一种深潜呼吸器气瓶的充配气系统的制作方法

本发明涉及深潜呼吸器的混气、充气领域，尤其涉及一种深潜呼吸器气瓶的充配气系统，用于配置作为人工空气的混合气体并将混合气体充入深潜呼吸器的气瓶中。

背景技术：

1、深潜呼吸器是深水、大规模、长期水下施工和打捞作业必需配备的潜水装备，作为唯一一种可使潜水员直接暴露于高压环境开展水下作业的个人潜水防护装备，深潜呼吸器已广泛应用于失事潜艇救援、海底施工作业、水下资源勘探、海洋科学考察等军事和民用领域。

2、众所周知，在深海探索中，潜水员需要面对极大的压力环境，在潜水后若减压处理不当，极易发生减压病，减压病是由于高压环境作业后减压不当，体内原已溶解的气体超过了过饱和界限，在血管内外及组织中形成气泡所致的全身性疾病。为了保障潜水员的安全，减少减压病的发生，混合气开始被广泛应用于深水潜水，例如，2019年，法国潜水员下潜到马里亚纳海沟10928米深处，创造了人类深潜的纪录，这次潜水使用了氦氧混合气，成功避免了减压病的发生，证明了氦氧混合气在深潜水的安全性和有效性。混合气是一种按照一定比例混合的气体，在深水潜水中，由于氦气的分子较小，能够更好地穿过潜水员的身体组织，从而降低减压病的风险，氦气还能减少空气的密度，使潜水员能够更加轻松地在水下活动。同时，根据水下作业的实际环境，用户还会对混合气体中的氧气、氮气含量按要求进行调整，达到适应不同情况下潜水作业的要求。绝大多数的休闲潜水者所背的气瓶内是压缩空气，即氮气、氧气的比例近似79：21，经过一定训练的潜水者可以采用高氧空气，即氧气占32%。随着科技的发展，未来将开发出更加高效的气体混合比例，从而提高潜水员的安全性和舒适度。此外，随着深海探索领域的不断拓展，氮氦氧混合气在海洋资源开发、科学研究等方面也将发挥重要作用。

3、混合气体的配比精度是保障潜水员安全、顺利完成深潜水工作的关键。作为深潜呼气器核心部件的深潜呼吸器气瓶需要进行配气和充气，在配气时，需要按照使用需求将相应比例的各种气体通入预混气瓶进行混合，然后进行充气，即：将预混气瓶中配制好的混合气体加压充装到深潜呼吸器气瓶中。早期深潜呼吸器的配气工作是采用眼看、手记再计算的办法进行的，这种方法的最大缺点就是充、配气效率低，配气精度低，需要反复进行充气校正，而且影响设备的安全使用。现有深潜呼吸器混合气充配气系统采用传统的分压力配气方法，由于实际配气过程中气体会被压缩，根据理想气体状态方程pv=nrt，随着气体压力的变化，预混气瓶的温度会呈非线性上升，又会影响预混气瓶中的配气压力，所以采用分压配气方法的配气精度很难保证精确。又由于充配气过程是根据预设混合气瓶压力首先计算出各种气体的压力值，然后用承装某种气体的气瓶作为预混气瓶，这样就需要首先放掉该气瓶中超出气体压力计算值的多余气体，导致浪费了大量的气源，例如，配制氦氧混合气体时，以承装氦气的气瓶作为预混气瓶，按比例放掉其中多余的氦气，以便充入相应比例的氧气，这就导致大量氦气的浪费。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种深潜呼吸器气瓶的充配气系统，以便克服现有深潜呼气器配气系统配气精度低、配气效率低和浪费大量某一气源气体的问题。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种深潜呼吸器气瓶的充配气系统，包括：配气系统，充气系统，预混气瓶，深潜呼吸器气瓶；

4、所述配气系统包括：氮气气源瓶，氧气气源瓶，氦气气源瓶，氮气增压装置，氧气增压装置，氦气增压装置，真空泵；

5、所述真空泵用于将所述预混气瓶抽真空；所述氮气增压装置用于将第一预混质量的氮气以第一压力范围充入所述预混气瓶中；所述氦气增压装置用于将第二预混质量的氦气以第二压力范围充入所述预混气瓶中；所述氧气增压装置用于将第三预混质量的氧气以第三压力范围充入所述预混气瓶中；

6、所述充气系统包括混气增压装置；

7、所述混气增压装置用于将所述预混气瓶内的混合气体以第四压力范围充入所述深潜呼吸器气瓶中。

8、进一步，所述氧气增压装置包括氧气气动泵和驱动气泵，所述氧气气动泵用于为待充入所述预混气瓶的氧气升压，所述驱动气泵用于为所述氧气气动泵提供驱动气源。

9、进一步，所述氮气增压装置和所述氦气增压装置分别包括电动固体润滑升压泵，所述电动固体润滑升压泵分别用于将待充入所述预混气瓶的氮气和氦气升压。

10、进一步，所述配气系统还包括称重装置，所述称重装置用于实时称量所述预混气瓶的质量。

11、进一步，所述配气系统还包括计算机，当所述配气系统配制深潜呼吸器的氦氧混合气体时，所述计算机用于计算氦气的第二预混质量和氧气的第三预混质量。

12、进一步，所述配气系统还包括控制设备，所述控制设备用于控制所述氦气增压装置对氦气增压至第二压力范围后充入所述预混气瓶，当所述称重装置称量所述预混气瓶的质量为抽真空后所述预混气瓶的质量与氦气的第二预混质量之和时，所述控制设备用于控制停止向所述预混气瓶充入氦气。

13、进一步，所述控制设备还用于控制所述氧气增压装置对氧气增压至第三压力范围后充入所述预混气瓶，当所述称重装置称量所述预混气瓶的质量为抽真空后所述预混气瓶的质量、氦气的第二预混质量与氧气的第三预混质量之和时，所述控制设备用于控制停止向所述预混气瓶充入氧气。

14、进一步，所述配气系统还包括计算机，当所述配气系统配制深潜呼吸器的氮氦氧混合气体时，所述计算机用于计算氮气的第一预混质量、氦气的第二预混质量和氧气的第三预混质量。

15、进一步，所述配气系统还包括控制设备，所述控制设备用于控制所述氮气增压装置对氮气增压至第一压力范围后充入所述预混气瓶，当所述称重装置称量所述预混气瓶的质量为抽真空后所述预混气瓶的质量与氮气的第一预混质量之和时，所述控制设备用于控制停止向所述预混气瓶充入氮气。

16、进一步，所述控制设备还用于控制所述氦气增压装置对氦气增压至第二压力范围后充入所述预混气瓶，当所述称重装置称量所述预混气瓶的质量为抽真空后所述预混气瓶的质量、氮气的第一预混质量与氦气的第二预混质量之和时，所述控制设备用于控制停止向所述预混气瓶充入氦气。

17、进一步，所述控制设备还用于控制所述氧气增压装置对氧气增压至第三压力范围后充入所述预混气瓶，当所述称重装置称量所述预混气瓶的质量为抽真空后所述预混气瓶的质量、氮气的第一预混质量、氦气的第二预混质量与氧气的第三预混质量之和时，所述控制设备用于控制停止向所述预混气瓶充入氧气。

18、进一步，所述配气系统还包括氧气浓度分析仪，所述氧气浓度分析仪用于检测配制好的所述预混气瓶中混合气体的氧气浓度；

19、当氧气浓度不在要求氧气浓度的允许误差范围内时，由所述称重装置称量此时所述预混气瓶的总质量，若测量的氧气浓度小于要求氧气浓度，由所述计算机按下式计算需要向所述预混气瓶补充氧气的质量，并以第三压力范围向所述预混气瓶补充质量为的氧气；

20、

21、若测量的氧气浓度大于要求氧气浓度，由所述计算机按下式计算需要向所述预混气瓶补充氦气的质量，并以第二压力范围向所述预混气瓶补充质量为的氦气；

22、

23、上述式中，为抽真空后且未充入所述混合气体前的所述预混气瓶的质量。

24、进一步，当向所述预混气瓶中补充氧气时，所述称重装置称量所述预混气瓶的质量为时，所述控制设备还用于控制停止向所述预混气瓶充入氧气；

25、当向所述预混气瓶中补充氦气时，所述称重装置称量所述预混气瓶的质量为时，所述控制设备还用于控制停止向所述预混气瓶充入氦气。

26、进一步，所述配气系统还包括摇匀装置，所述摇匀装置用于将充入所述预混气瓶的混合气体摇匀。

27、进一步，所述充气系统还包括：充氧气源瓶，充氧增压装置；所述充氧增压装置用于将氧气增压至第五压力范围充入所述深潜呼吸器气瓶中。

28、进一步，所述混气增压装置包括混气气动泵和混气驱动气泵，所述混气气动泵用于为待充入所述深潜呼吸器气瓶的混合气体升压，所述混气驱动气泵用于为所述混气气动泵提供驱动气源。

29、进一步，所述充氧增压装置包括充氧气动泵和混气驱动气泵，所述充氧气动泵用于为待充入所述深潜呼吸器气瓶的氧气升压，所述混气驱动气泵用于为所述充氧气动泵提供驱动气源。

30、进一步，所述充气系统还包括充气防护箱，所述深潜呼吸器气瓶置于所述充气防护箱中。

31、在本发明深潜呼吸器气瓶的充配气系统中，根据欲配制的混合气体中各种气体所占比例计算每种气体的充气质量后，将相应质量的各种气体以相应的压力充入预混气瓶中，完成预混气瓶的相应混合气体的配制。本发明的充配气系统通过混合气体中各种气体的体积转化成质量配比完成预混气瓶中混合气体的配制，并保证各种气体能够以相应的压力顺利充入预混气瓶中，使配气过程不受压力、温度等环境因素的影响，从而保证配气精度更加准确，然后将预混气瓶中的混合气体以相应的压力充装到深潜呼吸器气瓶中，保证了深潜呼吸器气瓶中的混气精度。