оборудование работает по принципу охлаждения нагревательной проволоки, обычно из платины, потоком газа, который экстраполируется для отображения потока.[34] В некоторых устройствах вместо провода используется обогреваемый экран или пленка. Провод включен в уравновешенную схему моста Уитстона, и любое изменение его температуры разбалансирует мост. Температура проволоки поддерживается постоянной за счет подачи корректирующего тока. Эти анемометры очень точны.

Ультразвуковые расходомеры

Они основаны на изменении скорости ультразвукового сигнала при изменении расхода газа.[35] Расходомеры имеют такую ​​конструкцию, что пара ультразвуковых лучей направлена ​​в противоположных направлениях.Таким образом, когда возникает поток газа, возникает разница во времени для двух лучей, и затем это используется для расчета скорости газа и расхода.

Электронные расходомеры

Чаще всего используются в современных анестезиологических рабочих станциях.[36,37] Расход газа отображается на экране в виде полосы. Такие расходомеры состоят из игольчатого клапана, посредством которого газ направляется в камеру известного объема, имеющую соленоид. Газ удерживается здесь до тех пор, пока трансдуцированное давление внутри камеры не достигнет заданного предела.Это измеряет расход газа.

РЕЗЮМЕ

Прогресс в области технологий стал благом для периоперационного ухода. Анализ дыхательных газов перешел от грубых механических методов к более совершенным, автоматизированным и запрограммированным методам с большей точностью и надежностью. Растущее использование анестезии с низким потоком сделало потребность в газоанализаторах, включая анализаторы кислорода, обязательными для управления анестезией.

Сноски

Источник поддержки: Нет

Конфликт интересов: Не объявлено

ССЫЛКИ

1.Лэнгтон Дж. А., Хаттон А. Анализ дыхательных газов. Cont Educ Anaesth Crit Care Pain. 2009; 9:19–23. [Google Академия]2. Социк Дж., Баркер С.Дж., Тремпер К.К. Основные принципы контрольно-измерительной аппаратуры. В: Миллер Р.Д., редактор. Анестезия Миллера. 7-е изд. Филадельфия: Черчилль Ливингстон Эльзевир; 2010. С. 197–1227. [Google Академия]3. Валлис С.Дж., Хаттон П., Клаттон-Брок Т.Х., Стедман Р. Анестезиологический аппарат и дыхательная система. В: Healy TE, Knight PR, редакторы. Уайли и Черчилль-Дэвидсон «Практика анестезии».7-е изд. Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета; 2013. С. 465–86. [Google Академия]4. Сингаравелу С., Барклай П. Автоматический контроль концентрации ингаляционного анестетика в конце выдоха с использованием GE Aisys Carestation. Бр Джей Анаст. 2013; 110: 561–66. [PubMed] [Google Scholar]5. Гарри Дж. Л., Карл Л. Клиническая и лабораторная оценка газоанализатора с истекшим сроком годности (Нарко-тест) Анестезиология. 1971; 34: 378–82. [PubMed] [Google Scholar]6. Уайт, округ Колумбия, Уордли-Смит Б. Наркотест-метр для анестезии. Бр Джей Анаст.1972; 44:1100–4. [PubMed] [Google Scholar]7. Каплан Р.А., Вистика М.Ф., Познер К.Л., Чейни Ф.В. Неблагоприятные последствия анестезии, связанные с оборудованием для доставки газа: анализ закрытых претензий. Анестезиология. 1997; 87: 741–8. [PubMed] [Google Scholar]8. Озанн Г.М., Янг В.Г., Маццеи В.Дж., Северингхаус Дж.В. Масс-спектрометрия анестетика у нескольких пациентов. Анестезиология. 1981; 55: 62–7. [PubMed] [Google Scholar]9. Эйбл М., Айзенкрафт Дж.Б. Ошибочные показания масс-спектрометра, вызванные десфлураном и севофлураном. Джей Клин Монит.1995; 11: 152–8. [PubMed] [Google Scholar] 10. Шульте ТГ, Блок ФЭ. Оценка однокомнатного специализированного масс-спектрометра. Int J Clin Monit Comput. 1991; 8: 179–81. [PubMed] [Google Scholar] 11. Блок FE, Шульте GT. Наблюдения за использованием неподходящего агента в испарителе анестезирующего агента. Джей Клин Монит. 1999; 15:57–61. [PubMed] [Google Scholar] 12. Моррисон Дж. Э., Макдональд К. Ошибочные данные инфракрасного газоанализатора анестезирующих веществ. Джей Клин Монит. 1993; 9: 293–4. [PubMed] [Google Scholar] 13. Уолдер Б., Лаубер Р., Збинден А.М.Точность и перекрестная чувствительность 10 различных мониторов анестезирующих газов. Джей Клин Монит. 1993; 9: 364–73. [PubMed] [Google Scholar] 14. Moyle JT, Davey A. Физиологический мониторинг: газы. В: Отделение C, редактор. Анестезиологическое оборудование палат. 4-е изд. Лондон: Компания WB Saunders; 1998. С. 279–92. [Google Академия] 16. Хилл РВ. Определение потребления кислорода с помощью анализатора парамганетического кислорода. J Appl Physiol. 1972; 33: 261–3. [PubMed] [Google Scholar] 17. Мейер РМ. Анализаторы кислорода: Частота отказов и срок службы гальванических элементов.Джей Клин Монит. 1990; 6: 196–202. [PubMed] [Google Scholar] 18. Мортье Э., Ролли Г., Вершелен Л. Метан влияет на инфракрасные мониторы анестетиков. J Clin Monit Comput. 1998; 14:85–88. [PubMed] [Google Scholar] 19. Verkaaik AP, VanDijk G. Высокопоточная анестезия с замкнутым контуром. Интенсивная терапия Анест. 1994; 22: 426–34. [PubMed] [Google Scholar] 20. Эллисон Дж., Грегори Р., Бич К., Краудер Дж. Определение концентрации анестетика с помощью рефрактометрии. Бр Джей Анаст. 1995; 74:85–88. [PubMed] [Google Scholar] 21.Nagashima Y, Suzuki T, Terada S, Tsuji S, Misawa K. Молекулярное мечение галогенированных летучих анестетиков In Vivo с помощью собственных молекулярных колебаний с использованием нелинейной рамановской спектроскопии. J Chem Phys. 2011;134 024525. [PubMed] [Google Scholar]22. Мушлин П.С., Марк Дж.Б., Эллиот В.Р., Стриз С., Голдман Д.Б., Филип Дж. Непреднамеренное развитие субатмосферного давления в дыхательных путях во время искусственного кровообращения. Анестезиология. 1989; 71: 459–62. [PubMed] [Google Scholar] 23. Хаффман Л.М., Риддл Р.Т. Использование масс-спектрометра и/или капнографа во время низкопоточной анестезии по замкнутому контуру.Анестезиология. 1987; 66: 439–40. [PubMed] [Google Scholar] 24. Левин П.Д., Левин Д., Авидан А. Воздействие медицинских аэрозолей на инфракрасные мониторы анестезирующих газов. Бр Джей Анаст. 2004; 92: 865–9. [PubMed] [Google Scholar] 25. Нанн Г. Низкопоточная анестезия. Cont Educ Anaesth Crit Care Pain. 2008; 8: 1–4. [Google Академия] 26. Хоукс, Калифорния. Фальшивое обнаружение галотана во время анестезии без триггера у пациента, восприимчивого к злокачественной гипертермии. Джан Джей Анаст. 1999; 46: 567–70. [PubMed] [Google Scholar] 27.Митчелл В., Чизман К. Газ, трубы и поток. Анаест Интенсивная терапия Мед. 2010;11:32–5. [Google Академия] 28. Мандал НГ. Измерение объема и расхода газов. Анаест Интенсивная терапия Мед. 2009;10:52–6. [Google Академия] 30. Бачиллер П.Р., Макдоно Дж.М., Фельдман Дж.М. Точно ли новые наркозные вентиляторы обеспечивают малые дыхательные объемы во время вентиляции с регулируемым объемом? Анест Анальг. 2008; 106: 1392–400. [PubMed] [Google Scholar] 31. Otteni JC, Ancellin J, Cazalaa JB, Feiss P. Анестезиологическое оборудование: Системы подачи свежего газа: механические системы с ротаметрами и калиброванными испарителями.Анн о. Реаним. 1999; 18: 956–75. [PubMed] [Google Scholar] 33. Дорш Дж.А., Дорш С.Е. Аппарат для анестезии. В: Dorsch JA, Dorsch SE, редакторы. Знакомство с наркозным оборудованием. 5-е изд. Уолнат-стрит, Филадельфия: Липпинкот Уильямс и Уилкинс; 2008. С. 75–121. [Google Академия] 34. Канн Т., Халд А., Йоргенсен Ф.Е. Новый датчик для мониторинга дыхания. описание анемометра с термоанемометром и процедуры испытаний общего назначения. Acta Anaesthesiol Scand. 1979; 23: 349–58. [PubMed] [Google Scholar] 35.Кинг Р., Бретланд М., Уилкс А., Дингли Дж. Измерение ксенона в дыхательных системах: сравнение ультразвуковых методов и методов теплопроводности. Анестезия. 2005;60:1226–30. [PubMed] [Google Scholar] 36. Один Л., Налтан Н. Какие изменения в педиатрической анестезиологической практике вносят новые анестезиологические вентиляторы? Анн Фр Анест Реаним. 2006; 25: 417–23. [PubMed] [Google Scholar] 37. Белый ДК. Электронное измерение и контроль расхода газа. [Последняя оценка 15 июня 2013 г.]; Интенсивная терапия анестезии. 1994 22: 409–14.анестезия-газ-мониторинг-эволюция-де-факто-стандарта-ухода-pdf-d385419618. [PubMed] [Google Scholar]

Как работают концентраторы кислорода?

Проще говоря, кислородный концентратор работает на электричестве; поглощает комнатный воздух, удаляет из него азот и обеспечивает до 95% чистого кислорода.

Принцип

Состав воздуха (78% азота, 21% кислорода и 1% других газов, таких как углекислый газ, аргон и т. д.) ясно показывает, что воздух в основном состоит из двух газов: азота и кислорода [вместе 99%].Если азот удалить из воздуха, оставшимся первичным газом будет кислород с чистотой около 90-95%. Кислородный концентратор использует эту идею с основным принципом адсорбции при переменном давлении (PSA) для подачи кислорода с чистотой 90-95%.

Основные компоненты

  • Серия фильтров: Для фильтрации примесей, присутствующих в воздухе
  • Воздушный компрессор: Для подачи комнатного воздуха в машину и подачи его к слоям молекулярных сит.
  • 2 слоя молекулярных сит – Цеолит (микропористый алюмосиликатный минерал): обладает способностью улавливать азот.
  • Переключающий клапан: Переключает мощность компрессора между двумя слоями молекулярного сита
  • Выход кислорода: Отверстие для подачи кислорода пациенту
  • Расходомер: Для установки расхода в литрах в минуту (л/мин)

Статья по теме: Как использовать и обслуживать кислородный концентратор

Рабочий

  1. Окружающий воздух (комнатный воздух), проходящий через ряд фильтров, всасывается в машину компрессором.
  2. Этот воздух сжимается в 1-м слое молекулярного сита, и весь азот адсорбируется . Слои молекулярных сит являются пористыми и, таким образом, имеют большую площадь поверхности, из-за которой они адсорбируют большое количество азота.
  3. Теперь, потому что воздух состоял только из азота и кислорода в качестве основных компонентов; основной газ, который остается, это Кислород . Этот кислород имеет концентрацию до 95% и готов к подаче пациенту через систему доставки кислорода, такую ​​как назальная канюля, кислородная маска и т. д.
  4. Компрессор продолжает сжимать воздух в 1-й слой молекулярного сита до тех пор, пока он не насытится (заполнится) азотом . Ситовый слой обычно насыщается при давлении 20 фунтов на квадратный дюйм.
  5. Непосредственно перед насыщением 1-го слоя молекулярного сита Переключающий клапан вступает в действие, и выход воздушного компрессора немедленно переключается на 2-й слой сита i.е. компрессор начинает сжимать воздух до 2-го молекулярного сита .
  6. В то время как этот ситовый слой насыщается азотом, Азот, который был захвачен 1-м ситовым слоем, выходит наружу . Небольшое количество азота, оставшееся в ситовом слое после выгрузки, удаляется обратной промывкой кислорода из другого ситового слоя.
  7. Переключающий клапан снова переключает выход воздушного компрессора обратно на 1-й слой сита, как только уровень 2-го сита приближается к насыщению .
  8. Этот процесс продолжает повторяться, чтобы обеспечить непрерывный поток кислорода .
  9. Этот процесс переключения слоев сита известен как Адсорбция при переменном давлении (PSA) .
  10. Затем выход кислорода контролируется с помощью расходомера , где расход можно установить вручную в литрах в минуту (л/мин).
  11. Кислород выходит через выпускное отверстие, к которому обычно подключается система доставки кислорода, такая как назальная канюля или маска , через увлажнитель.

Резюме

  • Принцип: Адсорбция при переменном давлении
  • Воздух содержит 78% азота и 21% кислорода.
  • Если удалить азот, в воздухе останется чистый кислород до 95%.
  • Комнатный воздух всасывается в машине через компрессор
  • В машине 2 молекулярных сита, которые работают попеременно.
  • Молекулярные сита улавливают и удаляют азот из воздуха, всасываемого машиной.
  • Переключающий клапан продолжает переключать подачу воздуха с одного ситового слоя на другой для непрерывного потока кислорода.
  • Азот выпускается из каждого слоя сита, как только слой становится насыщенным.
  • Выход кислорода контролируется расходомером и подается пациенту через систему доставки кислорода, такую ​​как назальная канюля или маска.
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.