La nascita dell'erogatore risale al 1926, con il primo modello messo a punto dal comandante De Corlieu, che tuttavia non era riuscito a studiare un sistema a richiesta, ossia che desse aria solo quando necessario per riempire i polmoni. Il suo sistema era a flusso continuo ed inviava l'aria in un mascherone gran facciale, dal quale usciva automaticamente quella in eccesso. L'autonomia, in questo modo, era fortemente ridotta.
Il primo risultato moderno compare una ventina d'anni dopo, con due nuovi progetti: uno, dovuto a Commeinhes, l'altro al binomio Cousteau-Gagnan, che finalmente vedeva l'erogatore separato dalla maschera. Dopo i prototipi del 1943 e degli anni successivi, venne prodotto industrialmente con la sigla CG45. Era un monostadio, con una grossa cassa di ottone cromato che andava fissata alla rubinetteria. Qui, l'aria veniva ridotta in un'unica fase dalla pressione delle bombole a quella ambiente e inviata, poi, al boccaglio tramite un corrugato. L'aria espulsa tornava alla cassa tramite un secondo corrugato e veniva liberata nell'ambiente. Il sistema funzionava, ma si verificava un accentuato sforzo inspiratorio quando ci si trovava nella normale posizione di nuoto che diventava bassissimo quando ci si sdraiava sulla schiena.
I corrugati non avevano valvole nei pressi del boccaglio e si allagavano se questo veniva tolto di bocca. Per poterli svuotare, occorreva una manovra che comprendeva anche una rotazione del corpo. Operazioni oggi normali, come la respirazione in coppia, erano allora impegnative.
Può essere a pistone o a membrana, bilanciato oppure no. I sistemi a pistone sono molto semplici, hanno pochi pezzi e richiedono in genere una scarsa manutenzione. L'acqua penetra all'interno dell'erogatore, ma il pistone e la molla sono realizzati in materiali resistenti alla corrosione. Questo sistema ha un costo costruttivo contenuto, una particolare robustezza e costi di manutenzione contenuti. Purtroppo il contatto con l'acqua, in certe circostanze, può usurare precocemente sia l'erogatore sia le guarnizioni (acqua particolarmente ricca di sospensione o di calcare) o portare alla formazione di cristalli di ghiaccio in situazioni climatiche molto rigide, anche se esistono appositi kit antifreeze.
I primi stadi a membrana sono invece isolati dall'acqua e non hanno problemi anche in condizioni estreme. Tuttavia, sono composti da più pezzi, alcuni piuttosto piccoli. Le parti interne non sono progettate per venire a contatto con l'acqua di mare e un accidentale ingresso d'acqua nell'erogatore (se per esempio si dimentica di mettere il tappo di protezione sul filtro sinterizzato) richiede una revisione.
La portata d'aria dei due sistemi è comunque idonea in entrambi i casi per alimentare nel migliore dei modi il secondo stadio. Viene espressa in litri/minuto e varia da 1200 a 2800 l/min, misurati in superficie. Sono dati non sempre significativi, poiché andrebbero rilevati in profondità, tuttavia danno una certa idea della portata d'aria dell'erogatore. Le prestazioni finali, comunque, dipendono solo in parte dall'aria fornita dal 1° stadio.
Sia gli erogatori a pistone sia quelli a membrana possono essere bilanciati o no.
I primi stadi bilanciati devono fornire la stessa pressione intermedia indipendentemente dalla pressione d'aria nella bombola e mantenere le prestazioni prescindendo dalla profondità, quelli non bilanciati sono studiati espressamente per le quote sportive, lamentando solo un certo abbassamento della pressione intermedia (e quindi un aumento dello sforzo inspiratorio), quando l'aria nelle bombole scende ai minimi valori.
Quelli bilanciati non hanno questi problemi e i valori di pressione intermedia sono gli stessi qualunque sia quella d'aria nelle bombole. Un primo stadio ha un certo numero di uscite di bassa pressione per montare il 2° stadio di riserva, la frusta del gav e della muta stagna. Le uscite di alta pressione sono in genere 2, per montare il manometro a destra o a sinistra. La staffa di attacco del 1° stadio può essere internazionale oppure DIN (più sicuro poiché scongiura la possibilità che l'OR esca dalla sede, ma la rubinetteria della bombola dev'essere predisposta). Il filtro sinterizzato può essere piano o conico; quest'ultimo è da preferire poiché ha una superficie filtrante maggiore.
Generalmente è realizzato in tecnopolimeri, spesso rinforzati con fibre di vetro, ma alcuni modelli sono realizzati in ottone cromato, con un gusto retró che piace tanto. Varie possono essere le forme e in alcuni casi l'erogatore può essere usato sia a destra sia a sinistra. In altri, per trasformarlo in "sinistro", quando è possibile, bisogna smontarlo e sostituire qualche pezzo. Nella zona anteriore del coperchio (può essere anche laterale) è situato il pulsante per l'erogazione manuale. Le valvole di scarico, dal cui diametro, forma e disposizione dipende lo sforzo espiratorio, possono essere singole o doppie, circolari oppure ovali.
La presenza di più valvole non significa che lo sforzo espiratorio sia minore, dato che ciò dipende più dal loro diametro, forma e disposizione.
Alcuni modelli hanno la possibilità di regolazioni azionabili in immersione. Generalmente, un pomolo girevole, posto a una estremità della cassa, indurisce o meno la molla che tiene chiusa la valvola del 2° stadio. Più questa è allentata, minore è lo sforzo inspiratorio, fino a giungere su alcuni modelli all'autoerogazione. Il vantaggio è di poter avere un erogatore tarato alla perfezione e di indurire lo sforzo, quando lo si usa in superficie, in piscina, come erogatore di scorta o in presenza di corrente contraria.
I valori dello sforzo inspiratorio ed espiratorio si misurano il millibar. Le severe norme europee prevedono sforzi inspiratori ed espiratori massimi, a 50 metri e con solo 50 bar nella bombola, di 25 millibar. Anche l'effetto Venturi può essere regolato (quella specie di "iniezione" d'aria convogliata direttamente nel boccaglio, che aumenta le prestazioni dell'erogatore). Ridurre l'effetto Venturi è utile soprattutto nelle prime fasi dell'immersione, tanto che alcuni modelli hanno solo le due regolazioni estreme, "dive e pre-dive". La portata d'aria del 2° stadio per un erogatore omologato CE deve essere tale da permettere a 50 metri di profondità e con solo 50 bar nella bombola, di effettuare 25 atti respiratori al minuto di 2.5 litri, senza eccedere i succitati sforzi respiratori.
La quasi totalità degli erogatori oggi in commercio, utilizza nel 2° stadio il sistema "Downstream". Questo sistema, con un meccanismo molto semplice che consiste nel movimento di un singolo componente, venne introdotto agli inizi degli anni 60 solamente nei 1° stadi. Questo concetto è sopravvissuto a 30 anni di evoluzione, rimanendo praticamente inalterato. Il design del pistone "Downstream" fa si che l’estremità del pistone sia direttamente esposta alla forza dell’aria proveniente dalla bombola, e questa forza diminuisce in proporzione alla diminuzione della pressione della bombola. La variabilità della pressione in entrata influenza la quantità di pressione intermedia richiesta per stabilizzare completamente il pistone e fermare il flusso d’aria alla fine del ciclo di inspirazione. Questo tipo di primo stadio è detto non bilanciato.
Le ragioni della sua longevità (viene a tutt’oggi costruito ed utilizzato) stanno nella sua affidabilità ed economicità; la mancanza di controllo della pressione intermedia viene compensata da un’affidabilità a prova di bomba.
Lo stesso concetto venne applicato, nella metà degli anni 60, anche ai secondi stadi: fu così creata la valvola "Downstream Classica" e, se si fa eccezione per alcuni piccoli ritocchi, è rimasta praticamente inalterata fino ad oggi. Il termine "downstream" si riferisce alla direzione in cui si apre la valvola. Infatti il sistema downstream si apre nella stessa direzione del flusso d’aria proveniente dal primo stadio. Questa aria in entrata esercita una spinta sull’estremità del poppet (testa della valvola) che costringe la valvola ad aprirsi (downstream); tale forza viene contrastata da una molla, pretarata, che spinge nella direzioneopposta (upstream) cioè verso la posizione di chiuso. La spinta esercitata dalla molla deve essere leggermente superiore alla forza di entrata del flusso in modo che l’ingresso rimanga chiuso fino all’inspirazione da parte del subacqueo. Lo sforzo di inspirazione richiesto per aprire una valvola downstream è direttamente proporzionale alla resistenza della molla.
Questo sistema consente di proteggere il sub nel caso improbabile (ma non impossibile) di sovrappressione intermedia, infatti ad un aumento della media pressione la forza downstream aggiuntiva farà aprire il poppet spingendolo contro la molla e provocando un flusso d’aria continuo nel secondo stadio.
Abbiamo visto che nei secondi stadi classici lo sforzo di inspirazione è direttamente proporzionale alla resistenza della molla, quindi al fine di ridurre lo sforzo di distacco (innesco) e di conseguenza il lavoro respiratorio, venne sviluppata, alla fine degli anni sessanta, una valvola downstream detta a "flusso lineare", questa consentiva di diminuire la compattezza dell’aria ed il coefficiente di attrito globale. La leva posta al centro della sede del secondo stadio permetteva un comando più efficiente del flusso dell’aria, la valvola invece, forata al centro del poppet, consentiva all’aria di passare nel suo interno per finire in una camera di espansione posta all’estremità della valvola stessa, che andava a contribuire alla spinta della molla di chiusura.
Questo sistema consentiva, e consente tuttora, di avere una molla più piccola e più morbida e di ridurre lo sforzo di distacco. Con il passare degli anni questo sistema è stato perfezionato fino ad arrivare ad un erogatore con le stesse caratteristiche di valvola, ma con in più una regolazione che permetteva di indurire od ammorbidire, anche durante l’immersione, la spinta esercitata dalla molla sul poppet.
Erroneamente considerati "upstream", gli erogatori con secondo stadio con valvola servoassistita sono dei sistemi con elevate prestazioni di erogazione e affidabilità, grandi portate d’aria e semplicità di costruzione. Il secondo stadio, come già detto, è servoassistito. L’aria proveniente dal primo stadio passa attraverso una valvola espandibile ed un condotto che termina con una servovalvola, non trovando sfogo (nel momento in cui il sub non respira) l’aria riempie tutto il condotto ed espande la valvola, la quale andrà ad occludere dei fori collegati alla stessa scatola del secondo stadio, quindi direttamente al boccaglio. Quando il sub compie l’atto inspiratorio creerà una variazione della pressione all’interno della scatola, il sistema sbilanciato consentirà alla valvola di collassare e quindi aprire il condotto che porta aria al subacqueo.
Questo sistema consente di muovere masse d’aria notevoli (1.500 litri al minuto) con uno sforzo minimo d’apertura da parte del subacqueo a qualsiasi profondità. Un erogatore con queste portate d’aria e con questo sistema di secondo stadio deve avere dei sistemi di sicurezza da sovrapressione. Il Jetstream ne incorpora due. Uno sitrova nel primo stadio. Una valvola si apre automaticamente quando la pressione intermedia supera i 16 bar, consentendo di scaricare l’aria in eccesso (circa 6 bar) e di mantenere la media pressione più vicina possibile ai valori ottimali. Il secondo sistema di sicurezza è costituito da una valvola di sovrapressione incorporata nella frusta all’altezza dell’innesto al 2° stadio. Questa valvola si attiva quando la media pressione supera i 16 bar scaricando automaticamente l’aria in eccesso ed evitando getti di sovraflusso indesiderati, consentendo quindi al sub di mantenere in bocca il secondo stadio.
Nota: il termine "jetstream" deriva dalle enormi correnti d’aria che si incontrano ad alta quota e che corrono a svariate centinaia di chilometri orari.
e severe norme europee hanno fatto piazza pulita dei modelli meno efficienti e oggi si può dire senza ombra di smentite che qualunque erogatore omologato sia perfettamente adatto a immersioni di tipo ricreativo. Non dimentichiamo infatti che le norme richiedono prestazioni eccezionali e mai raggiungibili nella realtà, verificate a 50 metri di profondità e con sole 50 atmosfere nelle bombole. Scegliete dunque a cuor sereno quello che piu si avvicina al vostro gusto estetico, che vi dà maggiori garanzie di durare a lungo nel tempo e di costare poco in manutenzione.