Tangki Oksigen

Latar Belakang

Oksigen (nomor atom, 8; berat atom, 16) sangat penting untuk semua makhluk hidup dan memiliki kemampuan untuk bergabung dengan hampir semua elemen lainnya. Ketika unsur-unsur melebur dengan oksigen, mereka diberi label sebagai teroksidasi. Oksigen adalah unsur yang paling berlimpah di dunia, terdiri dari sekitar 90% air (hidrogen membentuk 10% lainnya) dan 46% dari kerak bumi (silikon, 28%; aluminium, 8%; dan besi, 5%; di antaranya; yang lain). Titik lebur oksigen adalah 360°F (−218°C) dan titik didihnya adalah 297°F (−183°C). Dalam keadaan bebas, oksigen tidak berbau, tidak berwarna, dan tidak berasa. Pada suhu di bawah 297°F (183°C) oksigen berbentuk cairan biru pucat.

Dua pertiga dari tubuh manusia terdiri dari oksigen. Pada manusia oksigen diambil melalui paru-paru dan didistribusikan melalui aliran darah ke sel-sel. Di dalam sel, oksigen bergabung dengan bahan kimia lain, membuatnya teroksidasi. Sel-sel teroksidasi kemudian didistribusikan di mana mereka dibutuhkan, menyediakan tubuh dengan energi. Produk limbah respirasi adalah air dan karbon dioksida, yang dikeluarkan melalui paru-paru.

Terapi oksigen bertekanan digunakan untuk mengobati berbagai penyakit medis seperti emfisema, asma, dan pneumonia. Bentuk oksigen obat ini biasanya disimpan dalam tabung aluminium berukuran sedang yang dilengkapi dengan pengatur tekanan dan katup pelepas. Oksigen dalam jumlah besar disimpan dalam tangki baja berinsulasi besar yang bertekanan 2.000 lb/in ² (141 kg/cm ² ).

Sejarah

Penemuan oksigen umumnya dikaitkan dengan Joseph Priestley, seorang ahli kimia Inggris. Pada tahun 1767, Priestly percaya bahwa udara yang bercampur dengan karbon mampu menghasilkan listrik. Dia menyebut udara berkarbonisasi ini, udara mephitic. Priestly melanjutkan untuk melakukan eksperimen tentang udara, dan pada tahun 1774 ia menggunakan kaca yang menyala dan panas matahari untuk memanaskan oksida merkuri. Saat melakukan ini, dia memperhatikan bahwa oksida merkuri terurai di bawah suhu ekstrem dan membentuk butiran merkuri unsur. Oksida merkuri juga mengeluarkan gas aneh yang memfasilitasi nyala api dan membuka saluran pernapasan, sehingga lebih mudah bernapas saat dihirup. Gas ini diberi nama udara dephlogisticated oleh Priestley, berdasarkan pemikiran populer saat phlogiston dibutuhkan untuk bahan bakar. Teori flogiston dianggap salah oleh Antoine-Laurent Lavoisier, seorang ahli kimia Prancis.

Lavoisier telah melakukan eksperimennya sendiri dengan pembakaran dan udara pada pertengahan hingga akhir abad kedelapan belas. Pada tahun 1774, dia bertemu Priestley yang memberi tahu Lavoisier tentang penemuan udara dephlogisticated. Lavoisier mulai melakukan eksperimennya sendiri pada bentuk udara murni milik Priestley. Dia mengamati bahwa unsur itu adalah bagian dari beberapa asam dan membuat asumsi bahwa unsur itu diperlukan untuk membentuk semua asam. Berdasarkan pemikiran yang salah ini, Lavoisier menggunakan kata Yunani oxy (asam) dan gen (membentuk) untuk menciptakan kata Prancis oxygene—diterjemahkan menjadi oksigen dalam bahasa Inggris—sekitar tahun 1779.

Masih ada orang ketiga yang dikreditkan atas keterlibatannya dalam penemuan oksigen sekitar tahun 1771. Carl Wilhelm Scheele, seorang apoteker dan ahli kimia Swedia, menemukan bahwa elemen tertentu (Scheele juga menganggapnya sebagai phlogiston) diperlukan agar zat untuk dibakar. Scheele menyebut elemen ini "udara api" karena dibutuhkan untuk pembakaran. Selama eksperimen dengan udara api ini, Scheele juga menemukan "udara kotor", yang sekarang dikenal sebagai nitrogen. Terlepas dari kenyataan bahwa Scheele telah mengisolasi oksigen sebelum Priestley, Priestley menerbitkan temuannya terlebih dahulu.

Bahan Baku

Bahan baku untuk memproduksi tangki oksigen adalah udara cair dan aluminium. Bahan awal aluminium dicetak 6061. Udara cair dikondensasikan dan dipanaskan sampai oksigen murni tetap ada kemudian didistribusikan ke dalam tangki aluminium. Sebuah cincin Teflon kompresibel digunakan untuk membentuk o-ring, yang ditempatkan di o-gland membentuk segel antara katup dan silinder. Kelenjar o-ring adalah mesin depresi presisi di bagian atas silinder. Ketika katup disekrup di dalam silinder dan ketika benar-benar duduk, itu menekan o-ring dan melengkapi segel kedap udara antara katup dan silinder.

Desain

Tangki oksigen bervariasi dalam ukuran, berat, dan fungsi tetapi proses pembuatannya sangat mirip. Tangki oksigen obat khas mengandung oksigen murni dan memiliki bagian atas berwarna hijau dengan bodi baja yang disikat.

Manufaktur
Proses

Pembentukan silinder

• 1 Tangki oksigen dibuat dari satu lembar aluminium 6061. Bahan awal disebut billet cor, yang panjangnya kira-kira 18 kaki (5,5 m) dan berbentuk seperti batang kayu.
• 2 Billet cor ditempatkan pada ban berjalan dan dipotong sesuai ukuran yang diinginkan dengan gergaji otomatis. Potongan gergajian disebut slug dan memiliki berat dan diameter yang hampir sama dengan produk jadi.
• 3 Siput kemudian ditempatkan di dalam cetakan dalam mesin ekstrusi mundur. Pers memaksa pukulan terhadap siput. Logam slug mengalir mundur di sekitar pukulan membentuk produk besar berbentuk cangkir berongga yang disebut cangkang.
• 4 Cangkang kemudian diperiksa untuk mengetahui adanya cacat dan diukur.
• 5 Selanjutnya, cangkang dimasukkan melalui proses yang disebut swaging. Ujung terbuka cangkang dipanaskan dan dipaksa masuk ke dalam cetakan penutup untuk menutup ujung cangkir yang terbuka. Sekarang bentuk umum silinder mulus sudah selesai.

Perlakuan panas silinder

• 6 Silinder disalurkan melalui proses termal dua langkah yang disebut solusi perlakuan panas dan penuaan buatan.
• 7 Proses termal pertama, perlakuan panas larutan, dimulai ketika silinder ditempatkan dalam tungku larutan. Dalam proses ini elemen paduan aluminium dimasukkan ke dalam larutan. Silinder dipanaskan sampai sekitar 1.000 ° F (538 ° C). Sebuah silinder yang telah mengalami proses termal ini diberi label sebagai dalam temper T-4.
• 8 Siklus termal kedua, penuaan buatan, terdiri dari silinder yang dibawa melalui oven usia di mana dipanaskan hingga sekitar 350 ° F (177 ° C). Hal ini memungkinkan elemen paduan mengendap keluar dari larutan dan masuk ke batas butir, memperkuat silinder. Sebuah silinder yang telah menyelesaikan kedua proses termal diberi label sebagai dalam temper T-6.

Konfigurasi leher

• 9 Benang, kelenjar o-ring, dan permukaan atas adalah permukaan penyegelan dan dikerjakan ke dalam silinder. Silinder ditempatkan pada mesin milling (mesin bor yang dapat bergerak ke tiga arah). Di bawah arahan perangkat lunak Computer-Aided Design (AutoCAD), sebuah lubang digiling di tengah leher silinder.
• 10 Permukaan atas, kelenjar o-ring, dan ulir (dalam urutan itu) dikerjakan ke dalam silinder menggunakan alat bentuk. Alat bekisting berbentuk silinder bagian atas, o-ring gland dan pelepas benang berada di bawah o-ring. Alat formulir berputar sebagai mata bor dan diturunkan ke dalam silinder yang mengerjakan cetakan ke dalam leher silinder.

Menyelesaikan

• 11 Tangki kemudian menjalani pengujian hidrostatik. Selama pengujian ini tangki diberi tekanan sama dengan lima pertiga tekanan servisnya. Jika tangki memuai lebih besar dari Pembuatan tangki oksigen. jumlah yang ditentukan dalam waktu 30 detik, itu ditolak.
• 12 Tanda identifikasi dicap ke tangki melalui stempel pneumatik. Tanda-tanda ini mengidentifikasi spesifikasi silinder yang diproduksi, tekanan servis, nomor seri, nama atau nomor pabrikan, dan tanggal pembuatan tangki.
• 13 Tangki yang digunakan untuk keperluan medis umumnya memiliki bodi yang disikat. Tangki ditempatkan secara horizontal pada ban berjalan dan diputar di bawah sander otomatis.
• 14 Bagian atas tangki dicat hijau secara manual kemudian seluruh tangki disemprot dengan powder coat bening dan dikeringkan dalam oven.
• 15 Tangki yang sudah jadi kemudian ditutup atau dilengkapi dengan katup tergantung pada kebutuhan pelanggan.

Mengisi tangki

1. Oksigen bertekanan komersial disuling dari udara cair dalam jumlah besar. Udara menjadi cair pada 297°F (−183°C). Suplai udara dikompresi, kemudian dilewatkan melalui kompartemen yang dilengkapi dengan piston (mesin ekspansi).
2. Saat udara mengembang, piston bergerak, meningkatkan volume kompartemen dan menurunkan tekanan dan suhu udara.
3. Udara kemudian diputar melalui beberapa mesin ekspansi hingga dicairkan. Udara cair kemudian diangkut ke tangki penampungan terisolasi besar.
4. Oksigen cair kemudian direbus untuk menghilangkan nitrogennya, karena nitrogen memiliki titik didih yang lebih rendah (−320'F; 195°C). Udara cair kemudian sebagian besar oksigen (97-100%) dan diangkut ke tangki terisolasi besar sampai tersebar ke dalam tabung oksigen.

Kontrol Kualitas

Selama proses pembuatan, silinder diperiksa dan dibersihkan berkali-kali. Setelah tangki dijual dan dioperasikan, tangki harus melalui pengujian ulang hidrostatik dan visual setiap lima tahun. Pengujian dilakukan sesuai dengan persyaratan Asosiasi Gas Terkompresi. Jika tangki tidak rusak dan keausan minimal, ada masa pakai yang tidak terbatas.

DOT-3AL adalah penandaan yang mengidentifikasi spesifikasi di mana silinder diproduksi sesuai. Departemen Perhubungan (DOT) mengatur pengangkutan semua barang. Transportasi gas terkompresi termasuk dalam kategori ini.

Produk Sampingan/Limbah

Dalam proses manufaktur hampir 93% dari bahan awal (bilet cor) digunakan dalam produk akhir. Ada kurang dari 7% sisa manufaktur dari bahan awal. Setelah produksi selesai, setiap silinder yang rusak hingga dikutuk dicap melalui tanda "DOT-3AL" pada mahkota. Jika tangki telah diberi tekanan, tekanannya dikurangi, katup dilepas, dan silinder digergaji menjadi dua dan didaur ulang. Silinder gergajian yang dikutuk dapat dan harus didaur ulang.

Masa Depan

Saat penggunaan medis tangki oksigen meningkat, tangki menjadi lebih kecil dan lebih mudah bermanuver. Tangki E medis standar menampung 680 l dan dapat menyediakan hingga 11,3 jam pada 1 liter per menit (lpm). Tangki ini beratnya 7,9 lb (3,6 kg) kosong. Salah satu tangki oksigen yang lebih kecil adalah tangki M9. Tangki ini menampung 240 l oksigen yang berlangsung selama empat jam pada 1 lpm atau dua jam aliran kontinu. Ada aksesoris seperti gerobak atau tas yang memungkinkan pengguna untuk mengangkut tangki penuh dengan mudah.

Tempat Belajar Lebih Lanjut

Lainnya

Halaman Web Silinder Catalina. 8 November 2001. .

Halaman Web Tri-Med, Inc. 8 November 2001..

Deirdre S. Ladang Putih