CO2- und N2O-Kapseln (Kohlensäure / Lachgas)

Wissenswertes über die Treibmittel CO2 (Kohlendioxid) und N2O (Distickstoff- oxid / Lachgas)

CO2

Was da so prickelnd im Sprudelwasser perlt, bezeichnen wir umgangssprachlich zumeist als Kohlensäure. Das ist aber nicht so ganz zutreffend. Es handelt sich dabei um Kohlendioxid (CO2), das bei der Gärung entstand bzw. in das Getränk gepresst wurde. Lediglich 0,003 % des gelösten Gases liegen dann tatsächlich als Kohlensäure (H2CO3) vor. Also sprechen wir hier korrekter Weise von Kohlendioxid-Kapseln.

 

  

Bilder oben, Schachteln v.l.n.r.: UMAREX 10er-Pack (alt), UMAREX 10er-Pack (neu), Crosman 5er-Pack “Copperhead”-Powerlets, Smith & Wesson 5er-Pack als Beigabe zu den Modellen “S&W 78 G” / “79 G”

Bilder unten, v.l.: 5er-Pack “Copperhead”-Powerlets, Plainsman-Kapseln der Marke “Stiga” (Schweden), Hämmerli-Kapseln

 

Neben wiederbefüllbaren Tanks für Matchwaffen kommen in Freizeitwaffen meist 12g Einwegkapseln (Kartuschen), seltener 8 g Einwegkapseln zum Einsatz. Die 12 g Gebinde wurden 1961 von der amerikanischen Firma „Crosman“ eingeführt (Bezeichnung „Powerlet“). Die bereits vorher existierenden 8 g Kapseln dienten zunächst der Verwendung in Heimsyphonflaschen und sind u.a. in Haushaltswarengeschäften erhältlich. Die Verflüssigung von Kohlendioxid gelang erstmals M. Faraday bereits 1823. Im Jahre 1949 erschien mit dem Modell „Schimel Mod. GP22“ die erste US-amerikanische CO2-Pistole auf dem Markt. Eine Kurzwaffe im Style der Luger P08.

  <--- wiederfüllbare 8 g CO2-Kapseln (Fa. “Hinz”)

Gasförmiges Kohlendioxid als Treibmittel ersetzt die manuelle Arbeit, wie sie beim Spannen von Feder- oder Druckluftwaffen erforderlich ist, um die Energie für Schussabgabe zu erzeugen. Der Einsatz von CO2 macht die Mehrschüssigkeit einer Waffe möglich und garantiert bei Bedarf schnelle Schussfolgen, unter Verwendung eines Magazins als Geschossreservoir. Analog zu Waffen mit Presslufttanks.

Bild oben: Wiederfüllbare 8 g CO2-Kapseln. Rechtsaußen eine Kapsel mit Überwurfmutter, die anderen vier sind Kapseln der Firma “Hinz”. Die “Hinz”-Kapseln lagen der Originalverpackung einer “Hämmerli Mod. Single” bei.

Als Kapselverschluss am Hals der Kartusche dient ein dünnes Blech, dass mit der Kapsel verschweißt wird oder mit einer Überwurfmutter aufgeschraubt wird. Dieses Blech wird beim Anstechen der Kartusche durch den Dorn an der Ventileinheit durchstoßen. Da die Anstichstelle oder der Kapselhals von einem Gummidichtring abgedichtet werden, gelangt das Gas nicht ungenutzt in die Umgebung,  sondern bei öffnendem Ventil in das System der Waffe. Bei einigen Modellen (z. B. S&W 78g/79G) wird auch nach dem Anstechen der Kapsel die gesamte Druckkammer mit dem Treibmittel geflutet.

Vermeiden sollte man die Verwendung von ungeeigneten Kapseln. Vorsicht vor allzu billigen Angeboten! Nicht selten sind Sorten dabei, deren Verschlussplatte aus zu dickem und/oder zu hartem Material besteht. Schäden am Anstechdorn sind zu befürchten. Lieber auf Qualität achten, als einen verbogenen Anstechdorn zu riskieren.

Noch ein Hinweis: Keinesfalls sollte eine angestochene, nicht völlig entleerte CO2-Kapsel längere Zeit, also mehr als ein paar Tage, in der Waffe verbleiben! Das System über Wochen und Monate unter Druck zu belassen schadet den Ventildichtungen. Es ist daher günstiger, mal eine nicht völlig entleerte Kapsel zu verschwenden, als einen u. U. teuren und arbeitsintensiven Defekt zu riskieren. Entnimmt man eine noch gefüllte Kapsel, das CO2-Gas dann unbedingt sehr langsam entströmen lassen! Man kann die Waffe natürlich auch durch eine Reihe von Leerschüssen druckfrei machen. - Achtung! Schnelles entleeren der unter hohem Druck stehenden Kartusche, führt zu Vereisungen (Abb. unten) rund um die Kapselöffnung. Neben der Gefahr von dadurch unmittelbar hervorgerufenen Dichtungsdefekten besteht auch Verletzungsgefahr beim Anwender! Dies gilt bei den großen 88-g-Kartuschen natürlich im besonderen Maße.

Fotos unten: Völlig vereistes Ventil einer CO2-Pistole nach dem ungewollten abblasen einer vollen 12-g-Treibgaskartusche aufgrund eines technischen Defektes.

    

 

Bild oben, v.l.n.r.: 8 g N2O-Kapsel (“isi”), 8 g CO2-Kapsel (“Liss”), 12 g CO2 UMAREX (“Walther”), 5 versch. “Crosman”/“Copperhead” 12 g-Kapseln, “Smith & Wesson” 12 g Kapsel für Mod. 78 G / 79 G

Bilder unten: “Daisy Bulls Eye”- und “Brass Eagle”-Kapsel, je 12g

          

Bilder unten: Verschiedene Kapseln mit UMAREX-Aufdruck

        

        

Bilder unten: Kapseln mit “Walther”-Aufdruck (UMAREX)

        

 

Um unnötigen Verunreinigungen der Ventileinheit vorzubeugen, sollte man darauf achten, dass man nur Kartuschen verwendet die mit möglichst reinem Kohlendioxid befüllt sind. Die Firma UMAREX z.B. gibt an, dass die Abfüllung ihrer Kapseln unter lebensmittelechten Bedingungen erfolgt. Damit sind beste Voraussetzung für die Langlebigkeit ohne Störungen gegeben.

UMAREX empfiehlt nach dem Verschießen von 10 Stück der üblichen 12 g CO2-Kapseln mit einer Waffe, dieser eine Ventil-Wartungskapsel zu spendieren. Diese Kartuschen sind zusätzlich zu dem CO2-Gas mit 0,5 g eines Spezialöls gefüllt, das beim Verschießen das Ventil reinigt, schmiert und gleichzeitig alle gleitenden Teile des Mechanismus mit einem Ölfilm versieht.

siehe Beitrag über Ventilwartungskapseln--->

Bilder unten: 88-g-CO2-Kartuschen verschiedener Anbieter. Diese weisen leichte Unterschiede in der Ausformung des Kapselhalses, sowie bei der Länge des Gewindes auf. Gewinde = metrisches Feingewinde, Maß: MF16x1,5.

Tipp 1: Besser keine Kartuschen verwenden, die am Hals mit einer Lackschicht überzogen sind (Foto unten), sondern unlackierte Exemplare kaufen, wie z. B. die oben im Foto gezeigte “Crosman Air Source”! Grund: Beim Festschrauben der Kartuschen lösen sich oft Partikel der Lackschicht ab (Abrieb), was zu Verunreinigungen des Ventils, vor allem der Dichtungen führen kann. Dies kann auf Dauer u. U. Fehlfunktionen, bzw. Defekte hervorrufen.

Foto unten: Rechts im Bild eine benutzte 88g-Kapsel mit schwarzer Lackierung. Gut erkennbar die hellen, blanken Stellen, wo sich der Lack abgerieben hat. Im Bild links zum Vergleich ein Kapseladapergewinde. Mit dem Adapter lassen sich 2 x 12g-Kartuschen anstelle einer 88g-Kartusche verwenden.

Klick mich

Tipp 2: Beim Kauf der 88g-Kapseln stets darauf achten, dass oben auf der Anstichplatte der Kartusche keine fertigungsbedingen, scharfkantigen Grate vorhanden sind! Im ungünstigen Fall zerstören diese Grate durch Einschneiden die Dichtung um den Anstechdorn. Kartuschen mit solchen Graten entweder an den Verkäufer zurückgeben, oder vorsichtig abfeilen bzw. beischleifen.

(Vielen Dank an “zteamgreen” für die sachdienlichen Hinweise)

 

Eigenschaften des Kohlendioxid:

CO2 entsteht bei der Verbrennung von Kohlenstoff.

Bei Atmosphärendruck und normal üblicher Umgebungstemperatur ist CO2 gasförmig.

Durch Erhöhung des Druckes kann Kohlendioxid verflüssigt werden, wenn die Temperatur nicht über 31° C steigt („kritische Temperatur“).

>31° C kann CO2 nicht mehr verflüssigt werden, egal welche hohen Drücke man verwendet. Diese ist für Kohlendioxid somit die sogenannte „kritische Temperatur“.

In Druckbehältern ist CO2 bei Temperaturen < 31° C zum Teil flüssig, wenn noch eine so große Menge vorhanden ist, dass der Gleichgewichtsdruck nicht unterschritten wird. Bei jeder Flüssigkeit gehört zu jeder Temperatur ein ganz bestimmter Dampfdruck (Gleichgewichtsdruck).

Der Druckunterschied ist je nach Temperatur u. U. beträchtlich. Die Umgebungstemperatur beeinflusst also den Treibdruck, daher schwankt die Mündungsenergie, welche die Treffpunktlage verändert.

Daraus folgt, dass die Maximalfüllmengen von Kartuschen nicht überschritten werden dürfen, damit durch Wärmeausdehnung der Behälter nicht gesprengt wird. Dies sollte man besonders bei wiederbefüllbaren Behältern unbedingt berücksichtigen.

Zunehmende Temperatur bedeutet Ausdehnung der Kohlensäure und damit Druckzunahme! Es gilt also, nicht entleerte Kapseln aus Sicherheitsgründen keiner größeren Hitzeeinwirkung aus zu setzen. Explosionsgefahr!

Bei jedem Schuss entweichen ca. 0,20 g gasförmiges CO2. Dadurch sinkt der Druck in der Kartusche jedes Mal etwas unter den Gleichgewichtsdruck, welcher durch die Temperatur des flüssigen Kohlendioxid festgelegt ist. Dieser  Druckabfall wird unmittelbar durch Verdampfen von Kohlendioxid ausgeglichen. Zur Verdampfung wird Wärme benötigt, das flüssige CO2 kühlt sich dadurch etwas ab. Der sich einstellende Dampfdruck entspricht wieder genau dem temperaturspezifischen Wert der flüssigen Kohlensäure.

N2O

Gefüllt werden damit 8 g Haushaltskapseln, die zum Aufschäumen von Sahne verwendet werden. Sie entsprechen in Form und Größe den 8 g Kohlendioxid-Kapseln. Auch die physikalischen Eigenschaften beider Stoffe sind ähnlich. Allerdings: Der Dampfdruck von flüssigem N2O ist kleiner und deswegen ist die Geschossgeschwindigkeit geringer als bei CO2. Die kritische Temperatur beträgt 36,4° C.

Bild unten: (v.l.) 10er-Pack 8 g “Liss”-CO2-Kapseln (Ungarn), 10er-Pack 8 g “isi”-N2O-Kapseln (Österreich)

Temperatur

Dichte flüss. CO2

Dichte gasf. CO2

Dampfdruck CO2

Dampfdruck N2O

[°C]

[g/cm³]

[g/cm³]

[bar]

[bar]

 

 

 

 

 

0

0,93

0,096

34,8

29,9

10

0,86

0,135

45,0

38,7

20

0,78

0,194

57,3

49,1

25

0,71

0,242

64,4

55,0

 

 

 

 

 

 

GUNIMO

März 2003 / Juli 2007 / März 2009 / Juli 2010 / Januar 2015