| |
Drugostopenjski
regulator
Naloga
drugostopenjskega regulatorja je ta, da nam tlak v
nizkotlačni cevi prilagodi tlaku okolice ter nam tako
omogoča lahkotno dihanje tako pod vodo, kot na kopnem. Tudi drugostopenjski regulatorji
delujejo po podobnem principu kot prvostopenjski. Večina
regulatorjev deluje na principu sil, ki se pojavljajo na
različno velikih površinah, nekateri pa izkoriščajo
tlačne razlike v mehanizmu regulatorja (servo
regulatorji).
Kako
deluje drugostopenjski regulator?
Tlak
v nizkotlačni cevi je navadno okrog 9 barov + tlak
okolice. V regulatorju je ventil, ki ga odpira vzvod,
zapira pa vzmet. Če vzamemo, da je površina ležišča
ventila fi 5 mm ali 19.6 mm2, je potrebna sila za
zapiranje šobe 1.76 N ali 176 g. Silo vzmeti lahko na
nekaterih regulatorjih tudi nastavljamo s pomočjo gumba
(vzmet stiskamo ali popuščamo). Predpostavimo, da je
membrana regulatorja premera 60mm, se pravi ima površino
2827 mm2 ter če vzamemo, da je vzvod, ki odpira ventil
dolg 30mm, lahko izračunamo potreben podtlak za
odpiranje ventila. Potrebujemo še enačbo za moment, ki
se glasi M=F*r, kjer je M – moment (Nm), F – sila v
Newtonih (N) ter r – ročica v metrih (m). Silo, ki jo
potrebujemo za odpiranje je 1.76 N. Sila na koncu ročice
pa mora biti približno po enačbi F1*r1=F2*r2 ->
F2=(1.67*0.002)/0.03=0.111N. Iz tega lahko izračunamo
potreben tlak, da pri površini membrane 2827mm2 dosežemo
želeno silo 0.111N ali 11.1g. Z enačbo p=F/A dobimo
potreben tlak p = 39 Pa kar je enako tlaku, ki ga povzroči
vodni stolpec višine 39mm. Če regulator potopimo v
vodo tako, da je razlika med membrano in ustnikom 39mm
ali več, se bo regulator aktiviral ter začel dovajat
zrak. Če regulatorja nimamo v ustih se temu reče
"free flow". Seveda je sila potrebna za
aktiviranje regulatorja odvisna od regulatorja do
regulatorja. Jasno, manjša sila kot je potrebna za
odpiranje ventila, bolj komfortno bo dihanje. Večina
proizvajalcev navaja ta podatek kolikšna sila ali pa
podtlak so potrebni za aktiviranje regulatorja. Večina
boljših regulatorjev ima pot do ustnika izvedeno tako, da
je v obliki Venturijeve cevi. Venturijev efekt je pojav
ki temelji na Bernoullijevi enačbi za pline in pare, ki
se glasi p1+qmed ((w1^2)/2) = p2+qmed ((w2^2)/2) ali
(p1-p2)/Qmed=(w2^2 – w1^2) = h1 – h2 ali enostavneje
povedano, če plin izteka skozi šobo manjšega premera,
se mu zveča hitrost in pade tlak. Bernoullijeva enačba
tudi pravi, da je vsota vseh energij (energija lege +
tlačne + hitrostne) v vsakem prerezu na vsaki tokovnici
konstantna. Kako to izkoristimo v regulatorju? Enostavno, z oblikovanjem dela ustnika tako, da se zračni
tok med izhodom iz šobe ter izhodom iz ustnika vmes
rahlo stisne – zoži, s tem se mu poveča hitrost,
zmanjša se pa tlak v komori, ki dodatno pripomore k
odpiranju ventila ter nam tako olajša vdih. Zaradi tega
efekta se tudi regulator ne "ugasne", ko gre v
free flow. Venturijev efekt pa lahko reguliramo z
loputo, ki je v ustniku regulatorja.
Pri
servo regulatorjih je princip delovanja
nekoliko drugačen. Prvi del delovanja je podoben, ko
vdahnemo membrana aktivira vzvod, ki odpre ventil komore
iz katere uide zrak (za aktiviranje tega vzvoda je
potrebna zelo majhna sila), tlak v mehurčku pade, ta se stisne
in odpre šobe, skozi katere priteka zrak v ustnik. Ko
se tlak na membrano poveča ta sprosti vzvod in zapre
ventil. Mehurček
se napolni in tako zapre dovodne šobe. Prednost takšnih
regulatorjev je ta, da lahko dosegamo zelo velike
pretoke zraka ter visoko lahkotnost dihanja. Takšni
regulatorji nas dobesedno posiljujejo z zrakom. Imajo pa
to slabost, da so večinoma proti točni - up-stream izvedbe, se
pravi v primeru okvare se zaprejo. Taki regulatorji so
tudi podvrženi okvaram, ker so relativno komplicirano
narejeni ter potrebujejo posebno vzdrževanje ter
rokovanje.
Poleg
tega so tako prvostopenjski kot drugostopenjski
regulatorji v dveh izvedbah; balansirani ter
nebalansirani.
Kaj pomeni da je regulator balansiran?
Nič drugega kot to, da so sile potrebne za odpiranje
ter zapiranje ventilov ne glede na spremembe tlakov
vedno približno enake. To poveča udobje dihanja hkrati
pa poveča število delov regulatorja (dodatni bati,
komore itd.) ter hkrati tudi ceno.
Prve
stopnje so v glavnem narejene iz medenine oz. podobne
zlitine, ki jih nato površinsko obdelajo (kromirajo)
ali kako drugače zaščitijo. Razni drugi materiali,
kot so titan in podobne trgovski triki, razen cene ne
prinašajo kakih boljših izboljšav ter prednosti. Prednost titana
in drugih podobnih lahkih zlitin je
samo v teži ter trdnosti. Če pri 50kg opreme, 300g
manj odtehta tudi do 5x višjo ceno, pa mora presoditi vsak
sam.
Servisiranje
ter nastavitev regulatorjev ni mačji kašelj! To naj počnejo
pooblaščeni serviserji, če se pa sami lotimo tega,
nam mora biti popolnoma jasno, kaj počnemo ter čemu
služi kateri del. Prav tako pomembno pa je tudi, da
poznamo delovanje regulatorja.
Ali
daljša nizkotlačna cev zmanjšuje "dihalne"
lastnosti drugostopenjskega regulatorja? Odgovor je da,
ampak ne tako zelo, da bi predvladal pred prednostmi dolge cevi.
Kaj se dogaja pri daljši cevi? Pred vdihom (ko plin
miruje) je tlak v cevi enak v 0.5 m dolgi cevi ali pa v
10m dolgi cevi. Začetek vdiha bo torej enako lahkoten tako pri
dolgi kot pri kratki cevi. Ko se bo plin začel gibati
bo zaradi gibanja v cevi nastal upor, ki bo nekoliko
zmanjšal tlak na drugo stopenjskem regulatorju. Tukaj
govorimo o nekaj Paskalih, ki pa ne vplivajo bistveno na
lahkotnost delovanja regulatorja, le pretok se lahko
nekoliko zmanjša (ne bistveno). Pretoki skozi
regulatorje so narejeni s fantastičnimi rezervami. Za
poizkus lahko namestite komplet regulatorjev na jeklenko
ter pritisnete na gumb za aktiviranje druge stopnje in
spremljate padanje tlaka.
Pretok je fantastičen! Ni ga človeka, ki bi lahko
toliko dihal kot da regulator zraka. Zato je strah, da
bo z daljšo cevjo manjši pretok popolnoma neutemeljen!
|
|
