Mechanisch Dampfen…

…ist keine Challenge

Nachdem wieder (angeblich*) ein „explodierender“ Akkuträger die Presse durcheinandergewirbelt hat, wird an vielen Stellen darüber philosophiert, dass das Dampfen mit mechanischen Akkuträgern ein unkalkulierbares Risiko und eigentlich viel zu gefährlich ist.

Das ist Quatsch! Und deshalb hier ein kleiner Leitfaden zum mechanischen Dampfen samt Erklärung, weshalb es einen nicht zerreißt.

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Geschichtliches

Am Anfang war… das ungeregelte und mechanische Dampfen. Zumindest sahen die ersten patentierten Entwürfe für Vaporizer keine konkrete Regelung vor, sondern lediglich eine Stromversorgung.

Die ersten in die Praxis umgesetzten und auch für die Produktion entworfenen kombinierten Vaporizer waren dann aber doch mit einer Regelung und teilweise mit Zugschaltern ausgestattet. Die eigentliche Entwicklung des E-Dampfens fand dann aber mit ungeregelten, mechanischen Akkuträgern statt. Sehr viel im Selbstbau, denn das Bauen eines Akkuträgers ohne Elektronik ist ausgesprochen simpel. Es spielte in den Anfangszeiten auch keine große Rolle, wenn als Taster handelsübliche Taster aus dem Elektro-Zubehör verwendet wurden, weil mit sehr hohen Widerständen und geringer Leistung konsumiert wurde. Ein bis zwei Ampere waren normal, und die macht auch ein Microtaster geraume Zeit mit. Trotzdem wurden auch zu Beginn schon eigene Taster oder Tasterfunktionalitäten konstruiert.

Die ersten, auf dem Markt wirklich verbreiteten geregelten Akkuträgern waren die ProVari und die Lavatube. Hier konnte die Ausgangsspannung geregelt werden. Explizite Schutzschaltungen gab es da aber auch noch nicht. Der Schutz bestand darin, die Leistung zu begrenzen und nur relativ große Widerstände bei den Atomizern zu befeuern.

Nach und nach kamen dann immer mehr geregelte Akkuträger auf den Markt, die schließlich auch eine Einstellung der Leistung ermöglichten. Man konnte wählen, mit wie viel Watt man dampfen möchte (oft nur bis zu 15, teilweise sogar 20 und für die ganz Wahnsinnigen kamen AT mit bis zu 25 Watt auf den Markt). Eine „magische Grenze“ war seinerzeit aber auch der Atomizer-Widerstand… und lag so bei 1.2 bis 1.3 Ohm. Drunter ging nicht.

Das war aber auch die Blütezeit der mechanischen Akkuträger, weil der Wunsch nach höheren Leistungen da war und von den Philippinen das DL-Dampfen herüberschwappte. Weil geregelte AT dafür nicht taugten und es auch keine Fertig-Atomizer mit Widerständen unterhalb der erwähnten „magischen Grenze“ zu haben waren (üblich waren eher um die 2.0 Ohm plus/minus ein bisserl), erlebten die Selbstwickler in Verbindung mit mechanischen AT einen Boom. Es wurde „subohm“ gewickelt. Damit waren Widerstände unterhalb von einem Ohm gemeint. 0.8 Ohm war schon was. Mit der Ausgangsspannung von 3.7 Volt waren da 17 Watt möglich. Für 30 oder mehr Watt musste man dann noch geringere Widerstände wickeln… so 0.4 bis 0.5 Ohm. Zu dieser Zeit war die Angelegenheit auch nicht ganz ungefährlich (obwohl es auch damals kaum zu erwähnenswerten Unfällen kam), denn nur die wenigsten Akkus (in der Regel 18650er Zellen) waren in der Lage, mehr als acht Ampere zu stemmen… also auf längere Zeit betrachtet. Solche „starken“ Akkuzellen kamen erst nach und nach auf den Markt und wurden dann natürlich gerne genutzt. 20 Ampere war eine gute Leistung und 30 Ampere schon Spitze. Damit konnte man dann 0.15 Ohm Wicklungen ohne Überlastung befeuern und war bei über 100 Watt angekommen.

Der Boom der mechanischen AT hatte aber auch noch andere Gründe. So wurden diese, meist röhrenförmigen Akkuträgern immer schicker designt. Es gab da echte Kunstwerke… man war halt nicht darauf angewiesen, irgendwo noch Platz für eine Regelelektronik einzuplanen.

Die Dampfer der ersten Jahre haben jedenfalls überlebt… denn das mechanische Dampfen ist, wenn man ein paar Dinge beachtet, nicht gefährlich. Idioten gab es auch immer wieder mal… ich erinnere mich noch an einen, der mit zwei gestackten (in Reihe geschalteten) Akkus, die vier Ampere abkonnten, eine 0.1 Ohm Wicklung betrieben hat… wo dann, wegen der enormen Hitzeentwicklung und dem beim Tasten entstehenden Lichtbogen der Taste „festgeschweißt“ ist und dem der Akku dann ausgaste. Wobei… das war ne geschlossene Röhre… und es sah aus wie ein Goldregen zu Silvester (allerdings zischte das schon etliche Minuten) und nicht wie eine explodierende Rohrbombe. Der hatte aber den Verdampfer in dem Moment nicht im Mund. Wäre auch gar nicht gegangen, weil der ganze Kram zu dem Zeitpunkt schon viel zu heiß war.

Die „normalen” Dampfer haben sowas aber eher vermieden. Die haben sich mit der Materie und den dahinter stehende physikalischen Gesetzen ein wenig beschäftigt, was ihnen solche Ereignisse ersparte.

Grundlagen

Wichtigste Grundlagen für das mechanische Dampfen sind Grundkenntnisse des Ohm‘schen Gesetzes und das Wissen um die Fähigkeiten von Akkuzellen.

Ich werde das hier jetzt wirklich sehr vereinfacht darstellen… niemand muss Physik studieren oder eine Ausbildung als Elektrotechniker machen, um sicher mechanisch Dampfen zu können.

Unsere Atomizer funktionieren mittels Erhitzung eines Teils des Liquids, was zu einer Verneblung führt. Das Liquid wird durch eine Heizwendel erhitzt, bei der elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Fließt Strom durch einen Leiter, so muss er einen elektrischen Widerstand „überwinden“. Dabei wird ein Teil der elektrischen Energie in Wärmeenergie umgewandelt.

Die grundlegenden Formeln für das Verständnis und den grundlegenden Betrieb mechanischen Dampfens sind diese:

U steht für die Spannung in Volt

R steht für den elektrischen Widerstand in Ohm

I steht für die Stromstärke an Ampere

P steht für die Leistung in Watt

Wer eine bestimmte Leistung für das Dampfen nutzen möchte, muss aus der zur Verfügung stehenden Spannung und der gewünschten Leistung den erforderlichen Widerstand des Atomizers berechnen, denn nur diesen können wir beim mechanischen Dampfen beeinflussen (gut, man kann durch Stacking, also die Reihenschaltung von Akkuzellen auch noch die Spannung erhöhen… das soll uns hier aber nicht interessieren).

Die Formel dafür lautet

Das sind alles ganz einfache Rechnungen, die man im Kopf durchführen kann… oder es der Taschenrechner-App im Smartphone überlässt.

Nun stellt sich ganz schnell die Frage, welche Spannung man denn nun in die Formeln einsetzen sollte. Die Ladeschlussspannung der Akkus liegt bei 4.2 Volt. Die Nennspannung bei 3.7 Volt. Welchen Wert also wählen?

Die 4.2 Volt sind eher theoretischer Natur. Nach Benutzung im Leerlauf hält der Akku diese Spannung nur recht kurze Zeit. Unter Last, also wenn man „feuert“ sackt die Spannung ohnehin, je nach Widerstand, ab, so dass man am besten mit 3.7 Volt rechnen kann.

Ein wichtiger Wert, vor allem für die Sicherheit, ist aber auch die Stromstärke (I in Ampere). Eine Akkuzelle ist für eine bestimmte maximale Stromabgabe konzipiert / „freigegeben“.

Hier werden meist zwei Werte für Akkus angegeben: die maximale konstante Stromabgabe und die maximale gepulste Stromabgabe.

Man sollte hier immer den Wert für die konstante Stromabgabe betrachten, denn auch wenn wir nur kurzzeitig auf den Feuerknopf drücken… ein paar Sekunden wird Strom gezogen, was eher der konstanten Stromabgabe entspricht.

Haben wir uns also für einen Verdampfer-Widerstand entschieden, müssen wir immer ausrechnen, welcher Strom fließt. Das Ergebnis muss unterhalb der Herstellerangaben für die maximale konstante Stromabgabe liegen.

In der Praxis ist man damit dann auf der sicheren Seite, zumal im mechanischen Akkuträger selbst, im Atomizer und bei der Verbindung zwischen Akkuträger und Atomizer immer noch Übergangswiderstände vorhanden sind. Die kann man zwar minimieren, aber da sind sie immer (da lutscht man die berühmten Volt-Dropse).

Womit eine Akkuzelle überhaupt nicht kann, ist der Kurzschluss. Mit der Wicklung selbst bekommt man das kaum hin, es sei denn, man macht mit einem 1-Millimeter Edelstahldraht nur eine Windung. 😉

Risiko: Kurzschluss

Größer ist das Risiko, dass irgendwo im Atomizer ein Kurzschluss entsteht. Das kann z.B. geschehen, wenn man die Drahtenden nicht ausreichend kurz abschneidet und der Draht vom Pluspol beim zusammengeschraubten Atomizer Kontakt zum Atomizer-Gehäuse bekommt, der in der Regel den Minuspol darstellt (Masse). Es kann aber auch geschehen, dass ein abgeknipstes Stück Draht irgendwo ins Wickeldeck fliegt und da dann im Betrieb irgendwann einen Kurzen verursacht.

Wichtig ist also beim Wickeln, den Widerstand nicht nur vom geöffneten Atomizer zu bestimmen, sondern auch wenn er komplett zusammengesetzt ist.

Das Vermeiden von Kurzschlüssen ist ein ganz wesentlicher Faktor bei der Sicherheit.

Akkuzellen

Aber auch der Umgang mit den Akkuzellen. Extrem günstige Angebote von vermeintlichen Markenakkus sollten immer ein Warnsignal sein. Im günstigsten Fall erwischt man eine Fälschung, die nur eine geringere Speicherkapazität hat. Ärgerlich, aber noch ungefährlich. Sehr oft aber kommen da eher minderwertige Zellen zum Einsatz, die nicht die eigentlich versprochene maximale Stromabgabe erlauben. Dann kann es riskant werden.

Also… Markenakkus aus seriösen Quellen. Muss!

Man sollte die Zellen auch nicht tiefentladen. Akkuhersteller nennen hier die Entladeschlussspannung. Diese sollte nicht unterschritten werden. Nun gibt es beim mechanischen Dampfen keine „Anzeige“ für den Ladestand… aber in der Regel liegt die Entladeschlussspannung so um die 2.5 Volt… und so weit dampft das keiner runter. Da kommt fast nix mehr. Wer gerne so um die 30 Watt dampft, der wickelt seinen Atomizer auf 0.45 Ohm. Bei 2.5 Volt erreicht man aber nur noch knapp 14 Watt. Das merkt man. In der Regel merkt man als 30-Watt-Dampfer spätestens bei einem Abfall auf 20 Watt, dass der Akku dringend getauscht werden muss. Da ist man dann bei 3 Volt Restspannung.

Ein tiefentladener Akku kann(!), muss aber nicht(!) Schaden nehmen. Ist einem das passiert und man gehört zu den eher vorsichtigen Dampfern, sortiert man die Zelle aus.

Nicht zu unterschätzen ist auch eine Beschädigung durch Stöße. Fällt der Akku aus einer gewissen Höhe auf festen Boden und kommt dabei auch noch unglücklich auf, so kann es im Inneren zu Beschädigungen kommen. Dellen sind ein guter Hinweis darauf… aber auch ohne Dellen besteht die Möglichkeit. Auch hier gilt: Im Zweifelsfall, wenn man wirklich sichergehen will, eher aussortieren.

Eine Beschädigung der Kunststoffummantelung sollte man auch nicht abwinkend ignorieren. Das kann vorkommen (bei mir in 10 1/2 Jahren noch nicht passiert)… dann muss man den Akku aber nicht unbedingt in die Tonne treten. Man kann ihn auch neu einkleiden. Dazu gibt es eine tolle Anleitung in der Nebelkrähe: Des Akkus neue Kleider.

Wenn sich ein Akku beim Laden oder bei der Benutzung „seltsam“ verhält, sollte man auch genauer hinschauen. Z.B. wenn er beim Laden extrem heiß wird oder wenn die Kapazität von jetzt auf gleich abgenommen hat… solche Sachen halt.

Im Zweifelsfall immer aussortieren!

Passende(!) Hardware

Ein weiterer Faktor für die Sicherheit ist anständige und passende(!) Hardware.

Rein mechanische Akkuträger erscheinen zunächst als sehr simple Konstruktionen. Anfangs war dem sicherlich auch so, aber mit wachsenden Ansprüchen an die Leistungsfähigkeit, weil man halt mehr wollte, stiegen auch die Ansprüche.

Der Taster der Einheit ist hier schon einmal sehr wichtig. Einerseits sollte er so konstruiert sein, dass er mit möglichst minimierten Spannungsverlusten daherkommt. Das hat den Vorteil, dass man nicht noch zusätzlich am Widerstand der Wicklung „sparen“ muss, um auf die gewünschte Leistung zu kommen. Außerdem ist die Nutzungsspanne der Akkuzelle etwas größer. Außerdem führen Übergangswiderstände im Taster zu einer Erhitzung… und bei 10, 20, 30 Ampere kann das ganz schön heiß werden.

Das sind aber eher Komfort-Optimierungen. Wirklich wichtig für die Sicherheit ist die Möglichkeit, den Taster gegen versehentliches Feuern zu schützen. Wie das geschieht, hängt von der Konstruktion des Tasters und vom Ideenreichtum des Konstrukteurs ab. Ein versenkter Taster (meist nur beim sogenannten „Popo-Taster“, also dem Taster am Ende einet Tube) ist das Minimum. Hat den Vorteil, dass man den AT abstellen kann, ohne dass er ungewollt feuert. Auch in der Hosentasche kann es etwas bringen, ist aber nicht „unfehlbar“. Je nach Füllstand und Stückgut in der Hosentasche kann es trotzdem zum Feuern kommen. Außerdem ist nicht jeder glücklich mit solchen versenkten Tastern, da es die Betätigung eher einschränkt oder etwas umständlich macht.

Viele gute mechanische Akkuträger haben eine andere Sperrfunktion, mit der das Drücken des Tasters mechanisch blockiert wird. Hier ist man auf der wirklich sicheren Seite (abgesehen vom Faktor „Mensch“, der die Sperre natürlich auch aktivieren muss, sofern erforderlich).

Noch viel wichtiger ist das Vorhandensein einer Möglichkeit zur Entgasung. Wenn eine Akkuzelle eher spektakulär ihr leben aushaucht, dann kommt es zu einer Entgasung. Heiße Gase entweichen unter hohem Druck aus der Zelle. Dies geschieht konstruktionsbedingt überwiegend am Pluspol. Ein Akkuträger der nun ziemlich „dicht“ ist, bietet dem Gas dann keine Möglichkeit zu entweichen, der Druck im AT steigt und er kann förmlich explodieren. Wie eine kleine Rohrbombe.

Entgasungsöffnungen

Aus diesem Grund weisen gute Akkuträger Entgasungsöffnungen / Entgasungslöcher auf, durch welche der Druck im seltenen „Katastrophenfall“ entweichen kann. Auch hier sieht man, wie durchdacht die Konstruktion ist. Ist die Akkuzelle in den AT quasi hineneingequetscht, bleibt also zwischen Zelle und Akku schon unter normalen Bedingungen kaum noch Platz, dann kommt es auch nicht mehr auf die Entgasungslöcher an. Der mangelnde Platz verhindert, dass ausreichend Gas entweichen kann… und Akkus blähen sich beim Durchgehen gerne auch noch auf, was sie dann zum „Korken“ werden lässt.

Häufig befinden sich bei röhrenförmigen Akkuträgern (Tubes- die Entgasungslöcher am unteren Ende des AT. Weil die Entgasung überwiegend am Pluspol des Akkuträgers stattfindet, ist es sinnvoll den Akku quasi „auf dem Kopf stehend“, also mit dem Pluspol am unteren Akkudeckel einzulegen… sofern(!) es die Konstruktion zulässt.

Die andere Seite des Akkuträgers“ sollte man aber auch nicht vernachlässigen. Auch hier gelten die „Komfortaussagen“ zu den Übergangswiderständen, aber wichtig für die Sicherheit ist auch hier die Konstruktion. Am Anschluss für den Atomizer (meist ein 510er-Aschluss) kommen sich Plus- und Minuspol am nächsten. Ein Nadelöhr, das gut konstruiert sein muss. Die beiden Polbereiche des Anschlusses müssen vernünftig voneinander isoliert sein. Und es sollte auch eine gewisse mechanische Stabilität vorhanden sein.

Außerdem muss der Anschluss des Atomizers auch zum Anschluss des Akkuträgers passen. Damit meine ich nicht, dass beide ein 510er Gewinde aufweisen müssen, sondern dass beim Verbinden auch wirklich der Minuspol nur mit dem Minuspol und der Pluspol nur mit dem Pluspol in Berührung kommt. Weist der Akkuträger einen großen und horizontal ausgedehnten Mittelpin aus und steht der Mittelpin des Atomizers nicht über, so kann es hier zu Kurzschlüssen kommen. Das muss schlicht passen. Und man MUSS aufpassen.

Besondere Achtsamkeit bei Hybrid-AT

Eine Besonderheit sind sogenannte „Hybrid-Akkuträger“. Bei diesen gibt es keinen Mittelpin. Der Mittelpin des Atomizers bekommt bei diesen Akkuträgern direkten Kontakt mit der Akkuzelle. Hier muss(!!!) der Mittelpin wirklich ausreichend weit aus dem Anschluss des Atomizers herausragen, ansonsten… Kurzer mit den eben erwähnten „Nebenwirkungen“.

Aus diesem Grund empfehle ich wirklich nur erfahrenen und sorgsamen Dampfern die Nutzung solcher Akkuträger. Einem Einsteigen würde ich grundsätzlich erst einmal davon abraten.

Ist was seltsam? Vorsicht!

Dampft man mechanisch, sollte man auf „seltsames“ Verhalten der Kombination achten.

Kommt kein Dampf, dann stimmt was nicht. Der Akku kann tot oder mächtig entladen sein. Das ist dann harmlos.

Die Wicklung oder der Atomizer kann defekt sein. Das ist dann meist auch harmlos (allerdings sollte man den Atomizer dann runterschrauben, denn lose Drahtenden oder gelöste Einzelteile des Atomizers können durch Bewegung so unglücklich landen, dass sie einen Kurzen verursachen).

Es kann auch mal der Taster spinnen. Es spricht nichts dagegen, es noch einmal mit dem Feuern zu versuchen (dabei nicht unbedingt die halbe Kombi in den Hals stecken). Es sei denn!!! Es sei denn, der AT ist warm, ziemlich warm… oder heiß. Dann ist die Kacke nämlich am Dampfen. Hier liegt häufig ein Kurzschluss vor. Dann keinesfalls zögern und das Gerät so ablegen, dass man weder selbst, noch dritte bei einem Durchgehen des Akkus gefährdet werden kann und man eine Brandgefahr sicher vermeidet.

Das klingt jetzt dramatisch, ist aber eine wirklich seltene Erscheinung. Meinen ersten mechanischen Akkuträger habe ich im Juni 2012 in Betrieb genommen. Und ich war und bin noch immer überzeugter „Mechaniker“. Mir ist in der gesamten Zeit noch nicht eine einzige Akkuzelle unbeabsichtigt ausgegast (beabsichtigt schon… das dann unter sicheren Bedingungen als Experiment). Aber es kann natürlich vorkommen. Und wenn man dann unachtsam ist, kann es schon schlimme Folgen haben. Das Risiko dafür ist aber, wenn man die hier genannten Punkte beachtet, ausgesprochen gering. Man kann auch beim Scheißen vom Blitz erschlagen werden. Trotzdem kommt man um den Stuhlgang nicht herum. 😉

So, viel Information… langer Text… und nun hält vielleicht gerade deswegen mancher das mechanische Dampfen doch wieder für sehr gefährlich (ich bin sicher, Radfahren ist gefährlicher) und meint, man müsse „mechanisches Dampfen“ erst ewig lang studieren.

NEIN! Ist nicht so! Das ist hier nur so ausführlich, um möglichst viele Eventualitäten abzudecken.

Und drum hier

tl;dr

• Man sollte sich mit dem Ohm‘schen Gesetz etwas vertraut machen, zumindest aber die wichtigsten Formeln kennen:

• Die Akkuzelle muss die errechnete Stromstärke als konstante maximale Stromabgabe verkraften (Datenblatt/Herstellerangabe)
• Deshalb: NIEMALS Akkuzellen aus dubiosen Quellen, sondern nur im seriösen Handel erwerben, um nicht auf Fälschungen hereinzufallen. Fantastisch guten Leistungswerten bei eher unbekannten (oder für lange Nasen bekannten) Herstellern generell misstrauen.
• Bei Beschädigungen, seltsamen Verhalten, nach Tiefentladung oder anderen ungewöhnlichen Umständen im Zweifelsfall den Akku nicht weiter nutzen, sondern entsorgen.
• Nach dem Wickeln unbedingt den Widerstand messen. Auch und vor allem im betriebsbereiten, zusammengeschraubten Zustand.
• Kurzschlüsse vermeiden!
• Mechanischen Akkuträger sorgfältig auswählen, auf die passende Konstruktion achten und ihm etwas Pflege / Wartung zukommen lassen.
• Akkuträger und Atomizer müssen zueinander passen. Ganz besonders beim 510er Anschluss (wie ist der Pluspol gelagert, schaut er weit genug heraus… Hybrid-AT als Anfänger eher meiden und doppelt und dreifach sorgfältig sein).
• Akkuträger bei Transport unbedingt gegen versehentliches Feuern sichern.
• „Spinnt“ die Kombi, verhält sich aber ansonsten unauffällig (keine Geräusche, keine Erhitzung etc.): auf Fehlersuche begeben. Verhält sie sich auffällig (Zischen, starke Erhitzung etc.): sicher ablegen und abwarten… keinesfalls mit Gewalt weiter versuchen, damit zu dampfen.

Beachtet man diese Punkte und ermahnt man sich selbst ab und an, nicht aus Routine leichtsinnig zu werden, dann ist mechanisches Dampfen sicherer als Radfahren!