Es kursiert einiges an Halbwissen und teils abenteuerlichen Erklärungsversuchen im Netz was den Cooldown-Effekt betrifft und warum Gaswaffen im Winter schlecht(er) funktionieren. Mit etwas physikalischer Hintergrundbildung möchte ich hier mal ein paar Dinge klarstellen. Interessierte können also gern weiterlesen ;)

Im Magazin liegt das Treibgas als 2-Phasen-System vor, wobei der Großteil des Gases in flüssigem Aggregatzustand ist. Die gasförmige und flüssige Phase stehen dabei im thermodynamischen Gleichgewicht. Der Druck der gasförmigen Phase (Sättigungsdampfdruck) ist in diesem Zustand lediglich abhängig von der Temperatur und der Zusammensetzung des Gases (und nicht etwa von der gesamten Gasmenge im Magazin!).
Erhöht sich die Temperatur im System steigt auch der Dampfdruck, die BBs werden stärker beschleunigt --> höhere Mündungsenergie (Joule).
Bei niedrigeren Temperaturen ist das Gegenteil der Fall, der Dampfdruck ist geringer und die BBs werden weniger beschleunigt --> geringere Mündungsenergie (Joule).

Beim Schießen wird ein Teil des (gasförmigen) Treibgases aus dem Magazin hinausgeleitet. Der Druck im Magazin nimmt kurzzeitig ab. Das System kehrt jedoch wieder in seinen durch Temperatur und Zusammensetzung gegebenen Gleichgewichtszustand zurück; aus der flüssigen Phase verdampft ein Teil des Gases bis der Sättigungsdampfdruck in der gasförmigen Phase wieder erreicht ist. Der Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand erfordert jedoch Energie in Form von Wärme (Verdampfungswärme). Diese Energie wird dem System entzogen --> das Gas kühlt mitsamt dem Magazin ab.
Je mehr geschossen wird, desto mehr Gas muss verdampfen: das Magazin kühlt schneller ab, da der Wärmtransport aus der Umgebung nicht ausreicht um die Temperatur im Magazin konstant zu halten. Dadurch die Temperaturabnahme sinkt auch der Dampfdruck (Verschiebung des Gleichgewichtszustandes entlang der Dampfdruckkurve).

Bei zu geringem Druck kommt es zudem zu Funktionsstörung der GBBs, da der Druck nicht ausreicht um die essentiellen mechanischen Vorgänge auszuführen. Die Verschlussteile werden langsamer, der damit verbundene Rückstoß geringer und auch das Schussgeräusch flaut ab. Oftmals reicht die Verschlussbewegung dann nicht mehr aus um ein neues Geschoss in das Hop-Up zu laden.
Im Extremfall kommt es zum geliebten „PFFFFFFTTT“-Geräusch bei dem annähernd das gesamte Gas aus dem Magazin entweicht. Dieser Fall tritt auf wenn das Auslassventil aufgrund mangelnden Gegendrucks dauerhaft geöffnet bleibt. Dabei kommt das Gas teils auch flüssig aus dem Magazin und verdampft in der Waffe was zu Vereisungen führt.

Als Beispiel um den Temperatureffekt zu quantifizieren sind hier die Dampfdruckdaten für Propan (im wesentlichen Greengas ohne Silikonöl):

Man kann erkennen, dass der Druck im Magazin bei 40°C (Sommer, Magazin in der Sonne) etwa 14 bar beträgt im Winter u 0°C nur noch etwa 5 bar. Die Drücke unterscheiden sich also etwa um den Faktor 3, was sich dann auch deutlich in der Mündungsenergie bemerkbar macht.

Anmerkungen, Fragen und Kritik sind willkommen.

Klasse und verständlich erklärt, super.

Wie ist es mit der Menge des Gases, die entweicht?
Mit kommt es vor, dass ich weniger Schuss im Magazin habe,
wenn ich direkt nach dem Füllen schieße.

Die Gasmenge wird eigl über dein Auslassventil (Outputvalve) im Magazin selbst, und dann nochmal im Ventil des Nozzles bestimmt und reguliert.

Wenn du jetzt direkt nachdem dein Mag alle ist wieder befüllst kann es sein, dass das Magazin / System noch so kalt ist das sich das beschriebene Gleichgewicht nicht einstellt, da die Temp zu niedrig ist um aus der flüssigen Phase in die gasförmige überzugehen.

Da dein Auslassventil ja immer die selbe Menge an Gas rauslässt, und im Mag z.b erst 30% gasförmige Phase vorhanden ist hast du den Effekt das deine Schüsse schwächer sind und es iwann zischt oder der Verschluss einfach nichmehr nach hinten gedrückt wird. Darum kommt es dir so vor, dass du "weniger Schüsse" hast.

Oder hab ich das jetzt falsch erklärt :D Verbessert mich.

Wie das Öffnen und Schließen des Auslassventils getimet ist kann ich dir auch nicht genau sagen, das übersteigt meine Kenntnisse über GBBs.

Als Erklärung für die geringere Schussausbeute bei frisch gefüllten Magazinen fällt mir auch nur der Temperaturfaktor ein. Wenn das Magazin bereits kalt ist, kühlt sich auch das Gas stärker ab, der Druck sinkt. Zudem wird bei einem Befüllvorgang auch hauptsächlich flüssiges Gas in das Magazin geleitet. Dieses muss dann auch erstmal verdampfen, was zur Erniedrigung der Temperatur führen könnte.

Wenn du jetzt direkt nachdem dein Mag alle ist wieder befüllst kann es sein, dass das Magazin / System noch so kalt ist das sich das beschriebene Gleichgewicht nicht einstellt, da die Temp zu niedrig ist um aus der flüssigen Phase in die gasförmige überzugehen.

Ein Gleichgewicht stellt sich auch bei geringeren Temperaturen ein. Der Dampdruck ist dann nur niedriger. Die praktischen Folgen sind allerdings korrekt ;)

:D Aber es stellt sich langsamer ein weil die Gasteilchen sich langsamer im Raum bewegen wuerde ich mal sagen ? Oder ist das Gleichgewicht nicht abhängig von der Temperatur?

Hast du zufällig ein passendes Diagramm für CO2 auch parat?

Aber es stellt sich langsamer ein weil die Gasteilchen sich langsamer im Raum bewegen wuerde ich mal sagen?

Ob sich ein Gleichgewicht einstellt und wie schnell es das tut sind zwei paar Schuhe. Die Geschwindigkeit mit der sich das Gleichgewicht einstellt zu beschreiben wäre äußerst komplex. Ich behaupte aber mal, dass man diese kinetischen Aspekte mit guter Näherung vernachlässigen kann für unseren praktischen Fall. Wir gehen also davon aus, dass die Gleichgewichtseinstellung sehr schnell erfolgt und betrachten nur die Einflüsse des jeweiligen eingestellten Gleichgewichtszustand.

Oder ist das Gleichgewicht nicht abhängig von der Temperatur?

Das Gleichgewicht an sich und der damit zusammenhängende Dampfdruck sind natürlich abhängig von der Temperatur. Zu jeder Temperatur gibts im Gleichgewicht einen zugehörigen Dampfdruck. Deswegen ja auch die Auswirkungen auf die Funktion bei niedrigen Temperaturen.

Für CO2 habe ich mal eben ein Diagramm gebastelt:

...Wie das Öffnen und Schließen des Auslassventils getimet ist kann ich dir auch nicht genau sagen, das übersteigt meine Kenntnisse über GBBs....

Eine GBB hat einen Valve locker und der funktioniert so:

Du löst den Schuss aus, Dein Abzug schlägt das Ventil voll auf. Der Valve locker blockiert das Ventil im offenen Zustand. Das Gas strömt durch das Ventil, das auch durch ein Npas ersetzt werden kann durch den Lauf. Wenn der Gasstrom größer als die Federkraft des Ventils im Nozzle schließt dieses. Dann wird der Druck im Nozzle größer und der Schlitten beweg sich nach hinten. Immer noch mit voll geöffnetem Ventil. Der Hammer spannt sich und wenn der Schlitten hinten ist löst er den Valve locker und das Ventil geht zu. Der Schlitten schlägt durch Federkraft nach Vorne.

Das Ventil ist solange auf, bis der Schlitten hinten ist. Klar?

Reicht der Gasdruck wegen Kälte nicht aus um den Schlitten nach hinten zu drücken bleibt das Ventil auf, dabei vereist die ganze Klamotte und das ganze Gas strömt aus. Nennt man Cool down ;)

derlem

Hallo,

alter Thread aber aktuelle Frage: Welche der drei folgenden Ursachen ist ausschlaggebend für den Cooldown:

1. Das Auslassventil vereist und schließt nicht mehr.

2. Der Verschluss/ das Nozzle vereist und der Schussvorgang wird nicht beendet.

3. Der Gasdruck reicht nicht aus um den Verschluss nach hinten zu bewegen. Der Schussvorgang wird nicht beendet.

Ich vermute ein Zusammenspiel von 2. und 3..

Meine Überlegung ist durch die Verwendung eines Silikonöl-Glycerol-Gemisches als Schmiermittel dem Cooldown vorzubeugen.

Gruß

Andi

Auch 1 spielt mit rein.

Was am meisten bringt ist, kein Metallnozzle/npas zu verwenden.

Öl hilft z.b. nicht dabei das der Gasdruck durch die Abkühlung bei Expansion abnimmt

Aber schon das der Bolt nicht am mag festfriert.

Wenn das Auslassventil zufriert und wenn der Bolt am mag festfriert, kommt es zum schönen "pffffffffttttttt" (Ausgasen eben)

Wenn der Druck im Magazin sinkt, sinkt auch (im Prinzip pro Schuss) die Energie, dadurch immer unterschiedliche Hop Eigenschaften

Das npas ist doch toll, da ich die Schussleistung (auf Kosten des Rückstoßes) in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur justieren kann.

Bezüglich der Verwendung des Öls: Darum ja auch das Glycerol. Hierbei handelt es sich halt um Frostschutzmittel mit Schmiedleistung. Es verdunstet im Gegensatz zu anderen Alkoholen kaum. Dies könnte man auch, unter Beigabe von Silikonspray, zur Ventilpflege nutzen. Dadurch evtl. keine gefrierenden Ventile.

Dem Problem mit dem Gasdruck möchte ich zunächst mit einem Spritzer Co2, später mit der Verwendung einer speziellen Gasmischung entgegen wirken (Propan + Ethan oder Ethen). Aufgrund des geringen Siedepunktes des Ethan/Ethens müsste das richtige Mischungsverhältnis für einen ausreichenden Gasdruck (10-12 bar?) bei bestimmten, auch sehr niedrigen Temperaturen sorgen.

Das npas ist meistens aus Metal, kühlt dadurch sehr viel mehr ab als Kunststoff daher lieber fix eingestellte jetvalves aus Kunststoff verwenden (so heißen die doch?)

Egal welches Gas du verwendest bei Expansion kühlt es ab und der Druck sinkt.

(Schieß einfach Mal ein Magazin leer und muss vorher und nachher die Temperatur des magazins)

Das einzige was du dadurch erreichst, ist das du bei niedrigeren Temperaturen noch gasförmiges Gas raus bekommst.

Woher bekommt man Ethan? Noch nie gesehen. Co2 ist denke ich einfacher, aber "ein Spritzer" co2 ist halt mengentechnisch und damit was die Konstanz der Leistung angeht halt auch nicht so easy. 

Standard Propan hat 12bar (die meisten hPa Spieler stellen auch um die 12 bar ein)

Zum Glycerol, ich könnte mir vorstellen dass das das hopupgummi noch mehr verschmiert und somit der Hop noch unberechenbarer wird, man will eigentlich im Drucksystem keinerlei öl haben

Jetvalves kenne ich nicht und kurze Google-Suche hat nichts ergeben. Was ist das denn?

Der Abkühlungseffekt dürfte sich aufgrund des Gasgemisches mit deutlich reduzierten Siedepunkt geringer auf den Gasdruck auswirken. Außerdem spiele ich mit 7 realcapmagazinen und Versuche sprayen zu vermeiden. Das Magazin hat also ne Stunde Zeit um wieder wärmer zu werden, ehe es wieder genutzt wird. Ich möchte auch nicht bei -20 Grad spielen, aber ich glaube da geht technisch einfach noch was.

Wenn sich lediglich Schmiermittel an der Innen- und Außenseite des Verschlusses und sich kein Silikon im Gas befindet, dürfte die Hop-Up-Verschmutzung nicht schlimmer ausfallen als üblich.

Tja, gute Frage Metchen. Wo bekommt man reine Gase her. Das gilt es zu klären.

Übrigend gilt es bei Propan zu beachten, das das handelsübliche einen großen Butananteil und somit einen geringen Gasdruck hat. Das Verhältnis kann laut DIN Norm bis zu 60/40 betragen.* Darum performt mein "Propan" auch gerade schlechter als Blackgas. Dieses, genau so wie Redgas etc. ist btw meiner Vermutung nach auch nichts anderes, als ein Propan/Butan Gemisch, mit höherem Propananteil und halt Silikonschmontz. 

Edit: *Wenn ich mich recht entsinne...

Jetvalves heißen glaube die Dinger die durch das npas ausgetauscht werden ^^ aber nicht sicher.

Der Abkühlungseffekt selbst ist im Normalfall gleich, Siedepunkt egal. Gas expandiert und kühlt ab. Feddich. Co2 hat 60bar± und gefriert dir auch weg.

Der Effekt dass das Gas nicht mehr stark genug für einen Zyklus ist, DAS wird bei stärkeren Gasen besser, aber abkühlen tun die trotzdem.

Ach ich dachte du willst das glycol ins Gas mischen wie Gas mit Silikonanteil, ja dann kein Problem, sollte aber jedes normale silikonFETT auch tun. Aber einfach ausprobieren.

Greengas/redgas usw, ja das ist alles Propan/Butan Gemisch, soweit ich aber weiß ist z.b. das Coleman Propan schon reines Propan. Aber nicht sicher.

Butan hat einen sehr geringen Druck, ja.

Isobutan dagegen sollte sich wie Propan verhalten (weil die kürzeste Kohlenstoffkette beim isobuton genauso lang ist wie weit Propan (c-c-c) )

(Kenn das vom Camping als "Wintergas")

Grad geggoglet Ethan hat nen Dampfdruck bei 20° von 38bar (co2 zum Vergleich wie gesagt ca 60)

Colemangas ist auch kein reines Propan. Hatte das letztens nachgeschaut. Wäre ja auch Quatsch, da Butan eben nen besseren Brennwert hat.

Schön, dass dus schreibst: Ja, Co2 verfügt über einen hohen Dampfdruck, aber hierzu meine Überlegung:

Wenn ich mit diesen Co2-Kartuschen für Airsoftgasmagazine Co2 hinzugeben, steigt der Druck im Magazin und das Co2 verdrängt hierdurch praktisch das Airsoftgas in seine flüssige Phase. Man schießt also dann das gasförmige Co2 leer und hat danach wiederum nur die zu geringe Leistung des Airsoftgases zur Verfügung und müsste wieder Co2 nachfüllen. Besser und im Druck kontrollierbaren und konstanter wäre also ein Flüssiggasgemisch, welches, wie oben besprochen, bei geringen Temperaturen über mehr Gasdruck verfügt.