酸素タンク
背景
酸素（原子番号8、原子量16）はすべての生物にとって不可欠であり、他のほとんどすべての元素と結合する能力があります。元素が酸素と融合すると、それらは酸化されているとラベル付けされます。酸素は世界で最も豊富な元素であり、水の約90％（水素が残りの10％を占める）と地殻の46％（シリコン、28％、アルミニウム、8％、鉄、5％）で構成されています。その他）。酸素の融点は-360°F（-218°C）で、沸点は-297°F（-183°C）です。遊離状態では、酸素は無臭、無色、無味です。 -297°F（183°C）未満の温度では、酸素は淡い青色の液体の形をとります。
人体の3分の2は酸素で構成されています。人間の場合、酸素は肺から取り込まれ、血流を介して細胞に分配されます。細胞内では、酸素が他の化学物質と結合して酸化します。酸化された細胞は必要な場所に分配され、体にエネルギーを供給します。呼吸の老廃物は水と二酸化炭素であり、これらは肺から除去されます。
加圧酸素療法は、肺気腫、喘息、肺炎などの多くの医学的栄養素を治療するために使用されます。この薬用酸素は通常、圧力調整器とリリースバルブを備えた中型のアルミニウム製キャニスターに保管されます。大量の酸素は、2,000 lb / in 2 で加圧された大きな断熱鋼タンクに保持されます。 （141 kg / cm 2 ）。
歴史
酸素の発見は、一般的に英国の化学者であるジョセフ・プリーストリーに起因しています。 1767年、司祭は炭素と混合された空気が電気を生み出すことができると信じていました。彼はこれを炭化した空気、メフィティックな空気と呼んだ。司祭は空気に関する実験を続け、1774年に彼は燃えるガラスと太陽熱を使って酸化水銀を加熱しました。これをしている間、彼は酸化水銀が極端な温度の下で分解し、元素水銀のビーズを形成したことに気づきました。酸化水銀はまた、炎を助長し、気道を開いて、吸入すると呼吸しやすくする奇妙なガスを放出しました。このガスは、材料が燃焼するためにフロギストンが必要だった時代の一般的な考えに基づいて、プリーストリーによって消炎空気と名付けられました。フロギストン説は、フランスの化学者であるアントワーヌ・ラヴォワジエによって誤っていると見なされました。
ラヴォワジエは、18世紀半ばから後半にかけて、燃焼と空気を使って独自の実験を行っていました。彼がラヴォワジエに消炎された空気の発見について話したプリーストリーに会ったのは1774年でした。ラヴォワジエは、プリーストリーの純粋な空気の形について彼自身の実験を始めました。彼は、元素がいくつかの酸の一部であることを観察し、すべての酸を形成するために必要であると仮定しました。この誤った考えに基づいて、Lavoisierはギリシャ語の oxy を使用しました （酸）および遺伝子 （形成）フランス語の単語oxygene（英語で酸素に翻訳される）を1779年頃に造る。
1771年頃に酸素の発見に関与したとされている3人目の男性がまだいます。スウェーデンの薬剤師兼化学者であるカールヴィルヘルムシェールは、燃やす物質。 Scheeleは、燃焼に必要なため、この要素を「火の空気」と呼びました。火の空気を使ったこれらの実験中に、Scheeleは現在窒素として知られている「汚れた空気」も発見しました。 ScheeleがPriestleyの前に酸素を分離していたという事実にもかかわらず、Priestleyは最初に彼の発見を発表しました。
原材料
酸素ボンベの原料は液体空気とアルミです。アルミニウムの出発原料は6061で鋳造されます。液体空気は凝縮され、純粋な酸素が残るまで加熱されてから、アルミニウムタンクに分配されます。圧縮可能なテフロンリングを使用してOリングを形成します。このリングは、Oリングに配置され、バルブとシリンダーの間にシールを形成します。 Oリンググランドは、シリンダーの上部に機械加工された精密なくぼみです。バルブがシリンダーにねじ込まれ、完全に装着されると、Oリングが圧縮され、バルブとシリンダーの間の気密シールが完了します。
デザイン
酸素ボンベのサイズ、重量、機能はさまざまですが、製造プロセスは非常に似ています。典型的な薬用酸素タンクは純粋な酸素を含み、ブラシをかけられた鋼の本体を備えた緑色の上部を持っています。
製造
プロセス
シリンダーの形成
- 1酸素タンクは、6061アルミニウムの1枚のシートから製造されています。出発材料はキャストビレットと呼ばれ、長さは約18フィート（5.5 m）で、丸太のような形をしています。
- 2キャストビレットをコンベヤーベルトに置き、自動のこぎりで希望のサイズにカットします。製材された部分はナメクジと呼ばれ、完成品とほぼ同じ重量と直径です。
- 3次に、スラグを後方押出プレスのダイの内側に配置します。プレスはスラグにパンチを押し付けます。スラグの金属はパンチの周りを後方に流れ、シェルと呼ばれる大きな中空のカップ型の製品を形成します。
- 4次に、シェルに欠陥がないか検査され、測定されます。
- 5次に、シェルはスエージングと呼ばれるプロセスにかけられます。シェルの開放端は加熱され、カップの開放端を閉じるために閉鎖ダイに押し込まれます。これで、シームレスシリンダーの一般的な形状が完成しました。
シリンダーの熱処理
- 6シリンダーは、溶体化熱処理と人工時効と呼ばれる2段階の熱プロセスで運ばれます。
- 7最初の熱処理である溶体化処理は、シリンダーが溶体化炉に配置されたときに始まります。このプロセスでは、アルミニウムの合金元素が溶液に入れられます。シリンダーは約1,000°F（538°C）に加熱されます。この熱処理を受けたシリンダーは、T-4気性にあるとラベル付けされています。
- 8 2番目の熱サイクルである人工エージングは、シリンダーがエージングオーブンを通過して約350°F（177°C）に加熱されることで構成されます。これにより、合金元素が溶液から粒界に析出し、シリンダーが強化されます。両方の熱プロセスを完了したシリンダーは、T-6気性にあるとラベル付けされます。
ネック構成
- 9ねじ山、Oリンググランド、および上面はシール面であり、シリンダーに機械加工されています。シリンダーはフライス盤（3方向に移動できるドリルプレス）に配置されます。コンピューター支援設計（AutoCAD）ソフトウェアの指示の下で、シリンダーのネックの中央に穴が開けられます。
- 10上面、Oリンググランド、およびねじ山（この順序で）は、フォームツールを使用してシリンダーに機械加工されます。フォームツールはシリンダーの上部のフォームを持ち、OリンググランドとスレッドレリーフはOリングの下にあります。フォームツールはドリルビットとして回転し、シリンダー内に下げられて、フォームをシリンダーネックに機械加工します。
仕上げ
- 11次に、タンクは静水圧試験にかけられます。このテスト中、タンクはその使用圧力の3分の5に等しい圧力になります。タンクがより大きく膨張する場合
酸素ボンベの製造。 30秒以内に指定された量、それは拒否されます。 - 12個の識別マークが空気圧スタンパーを介してタンクに刻印されています。これらのマークは、シリンダーが製造された仕様、使用圧力、シリアル番号、メーカーの名前または番号、およびタンクの製造日を識別します。
- 13医療目的で使用されるタンクは、通常、ブラシをかけられた本体を備えています。タンクはコンベヤーベルト上に水平に置かれ、自動サンダーの下で回転します。
- 14タンクの上部を手動で緑色に塗装してから、タンク全体に透明な粉体塗装をスプレーし、オーブンで硬化させます。
- 15完成したタンクは、顧客の要件に応じて、キャップが付けられるか、バルブが装備されます。
タンクへの充填
- 市販の加圧酸素は、液体空気から大量に蒸留されます。空気は-297°F（-183°C）で液体になります。空気供給は圧縮され、ピストン（拡張エンジン）を備えたコンパートメントを通過します。
- 空気が膨張すると、ピストンが動き、コンパートメントの容積が増加し、空気の圧力と温度が低下します。
- 次に、空気は液化するまでいくつかの膨張エンジンを介して回転します。その後、液体空気は巨大な断熱貯蔵タンクに運ばれます。
- 窒素は沸点が低いため（-320'F; 195°C）、液体酸素を沸騰させて窒素を取り除きます。その場合、液体空気はほとんどが酸素（97-100％）であり、酸素ボンベに分散するまで大きな断熱タンクに輸送されます。
品質管理
製造工程では、シリンダーの検査と洗浄が何度も行われます。タンクが販売されて使用された後、5年ごとに静水圧および視覚による再テストを行う必要があります。試験は、圧縮ガス協会の要件に従って実施されます。タンクが損傷しておらず、摩耗が最小限であれば、耐用年数は無制限です。
DOT-3ALは、シリンダーが準拠して製造された仕様を識別するマーキングです。運輸省（DOT）は、すべての商品の輸送を規制しています。圧縮ガスの輸送はこのカテゴリーに分類されます。
副産物/廃棄物
製造工程では、出発原料（鋳造ビレット）の93％近くが最終製品に使用されます。出発原料の製造スクラップは7％未満です。生産が完了した後、非難されるまで損傷したシリンダーには、クラウンの「DOT-3AL」マークが刻印されています。タンクが加圧されている場合は、減圧され、バルブが取り外され、シリンダーが半分に切断されてリサイクルされます。非難され、製材されたシリンダーはリサイクルすることができ、リサイクルする必要があります。
未来
酸素タンクの医療用途が増えるにつれ、タンクはより小さくなり、より機動性が増しています。標準の医療用Eタンクは680リットルを保持し、1リットル/分（lpm）で最大11.3時間を供給できます。このタンクの重量は7.9ポンド（3.6 kg）です。小さい酸素タンクの1つはM9タンクです。このタンクは、240リットルの酸素を1lpmで4時間または2時間の連続フローで保持します。カートやバッグなど、満タンのタンクを簡単に運ぶことができるアクセサリーがあります。
詳細情報
その他
Catalina CylindersWebページ。 2001年11月8日。
Tri-Med、Inc。のWebページ。 2001年11月8日。
Deirdre S. ブランチフィールド
製造プロセス