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Unabhängiges Unterwasser-Atmungsgerät mit Frischluftförderpumpe Die
Erfindung betrifft ein unabhängiges Unterwasser-Atmungsgerät mit einer teils durch
den Taucher betätigten, teils unter Ausnutzung der Druckdifferenz zwischen Unterwasserdruck
und atmosphärischem Druck angetriebenen Frischluftförderpumpe. Das Gerät eignet
sich besonders für den Unterwassersport in mäßigen Tauchtiefen, so daß sich der
Taucher mühelos mittels Schläuche selbständig die nötige Frischluft aus der Atmosphäre
unter Wasser saugen und bis zum nötigen Einatmungsdruck komprimieren kann.
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Es ist bereits ein mit der Atmosphäre in Verbindung stehendes Unterwasser-Atmungsgerät
bekannt, das mit einer teils durch Muskelkraft des Tauchers betätigten Frischluftförderpumpe
versehen ist; doch bedarf es bei solchen Geräten schon in geringen Tiefen eines
für den Taucher unhaltbaren Arbeitsaufwandes, der zusätzlich geleistet werden muß.
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Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß die unter Wasserdruck
stehende, vom Taucher ausgeatmete Luft unter Ausnutzung ihrer in bezug auf die atmosphärische
Außenluft bestehenden Druckdifferenz zum Antrieb oder zur Unterstützung des Antriebes
der Frischluftförderpumpe verwendet wird.
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In den Abb. 1 und 2 sind schematisch zwei Ausführungsmöglichkeiten
der Erfindung und ihre Arbeitsweise unter Wasser dargestellt. Das Gerät der Abb.
1 hat einen einseitig nach unten geöffneten Zylinder 1, der zur Förderung und Kompression
der atmosphärischen Atmungsluft bestimmt ist. Während des Ansaughubes in diesem
Zylinder 1 muß der Kolben 2 sich nach unten bewegen und dabei den unter ihm wirkenden
äußeren Wasserdruck überwinden. Die während dieser Saugphase zu leistende Arbeit
erfolgt teils durch Muskelkraft des Tauchers, teils durch den Druck der vom Taucher
während dieser Saugphase ausgeatmeten Luft, die durch die Luftleitung 9 und das
Ventil 16 in den oberen Teil des kleinen Zylinders 5 strömt und den Kolben
6 nach unten drückt. Da die beiden Kolben 2 und 6 mit den Stangen 7, 8, 3 starr
verbunden sind, muß der Kolben 2 bei entsprechend zusätzlicher, in Pfeilrichtung
wirkender Muskelkraft auf die Querleiste 4, den Wasserdruck überwindend, sich gegen
seinen offenen Zylinderrand bewegen. Die dabei durch den Kolben 6 aus dem unteren
Teil des beiderseits geschlossenen Zylinders 5 verdrängte frische Atmungsluft strömt
durch die Luftleitungen 10 und 11, die gemeinsam mit der atmosphärischen Außenluft
in Verbindung stehen, bei sich selbsttätig öffnendem Ventil 15 in den oberen Teil
des Zylinders 1, wobei die noch zur gänzlichen Füllung des Zylinders 1 benötigte
Frischluftmenge durch die bis an die Wasseroberfläche verlängerten Luftleitungen
10 und 11 zusätzlich infolge der Saugwirkeng des Kolbens 2 aus der Atmosphäre zuströmt.
Wie man aus der Abb. 1 ersieht, ist der Zylinder 5 kleiner als der Zylinder 1, weil
die ausgeatmete Luft, die, um ihren höheren Druck zur Wirkung zu bringen, den Zylinder
5 möglichst ausfüllen soll, in bezug auf die atmosphärische Luft im Zylinder 1 ein
geringeres Volumen hat. Die daher wegen der verschiedenen Kolbengrößen auftretende
Kraftdifferenz zwischen Kolbendruck 6 nach unten und Kolbendruck 2 nach oben wird
durch die bereits erwähnte Muskelkraft in Richtung des Pfeiles auf die Querleiste
4 überwunden. Bei jeder Tiefstlage der beiden Kolben 2 und 6 öffnet sich das gesteuerte
Ventil 13, und es schließt sich das Ventil 16, worauf die über dem Kolben 6 befindliche,
vom Taucher ausgeatmete Luft durch die Luftleitung 12 in die Atmosphäre entweichen
kann. Durch diese somit eingetretene Druckverminderung im Zylinder 5 und durch das
gleichzeitige Aussetzen der vorerwähnten Muskelkraft auf die Querleiste 4 kann der
äußere Wasserdruck unter dem Kolben 2 die angesaugte Frischluft im Zylinder 1 auf
Wasserdruck komprimieren, worauf die Einatmung dieser Frischluft durch die Luftleitung
9 und das sich selbsttätig öffnende Ventil 14 mühelos erfolgen kann.
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In dem in der Abb.2 scJhematisch dargestellten Atmungsgerät, das nur
einen Zylinder 17 hat, wird der Widerstand des Ansaughubes nur durch Muskelkraft
überwunden. Bei diesem Ansaughub wird der Kolben 18 mit der Kolbenstange 19 durch
Hand oder Fußdruck auf den Hebel 20 nach unten gezogen, wobei atmosphärische Frischluft
durch die Luftleitung 21 und. das sich selbsttätig öffnende Ventil 22 in den Zylinder
17 strömt. Bei Beginn dieses Saughubes wird das Ventil 23 zwangläufig geöffnet
und das Ventil 26 geschlossen, so daß die unter dem Kolben 18
befindliche
ausgeatmete Luft durch die Luftleitung 24 in die Atmosphäre entweichen kann. Bei
dieser Arbeitsbewegung muß durch die Muskelkraft des Tauchers nur der auf den Querschnitt
der Kolbenstange 19 wirkende Wasserdruck überwunden werden. Bei Tiefstlage des Kolbens
18 wird das Ventil 23 wieder geschlossen und das Ventil 26 geöffnet, um die vom
Taucher verbrauchte Atemluft durch die Luftleitung 25 und das geöffnete Ventil 26
in den Zylinderraum unterhalb des Kolbens 18 einströmen zu lassen. Die somit unter
dem Kolben 18 wirkende, unter äußerem Wasserdruck befindliche ausgeatmete Luft und
der noch zusätzliche, auf die Kolbenstange 19 wirkende äußere Wasserdruck komprimieren
die vorher oberhalb des Kolbens 18 angesaugte Frischluft bis zur Erreichung des
Druckausgleiches, nachdem sich vorher das Ventil 22 selbsttätig geschlossen hatte.
Durch zusätzliche geringe Muskelkraft auf den Hebel 20 in Richtung nach oben wird
die bereits auf den äußeren Wasserdruck komprimierte Frischluft aus dem oberen Teil
des Zylinders 17 durch das sich selbststeuernde Ventil 27 und durch die Luftleitung
28 in den unter Wasserdruck befindlichen elastischen Luftbeutel 29 einströmen.
Der Taucher kann somit während der darauffolgenden Frischluftansaugphase die im
elastischen Luftbeutel 29 auf äußeren Wasserdruck komprimierte Frischluft ohne Anstrengung
einatmen.
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Das Ventil 30 kann durch Zwangssteuerung oder durch einen leichten
Federdruck einen vorzeitigen Übertritt von Frischluft in die Luftleitung 25 verhindern.
Das Hubvolumen unter dem Kolben 18 ist in bezug auf jenes oherhalb dieses Kolbens
wegen der Raumverdrängung der Kolbenstange 19 kleiner, wodurch die zum Antrieb der
Pumpe benötigte ausgeatmete Luft, die durch das Ventil 26 unter dem Kolben 18 einströmt,
nur wenig oder gar nicht zur Expansion gelangt und während des ganzen Hubes nach
oben einen konstanten Druck ausüben kann, Nur in größeren Tauchtiefen als in der
günstigsten, für die das Hubvolumenverhältnis der angesaugten zur komprimierten
Luft im Zylinder 17 bestimmt ist, wird. die ausgeatmete Luft unter dem Kolben 18
wegen ihres der Tauchtiefe entsprechend geringeren Volumens im obersten Hubverlauf
zur Expansion unter Druckabfall gelangen, was dann durch erhöhte Muskelkraft auf
den Hebel 20 in Richtung nach oben ausgeglichen werden muß.