TR300

Kreislaufgerät TR300

Rebreather TR300

WARNUNG: Rebreathertauchen ist anders. Eine Nutzung des Gerätes oder Teile davon, erfolgt auf eigene Gefahr, es wird keinerlei Haftung aus daraus entstehenden Schäden übernommen !

Motivation:

Die Möglichkeiten die ein Kreislauftauchgerät eröffnet sind vielseitig. Auf der einen Seite stehen die langen Tauchzeiten durch den geringen Verbrauch an Atemgasen, auf der anderen Seite die fast völlige Geräuschlosigkeit. Leider werden die Kreislaufgeräte in Deutschland immer häufig in den TEK-Bereich abgeschoben. Es wird häufig gedacht das ein Kreislauftauchgerät zu kompliziert sei und das es gegenüber einem offenen System keinen Vorteil bietet. Für die Mehrzahl der in heimischen Seen durchgeführten Tauchgänge mag das zutreffen. Für einen 6m tiefen TG im Baggersee zum Fische ansehen reicht auch eine 10ner Druckluftflasche mit einem normalen Automaten (Kaltwasserautomat ist da purer Luxus) völlig aus. Wenn ich allerdings gerne UW Aufnahmen (Foto oder Video) mache, komme ich mit einem ruhigen und blasenfreien Kreislauftauchgerät viel näher an die Tiere heran. Erst recht im Urlaub. Wer schon einmal einen Kreislauftauchgang an einem warmen Riff gemacht hat wird sicher nie wieder offen dort tauchen gehen. Daraus folgt, das ein Kreislauftauchgerät auch zur Mitnahme in den Urlaub, transportabel und flexibel sein muss. Nun sind die meisten Kreislaufsysteme auf der Basis „kompaktes“ Gerät (Azimuth / FGT 1D / SCR100 / Dolphin) an gewisse Flaschengrößen gebunden. Einzig für das Dolphin gibt es zunehmend Tauchbasen die hier kleine Flaschen (5 Liter Nitrox) anbieten. Zudem sind die Abmessungen (es müssen alle Teile untergebracht werden) immer recht groß was ein Transportieren der Geräte (Flugzeug) erschwert. Interessant fand ich alle Design, die nur die „reinen“ Kreislaufelemente (Kalkbehälter, Gaseinspeisung und Gegenlunge !) in einem schlanken und kompakten Gehäuse (Röhre) aufnahmen und somit verschieden Atemgasflaschen zulassen (z.B. TR300, RB80). Mich interessierte von nun an die Idee ein kompaktes Kreislaufgerät selbst zu bauen. Als Rahmenbedingung wurde definiert: preiswert, einfach, zuverlässig und erweiterbar. Inspiriert von anderen Kreislaufsystemen suchte ich nach einem einfachen und vor allem günstigen Kreislaufgerätedesign. Im Vordergrund stand die Idee, das die meisten Taucher bereits Flaschen und 1. Stufen haben oder diese günstig z.B. gebraucht bekommen können. Des weiteren sollte der Rebreather flexibel zu konfigurieren sein, besonders was Tauchzeit (Atemkalkmenge, Atemgasvorrat) und Bailout betrifft.

Als Ergebnis entstand der TR 300.

Das Design basiert auf:

• Veränderbarer Atemkalkbehälter:
  Der eigentliche Rebreather besteht aus einem einfachen Kalkbehälter. Die Größe des Kalkbehälters lässt sich anpassen. Dazu ist nur ein anderes (länger für mehr Kalk, kürzer für weniger Kalk) Innen- und Außenrohr sowie eine andere Gewindestange notwendig. Der Standard wird ca. 2.2 kg (2.5Liter) Atemkalk für ca 5 Stunden Tauchzeit sein.
• Sauerstoffmessung.
  Im Kopfteil des Atemkalkbehälters sind die Anschlüsse für den Atemschlauch angebracht (Ein- und Ausatemseite). Die Sauerstoffsensoren sitzen direkt im Einatembereich. Es können bis zu 3 Stück verwendet werden (bei CCR Modus), wobei 2 Stück auf ein einfaches pPO₂ Meter und einer für den Anschluss an einen Tauchcomputer (VR3) z.B. im SCR-Modus gedacht ist.
• Gaszuführung.
  Der Mainmix wird über das Umgebungsdruck gesteuerte Membran Ventil zugeführt. Im selben Gehäuse ist die konstantflow Zuführung untergebracht. Die Gaseinspeisung erfolgt im Kopf auf der Einatemseite (SCR-Modus) des TR300. Dadurch kommt beim Spülen des Kreislauf direkt das Speisegas in die Einatemseite. Das Nadelventil für den einfachen SCR-Modus befindet sich in einem absperrbaren Gasblock (Monoflasche). Ein Gasswitchblock (optional) kann zwischen zwei Rückengasen umschalten.
• Gegenlunge nahe am Oberkörper. Dieser Punkt konnte leider vom Design her nicht eingehalten werden, da die Wasserfallen und das Atemvolumen zu gering wurden. Hier haben die Systeme mit großem Gehäuse oder mit Gegenlungen auf den Schulter/Brustgurten vor teile. Um trotzdem ein schlankes Design zu haben wurde diese Änderung in kauf genommen. Die Gegenlunge ist im unteren Teil des äußeren Rohres befindlich und so gegen mechanische Einflüsse geschützt. Sie dient auch als Wasserfalle und hält Kondensat und auch größere Mengen Wasser zurück. Der Atemkomfort ist in Schwimmlage (horizontal austariert) sehr gut. Dadurch das der Faltenbalg horizontal eine Drucklinie mit der Lunge bildet ist der Gasaustausch (z.B. während der Dekophase) sehr effizient. (Eine ineffiziente vertikale Unterwasserlage „stehend“ wird vermieden, da hierdurch die Atemarbeit zunimmt und der Gasverbrauch ansteigt)
• Modularer, stabiler und geschützter Aufbau.
  Der innere Aufbau lässt sich vom äußeren Rohr trennen (herausziehen). Pre- und postdive Checks lassen sich so einfach durchführen. Auch ein schnelles Wechseln (wenn zwei oder mehr Systeme zur Verfügung stehen) ist dadurch leicht möglich.
• Einsatz von Standard Atemgasflaschen.
  Am äußeren Rohr werden nun rechts und links die Gasflaschen festgemacht (Spanngurt). Es können so Flaschen von 2 Liter bis zu 10 Liter (eventuell auch größer) befestigt werden. Atemgasflaschen bis 5 Liter können „upside down“ mit den Ventilen nach unten befestigt, größere sollten mit Ventil nach oben befestigt werden.

Ich denke eine „normale“ SCR Konfiguration wird für das Bottommix und für den Dekomix je eine 4 Liter Flasche verwenden.

Beispiele von Dosierungen und Tauchzeiten (ohne Gewähr !) SCR mit einer Gasversorgung

Bailout-Ltr	BZ-OC	Mainmix	TZ	TT
640l (4l)	12.8 min (10m) 8.5 min (20m) 5 min (40m)	60% 4 l/min 40% 8 l/min 32% 12,5 l/min	160 min 80 min 51 min	18 msw 32 msw 42 msw
800l (5l)	16 min (10m) 10.6 min (20m) 6.4 min (40m)	60% 4 l/min 40% 8 l/min 32% 12,5 l/min	200 min 100 min 64 min	18 msw 32 msw 42 msw
1280l (8l)	25.6 min (10m) 17 min (20m) 10.2 min (40m)	60% 4 l/min 40% 8 l/min 32% 12,5 l/min	320 min 160 min 100 min	18 msw 32 msw 42 msw
1600l (10l)	32 min (10m) 21.3 min (20m) 12.8 min (40m)	60% 4 l/min 40% 8 l/min 32% 12,5 l/min	400 min 200 min 128 min	18 msw 32 msw 42 msw

Bailout Restdruck 40bar / Mainmix Restdruck 40bar BZ-OC = Bailoutzeit-OC bei einem Verbrauch von 25l/min 0m TZ = Tauchzeit TT = Tauchtiefe (max.) SCR mit zwei Gasversorgungen (Switchblock)

Volumen	Mainmix	TZ MM	TUMS	Bottommix	TZ BM	TT
4 Liter	80% 4 l/min 60% 5 l/min 40% 10 l/min	160 min 128 min 64 min	10 msw 21 msw 30 msw	40% 4 l/min 32%* 5 l/min 21%* 10 l/min	160 min 128 min 64 min	25 msw 34 msw 57 msw
5 Liter	80% 4 l/min 60% 5 l/min 40% 10 l/min	200 min 160 min 80 min	10 msw 21 msw 30 msw	40% 4 l/min 32%* 5 l/min 21%* 10 l/min	200 min 160 min 80 min	25 msw 34 msw 57 msw

Bottommix Restdruck 40bar / Mainmix Restdruck 40bar Berechnungen ohne Bailoutverbrauch ! TZ MM = Tauchzeit Mainmix TUMS = Umschalttiefe Mainmix – Bottommix TZ BM = Tauchzeit Bottommix TT = Tauchtiefe (max.) * = Bottommix nicht atembar im Flachbereich !

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Hier die Zeichnung des TR 300. Der Zylinder ist 65cm hoch und hat einen Durchmesser von 180mm. Damit ergibt sich für die Gegenlunge ein Volumen von 8.2 Liter bei einem Atemkalkvolumen von 2.5 Liter. Im oberen Teil (dem Kopf) befindet sich die komplette Gaslogistik. Auf der ausatem Seite befindet sich der Bypass, das Fallrohr (im inneren des Atemkalkbehälters) durchläuft den Behälter vollständig und schließt in der Gegenlunge ab. Das Überdruckventil ist in der Gegenlunge. Der TR 300 hat keine CE und wird auch nicht als Fertiggerät angeboten oder verkauft. Der TR 300 dient lediglich als Anschauungs- oder Forschungsobjekt.
Abbildung der Atemkalkbehälter Deckel. Der Deckel aus PVC enthält die Bohrungen für den Ein- und Ausatembereich. Die Scheiben sind am Rand zum Atemkalkbehälter doppel O-Ring gesichert. Die drei kleinen Bohrungen sind für die Haltestangen. Die andere Bohrung ist für das Kabel zum pPO2 Meter. Der Boden aus PE hat die Bohrungen für den Durchgang zur Gegenlunge.
Funktionsbild des TR300 mit mono (1) Gas. Funktion: Vom Mundstück geht das Ausatemgas durch den Atemschlauch in den TR300. Das Ausatemgas wird durch ein Fallrohr durch den Atemkalkbehälter nach unten direkt in den Faltenbalg geleitet (Wasserfalle). Danach wird das CO2 haltige Atemgas durch den Kalkgehälter geführt und vom CO2 gereinigt. Im oberen Teil des Kalkbehälters wird das gereinigte aber O2 arme Atemgas mit frischem Gas (aus konstant Dosierung oder Bypass) angereichert und durch den Atemschlauch wieder zum Mundstück geführt. Die konstant Dosierung wird durch den Gasswitchblock eingeschaltet und der Bypass ist direkt am Druckminderer (1.Stufe) angeschlossen. Grün: Einatemgas hoher O2 Anteil Rot: Ausatemgas hoher CO2 Anteil
Funktionsbild des TR300 mit dual (2) Gasen. Funktion: Vom Mundstück geht das Ausatemgas durch den Atemschlauch in den TR300. Das Ausatemgas wird durch ein Fallrohr durch den Atemkalkbehälter nach unten direkt in den Faltenbalg geleitet (Wasserfalle). Danach wird das CO2 haltige Atemgas durch den Kalkgehälter geführt und vom CO2 gereinigt. Im oberen Teil des Kalkbehälters wird das gereinigte aber O2 arme Atemgas mit frischem Gas (aus konstant Dosierung oder Bypass) angereichert und durch den Atemschlauch wieder zum Mundstück geführt. Für die Umschaltung zwischen zwei Atemgasgemischen auf die konstant Dosierung und Bypass ist noch der Gasswitchblock zu sehen. Grün: Einatemgas hoher O2 Anteil Rot: Ausatemgas hoher CO2 Anteil

Der montierte Kopf. Im Kopfdeckel sind Ein und Ausatembereich integriert. Damit der Atemschlauch etwas „gerader“ liegt habe ich 90 grad Winkel vorgesehen. Der bewährte Bypass mit 1 ¼“ Verschraubung ist nun in der Mitte des Deckels angebracht. Die Luft strömt direkt in den Kalkbehälter. Die/der Sauerstoffsensor/en liegt direkt im Einatemluftkanal und erhält somit immer den exakten Wert des eingeatmeten Gemisches.
Die Unterseite des Kopf. Die Gewindestangen gehen nun nicht mehr durch den Deckel, sondern laufen außerhalb.
Der Gasswitchblock nun aus Edelstahl und integriertem Nadelventil.
Die Filterscheiben aus Edelstahl. Sehr gut ist die Bohrung für das Steigrohr zu erkennen. An der „oberen“ Scheibe sind die Abstandshalter für Sauerstoffsensor und Innenleben des Kalkbehälterkopfs angeschraubt. Der Rand der Scheiben ist mit einem Gummiwulst versehen.
Der Kalkbehälterfilterblock als ganzes. Sehr gut ist das Steigrohr und die Gewindestange zum „spannen“ des Kalks zu erkennen.
Detail der Gegenlunge mit dem Auslass/Überdruckventil. Der PVC Faltenbalg bleibt auch bei kalten Wasser elastisch, das Überdruckventil lässt sich jetzt von außen einstellen.
Der komplett montierte Kalkbehälter. Der Kalkbehälter ist 25cm hoch und hat einen inneren Durchmesser von 144mm. Zur besseren Isolation dient ein 7mm Neoprenmantel.
Alle Teile des TR300. Von oben nach unten sind zu erkennen: Atemschlauch mit Mundstück und Verschraubung Atemkalkbehälter (2.2 kg) Gegenlunge (Faltenbalg mit 5 Liter Volumen) Nadelventil und Mitteldruckschlauch und Bypass
Der TR300 fertig konfektioniert mit einem Dive System Wing und Jacket. Gut zu sehen ist die Anordnung des Bypass zwischen den beiden Atemschlauchanschlüssen. Vorne ist nun genug Platz für den Gasswitchblock. Die Halterung für die Flaschen ist nicht am TR300 angeschraubt sondern wird durch die Spanngurte getragen. Das Gewicht wird somit auf die Winghalterung verteilt. Bei größeren Flaschen wie 4 Liter sollte dann aber wegen der besseren Gewichtsverteilung wieder „upside up“ sein.
Der TR 300 V2 beim abtauchen im März 2004. Tauchang war 30m bei 50min Dauer. (Das Bild zeigt das neue 65er x 18 Gehäuse !)
Der TR300 montiert am PRO QD+ Jacket. Der ideale Reiserebreather Sogar wenn „nur“ eine 12 Liter Nitroxflasche verfügbar ist. Man sieht hier sehr gut, das die überschüssige Luft in der Mitte des TR300 austritt.
Der TR300 montiert am PRO QD+ Jacket. Der ideale Reiserebreather So elegant sieht es mit einer 4 Liter Nitroxflasche aus

Anmerkung: Diese Anmerkungen sind erforderlich, um den in Taucherkreisen üblichen Wortschlachten vorzubeugen.

1. Niemand sollte dies nachbauen, oder es auch nur versuchen
2. Mit solchen Tauchgeräten kann man alles, nur nicht tauchen
3. Wer doch damit taucht, wird sicher sofort sterben

WARNING: Rebreather diving is different. The use of this Rebreather is at your own risk. Rebreathers may kill you.

The possibilities of diving with an rebreather offers some great features. On the one hand there are the long divingtimes because of low usage of oxygen and diluent, on the other hand the silentness. I was interressted since middle of the last year in rebreathers. I read the most out of the web.

Now I want to build my own rebreather.

The major focus for me was: very reasonable, easy, reliable and extensible.

Inspired from other constructions and also from the Submatix was my Idee to build just the major part of the rebreather (scrubber container, breathingbag, gasaddition system, fitting). First stages and cylinder own the most divers allready.

Another focus was to flexible configure the Rebreather in case of Divetime and bailout. (Scrubbervolume and gas).

The solution is the TR 300.

The design based on:

• For the first I have a scrubber size from 2.5 kg. Extensible scrubber canister The rebreather consist out of a simple scrubber canister. The size of the scrubber canister can be changed. All you need is to connect a longer out and inner cylinder and screw between the top and bottom plate.
• oxygen meassure. The top plate has all the opening for the inhale and exhale connectors, also for the oxygen sensors and electrical connectors. For SCR Modus is it only necessary to Monitor the oxygen, the sensors can alternativ connect to a divecomputer e.g. VR3.
• gasaddition. The diluent will be added through a „automated diluent addition valve“ (is like a SCUBA second stage). In the same housing there is also the oxygen addition connected so both gases will be mixed before they will be inhale through the scrubber. The mixed Gas flow comes through an needlevalve. For better gasmanagement there is now a switchblock available.
• Breathingbags near by the divers lung (on the back). This point must be changed. The counterlung ist now under the scrubber canister. It is only one bag with maximum of 7 litres volume. The counterlung is in the lower part of the protecting outer tube. The exhaust area goes still through the scrubber cylinder into the counterlung, the breathingbag now holds some amount of water (condensat and seawater) so we have a perfect watertrap. The air can then go back by the second counterlung connector.
• Changable, stable and save construction. The inner part (scrubber canister and counterlung) is inside a outer tube and can be pulled out.
• Using of standard breathing gas cylinders. At the outer protection tube will the gas cylinders be fit. It is possible to fit them „upside down“ so you can reached the cylindershutdownvalve in a better position. It can be fit cylinders from 2 liter upto 10 liter.

I think a good combination will be: a 2 to 4 Liter cylinder for oxygen and at minimum a 4 Liter cylinder for bailout, bottommix and BC. I have also tested it up to 10 liters ! on both side (yes then it will be run heavy 🙂 )

SCR mode with two different mixes and switchblock

cylinder	mainmix	TZ MM	TUMS	bottommix	TZ BM	TT
4 litres	80% 4 l/min 60% 5 l/min 40% 10 l/min	160 min 128 min 64 min	10 msw 21 msw 30 msw	40% 4 l/min 32%* 5 l/min 21%* 10 l/min	160 min 128 min 64 min	25 msw 34 msw 57 msw
5 litres	80% 4 l/min 60% 5 l/min 40% 10 l/min	200 min 160 min 80 min	10 msw 21 msw 30 msw	40% 4 l/min 32%* 5 l/min 21%* 10 l/min	200 min 160 min 80 min	25 msw 34 msw 57 msw

Bailout 40bar left / Mainmix 40bar left

gasconsumption without bailout !

TZ MM = Divetime mainmix

TUMS = Depth switching mainmix – bottommix

TZ BM = Divetime bottommix

TT = MOD (max.)

* = Bottommix not breathable in shallow water !

Drawing of the TR300. The outer cylinder is now 70cm in high and has a diameter from 16cm, so we have a counterlung volume from approx. 5.5 liter and a srubber volume from approx. 2.5 liter You can get the TR300 „tubes“ as a „self-assembly“ kit (the most parts are ready made) from contact or eShop The unit has no CE marking and is possible to buy for exhibition purposes.
Drawing of the scrubber top plate. The plate is made from PVC 2cm thick an has the openings to fit the in-/exhale screwings. The PVC plate is sealed with a double O-ring on the outerside. The smaller holes are for the screws and for some electrical.(e.g. oxygen sensor)
Function of the TR300 with mono (1) Gas. Function: The exhale Gas goes from the mouthpiece through the hoses to the TR300. The exhale is „falling“ down through a pipe into the counterlung (this ist the reliable watertrap). After them the CO2 enriched breathingair goes through the scrubber and the CO2 will be washed out. In the head of the scrubbercanister the O2 poor breathinggas will be added with fresh gas from the Bypass or constant flow and the can be breathed again. The constant flow can be switched on and off at the switchblock The bypass is fix connected to the regulator (1.stage). green: inhale side with high O2 red: exhale side with high CO2
Function of the TR300 with dual (2) Gas. Function: The exhale Gas goes from the mouthpiece through the hoses to the TR300. The exhale is „falling“ down through a pipe into the counterlung (this ist the reliable watertrap). After them the CO2 enriched breathingair goes through the scrubber and the CO2 will be washed out. In the head of the scrubbercanister the O2 poor breathinggas will be added with fresh gas from the Bypass or constant flow and the can be breathed again. The bypass and the constant flow can be switched to a low bottom gas or a high dekogas. green: inhale side with high O2 red: exhale side with high CO2

The head of the TR300 has a redesign. For a better laying of the breathing tube I use now 90 degree fittings. The whole gas injection is now integrated direct in the head, here you see the bypass and gasinjection.
the stainless Steel Gasswitchblock with two inlets and one outlet to the ADV and one outlet with regulated flow (neadlevalve) to the gasinjection.
The scrubber filters made from stainless steel. On the upper filter, you can see the distansscreews for the O2-Sensor and the inner inhale volume of the scrubbercanister The outer part of the filters is protected with rubber
The whole scrubber inlet The long screew in the middle is for pressing the scrubber between the two plates
The whole scrubbercylinder. The cylinder is 25cm in hight and has a inner diameter from 144mm. For better isolation against cold water is a neoprensuit used.
All parts of the TR300. you see (from top to bottom): Scrubbercanister (2.2 kg) with counterlung (6 Liter) Needlevalve (SCR-Mode) and lowpressurehose and bypass Breathinghose with mouthpiece
The TR300 V2 ready made on a Dive System Wing and Jacket. The housing (60cm) is silver pained. Good to see, the cylindes has now enough place on top of the housing If we use larger cylinders than 4 Liter, the it will be better to place them with valve „up“.
The TR 300 mounted on a „dive system“ wing and backplate. On the picture I am ready to dive with Gerd, but I have to less weight with me. The lower laying counterlung is pulling a little bit.
The TR300 now under water. Here you see very well the exhausted gas comes out of the middle of the TR300.