上海潜水装备厂 谈家华 冯厦门 周德福 陆卫 君

•  研制原因

在我国大量使用的潜水装具和消防空气呼吸装具中，都配备有压缩空气气瓶，使用者的呼吸空气由贮存在 12 升 潜水气瓶或 6 升 消防气瓶中的高压空气提供，由于受气瓶的容量限制，气瓶中的高压气体在较短的时间内将会用完，因此对数量众多的小气瓶进行安全、快速的反复充气成为一项经常性的工作。

以往的充气方式是由空气压缩机直接对气瓶零散地进行敞开式充气，这种方式速度慢、效率低，而且很不安全。在充气过程中，随着被充气瓶内的压力升高，气瓶的温度也在升高，甚至达到烫手灼伤的程度，如果有意想不到的金属接头、瓶阀、瓶体发生破碎成飞溅弹出，将对操作者及周围人员产生致命的危险，事实上已经有过多次惨痛教训。

随着安全意识的提高，先进装备的进一步启用，海军要求提供比较先进的气瓶充气系统，为此我们为海军研制了本气瓶充气站。

•  方案设想

1. 本充气站的原理设想应是： 产生气源 气体过滤 高压气体贮存 在充气箱内对气瓶充气整个充气流程。

2. 气源应是洁净的符合人体呼吸之用的空气。

3. 有大容量的高压储气瓶来缓冲储存输入的高压气体并可及时对多只气瓶一起进行充气。

4. 充气防护箱既可用于对 20MPa 12 升 潜水气瓶充气，也可用于对30MPa 6 升 消防气瓶充气。

5. 充气时应使操作者清晰明了和熟练掌握充气全过程，整个系统应操作简便，有可靠的安全装置和报警警示，不致发生差错。

•  方案确定

1. 气源产生部分采用 COLTRI SUB 公司的 30MPa 呼吸专用空压机两台，每台输出流量大于 210 升 / 分。由于该空压机的末级配备有活性炭过滤出口，可确保输出洁净的呼吸用空气。

2. 选用两只 80 升 容量 32MPa 高压气瓶作为高压气体贮存装置，位于座架上作为一个整体，气瓶之间进行并联，总共为 160 升 ，并各有独自的输入输出回路和压力显示，由座架上的仪表面板进行显示。

3. 充气箱箱体由厚钢板制成。大小适中、操作简便、安全可靠和美观。考虑到潜水气瓶和消防气瓶的大小不同和各自的结构特点，确定箱内可充装 12 升 潜水气瓶 3 只或 6 升 消防气瓶 4 只，尺寸确定为长宽高： 920 × 470 × 1500mm 。每只单独气瓶均有独立的充装压力表监视，气瓶充足时有声光警示发出，箱门关闭锁紧也有灯光示意。

4. 充气站系统图由下图表示：

•  主要部件的研制

1. 高压储气瓶组

为了体现高压气体贮存装置的集中和紧凑，我们将两只大气瓶组装于一个箱式框架内，除后部敞开及上部气瓶头部伸出外，框架周围用箱板封上。箱体正面上部为不锈钢面板，集中了进气阀、出气阀、放水阀和泄放阀、以及压力表，管路均在箱体内部。储气瓶内外表面均经过防锈处理，储气瓶下部装有放水阀，定期进行放水、排污，使瓶内空气保持干净，上部瓶口装有安全阀，确保储气瓶的安全。整个装置为一高压储气箱系统，有输入接口与压缩机系统连接，输出接口与充气防护箱连接，既安全，又美观简洁、清晰明了。

2. 安全充气防护箱

安全充气防护箱是充气站的最终关键作用部分，被充气气瓶的充装都在箱内进行，箱门关闭后，操作都在控制面板上进行，并由箱体进行保护。分述如下：

1) 箱体

箱体由δ 5 厚钢板制成，分上下两部分，上部为控制箱体，内装各控制阀、减压阀、仪表、电气、管路等部件；下部为充气箱体，装入被充气瓶进行充装；上下两部分由厚钢板分隔，可防止飞溅物对控制仪表等部件的损害。箱体底部有泄气孔，在气瓶发生破泄时用于放泄气体。

2) 箱门锁闭机构

为体现操作简便、安全可靠、造型美观等特点，箱体与箱门的锁闭设计采用了凸轮转换锁芯平移机构，由箱门上手柄转动箱门内的凸轮，推动φ 18 钢质锁芯分上、中、下三点部位均匀插入箱体，确保箱门的可靠紧锁。手柄在外，机构及锁芯、座块均在箱内侧，使外表美观、操作非常简便和可靠。

3) 可两用的被充气瓶位置结构

由于 6 升 消防气瓶体积较小，充装时为无背架充气，而 12 升 潜水气瓶体积较大，充装时为连同背架一起充气，因此我们将箱内设计为上部位置可用于 4 只消防气瓶充气，下部位置可用于 3 只潜水气瓶充气。箱内装有平行四边形连杆式气瓶搁架，搁架放下时， 3 只潜水气瓶连同背架可直立底面箱板位置充气；搁架拉起时， 4 只消防气瓶可斜放在搁架上进行充气。这样同样一个安全充气箱就可视需要满足两种不同规格的气瓶形式充气。

4) 管路结构

由于消防气瓶充装的是 30MPa 压缩空气，而潜水气瓶充装的是 20MPa 压缩空气，因此我们将管路从高压储气瓶组引入以后，在控制箱内分成两路：一路为 30MPa 压力直接供消防气瓶用，另一路经过过滤和减压为 20MPa 后供潜水气瓶用。为确保减压后的安全，在后一路上还装有 20MPa 安全阀作为保护。 4 路消防气瓶和 3 路潜水气瓶的充装均有单独的充气阀和压力表控制和监测，既可对每组一起充气，也可对每一单只气瓶进行充气。所有的进排气阀及监测仪表均组装在箱体前部的控制面板上，操作控制非常方便和一目了然。

5 ）充气软管及接头

消防气瓶的充气接头形式和潜水气瓶的充气接头形式不同，为此，在箱体上部有充气软管搁架，按充气接头形式的不同分列有 4 根消防气瓶充气软管接头和 3 根潜水气瓶充气软管接头，操作时按需要取下接用，平时搁放在搁架上。

6) 电气及警示部分

在操作过程中为提醒操作者注意操作步骤，安全充气防护箱设置有声光警示装置。首先在箱门锁紧部位装有一行程开关，箱门合上后，转动箱门手柄，锁芯插入座块时，行程开关接通，锁门指示灯亮，此时已确保门已锁上，才能开启充气阀门。

其次在 30MPa 一路和 20MPa 一路分别装有高精度的电接点压力表，可进行满压指示。在充装过程中，当压力表指针到达充气的设定压力时，满压指示灯亮，说明对气瓶充装过程已完成，及时提醒操作者可进行下一操作步骤。电源有指示灯指示，电源指示灯、锁门指示灯和满压指示灯均位于控制面板上醒目位置。

•  使用情况

本充气站研制成功后，已提供给海军某基地进行了较长时间的应用，使用情况良好，在此基础上又陆续向海军提供了多套。与此同时，安全充气防护箱也在陆上消防部门进行了推广应用。今后也可按照海军或陆上消防部门以及各地潜水部门的需要，按其特点供应不同形式的充气站或独立的充气防护箱，将在潜水和消防等领域发挥更大的作用。