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Aufbau und Funktion Atemregler Erstellt vom VERBAND INTERNATIONALER TAUCHSCHULEN VIT (www.VIT-2000.de), abgewandelt von Unidive e.Vwww.VIT-2000.de Verantwortlich.

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1 Aufbau und Funktion Atemregler Erstellt vom VERBAND INTERNATIONALER TAUCHSCHULEN VIT (www.VIT-2000.de), abgewandelt von Unidive e.Vwww.VIT-2000.de Verantwortlich für den Inhalt: Werner Scheyer Jan Maier

2 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.

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

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

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

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

7 Zweistufige Einschlauchautomaten

8 Druckminderer 1. Stufe des Atemreglers * fälschlicherweise wird hier oft auch der englische Ausdruck balanciert verwendet. Membrangesteuert, nicht kompensiert Kolbengesteuert, nicht kompensiert Einfach, robust, Mitteldruck ab- hängig vom Flaschendruck Membrangesteuert, kompensiert * Kolbengesteuert, kompensiert * Mitteldruck zur 2. Stufe Hohe Luftlieferlei- stung, Mitteldruck unabhängig vom Flaschendruck

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

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

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

12 Funktionselemente Upstream Downstream Injektor (Ejektor,Venturi, Bypass)

13 Downstream-System 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. Federdruck Druck

14 Öffnungskraft von der Membrane Upstream-System 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! Druck

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

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

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

18

19

20 Wirbelinjektor (Fa. Mares) Bypassröhrchen Mitteldruck

21 Injektoreffekt in der ersten Stufe Druck- verlauf Bohrung zur Düse Mitteldruck zur 2. Stufe 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

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

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

24 Kolbengesteuerte erste Stufe Sherwood

25 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).

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

27 Kompensierte, kolbengesteuerte 1. Stufe Flaschen- druck Umgebungs- druck Mitteldruck zur 2. Stufe Kolben Dichtsitz Handrad Wasserkammer mit Stellfeder Sinterfilter

28 Membrangesteuerte, kompensierte 1. Stufe Umgebungs- druck Flaschen- druck Mitteldruck zur 2. Stufe Kompensations- kammer Sinterfilter Membran Wasserkammer mit Stellfeder

29 Kompensation durch Federn Xstream, Fa. POSEIDON Niederer Flaschendruck Hoher Flaschendruck Mittel- druck Umgebungs- druck Beweglicher HD-Sitz Membran Handrad Sinterfilter Dichtungskugel

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

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

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

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

34 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.

35

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

37 Pilotgesteuert

38 Finimeter mit Bourdonrohr Bourdonrohr (Rohrfedermesswerk): Flaches Metallrohr, welches sich bei Innendruck aufbiegt Direktanzeigendes Messwerk Messwerk mit Zahnsegment 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. Forderungen:

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

40 Atemregler Vereisung

41 Vereisung des Atemreglers 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!

42 Joule – Thomson - Effekt Abkühlung der Luft bei der Entspannung in der ersten Stufe C0C Temperaturabsenkung an der Drossel bar Druckdifferenz C00C Flaschentemperatur Inversionspunkt

43 Vereisung von Atemreglern Äußere Vereisung in der Wasserkammer Kälteste Stelle durch Entspannung 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. Innere Vereisung

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

45 Schutz gegen äußere Vereisung durch Gummikappe mit Ölfüllung Umgebungsdruck Gummikappe Ölfüllung

46 Schutz gegen äußere Vereisung durch Kolben und Hilfsmembran Umgebungsdruck Hilfsmembran Zusatzkolben

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

48 Sherwood: Sinterfilter nass und dicht!

49 Sherwood – Sinterfilter dicht? m Tiefe Rel. Mitteldruck (bar) Atemwegsdruck (mbar) 15 Ausatmung Einatmung Normgrenze 25 mbar Ist der Sinterfilter dicht, fällt der Mitteldruck, der Atemwiderstand steigt! Immer darauf achten, dass Luft am Gummistopfen ausperlt! Einsatzgrenze nach Norm

50 Geheimnisvolle Abkürzungen 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 Sie machen interessant, aber informieren sie auch?


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