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© 2017  Water World Diving Center. Designer by  Joseph Ho

潛水員的氣瓶在潛水時所攜帶的大量壓縮空氣如果沒有設備可以將壓縮空氣的壓力降低到與周圍的壓力相當時,這些高壓的壓縮空氣對潛水員而言是沒有用的。人體的呼吸器官對於吸入的空氣有壓力的限制,肺部週為能容許的空氣壓力差不可以超過2psi/0.14bar,事實上只要壓差有一點變化,都會造成呼吸困難。潛水員如果要在水中舒適的呼吸,供應之氣體則需要與周圍的壓力相當,這也是調節器的主要功能。調節器能將空氣從氣瓶中導出並將壓力降低到與周圍環境的壓力相同。

我們這裡所指的調節器就是所謂的“需求式調節器(demand regulators),它是藉由使用者簡單的吸氣與吐氣而自動開關,以供應空氣。這與一般商業性的潛水設備(空氣定量的流入潛水員的頭盔)不同,調節器只在潛水員吸氣時供應空氣,這比持續定量供應空氣的設備能節省許多的空氣。

傳統的調節器從一級頭處至少有四條附加管線,包括主要的二級頭、備用的二級頭、低壓BCD充氣管及可連接殘壓錶的高壓管,有些系統結合了備用的二級頭及BCD低壓充氣管,只有三條附加管線。

這裡所指的調節器也就是一般所謂的開放式水肺;吸入之空氣在吐氣時,直接排放到水中,而不會回到水肺系統中,開放式水肺比軍方或商業用的密閉式循環再呼吸水肺系統(clsed-circuit re-breather scuba)簡單而且便宜,因為氣瓶中的空氣量對於休閒無減壓潛水而言已經足夠,潛水員不需要使用昂貴而且複雜的密閉式循環呼吸水肺裝置。

現代調節器系統多半為半自動式、兩段減壓及單管設計,它們不只是把空氣從氣瓶中傳到潛水員的嘴中,它們還可以直接與儀表、浮力調整裝置及備用氣源連接。

材質

現代的調節器是由各種不同的材質所組成,大部分的一級頭及二級頭是由黃銅所製成,而內部的精密零件則由不鏽鋼、Tefion或其他材質所製成,橡膠是調節器及其他潛水用品最常使用的材料,矽膠則最常被使用在咬嘴上、排氣管及排氣閥上,塑膠、尼龍及其他合成材料也漸漸的被應用在調節器上,這些材料的優點是重量輕、成本低且抗腐蝕性強。

形式

調節器不像其他的潛水設備有許多不同形式,一般最常為休閒潛水員廣泛使用的調節器是單管二段減壓式調節器。

最早的調節器是雙管一段式調節器,這種形式的調節器是由單一的閥組所組成的,並且由此單一閥組直接將氣瓶的高壓氣體減壓至與環境相等的壓力,由於閥組必須在很大的壓差下運作,所以閥的孔口需小才能使調節器達到減壓的功能。這種早期的調節器,不但呼吸困難,也會因氣瓶壓力的改變而使效率改變。後來調節器發展到二段式閥組的形式;第一段閥組是能將氣瓶壓力降低,使壓力大小相當於週遭環境的壓力加上預設的居間壓力,第二段閥組則是將上述的壓力降低到與週遭相同的環境壓力,由於二段式調節器具有較大的孔口級較大的氣流量,而且空氣壓力穩定,因此在整個潛水的過程中,性能穩定,不會因氣瓶壓力的改變而改變。

雙氣管的調節器在1960年代很受歡迎,這種形式的調節器直接接在潛水員頭後方氣瓶的位置,像這樣的安裝方式具有以下的優點:

●咬嘴重量輕 ( 雖然雙氣管的咬嘴正浮力大,會有些許上揚的不舒適感 )

●在極冷的水域下不會有結冰現象

●潛水員臉部附近不會有氣泡產生

其缺點是:

●閥的位置通常高過於潛水員的胸部而增加了不必要的呼吸阻抗

●過多的氣管不易清潔保養,容易孳生細菌

●必須很費力的吐氣或必須從潛水員口中拿下咬嘴才能將咬嘴內的水排除

第一個單器管的調節器出現在1961年,由於此型單氣管調節器將二級頭放在與潛水員胸部相同的位置 ( 潛水員在正常的游泳位置狀況下 ),所以二級頭的空氣壓力與潛水員肺部的壓力相同。此型單氣管調節器比較容易清理,並且有一排水鈕可以簡化調節器的排水工作,使用此型單氣管調節器的潛水員在缺乏足夠的空氣來排除二級頭內的水時,潛水員可以很簡單得按下排水鈕,氣瓶中的空氣會經由排水鈕將二級頭中的水排除,在1970年代早期,雙氣管調節器已經很少使用在休閒潛水中了,煮要的原因是因為雙氣管調節器無法與殘壓錶一起使用,所以在殘壓錶成為潛水必備的安全配備後,雙氣管調節器也就慢慢的消失了。

一級頭的特點與如何選擇一級頭

要選擇調節器一級頭時,應注意的項目包含有:閥是如何感應壓力的變化、閥的形式、一級頭與氣瓶的連接方式及高壓出口與低壓出口的位置及大小。

●壓力感應機械結構

一級頭的壓力感應機械結構分為兩大類:活塞式及膈膜式。活塞式調節器的壓力感應是由外部水壓直接傳送至活塞(活塞式此類型一級頭的主要作動部份),隔膜式調節器的壓力感應則是由水壓傳送至一彈性隔膜,由隔膜內的連桿傳遞受壓後的運動來控制閥的作動。活塞式及膈膜式一級頭各有其優缺點,但是這些對使用者來說並不重要。

●閥的形式

不論是活塞式或隔膜式的一級頭都有平衡式與不平衡式的分別。不平衡式的閥操作會受到氣瓶壓力的影響,平衡式則不會;因此,平衡式閥可以使用較大的出口並且供應較多的空氣給使用者,這也是潛水專家推薦休閒潛水元購買具備平衡式閥的調節器的重要理由(經過特殊設計而具有相同功能的不平衡式調節器亦可)。

●連接器形式

每一個調節器的一級頭都有一個連結器可與氣瓶相接。目前北美、亞洲及許多歐洲地區的調節器都使用YOKE的形式。他是一種橫過氣瓶閥頂部,有YOKE螺栓的夾子型裝置,這種連接器需要靠壓力來使調節器與氣瓶出口密封。北美與歐洲地區所使用的氣瓶及調節器孔口的大小也有些微的差異,但這些差異可以藉由YOKE的使用來解決。有些歐洲地區的調節器及氣瓶使用DIN規格的連結器。DIN規格的調節器螺絲可以直接鎖入氣瓶閥,是比較安全的裝置,而且能承受較高的氣瓶壓力。大部分有DIN連結器的調節器都有選擇性的YOKE裝置可以直接鎖在一級頭,使調節器可以和傳統的氣瓶閥一起使用。

●高/低壓出口

大部分的調節器一級頭具有一或二個高壓出口及三個或三個以上的低壓出口。舊型式調節器的高低壓出口的尺寸大小相同,而新式的調節器則有較大的低壓出口及更大的高壓出口,這樣可以避免高壓與低壓出口有辨別上的困難,而且可以使用大容量的空氣管線。歐洲地區的調節器已經延用了這些尺寸標準,各種配件都可以很容易的與調節器相連接。有些調節器的一級頭高壓出口是在調節器的末端,位置與YOKE相對。某些調節器有二個高壓出口,位於相對的位置上,這樣位置可以讓使用者在安裝一級頭於氣瓶上時,可依個人喜好將低壓出口移至頂部或底部,均可讓高壓管越過肩膀或在肩部的下方(通常在左邊)。

●完全密封

有些調節器的一級頭是完全密封的,因此海水不會直接接觸到調節器的活塞或隔膜,海水的壓力是藉由介於二者之間的夾層而傳遞,夾層內密封著矽或酒精類的液體,藉由這些液體可將水壓傳送至活塞及隔膜。完全密封的一級頭具有兩個主要的優點:第一、可以防止鹽分、沉澱物及其他汙染物進入一級頭,可以降低一級頭內部的腐蝕及汙染物的形成,第二、可以防止閥組的機械裝置結冰,在冰冷的環境中是相當重要的,因為在極低的溫度之下一級頭很容易結冰。

●大流量低壓管

愈來愈多的調節器使用大流量的低壓管,因為圓面積=πX半徑平方,所以低壓管內部直徑的小量增加,會使管中的空氣流量大大的增加,可以形成一個大的空氣儲存區供二級頭使用。

活塞式一級頭與隔膜式一級頭的差異

活塞式一級頭與隔膜式一級頭有甚麼不同呢?這些不同點對潛水員在選擇調節器時有任何的影響嗎?

●活塞式一級頭與隔膜式一級頭在原理上有某些的不同。

●這些不同對於潛水員在選擇調節器時,不是主要的影響因素。

活塞式調節器與隔膜式調節器的工作原理如下圖,雖然有些調節器的運作方式與下圖中有些許不同,然而,大部份的活塞式及隔膜式調節器的工作原理與下圖中所示大致相同。

不同型式的調節器其操作的方法都各有其優缺點,其優缺點說明如下:

●活塞式調節器的活動零件通常比隔膜式調節器少,所以活塞式調節器成本較低、維護較快且容易。

●隔膜式一級頭的機械裝置本身有防水設計,可防止內部磨耗級污染物的產生,性能比較穩定。

●活塞式調節器如需大閥孔的設計比隔膜式調節器容易設計。

很明顯的,每一種設計的優點及缺點幾乎都是差不多的,這些優缺點對於設計者級修理人員的影響較大,對於使用者而言影響則較少。

至於潛水員購買調節器(無論他們使用哪一種型式的一級頭),能得到方便的服務才是最重要的。

平衡式一級頭與非平衡式一級頭的差異

大部份的專家建議休閒潛水員購買平衡式一級頭的調節器或與平衡式一級頭性能相似的調節器,原因為何?因為平衡式一級頭調節器可以提供較大的空氣流量及:

●在較深深度下,呼吸容易。

●可提供BCD及乾式防寒衣所需的空氣氣源。

●如果潛水員必須使用其他潛水員的備用氣源時,平衡式一級頭可以提供足夠兩個潛水員同時呼吸的氣源。另外,平衡式一級頭調節器不會因為氣瓶壓力的改變而影響呼吸,當氣瓶空氣壓力減少時,不會感到呼吸困難,平衡式與非平衡活塞式一級頭的運作方式如下圖,在了解這些說明圖時請同時注意:

●在非平衡式的一級頭中,氣瓶的壓力會迫使活塞打開,為了使活塞能夠容易得開啟,活塞閥口必須要小,相同得當氣瓶內部壓力慢慢的減小時,小的活塞閥口較易使中壓室內的壓力稍大,較易破使活塞回到關閉的位置;但如此將造成潛水時呼吸比較困難。

●平衡式閥的操作不受氣瓶壓力的影響,因為氣瓶壓力平均的施力在活塞柄上,而不是直接施力在開/關的位置上,因此孔閥可以較大(流量較大)。

有些製造商在非平衡式一級頭的設計中找出缺點加以改進,其中包括使用較大的活塞或使用特殊的平衡室……..等,使非平衡式一級頭性能與平衡式一級頭相當,這也是不錯的選擇;不過平衡式一級頭的維護比較容易,減易得非平衡式一級頭,如下圖所示,大部份已不在市場上銷售。

註 : 本資料編譯自

  1. The Encyclopedia of RECREATIONAL DIVIHG

( Published by PADI,1251 East Dyer Road#100.Santa Ana,CA92705-5605 USA )

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