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Unterwasser-Lautsprecher Bei bekannten Unterwasser-Sprechsystemen
wird einerseits ein vom Sprecher mitgeführter Sender und andererseits ein vom Empfänger
mitgeführter elektrischer Empfänger verwendet. Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt,
ein Unterwasser-Sprechsystem zu schaffen, bei welchem kein besonderer Empfänger
erforderlich ist, sondern vielmehr die gesendeten Schallwellen vom Ohr unmittelbar
aufgenommen werden können.
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Die Erfindung betrifft somit einen mit einem äußeren Mikrophon verbundenen
Unterwasser-Lautspreeher, in dessen Gehäuse ein elektro-akustischer Wandler, eine
Stromversorgung für diesen und ein Verstärker zwischen Stromversorgung und Wandler
angeordnet sind, und besteht im wesentlichen darin, daß der Wandler eine bewegliche
Membran aufweist, welche nur mit ihrer Vorderseite mit dem umgebenden Wasser in
Berührung steht und daß eine Druckregelvorrichtung in dem Gehäuse vor 'gesehen ist,
welche die Differenz zwischen den auf der Vorder-bzw. Rückseite der beweglichen
Membran auftretenden Drücken im wesentlichen konstant hält. Bei einer praktischen
Ausführung der Erfindung war der Lautsprecher unter Wasser über eine Entfernung
von etwa 100 Metern gut zu verstehen.
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Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Druckregelvorrichtung eine Kammer mit mindestens einer öffnung aufweist,
welche mit dem umgebenden Wasser in Verbindung steht, und eine zwischen der Öffnung
und dem Inneren des Gehäuses angeordnete dichte flexible Meinbran, welche nach Maßgabe
ihrer von der zwischen dem Inneren des Gehäuses und dem umgebenden Wasser herrschenden
Druckdifferenz abhängigen Stellung bei gegenüber dem Druck des umgebenden Wassers
zu niedrigen Druck im Gehäuseinneren ein zwischen einer Druckluftquelle und dem
Gehäuseinneren liegendes Venril öffnet und bei zu hohem Druck im Gehäuseinneren
ein vom Gehäuseinneren nach außen führendes Ventil öffnet. Nach einer zweckmäßigen
Weiterbildung ist die Regelvorrichtung dabei so eingestellt bzw. ausgebildet, daß
der Luftdruck im Inneren des Gehäuses stets etwas größer ist als der Druck des umgebenden
Wassers. Auf diese Weise wird sicher ein Eindringen von Wasser in das Gehäuse verhindert.
Wenn der Lautsprecher nach der Erfindung von einem Taucher mit Tauchgerät verwendet
wird, dann bildet zweckmäßig der Atemluftvorrat des Tauchers die Druckluftquelle
zur Erzielung des Druckausgleiches im Gehäuse.
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In den Unteransprüchen sind zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung
unter Schutz gestellt. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich
aus der nun folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen.
In diesen zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen gemäß der Erfindung
ausgebildeten Lautsprecher, F i g. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2
der Fig. 1,
F i g. 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 der
Fig. 1,
F i g. 4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 der Fig.
1 und F i g. 5 einen Teil-Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform
der Erfindung.
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Der Unterwasser-Lautsprecher nach F i g. 1 weist ein Gehäuse
12 auf, das seinerseits einen ersten Ab-
schnitt 14, einen zweiten Abschnitt
16 und einen dritten Abschnitt 18 hat.
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Der erste Abschnitt 14 ist von zylindrischer Form und weist eine axiale
Öffnung 20 an seinem Vorderende auf, welche von einem radial nach innen gerichteten
Flansch 22 begrenzt ist, während an seinem hinteren Ende ein radial nach außen gerichteter
Flansch 24 vorgesehen ist. Die axiale Öffnung 20 ist von einem perforierten Sieb
oder Gitter 26 bedeckt, welches an der Außenfläche des Flansches 22 mittels
eines
Befestigungsringes 28 und Schrauben 30 befestigt ist.
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Innerhalb des Flansches 22 ist in dem ersten Ab-
schnitt 14
ein dynamischer Wandler 32 befestigt. Der Wandler 32 weist einen ringförmigen
Permanentmagneten 34 auf, welcher einen ringförmigen Schlitz 36 aufweist,
in welchem eine ringförmige Spulenform 38 in Längsrichtung beweglich angeordnet
ist. Weiterhin weist er zwei Kontakte 40 auf, die von leicht abgeänderter L-förmiger
Gestalt sind, wobei der kurze Schenkel des L mit der Außenfläche der Spulenform
38 in Verbindung steht und der lange Schenkel des L zwischen zwei Isolatorringen
42 und 44 befestigt ist und mit einem Anschlußdraht 46 verbunden ist. Der Wandler
32 weist weiterhin eine Spule 48 auf, welche um die Spulenform
38 gewickelt ist, und gewährleistet so, daß der kurze Schenkel von jedem
der L-förmigen Kontakte 40 sicher zwischen der Spule 48 und der Spulenform
38
liegt, wobei die Spule einen Widerstand von näherungsweise einem halben
Ohm hat und so innerhalb des begrenzten Raumes des übertragers 32 eine maximale
Ausgangsleistung gestattet. Die Verwendung einer Spule bzw. Schwing- oder Tauchspule
mit einem Widerstand von einem halben Ohm ist besonders vorteilhaft, weil sie in
einem Raum kleiner Abmessungen verwendet werden kann, weil sie billig ist und weil
sie keinen Ausgangstransformator in dem Verstärker 93 erforderlich macht.
Eine bewegliche Membran 50 besteht aus einem widerstandsfähigen flexiblen
dünnen Material, z. B. aus Mylar od. ä., und ist nahe den Anschlußkontakten
40 in festem Eingriff mit der vorderen Kante der Spulenform 38 angebracht.
Ein mittleres Kissen bzw. Polster 54 ist zur Anlage am hinteren Teil des Magneten
34 vorgesehen. In dem Magneten vorgesehene öffnungen 56 (F i g. 4)
bilden eine Verbindung für Luft zwischen der Vorderseite und der Hinterseite. Zwischen
dem Wandler 32 und dem Innenteil des Flansches 22 ist ein Dichtungsring
58 befestigt. Durch eine Druckdichtung 60 führen zwei Mikrophondrähte
59 aus dem Gehäuse 12 heraus und zu einem normalen Kehlkopfmikrophon, welches
der Benutzer am Hals trägt.
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Der zweite Abschnitt 16 des Gehäuses 12 ist an-Regend am ersten
Abschnitt 14 befestigt und ist ebenfalls von zylindrischer Gestalt; er weist einen
radial nach außen gerichteten Flansch 62 an seinem hinteren Ende auf und
einen weiteren radial nach außen gerichteten Flansch 64 am vorderen Ende. Innen
im Gehäuse ist der Querschnitt von einem Wärmeableiter 66 überspannt, der
zwischen dem ersten Abschnitt 14 und dem zweiten Abschnitt 16
angeordnet ist.
Im einzelnen sind der radiale Flansch 24 des ersten Abschnittes 14 und der radiale
Flansch 64 des zweiten Abschnittes 16 mittels Muttern und Schrauben
68 miteinander verbunden. Der den Querschnitt bedeckende Wärmeableiter
66 ist zwischen diesen radiaIen Flanschen 24 -und 64 und zwei ringförmigen
Dichtungen 70 angebracht. Mehrere öffnungen 72 sind im Wärmeableiter
66 vorgesehen, um ein freies Durchfließen von Luft zwischen dem ersten Abschnitt
14 und dem zweiten Ab-
schnitt 16 zu gestatten. Durch eine mit Gewinde
versehene axiale Bohrung 74 im Wärmeableiter 66 führt eine Stellschraube
76, die in Längsrichtung mit dem zur Anlage dienenden Kissen 54 am hinteren
Ende des Übertragers 32 im Eingriff steht, um den Wandler 32 nach
vom in einen Dichtungssitz gegen den radialen Flansch 22 des ersten Abschnittes
14 zu drücken. Eine Platte 78 von der Größe des Querschnittes überspannt
das Innere des zweiten Ab-
schnittes 16 und ist an den Punkten
80 nahe dem hinteren Ende des zweiten Abschnittes 16 mittels Punktschweißung
mit dem Gehäuse 12 verbunden. In der Platte 78 sind mehrere Öffnungen
82 am Umfang vorgesehen.
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Innerhalb des zweiten Abschnitts 16 ist eine Stromversorgung
84 angeordnet, welche ihrerseits einen 12-Volt-Gleichstrom-Batterie-Pack
86 aufweist. Es können auswechselbare Batterien oder eine wiederaufladbare
Batterie, z. B. ein Akkumulator, verwendet werden. Wenn wiederaufladbare Batterien
verwendet werden, dann kann am hinteren Ende der Stromversorgungseinheit 84 ein
der Wiederaufladung dienender Stecker 88 vorgesehen sein. Die Ausgangsverbindungen
für die Batterien werden von drei Steckern 90, 91 und 92 gebildet.
Auf der rückwärtigen Seite des Wärmeableiters 66 ist ein Verstärker
93 angeordnet. Der Verstärker 93 ist in einem Block 94 aus Kunstharz
eingeschlossen und weist drei Zapfen 95, 96 und 97 auf, welche
aus dem Kunstharzblock herausragen und in die Stecker90, 91 und
92 der Batterien 86 passen. Wie insbesondere Fig. 1 zeigt,
ragen in dem Verstärker 93 verwendete Transistoren 98 aus der Vorderseite
des Wärmeableiters 66 heraus. Für den Verstärker ist ein Schalter
1,00, und zwar ein drehbarer An-Aus-Schalter mit zwei Stellungen, außen am
ersten Abschnitt 1 vorgesehen-und mit dem Inneren des Gehäuses 12 durch eine
wasserdichte Dichtung 102 verbunden. Der Schalter 100 ist mit dem Verstärker
93 mittels Leitungen 104 verbunden. Um die Stromversorgung 84 herum führt
ein Luftspalt 107, der innerhalb des zweiten Abschnittes 16 ein freies
Fließen von Luft zwischen den öffnungen 72 in dem Wärmeableiter
66 und den Öffnungen 82 in der Platte 68 gestattet.
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Der dritte Abschnitt 18 des Gehäuses 12 (s. F i g. 1)
weist an seinem Ende eine Endplatte 106
auf und einen radial nach außen gerichteten
Flansch 108 am vorderen Ende. Der dritte Abschnitt 18 ist dadurch
mit dem zweiten Abschnitt 16 verbundene daß dessen radial sich erstreckender
Flansch 108.
mit dem radialen Flansch des zweiten Abschnittes 16 mittels
mehrerer Schrauben und Muttern 110 verbunden ist. Zwischen den radialen Flanschen
62 und 108 ist eine ringförmige Dichtung 112 vorgesehen. Die Endplatte
106 ist mittels Schrauben 114 mit dem Gehäuse 12 verbunden.
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Der dritte Abschnitt 18 weist eine Druckregulierungseinheit
115 mit einer Druckkammer 116 auf. Zwischen der Endplatte
106 und dem dritten Ab-
schnitt 18 des Gehäuses 12 ist, die
Druckkammer 116 -überspannend, eine aus Gummi oder ähnlichem Material bestehende
flexible Membran 118 vorgesehen. Die flexible Membran 118 weist eine
ringförmige Nut 120 sowie zwei axiale angeordnete, daran anliegende Metallplatten
122 innerhalb und außerhalb der Membran auf.
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In der Außenwand des dritten Abschnittes 18 ist eine Einlaßöffnung
124 vorgesehen und eine Leitung 126, die zu einem Vorrat an Druckluft, wie
beispielsweise dem des Tauchgerätes, führt, ist damit verbunden. Innerhalb der Einlaßöffnung
124 ist ein Kippventil 128 mit einem Ventilsitz 130 vorgesehen,
wobei
ein Ventilteil 132 beweglich und in den Ventilsitz 130 einlegbar angeordnet
ist und eine Feder 134 das Ventilteil in Eingriff mit dem Ventilsitz 130
vorspannt.
Ein Neigungsarm 136 erstreckt sich von dem Ventilteil 132 aus und
gerät mit der flexiblen Membran 118 in Eingriff, wenn die Membran
118
in zusammengedrückter Stellung ist, um das Ventilteil 132 aus dem
Ventilsitz 130 zu bewegen. Im dritten Abschnitt 18 des Gehäuses 12
ist eine Auslaßöffnung , 138 außerhalb der flexiblen Membran 118 vorgesehen
und mit dem Raum im Gehäuse innerhalb der Membran 118 mittels einer Luftleitung
140 verbunden. Innerhalb der Auslaßöffnung 138 ist ein Kippventil 142 mit
einem Ventilsitz 144 vorgesehen, wobei ein Ventilteil 1-46 bei seiner Bewegung mit
dem Ventilsitz in Eingriff geraten kann und eine Vorspannungsfeder 148 mit dem Ventilsatz
146 in Eingriff geraten kann, um dasselbe in Eingriff 144 zu bringen. Vom Ventilteil
146 erstreckt sich ein Neigungsann 150, der bei seiner Bewegung mit der flexiblen
Membran in Berührung gerät, wenn die Membran sich in gedehnter Stellung befindet,
um das Ventilteil 146 aus dem Ventilsitz 144 zu entfernen.
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Die Endplatte 106 des dritten Abschnittes 18 weist mehrere
Öffnungen 152 auf, welche ein Durchströmen des umgebenden Wassers gestatten
und somit einen Druck auf die flexible Membran 118 ausüben.
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Eine zweite Ausführungsform der Druckausgleichsvorrichtung ist in
Fig. 5 dargestellt. Hierbei hat der dritte Abschnitt 18 eine öffnung
154, die von einer flexiblen Membran 156 überspannt ist, welche ihrerseits
eine ringförmige mit 158, ein paar axial angeordneter Platten 160
und einen T-fönnigen Arm 176 aufweist, der sich von der Innenseite der Platte
160 nach innen erstreckt. Der Umfang der Membran 156 ist zwischen
dem dritten Abschnitt 18 des Gehäuses 12 und einem kappenförmigen Teil
162, welches mittels Schrauben 164 an dem dritten Abschnitt 18 befestigt
ist, eingespannt. Das kappenförmige Teil 162 weist Öffnungen 163 auf,
um ein Durchströmen des Umgebungswassers zu gestatten, damit es mit der Membran
156 in Verbindung steht. Zusätzlich ist eine Vorspannfeder 166
innerhalb
des kappenfönnigen Teiles 162 vor-Z, Clesehen, so daß eine nach innen gerichtete
Kraft auf die Membran 156 ausgeübt ist.
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In dem dritten Abschnitt 18 ist eine Einlaßöffnung
168 vorgesehen, in welcher ein Kippventil 170 angeordnet ist. Zwischen
dem Kippventil 170 und dem Vorrat an unter Druck stehender Luft ist eine
Einlaßleitung 172 für Druckluft vorgesehen. Das Kippventil 170 weist
einen Ventilsitz 174 und ein Ventilteil 176 auf, welches mit dem Ventilsitz
in Eingriff geraten kann, ferner eine Feder 178, welche das Teil
176 in den Sitz 174 vorspannt, und einen Neigungsarm 179, welcher
sich vom Ventiltell 176 erstreckt und beweglich mit dem T-förmigen Arm
176 der Membran 156 in Eingriff kommen kann, wenn die Membran in zusammengedrückter
Stellung ist, um das Ventilteil 176 außer Eingriff mit dem Ventilsitz 174
zu bringen. Innerhalb der Membran 156 ist in ähnlicher Weise eine Auslaßöffnung
180 in dem dritten Abschnitt vorgesehen, in welcher ein Kippventil
182 angeordnet ist. Das Ventil 182 weist einen Ventilsitz 184 auf
und ein Ventilteil 186, welches bei seiner Bewegung in den Ventilsitz einsitzen
kann, eine das Teil 186 in den Ventilsitz 184 vorspannende Feder
188 sowie einen Neigungsarm 90, weleher sich von dem Ventilteil
168 erstreckt und beweglich mit dem T-förmigen Arm 176 in Eingriff
mit der Membran 156 geraten kann, wenn die Membran sich in ausgedehnter Stellung
befindet, um das Ventilteil 186 außer Eingriff mit dem Ventilsitz 184 zu
bringen.
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Im Betrieb kann der Unterwasser-Lautsprecher am Rücken des Tauchers
angeordnet sein; normalerweise wird er am Oberteil oder nahe diesem der Preßluftflaschen
vorgesehen sein, welche zur Taucherausrüstuno, gehören. Der Benutzer kann den Unterv#ässer-Lautsprecher
jederzeit von Hand betätigen, indem er den an der Außenseite des ersten Abschnittes
114 angeordneten Schalter 100 dreht. Auf ähnliche Weise kann die Vorrichtung
vom Taucher jederzeit von Hand abgestellt werden, um Strom zu sparen, wenn der Lautsprecher
nicht benutzt wird.
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Ein an des Tauchers Hals befestigtes Standard-Kehlkopfmikrophon kann
nahe seiner Kehle angeordnet sein oder in der Atemmaske. In jedem der beiden Fälle
wird das vom Sprecher in das Mikrophon gesprochene Signal durch die Mikrophonleitungen
59, den Verstärker 93 und in den Wandler 32
durch die Zuführungsdrähte
46 geleitet. Die von der Stimme bedingten Stromschwankungen in der Spule 48 veranlassen
die Spulenform 38 zu Längsschwingungen in dem ringfönnigen Schlitz
36 des Permanentmagneten 34, wodurch die bewegliche Membran 50 vibriert
und direkte hörbare Impulse in das umgebende Wasser abgibt. In diesem Zusammenhang
wird darauf hingewiesen, daß die bewegliche Meinbran 50 fest an ihrem Umfang
in dem ersten Ab-
schnitt 14 des Gehäuses 12 befestigt ist und daß die Rückseite
der Membran 50 vollständig vom umgebenden Wasser abgedichtet ist. Auf diese
Weise dient das Gehäuse 12 als vollständig geschlossener Lautsprecher, bei dem verhindert
wird, daß die von der Rückseite, der beweglichen Membran austretenden Impulse diejenigen
Impulse dämpfen, die an der vorderen Seite der Membran austreten.
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- Unter Wasser tritt über der Oberfläche. der beweglichen Membran
50 des Wandlers 32 ein Druckunterschied auf. Anfänglich haben das
Innere des Gehäuses 12 und dementsprechend die Rückseite der beweglichen Membran
50 den normalen Luftdruck über der Wasseroberfläche. Die äußere oder Vorderseite
der beweglichen Membran 50 wird einem erhöhten Druck ausgesetzt, da sie dem
umgebenden Wasser ausgesetzt ist. Um einen möglichst großen Wirkungsgrad der beweglichen
Membran 50
zu gewährleisten und um eine Beschädigung derselben zu verhindern,
ist es wünschenswert, den Unterschied der Drücke vor und hinter derselben zu regeln.
Der Unterwasser-Lautsprecher hat eine-Druckregeleinheit 115, welche diesem
Zwecke dient. Wie in Form eines Beispiels in Fig. 1 dargestellt ist, dringt
das umgebende Wasser durch die öffnungen 152 in der Endplatte 106
in die Druckkammer 116 ein und kommt in Berührung mit der flexiblen Membran
118 und übt einen nach innen gerichteten Druck auf diese aus, wodurch bewirkt
wird, daß die flexible Membran 118 sich in ihre gespannte Stellung bewegt.
Wenn die flexible Membran sich gemäß dem beim Tiefertauchen ansteigenden Druck bewegt,
dann kommt die Platte 122 mit dem Kipparm 136
des Kippventils 128 in Eingriff.
Der Kippann 132
wird verschwenkt und entfernt das Ventilteil 132 -
zumindest
teilweise - aus dem Ventilsitz 130.
Durch das öffnen des Kippventils
kann unter Druck stehende Luft in das Gehäuse eintreten, und zwar durch die Druckluftleitung
126, welche mit der Einlaßöffnung 124 verbunden ist. Die einströmende Druckluft
tiitt in das Gehäuse innerhalb der flexiblen Membran 118 ein und fließt ebenfalls
durch das Innere des Gehäuses 12 durch die öffnungen 82 in der Platte
68, durch die Öffnungen 62 in dem Wärmeübertrager 66 und die
Öffnungen 66 in dem Magneten des übertragers 32. Aus diesem Grunde
wird die Rückseite der beweglichen Membian 50
dem steigenden Luftdruck im
Gehäuse 12 ausgesetzt, wodurch sich ein Druckausgleich zwischen der Vorder- und
der Rückseite der beweglichen Membran 50
ergibt. Wenn der Taucher wieder auftaucht
' dann kann der eingestellte Druck innerhalb des Gehäuses 12 größer werden
als derjenige Druck, der vom umgebenden Wasser auf die Außenseite der beweg-Echen
Membran 50 ausgeübt wird. In diesem Falle wird die flexible Membran
118 durch den steigenden Innendruck nach hinten gedrückt. Wenn sich die flexible
Membran 118 in ihre ausgedehnte Spannung bewegt, dann kommt die Platte
123 mit dem Kipparm 150 des Kippventils 142 in Eingriff. Wenn
der Kipparm 150 durch die sich ausdehnende Membran 118 bewegt wird,
dann wird das Ventilteil 146 -
zumindest teilweise - aus dem Ventilsitz
154 herausgehoben, und die Druckluft im Gehäuse 12 tritt durch eine Luftleitung
140 und durch eine Auslaßöffnung 138 aus. Dieser Vorgang des Luftablassens
setzt sich so lange fort bis die Druckdifferenz zwischen dem Inneren des Gehäuses
12 und dem umgebenden Wasser derart ist, daß die Membran 118
sich in ihre
neutrale Stellung zurückbegibt und somit das Ventilteil 146 wieder in Eingriff mit
dem Ventil 144 bringt. Es kann von Vorteil sein, wenn die flexible Membran
118 in ihre neutrale Stellung zurückkehrt, während der Druck innerhalb des
Gehäuses etwas höher ist als der vom Umgebungswasser ausgeübte Druck. Dieses Merkmal
verhindert ein Einsickern von Wasser um den Ventilsitz 144. Bei dem in F i
g. 5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Vorgang
der Regulierung derselbe, obwohl die Bauart dieser Ausführungsfonn leicht geändert
ist. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich der T-förmige Arm 167 von
der Innenseite der flexiblen Membran 156 aus, und während der Zusammendrückung
der flexiblen Meinbran 156 kommt er mit dem Kipparrn 179 des Kippventils
170 in Eingriff und während der Ausdehnung der flexiblen Membran mit dem
Kipparm 190 des Kippventils 182. Der dritte Abschnitt 18 weist
eine Abschlußkappe 162 auf, welche außerhalb der flexiblen Membran
156 befestigt ist und Öffnungen, 163
lufweist, um eine Verbindung zwischen
dem umgebenden Wasser und der flexiblen Membran herzustellen. Weiterhin ist innerhalb
der abschließenden .Kappe 162 eine Blattfeder 166 vorgesehen, welche
die flexible Membran 156 von der Kappe 162 wegspannt. Auf diese Weise
ist die flexible Membran 156 durch die Feder 166 nach innen zu vorgespannt.
Dieses Merkmal der Erfindung dient dazu, sicherzustellen, daß beim Aufsteigen des
Tauchers, wenn der Innendruck des Gehäuses 12 größer ist als der vom amgebenden
Wasser ausgeübte Druck, ein etwas höherer Druck immer im Gehäuse 12 herrscht. Dieser
etwas höhere Druck innerhalb des Gehäuses 12, der während des Aufblasens auftritt,
wenn Druckluft durch das Kippventil 182 auftritt, gewährleistet, daß rund
um den Ventilsitz 184 kein Wasser in das Gehäuse lecken kann.
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Alle dargestellten Einzelheiten -sind für die Erfindung von Bedeutung.