目錄
- ? 防塵帽和塞子
- 4 壓力等級
- ? 工作壓力
- ? 測試壓力
- ? 發展壓力
- ? 壓力監測
- 5 容量
- ? 內部容積
- ? 按內部體積的標準尺寸
- ? 儲存氣體的標稱體積
- ? 按儲存氣體體積計算的標準尺寸
- 6 物理尺寸
- ? 浮力特性
- 7 應用和配置
- ? 開路水肺
- ? 循環呼吸器
- ? 地面供應潛水員應急氣體供應
- ? 潛水鐘緊急供氣
- ? 適合充氣氣缸
- ? 壓縮氣瓶在潛水作業中的其他用途
- 8 氣體計算
- ? 氣瓶的儲氣能力
- ? 潛水員耗氣量
- ? 呼吸氣體耐力
- ? 儲備金
- ? 消耗氣體重量
- 9 填充
- ? 從壓縮機填充
- ? 從高壓儲存灌裝
- ? 灌裝過程中的溫度變化
- ? 安全和法律問題
- ? 氣體純度和測試
- ? 特殊氣體的處理
- ? 氣體污染
- ? 灌裝過程中的災難性故障
- 10 潛水氣瓶的定期檢查和測試
- ? 檢查和測試之間的間隔
- ? 定期檢查和測試程序
- ? 打掃
- ? 使用壽命
- 11 安全
- ? 事故
- ? 處理
- ? 長期儲存
- ? 全世界
潛水氣瓶
編輯潛水氣瓶是用于儲存和運輸潛水作業中使用的高壓氣體的氣瓶。這可能是與潛水裝置一起使用的呼吸氣體,在這種情況下,氣瓶也可以稱為水肺氣瓶、水肺氣瓶或潛水氣瓶。當用于表面供氣潛水或水肺潛水的緊急氣體供應時,它可以稱為救助氣瓶或救助瓶。它也可用于地面供應的潛水或作為減壓氣體。潛水氣瓶也可用于為干式潛水服或浮力補償器提供充氣氣體。氣瓶通過潛水調節器的需求閥或潛水循環呼吸器的呼吸回路向潛水員提供氣體。潛水氣瓶通常由鋁或鋼合金制成,當用于潛水裝置時,通常配備兩種常見類型的氣瓶閥之一,用于填充和連接到調節器。可以提供其他配件,例如歧管、氣缸帶、防護網和靴子以及提手。根據應用,潛水員可以使用各種配置的安全帶在潛水時攜帶一個或多個氣瓶。用于水肺潛水的氣瓶通常具有3至18升(0.11至0.64立方英尺)的內部容積(稱為水容量)和184至300巴(2,670至4,350psi)的xxx工作壓力等級。氣瓶也有更小的尺寸可供選擇,例如0.5、1.5和2升,但這些通常用于表面標記浮標充氣等用途,干衣和浮力補償器,而不是呼吸。水肺潛水員可以用一個氣瓶、一對類似的氣瓶或一個主氣瓶和一個較小的小馬氣瓶潛水,背在潛水員的背上或夾在側面的安全帶上。成對的氣缸可以歧管在一起或獨立。在技??術潛水中,可能需要兩個以上的水肺氣瓶。加壓時,鋼瓶攜帶的游離氣體體積大于其水容量,因為氣體被壓縮到大氣壓的數百倍。為潛水作業選擇一套合適的潛水氣瓶是基于安全完成潛水所需的氣體量。潛水氣瓶通常充滿空氣,但由于空氣的主要成分在較高環境壓力下在水下呼吸時會導致問題,因此潛水員可能會選擇從充滿除空氣之外的氣體混合物的氣瓶中呼吸。許多司法管轄區都有管理潛水氣瓶的填充、內容記錄和標簽的法規。潛水氣瓶的定期測試和檢查通常是確保加油站操作員安全的義務。
術語
編輯氣體設備工程師、制造商、支持專業人員和說英式英語的潛水員往往會使用術語潛水氣瓶。非專業人士和以美式英語為母語的人更常通俗地使用水肺氣瓶或潛水氣瓶。氧氣罐這個術語通常被非潛水員使用;然而,這是用詞不當,因為這些氣瓶通常包含(壓縮大氣)呼吸空氣或富氧空氣混合物。它們很少含有純氧,除非用于循環呼吸器潛水、技術潛水中的淺層減壓停留或水中氧氣再壓縮治療。在深度超過6米(20英尺)的地方呼吸純氧會導致氧氣中毒。潛水氣瓶也被稱為瓶子或燒瓶,通常以水肺、潛水、空氣或救助一詞開頭。氣瓶也可以稱為aqualungs,這是源自AquaLung/LaSpirotechnique公司制造的Aqua-lung設備的通用商標,盡管它更適合應用于開路水肺裝置或開路潛水調節器。潛水氣瓶也可以根據它們的應用來指定,如救援氣瓶、舞臺氣瓶、裝飾氣瓶、側裝氣瓶、小馬氣瓶、套裝充氣氣瓶等。
部分
編輯功能潛水氣瓶由壓力容器和氣瓶閥組成。根據具體應用,通常有一個或多個可選附件。
壓力容器
壓力容器是一個無縫圓筒,通常由冷擠壓鋁或鍛鋼制成。纖維纏繞復合氣瓶由于重量輕而用于消防呼吸器和氧氣急救設備,但由于其高正浮力而很少用于潛水。當訪問潛水地點的便攜性至關重要時,例如在洞穴潛水中,它們偶爾會被使用。通過ISO-11119-2或ISO-11119-3認證的復合氣瓶只能用于水下應用,前提是它們是按照水下使用要求制造并標有UW的。壓力容器包括一個壁厚均勻的圓柱形部分,一端有一個較厚的底部,另一端有一個帶有中央頸部的圓頂肩,用于連接氣缸閥或歧管。有時可以使用其他材料。Inconel已被用于美國海軍Mk-15和Mk-16混合氣體循環呼吸器的非磁性和高度耐腐蝕的氧氣兼容球形高壓氣體容器。
鋁
熱帶潛水勝地提供的一種特別常見的氣瓶是鋁制S80,它是一種鋁制氣瓶設計,內部容積為0.39立方英尺(11.0升),額定容量為80立方英尺(2,300升)的大氣壓氣體額定工作壓力為每平方英寸3,000磅(207巴)。鋁氣瓶也經常用于潛水員攜帶許多氣瓶的地方,例如在足夠溫暖以至于潛水服不能提供太多浮力的水中進行技術潛水,因為鋁氣瓶更大的浮力會減少潛水員所需的額外浮力達到中性浮力。當作為側掛式或懸吊式氣瓶攜帶時,它們有時也是首選,因為接近中性的浮力使它們可以舒適地懸掛在潛水員身體的兩側,不會干擾修剪,它們可以移交給另一個潛水員或舞臺下降,對浮力的影響最小。大多數鋁制圓柱體是平底的,可以直立在水平表面上,但有些是用圓頂底部制造的。使用時,氣瓶閥和調節器增加了氣瓶頂部的質量,因此底座往往具有相對浮力,如果接近中性浮力,鋁制下落式氣瓶傾向于倒置在底部。出于同樣的原因,除非受到限制,否則它們在作為吊索油缸攜帶時往往會以一定角度懸掛。氣瓶閥門和調節器增加了氣瓶頂部的質量,因此底座傾向于相對浮力,如果接近中性浮力,鋁制下落氣瓶傾向于以倒置位置擱置在底部。出于同樣的原因,除非受到限制,否則它們在作為吊索油缸攜帶時往往會以一定角度懸掛。氣瓶閥門和調節器增加了氣瓶頂部的質量,因此底座傾向于相對浮力,如果接近中性浮力,鋁制下落氣瓶傾向于以倒置位置擱置在底部。出于同樣的原因,除非受到限制,否則它們在作為吊索油缸攜帶時往往會以一定角度懸掛。用于潛水氣瓶的鋁合金是6061和6351。6351合金會承受持續載荷開裂,由這種合金制造的氣瓶應根據國家法規和制造商的建議定期進行渦流測試。6351合金已被新制造所取代,但許多舊氣缸仍在使用中,如果它們通過了法規要求和制造商指定的定期靜水壓、視覺和渦流測試,它們仍然是合法的并且被認為是安全的。在大約5000萬個制造的氣缸中,發生災難性故障的氣缸數量約為50個。更多的人未能通過渦流測試和頸部螺紋的目視檢查,或者泄漏并停止使用而沒有對任何人造成傷害。鋁制氣缸通常由鋁坯冷擠壓制造,該過程首先壓制壁和底座,然后修剪氣缸壁的頂部邊緣,然后壓制形成肩部和頸部。最終的結構工藝是加工頸部外表面,鉆孔和切割頸部螺紋和O形圈凹槽。然后對圓柱體進行熱處理、測試并打上所需的xxx標記。鋁制潛水氣瓶通常具有平坦的底座,這使得它們可以直立在水平表面上,并且相對較厚,可以進行粗暴處理和相當大的磨損。這使得它們比強度所需的更重,但底部的額外重量也有助于保持低重心,從而在水中提供更好的平衡并減少多余的浮力。
鋼
在冷水潛水中,穿著高浮力的絕熱潛水服的人有很大的浮力,經常使用鋼瓶,因為它們比鋁瓶密度更大。由于材料強度要高得多,它們通常比具有相同氣體容量的鋁制鋼瓶質量更輕,因此使用鋼制鋼瓶可以使鋼瓶更輕,并且相同氣體容量所需的壓載物更少,這是雙向的節省潛水員攜帶的總干重。鋼瓶比鋁更容易受到外部腐蝕,特別是在海水中,并且可以鍍鋅或涂有防腐蝕涂料以抵抗腐蝕損壞。外部腐蝕監測不難,損壞時修復油漆,維護良好的鋼瓶使用壽命長,通常比鋁瓶更長,因為它們在安全工作壓力內填充時不易疲勞損壞限制。鋼瓶制造有圓頂(凸)和碟形(凹)底部。碟形輪廓使它們能夠直立在水平表面上,是工業圓柱體的標準形狀。潛水鐘上用于緊急供氣的氣瓶通常是這種形狀,一般水容量在50升(J)左右。圓頂底部為相同的氣瓶質量提供更大的體積,并且是高達18升水容量的水肺氣瓶的標準,盡管一些凹底氣瓶已經上市用于水肺潛水。用于潛水氣瓶制造的鋼合金已獲得制造標準的授權。例如,美國標準DOT3AA要求使用平爐、堿性氧氣或質量均勻的電工鋼。批準的合金包括4130X、NE-8630、9115、9125、碳-硼和中間錳,具有特定成分,包括錳和碳,以及鉬、鉻、硼、鎳或鋯。鋼瓶可以由鋼板圓盤制成,冷拉成圓柱形杯形,分兩個或三個階段,如果打算用于水肺市場,通常具有圓頂底座,因此它們不能自行站立。在形成底部和側壁后,將圓柱體的頂部修整至一定長度,加熱和熱紡以形成肩部并閉合頸部。這個過程使肩部的材料變厚。筒體經調質熱處理,提供最佳強度和韌性。氣缸經過機加工以提供頸部螺紋和O型圈座(如果適用),然后進行化學清潔或內外噴丸以去除氧化皮。經過檢查和水壓測試后,它們被印上所需的xxx標記,另一種生產方法是加熱鋼坯的反向擠壓,類似于鋁氣缸的冷擠壓工藝,然后進行熱拉和底部成型以減少壁厚,并修整頂部邊緣以準備通過熱成型形成肩部和頸部紡紗。對于所有生產方法,其他過程大致相同。
缸頸
氣缸的頸部是端部的一部分,形狀為狹窄的同心圓柱體,并帶有內螺紋以安裝氣缸閥。頸螺紋有多種標準,包括:
- 錐螺紋(17E),帶12%錐度右旋螺紋,標準Whitworth55°形式,螺距為每英寸14螺紋(每厘米5.5螺紋),圓柱頂螺紋的中徑為18.036毫米(0.71英寸))。這些連接使用螺紋膠帶密封,并在鋼制圓柱體上擰緊至120至150牛頓米(89至111lbf·ft)之間,在鋁制圓柱體上擰緊至75至140至140牛頓·米(55至103lbf·ft)之間。
平行螺紋有幾個標準:
- M25x2ISO平行螺紋,由O形圈密封,鋼上扭矩為100至130N·m(74至96lbf·ft),鋁上扭矩為95至130N·m(70至96lbf·ft)氣缸;
- M18x1.5平行螺紋,由O形圈密封,在鋼瓶上的扭矩為100到130N·m(74到96lbf·ft),在鋼瓶上的扭矩為85到100N·m(63到74lbf·ft))在鋁制氣瓶上;
- 3/4x14BSP平行螺紋,具有55°Whitworth螺紋形式,中徑為25.279毫米(0.9952英寸),螺距為每英寸14個螺紋(1.814毫米);
- 3/4x14NGS(NPSM)平行螺紋,由O型圈密封,在鋁制圓柱體上扭矩為40至50N·m(30至37lbf·ft),具有60°螺紋形式,中徑為0.9820至0.9873英寸(24.94至25.08毫米),螺距為每英寸14個螺紋(每厘米5.5個螺紋);
- 3/4x16UNF,由O形圈密封,在鋁制氣缸上的扭矩為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,具有相同的螺距和僅相差約0.2毫米(0.008英寸)的中徑,但它們不兼容,因為螺紋形式不同。所有平行螺紋閥門均使用頸部螺紋頂部的O形圈密封,該O形圈密封氣缸頸部的倒角或臺階并抵靠閥門的法蘭。
xxx郵票標記
氣瓶的肩部帶有印章標記,提供有關氣瓶的所需信息。普遍需要的標記包括:
國家法規可能需要各種其他標記,或者可能是可選的。
氣缸閥
鋼瓶閥或柱閥的目的是控制進出壓力容器的氣體流量,并提供與調節器或填充軟管的連接。氣缸閥通常由黃銅加工而成,并通過鍍鉻保護和裝飾層完成。擰入閥門底部的金屬或塑料汲取管或閥門通氣管延伸到氣缸中,以減少氣缸內液體或顆粒污染物在氣缸倒置時進入氣體通道并阻塞或堵塞調節器的風險。這些汲取管中的一些具有普通開口,但有些具有集成過濾器。氣缸閥按四個基本方面分類:螺紋規格、與調節器的連接、壓力等級和其他顯著特征。與鋼瓶閥規格和制造相關的標準包括ISO10297和CGAV-9氣瓶閥標準。其他顯著特征包括出口配置、用手習慣和閥門旋鈕方向、出口和閥門的數量(1個或2個)、閥體的形狀、備用閥的存在、歧管連接以及爆破盤過壓釋放裝置的存在.圓柱螺紋可以有兩種基本配置:錐形螺紋和平行螺紋。閥門螺紋規格必須與氣缸的頸部螺紋規格完全匹配。不正確匹配的頸部螺紋可能會在壓力下失效,并可能產生致命的后果。閥門壓力額定值必須與氣缸壓力額定值兼容。平行螺紋更能承受閥門的重復拆卸和重新安裝以進行檢查和測試。
配件
用于方便、保護或其他功能的附加組件,不是作為壓力容器的功能直接需要的。
歧管
氣缸歧管是將兩個氣缸連接在一起的管子,以便將兩個氣缸的內容物供應給一個或多個調節器。歧管有三種常用的配置。最古老的類型是一個管子,兩端都有一個連接器,連接到鋼瓶閥門出口,中間有一個出口連接,調節器連接到它上面。這種模式的一個變體包括出口連接器處的儲備閥。氣缸在關閉時與歧管隔離,并且可以在氣缸加壓時連接或斷開歧管。最近,已經可以使用歧管來連接閥門的氣缸側上的氣缸,從而使氣缸閥的出口連接可用于連接調節器。這意味著在鋼瓶加壓時不能建立或斷開連接,因為沒有閥門將歧管與鋼瓶內部隔離。這種明顯的不便允許調節器連接到每個氣缸,并獨立地與內部壓力隔離,這允許隔離一個氣缸上的故障調節器,同時仍然允許另一個氣缸上的調節器訪問兩個氣缸中的所有氣體。這些歧管可以是平面的,或者可以包括在歧管中的隔離閥,其允許氣瓶的內容物彼此隔離。如果另一個氣瓶上的氣瓶頸部螺紋、歧管連接或爆破盤處的泄漏導致其內容物丟失,這允許潛水員隔離和固定一個氣瓶的內容物。一個相對不常見的歧管系統是直接擰入兩個氣缸的頸部螺紋的連接,并有一個閥門將氣體釋放到調節器的連接器。這些歧管可以包括一個儲備閥,可以在主閥中或在一個氣缸中。該系統主要具有歷史意義。并有一個閥門將氣體釋放到調節器的連接器。這些歧管可以包括一個儲備閥,可以在主閥中或在一個氣缸中。該系統主要具有歷史意義。并有一個閥門將氣體釋放到調節器的連接器。這些歧管可以包括一個儲備閥,可以在主閥中或在一個氣缸中。該系統主要具有歷史意義。氣瓶也可以通過可拆卸的鞭子進行歧管,通常與雙出口氣瓶閥相關聯,潛水鐘的車載應急氣體供應通常通過氣瓶閥之間的半xxx性金屬合金管進行歧管。
閥籠
也稱為歧管籠或調節器籠,這是一種可以夾在氣缸頸部或歧管氣缸上的結構,以保護閥門和調節器xxx級在使用時免受沖擊和磨損損壞,并防止閥門滾動關閉通過手輪對頭頂的摩擦(滾降)。閥籠通常由不銹鋼制成,有些設計可能會阻礙障礙物。
氣缸帶
氣缸帶是帶子,通常由不銹鋼制成,用于將兩個氣缸作為一對夾在一起。氣缸可以是歧管的或獨立的。通常在氣缸頂部附近使用氣缸帶,就在肩部下方,下方有一個。螺栓連接到背板的中心線之間的常規距離為11英寸(280毫米)。
氣缸套
氣瓶護套是一個硬橡膠或塑料蓋,安裝在潛水氣瓶的底部,以保護油漆免受磨損和沖擊,保護氣瓶站立的表面免受氣瓶的沖擊,對于圓底氣瓶,以使氣缸在其底座上直立。一些靴子在塑料中模制出平面,以減少圓柱體在平面上滾動的趨勢。在某些情況下,水可能會被困在靴子和氣缸之間,如果這是海水并且靴子下面的油漆狀況不佳,氣缸表面可能會在這些區域腐蝕。這通常可以通過在使用后用淡水沖洗并存放在干燥的地方來避免。與潛水員的整體阻力相比,由氣缸靴引起的增加的流體動力阻力是微不足道的,
缸網
圓筒網是一種管狀網,它在圓筒上伸展并在頂部和底部系上。其作用是保護漆面不被刮傷,在帶保護套的氣缸上,它還有助于排出保護套和氣缸之間的表面,從而減少保護套下的腐蝕問題。網格尺寸通常約為6毫米(0.24英寸)。一些潛水員不會使用靴子或網,因為它們比裸露的氣瓶更容易被鉤住,并且在洞穴和沉船內部等一些環境中構成被困危險。有時可以使用由其他材料制成的套筒來保護氣缸。
氣缸手柄
可以安裝一個氣瓶把手,通常夾在頸部,以便于攜帶氣瓶。這也會增加在封閉環境中被絆倒的風險。
防塵帽和塞子
這些用于在鋼瓶不使用時覆蓋鋼瓶閥孔,以防止灰塵、水或其他材料污染孔。它們還可以幫助防止軛式閥門的O形圈脫落。塞子可能是排氣的,因此從氣缸中泄漏的氣體不會給塞子加壓,使其難以移除。
壓力等級
編輯氣缸壁的厚度與工作壓力直接相關,這會影響氣缸的浮力特性。低壓氣缸比具有相似尺寸和長度與直徑比例且使用相同合金的高壓氣缸具有更大的浮力。
工作壓力
水肺氣瓶在技術上都是高壓氣體容器,但在美國的行業內,通常使用三種標稱工作壓力等級(WP);低壓(2400至2640psi—165至182bar)、標準(3000psi—207bar)和高壓(3300至3500psi—227至241bar)。美國制造的鋁制氣缸的標準工作壓力通常為每平方英寸3,000磅(210巴),而緊湊型鋁制氣缸的工作壓力為每平方英寸3,300磅(230巴)。一些按美國標準制造的鋼瓶允許超過標稱工作壓力10%,這由“+”符號表示。這種額外的壓力容差取決于通過適當的更高標準的定期靜水壓試驗的氣缸。世界上使用公制系統的那些地區通常直接以巴為單位指代氣缸壓力,但通常會使用高壓來指代工作壓力為300巴(4,400psi)的氣缸,不能與調節器上的軛連接器一起使用.232bar是鋼制和鋁制潛水氣瓶非常流行的工作壓力。
測試壓力
靜水壓試驗壓力(TP)由制造標準規定。這通常是1.5×工作壓力,或者在美國是1.67×工作壓力。
發展壓力
氣缸工作壓力規定為參考溫度,通常為15°C或20°C。氣瓶也有規定的最高安全工作溫度,通常為65°C。如氣體定律所述,氣瓶中的實際壓力會隨溫度而變化,但這在標準方面是可以接受的,前提是在校正到參考溫度時產生的壓力不超過印在氣瓶上的指定工作壓力。這允許在填充溫度高于參考溫度但不超過65°C時,安全、合法地將氣瓶填充到高于規定工作壓力的壓力,前提是填充壓力不超過開發壓力對于那個溫度,
壓力監測
潛水氣瓶的內部壓力在使用過程中分幾個階段進行測量。在灌裝前進行檢查,在灌裝期間進行監控,在灌裝完成時進行檢查。這一切都可以通過灌裝設備上的壓力表來完成。壓力通常也由潛水員監測。首先是在使用前檢查內容物,然后在使用過程中確保始終有足夠的余量以便安全完成潛水,并且通常在潛水后用于記錄保存和個人消耗率計算。在靜水壓測試期間還會監測壓力,以確保在正確的壓力下進行測試。大多數潛水氣瓶沒有專用的壓力表,但這是大多數潛水調節器的標準功能,也是所有灌裝設施的要求。潛水氣體的壓力測量有兩個廣泛使用的標準。在美國和其他一些地方,壓力以磅每平方英寸(psi)為單位,而世界其他地方則使用bar。有時,儀表可能會以其他公制單位進行校準,例如千帕(kPa)或兆帕(MPa),或在大氣壓(atm或ATA)中校準,尤其是實際上并未在水下使用的儀表。
容量
編輯有兩種常用的慣例來描述潛水氣瓶的容量。一種是基于氣缸的內部容積。另一種是基于儲存氣體的標稱體積。
內部容積
大多數國家通常使用公制來引用內部體積。ISO13769要求將此信息印在氣缸肩上。它可以很容易地通過用淡水填充氣缸來測量。這導致了術語“水容量”,縮寫為WC,通常印在氣缸肩部上。它幾乎總是以升為單位的體積表示,但有時以公斤為單位的水質量。淡水的密度接近每升1公斤,因此數值在小數點后兩位的精度下實際上是相同的。
按內部體積的標準尺寸
這些是代表性的例子,對于更大的范圍,可以參考Faber、PressedSteel、Luxfer和Catalina等制造商的在線目錄。這些應用程序是典型的,但不是xxx的。
- 22升:鋼制,200和232巴,
- 20升:提供鋼制、200和232巴、
- 18升:提供鋼制、200和232巴,用作后氣的單管或雙管。
- 16升:有鋼制、200和232巴可供選擇,可用作單缸或雙缸排氣。
- 15升:提供鋼制、200和232巴,用作單缸或雙缸回氣
- 12.2升:有232、300巴和鋁232巴可供選擇,用作后氣的單管或雙管
- 12升:有200、232、300巴和鋁232巴可供選擇,用作回氣的單管或雙管
- 11升:提供鋁制、200巴、232巴,用作單缸或雙缸,用于背氣或側面安裝
- 10.2升:提供鋁制,232巴,用作后氣的單管或雙管
- 10升:提供鋼制、200、232和300巴,用作單缸或雙缸,用于回氣和救援
- 9.4升:鋁制,232bar,用于回氣或作為吊索
- 8升:鋼制,200bar,用于半封閉式循環呼吸器
- 7升:有鋼制、200、232和300bar以及鋁制232bar可供選擇,作為單節氣瓶和雙節氣瓶,以及作為救助氣瓶。SCBA的流行尺寸
- 6升:提供鋼制、200、232、300巴,用作單節氣瓶和雙胞胎氣瓶,以及作為救助氣瓶。也是SCBA的流行尺寸
- 5.5升:鋼制,200和232巴,
- 5升:鋼制,200bar,用于循環呼吸器
- 4升:鋼制,200巴,用于循環呼吸器和小馬氣瓶
- 3升:鋼制,200bar,用于循環呼吸器和小馬氣瓶
- 2升:鋼制,200巴,用于循環呼吸器、小馬氣瓶和套裝充氣
- 1.5升:提供鋼制、200和232巴,用于西裝充氣
- 0.5升:鋼和鋁材質,200bar,用于浮力補償器和表面標記浮標充氣
儲存氣體的標稱體積
儲存氣體的標稱體積在美國通常被引用為氣瓶容量。它是在大氣壓下可以從整個氣缸中釋放的氣體體積的量度。用于容量的術語包括“自由氣體體積”或“自由氣體當量”。它取決于氣缸的內部容積和工作壓力。如果工作壓力更高,氣缸將存儲更多相同體積的氣體。標稱工作壓力不一定與實際使用的工作壓力相同。一些按美國標準制造的鋼瓶允許超過標稱工作壓力10%,這由“+”符號表示。這種額外的壓力容差取決于通過適當的定期水壓測試的氣瓶,并不一定適用于出口到不同標準國家的美國氣瓶。這些鋼瓶的標稱氣體含量是基于高10%的壓力。例如,普通的鋁制80(Al80)鋼瓶是一種鋁制鋼瓶,當加壓到3,000磅/平方英寸(210巴)時,其標稱“游離氣體”容量為80立方英尺(2,300升)。它的內部容積約為11升(0.39立方英尺)。
按儲存氣體體積計算的標準尺寸
- 鋁C100是一種大型(13.ll)高壓(3,300磅/平方英寸(228bar))氣缸。重42.0磅(19.1千克)。
- 鋁制S80可能是最常見的氣瓶,世界上許多地方的度假村都將其用于補氣,但也很流行用作減壓氣體的吊裝氣瓶,以及淡水中的側裝氣瓶,因為它具有幾乎中性的浮力。這些氣缸的內部容積約為11升(0.39立方英尺),工作壓力為3,000磅/平方英寸(207巴)。它們有時也用作背部安裝的歧管雙胞胎,但在這種應用中,潛水員需要比大多數同等容量的鋼瓶更多的配重。
- 鋁C80是高壓等效物,水容量為10.3升,工作壓力為3,300磅/平方英寸(228巴)。
- 鋁制S40是一種流行的氣缸,用于側面安裝和吊裝式救援以及中等深度的減壓氣體,因為它的直徑小且浮力接近中性,這使得它對于這種安裝方式相對不顯眼。內部容積約為5.8升(0.20立方英尺),工作壓力為3,000磅/平方英寸(207巴)。
- 鋁制S63(9.0升)每平方英寸(207巴)3,000磅,鋼制HP65(8.2升)比Al80更小更輕,但容量較低,適合較小的潛水員或較短的潛水。
- 鋼制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)都比鋁制S80更緊湊、更輕,并且都具有負浮力,從而減少了壓載重量潛水員要求。
- 鋼制HP119(14.8l)、HP120(15.3l)和HP130(16.0l)鋼瓶可為高氧或技術潛水提供更多氣體。
物理尺寸
編輯此處描述了由無縫鋼和鋁合金制成的氣缸。纖維纏繞復合材料圓柱體的約束條件會有所不同:有少量標準化的外徑,因為這對制造具有成本效益,因為大多數相同的工具可以在相同直徑和壁厚的圓柱體之間共享。有限數量的標準直徑也便于共享配件,如歧管、靴子和罐帶。具有給定外徑的系列內的體積由壁厚控制,壁厚與材料、壓力等級和設計標準一致,長度是控制系列內體積的基本變量。質量由這些因素和材料的密度決定。鋼瓶有以下尺寸等級,可能還有其他:
- 外徑=83毫米,0.8至1.8升
- 外徑=100毫米,2.0至4.75升
- 外徑=115毫米,2.5至5.0升
- 外徑=140毫米,4.0至15.0升
- 外徑=160毫米,6.0至16.0升
- 外徑=171毫米,8.0至23.0升
- 外徑=178毫米,8.0至35.0升
- 外徑=204毫米,10.0至40.0升
- 外徑=229毫米,20.0至50.0升
- 外徑=267毫米,33.0至80.0升
壁厚因位置、材料和實際考慮而異。圓柱部分的側面足以承受大量循環試驗壓力的應力,允許由于一般腐蝕造成少量材料損失和由于磨損和正常使用磨損造成的輕微局部損壞,以及由于凹坑和線腐蝕和物理損壞造成的局部損壞深度有限。允許的損壞和材料損失量與目視檢查拒絕標準兼容。鋼瓶設計用于測試應力低于合金的疲勞極限。對于給定的測試壓力和材料強度,壁厚大致與直徑成正比——如果直徑加倍,則基本壁厚也將加倍。端部厚度允許氣缸底部的磨損和腐蝕顯著增加,并且肩部做得更厚,以允許封閉端部的制造過程中固有的可變性,以及由于xxx性過程導致的任何應力升高郵票標記。鋼筒的底部厚度分布和所有金屬筒的肩部厚度在很大程度上受制造過程的影響,并且可能比強度和耐腐蝕公差嚴格要求的厚度要厚。
浮力特性
圓柱體的密度集中在端部,這些端部的壁相對較厚,每單位質量的封閉體積較小。細節因規格而異,但這種趨勢在鋼制和鋁制圓柱體中都很常見,并且在平端或碟形端更為極端。因此,對于相同的材料和相同的端部配置,長而窄的圓柱體比短而寬的圓柱體密度小,而對于相同的內部容積,短而寬的圓柱體比長而窄的圓柱體更重。潛水氣瓶的浮力僅與隨附的氣瓶閥、水肺調節器和調節器配件結合使用具有實際意義,因為沒有它們就無法在水下使用。這些附件安裝在氣缸的頂部,既降低了組合單元的浮力,又將重心移向頂部(閥端)。背部安裝的氣瓶組通常不會在潛水期間移除,并且可以在潛水開始時允許浮力特性,方法是確保潛水員有足夠的儲備浮力在氣瓶裝滿時漂浮,并有足夠的壓載物在潛水時保持浸沒氣瓶都是空的。浮力補償器必須足以在滿缸的所有深度提供一些正浮力。對壓載的調整可以補償其他浮力變量。無法在最淺的減壓停留處保持舒適地浸入水中會導致減壓不完全并增加患減壓病的風險。潛水期間潛水氣瓶的浮力變化對于側面安裝的氣瓶可能會產生更大的問題,并且潛水期間任何時候的實際浮力是任何可能因任何原因與潛水員分離的氣瓶的考慮因素。將被階段丟棄或移交給另一名潛水員的氣瓶不應改變潛水員的浮力,超出使用其浮力補償器可以補償的范圍。充滿時具有近似中性浮力的氣瓶在分離時通常需要最少的補償,因為它們很可能在相對充滿時被分離以進行分級或移交。對于單人潛水員的救援裝置來說,這不太可能成為問題,因為在潛水期間將其移除的機會將更少。鋼瓶的主要制造商Faber聲稱他們的鋼瓶在空時是中性或微負的,但沒有具體說明這是指哪個壓力等級,或者這是否考慮了鋼瓶閥門。
應用和配置
編輯根據潛水的要求,潛水員可以攜帶一個或多個氣瓶。如果潛水發生在低風險區域,潛水員可以安全地自由上升,或者在緊急情況下有伙伴可以提供替代空氣供應,休閑潛水員通常只攜帶一個氣瓶。在潛水風險較高的地方,例如能見度低或休閑潛水員進行更深潛水或減壓潛水時,特別是在頭頂下潛水時,潛水員通常會攜帶多個氣源。潛水氣瓶可能有不同的用途。一個或兩個氣瓶可用作主要呼吸源,用于在大部分潛水中呼吸。除了較大的圓柱體外,還攜帶一個較小的圓柱體稱為小馬瓶。純粹用作獨立安全儲備的氣瓶稱為救護瓶或緊急供氣(EGS)。小馬瓶通常用作救助瓶,但這取決于浮出水面所需的時間。進行技術潛水的潛水員通常攜帶不同的氣體,每種氣體在一個單獨的氣瓶中,用于潛水的每個階段:
- 在下降和上升過程中使用旅行氣體。它通常是含氧量在21%到40%之間的空氣或高氧。當底部氣體缺氧并因此在淺水中呼吸不安全時,需要使用旅行氣體。
- 底部氣體僅在深處呼吸。它通常是含氧量低(低于21%)或缺氧(低于17%)的氦基氣體。
- deco氣體用于減壓站,通常是一種或多種含高氧的高氧混合氣體或純氧,以加速減壓。
- 階段氣瓶是儲存儲備、旅行或裝飾氣體的氣瓶。它們通常被側掛攜帶,夾在潛水員的兩側背板和機翼或浮力補償器的安全帶上,而不是在背部,并且可以留在距離線上以便在返回時使用(舞臺掉了)。潛水員通常使用鋁制平臺氣瓶,特別是在淡水中,因為它們幾乎具有中性浮力,并且可以在水下移除,對潛水員的整體浮力影響較小。
- 套裝充氣氣體可以從呼吸氣瓶中取出,也可以從一個小的獨立氣瓶中提供。
為了安全起見,潛水員有時會攜帶一個帶有自己調節器的額外獨立水肺氣瓶,以在主要呼吸氣體供應失敗時減輕空氣外緊急情況。對于許多常見的休閑潛水,受控的緊急游泳上升是可以接受的安全,不需要或使用這種額外的設備。這個額外的氣瓶被稱為救援氣瓶,可以通過多種方式攜帶,并且可以是任何尺寸,可以容納足夠的氣體以使潛水員安全返xxx面。
開路水肺
對于開路水肺潛水員,組合氣瓶和調節器系統有多種選擇:
- 單缸由一個大缸組成,通常是背面安裝的,帶有一個xxx級調節器,通常是兩個第二級調節器。這種配置簡單且便宜,但它只有一個呼吸氣體供應:它在發生故障時沒有冗余。如果氣瓶或xxx級調節器發生故障,潛水員將完全失去空氣并面臨危及生命的緊急情況。休閑潛水員培訓機構訓練潛水員在這種情況下依靠伙伴來幫助他們。大多數入門級水肺課程都訓練了氣體共享技能。這種設備配置雖然在入門級潛水員中很常見并且用于大多數運動潛水,但培訓機構不建議將其用于需要減壓停留或有頭頂環境(沉船潛水、洞穴潛水、
- 帶有雙調節器的單缸由一個大的后置式氣缸組成,帶有兩個xxx級調節器,每個調節器都有一個第二級調節器。該系統用于在冷水使調節器結冰的風險很高且需要功能冗余的地方潛水。它在歐洲大陸很常見,尤其是德國。優點是調節器故障可以在水下解決,從而使潛水得到一個受控的結論,而無需伙伴呼吸或氣體共享。但是,很難夠到閥門,因此可能需要依賴潛水伙伴幫助快速關閉自由流動調節器的閥門。
- 主缸加上一個小的獨立缸:這種配置使用一個較大的后置主缸和一個獨立的較小缸,通常稱為小馬或救援缸。潛水員有兩個獨立的系統,但整個“呼吸系統”現在更重,購買和維護成本更高。
- 小馬通常是一個2到5升的氣缸。它的容量決定了它提供保護的潛水深度和減壓持續時間。小馬可以固定在潛水員的浮力補償器(BC)或潛水員背后的主缸上,也可以夾在潛水員的側面或胸部的安全帶上,或作為吊帶攜帶。小馬提供公認且可靠的緊急氣體供應,但要求潛水員接受培訓以使用它們。
- 另一種小型獨立氣源是手持式氣瓶,內裝有約85升(3.0立方英尺)的自由空氣,并直接連接潛水調節器,例如備用空氣。該氣源在深度僅提供少量氣體,最適合作為淺水救援。
- 獨立雙組或獨立雙組由兩個獨立的氣缸和兩個調節器組成,每個都帶有一個潛水壓力表。該系統比單個氣缸組更重,購買和維護成本更高,填充成本更高。潛水員必須在潛水期間更換需求閥,以在每個氣瓶中保持足夠的氣體儲備。如果不這樣做,那么如果一個氣瓶發生故障,潛水員可能最終沒有足夠的儲備。獨立的雙組僅適用于可以監控兩個或更多氣缸的空氣集成計算機。定期切換調節器以確保均勻使用兩個氣瓶的復雜性可能會被兩個完全獨立的呼吸氣體供應的冗余所抵消。氣瓶可以成對安裝在潛水員的背上,
- 普通歧管雙組,或帶有單個調節器的歧管雙組,由兩個背面安裝的氣缸組成,它們的柱閥通過歧管連接,但只有一個調節器連接到歧管。這使得它相對簡單和便宜,但意味著呼吸系統沒有多余的功能,只有雙氣體供應。這種安排在水肺潛水的早期相當普遍,當時低壓氣瓶采用歧管,以提供比可用的單氣瓶更大的空氣供應。它仍然用于深商業潛水的大容量救援裝置。
- 帶有兩個調節器的隔離歧管雙組或歧管雙組,由兩個背面安裝的氣缸組成,它們的柱閥通過歧管連接,歧管中的閥門可以關閉以隔離兩個柱閥。如果一個氣瓶出現問題,潛水員可以關閉隔離閥以保存氣瓶中未發生故障的氣體。這種配置的優點包括:比單個氣缸提供更大的氣體供應;自動平衡兩個氣瓶之間的供氣;因此,無需在潛水期間不斷更換水下調節器;在大多數故障情況下,潛水員可能會關閉故障調節器的閥門或隔離氣瓶,并可能保留接觸兩個氣瓶中所有剩余氣體的通道。缺點是歧管是另一個潛在的故障點,如果在出現問題時無法關閉隔離閥,則存在損失兩個氣瓶中所有氣體的危險。這種氣瓶配置常用于技術潛水。
- 吊索氣瓶是用于技術潛水的獨立氣瓶的配置。它們是獨立的氣瓶,帶有自己的調節器,并夾在潛水員一側的安全帶上。它們的目的可能是攜帶階段、旅行、減壓或救援氣體,而背面安裝的氣瓶則攜帶底部氣體。級氣瓶攜帶氣體以延長底部時間,行進氣體用于到達底部氣體在地面缺氧時可以安全使用的深度,減壓氣體是在減壓期間用于加速消除惰性氣體的氣體.救助氣體是一種應急供應,旨在在主要氣體供應中斷時用于浮出水面。
- 側裝式氣瓶是夾在潛水員側面的安全帶上的氣瓶,當潛水員不攜帶背裝式氣瓶時,它會攜帶底部氣體。必要時,它們可與其他側裝級、旅行和/或減壓氣瓶結合使用。熟練的側掛式潛水員每側可攜帶多達三個氣瓶。這種配置是為通過洞穴中的嚴格限制而開發的。側面安裝主要用于技術潛水,但有時也用于休閑潛水,當可以攜帶單個氣瓶時,配有二級二級(章魚)調節器,這種配置有時被稱為猴子潛水。
循環呼吸器
潛水氣瓶用于循環呼吸器潛水,有兩種作用:
- 作為循環呼吸器本身的一部分。循環呼吸器必須至少有一個儲存在鋼瓶中的新鮮氣體源;許多有兩個,有些有更多的氣缸。由于循環呼吸器的氣體消耗量較低,這些氣瓶通常比用于等效開路潛水的氣瓶小。循環呼吸器可以使用內部氣瓶,或者也可以由非車載氣瓶供應,這些氣瓶不直接插入到循環呼吸器中,而是通過柔性軟管和接頭連接到循環呼吸器,并且通常是側掛式。
- 氧氣循環呼吸器有一個氧氣瓶
- 半閉路循環呼吸器有一個通常包含高氧或氦氣的氣瓶。
- 閉路循環呼吸器有一個氧氣瓶和一個稀釋劑瓶,里面裝有空氣、高氧或氦氣。
- 如果內部稀釋氣瓶太小而無法安全用于計劃潛水的救援,循環呼吸器潛水員也經常攜帶外部救援系統。救助系統是一個或多個獨立的呼吸氣體源,可在循環呼吸器發生故障時使用:
- 開路式:一套或多套開路式水肺潛水裝置。開路救援裝置的數量、容量和所含的呼吸氣體取決于潛水的深度和減壓需求。因此,在深度、技術性的循環呼吸器潛水中,潛水員將需要救援底部氣體和救援減壓氣體。在這樣的潛水中,通常是救助裝置的容量和持續時間限制了潛水的深度和持續時間,而不是循環呼吸器的容量。
- 閉路:第二個循環呼吸器,包含一個或多個獨立的潛水氣瓶,用于供氣。使用另一個循環呼吸器作為救助是可能的,但并不常見。盡管循環呼吸器的持續時間長似乎需要救助,但循環呼吸器相對笨重、復雜、易受損壞,并且與易于使用、即時可用、堅固可靠的開路設備相比,需要更多時間開始呼吸。
地面供應潛水員應急氣體供應
地面供應的潛水員通常需要攜帶足夠的應急氣體供應,以便在主要氣體供應出現故障時讓他們返回安全地點。通常的配置是由潛水員安全帶支撐的后置單缸,xxx級調節器通過低壓軟管連接到救援塊,該救援塊可以安裝在頭盔或帶面罩的側面或安全帶上提供輕便的全面罩。在單缸容量不足的情況下,可以使用普通的歧管雙缸或循環呼吸器。對于封閉的鐘形彈跳和飽和潛水,救援裝置必須足夠緊湊,以允許潛水員通過鐘形的底部艙口。這對可以使用的圓柱體的大小設置了限制。
潛水鐘緊急供氣
潛水鈴需要攜帶船上的呼吸氣體供應,以供緊急情況使用。由于內部空間不足,氣缸安裝在外部。它們在鐘形操作期間完全浸入水中,可被視為潛水氣瓶。
適合充氣氣缸
適合充氣的氣體可以裝在一個小的獨立氣瓶中。有時,氬氣用于卓越的絕緣性能。這必須清楚地標記,并且可能還需要進行顏色編碼,以避免無意中用作呼吸氣體,這可能是致命的,因為氬氣是一種窒息劑。
壓縮氣瓶在潛水作業中的其他用途
潛水員還使用水面上的氣瓶來儲存氧氣,以對潛水障礙進行急救治療,并作為潛水空氣壓縮機站、氣體混合、地面供應的呼吸氣體和減壓室和飽和系統的氣體供應的儲存庫的一部分。類似的氣瓶也用于許多與潛水無關的用途。對于這些應用,它們不是潛水氣瓶,并且可能不受與水下使用的氣瓶相同的監管要求。
氣體計算
編輯有必要知道潛水員可以從給定氣瓶中呼吸的大致時間長度,以便可以計劃安全的潛水剖面。這個問題有兩個部分:氣瓶的容量和潛水員的消耗。
氣瓶的儲氣能力
氣瓶的兩個特點決定了它的載氣能力:
- 內部容積:對于單缸,這通常在3升到18升之間。
- 鋼瓶氣壓:填充時,通常在200和300巴(2,900和4,400psi)之間,但實際值應根據實際情況測量,因為鋼瓶可能未充滿。
在適用于大多數潛水氣瓶的壓力下,理想氣體方程幾乎在所有情況下都足夠準確,因為適用于氣體消耗的變量通常會超過理想氣體假設中的誤差。計算氣體量:大氣壓下的氣體體積=(氣缸容積)x(氣缸壓力)/(大氣壓)在世界上那些使用公制系統的地區,計算相對簡單,因為大氣壓力可能近似為1bar,因此232bar的12升氣缸將容納幾乎12×232/1=2,784升(98.3立方英尺)大氣壓下的空氣(也稱為自由空氣)。在美國,潛水氣瓶的容量直接以標稱工作壓力下的自由空氣立方英尺為單位,因為使用英制單位計算內部容積和工作壓力相對繁瑣。例如,在美國和其他國家的許多潛水勝地,人們可能會發現美國制造的鋁制氣瓶,其內部容量為0.39立方英尺(11升),工作壓力為3,000磅/平方英寸(210巴);以大氣壓為14.7psi,得到0.39×3000/14.7=80ft3這些圓柱體被描述為80立方英尺的圓柱體,(常見的鋁制80)。高達約200bar時,理想氣體定律仍然有用,并且壓力、氣缸尺寸和氣缸中包含的氣體之間的關系近似為線性;在更高的壓力下,這種線性不再適用,氣缸中的氣體也相應減少。填充到300bar的3升氣瓶只能攜帶810升(29立方英尺)的大氣壓空氣,而不是理想氣體定律所期望的900升(32立方英尺)。已經提出了在高壓下給出更精確解的方程,包括范德華方程。較高壓力下的可壓縮性也在氣體和氣體混合物之間變化。
潛水員耗氣量
需要考慮三個主要因素:
- 潛水員消耗氣體的速率,指定為潛水員的表面空氣消耗量(SAC)或呼吸分鐘容積(RMV)。在正常情況下,對于不努力工作的潛水員來說,這將在每分鐘10到25升(L/min)之間。在工作頻率極高的時候,呼吸頻率會上升到每分鐘95升。出于國際海事承包商協會(IMCA)商業潛水氣體規劃的目的,使用每分鐘40升的工作呼吸頻率,而在緊急情況下使用每分鐘50升的數字。RMV受血液CO2水平控制,通常與氧分壓無關,因此不隨深度變化。可能的天然氣消耗率范圍非常大,導致供應將持續多長時間存在很大的不確定性,在無法立即使用替代呼吸氣體源的情況下,需要采取保守的方法來確保安全。水肺潛水員應經常監測剩余氣壓,以便他們知道在潛水期間始終有多少可用氣壓。
- 環境壓力:潛水深度決定了這一點。海平面上的環境壓力為1bar(15psi)。潛水員在海水中每下降10米(33英尺),壓力就會增加1巴(15psi)。隨著潛水員的深入,呼吸氣體以等于環境水壓的壓力輸送,使用的氣體量與壓力成正比。因此,在10米(33英尺)處填充潛水員肺部所需的氣體質量是其在水面處的兩倍,而在20米(66英尺)處則需要三倍。潛水員呼吸氣體的質量消耗同樣受到影響。
- 每個深度的時間。(通常近似為每個深度范圍的時間)
要計算消耗的氣體量:耗氣量=地表耗氣量×時間×環境壓力指標示例:在30msw(4bar)下RMV為20L/min的潛水員將消耗20x4x1=80L/min表面當量。在50msw(6bar)下,RMV為40L/min的潛水員10分鐘將消耗40x6x10=2400升的自由空氣——這是12升200bar氣瓶的全部容量。帝國例子:在100fsw(4ata)下SAC為0.5cfm(立方英尺每分鐘)的潛水員將消耗0.5x4x1=2cfm表面當量。潛水員在231fsw(8ata)的SAC為1cfm10分鐘將消耗1x8x10=80ft3的自由空氣-80ft3氣瓶的全部容量牢記這一點,不難看出為什么進行長時間深潛的技術潛水員需要多個氣瓶或循環呼吸器,而商業潛水員通常使用地面提供的潛水設備,并且只攜帶水肺作為緊急氣體供應。
呼吸氣體耐力
潛水員可以從氣瓶中呼吸的時間也稱為空氣或氣體耐力。給定深度的xxx呼吸持續時間(T)可以計算為T=可用空氣/消耗率使用理想氣體定律,它是T=(可用氣缸壓力×氣缸容積)/(地面空氣消耗率)×(環境壓力)這可以寫成(1)T=(PC-PA)×VC/(SAC×PA)和T=時間PC=氣缸壓力VC=氣缸內部容積PA=環境壓力SAC=表面空氣消耗量在任何一致的單位制中。環境壓力(PA)是給定深度的周圍水壓,由靜水壓力和地表氣壓之和組成。它計算為(2)PA=D×g×ρ+大氣壓和D=深度g=標準重力ρ=水密度在一致的單位制中對于公制單位,這個公式可以近似為(3)PA=D/10+1深度以米為單位,壓力以巴為單位環境壓力是從氣瓶壓力中扣除的,因為PA所代表的空氣量實際上不能用于潛水員的呼吸,因為它需要平衡水的環境壓力。該公式忽略了打開調節器的xxx級和第二級所需的開啟壓力,以及由于調節器中的流量限制而導致的壓降,這兩者都是可變的,取決于調節器的設計和調整,以及流量,這取決于關于潛水員的呼吸模式和使用的氣體。這些因素不容易估計,因此呼吸持續時間的計算值將大于實際值。然而,在正常的潛水使用中,儲備總是被考慮在內。儲備是氣瓶壓力的一部分,除了緊急情況外,潛水員不會計劃使用。儲備可以是氣缸壓力的四分之一或三分之一,也可以是固定壓力,常見的例子是50bar和500psi。然后修改上面的公式以給出可用的呼吸持續時間(BT=呼吸時間)為(4)BT=(PC-PR)×VC/(SAC×PA)其中PR是儲備壓力。例如,(使用xxx個公式(1)計算xxxxxx呼吸時間),一名潛水員在平均密度為1020kg/m3(典型海水)的15米深的水中,以20升的速度呼吸每分鐘,使用一個18升、壓力為200巴的潛水氣瓶,可以呼吸72分鐘,然后氣瓶壓力下降到足以防止吸入。在一些開放式水肺潛水系統中,這可能會突然發生,從一次正常呼吸到下一次異常呼吸,一次可能沒有完全吸出的呼吸。(呼氣從來沒有任何困難)。這種影響的突然性取決于調節器的設計和氣缸的內部容積。在這種情況下,氣瓶中仍有壓力空氣,但潛水員無法呼吸。使用相同的條件和50bar的儲備,可用呼吸時間的公式(4)如下:環境壓力=水壓+大氣壓力=15msw/10bar/msw+1=2.5bar可用壓力=填充壓力-儲備壓力=200bar-50bar=150bar可用空氣=可用壓力×氣缸容量=150bar×18升/bar=2700升消耗率=表面空氣消耗×環境壓力=20升/分鐘/bar×2.5巴=50升/分鐘可用呼吸時間=2700升/50升/分鐘=54分鐘這將在15m處潛水54分鐘,然后達到50bar的儲備。
儲備金
潛水員培訓機構和操作規范強烈建議將氣瓶的一部分可用氣體留作安全儲備。該儲備旨在提供比計劃的減壓停留時間更長的氣體,或為解決水下緊急情況提供時間。保護區的大小取決于潛水過程中涉及的風險。深潛或減壓潛水比淺潛或無停留潛水需要更大的儲備。例如,在休閑潛水中,建議潛水員計劃浮出水面,并根據潛水員培訓機構的教導,在氣瓶中保留500psi、50bar或初始容量的25%的儲備。這是因為在免減壓范圍內練習的休閑潛水員通常可以在緊急情況下直接上升。在直接上升不可能(由于頭頂障礙物)或危險(由于需要進行減壓停留)的技術潛水中,潛水員計劃更大的安全邊際。最簡單的方法是使用三分法:計劃將三分之一的氣體供應用于外行,一些培訓機構教授最低氣體、巖底氣體管理或臨界壓力的概念,這些概念允許潛水員計算可接受的儲備,以便在緊急情況下從計劃潛水剖面中的任何點讓兩名潛水員浮出水面。法律或行業行為守則可能要求專業潛水員攜帶足夠的儲備氣體,以使他們能夠根據計劃的潛水資料到達安全地點,例如水面或潛水鐘。這種儲備氣體通常需要作為獨立的緊急氣體供應(EGS)攜帶,也稱為救助氣瓶、套裝或瓶。這通常也適用于使用水面提供的潛水設備的專業潛水員。
消耗氣體重量
海平面和15°C的空氣密度約為1.225kg/m3。大多數用于開放式水肺潛水的全尺寸潛水氣瓶在充滿時可容納超過2公斤(4.4磅)的空氣,當使用空氣時,氣瓶的浮力會隨著重量的減輕而增加。由于內部壓力的降低而導致的氣缸外部容積的減少相對較小,實用上可以忽略不計。例如,一個12升的氣瓶可在潛水前充氣至230巴,并在浮出水面前使用2,400升或2.4立方米的自由空氣將其呼吸至30巴。潛水期間使用的氣體質量取決于混合氣體-如果假設為空氣,則約為2.9千克(6.4磅)。從氣瓶中取出的氣體重量的損失使氣瓶和潛水員更有浮力。如果潛水員在潛水結束時無法保持中性浮力,這可能是一個問題,因為大部分氣體已從氣瓶中吸入。通過攜帶足夠的潛水配重以在潛水結束時為空氣瓶提供中性浮力,并使用浮力補償器中和多余的重量直到氣體被使用,可以很容易地補償由于后置氣瓶使用氣體而導致的浮力變化。
填充
編輯通過將高壓氣體供應連接到氣瓶閥,打開閥門并讓氣體流入氣瓶直到達到所需壓力,然后關閉閥門,放空連接并斷開連接,來填充潛水氣瓶。此過程涉及鋼瓶或灌裝設備在壓力下失效的風險,這兩者都對操作員造成危險,因此通常遵循控制這些風險的程序。必須限制填充速率以避免過度加熱,鋼瓶和內容物的溫度必須保持在適用標準規定的最高工作溫度以下。用于此目的的柔性高壓軟管稱為填充鞭。
從壓縮機填充
呼吸空氣供應可以直接來自高壓呼吸空氣壓縮機、高壓儲存系統或帶有壓縮機的組合儲存系統。直接充電是能源密集型的,充電率將受到可用電源和壓縮機容量的限制。大容量的高壓儲氣瓶組可以更快地充氣或同時為多個氣缸充氣,并允許通過從低功率壓縮機對儲氣筒進行再充氣或使用成本更低的外置式氣瓶來提供更經濟的高壓空氣。峰值電力。潛水用壓縮呼吸空氣的質量通常由國家或組織標準規定,通常為確保空氣質量而采取的步驟包括:
- 使用額定用于呼吸空氣的壓縮機,
- 使用額定用于呼吸空氣的壓縮機潤滑油,
- 過濾進氣以去除微粒污染,
- 將壓縮機進氣口置于清潔空氣中,遠離已知的污染物來源,例如內燃機廢氣、下水道通風口等。
- 通過水分離器去除壓縮空氣中的冷凝水。這可以在壓縮機的級之間以及壓縮之后進行。
- 壓縮后過濾,使用干燥劑、分子篩或活性炭等專用過濾介質去除殘留的水、油和其他污染物。Hopcalite可以將痕量的一氧化碳催化成二氧化碳。
- 定期空氣質量測試,
- 定期更換過濾器和維護壓縮機
從高壓儲存灌裝
鋼瓶也可以通過潷析直接從高壓儲存系統中填充,可以使用或不使用增壓以達到所需的充氣壓力。當有多個儲罐可用時,可以使用級聯填充來提高效率。高壓儲存通常用于混合高氧、氦氧和三混合潛水氣體,以及用于循環呼吸器和減壓氣體的氧氣。Nitrox和trimix混合可能包括潷析氧氣和/或氦氣,并使用壓縮機將其補充到工作壓力,之后必須分析氣體混合物并在鋼瓶上標記氣體成分。
灌裝過程中的溫度變化
環境空氣的壓縮導致氣體溫度升高,與壓力升高成正比。環境空氣通常被分階段壓縮,并且氣體溫度在每個階段都升高。中間冷卻器和水冷熱交換器可以在級間帶走這些熱量。為空的潛水氣瓶充電也會導致溫度升高,因為氣瓶內的氣體被流入的高壓氣體壓縮,盡管這種溫度升高最初可能會得到緩和,因為來自室溫下儲存庫的壓縮氣體在溫度降低時會降低溫度在壓力下,因此首先將空氣缸充入冷氣體,但是隨著氣缸填充到工作壓力,氣缸中的氣體溫度隨后升高到環境溫度以上。濕法灌裝:在灌裝時將圓筒浸入冷水浴中可以去除多余的熱量。然而,浸入冷卻也會增加水污染完全減壓罐的閥孔并在填充過程中被吹入氣缸的風險。干式充裝:鋼瓶也可以在沒有水浴冷卻的情況下進行充裝,并且可以將其充至高于標稱工作壓力至適合充裝時的溫度的形成壓力。隨著氣體冷卻到環境溫度,壓力降低,并在額定溫度下達到額定充氣壓力。
安全和法律問題
填充水肺氣瓶的法律限制因司法管轄區而異。在南非,氣瓶可由有能力使用所使用的灌裝設備、了解適用標準和法規的相關部分并獲得氣瓶所有者的書面許可的人為商業目的灌裝。填充。鋼瓶必須經過測試并適合待填充的氣體,并且鋼瓶在填充時達到的溫度不得超過開發壓力。必須對氣瓶進行外部檢查,并且必須記錄氣瓶和填充物的指定細節。如果填充物是空氣以外的氣體,填充物的分析必須由填充物記錄并由客戶簽字。
氣體純度和測試
潛水氣瓶只能填充來自潛水空氣壓縮機的經過適當過濾的空氣或使用氣體混合或傾析技術的其他呼吸氣體。在某些司法管轄區,立法要求呼吸氣體供應商定期測試其設備產生的壓縮空氣的質量,并顯示測試結果以供公眾參考。工業氣體純度和填充設備和程序的標準可能允許某些污染物處于不安全呼吸水平,并且它們在高壓下呼吸氣體混合物中的使用可能是有害或致命的。
特殊氣體的處理
需要對空氣以外的氣體采取特殊預防措施:
- 高濃度氧氣是引起火災和生銹的主要原因。
- 氧氣應該非常小心地從一個氣瓶轉移到另一個氣瓶,并且只能儲存在清潔并貼有氧氣服務標簽的容器中。
- 含有21%以外氧氣比例的氣體混合物對于不知道其中氧氣比例的潛水員來說可能是極其危險的。所有氣瓶都應標明其成分。
- 含有高氧含量的鋼瓶必須清潔以使用氧氣,并且它們的閥門只能用氧氣服務油脂潤滑,以減少燃燒的機會。
特種混合氣體充裝幾乎總是涉及來自工業氣體供應商的高純度氣體供應鋼瓶。氧氣和氦氣應在通風良好的空間儲存、混合和壓縮。氧氣,因為任何泄漏都可能構成火災危險,而氦氣,因為它是一種窒息劑。這兩種氣體都不能被人體單獨識別。
氣體污染
深度污染的呼吸氣體可能是致命的。在表面環境壓力下可接受的濃度將因深度壓力而增加,然后可能超過可接受或可容忍的限度。常見的污染物是:一氧化碳-燃燒的副產品,二氧化碳-新陳代謝的產物,以及來自壓縮機的油和潤滑劑。在儲存和運輸過程中始終保持鋼瓶處于輕微壓力狀態,以減少因腐蝕劑(如海水)或有毒物質(如油、有毒氣體、真菌或細菌)無意中污染鋼瓶內部的可能性。正常潛水將在氣瓶中殘留一些壓力結束;如果由于氣體耗盡事件而進行了緊急上升,則氣瓶通常仍會包含一些壓力,除非氣瓶被淹沒的深度比上次使用氣體的地方更深,否則水是不可能進入的潛水。灌裝過程中被水污染可能有兩個原因。壓縮空氣的過濾和干燥不充分可能會引入少量淡水冷凝物,或水和壓縮機潤滑劑的乳液,并且無法清除可能從濕潛水裝備滴落的水的氣缸閥孔,這可能會導致污染淡水或海水。兩者都會引起腐蝕,但海水污染會導致氣瓶迅速腐蝕,甚至在相當短的時間后也可能不安全或被報廢。這個問題在炎熱的氣候下更加嚴重,那里的化學反應更快,并且在填充人員訓練有素或過度勞累的情況下更為普遍。
灌裝過程中的災難性故障
如果管理不善,潛水氣瓶內的氣體壓力突然釋放引起的爆炸會使它們非常危險。填充時存在xxx的爆炸風險,但已知鋼瓶在過熱時會爆裂。失效的原因可能包括由于內部腐蝕導致的壁厚減小或深點蝕、由于閥門螺紋不兼容導致的頸部螺紋失效,或者由于疲勞、持續高應力或鋁材過熱效應導致的開裂。安裝在氣瓶閥上的泄壓爆破片可以防止由于過壓而導致的油箱爆裂,如果氣瓶過壓,該爆破片會爆裂,并以快速控制的速度排出空氣,以防止發生災難性的油箱故障。由于腐蝕減弱或重復加壓循環產生的應力,在填充過程中也可能發生爆破片的意外破裂,但可以通過更換爆破片來補救。并非所有司法管轄區都需要爆破片。灌裝時存在危險的其他故障模式包括閥門螺紋故障,這可能導致閥門從氣缸頸部吹出,以及灌裝鞭打故障。
潛水氣瓶的定期檢查和測試
編輯大多數國家要求定期檢查潛水氣瓶。這通常包括內部目視檢查和水壓測試。由于環境腐蝕性更強,潛水氣瓶的檢驗和測試要求可能與其他壓縮氣體容器的要求有很大不同。靜水壓測試包括將鋼瓶加壓至其測試壓力(通常為工作壓力的5/3或3/2)并在測試前后測量其體積。容量xxx增加超過容許水平意味著氣瓶未通過測試,必須xxx停止使用。檢查包括外部和內部檢查是否有損壞、腐蝕以及正確的顏色和標記。失效標準根據相關當局公布的標準而有所不同,但可能包括檢查凸起、過熱、凹痕、鑿痕、電弧疤痕、點蝕、線腐蝕、全面腐蝕、裂紋、螺紋損壞、xxx性標記的污損和顏色編碼。很少有氣缸在靜水壓試驗中失敗。根據目視檢查標準,幾乎所有失效的氣缸都是失效的。氣瓶制造時,其規格,包括制造商、工作壓力、試驗壓力、制造日期、容量和重量都印在氣瓶上。氣瓶通過測試后,將測試日期(或某些國家(例如德國)的測試到期日期)打入氣瓶的肩部,以便在填充時進行驗證。印章格式的國際標準是ISO13769,氣瓶-印章標記。加氣站操作員可能需要在加注氣瓶之前檢查這些詳細信息,并且可能會拒絕加注非標準或測試外的氣瓶。
檢查和測試之間的間隔
在聯合國關于危險貨物運輸的建議書、規章范本或適用的國家或國際標準規定的時間間隔屆滿后,氣瓶應在xxx次填充時進行檢查和測試在使用區域。
- 在美國,美國交通部不要求每年進行一次目視檢查,盡管他們確實要求每五年進行一次水壓測試。目視檢查要求是基于國家水下事故數據中心審查期間觀察到的潛水行業標準。
- 在歐盟國家,每2.5年需要進行一次目視檢查,每5年需要進行一次水壓測試。
- 在挪威,需要在生產日期后3年進行水壓測試(包括目視檢查),然后每2年進行一次。
- 澳大利亞的立法要求鋼瓶每十二個月進行一次靜水壓測試。
- 在南非,需要每4年進行一次水壓試驗,并且每2年對由1993年職業健康和安全法管轄范圍內的加油站重新填充的氣瓶進行一次目視檢查。頸部螺紋的渦流檢測必須按照根據制造商的建議。
定期檢查和測試程序
如果氣瓶通過了列出的程序,但情況仍然存在疑問,則可以進行進一步的測試以確保氣瓶適合使用。未通過測試或檢查且無法修復的鋼瓶應在通知所??有者故障原因后停止使用。在開始工作之前,必須從標簽和xxx印章標記中識別氣瓶,并驗證所有權和內容,并且必須在減壓和驗證閥門打開后拆下閥門。裝有呼吸氣體的鋼瓶不需要特殊的排放預防措施,除非由于火災危險,不應在封閉空間內釋放高氧含量的氣體。檢查前,氣瓶必須清潔,沒有松散的涂層、腐蝕產物和其他可能遮蓋表面的材料。氣缸外部檢查是否有凹痕、裂縫、鑿痕、切口、凸起、分層和過度磨損、熱損壞、火炬或電弧燒傷、腐蝕損壞、難以辨認、不正確或未經授權的xxx印章標記,以及未經授權的添加或修改。除非通過超聲波方法檢查氣缸壁,否則必須使用足夠的照明對內部進行目視檢查,以識別任何損壞和缺陷,特別是腐蝕。如果內表面不清晰可見,則應首先通過認可的方法進行清潔,該方法不會去除大量的墻壁材料。當目測發現的缺陷是否滿足拒收標準存在不確定性時,可以應用額外的測試,例如點蝕壁厚的超聲波測量,當閥門關閉時,檢查氣缸和閥門的螺紋以確定螺紋類型和狀況。氣缸和閥門的螺紋必須符合螺紋規格,清潔完整,完好無損,無裂紋、毛刺和其他缺陷。超聲波檢查可以代替壓力測試,壓力測試通常是水壓測試,可以是驗證測試或體積膨脹測試,具體取決于氣瓶設計規范。測試壓力在氣瓶的印章標記中指定。對要重復使用的閥門進行檢查和維護,以確保它們仍然適合使用。在安裝閥門之前,必須檢查螺紋類型以確保安裝了具有匹配螺紋規格的閥門。測試圓滿完成后,將相應標記通過測試的氣瓶。印章標記將包括檢驗機構的注冊標志和檢驗日期(年月)。定期檢查和測試的記錄由測試站制作并保存以供檢查。如果氣瓶未通過檢查或測試并且無法恢復,則必須在使空氣瓶無法使用之前通知所有者。
打掃
可能需要對潛水氣瓶進行內部清潔以去除污染物或進行有效的目視檢查。清潔方法應去除污染物和腐蝕產物,而不會過度去除結構金屬。根據污染物和氣缸材料,可以使用溶劑、清潔劑和酸洗劑進行化學清洗。對于重度污染,尤其是重度腐蝕產物,可能需要使用研磨介質進行翻滾。可能還需要進行外部清潔以去除污染物、腐蝕產物或舊油漆或其他涂層。指出了去除最少量結構材料的方法。通常使用溶劑、清潔劑和噴砂。通過加熱去除涂層可能會影響金屬的結晶微觀結構,從而使氣缸無法使用。這對于鋁合金氣瓶來說是一種特殊的危險,它不能暴露在制造商規定的溫度之上。
使用壽命
鋼制和鋁制潛水氣瓶的使用壽命受到氣瓶繼續通過目視檢查和靜水壓試驗的限制。沒有基于年齡、服務年限或填充次數的到期日期。
安全
編輯在填充任何氣瓶之前,某些司法管轄區的法律要求驗證檢查和測試日期以及外觀檢查是否有外部損壞和腐蝕,即使法律沒有要求,也是謹慎的做法。檢查日期可以通過查看目視檢查標簽來檢查,水壓測試日期印在氣缸的肩部。用戶在使用前應核實鋼瓶內容物并檢查鋼瓶閥門的功能。這通常通過連接以控制流量的調節器來完成。壓力和氣體混合物對潛水員來說是至關重要的信息,閥門應該可以自由打開,而不會從主軸密封件中粘住或泄漏。在進行潛水前檢查的潛水員中,觀察到未能識別出氣瓶閥門未打開或氣瓶已空。可以檢查從鋼瓶中排出的呼吸氣體是否有氣味。如果氣體聞起來不正確,則不應使用。呼吸氣體應該幾乎沒有氣味,盡管壓縮機潤滑油的輕微氣味相當普遍。不應有燃燒產物或揮發性碳氫化合物的氣味。組裝整齊的裝置,將調節器、儀表和精密計算機存放在BCD內,或夾在不會被人踩到的地方,然后存放在船凳下或固定在架子上,這是合格潛水員的做法。由于水肺裝置是一個生命支持系統,未經授權的人不得在未經其知情和批準的情況下觸摸潛水員組裝的水肺裝備,甚至移動它。滿的氣瓶不應暴露在65°C以上的溫度下,并且氣瓶的填充壓力不應高于與氣瓶認證工作壓力相適應的開發壓力。鋼瓶應清楚地標明其當前內容物。通用的Nitrox、Heliox或Trimix標簽會提醒用戶內容物可能不是空氣,必須在使用前進行分析。高氧標簽需要分析氧氣部分,并假設其余部分是氮氣,而三混合標簽需要分析氧氣和氦部分以獲取完整的減壓信息。在世界上的某些地方,需要一個標簽來明確表示內容物是空氣,而在其他地方,沒有附加標簽的顏色代碼默認表示內容是空氣。在其他地方,默認假設是任何帶有水肺氣瓶閥門的氣瓶的內容物都是空氣,無論氣瓶顏色如何,除非特別標明其他內容物。在火災中,氣瓶中的壓力與其xxx溫度成正比上升。如果內部壓力超過鋼瓶的機械限制并且沒有辦法將加壓氣體安全地排放到大氣中,則容器將發生機械故障。如果容器內容物可燃或存在污染物,則此事件可能導致爆炸。
事故
已在全球范圍內進行的重大潛水事故和死亡研究研究,包括DiversAlertNetwork、潛水事件監測研究和粘喙項目的工作,均確定了死亡與潛水氣瓶相關的案例。一些記錄在案的與潛水氣瓶有關的事故:
- 由于與閥門螺紋3/4NPSM和3/4BSP(F)混淆而彈出的閥門對潛水店壓縮機室造成損壞。
- 由于螺紋不兼容而在灌裝過程中彈出的閥門因撞擊胸部而導致操作員死亡。
- 在準備潛水時,潛水支持船上的潛水員應急氣瓶上的一個閥門發生故障,導致五名潛水員受傷。由于螺紋不兼容,氣缸閥在180bar時彈出。柱閥為M25x2平行螺紋,氣缸為3/4″x14BSP平行螺紋。
- 由于螺紋不兼容而彈出的閥門(英制氣缸中的公制閥門)在準備潛水期間因撞擊頭盔背面而傷害了商業潛水員。液壓缸在靜水壓測試后已經承受了幾天的壓力,沒有發現特別的觸發事件。潛水員被撞倒并擦傷,但頭盔保護免受嚴重傷害。
- 潛水教練的腿在試圖從加壓氣瓶上拆下閥門時幾乎被彈出的閥門截肢。
- 由于螺紋故障,閥門在填充過程中彈出,潛水船沉沒。氣瓶閥中的通風爆破片固定器已被實心螺釘取代。
- 當軟管撞到他的臉時,填充軟管故障嚴重傷害了操作員。傷口暴露了頜骨,需要縫合14針才能縫合傷口。
據報道,由于處理潛水氣瓶導致外上髁炎病例。
處理
鋼瓶不應無人看管,除非固定好,以免它們在可合理預見的情況下掉落,因為撞擊可能會損壞鋼瓶閥門機構,并可能使閥門在頸部螺紋處斷裂。錐形螺紋閥更有可能發生這種情況,當這種情況發生時,壓縮氣體的大部分能量會在一秒鐘內釋放出來,并且可以將氣缸加速到可能導致嚴重傷害或對周圍環境造成破壞的速度。
長期儲存
在鋼瓶或鋁瓶中儲存期間,呼吸質量氣體通常不會變質。如果水含量不足以促進內部腐蝕,如果儲存在氣瓶允許工作范圍內的溫度(通常低于65°C),儲存的氣體將保持多年不變。如果有任何疑問,氧氣分數的檢查將表明氣體是否發生了變化(其他成分是惰性的)。任何不尋常的氣味都表明鋼瓶或氣體在填充時受到污染。然而,一些權威機構建議釋放大部分內容物并儲存具有小正壓的氣瓶。鋁制氣瓶耐熱性低,3,000磅/平方英寸(210bar)的氣瓶在火災中可能會失去足夠的強度而在內壓上升到足以破裂之前爆炸爆破片,因此,如果存儲滿或幾乎空著,存儲帶有爆破片的鋁制氣瓶在發生火災時爆炸的風險較低。表面處理、顏色編碼和標簽銷售的鋁制氣缸可能帶有外部油漆涂層、低溫粉末涂層、普通或彩色陽極氧化表面、噴砂亞光表面、拉絲表面或磨光表面(無表面處理)。如果在使用之間保持清潔和干燥,該材料本質上是相當耐腐蝕的。涂層通常用于裝飾目的或用于合法的顏色編碼要求。鋼瓶在潮濕時對腐蝕更敏感,并且通常涂有涂層以防止腐蝕。通常的飾面包括熱浸鍍鋅、噴鋅和重型油漆系統。油漆可以涂在鋅涂層上用于裝飾目的或顏色編碼。沒有防腐涂層的鋼瓶依靠油漆來防止生銹,當油漆損壞時,它們會在暴露的區域生銹。這可以通過修復漆面來防止或延遲。
全世界
潛水氣瓶允許的顏色因地區而異,在一定程度上因所含氣體混合物而異。在世界的某些地方,沒有立法控制潛水氣瓶的顏色。在其他地區,用于商業潛水或所有水下潛水的氣瓶顏色可能由國家標準規定。在空氣和高氧是廣泛使用的氣體的許多休閑潛水環境中,高氧鋼瓶用黃色背景上的綠色條紋標識。鋁制潛水氣瓶可以涂漆或陽極氧化,陽極氧化后可以著色或保留其天然銀色。鋼制潛水氣瓶通常涂漆以減少腐蝕,通常為黃色或白色以增加能見度。在一些工業鋼瓶標識顏色表中,黃色肩部表示氯,在歐洲更普遍地表示含有有毒和/或腐蝕性成分的鋼瓶;但這在水肺潛水中沒有意義,因為氣體配件不兼容。用于與純氧混合的分壓氣體的鋼瓶可能還需要顯示氧氣服務證書標簽,表明它們已準備好用于高分壓和氧氣的氣體分數。
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