家用制氧机设计与制作

发布时间:2022-06-13 11:36:29 作者:捷百瑞产品设计 563

       制氧机是目前家庭用于氧气不足预防和治疗的主要设备之一,其特点是氧气纯净、氧气足、氧气供应快、携带方便、操作简单。分析了氧立制氧机的反应原理和产品结构,探讨了碳酸钠的除氧性质,并与过氧化氢的除氧效果进行了比较,揭示了实际应用中除氧剂的选择依据。制作了自行设计和简单的氧气发生器,分析了实际氧气发生器的产品形成及加工设计思路,培养了设计师工程技术素养,为设计师产品设计提供了借鉴。人体缺氧或即将缺氧时,使用制氧机补充氧气是重要的方法。

家用制氧机的制氧原理与氧气源不同,可分为三类:

(1)以空气为来源,分离氧气和氮气,过滤杂质,获得高纯氧气,比如分子筛氧气机。

(2)以化学试剂原料通过化学反应制造氧气。比如氧气立氧机。

(3)以水为原料发生电解反应,制造氧气。

      但是,这种原理主要适用于氢吸收器,如英电氢吸入器。此外,还有适用于矿山呼吸自救器等特殊场所的制氧机。例如,利用氧气、二氧化碳、水蒸气和超氧化钾反应制造氧气。从产品设计内容选择的角度来看,空气制氧侧重物理方法,制氧比较复杂。电解水氧气生产的实用价值不大。化学试剂反应制氧接近立化学,装置比较简单。因此选择了第二类氧气机作为实验材料。

      在制氧机设计中,“制造简单的氧气机器”作为项目主题被列入立项目研究实验资料,主要目的是让设计师从原理和装置两个角度解决氧气问题。以过氧化氢氧制剂为例,考虑试剂使用问题,可以进一步挖掘化学反应的定量意义。但是在实际家用氧气制造机上,过碳酸钠是常用的氧气制造剂。过碳酸钠与过氧化氢制氧效果的差异、过碳酸钠的性质、制氧剂的选择依据值得立教学进一步探讨。本实验以立项目研究实验资料《简易制氧机制作》项目为基础进行进一步研究,定性认识了碳酸钠的制氧性质,定量比较了过氧化氢和碳酸钠两种制氧剂的制氧效果,可供设计师产品设计参考。本实验以畅销的家用制氧机——-氧气制氧机(A2000型)为例,在分析产品结构和反应原理的基础上,对碳酸钠的制氧性质进行了设计实验。通过比较过氧化氢和碳酸钠的除氧效果,表明常温常压、过碳酸钠是优秀的家用氧剂。在此基础上,利用生活用品设计和组装氧气制造机模型,与氧气制氧机进行比较,体会实际产品的工程技术设计思路。

      氧气制造机的结构设计氧气制造机(A2000型)产品由氧气制造机外壳、密封圈、内筒、盖子、呼吸管等组成。其中氧气制造机外壳是用ABS(ACRYLONITRILE-BUTADIENE-STYRENE)树脂制成的。ABS树脂由聚苯乙烯丙烯腈共聚物SAN连续相和分散的聚丁二烯橡胶组成,是典型的两相结构的三组分热塑性树脂,具有热稳定性、耐化学性和可塑性强的特点。氧气制造机外壳上留有观察窗,可以观察氧气的生成速度和反应过程。内筒分为氧气仓库(大仓库)和加湿仓库(小仓库)。制氧仓库是反应窗,是生成氧气的场所。过滤加湿仓库主要起到以下作用。

(1)清洁作用,过滤氧气的各种杂物,通过洗涤确保氧气的纯度。

(2)降低反应温度,使反应能够顺利进行。

(3)为生成的氧气赋予一定湿度,适合人们呼吸,通过气泡可以观察氧气生成速度。

        氧气从制氧仓库生成,流入加湿仓库。气流通道所示。内筒的设计很窄,很窄。这是考虑到了产品加工工艺。上下宽度窄,可以轻松地制作注射模具,两个仓库之间隔间的氧气通道的设计也有助于制作模具。与实际制氧机相比,分析工程技术设计将自主设计的简单制氧机与制氧机进行比较,设计思路与实际产品比较一致,细节要从便利性、经济性、可操作性等方面进行优化。

      为了使用方便,必须将酸氧和洗涤剂组合并集成。氧气立制氧机,在两个场所隔间装载氧气通道,通道观察使用古镇低排放方式产生的氧气通过制氧仓顶部流入通道,过滤加湿仓底部流出。流动出口设计了滤膜,使氧气均匀流出一定量。过碳酸钠在过量水体系中需要反应,洗涤剂不需要太多水,所以两地体积不同。氧气通道的弧度设计和实际产品宽度窄的内筒设计都简化了生产加工的难度。真实产品还设计了带有手柄的独立外壳,体现了美观和安全的作用。由此可见,从化学实验装置图到实际产品形成,应从实际生产和使用的角度进行综合设计。

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