Wicklungsarten in Verdampferköpfen
Die Wicklung eines Heizdrahtes, technisch als Coil bezeichnet, bestimmt zusammen mit der Ausgangsleistung des Akkus und dem Mischverhältnis des Liquids die Menge des produzierten Dampfes. Dieser Beitrag erläutert die technischen Eigenschaften von Wicklungstypen und Materialien in Verdampferköpfen.
Austauschbare Verdampferköpfe bestehen aus einem Gehäuse, einem Trägermaterial für den Liquidtransport und der Wicklung. In der Fachliteratur wird die Bezeichnung „Coil“ oft synonym für den gesamten Verdampferkopf verwendet, obwohl sie rein technisch nur die Drahtspule beschreibt.
Trägermaterialien der Wicklung
Als Trägermaterial wird zumeist Watte aus Bio-Baumwolle verwendet. Aufgrund der thermischen Empfindlichkeit des Materials muss die Watte vor der ersten Inbetriebnahme mit Liquid gesättigt werden. Eine Wartezeit nach der Befüllung des Tanks stellt die vollständige Kapillarwirkung sicher. Alternativ kommen Keramikelemente oder Silikatschnüre für die Liquidzufuhr zum Einsatz.
Technische Ausrichtung der Wicklung
Verdampferköpfe verfügen überwiegend über vertikale Coils, bei denen die Spule aufrecht steht und vom Trägermaterial umschlossen ist. Der Luftstrom wird durch das Zentrum der Wicklung geführt. Der Innendurchmesser der Spule definiert dabei den physikalischen Zugwiderstand.
Bei horizontalen Coils ist das Trägermaterial im Inneren der Spule platziert. Die Luft umströmt die Wicklung von außen. Der Zugwiderstand ergibt sich hier aus dem Raum zwischen Wicklung und Gehäusewand.
Bei vielen Clearomizern kann der Luftstrom zusätzlich über eine mechanische Airflow-Control reguliert werden.
Widerstandswerte bei Verdampferköpfen
Das Dampfvolumen wird vom elektrischen Widerstand des Coils beeinflusst. Dieser Wert ist abhängig von der Länge, dem Durchmesser und der Materialbeschaffenheit des Drahtes. Ein geringerer Widerstand führt bei gleichbleibender Spannung zu einer höheren Stromstärke und somit zu einer gesteigerten Verdampfung pro Zeiteinheit.
Die meisten Leiter ändern ihren Widerstand bei Erwärmung. Dieser Effekt wird durch den Temperaturkoeffizienten (TCR-Wert) beschrieben und ist die technische Grundlage für temperaturgeregeltes Dampfen. Kanthal weist einen TCR-Wert von nahezu Null auf und ist für diese Betriebsart technisch nicht vorgesehen.
Materialien der Heizdrähte
In Verdampferköpfen werden Materialien wie Kanthal, Nickel (Ni), Edelstahl (SS) oder Titan (Ti) verbaut. Auch Legierungen wie Nickel-Eisen (NiFe) oder Nickel-Chrom kommen zum Einsatz. Die Materialangabe befindet sich üblicherweise auf dem Bauteil oder der Verpackung.
Bauformen von Wicklungen
Die technische Konstruktion der Coils umfasst verschiedene Varianten:
Standard-Coil: Ein Einzeldraht wird zur Spule gewickelt. Man unterscheidet zwischen Spaced Coils (mit Windungsabstand) und Micro Coils (eng anliegende Windungen).
Parallel-Coil: Zwei Drähte werden gleichzeitig parallel zu einer Spule gewickelt.
Twisted-Coil: Zwei Drähte werden vor dem Wickelvorgang miteinander verdrillt.
Quad-Coil: Vier Einzeldrähte werden miteinander verzwirbelt.
Tiger-Coil: Ein innerer Kerndraht wird mit einem Flachdraht umwickelt.
Clapton-Coil: Ein dickerer Kerndraht wird vollständig mit einem dünneren Draht umschlossen.
Darüber hinaus existieren Kombinationen wie Twisted Clapton (zwei verdrillte Clapton-Drähte) oder Fused Clapton (zwei Kerndrähte mit einer gemeinsamen Umwicklung). Mehrfachwicklungen in einem Gehäuse werden als Dual-Coil (zwei Wicklungen) bis hin zu 12-fach-Coils bezeichnet.
Mesh-Coil: Anstelle eines Drahtes wird eine netzartige Struktur aus Metallgewebe verwendet.
Alternative Verdampfereinheiten
Neben Drahtwicklungen werden weitere Bauformen eingesetzt:
Notch-Coil: Eine Edelstahlhülse mit präzise eingefrästen Aussparungen.
Radial-Coil (ARC): Eine waagerecht liegende Metallscheibe mit radialen Schlitzen über dem Trägermaterial.
Multihole-Coil: Eine Metallhülse mit versetzt angeordneten Bohrungen zur Oberflächenvergrößerung.
Technische Funktion der Wicklungsvarianten
Strukturen wie Verdrillungen oder Netze dienen der Vergrößerung der Gesamtoberfläche. Eine größere Oberfläche ermöglicht die Verdampfung einer höheren Liquidmenge pro Heizvorgang. Dies erfordert eine entsprechende Anpassung der Leistungsabgabe in Watt.
Die Verwendung mehrerer Coils reduziert den Gesamtwiderstand des Systems. Zwei parallel geschaltete Wicklungen mit je 1,0 Ohm resultieren in einem Gesamtwiderstand von 0,5 Ohm; bei vier Wicklungen sinkt der Wert auf 0,25 Ohm.
Hinweise zum Austausch von Verdampferköpfen
Informationen zum Wechsel des Verdampferkopfes sind für den Betrieb relevant. Die Standzeit eines Verdampferkopfes hängt von der Nutzungsintensität und der eingestellten Leistung ab. Ein Austausch ist angezeigt, sobald die Dampfproduktion nachlässt oder sich die sensorischen Eigenschaften des Dampfes verändern. Verdampferköpfe sind technisch als Verschleißteile eingestuft.
Zusammenfassung
Die Wicklung ist eine zentrale technische Komponente des Verdampferkopfes. Da es sich um ein Verschleißteil handelt, ist die regelmäßige Überprüfung der Funktion für den ordnungsgemäßen Betrieb der E-Zigarette erforderlich. Die Kenntnis über die verschiedenen Bauformen unterstützt die Einordnung der technischen Spezifikationen.
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Titelbild: Adobe Stock / Rain