Atemregler Aufbau und Funktion Erstellt vom VERBAND INTERNATIONALER

Atemregler Aufbau und Funktion Erstellt vom VERBAND INTERNATIONALER TAUCHSCHULEN VIT (www. VIT-2000. de), abgewandelt von Unidive e. V Verantwortlich für den Inhalt: Werner Scheyer (Scheyer@Foerderkreis-Sporttauchen. de) Jan Maier (jrmaier@gmx. net) Unidive

Atemregler Der Atemregler ist eine Baugruppe des Atemgerätes nach DIN EN 250, („Self Contained Underwater Breathing Apparatus“ SCUBA - Autonomes Unterwasser-Atemgerät). Seine Aufgabe ist: Den Taucher in jeder Tiefe und unter allen Bedingungen mit der nötigen Atemluft zu versorgen, mit geringst möglicher Atemarbeit und maximalem Atemkomfort.

Prinzipielle Funktion des Atemreglers Hier am Beispiel eines einstufigen Reglers Flasche mit Wasserschutzrohr und Sinterfilter Ventil

Zweistufige Einschlauchautomaten

Druckminderer 1. Stufe des Atemreglers Einfach, robust, Mitteldruck abhängig vom Flaschendruck Membrangesteuert, nicht kompensiert Membrangesteuert, kompensiert * Hohe Luftlieferleistung, Mitteldruck unabhängig vom Flaschendruck Kolbengesteuert, nicht kompensiert Kolbengesteuert, kompensiert * Mitteldruck zur 2. Stufe * fälschlicherweise wird hier oft auch der englische Ausdruck „balanciert“ verwendet.

Prinzipielle Funktion eines zweistufigen Atemreglers Erste Stufe Membran Öffnungen für Umgebungsdruck Wasserkammer Feder zum Einstellen des Mitteldruckschlauch zur zweiten Stufe

Membrangesteuerter Druckminderer Nicht kompensiert HD-Abgang mit Drossel Mitteldruck zur 2. Stufe Handrad Umgebungsdruck Flaschendruck Sinterfilter Dichtkegel Membrane Wasserkammer mit Stellfeder Stufe unter Druck, im drucklosen Zustand ist der Dichtkegel offen!

Kolbengesteuerter Druckminderer Nicht kompensiert Mitteldruck zur 2. Stufe Handrad Umgebungsdruck Flaschendruck Sinterfilter Wasserkammer mit Stellfeder Kolben mit Steuerbohrung

Funktionselemente Upstream Downstream Injektor (Ejektor, Venturi, Bypass)

Downstream-System Druck Federdruck Mit dem Druck öffnendes Ventil. Bei Überschreiten des eingestellten Druckes hebt der Dichtsitz ab, der Druck kann sich gefahrlos entspannen (Sicherheitsventil). Beim Atemregler muss ein solches Ventil vorhanden sein, um bei defekter ersten Stufe den Mitteldruckschlauch zu schützen.

Upstream-System Druck Öffnungskraft von der Membrane Gegen den Druck öffnendes Ventil. Bei Überschreiten des eingestellten Druckes schließt das Ventil immer stärker. Dieses System wird meist bei den ersten Stufen der nichtkompensierten, membrangesteuerten Atemreglern eingesetzt. Arbeitet auch die zweite Stufe nach diesem Prinzip, muss ein Sicherheitsventil vorgesehen werden!

Injektoreffekt (Ejektor) Unterdruck Druck Unterdruck Einschwenkbare Prallplatte Maximale Injektorwirkung Keine Injektorwirkung Ein aus einer Düse ausströmendes Medium reißt aus der Umgebung das dort vorhandene Medium mit und erzeugt so einen Unterdruck (z. B. Wasserstrahlpumpe). Beim Atemregler wird dieser Effekt ausgenutzt, um die Einatemarbeit zu vermindern. Der Injektoreffekt ist abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit und der Dichte der Luft, in der Tiefe verstärkt er sich daher!

Injektoreffekt Einatmung Durch Saugen erzeugter Unterdruck wird durch die Injektorwirkung so verstärkt, dass der Regler abbläst. große Atemarbeit wenig Atemarbeit Ohne Injektoreffekt Mit Injektoreffekt x Abblasen x Einsatzpunkt des Injektoreffektes Die Fläche ist ein Maß für die Atemarbeit!

Zweite Stufe (Lungenautomat) Luftdusche Wasserkammer Umgebungsdruck Membrane Mitteldruck Mundstück Injektoreffekt bei der Einatmung

Wirbelinjektor (Fa. Mares) Bypassröhrchen Mitteldruck

Injektoreffekt in der ersten Stufe Bohrung zur Düse Mitteldruck zur 2. Stufe Druckverlauf Durch den relativen Unterdruck an der Düse wird die Luft unter der Membran durch die Bohrung abgesaugt, der Mitteldruck fällt bei der Einatmung weniger ab! Mares DFC-System

Membrangesteuerter Druckminderer C A E B Kräfte auf die Membran bei D Zusätzliche Kräfte beim Abtauchen: A B C voller Flasche D fast leerer Flasche Bei gegen den Druck öffnenden Stufen steigt der Mitteldruck bei fallendem Flaschendruck! C* E*

Kolbengesteuerter Druckminderer E A Kräfte auf den Kolben bei Zusätzliche Kräfte beim Abtauchen: A C voller Flasche D fast leerer Flasche Bei mit dem Druck öffnenden Stufen fällt der Mitteldruck bei fallendem Flaschendruck! C* E*

Kolbengesteuerte erste Stufe Sherwood

Kompensation Prinzip eines unkompensierten Systems, hier Handwaschbecken! Kraft Druck Fläche Die Kraft zum Öffnen des Ablasses ist abhängig vom Wasserstand (=Flaschendruck) und von der Fläche (=Ventilöffnungsquerschnitt).

Kompensation Prinzip eines kompensierten Systems, hier Duschwanne! Kraft Fläche Die Kraft zum Öffnen des Ablasses ist unabhängig vom Wasserstand (=Flaschendruck) und von der Fläche (=Ventilöffnungsquerschnitt).

Kompensierte, kolbengesteuerte 1. Stufe Mitteldruck zur 2. Stufe Kolben Wasserkammer mit Stellfeder Handrad Umgebungsdruck Flaschendruck Sinterfilter Dichtsitz

Membrangesteuerte, kompensierte 1. Stufe Mitteldruck zur 2. Stufe Flaschendruck Umgebungsdruck Sinterfilter Kompensationskammer Membran Wasserkammer mit Stellfeder

Kompensation durch Federn Xstream, Fa. POSEIDON Umgebungsdruck Membran Mitteldruck Beweglicher HD-Sitz Dichtungskugel Handrad Sinterfilter Niederer Flaschendruck Hoher Flaschendruck

Kräfte bei nichtkompensierter 2. Stufe Kraft von der Membrane Drehpunkt Mitteldruck Federkraft Kraft durch Mitteldruck Im drucklosen Zustand wird die Dichtung stark auf den Dichtsitz gepresst.

Zweite Stufe (Lungenautomat) Luftdusche Wasserkammer Umgebungsdruck Membrane Mitteldruck Mundstück Injektoreffekt bei der Einatmung

Kräfte bei kompensierter 2. Stufe Kraft von der Membrane Drehknopf zur Veränderung des Ansprechdruckes Mitteldruck Kraft durch Mitteldruck in der Kompensationskammer Kraft durch Mitteldruck Feder Durch den durchbohrten Dichtkolben wirkt der Mitteldruck auf beide Seiten, in drucklosem Zustand wirkt nur der schwache Federdruck,

Kompensierte zweite Stufe (Lungenautomat) Luftdusche Wasserkammer Mundstück Membrane Injektoreffekt bei der Einatmung

Kompensation des Umgebungsdruckes Der Umgebungsdruck muss immer auf Kolben bzw. Membran der ersten und zweiten Stufe wirken können. Der Mitteldruck muss immer etwa 9 bar über dem Umgebungsdruck liegen, also um 1 bar pro 10 Meter steigen.

2. Stufe mit Steuerventil „pilotgesteuert“ Luftdusche Wasserkammer Mundstück Hilfskammer Steuerventil Mitteldruck Das Öffnen des Hilfsventils erfordert nur sehr geringe Kraft, das Hauptventil öffnet dann automatisch. Upstream-System: Sicherheitsventil erforderlich!

2. Stufe mit Hilfsventil Mundstück Membrane Mitteldruck Ruhephase, unter Druck Hauptventil Hilfsventil Hauptluftstrom Hilfsluftstrom Einatemphase Ausatemventil nicht dargestellt.

„Pilotgesteuert“

Finimeter mit Bourdonrohr (Rohrfedermesswerk): Flaches Metallrohr, welches sich bei Innendruck aufbiegt Forderungen: Drossel im Schlauchanschluss, beim Bersten des Schlauches dürfen max. 100 l/min bei 100 bar austreten Drehgelenk, Überdruckventil im Gehäuse, Anzeige 50% über dem Betriebsdruck, 50 bar-Bereich markiert. Direktanzeigendes Messwerk mit Zahnsegment

Finimeter mit Bourdonrohr (Rohrfedermesswerk): Flaches Metallrohr, welches sich bei Innendruck aufbiegt Zwievel für Drehgelenk

Atemregler Vereisung

Vereisung des Atemregler bläst meist ab! Starker Blasenschwall, Orientierungsverlust, Flasche schnell leer, Luft sehr kalt, Eispartikel in der Luft Unsicherheit, Panik, falsche Reaktionen Warum eigentlich? Man hat doch noch Luft, einen Partner, einen zweiten Atemregler! Letzte Maßnahme bei abblasendem Atemregler: Ab ca. 50 bar den Mitteldruckschlauch abknicken!

Joule – Thomson - Effekt Abkühlung der Luft bei der Entspannung in der ersten Stufe - 0 0 100 200 Druckdifferenz 400 500 bar 300 Inversionspunkt - 5 -10 -15 -20 -25 0 C Temperaturabsenkung an der Drossel 250 Flaschentemperatur 00 C

Vereisung von Atemreglern Äußere Vereisung in der Wasserkammer Kälteste Stelle durch Entspannung Innere Vereisung durch Feuchte aus der Flasche, ein Tropfen genügt! In den meisten Fällen genügt ein Eiskristall auf dem Dichtungssitz, der Kolben schließt später, der Mitteldruck steigt an, die 2. Stufe bläst ab.

Äußere Vereisung Membran- oder kolbengesteuerte Stufen? Wasserkammer x Abstand x Kälteerzeugung Je größer der Abstand zwischen Wasser und Kältequelle, umso besserer Schutz gegen äußeres Vereisen.

Schutz gegen äußere Vereisung durch Gummikappe mit Ölfüllung Umgebungsdruck Gummikappe Ölfüllung

Schutz gegen äußere Vereisung durch Kolben und Hilfsmembran Umgebungsdruck Hilfsmembran Zusatzkolben

Sherwood – CBS - System Überdruckventil (Gummistopfen) Sinterfilter Trockener Federstellraum Es muss darauf geachtet werden, dass immer Luft aus dem Überdruckventil austritt!

Sherwood: Sinterfilter nass und dicht!

Sherwood – Sinterfilter dicht? m Tiefe 0 10 20 Einsatzgrenze 30 nach Norm 40 50 Atemwegsdruck (mbar) 15 0 15 30 45 60 75 Rel. Mitteldruck (bar) 10 8 6 4 2 0 Ausatmung Einatmung Normgrenze 25 mbar Ist der Sinterfilter dicht, fällt der Mitteldruck, der Atemwiderstand steigt! Immer darauf achten, dass Luft am Gummistopfen ausperlt!

Geheimnisvolle Abkürzungen Sie machen interessant, aber informieren sie auch? VIVA Venturi Initated Vacuum (Venturiausgelöste Vacuumunterstützung). Anwendung des Injektoreffektes in der zweiten Stufe bei Scubapro. VAD Vortex Assisted Design (Wirbelunterstützte Ausführung) Anwendung des Injektoreffektes in der zweiten Stufe; Fa. Mares DFC Dynamic Flow Control (Dynamische Strömungsregelung) Anwendung des Injektoreffektes in der ersten Stufe. Fa. Mares. CBS Constant Bleed System ( Dauerndes Abblas System) Belüftung der Wasserkammer der ersten Stufe aus dem Mitteldruck bei Fa. Sherwood CW Kit Cold Water Kit, Zusatzausrüstung, um Atemregler kaltwassertauglich zu machen