เจาะลึก Regulator Part 4: Second Stage Regulator ทำงานอย่างไร มีกี่แบบ?

Scubapro R295 Cutaway

Second stage regulator คือส่วนควบคุมการจ่ายอากาศ ที่นักดำน้ำคาบอยู่ในปาก และจะคอยจ่ายอากาศเมื่อนักดำมีการหายใจเข้าไป เป็นส่วนหนึ่งของระบบจ่ายอากาศที่อยู่จุดสุดท้ายที่ส่งอากาศให้นักดำน้ำ ซึ่งมีหลายรูปแบบให้เราได้เลือกใช้ ซึ่งมีข้อดีข้อเสียแตกต่างกันไป โครงสร้างหลักๆของ Second stage regulator มีอะไรบ้าง ส่งผลต่อการใช้งานอย่างไร

หลักการทำงานของ Second Stage Regulator

Scubapro R190 cutaway illustration

• Second stage regulator นั้นทำหน้าที่ควบคุมแรงดันปานกลาง (Intermediate Pressure / IP) ให้เป็นความดันรอบๆตัวนักดำน้ำ (Ambient Pressure) ที่สามารถหายใจได้อย่างสบาย อากาศไม่จ่ายมากเกินไป หรือต้องใช้แรงดูดมากเกินไป

• โดยการควบคุมความดันจะเริ่มต้นตั้งแต่เปิดถังอากาศให้ High pressure gas นั้นเข้าไปใน first stage ออกมาเป็น IP มายัง second stage ซึ่งจะมีวาล์วอีกชุดหนึ่งหนึ่ง (LP seat / Poppet seat) ปิดกั้นไว้ระหว่าง พื้นที่ใน second stage และ IP ในสายอากาศดำน้ำ ซึ่งในตัวบอดี้ของ second stage นั้นจะมีแผ่น diaphragm และชุดกระเดื่องและสปริงที่ทำหน้าที่ร่วมกันในการเปิดเปิด-ปิด poppet seat อยู่

• ขณะที่ยังไม่มีการหายใจเข้า - ออกนั้น แรงดันใน ตัวบอดี้จะเท่ากับ ambient pressure ซึ่งทำให้ diaphragm นั้นอยู่ในตำแหน่งปกติและ poppet seat อยู่ในตำแหน่งปิด

• เมื่อนักดำน้ำหายใจเข้า แรงดันในตัวบอดี้จะตกลงต่ำกว่า ambient pressure และทำให้น้ำด้านนอกใน ambient pressure chamber นั้นช่วยกด diaphragm ให้จมลงไปชนกระเดื่อง

• กระเดื่องที่ถูกชนโดย diaphragm นั้นสู้แรงสปริง และจะยก Poppet ขึ้นให้อยู่ในตำแหน่งเปิด และจะจ่ายอากาศที่อยู่ในสาย low pressure ออกมาให้นักดำน้ำได้ใช้

• จังหวะระหว่างหายใจเข้ากับหายใจออก ร่างกายนักดำน้ำจะไม่ได้มีการดึงอากาศมาจาก second stage แล้ว จะมีความดันเพิ่มขึ้นในตัวบอดี้เนื่องจาก poppet seat ที่ยังเปิดอยู่ ทำให้ diaphragm ขยับไปที่ตำแหน่งเดิม และสปริงที่อยู่ในชุดกระเดื่องจะคืนตัวทำให้ poppet seat ลงไปอยู่ในตำแหน่งปิดอีกครั้ง และความดันใน housing จะเท่ากับ ambient pressure อีกครั้ง

• จังหวะหายใจออกนั้นนักดำน้ำจะดันลมจากปอดออกมาสู่เข้ามาที่ body อีกครั้งทำให้ในความดันในตัวบอดี้ของ second stage นั้นมีมากขึ้น ซึ่งความดันส่วนเกินนั้นจะถูกระบายออกมาจาก Exhaust valve เป็นฟองอากาศสู่ด้านนอก ซึ่งเป็น one-way valve ที่จะปิดทันทีที่ความดันใน housing เท่ากับ ambient pressure และป้องกันน้ำเข้า ก่อนที่จะเริ่มวัฏจักรใหม่อีกครั้ง

วัสดุ โลหะหรือพลาสติก?

Umizaru Black Pearl

Second stage นั้นมีหลายรุ่น หลายยี่ห้อ หลากหลายดีไซน์ วัสดุหลักที่ผลิตก็มักจะมีโพลีเมอร์ (พลาสติกเสริมไฟเบอร์) กับ โลหะ (ทองเหลือง, สแตนเลส หรือ ไทเทเนียม) ซึ่งก็มีคุณสมบัติแตกต่างกันออกไป

• วัสดุพลาสติก ออกแบบมาด้วยต้นทุนที่ถูกกว่าโลหะ และยังมีความเหนียวคงทน ซึ่งมักจะทำมาจากพลาสติกวิศวกรรมเช่น PP (Polypropylene) เป็นต้น ซึ่งพลาสติกวิศวกรรมนั้นมีความแข็งแรงทนทาน ไม่เสื่อมสภาพโดยง่ายแม้จะเจอแดดแรงจัดตลอดเวลา ซึ่งมักจะถูกเลือกให้เป็นวัสดุหลักในการทำตัวบอดี้ หรือ second stage housing อยู่เสมอ

• Second stage housing ที่ทำมาจากโลหะนั้นจะมีความคงทนของโลหะเข้ามาเกี่ยวข้อง ซึ่งโลหะนั้นมีข้อได้เปรียบเรื่องการทนทานจากกัดกร่อนจากสารเคมี, การทำงานในน้ำเย็นที่ดีกว่าพลาสติก และโลหะที่อยู่ในเร็กกูเลเตอร์ยังสามารถควบแน่นให้เกิดละอองน้ำตามผิวโลหะ ทำให้อากาศที่หายใจเข้าไปไม่รู้สึกแห้งเท่ากับการหายใจผ่านอุปกรณ์พลาสติก แต่โลหะก็ยังมีข้อเสียเปรียบที่มีต้นทุนที่สูงกว่า และโลหะถ้าถูกกระแทกอาจบิดเสียรูป หรือการกัดกร่อนของชั้นผิวเคลือบและการมีคราบสนิมเขียวเกาะตามผิวโลหะเช่นกัน ต้องหมั่นล้างให้สะอาดหลังใช้งาน

• โดยส่วนมากแล้ว ผู้ผลิตส่วนใหญ่มักจะเลือกใช้ชิ้นส่วนบางชิ้นเป็นโลหะ บางชิ้นเป็นพลาสติก เพื่อให้ได้มาทั้งต้นทุนที่ดี และความทนทานที่เหมาะสม เช่น Apeks XTX50, Umizaru Black Pearl หรือ Aqualung Legend ที่ให้ตัวบอดี้เป็นพลาสติก แต่ air barrel ด้านในเป็นโลหะ หรือ Scubapro S620Ti ที่ใช้บอดี้เป็นพลาสติก แต่ air barrel จะทำมาจากไทเทเนียม ที่ทำให้แทบไม่มีการกัดกร่อนจากการใช้งานเลย

  • เร็กกูเลเตอร์ที่ใช้บอดี้โลหะล้วนที่ยังเห็นอยู่ในตลาดคือ Scubapro A700 หรือ Mares Abyss และ Mares Atlas เป็นต้น

Unbalanced vs Balanced Second Stages

เร็กกูเลเตอร์นั้นทำงานด้วยระบบสปริงเปิดปิดที่จับคู่กับชุดกระเดื่องขึ้นลงนั้น ก็ยังมีการออกแบบบางอย่างที่ทำให้ second stage นั้นเปิดปิดได้ง่ายยิ่งขึ้น นั่นคือ balanced / unbalanced second stage ที่ทำงานคล้ายกันกับระบบ balanced / unbalanced ของ first stage regulator เช่นกัน

• ระบบ unbalanced

  ระบบที่เรียบง่ายและใช้มาอย่างยาวนาน บางยี่ห้อใช้มาตั้งนานไม่เคยเปลี่ยนหน้าตา แม้รุ่นจะเปลี่ยนไป สามารถหาอะไหล่แทบจะทดแทนกันได้ในทุกรุ่น ยกตัวอย่างเช่น Scubapro R-series ที่เริ่มตั้งแต่ R190 ในปี 1986 จนถึงรุ่นปัจจุบัน R105 ยังใช้อะไหล่หลายๆตัวร่วมกันอยู่

  

  ซึ่งหน้าตาระบบ Unbalanced นั้นจะมีแค่กระเดื่อง, ชุดสปริง, poppet set แล้วก็ LP seat orifice อยู่ข้างในเท่านั้น ซึ่งหลักการทำงานก็คือทำเปิด-ปิดวาล์วตามระยะที่กระเดื่องขยับ และเมื่อแรงดันในสายอากาศลดลง ประสิทธิภาพการทำงานก็จะลดลง ทำให้ต้องใช้แรงดูดอากาศมากขึ้น แต่ด้วยความทนทาน และราคาถูกของมัน จึงมักพบได้ง่ายในอุปกรณ์เช่าของโรงเรียนสอนดำน้ำต่างๆ

  

  ข้อดีของระบบ Unbalanced

  • ชิ้นส่วนเคลื่อนไหวน้อย มีความทนทานสูง

  • ค่าตัวและค่าซ่อมบำรุงไม่แพง

• ระบบ Balanced

  อีกหนึ่งระบบที่นิยมใช้กันในกลุ่มอุปกรณ์ดำน้ำส่วนตัว เพราะมีค่าตัวที่สูงขึ้น บางรุ่นสูงขึ้นสองถึงสามเท่าตัวของระบบ Unbalanced เลยก็ว่าได้ เพราะว่ามีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวอยู่ในชุดวาล์วมากขึ้น

  

  หลักการทำงานของ Balanced second stage คือการใช้แรง IP นั้นมาช่วยในการกด Poppet Seat ไว้ โดยความดันสามารถผ่านรูเล็กๆที่ LP seat ไปที่ Floating Chamber ที่อยู่อีกด้านหนึ่งและสร้างแรงกด poppet seat ไว้อีกทีหนึ่ง ซึ่งแตกต่างจาก unbalanced ที่ใช้แรงสปริงกด poppet seat อย่างเดียว ทำให้ระบบ balanced second stage ไม่จำเป็นต้องใช้แรงสปริงที่มากเท่ากับระบบ unbalanced เพราะมีแรงดัน IP มาช่วยดันสปริงด้วยอีกส่วนหนึ่ง ตัวอย่างนี้เห็นได้ชัดมากใน Scubapro R-series และ Scubapro G-Series และ S-Series ที่ใช้ poppet spring ตัวเดียวกัน ยกตัวอย่าง Balanced Second Stage เช่น Scubapro G250 ที่เป็นระบบ balanced ของ scubapro ตั้งแต่ปี 1986 พร้อมทั้งยังใช้ชุดซ่อมร่วมกันกับ Scubapro S600 ที่ยังขายอยู่ในปี 2025 หรือ Apeks TX100 ที่เปิดตัวตั้งแต่ปี 1995 และยังใช้พื้นฐานเดียวกันนี้จนถึงรุ่น EVX200 เลยทีเดียว

  

  • ข้อดีของระบบ Balanced

    • เนื่องจากการดีไซน์ให้ใช้แรงสปริงกด poppet ให้ต่ำลง แรงหายใจที่ใช้ในการทำให้สปริงเปิดนั้นจะน้อยกว่า unbalanced

    • Poppet seat มีอายุการใช้งานนานกว่า เนื่องจากแรงกดจากสปริงน้อยกว่า ทำให้การสึกหรอของการใช้งานต่ำกว่า (แต่ก็ยังต้องเข้าซ่อมบำรุงทุก 1 ปี หรือ 100 ไดฟ์เท่ากัน เพื่อเป็นการตรวจสอบความพร้อมในการใช้งาน รวมไปถึงสภาพที่อาจโดนนำทะเลกัดกร่อนได้

    • ข้อสำคัญของระบบ Balanced นั้นคือการมี ห้อง chamber ที่สามารถปรับตั้งแรงต้านในการหายใจได้ง่าย โดยจะมีทั้งระบบแบบ non-adjustable ที่ปรับตั้งค่ามาจากโรงงานหรือช่างซ่อม และ adjustable resistance knob/lever ที่ปรับตั้งค่ามาจากโรงงานหรือช่างซ่อมแล้ว และยังสามารถหมุนปรับตั้งด้วยตัวนักดำน้ำเองได้เองในกรณีที่รู้สึกว่าเร็กกูเลเตอร์จ่ายอากาศเบาเกินไปอีกด้วย

    • สามารถใช้กับ Overbalanced First Stage ได้เพราะตัว balance chamber สามารถปรับเปลี่ยนแรงกดไปตาม IP ได้

Feature	Balanced Second Stage	Unbalanced Second Stage
การจ่ายอากาศ	ใช้แรงน้อย	ใช้แรงมากกว่าเล็กน้อย
การทำงานในที่ลึก	ขึ้นอยู่กับ IP ที่มาจาก First stage regulator	ขึ้นอยู่กับ IP ที่มาจาก First stage regulator
ความง่ายในการใช้งาน	มีการออกแบบที่ซับซ้อนกว่ามาก แต่การใช้งานง่าย	การออกแบบเรียบง่าย ใช้งานง่าย
ราคา	มีราคาสูงกว่า Unbalanced	ถูกกว่า 30-70% เมื่อเทียบกับ Balanced Regulator
การบำรุงรักษา	การซ่อมบำรุงที่ซับซ้อนกว่า ชุดซ่อมแพงกว่า	การซ่อมบำรุงที่ทำได้ง่ายและรวดเร็ว
การปรับการหายใจ	ปรับค่าได้ละเอียดกว่า	ปรับการหายใจไม่ได้ ต้องใช้ค่าที่โรงงานตั้งไว้

ซึ่งในการเลือกใช้ second stage จริงๆแล้วนั้น นักดำน้ำส่วนมากที่ต้องการ regulator มาใช้มักจะลงทุนไปซื้อ Balanced second stage ไว้ใช้เป็นตัวหลัก และ Unbalanced second stage มาใช้เป็นตัวสำรอง เพื่อลดต้นทุนโดยรวม แต่ยังคงไว้ซึ่งอุปกรณ์หลักที่จะทำหน้าที่ได้ดีกว่า unbalanced second stage ที่มักเจอกันในอุปกรณ์เช่าแน่นอน