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Aufbau und Funktion

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.

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  1. 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

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

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

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

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

  7. Zweistufige Einschlauchautomaten

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

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

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

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

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

  13. 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.

  14. Upstream-System Öffnungskraft von der Membrane Druck 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!

  15. Injektoreffekt (Ejektor) Einschwenkbare Prallplatte Unterdruck Maximale Injektorwirkung Druck Keine Injektorwirkung Unterdruck 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 Strömungsgeschwin-digkeit und der Dichte der Luft, in der Tiefe verstärkt er sich daher!

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

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

  18. Wirbelinjektor (Fa. Mares) Bypassröhrchen Mitteldruck

  19. Injektoreffekt in der ersten Stufe 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! Druck-verlauf Mares DFC-System

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

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

  22. Kolbengesteuerte erste Stufe Sherwood

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

  24. 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).

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

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

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

  28. 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.

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

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

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

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

  33. 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!

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

  35. „Pilotgesteuert“

  36. Finimeter mit Bourdonrohr 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 Messwerk mit Zahnsegment

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

  38. Atemregler Vereisung

  39. 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!

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

  41. 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.

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

  43. Schutz gegen äußere Vereisung durch Gummikappe mit Ölfüllung Umgebungsdruck Gummikappe Ölfüllung

  44. Schutz gegen äußere Vereisung durch Kolben und Hilfsmembran Umgebungsdruck Hilfsmembran Zusatzkolben

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

  46. Sherwood: Sinterfilter nass und dicht!

  47. Sherwood – Sinterfilter dicht? m Tiefe Rel. Mitteldruck (bar) 10 8 6 4 2 0 0 1020304050 Einsatzgrenze nach Norm Atemwegsdruck (mbar) 15 Ausatmung 0 1530 45 60 75 Einatmung Normgrenze 25 mbar Ist der Sinterfilter dicht, fällt der Mitteldruck, der Atemwiderstand steigt! Immer darauf achten, dass Luft am Gummistopfen ausperlt!

  48. 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. CBSConstant 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

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