潜水气瓶

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潜水气瓶是用于储存和运输潜水作业中使用的高压气体的气瓶。这可能是与潜水装置一起使用的呼吸气体,在这种情况下,气瓶也可以称为水肺气瓶、水肺气瓶或潜水气瓶。当用于表面供气潜水或水肺潜水的紧急气体供应时,它可以称为救助气瓶或救助瓶。它也可用于地面供应的潜水或作为减压气体。潜水气瓶也可用于为干式潜水服或浮力补偿器提供充气气体。气瓶通过潜水调节器的需求阀或潜水循环呼吸器的呼吸回路向潜水员提供气体。潜水气瓶通...

潜水气瓶

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潜水气瓶是用于储存和运输潜水作业中使用的高压气体的气瓶。这可能是与潜水装置一起使用的呼吸气体,在这种情况下,气瓶也可以称为水肺气瓶、水肺气瓶或潜水气瓶。当用于表面供气潜水或水肺潜水的紧急气体供应时,它可以称为救助气瓶或救助瓶。它也可用于地面供应的潜水或作为减压气体。潜水气瓶也可用于为干式潜水服浮力补偿器提供充气气体。气瓶通过潜水调节器的需求阀或潜水循环吸器的呼吸回路向潜水员提供气体。潜水气瓶通常由铝或合金制成,当用于潜水装置时,通常配备两种常见类型的气瓶阀之一,用于填充和连接到调节器。可以提供其他配件,例如歧管、气缸带、防护网和子以及提手。根据应用,潜水员可以使用各种配置的安全带在潜水时携带一个或多个气瓶。用于水肺潜水的气瓶通常具有3至18升(0.11至0.64立方英尺)的内部容积(称为水容量)和184至300巴(2,670至4,350psi)的xxx工作压力等级。气瓶也有更小的尺寸可供选择,例如0.5、1.5和2升,但这些通常用于表面标记浮标充气等用途,干衣和浮力补偿器,而不是呼吸。水肺潜水员可以用一个气瓶、一对类似的气瓶或一个主气瓶和一个较小的小马气瓶潜水,背在潜水员的背上或夹在侧面的安全带上。成对的气缸可以歧管在一起或独立。在技​​术潜水中,可能需要两个以上的水肺气瓶。加压时,钢瓶携带的游离气体体积大于其水容量,因为气体被压缩到大气压的数百倍。为潜水作业选择一套合适的潜水气瓶是基于安全完成潜水所需的气体量。潜水气瓶通常充满空气,但由于空气的主要成分在较高环境压力下在水下呼吸时会导致问题,因此潜水员可能会选择从充满除空气之外的气体混合物的气瓶中呼吸。许多司法管辖区都有管理潜水气瓶的填充、内容记录和标签的法规。潜水气瓶的定期测试和检查通常是确保加油站操作员安全的义务。

术语

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气体设备工程师、制造商、支持专业人员和说英式英语的潜水员往往会使用术语潜水气瓶。非专业人士和以美式英语为母语的人更常通俗地使用水肺气瓶或潜水气瓶。氧气罐这个术语通常被非潜水员使用;然而,这是用词不当,因为这些气瓶通常包含(压缩大气)呼吸空气或富氧空气混合物。它们很少含有纯氧,除非用于循环呼吸器潜水、技术潜水中的浅层减压停留或水中氧气再压缩治疗。在深度超过6米(20英尺)的地方呼吸纯氧会导致氧气中毒。潜水气瓶也被称为瓶子或烧瓶,通常以水肺、潜水、空气或救助一词开头。气瓶也可以称为aqualungs,这是源自AquaLung/LaSpirotechnique公司制造的Aqua-lung设备的通用商标,尽管它更适合应用于开路水肺装置或开路潜水调节器。潜水气瓶也可以根据它们的应用来指定,如救援气瓶、舞台气瓶、装饰气瓶、侧装气瓶、小马气瓶、套装充气气瓶等。

部分

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功能潜水气瓶由压力容器和气瓶阀组成。根据具体应用,通常有一个或多个可选附件。

压力容器

压力容器是一个无缝圆筒,通常由冷挤压铝或锻钢制成。纤维缠绕复合气瓶由于重量轻而用于消防呼吸器和氧气急救设备,但由于其高正浮力而很少用于潜水。当访问潜水地点的便携性至关重要时,例如在洞穴潜水中,它们偶尔会被使用。通过ISO-11119-2或ISO-11119-3认证的复合气瓶只能用于水下应用,前提是它们是按照水下使用要求制造并标有UW的。压力容器包括一个壁厚均匀的圆柱形部分,一端有一个较厚的底部,另一端有一个带有中央颈部的圆顶肩,用于连接气缸阀或歧管。有时可以使用其他材料。Inconel已被用于美国海军Mk-15和Mk-16混合气体循环呼吸器的非磁性和高度耐腐蚀的氧气兼容球形高压气体容器。

热带潜水胜地提供的一种特别常见的气瓶是铝制S80,它是一种铝制气瓶设计,内部容积为0.39立方英尺(11.0升),额定容量为80立方英尺(2,300升)的大气压气体额定工作压力为每平方英寸3,000磅(207巴)。铝气瓶也经常用于潜水员携带许多气瓶的地方,例如在足够温暖以至于潜水服不能提供太多浮力的水中进行技术潜水,因为铝气瓶更大的浮力会减少潜水员所需的额外浮力达到中性浮力。当作为侧挂式或悬吊式气瓶携带时,它们有时也是首选,因为接近中性的浮力使它们可以舒适地悬挂在潜水员身体的两侧,不会干扰修剪,它们可以移交给另一个潜水员或舞台下降,对浮力的影响最小。大多数铝制圆柱体是平底的,可以直立在水平表面上,但有些是用圆顶底部制造的。使用时,气瓶阀和调节器增加了气瓶顶部的质量,因此底座往往具有相对浮力,如果接近中性浮力,铝制下落式气瓶倾向于倒置在底部。出于同样的原因,除非受到限制,否则它们在作为吊索油缸携带时往往会以一定角度悬挂。气瓶阀门和调节器增加了气瓶顶部的质量,因此底座倾向于相对浮力,如果接近中性浮力,铝制下落气瓶倾向于以倒置位置搁置在底部。出于同样的原因,除非受到限制,否则它们在作为吊索油缸携带时往往会以一定角度悬挂。气瓶阀门和调节器增加了气瓶顶部的质量,因此底座倾向于相对浮力,如果接近中性浮力,铝制下落气瓶倾向于以倒置位置搁置在底部。出于同样的原因,除非受到限制,否则它们在作为吊索油缸携带时往往会以一定角度悬挂。用于潜水气瓶的铝合金是6061和6351。6351合金会承受持续载荷开裂,由这种合金制造的气瓶应根据国家法规和制造商的建议定期进行涡流测试。6351合金已被新制造所取代,但许多旧气缸仍在使用中,如果它们通过了法规要求和制造商指定的定期静水压、视觉和涡流测试,它们仍然是合法的并且被认为是安全的。在大约5000万个制造的气缸中,发生灾难性故障的气缸数量约为50个。更多的人未能通过涡流测试和颈部螺纹的目视检查,或者泄漏并停止使用而没有对任何人造成伤害。铝制气缸通常由铝坯冷挤压制造,该过程首先压制壁和底座,然后修剪气缸壁的顶部边缘,然后压制形成肩部和颈部。最终的结构工艺是加工颈部外表面,钻孔切割颈部螺纹和O形圈凹槽。然后对圆柱体进行热处理、测试并打上所需的xxx标记。铝制潜水气瓶通常具有平坦的底座,这使得它们可以直立在水平表面上,并且相对较厚,可以进行粗暴处理和相当大的磨损。这使得它们强度所需的更重,但底部的额外重量也有助于保持低重心,从而在水中提供更好的平衡并减少多余的浮力。

在冷水潜水中,穿着高浮力的绝热潜水服的人有很大的浮力,经常使用钢瓶,因为它们比铝瓶密度更大。由于材料强度要高得多,它们通常比具有相同气体容量的铝制钢瓶质量更轻,因此使用钢制钢瓶可以使钢瓶更轻,并且相同气体容量所需的压载物更少,这是双向的节省潜水员携带的总干重。钢瓶比铝更容易受到外部腐蚀,特别是在海水中,并且可以镀锌或涂有防腐蚀涂料以抵抗腐蚀损坏。外部腐蚀监测不难,损坏时修复油维护良好的钢瓶使用寿命长,通常比铝瓶更长,因为它们在安全工作压力内填充时不易疲劳损坏限制。钢瓶制造有圆顶(凸)和碟形(凹)底部。碟形轮廓使它们能够直立在水平表面上,是工业圆柱体的标准形状。潜水钟上用于紧急供气的气瓶通常是这种形状,一般水容量在50升(J)左右。圆顶底部为相同的气瓶质量提供更大的体积,并且是高达18升水容量的水肺气瓶的标准,尽管一些凹底气瓶已经上市用于水肺潜水。用于潜水气瓶制造的钢合金已获得制造标准的授权。例如,美国标准DOT3AA要求使用平炉、碱性氧气或质量均匀的电工钢。批准的合金包括4130X、NE-8630、9115、9125、碳-硼和中间锰,具有特定成分,包括锰和碳,以及钼、铬、硼、镍或锆。钢瓶可以由钢板圆盘制成,冷拉成圆柱形杯形,分两个或三个阶段,如果打算用于水肺市场,通常具有圆顶底座,因此它们不能自行站立。在形成底部和侧壁后,将圆柱体的顶部修整至一定长度,加热和热纺以形成肩部并闭合颈部。这个过程使肩部的材料变厚。筒体经调质热处理,提供最佳强度和韧性。气缸经过机加工以提供颈部螺纹和O型圈座(如果适用),然后进行化学清洁或内外喷丸以去除氧化皮。经过检查和水压测试后,它们被印上所需的xxx标记,另一种生产方法是加热钢坯的反向挤压,类似于铝气缸的冷挤压工艺,然后进行热拉和底部成型以减少壁厚,并修整顶部边缘以准备通过热成型形成肩部和颈部纺纱。对于所有生产方法,其他过程大致相同。

缸颈

气缸的颈部是端部的一部分,形状为狭窄的同心圆柱体,并带有内螺纹以安装气缸阀。颈螺纹有多种标准,包括:

  • 锥螺纹(17E),带12%锥度右旋螺纹,标准Whitworth55°形式,螺距为每英寸14螺纹(每厘米5.5螺纹),圆柱顶螺纹的中径为18.036毫米(0.71英寸))。这些连接使用螺纹胶带密封,并在钢制圆柱体上拧紧至120至150牛顿米(89至111lbf·ft)之间,在铝制圆柱体上拧紧至75至140至140牛顿·米(55至103lbf·ft)之间。

平行螺纹有几个标准:

  • M25x2ISO平行螺纹,由O形圈密封,钢上扭矩为100至130N·m(74至96lbf·ft),铝上扭矩为95至130N·m(70至96lbf·ft)气缸;
  • M18x1.5平行螺纹,由O形圈密封,在钢瓶上的扭矩为100到130N·m(74到96lbf·ft),在钢瓶上的扭矩为85到100N·m(63到74lbf·ft))在铝制气瓶上;
  • 3/4x14BSP平行螺纹,具有55°Whitworth螺纹形式,中径为25.279毫米(0.9952英寸),螺距为每英寸14个螺纹(1.814毫米);
  • 3/4x14NGS(NPSM)平行螺纹,由O型圈密封,在铝制圆柱体上扭矩为40至50N·m(30至37lbf·ft),具有60°螺纹形式,中径为0.9820至0.9873英寸(24.94至25.08毫米),螺距为每英寸14个螺纹(每厘米5.5个螺纹);
  • 3/4x16UNF,由O形圈密封,在铝制气缸上的扭矩为40至50N·m(30至37lbf·ft)。
  • 7/8x14UNF,由O形圈密封。

3/4NGS和3/4BSP非常相似,具有相同的螺距和仅相差约0.2毫米(0.008英寸)的中径,但它们不兼容,因为螺纹形式不同。所有平行螺纹阀门均使用颈部螺纹顶部的O形圈密封,该O形圈密封气缸颈部的倒角或台阶并抵靠阀门的法兰

xxx邮票标记

气瓶的肩部带有印章标记,提供有关气瓶的所需信息。普遍需要的标记包括:

  • 制造商的识别
  • 制造标准,将确定marerial规格
  • 序列号
  • 生产日期
  • 电压
  • 容量
  • 认可检测机构标志
  • 每次重新验证测试的日期

国家法规可能需要各种其他标记,或者可能是可选的。

气缸阀

钢瓶阀或柱阀的目的是控制进出压力容器的气体流量,并提供与调节器或填充软管的连接。气缸阀通常由黄铜加工而成,并通过镀铬保护和装饰层完成。拧入阀门底部的金属塑料汲取管或阀门通气管延伸到气缸中,以减少气缸内液体或颗粒污染物在气缸倒置时进入气体通道并阻塞或堵塞调节器的风险。这些汲取管中的一些具有普通开口,但有些具有集成过滤器。气缸阀按四个基本方面分类:螺纹规格、与调节器的连接、压力等级和其他显着特征。与钢瓶阀规格和制造相关的标准包括ISO10297和CGAV-9气瓶阀标准。其他显着特征包括出口配置、用手习惯和阀门旋钮方向、出口和阀门的数量(1个或2个)、阀体的形状、备用阀的存在、歧管连接以及爆破盘过压释放装置的存在.圆柱螺纹可以有两种基本配置:锥形螺纹和平行螺纹。阀门螺纹规格必须与气缸的颈部螺纹规格完全匹配。不正确匹配的颈部螺纹可能会在压力下失效,并可能产生致命的后果。阀门压力额定值必须与气缸压力额定值兼容。平行螺纹更能承受阀门的重复拆卸和重新安装以进行检查和测试。

配件

用于方便、保护或其他功能的附加组件,不是作为压力容器的功能直接需要的。

歧管

气缸歧管是将两个气缸连接在一起的管子,以便将两个气缸的内容物供应给一个或多个调节器。歧管有三种常用的配置。最古老的类型是一个管子,两端都有一个连接器,连接到钢瓶阀门出口,中间有一个出口连接,调节器连接到它上面。这种模式的一个变体包括出口连接器处的储备阀。气缸在关闭时与歧管隔离,并且可以在气缸加压时连接或断开歧管。最近,已经可以使用歧管来连接阀门的气缸侧上的气缸,从而使气缸阀的出口连接可用于连接调节器。这意味着在钢瓶加压时不能建立或断开连接,因为没有阀门将歧管与钢瓶内部隔离。这种明显的不便允许调节器连接到每个气缸,并独立地与内部压力隔离,这允许隔离一个气缸上的故障调节器,同时仍然允许另一个气缸上的调节器访问两个气缸中的所有气体。这些歧管可以是平面的,或者可以包括在歧管中的隔离阀,其允许气瓶的内容物彼此隔离。如果另一个气瓶上的气瓶颈部螺纹、歧管连接或爆破盘处的泄漏导致其内容物丢失,这允许潜水员隔离和固定一个气瓶的内容物。一个相对不常见的歧管系统是直接拧入两个气缸的颈部螺纹的连接,并有一个阀门将气体释放到调节器的连接器。这些歧管可以包括一个储备阀,可以在主阀中或在一个气缸中。该系统主要具有历史意义。并有一个阀门将气体释放到调节器的连接器。这些歧管可以包括一个储备阀,可以在主阀中或在一个气缸中。该系统主要具有历史意义。并有一个阀门将气体释放到调节器的连接器。这些歧管可以包括一个储备阀,可以在主阀中或在一个气缸中。该系统主要具有历史意义。气瓶也可以通过可拆卸的鞭子进行歧管,通常与双出口气瓶阀相关联,潜水钟的车载应急气体供应通常通过气瓶阀之间的半xxx性金属合金管进行歧管。

阀笼

也称为歧管笼或调节器笼,这是一种可以夹在气缸颈部或歧管气缸上的结构,以保护阀门和调节器xxx级在使用时免受冲击和磨损损坏,并防止阀门滚动关闭通过手轮对头顶的摩擦(滚降)。阀笼通常由不锈钢制成,有些设计可能会阻碍障碍物。

气缸带

气缸带是带子,通常由不锈钢制成,用于将两个气缸作为一对夹在一起。气缸可以是歧管的或独立的。通常在气缸顶部附近使用气缸带,就在肩部下方,下方有一个。螺栓连接到背板的中心线之间的常规距离为11英寸(280毫米)。

气缸套

气瓶护套是一个硬橡胶或塑料盖,安装在潜水气瓶的底部,以保护油漆免受磨损和冲击,保护气瓶站立的表面免受气瓶的冲击,对于圆底气瓶,以使气缸在其底座上直立。一些靴子在塑料中模制出平面,以减少圆柱体在平面上滚动的趋势。在某些情况下,水可能会被困在靴子和气缸之间,如果这是海水并且靴子下面的油漆状况不佳,气缸表面可能会在这些区域腐蚀。这通常可以通过在使用后用淡水冲洗并存放在干燥的地方来避免。与潜水员的整体阻力相比,由气缸靴引起的增加的流体动力阻力是微不足道的,

缸网

圆筒网是一种管状网,它在圆筒上伸展并在顶部和底部系上。其作用是保护漆面不被刮伤,在带保护套的气缸上,它还有助于排出保护套和气缸之间的表面,从而减少保护套下的腐蚀问题。网格尺寸通常约为6毫米(0.24英寸)。一些潜水员不会使用靴子或网,因为它们比裸露的气瓶更容易被钩住,并且在洞穴和沉船内部等一些环境中构成被困危险。有时可以使用由其他材料制成的套筒来保护气缸。

气缸手柄

可以安装一个气瓶把手,通常夹在颈部,以便于携带气瓶。这也会增加在封闭环境中被绊倒的风险。

防尘帽和塞子

这些用于在钢瓶不使用时覆盖钢瓶阀孔,以防止灰尘、水或其他材料污染孔。它们还可以帮助防止轭式阀门的O形圈脱落。塞子可能是排气的,因此从气缸中泄漏的气体不会给塞子加压,使其难以移除。

压力等级

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气缸壁的厚度与工作压力直接相关,这会影响气缸的浮力特性。低压气缸比具有相似尺寸和长度与直径比例且使用相同合金的高压气缸具有更大的浮力。

工作压力

水肺气瓶在技术上都是高压气体容器,但在美国的行业内,通常使用三种标称工作压力等级(WP);低压(2400至2640psi—165至182bar)、标准(3000psi—207bar)和高压(3300至3500psi—227至241bar)。美国制造的铝制气缸的标准工作压力通常为每平方英寸3,000磅(210巴),而紧凑型铝制气缸的工作压力为每平方英寸3,300磅(230巴)。一些按美国标准制造的钢瓶允许超过标称工作压力10%,这由“+”符号表示。这种额外的压力容差取决于通过适当的更高标准的定期静水压试验的气缸。世界上使用公制系统的那些地区通常直接以巴为单位指代气缸压力,但通常会使用高压来指代工作压力为300巴(4,400psi)的气缸,不能与调节器上的轭连接器一起使用.232bar是钢制和铝制潜水气瓶非常流行的工作压力。

测试压力

静水压试验压力(TP)由制造标准规定。这通常是1.5×工作压力,或者在美国是1.67×工作压力。

发展压力

气缸工作压力规定为参考温度,通常为15°C或20°C。气瓶也有规定的最高安全工作温度,通常为65°C。如气体定律所述,气瓶中的实际压力会随温度而变化,但这在标准方面是可以接受的,前提是在校正到参考温度时产生的压力不超过印在气瓶上的指定工作压力。这允许在填充温度高于参考温度但不超过65°C时,安全、合法地将气瓶填充到高于规定工作压力的压力,前提是填充压力不超过开发压力对于那个温度,

压力监测

潜水气瓶的内部压力在使用过程中分几个阶段进行测量。在灌装前进行检查,在灌装期间进行监控,在灌装完成时进行检查。这一切都可以通过灌装设备上的压力表来完成。压力通常也由潜水员监测。首先是在使用前检查内容物,然后在使用过程中确保始终有足够的余量以便安全完成潜水,并且通常在潜水后用于记录保存和个人消耗率计算。在静水压测试期间还会监测压力,以确保在正确的压力下进行测试。大多数潜水气瓶没有专用的压力表,但这是大多数潜水调节器的标准功能,也是所有灌装设施的要求。潜水气体的压力测量有两个广泛使用的标准。在美国和其他一些地方,压力以磅每平方英寸(psi)为单位,而世界其他地方则使用bar。有时,仪表可能会以其他公制单位进行校准,例如千帕(kPa)或兆帕(MPa),或在大气压(atm或ATA)中校准,尤其是实际上并未在水下使用的仪表。

容量

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有两种常用的惯例来描述潜水气瓶的容量。一种是基于气缸的内部容积。另一种是基于储存气体的标称体积。

内部容积

大多数国家通常使用公制来引用内部体积。ISO13769要求将此信息印在气缸肩上。它可以很容易地通过用淡水填充气缸来测量。这导致了术语“水容量”,缩写为WC,通常印在气缸肩部上。它几乎总是以升为单位的体积表示,但有时以公斤为单位的水质量。淡水的密度接近每升1公斤,因此数值在小数点后两位的精度下实际上是相同的。

按内部体积的标准尺寸

这些是代表性的例子,对于更大的范围,可以参考Faber、PressedSteel、Luxfer和Catalina等制造商的在线目录。这些应用程序是典型的,但不是xxx的。

  • 22升:钢制,200和232巴,
  • 20升:提供钢制、200和232巴、
  • 18升:提供钢制、200和232巴,用作后气的单管或双管。
  • 16升:有钢制、200和232巴可供选择,可用作单缸或双缸排气。
  • 15升:提供钢制、200和232巴,用作单缸或双缸回气
  • 12.2升:有232、300巴和铝232巴可供选择,用作后气的单管或双管
  • 12升:有200、232、300巴和铝232巴可供选择,用作回气的单管或双管
  • 11升:提供铝制、200巴、232巴,用作单缸或双缸,用于背气或侧面安装
  • 10.2升:提供铝制,232巴,用作后气的单管或双管
  • 10升:提供钢制、200、232和300巴,用作单缸或双缸,用于回气和救援
  • 9.4升:铝制,232bar,用于回气或作为吊索
  • 8升:钢制,200bar,用于半封闭式循环呼吸器
  • 7升:有钢制、200、232和300bar以及铝制232bar可供选择,作为单节气瓶和双节气瓶,以及作为救助气瓶。SCBA的流行尺寸
  • 6升:提供钢制、200、232、300巴,用作单节气瓶和双胞胎气瓶,以及作为救助气瓶。也是SCBA的流行尺寸
  • 5.5升:钢制,200和232巴,
  • 5升:钢制,200bar,用于循环呼吸器
  • 4升:钢制,200巴,用于循环呼吸器和小马气瓶
  • 3升:钢制,200bar,用于循环呼吸器和小马气瓶
  • 2升:钢制,200巴,用于循环呼吸器、小马气瓶和套装充气
  • 1.5升:提供钢制、200和232巴,用于西装充气
  • 0.5升:钢和铝材质,200bar,用于浮力补偿器和表面标记浮标充气

储存气体的标称体积

储存气体的标称体积在美国通常被引用为气瓶容量。它是在大气压下可以从整个气缸中释放的气体体积的量度。用于容量的术语包括“自由气体体积”或“自由气体当量”。它取决于气缸的内部容积和工作压力。如果工作压力更高,气缸将存储更多相同体积的气体。标称工作压力不一定与实际使用的工作压力相同。一些按美国标准制造的钢瓶允许超过标称工作压力10%,这由“+”符号表示。这种额外的压力容差取决于通过适当的定期水压测试的气瓶,并不一定适用于出口到不同标准国家的美国气瓶。这些钢瓶的标称气体含量是基于高10%的压力。例如,普通的铝制80(Al80)钢瓶是一种铝制钢瓶,当加压到3,000磅/平方英寸(210巴)时,其标称“游离气体”容量为80立方英尺(2,300升)。它的内部容积约为11升(0.39立方英尺)。

按储存气体体积计算的标准尺寸

  • 铝C100是一种大型(13.ll)高压(3,300磅/平方英寸(228bar))气缸。重42.0磅(19.1千克)。
  • 铝制S80可能是最常见的气瓶,世界上许多地方的度假村都将其用于补气,但也很流行用作减压气体的吊装气瓶,以及淡水中的侧装气瓶,因为它具有几乎中性的浮力。这些气缸的内部容积约为11升(0.39立方英尺),工作压力为3,000磅/平方英寸(207巴)。它们有时也用作背部安装的歧管双胞胎,但在这种应用中,潜水员需要比大多数同等容量的钢瓶更多的配重。
  • 铝C80是高压等效物,水容量为10.3升,工作压力为3,300磅/平方英寸(228巴)。
  • 铝制S40是一种流行的气缸,用于侧面安装和吊装式救援以及中等深度的减压气体,因为它的直径小且浮力接近中性,这使得它对于这种安装方式相对不显眼。内部容积约为5.8升(0.20立方英尺),工作压力为3,000磅/平方英寸(207巴)。
  • 铝制S63(9.0升)每平方英寸(207巴)3,000磅,钢制HP65(8.2升)比Al80更小更轻,但容量较低,适合较小的潜水员或较短的潜水。
  • 钢制LP802,640磅每平方英寸(182巴)和HP80(10.1升)每平方英寸3,442磅(237巴)都比铝制S80更紧凑、更轻,并且都具有负浮力,从而减少了压载重量潜水员要求。
  • 钢制HP119(14.8l)、HP120(15.3l)和HP130(16.0l)钢瓶可为高氧或技术潜水提供更多气体。

物理尺寸

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此处描述了由无缝钢和铝合金制成的气缸。纤维缠绕复合材料圆柱体的约束条件会有所不同:有少量标准化的外径,因为这对制造具有成本效益,因为大多数相同的工具可以在相同直径和壁厚的圆柱体之间共享。有限数量的标准直径也便于共享配件,如歧管、靴子和罐带。具有给定外径的系列内的体积由壁厚控制,壁厚与材料、压力等级和设计标准一致,长度是控制系列内体积的基本变量。质量由这些因素和材料的密度决定。钢瓶有以下尺寸等级,可能还有其他:

  • 外径=83毫米,0.8至1.8升
  • 外径=100毫米,2.0至4.75升
  • 外径=115毫米,2.5至5.0升
  • 外径=140毫米,4.0至15.0升
  • 外径=160毫米,6.0至16.0升
  • 外径=171毫米,8.0至23.0升
  • 外径=178毫米,8.0至35.0升
  • 外径=204毫米,10.0至40.0升
  • 外径=229毫米,20.0至50.0升
  • 外径=267毫米,33.0至80.0升

壁厚因位置、材料和实际考虑而异。圆柱部分的侧面足以承受大量循环试验压力的应力,允许由于一般腐蚀造成少量材料损失和由于磨损和正常使用磨损造成的轻微局部损坏,以及由于凹坑和线腐蚀和物理损坏造成的局部损坏深度有限。允许的损坏和材料损失量与目视检查拒绝标准兼容。钢瓶设计用于测试应力低于合金的疲劳极限。对于给定的测试压力和材料强度,壁厚大致与直径成正比——如果直径加倍,则基本壁厚也将加倍。端部厚度允许气缸底部的磨损和腐蚀显着增加,并且肩部做得更厚,以允许封闭端部的制造过程中固有的可变性,以及由于xxx性过程导致的任何应力升高邮票标记。钢筒的底部厚度分布和所有金属筒的肩部厚度在很大程度上受制造过程的影响,并且可能比强度和耐腐蚀公差严格要求的厚度要厚。

浮力特性

圆柱体的密度集中在端部,这些端部的壁相对较厚,每单位质量的封闭体积较小。细节因规格而异,但这种趋势在钢制和铝制圆柱体中都很常见,并且在平端或碟形端更为极端。因此,对于相同的材料和相同的端部配置,长而窄的圆柱体比短而宽的圆柱体密度小,而对于相同的内部容积,短而宽的圆柱体比长而窄的圆柱体更重。潜水气瓶的浮力仅与随附的气瓶阀、水肺调节器和调节器配件结合使用具有实际意义,因为没有它们就无法在水下使用。这些附件安装在气缸的顶部,既降低了组合单元的浮力,又将重心移向顶部(阀端)。背部安装的气瓶组通常不会在潜水期间移除,并且可以在潜水开始时允许浮力特性,方法是确保潜水员有足够的储备浮力在气瓶装满时漂浮,并有足够的压载物在潜水时保持浸没气瓶都是空的。浮力补偿器必须足以在满缸的所有深度提供一些正浮力。对压载的调整可以补偿其他浮力变量。无法在最浅的减压停留处保持舒适地浸入水中会导致减压不完全并增加患减压病的风险。潜水期间潜水气瓶的浮力变化对于侧面安装的气瓶可能会产生更大的问题,并且潜水期间任何时候的实际浮力是任何可能因任何原因与潜水员分离的气瓶的考虑因素。将被阶段丢弃或移交给另一名潜水员的气瓶不应改变潜水员的浮力,超出使用其浮力补偿器可以补偿的范围。充满时具有近似中性浮力的气瓶在分离时通常需要最少的补偿,因为它们很可能在相对充满时被分离以进行分级或移交。对于单人潜水员的救援装置来说,这不太可能成为问题,因为在潜水期间将其移除的机会将更少。钢瓶的主要制造商Faber声称他们的钢瓶在空时是中性或微负的,但没有具体说明这是指哪个压力等级,或者这是否考虑了钢瓶阀门。

应用和配置

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根据潜水的要求,潜水员可以携带一个或多个气瓶。如果潜水发生在低风险区域,潜水员可以安全地自由上升,或者在紧急情况下有伙伴可以提供替代空气供应,休闲潜水员通常只携带一个气瓶。在潜水风险较高的地方,例如能见度低或休闲潜水员进行更深潜水或减压潜水时,特别是在头顶下潜水时,潜水员通常会携带多个气源。潜水气瓶可能有不同的用途。一个或两个气瓶可用作主要呼吸源,用于在大部分潜水中呼吸。除了较大的圆柱体外,还携带一个较小的圆柱体称为小马瓶。纯粹用作独立安全储备的气瓶称为救护瓶或紧急供气(EGS)。小马瓶通常用作救助瓶,但这取决于浮出水面所需的时间。进行技术潜水的潜水员通常携带不同的气体,每种气体在一个单独的气瓶中,用于潜水的每个阶段:

  • 在下降和上升过程中使用旅行气体。它通常是含氧量在21%到40%之间的空气或高氧。当底部气体缺氧并因此在浅水中呼吸不安全时,需要使用旅行气体。
  • 底部气体仅在深处呼吸。它通常是含氧量低(低于21%)或缺氧(低于17%)的氦基气体。
  • deco气体用于减压站,通常是一种或多种含高氧的高氧混合气体或纯氧,以加速减压。
  • 阶段气瓶是储存储备、旅行或装饰气体的气瓶。它们通常被侧挂携带,夹在潜水员的两侧背板和机翼或浮力补偿器的安全带上,而不是在背部,并且可以留在距离线上以便在返回时使用(舞台掉了)。潜水员通常使用铝制平台气瓶,特别是在淡水中,因为它们几乎具有中性浮力,并且可以在水下移除,对潜水员的整体浮力影响较小。
  • 套装充气气体可以从呼吸气瓶中取出,也可以从一个小的独立气瓶中提供。

为了安全起见,潜水员有时会携带一个带有自己调节器的额外独立水肺气瓶,以在主要呼吸气体供应失败时减轻空气外紧急情况。对于许多常见的休闲潜水,受控的紧急游泳上升是可以接受的安全,不需要或使用这种额外的设备。这个额外的气瓶被称为救援气瓶,可以通过多种方式携带,并且可以是任何尺寸,可以容纳足够的气体以使潜水员安全返xxx面。

开路水肺

对于开路水肺潜水员,组合气瓶和调节器系统有多种选择:

  • 单缸由一个大缸组成,通常是背面安装的,带有一个xxx级调节器,通常是两个第二级调节器。这种配置简单且便宜,但它只有一个呼吸气体供应:它在发生故障时没有冗余。如果气瓶或xxx级调节器发生故障,潜水员将完全失去空气并面临危及生命的紧急情况。休闲潜水员培训机构训练潜水员在这种情况下依靠伙伴来帮助他们。大多数入门级水肺课程都训练了气体共享技能。这种设备配置虽然在入门级潜水员中很常见并且用于大多数运动潜水,但培训机构不建议将其用于需要减压停留或有头顶环境(沉船潜水、洞穴潜水、
  • 带有双调节器的单缸由一个大的后置式气缸组成,带有两个xxx级调节器,每个调节器都有一个第二级调节器。该系统用于在冷水使调节器结冰的风险很高且需要功能冗余的地方潜水。它在欧洲大陆很常见,尤其是德国。优点是调节器故障可以在水下解决,从而使潜水得到一个受控的结论,而无需伙伴呼吸或气体共享。但是,很难够到阀门,因此可能需要依赖潜水伙伴帮助快速关闭自由流动调节器的阀门。
  • 主缸加上一个小的独立缸:这种配置使用一个较大的后置主缸和一个独立的较小缸,通常称为小马或救援缸。潜水员有两个独立的系统,但整个“呼吸系统”现在更重,购买和维护成本更高。
    • 小马通常是一个2到5升的气缸。它的容量决定了它提供保护的潜水深度和减压持续时间。小马可以固定在潜水员的浮力补偿器(BC)或潜水员背后的主缸上,也可以夹在潜水员的侧面或胸部的安全带上,或作为吊带携带。小马提供公认且可靠的紧急气体供应,但要求潜水员接受培训以使用它们。
    • 另一种小型独立气源是手持式气瓶,内装有约85升(3.0立方英尺)的自由空气,并直接连接潜水调节器,例如备用空气。该气源在深度仅提供少量气体,最适合作为浅水救援。
  • 独立双组或独立双组由两个独立的气缸和两个调节器组成,每个都带有一个潜水压力表。该系统比单个气缸组更重,购买和维护成本更高,填充成本更高。潜水员必须在潜水期间更换需求阀,以在每个气瓶中保持足够的气体储备。如果不这样做,那么如果一个气瓶发生故障,潜水员可能最终没有足够的储备。独立的双组仅适用于可以监控两个或更多气缸的空气集成计算机。定期切换调节器以确保均匀使用两个气瓶的复杂性可能会被两个完全独立的呼吸气体供应的冗余所抵消。气瓶可以成对安装在潜水员的背上,
  • 普通歧管双组,或带有单个调节器的歧管双组,由两个背面安装的气缸组成,它们的柱阀通过歧管连接,但只有一个调节器连接到歧管。这使得它相对简单和便宜,但意味着呼吸系统没有多余的功能,只有双气体供应。这种安排在水肺潜水的早期相当普遍,当时低压气瓶采用歧管,以提供比可用的单气瓶更大的空气供应。它仍然用于深商业潜水的大容量救援装置。
  • 带有两个调节器的隔离歧管双组或歧管双组,由两个背面安装的气缸组成,它们的柱阀通过歧管连接,歧管中的阀门可以关闭以隔离两个柱阀。如果一个气瓶出现问题,潜水员可以关闭隔离阀以保存气瓶中未发生故障的气体。这种配置的优点包括:比单个气缸提供更大的气体供应;自动平衡两个气瓶之间的供气;因此,无需在潜水期间不断更换水下调节器;在大多数故障情况下,潜水员可能会关闭故障调节器的阀门或隔离气瓶,并可能保留接触两个气瓶中所有剩余气体的通道。缺点是歧管是另一个潜在的故障点,如果在出现问题时无法关闭隔离阀,则存在损失两个气瓶中所有气体的危险。这种气瓶配置常用于技术潜水。
  • 吊索气瓶是用于技术潜水的独立气瓶的配置。它们是独立的气瓶,带有自己的调节器,并夹在潜水员一侧的安全带上。它们的目的可能是携带阶段、旅行、减压或救援气体,而背面安装的气瓶则携带底部气体。级气瓶携带气体以延长底部时间,行进气体用于到达底部气体在地面缺氧时可以安全使用的深度,减压气体是在减压期间用于加速消除惰性气体的气体.救助气体是一种应急供应,旨在在主要气体供应中断时用于浮出水面。
  • 侧装式气瓶是夹在潜水员侧面的安全带上的气瓶,当潜水员不携带背装式气瓶时,它会携带底部气体。必要时,它们可与其他侧装级、旅行和/或减压气瓶结合使用。熟练的侧挂式潜水员每侧可携带多达三个气瓶。这种配置是为通过洞穴中的严格限制而开发的。侧面安装主要用于技术潜水,但有时也用于休闲潜水,当可以携带单个气瓶时,配有二级二级(章)调节器,这种配置有时被称为猴子潜水。

循环呼吸器

潜水气瓶用于循环呼吸器潜水,有两种作用:

  • 作为循环呼吸器本身的一部分。循环呼吸器必须至少有一个储存在钢瓶中的新鲜气体源;许多有两个,有些有更多的气缸。由于循环呼吸器的气体消耗量较低,这些气瓶通常比用于等效开路潜水的气瓶小。循环呼吸器可以使用内部气瓶,或者也可以由非车载气瓶供应,这些气瓶不直接插入到循环呼吸器中,而是通过柔性软管和接头连接到循环呼吸器,并且通常是侧挂式。
  • 氧气循环呼吸器有一个氧气瓶
  • 半闭路循环呼吸器有一个通常包含高氧或氦气的气瓶。
  • 闭路循环呼吸器有一个氧气瓶和一个稀释剂瓶,里面装有空气、高氧或氦气。
  • 如果内部稀释气瓶太小而无法安全用于计划潜水的救援,循环呼吸器潜水员也经常携带外部救援系统。救助系统是一个或多个独立的呼吸气体源,可在循环呼吸器发生故障时使用:
    • 开路式:一套或多套开路式水肺潜水装置。开路救援装置的数量、容量和所含的呼吸气体取决于潜水的深度和减压需求。因此,在深度、技术性的循环呼吸器潜水中,潜水员将需要救援底部气体和救援减压气体。在这样的潜水中,通常是救助装置的容量和持续时间限制了潜水的深度和持续时间,而不是循环呼吸器的容量。
    • 闭路:第二个循环呼吸器,包含一个或多个独立的潜水气瓶,用于供气。使用另一个循环呼吸器作为救助是可能的,但并不常见。尽管循环呼吸器的持续时间长似乎需要救助,但循环呼吸器相对笨重、复杂、易受损坏,并且与易于使用、即时可用、坚固可靠的开路设备相比,需要更多时间开始呼吸。

地面供应潜水员应急气体供应

地面供应的潜水员通常需要携带足够的应急气体供应,以便在主要气体供应出现故障时让他们返回安全地点。通常的配置是由潜水员安全带支撑的后置单缸,xxx级调节器通过低压软管连接到救援块,该救援块可以安装在头盔或带面罩的侧面或安全带上提供轻便的全面罩。在单缸容量不足的情况下,可以使用普通的歧管双缸或循环呼吸器。对于封闭的钟形弹跳和饱和潜水,救援装置必须足够紧凑,以允许潜水员通过钟形的底部舱口。这对可以使用的圆柱体的大小设置了限制。

潜水钟紧急供气

潜水铃需要携带船上的呼吸气体供应,以供紧急情况使用。由于内部空间不足,气缸安装在外部。它们在钟形操作期间完全浸入水中,可被视为潜水气瓶。

适合充气气缸

适合充气的气体可以装在一个小的独立气瓶中。有时,氩气用于卓越的绝缘性能。这必须清楚地标记,并且可能还需要进行颜色编码,以避免无意中用作呼吸气体,这可能是致命的,因为氩气是一种窒息剂。

压缩气瓶在潜水作业中的其他用途

潜水员还使用水面上的气瓶来储存氧气,以对潜水障碍进行急救治疗,并作为潜水空气压缩机站、气体混合、地面供应的呼吸气体和减压室和饱和系统的气体供应的储存库的一部分。类似的气瓶也用于许多与潜水无关的用途。对于这些应用,它们不是潜水气瓶,并且可能不受与水下使用的气瓶相同的监管要求。

气体计算

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有必要知道潜水员可以从给定气瓶中呼吸的大致时间长度,以便可以计划安全的潜水剖面。这个问题有两个部分:气瓶的容量和潜水员的消耗。

气瓶的储气能力

气瓶的两个特点决定了它的载气能力

  • 内部容积:对于单缸,这通常在3升到18升之间。
  • 钢瓶气压:填充时,通常在200和300巴(2,900和4,400psi)之间,但实际值应根据实际情况测量,因为钢瓶可能未充满。

在适用于大多数潜水气瓶的压力下,理想气体方程几乎在所有情况下都足够准确,因为适用于气体消耗的变量通常会超过理想气体假设中的误差。计算气体量:大气压下的气体体积=(气缸容积)x(气缸压力)/(大气压)在世界上那些使用公制系统的地区,计算相对简单,因为大气压力可能近似为1bar,因此232bar的12升气缸将容纳几乎12×232/1=2,784升(98.3立方英尺)大气压下的空气(也称为自由空气)。在美国,潜水气瓶的容量直接以标称工作压力下的自由空气立方英尺为单位,因为使用英制单位计算内部容积和工作压力相对繁琐。例如,在美国和其他国家的许多潜水胜地,人们可能会发现美国制造的铝制气瓶,其内部容量为0.39立方英尺(11升),工作压力为3,000磅/平方英寸(210巴);以大气压为14.7psi,得到0.39×3000/14.7=80ft3这些圆柱体被描述为80立方英尺的圆柱体,(常见的铝制80)。高达约200bar时,理想气体定律仍然有用,并且压力、气缸尺寸和气缸中包含的气体之间的关系近似为线性;在更高的压力下,这种线性不再适用,气缸中的气体也相应减少。填充到300bar的3升气瓶只能携带810升(29立方英尺)的大气压空气,而不是理想气体定律所期望的900升(32立方英尺)。已经提出了在高压下给出更精确解的方程,包括范德华方程。较高压力下的可压缩性也在气体和气体混合物之间变化。

潜水员耗气量

需要考虑三个主要因素:

  • 潜水员消耗气体的速率,指定为潜水员的表面空气消耗量(SAC)或呼吸分钟容积(RMV)。在正常情况下,对于不努力工作的潜水员来说,这将在每分钟10到25升(L/min)之间。在工作频率极高的时候,呼吸频率会上升到每分钟95升。出于国际海事承包商协会(IMCA)商业潜水气体规划的目的,使用每分钟40升的工作呼吸频率,而在紧急情况下使用每分钟50升的数字。RMV受血液CO2水平控制,通常与氧分压无关,因此不随深度变化。可能的天然气消耗率范围非常大,导致供应将持续多长时间存在很大的不确定性,在无法立即使用替代呼吸气体源的情况下,需要采取保守的方法来确保安全。水肺潜水员应经常监测剩余气压,以便他们知道在潜水期间始终有多少可用气压。
  • 环境压力:潜水深度决定了这一点。海平面上的环境压力为1bar(15psi)。潜水员在海水中每下降10米(33英尺),压力就会增加1巴(15psi)。随着潜水员的深入,呼吸气体以等于环境水压的压力输送,使用的气体量与压力成正比。因此,在10米(33英尺)处填充潜水员肺部所需的气体质量是其在水面处的两倍,而在20米(66英尺)处则需要三倍。潜水员呼吸气体的质量消耗同样受到影响。
  • 每个深度的时间。(通常近似为每个深度范围的时间)

要计算消耗的气体量:耗气量=地表耗气量×时间×环境压力指标示例:在30msw(4bar)下RMV为20L/min的潜水员将消耗20x4x1=80L/min表面当量。在50msw(6bar)下,RMV为40L/min的潜水员10分钟将消耗40x6x10=2400升的自由空气——这是12升200bar气瓶的全部容量。帝国例子:在100fsw(4ata)下SAC为0.5cfm(立方英尺每分钟)的潜水员将消耗0.5x4x1=2cfm表面当量。潜水员在231fsw(8ata)的SAC为1cfm10分钟将消耗1x8x10=80ft3的自由空气-80ft3气瓶的全部容量牢记这一点,不难看出为什么进行长时间深潜的技术潜水员需要多个气瓶或循环呼吸器,而商业潜水员通常使用地面提供的潜水设备,并且只携带水肺作为紧急气体供应。

呼吸气体耐力

潜水员可以从气瓶中呼吸的时间也称为空气或气体耐力。给定深度的xxx呼吸持续时间(T)可以计算为T=可用空气/消耗率使用理想气体定律,它是T=(可用气缸压力×气缸容积)/(地面空气消耗率)×(环境压力)这可以写成(1)T=(PC-PA)×VC/(SAC×PA)和T=时间PC=气缸压力VC=气缸内部容积PA=环境压力SAC=表面空气消耗量在任何一致的单位制中。环境压力(PA)是给定深度的周围水压,由静水压力和地表气压之和组成。它计算为(2)PA=D×g×ρ+大气压和D=深度g=标准重力ρ=水密度在一致的单位制中对于公制单位,这个公式可以近似为(3)PA=D/10+1深度以米为单位,压力以巴为单位环境压力是从气瓶压力中扣除的,因为PA所代表的空气量实际上不能用于潜水员的呼吸,因为它需要平衡水的环境压力。该公式忽略了打开调节器的xxx级和第二级所需的开启压力,以及由于调节器中的流量限制而导致的压降,这两者都是可变的,取决于调节器的设计和调整,以及流量,这取决于关于潜水员的呼吸模式和使用的气体。这些因素不容易估计,因此呼吸持续时间的计算值将大于实际值。然而,在正常的潜水使用中,储备总是被考虑在内。储备是气瓶压力的一部分,除了紧急情况外,潜水员不会计划使用。储备可以是气缸压力的四分之一或三分之一,也可以是固定压力,常见的例子是50bar和500psi。然后修改上面的公式以给出可用的呼吸持续时间(BT=呼吸时间)为(4)BT=(PC-PR)×VC/(SAC×PA)其中PR是储备压力。例如,(使用xxx个公式(1)计算xxxxxx呼吸时间),一名潜水员在平均密度为1020kg/m3(典型海水)的15米深的水中,以20升的速度呼吸每分钟,使用一个18升、压力为200巴的潜水气瓶,可以呼吸72分钟,然后气瓶压力下降到足以防止吸入。在一些开放式水肺潜水系统中,这可能会突然发生,从一次正常呼吸到下一次异常呼吸,一次可能没有完全吸出的呼吸。(呼气从来没有任何困难)。这种影响的突然性取决于调节器的设计和气缸的内部容积。在这种情况下,气瓶中仍有压力空气,但潜水员无法呼吸。使用相同的条件和50bar的储备,可用呼吸时间的公式(4)如下:环境压力=水压+大气压力=15msw/10bar/msw+1=2.5bar可用压力=填充压力-储备压力=200bar-50bar=150bar可用空气=可用压力×气缸容量=150bar×18升/bar=2700升消耗率=表面空气消耗×环境压力=20升/分钟/bar×2.5巴=50升/分钟可用呼吸时间=2700升/50升/分钟=54分钟这将在15m处潜水54分钟,然后达到50bar的储备。

储备金

潜水员培训机构和操作规范强烈建议将气瓶的一部分可用气体留作安全储备。该储备旨在提供比计划的减压停留时间更长的气体,或为解决水下紧急情况提供时间。保护区的大小取决于潜水过程中涉及的风险。深潜或减压潜水比浅潜或无停留潜水需要更大的储备。例如,在休闲潜水中,建议潜水员计划浮出水面,并根据潜水员培训机构的教导,在气瓶中保留500psi、50bar或初始容量的25%的储备。这是因为在免减压范围内练习的休闲潜水员通常可以在紧急情况下直接上升。在直接上升不可能(由于头顶障碍物)或危险(由于需要进行减压停留)的技术潜水中,潜水员计划更大的安全边际。最简单的方法是使用三分法:计划将三分之一的气体供应用于外行,一些培训机构教授最低气体、岩底气体管理或临界压力的概念,这些概念允许潜水员计算可接受的储备,以便在紧急情况下从计划潜水剖面中的任何点让两名潜水员浮出水面。法律或行业行为守则可能要求专业潜水员携带足够的储备气体,以使他们能够根据计划的潜水资料到达安全地点,例如水面或潜水钟。这种储备气体通常需要作为独立的紧急气体供应(EGS)携带,也称为救助气瓶、套装或瓶。这通常也适用于使用水面提供的潜水设备的专业潜水员。

消耗气体重量

海平面和15°C的空气密度约为1.225kg/m3。大多数用于开放式水肺潜水的全尺寸潜水气瓶在充满时可容纳超过2公斤(4.4磅)的空气,当使用空气时,气瓶的浮力会随着重量的减轻而增加。由于内部压力的降低而导致的气缸外部容积的减少相对较小,实用上可以忽略不计。例如,一个12升的气瓶可在潜水前充气至230巴,并在浮出水面前使用2,400升或2.4立方米的自由空气将其呼吸至30巴。潜水期间使用的气体质量取决于混合气体-如果假设为空气,则约为2.9千克(6.4磅)。从气瓶中取出的气体重量的损失使气瓶和潜水员更有浮力。如果潜水员在潜水结束时无法保持中性浮力,这可能是一个问题,因为大部分气体已从气瓶中吸入。通过携带足够的潜水配重以在潜水结束时为空气瓶提供中性浮力,并使用浮力补偿器中和多余的重量直到气体被使用,可以很容易地补偿由于后置气瓶使用气体而导致的浮力变化。

填充

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通过将高压气体供应连接到气瓶阀,打开阀门并让气体流入气瓶直到达到所需压力,然后关闭阀门,放空连接并断开连接,来填充潜水气瓶。此过程涉及钢瓶或灌装设备在压力下失效的风险,这两者都对操作员造成危险,因此通常遵循控制这些风险的程序。必须限制填充速率以避免过度加热,钢瓶和内容物的温度必须保持在适用标准规定的最高工作温度以下。用于此目的的柔性高压软管称为填充鞭。

从压缩机填充

呼吸空气供应可以直接来自高压呼吸空气压缩机、高压储存系统或带有压缩机的组合储存系统。直接充电是能源密集型的,充电率将受到可用电源和压缩机容量的限制。大容量的高压储气瓶组可以更快地充气或同时为多个气缸充气,并允许通过从低功率压缩机对储气筒进行再充气或使用成本更低的外置式气瓶来提供更经济的高压空气。峰值电力。潜水用压缩呼吸空气的质量通常由国家或组织标准规定,通常为确保空气质量而采取的步骤包括:

  • 使用额定用于呼吸空气的压缩机,
  • 使用额定用于呼吸空气的压缩机润滑油,
  • 过滤进气以去除微粒污染,
  • 将压缩机进气口置于清洁空气中,远离已知的污染物来源,例如内燃机废气、下水通风口等。
  • 通过水分离器去除压缩空气中的冷凝水。这可以在压缩机的级之间以及压缩之后进行。
  • 压缩后过滤,使用干燥剂分子筛或活性炭等专用过滤介质去除残留的水、油和其他污染物。Hopcalite可以将痕量的一氧化碳催化二氧化碳
  • 定期空气质量测试,
  • 定期更换过滤器和维护压缩机

从高压储存灌装

钢瓶也可以通过滗析直接从高压储存系统中填充,可以使用或不使用增压以达到所需的充气压力。当有多个储罐可用时,可以使用级联填充来提高效率。高压储存通常用于混合高氧、氦氧和三混合潜水气体,以及用于循环呼吸器和减压气体的氧气。Nitrox和trimix混合可能包括滗析氧气和/或氦气,并使用压缩机将其补充到工作压力,之后必须分析气体混合物并在钢瓶上标记气体成分。

灌装过程中的温度变化

环境空气的压缩导致气体温度升高,与压力升高成正比。环境空气通常被分阶段压缩,并且气体温度在每个阶段都升高。中间冷却器和水冷热交换器可以在级间带走这些热量。为空的潜水气瓶充电也会导致温度升高,因为气瓶内的气体被流入的高压气体压缩,尽管这种温度升高最初可能会得到缓和,因为来自室温下储存库的压缩气体在温度降低时会降低温度在压力下,因此首先将空气缸充入冷气体,但是随着气缸填充到工作压力,气缸中的气体温度随后升高到环境温度以上。湿法灌装:在灌装时将圆筒浸入冷水浴中可以去除多余的热量。然而,浸入冷却也会增加水污染完全减压罐的阀孔并在填充过程中被吹入气缸的风险。干式充装:钢瓶也可以在没有水浴冷却的情况下进行充装,并且可以将其充至高于标称工作压力至适合充装时的温度的形成压力。随着气体冷却到环境温度,压力降低,并在额定温度下达到额定充气压力。

安全和法律问题

填充水肺气瓶的法律限制因司法管辖区而异。在南非,气瓶可由有能力使用所使用的灌装设备、了解适用标准和法规的相关部分并获得气瓶所有者的书面许可的人为商业目的灌装。填充。钢瓶必须经过测试并适合待填充的气体,并且钢瓶在填充时达到的温度不得超过开发压力。必须对气瓶进行外部检查,并且必须记录气瓶和填充物的指定细节。如果填充物是空气以外的气体,填充物的分析必须由填充物记录并由客户签字。

气体纯度和测试

潜水气瓶只能填充来自潜水空气压缩机的经过适当过滤的空气或使用气体混合或倾析技术的其他呼吸气体。在某些司法管辖区,立法要求呼吸气体供应商定期测试其设备产生的压缩空气的质量,并显示测试结果以供公众参考。工业气体纯度和填充设备和程序的标准可能允许某些污染物处于不安全呼吸水平,并且它们在高压下呼吸气体混合物中的使用可能是有害或致命的。

特殊气体的处理

需要对空气以外的气体采取特殊预防措施:

  • 高浓度氧气是引起火灾和生锈的主要原因。
  • 氧气应该非常小心地从一个气瓶转移到另一个气瓶,并且只能储存在清洁并贴有氧气服务标签的容器中。
  • 含有21%以外氧气比例的气体混合物对于不知道其中氧气比例的潜水员来说可能是极其危险的。所有气瓶都应标明其成分。
  • 含有高氧含量的钢瓶必须清洁以使用氧气,并且它们的阀门只能用氧气服务油脂润滑,以减少燃烧的机会。

特种混合气体充装几乎总是涉及来自工业气体供应商的高纯度气体供应钢瓶。氧气和氦气应在通风良好的空间储存、混合和压缩。氧气,因为任何泄漏都可能构成火灾危险,而氦气,因为它是一种窒息剂。这两种气体都不能被人体单独识别。

气体污染

深度污染的呼吸气体可能是致命的。在表面环境压力下可接受的浓度将因深度压力而增加,然后可能超过可接受或可容忍的限度。常见的污染物是:一氧化碳-燃烧的副产品,二氧化碳-新陈代谢的产物,以及来自压缩机的油和润滑剂。在储存和运输过程中始终保持钢瓶处于轻微压力状态,以减少因腐蚀剂(如海水)或有毒物质(如油、有毒气体、真菌细菌)无意中污染钢瓶内部的可能性。正常潜水将在气瓶中残留一些压力结束;如果由于气体耗尽事件而进行了紧急上升,则气瓶通常仍会包含一些压力,除非气瓶被淹没的深度比上次使用气体的地方更深,否则水是不可能进入的潜水。灌装过程中被水污染可能有两个原因。压缩空气的过滤和干燥不充分可能会引入少量淡水冷凝物,或水和压缩机润滑剂的液,并且无法清除可能从湿潜水装备滴落的水的气缸阀孔,这可能会导致污染淡水或海水。两者都会引起腐蚀,但海水污染会导致气瓶迅速腐蚀,甚至在相当短的时间后也可能不安全或被报废。这个问题在炎热的气候下更加严重,那里的化学反应更快,并且在填充人员训练有素或过度劳累的情况下更为普遍。

灌装过程中的灾难性故障

如果管理不善,潜水气瓶内的气体压力突然释放引起的爆炸会使它们非常危险。填充时存在xxx的爆炸风险,但已知钢瓶在过热时会爆裂。失效的原因可能包括由于内部腐蚀导致的壁厚减小或深点蚀、由于阀门螺纹不兼容导致的颈部螺纹失效,或者由于疲劳、持续高应力或铝材过热效应导致的开裂。安装在气瓶阀上的泄压爆破片可以防止由于过压而导致的油箱爆裂,如果气瓶过压,该爆破片会爆裂,并以快速控制的速度排出空气,以防止发生灾难性的油箱故障。由于腐蚀减弱或重复加压循环产生的应力,在填充过程中也可能发生爆破片的意外破裂,但可以通过更换爆破片来补救。并非所有司法管辖区都需要爆破片。灌装时存在危险的其他故障模式包括阀门螺纹故障,这可能导致阀门从气缸颈部吹出,以及灌装鞭打故障。

潜水气瓶的定期检查和测试

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大多数国家要求定期检查潜水气瓶。这通常包括内部目视检查和水压测试。由于环境腐蚀性更强,潜水气瓶的检验和测试要求可能与其他压缩气体容器的要求有很大不同。静水压测试包括将钢瓶加压至其测试压力(通常为工作压力的5/3或3/2)并在测试前后测量其体积。容量xxx增加超过容许水平意味着气瓶未通过测试,必须xxx停止使用。检查包括外部和内部检查是否有损坏、腐蚀以及正确的颜色和标记。失效标准根据相关当局公布的标准而有所不同,但可能包括检查凸起、过热、凹痕、凿痕、电弧疤痕、点蚀、线腐蚀、全面腐蚀、裂纹、螺纹损坏、xxx性标记的污损和颜色编码。很少有气缸在静水压试验中失败。根据目视检查标准,几乎所有失效的气缸都是失效的。气瓶制造时,其规格,包括制造商、工作压力、试验压力、制造日期、容量和重量都印在气瓶上。气瓶通过测试后,将测试日期(或某些国家(例如德国)的测试到期日期)打入气瓶的肩部,以便在填充时进行验证。印章格式的国际标准是ISO13769,气瓶-印章标记。加气站操作员可能需要在加注气瓶之前检查这些详细信息,并且可能会拒绝加注非标准或测试外的气瓶。

检查和测试之间的间隔

联合国关于危险货物运输的建议书、规章范本或适用的国家或国际标准规定的时间间隔届满后,气瓶应在xxx次填充时进行检查和测试在使用区域。

  • 在美国,美国交通部不要求每年进行一次目视检查,尽管他们确实要求每五年进行一次水压测试。目视检查要求是基于国家水下事故数据中心审查期间观察到的潜水行业标准。
  • 在欧盟国家,每2.5年需要进行一次目视检查,每5年需要进行一次水压测试。
  • 在挪威,需要在生产日期后3年进行水压测试(包括目视检查),然后每2年进行一次。
  • 澳大利亚的立法要求钢瓶每十二个月进行一次静水压测试。
  • 在南非,需要每4年进行一次水压试验,并且每2年对由1993年职业健康和安全法管辖范围内的加油站重新填充的气瓶进行一次目视检查。颈部螺纹的涡流检测必须按照根据制造商的建议。

定期检查和测试程序

如果气瓶通过了列出的程序,但情况仍然存在疑问,则可以进行进一步的测试以确保气瓶适合使用。未通过测试或检查且无法修复的钢瓶应在通知所​​有者故障原因后停止使用。在开始工作之前,必须从标签和xxx印章标记中识别气瓶,并验证所有权和内容,并且必须在减压和验证阀门打开后拆下阀门。装有呼吸气体的钢瓶不需要特殊的排放预防措施,除非由于火灾危险,不应在封闭空间内释放高氧含量的气体。检查前,气瓶必须清洁,没有松散的涂层、腐蚀产物和其他可能遮盖表面的材料。气缸外部检查是否有凹痕、裂缝、凿痕、切口、凸起、分层和过度磨损、热损坏、火炬或电弧烧伤、腐蚀损坏、难以辨认、不正确或未经授权的xxx印章标记,以及未经授权的添加或修改。除非通过声波方法检查气缸壁,否则必须使用足够的照明对内部进行目视检查,以识别任何损坏和缺陷,特别是腐蚀。如果内表面不清晰可见,则应首先通过认可的方法进行清洁,该方法不会去除大量的墙壁材料。当目测发现的缺陷是否满足拒收标准存在不确定性时,可以应用额外的测试,例如点蚀壁厚的超声波测量,当阀门关闭时,检查气缸和阀门的螺纹以确定螺纹类型和状况。气缸和阀门的螺纹必须符合螺纹规格,清洁完整,完好无损,无裂纹、毛刺和其他缺陷。超声波检查可以代替压力测试,压力测试通常是水压测试,可以是验证测试或体积膨胀测试,具体取决于气瓶设计规范。测试压力在气瓶的印章标记中指定。对要重复使用的阀门进行检查和维护,以确保它们仍然适合使用。在安装阀门之前,必须检查螺纹类型以确保安装了具有匹配螺纹规格的阀门。测试圆满完成后,将相应标记通过测试的气瓶。印章标记将包括检验机构的注册标志和检验日期(年月)。定期检查和测试的记录由测试站制作并保存以供检查。如果气瓶未通过检查或测试并且无法恢复,则必须在使空气瓶无法使用之前通知所有者。

打扫

可能需要对潜水气瓶进行内部清洁以去除污染物或进行有效的目视检查。清洁方法应去除污染物和腐蚀产物,而不会过度去除结构金属。根据污染物和气缸材料,可以使用溶剂清洁剂和酸洗剂进行化学清洗。对于重度污染,尤其是重度腐蚀产物,可能需要使用研磨介质进行翻滚。可能还需要进行外部清洁以去除污染物、腐蚀产物或旧油漆或其他涂层。指出了去除最少量结构材料的方法。通常使用溶剂、清洁剂和喷砂。通过加热去除涂层可能会影响金属的结晶微观结构,从而使气缸无法使用。这对于铝合金气瓶来说是一种特殊的危险,它不能暴露在制造商规定的温度之上。

使用寿命

钢制和铝制潜水气瓶的使用寿命受到气瓶继续通过目视检查和静水压试验的限制。没有基于年龄、服务年限或填充次数的到期日期。

安全

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在填充任何气瓶之前,某些司法管辖区的法律要求验证检查和测试日期以及外观检查是否有外部损坏和腐蚀,即使法律没有要求,也是谨慎的做法。检查日期可以通过查看目视检查标签来检查,水压测试日期印在气缸的肩部。用户在使用前应核实钢瓶内容物并检查钢瓶阀门的功能。这通常通过连接以控制流量的调节器来完成。压力和气体混合物对潜水员来说是至关重要的信息,阀门应该可以自由打开,而不会从主轴密封件中粘住或泄漏。在进行潜水前检查的潜水员中,观察到未能识别出气瓶阀门未打开或气瓶已空。可以检查从钢瓶中排出的呼吸气体是否有气味。如果气体闻起来不正确,则不应使用。呼吸气体应该几乎没有气味,尽管压缩机润滑油的轻微气味相当普遍。不应有燃烧产物或挥发性化合物的气味。组装整齐的装置,将调节器、仪表和精密计算机存放在BCD内,或夹在不会被人踩到的地方,然后存放在船凳下或固定在架子上,这是合格潜水员的做法。由于水肺装置是一个生命支持系统,未经授权的人不得在未经其知情和批准的情况下触摸潜水员组装的水肺装备,甚至移动它。满的气瓶不应暴露在65°C以上的温度下,并且气瓶的填充压力不应高于与气瓶认证工作压力相适应的开发压力。钢瓶应清楚地标明其当前内容物。通用的Nitrox、Heliox或Trimix标签会提醒用户内容物可能不是空气,必须在使用前进行分析。高氧标签需要分析氧气部分,并假设其余部分是氮气,而三混合标签需要分析氧气和氦部分以获取完整的减压信息。在世界上的某些地方,需要一个标签来明确表示内容物是空气,而在其他地方,没有附加标签的颜色代码默认表示内容是空气。在其他地方,默认假设是任何带有水肺气瓶阀门的气瓶的内容物都是空气,无论气瓶颜色如何,除非特别标明其他内容物。在火灾中,气瓶中的压力与其xxx温度成正比上升。如果内部压力超过钢瓶的机械限制并且没有办法将加压气体安全地排放到大气中,则容器将发生机械故障。如果容器内容物可燃或存在污染物,则此事件可能导致爆炸。

潜水气瓶

事故

已在全球范围内进行的重大潜水事故和死亡研究研究,包括DiversAlertNetwork、潜水事件监测研究和粘喙项目的工作,均确定了死亡与潜水气瓶相关的案例。一些记录在案的与潜水气瓶有关的事故:

  • 由于与阀门螺纹3/4NPSM和3/4BSP(F)混淆而弹出的阀门对潜水店压缩机室造成损坏。
  • 由于螺纹不兼容而在灌装过程中弹出的阀门因撞击胸部而导致操作员死亡。
  • 在准备潜水时,潜水支持船上的潜水员应急气瓶上的一个阀门发生故障,导致五名潜水员受伤。由于螺纹不兼容,气缸阀在180bar时弹出。柱阀为M25x2平行螺纹,气缸为3/4″x14BSP平行螺纹。
  • 由于螺纹不兼容而弹出的阀门(英制气缸中的公制阀门)在准备潜水期间因撞击头盔背面而伤害了商业潜水员。液压缸在静水压测试后已经承受了几天的压力,没有发现特别的触发事件。潜水员被撞倒并擦伤,但头盔保护免受严重伤害。
  • 潜水教练的腿在试图从加压气瓶上拆下阀门时几乎被弹出的阀门截肢。
  • 由于螺纹故障,阀门在填充过程中弹出,潜水船沉没。气瓶阀中的通风爆破片固定器已被实心螺钉取代。
  • 当软管撞到他的脸时,填充软管故障严重伤害了操作员。伤口暴露了颌骨,需要缝合14针才能缝合伤口。

据报道,由于处理潜水气瓶导致外上髁炎病例。

处理

钢瓶不应无人看管,除非固定好,以免它们在可合理预见的情况下掉落,因为撞击可能会损坏钢瓶阀门机构,并可能使阀门在颈部螺纹处断裂。锥形螺纹阀更有可能发生这种情况,当这种情况发生时,压缩气体的大部分能量会在一秒钟内释放出来,并且可以将气缸加速到可能导致严重伤害或对周围环境造成破坏的速度。

长期储存

在钢瓶或铝瓶中储存期间,呼吸质量气体通常不会变质。如果水含量不足以促进内部腐蚀,如果储存在气瓶允许工作范围内的温度(通常低于65°C),储存的气体将保持多年不变。如果有任何疑问,氧气分数的检查将表明气体是否发生了变化(其他成分是惰性的)。任何不寻常的气味都表明钢瓶或气体在填充时受到污染。然而,一些权威机构建议释放大部分内容物并储存具有小正压的气瓶。铝制气瓶耐热性低,3,000磅/平方英寸(210bar)的气瓶在火灾中可能会失去足够的强度而在内压上升到足以破裂之前爆炸爆破片,因此,如果存储满或几乎空着,存储带有爆破片的铝制气瓶在发生火灾时爆炸的风险较低。表面处理、颜色编码和标签销售的铝制气缸可能带有外部油漆涂层、低温粉末涂层、普通或彩色阳极氧化表面、喷砂亚光表面、拉丝表面或磨光表面(无表面处理)。如果在使用之间保持清洁和干燥,该材料本质上是相当耐腐蚀的。涂层通常用于装饰目的或用于合法的颜色编码要求。钢瓶在潮湿时对腐蚀更敏感,并且通常涂有涂层以防止腐蚀。通常的饰面包热浸镀锌、喷锌和重型油漆系统。油漆可以涂在锌涂层上用于装饰目的或颜色编码。没有防腐涂层的钢瓶依靠油漆来防止生锈,当油漆损坏时,它们会在暴露的区域生锈。这可以通过修复漆面来防止或延迟。

全世界

潜水气瓶允许的颜色因地区而异,在一定程度上因所含气体混合物而异。在世界的某些地方,没有立法控制潜水气瓶的颜色。在其他地区,用于商业潜水或所有水下潜水的气瓶颜色可能由国家标准规定。在空气和高氧是广泛使用的气体的许多休闲潜水环境中,高氧钢瓶用黄色背景上的绿色条纹标识。铝制潜水气瓶可以涂漆或阳极氧化,阳极氧化后可以着色或保留其天然银色。钢制潜水气瓶通常涂漆以减少腐蚀,通常为黄色或白色以增加能见度。在一些工业钢瓶标识颜色表中,黄色肩部表示氯,在欧洲更普遍地表示含有有毒和/或腐蚀性成分的钢瓶;但这在水肺潜水中没有意义,因为气体配件不兼容。用于与纯氧混合的分压气体的钢瓶可能还需要显示氧气服务证书标签,表明它们已准备好用于高分压和氧气的气体分数。

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词条目录
  1. 潜水气瓶
  2. 术语
  3. 部分
  4. 压力容器
  5. 缸颈
  6. 永久邮票标记
  7. 气缸阀
  8. 配件
  9. 歧管
  10. 阀笼
  11. 气缸带
  12. 气缸套
  13. 缸网
  14. 气缸手柄
  15. 防尘帽和塞子
  16. 压力等级
  17. 工作压力
  18. 测试压力
  19. 发展压力
  20. 压力监测
  21. 容量
  22. 内部容积
  23. 按内部体积的标准尺寸
  24. 储存气体的标称体积
  25. 按储存气体体积计算的标准尺寸
  26. 物理尺寸
  27. 浮力特性
  28. 应用和配置
  29. 开路水肺
  30. 循环呼吸器
  31. 地面供应潜水员应急气体供应
  32. 潜水钟紧急供气
  33. 适合充气气缸
  34. 压缩气瓶在潜水作业中的其他用途
  35. 气体计算
  36. 气瓶的储气能力
  37. 潜水员耗气量
  38. 呼吸气体耐力
  39. 储备金
  40. 消耗气体重量
  41. 填充
  42. 从压缩机填充
  43. 从高压储存灌装
  44. 灌装过程中的温度变化
  45. 安全和法律问题
  46. 气体纯度和测试
  47. 特殊气体的处理
  48. 气体污染
  49. 灌装过程中的灾难性故障
  50. 潜水气瓶的定期检查和测试
  51. 检查和测试之间的间隔
  52. 定期检查和测试程序
  53. 打扫
  54. 使用寿命
  55. 安全
  56. 事故
  57. 处理
  58. 长期储存
  59. 全世界

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