Die erste Stufe ist der Teil des Atemreglers, der am Flaschenventil sitzt und den Flaschendruck auf einen gleichbleibenden Mitteldruck über dem Umgebungsdruck absenkt. Von ihr gehen alle gasführenden Leitungen der Ausrüstung ab. Wie sie das im Inneren tut, unterscheidet sich von Modell zu Modell erheblich — und diese Bauform entscheidet darüber, wofür ein Regler taugt.
Kolben oder Membran: die beiden Steuerprinzipien
Beide Bauarten lösen dieselbe Aufgabe mit verschiedener Mechanik. In der kolbengesteuerten ersten Stufe öffnet und schließt ein Kolben gegen eine kräftige Feder den Hochdrucksitz. Die membrangesteuerte Stufe arbeitet stattdessen mit einer dicken Membran, die über einen Stößel auf ein federbelastetes Ventil drückt; der Fachhändler Dive Right In Scuba beschreibt das als „a precision machined metal pin seated on a spring“, bei dem eine zweite Feder die Membran von der Gegenseite geschlossen hält.
Die Folgen sind nicht symmetrisch. Das Magazin Scuba Diving hält dem Kolben den einfacheren Aufbau und den größeren Querschnitt zugute, der „a larger volume of air to be supplied to the second stage“ erlaubt; die Membranstufe habe dagegen „a smaller diameter valve“ und mehr Einzelteile. Umgekehrt liegen beim Kolben mehr Bauteile im Wasser, was ihn nach derselben Darstellung „more susceptible to contaminants“ macht. Dive Right In Scuba ordnet dem Kolben die gleichmäßigere Leistung in großer Tiefe zu, der Membranstufe die größere Widerstandsfähigkeit gegen Vereisung und „fewer moving parts that can be impacted by internal corrosion“.
Wer daraus eine Rangfolge erwartet, wird enttäuscht: Scuba Diving nennt die Wahl ausdrücklich „a matter of personal preference“ und hält beide Bauarten für gut funktionierend.
Kompensiert — und warum „balanciert“ das schiefe Wort ist
Die zweite, für die Praxis wichtigere Unterscheidung betrifft nicht die Mechanik, sondern deren Abhängigkeit vom Flaschendruck. Die Schulungsfolien des Verbands Internationaler Tauchschulen sortieren erste Stufen deshalb nicht in zwei, sondern in vier Gruppen: membran- und kolbengesteuert, jeweils kompensiert und nicht kompensiert. Die nicht kompensierte Membranstufe fassen sie zusammen als „Einfach, robust, Mitteldruck abhängig vom Flaschendruck“, die kompensierte als „Hohe Luftlieferleistung, Mitteldruck unabhängig vom Flaschendruck“.
Dieselbe Unterlage merkt an, dass im deutschen Sprachgebrauch das englische „balanciert“ für kompensierte Stufen oft unzutreffend verwendet wird. Die englische Wikipedia beschreibt den Effekt so, dass eine kompensierte Stufe „automatically keeps a constant pressure difference between the interstage pressure and the ambient pressure“ hält, während eine unkompensierte „an interstage pressure which varies slightly as the cylinder pressure changes“ liefert. Den Preis dafür nennt sie gleich mit: Um diese Schwankung klein zu halten, bekommen unkompensierte Stufen eine kleine Hochdruckdüse — und damit eine geringere Höchstleistung.
Im Neugerätemarkt ist die Frage weitgehend entschieden. Scuba Diving hält fest: „all diaphragm regulators in production are balanced.“ Dive Right In Scuba nennt unkompensierte Membranstufen heute selten und ordnet dem kompensierten Kolben höhere Kosten gegenüber derselben Baureihe in unkompensierter Ausführung zu.
Die trockene Federkammer
Entscheidender als Kolben oder Membran ist für kaltes und schwebstoffreiches Wasser, ob der Steuermechanismus überhaupt mit Wasser in Berührung kommt. Bei der Membranstufe liegt nach Scuba Diving nur eine Seite der Membran samt Vorspannfeder im Wasser, alles übrige ist abgeschottet. Die englische Wikipedia nennt für die Abdichtung der Federkammer zwei Wege: „a soft secondary diaphragm and hydrostatic transmitter“ oder eine Füllung mit Silikon, Alkohol oder einem Glykol-Wasser-Gemisch. Für Kolbenstufen führt sie Silikonfett in der Federkammer auf; die Schulungsfolien nennen zusätzlich eine Gummikappe mit Ölfüllung oder einen Kolben mit Hilfsmembran — und als Grundsatz, dass ein größerer Abstand zwischen Wasser und Kältequelle den besseren Schutz gibt.
Vereisung hat zwei Richtungen
Die Schulungsfolien trennen innere und äußere Vereisung, und das ist eine nützliche Trennung. Innen gefriert Feuchtigkeit, die aus der Flasche kommt; ein Tropfen genügt, und ein einziger Eiskristall auf dem Sitz kann den Kolben am Schließen hindern. Dann steigt der Mitteldruck, und die zweite Stufe bläst ab. Außen entsteht Eis am kältesten Punkt der Wasserkammer, weil das Gas bei der Entspannung stark abkühlt.
Die englische Wikipedia setzt die Temperaturmarke bei „less than 5 °C“ für Wasser, das in Berührung mit dem Regler gefrieren kann, und beschreibt den Ausgang deutlich: Eis kann Feder oder Membran blockieren, und das daraus folgende Abströmen kann eine Flasche „within a minute or two“ leeren. Sie fügt eine unbequeme Beobachtung an — „the modern trend of using plastics to replace metal components in regulators encourages freezing“. Die deutschsprachige Wikipedia weist darauf hin, dass es „keine festen Vorgaben“ gibt, ab wann ein Hersteller eine erste Stufe als kaltwassertauglich deklarieren darf, und dass auch solche Regler bei hohem Durchfluss vereisen können. Welche Kennzeichnung die Norm vorsieht, steht im Eintrag zum Atemregler; dass die Bauart allein die Kaltwassereignung nicht entscheidet, im Eintrag zum Lungenautomaten.
Abgänge, Anschluss, Material
Nach der deutschsprachigen Wikipedia hat jede erste Stufe „mindestens einen Mitteldruckanschluss (MD; englisch LP für Low Pressure)“ und „mindestens ein Hochdruckabgang (HD; englisch HP für High Pressure)“. Die englische Wikipedia nennt die Gewinde: Hochdruckabgänge 7/16 Zoll UNF, Mitteldruckabgänge üblicherweise 3/8 Zoll UNF, bei einzelnen Modellen 1/2 Zoll UNF für die primäre zweite Stufe. Scuba Diving ergänzt, dass manche Modelle einen Mitteldruckabgang mit größerem Durchfluss ausdrücklich für leistungsstarke zweite Stufen vorsehen. Was die Zahl der Abgänge für den Aufbau der Ausrüstung bedeutet, führt der Eintrag zum Lungenautomaten aus.
Für den Flaschenanschluss nennt die deutschsprachige Wikipedia den DIN-Gewindeanschluss nach DIN EN 144-2/3 und ISO 12209-2 und den INT-Bügelanschluss nach ISO 12209-3; die englische Wikipedia ordnet dem Bügel eine Höchstbetriebsdruckstufe von 240 bar und dem Gewinde bis 300 bar zu. Die Einzelheiten dazu stehen im Eintrag zum Flaschenventil. Als Werkstoffe führt die deutschsprachige Wikipedia „verchromtem Messing, rostfreiem Edelstahl oder Titan“ auf.
Als Tauchlehrer rate ich beim Kauf in dieser Reihenfolge: erst die Zahl und Lage der Abgänge, weil sie festlegt, welche Konfiguration überhaupt möglich ist; dann die Freigabe für kaltes Wasser, weil sie in deutschen Seen praktisch immer gebraucht wird; und erst zuletzt Kolben oder Membran. Die Bauform ist die Frage, über die am Steg am längsten geredet wird, und die von den dreien den kleinsten Unterschied macht.
Quellen
- Verband Internationaler Tauchschulen / Unidive e. V.: Atemregler — Aufbau und Funktion — die vier Bauformen, kompensiert gegen nicht kompensiert, die Begriffsanmerkung zu „balanciert“, Sinterfilter und Drossel, innere und äußere Vereisung
- Scuba Diving: How a Scuba Diving Regulator’s First Stage Works — Kolben gegen Membran, Querschnitt und Luftmenge, Abschottung gegen Wasser, Mittel- und Hochdruckabgänge
- Dive Right In Scuba: Diaphragm vs. Piston Scuba Diving Regulators — Mechanik beider Bauarten, Tiefenverhalten, Vereisung, Wartungsaufwand
- Wikipedia (englisch): Diving regulator — Kompensation, Hochdruckdüse, Abdichtung der Federkammer, Gewinde der Abgänge, Druckstufen von Bügel und Gewinde, Vereisung unter 5 °C
- Wikipedia: Atemregler — Bezeichnung und Mindestzahl der Abgänge, Normen für DIN- und INT-Anschluss, Werkstoffe, fehlende Vorgaben für die Kaltwasserkennzeichnung
Zur Quellenlage: Für die Bauformen der ersten Stufe liegt keine Norm- und keine Verbandsstandardfundstelle vor. Die vier herangezogenen Darstellungen sind eine Schulungsunterlage eines Tauchschulverbands, ein Tauchmagazin, der Blog eines Fachhändlers und zwei Wikis; der Vier-Verbände-Maßstab ist nicht erfüllt, weil CMAS, SSI, PADI und TDI zu Kolben- und Membransteuerung nichts Veröffentlichtes beitragen. Die Schulungsfolien sind nur in der frei zugänglichen Vorschau wiedergegeben, nicht vollständig. Welche Bauart für welchen Einsatzbereich vorzuziehen ist, gehen die Darstellungen auseinander: Der Fachhändler ordnet jeder Bauart eigene Stärken zu, das Magazin hält die Wahl für eine Frage der Vorliebe. Der Normtext DIN EN 250 liegt dieser Darstellung nicht zugrunde. Zahlen zu Luftlieferleistung, Atemarbeit oder Standzeiten einzelner Bauformen nennt keine der Fundstellen; der Eintrag nennt deshalb keine.
