級聯填充系統是一種高壓氣瓶儲存系統，用于補充較小的壓縮氣瓶。在某些應用中，每個大氣缸都由壓縮機填充，否則當壓力太低而無法有效傳輸時，它們可能會被遠程填充和更換。級聯系統允許在沒有壓縮機的情況下填充小氣缸。此外，級聯系統可用作儲氣罐，以允許低容量壓縮機滿足連續填充幾個小氣缸的需求，并具有較長的中間周期，在此期間可以對儲氣罐進行再充電。

當一個高壓氣瓶中的氣體被允許流向另一個低壓氣瓶時，壓力將等于兩個初始壓力之間的某個值。平衡壓力受傳輸速率的影響，因為它會受到溫度的影響，但在恒定溫度下，平衡壓力由道爾頓分壓定律和理想氣體波義耳定律描述。平衡壓力公式為：P3=(P1×V1+P2×V2)/(V1+V2)其中P1和V1是一個氣缸P2的初始壓力和體積，V2是另一個氣缸的初始壓力和體積，P3是平衡壓力。例如，一個100升（內部容積）鋼瓶(V1)加壓至200巴(P1)填充一個10升（內部容積）鋼瓶(V2)，該鋼瓶是未加壓(P2=1巴)（導致兩個鋼瓶平衡到大約180bar(P3)。如果這次將另一個100升的氣缸加壓到250bar，然后使用另一個100升的氣缸來填充10升的氣缸，這兩個氣缸將平衡到大約240bar。但是，如果更高的壓力100先用升缸，10升缸平衡到225bar左右，低壓100升缸不能加滿。在梯級蓄水系統中，用幾個大缸把一個小缸升到所需的壓力，始終首先使用具有最低可用壓力的供應氣缸，然后使用具有次低壓力的氣缸，等等。在實踐中，只有當氣體在斷開之前達到溫度平衡時，才能實現理論轉移。這需要大量時間，并且可以接受較低的效率以節省時間。如果準確測量氣缸中氣體的溫度，則可以使用一般氣體狀態方程計算實際傳遞。

通過從較大的（通常為50升）氣瓶中傾析，可以將呼吸裝置氣瓶填充至其工作壓力。（為了方便起見，SiebeGormanSalvus循環呼吸器的氣瓶頸部有與儲氧瓶相同的螺紋，但性別相反，用于直接傾析。）儲氣瓶有多種尺寸可供選擇，通常從50升內部容量遠超過100升。在更一般的情況下，稱為填充鞭的高壓軟管用于將填充面板或存儲氣缸連接到接收氣缸。級聯填充通常用于潛水呼吸氣體混合物的分壓混合，以節省相對昂貴的氧氣，用于高氧，以及三混合或氦氧混合氣中更昂貴的氦氣。

級聯存儲用于壓縮天然氣(CNG)加油站。通常會使用三個CNG油箱，并且首先從其中一個為車輛加油，這將導致填充不完全，對于3000PSI的油箱，可能會達到2000PSI。第二個和第三個油箱將使車輛的油箱接近3000PSI。該站通常有一個壓縮機，它使用來自公用事業管線的天然氣重新填充站的儲罐。這可以防止意外加注油箱，這種情況可能發生在使用單個加油箱且壓力高于車輛目標壓力的系統中。

在用于儲氫的級聯存儲系統中，例如在加氫站，加油機A從罐A抽取氫氣，而加油機B從氫氣罐B抽取燃料。如果加油機A過度使用，罐A將在罐B之前耗盡.此時，分配器A切換到罐C。然后，罐C將供應分配器A和B以及罐A，直到罐A填充到與罐B相同的壓力并且分配器斷開，之后控制系統將關閉控制閥切換到之前的狀態。

儲氣瓶可以使用帶有壓力表和手動放氣閥的便攜式傳輸鞭子按順序獨立使用，以對接收氣瓶進行轉運，直到達到適當的填充壓力，或者儲氣瓶可以連接到歧管系統和帶有一個或多個灌裝鞭子的灌裝控制面板。理想情況下，每個儲氣瓶都有一個獨立的連接到灌裝面板，帶有專用于該儲氣瓶的內容物壓力表和供應閥，以及連接到灌裝鞭子的灌裝計，因此操作員可以一眼看到下一個更高的儲氣瓶壓力比較到接收缸壓力。儲氣瓶可以在使用時遠程填充并通過柔性軟管連接到歧管，或者可以通過專用填充系統由壓縮機xxx連接和重新填充，該填充系統可以是自動或手動控制的。過壓安全閥通常安裝在壓縮機和存儲單元之間，以防止氣缸過度填充，每個氣缸也可以通過爆破片保護。