Benutzer:Tsehyot/Baustellen/Bauformen elektrischer Zigaretten

Funktion

Nahezu alle auf dem freien Markt erhältlichen elektrischen Zigaretten beruhen auf dem Verdampfungsprinzip. Sie bestehen aus einem Akku und einem Verdampfer, der die Verbrauchsflüssigkeit (Liquid) mit einer Heizwendel aus Kanthal oder Nichrome erhitzt und dabei verdampft. Zum Transport des Liquids kommen dabei in den meisten Fällen Dochte aus hitzebeständiger Glas- oder Silikatfaser zum Einsatz. In einem Teil der Verdampfer wird auch ein Docht aus Edelstahlsieb verwendet.

Sowohl Akkus als auch Verdampfer werden in unterschiedlichen Bauformen und technischen Eigenschaften angeboten. Viele davon sind aufgrund des weit verbreiteten sogenannten 510er Anschlusses als Schnittstelle fast beliebig untereinander kombinierbar.

Akkus

Regelbarer Akkuträger mit elektronischer Leistungsanpassung für Akkus der Größe 18350

In der elektrischen Zigarette kommen wiederaufladbare LiIon-Akkus zum Einsatz. Bei vielen E-Zigaretten-Akkus sind der Akku selbst und eine Regelelektronik fest miteinander verbunden. Am Ende seiner Lebenszeit muss er also komplett mit Elektronik entsorgt werden. Im Gegensatz dazu existiert eine Vielzahl an sogenannten Akkuträgern, die mit austauschbaren Akkus unterschiedlicher Größe und Kapazität bestückt werden. Nachfolgend ein Überblick über die wichtigsten Typen:

Typ	Durchmesser (mm)	Länge (mm)	Kapazität (mAh)	Spannung (V)
510	9	65-90	150-350	3,3
eGo	15	65-120	400-1.300	3,3 / 3,7 / regelbar
Akkuträger 14500 *	16-18	100-110	650-900	3,0-6,0 / ungeregelt
Akkuträger 18350 *	21-23	85-105	750-900	3,0-6,0 / ungeregelt
Akkuträger 18650 *	21-23	115-135	1.500-2.500	3,0-6,0 / ungeregelt

• *14500, 18350 und 18650 sind Größenbezeichnungen der Akkus.

Um die empfindlichen LiIon-Akkus zu schützen, verfügen die Elektronikeinheiten von Akkus und Akkuträger technische Schutzmaßnahmen, u.a. gegen Kurzschlüsse, Tiefentladung und zu hoher Belastung der Akkus. Rein mechanisch arbeitende Akkuträger ohne jegliche Elektronik werden mit Akkus betrieben, die ihrerseits mit einer Schutzschaltung (PCB; Protection Circuit Board) ausgestattet sind.

Verdampfer

Selbstwickel-Tankverdampfer

Auch bei den Verdampfern gibt es eine hohe Vielfalt unterschiedlicher Bauformen und Eigenschaften. Allen gemeinsam ist, dass das Liquid zu einer Heizwendel geführt wird, die das Liquid verdampft. Es gibt Verdampfer als Einwegprodukt oder mit austauschbaren, vorkonfektionierten Verdampferköpfen. Bei den sogenannten Selbstwickelverdampfern kann darüber hinaus die Heizwendel nebst Liquidzuführung selbst hergestellt werden. Nachfolgend ein Überblick über die gängigsten Verdampfertypen.

• Cartomizer sind Depots mit integriertem Verdampfer. Das Kunstwort setzt sich aus den englischen Begriffen Cartridge (Kartusche) und Atomizer (Verdampfer) ab. Cartomizer waren ursprünglich für die einmalige Verwendung gedacht und lassen sich selbst heute noch teilweise nicht wiederbefüllen.
• In Watteverdampfern sind Verdampfer und Liquiddepot voneinander getrennt. Das Depot ist wiederbefüllbar und mit einem Wattevlies gefüllt. Eine Weiterentwicklung hieraus sind Tankverdampfer, bei denen diese Wattefüllung entfernt wurde.
• Clearomizer sind - ähnlich wie Cartomizer - Verdampfersysteme, bei denen Depot und Verdampfer miteinander kombiniert sind. Sie sind jedoch ausnahmslos als wiederbefüllbare Systeme konzipiert. Namensgebend ist der transparente Tank (englisch: clear), der meistens aus Kunststoff, seltener aus Glas besteht.
• Tröpfelverdampfer verwenden kein geschlossenes Depotsystem zum Speichern des Liquids. Stattdessen werden einige Tropfen Liquid direkt auf den Verdampfer gegeben. Sie kommen häufig zum Probieren von Liquids zum Einsatz, da sie im Allgemeinen sehr einfach zu reinigen sind.
• Der Begriff Selbstwickelverdampfer bezeichnet kein bestimmtes System, sondern weist lediglich darauf hin, dass sich die Heizwendel und die Liquidzufuhr frei gestalten lassen.

Weiterhin werden Verdampfer auch hinsichtlich der Heizwendel selbst unterschieden.

• Bei den sogenannten Top-Coil-Systemen liegt die Heizwendel relativ weit oben im Verdampfer. Dies resultiert in vergleichsweise warmem Dampf.
• Im Gegensatz dazu liegt bei einem Bottom-Coil-System die Heizwendel weiter unten im Verdampfer, wodurch der Dampf auf dem Weg zum Nutzer ein wenig abkühlen kann.
• Darüber hinaus gibt es noch Dual-Coil-Systeme, bei denen zwei parallel geschaltete Heizwendeln verwendet werden.

Das Fassungsvermögen der gebräuchlichsten Verdampfersysteme bzw. deren Depots liegt zwischen 0,5 und 6 Milliliter.

Liquid

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Elektrische Pfeife

Eine Sonderform der elektrischen Zigarette ist die sogenannte E-Pfeife. Abgesehen von der an Tabakpfeifen angelehnte Formgebung entsprechen sie jedoch in der Funktion den üblichen elektrischen Zigaretten. Häufig kommen in ihnen austauschbare Akkus der Bauform 18350 zum Einsatz.

Leistung der E-Zigarette

Die Leistung einer elektrischen Zigarette variiert mit der elektrischen Spannung, die der Akku oder Akkuträger an den Verdampfer anlegt, dessen Heizwendel widerum unterschiedliche Widerstände aufweist. Kleinere elektrische Zigaretten vom Typ 510 oder eGo arbeiten in der Regel mit einer Spannung von 3,3 Volt, ihre Verdampfer weisen meist einen Widerstand von 2,2 Ohm auf. Daraus ergibt sich eine Leistung von ca. 5,5 Watt.

Mit Hilfe regelbarer Akkus und Akkuträger lässt sich über eine Anpassung der Spannung (sog. VV-Modus abgeleitet von Variable Voltage) die Leistung des Gesamtsystems anpassen. Einige Akkuträger erlauben auch eine direkte Einstellung der Leistung (sog. VW-Modus, abgeleitet von Variable Wattage). Dies wird realisiert, indem der Widerstand des Verdampfers gemessen und daraus die für die gewünschte Leistung erforderliche Spannung errechnet wird. Der Regelbereich solcher Akkuträger reicht hierbei meist von 3-15 Watt. In der Praxis ergeben sich jedoch nur selten Szenarien, in denen Leistungen über 10 Watt oder unter 6 Watt erforderlich sind.

Zusammenspiel von Mensch und Maschine

Eine wissenschaftliche Untersuchung stellt fest, dass es nicht nur zwischen verschiedenen Geräten Unterschiede in der Leistung und damit auch der Aerosol- und ggfls. Nikotinabgabe gibt, sondern auch bei Geräten der gleichen Bauart und schlägt bessere Qualitätskontrollen vor:

“Variation in performance properties within brands suggests a need for better quality control during e-cigarette manufacture.”

„Die Unterschiede in den Funktionseigenschaften von E-Zigaretten innerhalb einer Marke zeigen auf, dass eine bessere Qualitätskontrolle während der Produktion angezeigt sein kann.“

– M. Williams, P. Talbot

Eine weitere Studie kommt jedoch zu dem Ergebnis, dass Nutzer der elektrischen Zigarette diese und andere Unterschiede wie beispielsweise deutlich unterschiedliche Nikotinkonzentrationen des Liquids dergestalt ausgleichen, dass wiederum ein gewünschtes Ergebnis erzielt wird:

“User experience and/or device characteristics likely influence EC nicotine delivery and other effects. Systematic manipulation of these and other variables could elucidate conditions that produce intended effects.”

„Die Erfahrung der Nutzer und/oder Eigenschaften der Geräte beeinflussen die Nikotinzufuhr und andere Aspekte von elektrischen Zigaretten gleichermaßen. Systematische Beeinflussung dieser und anderer Variablen können Bedingungen erklären, die zum beabsichtigten Ergebnis führen.“

– A.R. Vansickel, T. Eissenberg

Kosten

Zum Preis "einer E-Zigarette" lässt sich aufgrund der fast beliebigen Kombinierbarkeit von Akkus und Verdampfersystemen keine pauschale Aussage treffen. Während günstige, einfache "Startersets" bereits ab 20 Euro erhältlich sind, kann eine Kombination aus hochwertigen Akkuträgern und Verdampfersystemen mit 300 bis 400 Euro zu Buche schlagen.