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Gebiet der Erfindung:
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Die
Erfindung betrifft ein System zum Spülen einer Vakuumtoilette, insbesondere
ein System zum Spülen
einer Vakuumtoilette in einem Luftfahrzeug, ein entsprechendes Luftfahrzeug,
ein Verfahren zum Betreiben eines entsprechenden Systems, eine Programmelement
zum Ausführen
des Verfahrens und ein entsprechendes Speichermedium.
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Bekannte
Spülvorrichtungen
für eine
Vakuumtoilette mit beispielsweise einem Urinal erfordern nach einer
Benutzung des Urinals das Auslösen
eines Spülvorgangs
durch Betätigung
einer Auslöseeinrichtung.
Es erfolgt dann zunächst
ein Zuführen
von Spülflüssigkeit
in das Urinal und anschließend
ein Öffnen
eines Absaugventils, um Urin, Spülflüssigkeit und
sonstige Verunreinigungen in den Bereich eines Abwassertanks zu
leiten. Der Transportvorgang erfolgt dabei üblicherweise durch eine Druckdifferenz zwischen
dem Abwassertank und dem Aufstellungsraum der Vakuumtoilette. Während des
Spülvorganges
erfolgt bei herkömmlichen
Systemen zum Spülen einer
Vakuumtoilette eine erhebliche Geräuschemission aufgrund der beim
Spülvorgang
hervorgerufenen Luftströmungen,
die durch eine Trichterwirkung des Urinalbeckens noch verstärkt werden
kann.
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Zusammenfassung der Erfindung:
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung ein System zum Spülen einer Vakuumtoilette anzugeben,
das auftretenden Geräuschemissionen
und Geruchsemissionen reduziert.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird gelöst
durch den Gegenstand der unabhängigen
Ansprüche,
vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung werden durch die
Unteransprüche
verkörpert.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird ein Abflusssystem für eine Vakuumtoilette für ein Flugzeug
bereitgestellt, mit einem Abflussrohrsystem mit wenigstens einem
ersten Rohrabschnitt und einem mit dem ersten Rohrabschnitt verbundenem
zweiten Rohrabschnitt, wobei ein Anschluss des ersten Rohrabschnitts
an ein Becken einer Vakuumtoilette anschließbar ist, und ein Anschluss
des zweiten Rohrabschnitts an ein Vakuumsystem anschließbar ist,
einer ersten Verschlusseinrichtung, die in dem ersten Rohrabschnitt
vorgesehen ist, und einer zweiten Verschlusseinrichtung, die in
dem zweiten Rohrabschnitt stromabwärts der ersten Verschlusseinrichtung
vorgesehen ist, wobei die erste Verschlusseinrichtung und die zweite
Verschlusseinrichtung derart miteinander gekoppelt sind, dass jeweils
nur eine der ersten und der zweiten Verschlusseinrichtung geöffnet sein
kann.
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Dadurch
wird eine definierte und bedarfsgerechte Koordinierung der Spül- und Absaugvorgänge ermöglicht.
Ferner ist ein derartiges System und die im System verwendeten Komponenten
hinsichtlich Gewicht, Zuverlässigkeit,
Schallabstrahlung, Baugröße, Strömungswiderstand,
Geruchsabstrahlung, Wasser- und Energieverbrauch gegenüber dem Stand
der Technik optimiert. Durch die Anordnung des Absperrventils in
Form einer ersten Verschlusseinrichtung nach dem Urinalbeckenablauf
kann eine Weiterleitung von Gerüchen
(Geruchsverschluss) aus dem System bzw. aus den Rohrleitungen zur Umgebung
verhindert werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird ein Abflusssystem bereitgestellt, wobei das Abflussrohrsystem
einen dritten Rohrabschnitt aufweist, der zwischen der ersten Ver schlusseinrichtung
und der zweiten Verschlusseinrichtung in das Abflussrohrsystem einmündet.
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Mit
anderen Worten, das System kann ein Urinalbecken mit einem Ablauf
enthalten, der an eine Ablaufleitung angeschlossen ist, und eine
Bypassleitung, in die die Ablaufleitung einmündet und die über ein
Absaugventil mit einem Vakuumsystem verbindbar ist.
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Die
Bypassleitung kann dabei über
eine Kupplung an die Ablaufleitung angeschlossen sein. Dadurch wird
das Absaugverhalten wesentlich verbessert, ohne dass die Luft aus
dem Toilettenbecken angesaugt werden muss.
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Ferner
kann eine Spülwasserversorgung vorgesehen
sein, die bei einem Spülvorgang
Spülwasser über ein
Spülventil
in das Urinalbecken einspeist.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist das Abflusssystem ferner mit einer ersten Füllstandsmesseinrichtung
zum Messen eines Füllstandes
zwischen der ersten Verschlusseinrichtung und der zweiten Verschlusseinrichtung.
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Diese
Füllstandsmesseinrichtung
kann zur Steuerung eines Absaugvorganges verwendet werden, beispielsweise,
um bei erreichen eines gewissen Füllstandes ein Absaugen oder
Zwischenabsaugen einzuleiten.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist das Abflusssystem ferner mit einer zweiten Füllstandsmesseinrichtung
zum Messen eines Füllstands
stromaufwärts
der ersten Verschlusseinrichtung.
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Diese
zweite Füllstandsmesseinrichtung kann
ebenfalls zum Steuern des Absaugvorganges herangezogen werden, um
etwa ein Zwischenabsaugen zu unterbrechen und die erste Verschlusseinrichtung
wieder zu öffnen,
um ein überlaufen
des Beckens zu verhindern.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist in dem Abflusssystem die erste Verschlusseinrichtung
und die zweite Verschlusseinrichtung in einem Gehäuse angeordnet.
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Dies
erlaubt eine kompakte und für
den Einsatz in Flugzeugen wichtige leichte Bauweise der Vorrichtung.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung sind in dem Abflusssystem die erste Verschlusseinrichtung
und zweite Verschlusseinrichtung mechanisch gekoppelt.
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Eine
mechanische Kopplung erlaubt eine verminderte Fehlfunktion bei einer
ansonsten möglichen
widersprüchlichen
Ansteuerung der Verschlusseinrichtungen. Außerdem ist es möglich für beide Verschlusseinrichtungen
nur eine einzige und damit leichtere Antriebsvorrichtung vorzusehen.
Ferner verringert eine mechanische Kopplung die Ausfallwahrscheinlichkeit
im Vergleich zu zwei elektrisch angesteuerten Ventilen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist die erste Verschlusseinrichtung ein erstes Absperrschieberventil
und die zweite Verschlusseinrichtung eine zweites Absperrschieberventil.
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Absperrventile
sind Ventile, die leicht zu betätigen
sind und eine einfache mechanische Kopplung bei einer leichten Bauweise
erlauben.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung weisen das erste und zweite Absperrschieberventil
eine gemeinsame Absperrplatte auf.
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Dadurch
wird eine mechanische Kopplung sicher gestellt und ferner Bauteile
und damit Gewicht eingespart.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist in dem Abflusssystem die Absperrplatte drehbar
gelagert ist und eine Durchlassöffnung
derart vorgesehen, dass nur ein Absperrschieberventil geöffnet sein
kann. Es kann jedoch auch eine Absperrplatte vorgesehen sein, die
mittels eines Exzenters durch einen Motor linear hin und her bewegt
wird.
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Sowohl
die drehbare Absperrplatte, als auch die verschiebbare Absperrplatte
weisen, je nach vorhandenem Bauraum Vorteile auf, die drehbare Platte weist
keine Unwucht bei der Bewegung auf, während die linear bewegbare
Platte weniger Einbaubaubreite erfordert.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird in dem Abflusssystem die Absperrplatte mittels
eines Motors angetrieben wird. Wenn nötig kann auch eine Getriebe
vorgesehen sein.
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Ein
Motor kann mit verschiedenen Drehmomenten angesteuert werden und
die Verschlussvorrichtung auch dann noch verschließen, wenn
sie durch Schmutz in der Bewegung gehemmt wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist das Abflusssystem ferner mit einer Steuerungsvorrichtung
versehen, die ausgelegt ist, um die erste Verschlusseinrichtung
und die zweite Verschlusseinrichtung zu steuern auf der Grundlage
von wenigstens einem Zustand aus der Gruppe von einer ersten Füllstandsmesseinrichtung
zwischen erster und zweiter Verschlusseinrichtung, einer zweiten Füllstandsmesseinrichtung
stromaufwärts
der ersten Verschlusseinrichtung, einer äußeren Betätigungseinrichtung und einer
Zeitsteuereinheit.
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Durch
die Steuerung kann eine Fehlfunktion durch eine intelligente Überwachung
des Systems erreicht werden, ohne dass es zu gravierenden Fehlfunktionen
wie Überlauf
in verschiedenen Abschnitten kommt, oder nach einem gewissen Zeitablauf
bei Erreichen von keinem anderen Auslösekriterium die Spülung und
das Absaugen eingeleitet wird. Das Spülventil, Absperrventil und
das Absaugventil kann von der Steuereinheit zeitlich verzögert angesteuert werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist in dem Abflusssystem der Anschluss des dritten
Rohrabschnitts an wenigstens eine Einrichtung angeschlossen ist
aus der Gruppe von Geruchsverschluss und Schalldämpfer.
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Die
Bypassleitung beziehungsweise der dritte Rohrabschnitt kann mit
seinem einen Ende an ein Absaugventil und mit ihrem anderen Ende
an einen Geruchverschluss angeschlossen sein. Dieser soll verhindern,
dass unangenehme Gerüche
aus der Bypassleitung nach außen
dringen. Das Umgebungsluft zuführende
Ende der Bypassleitung kann mit einem Schalldämpfer versehen sein, wodurch
lediglich geringe wahrnehmbare Geräuschemissionen an der Bypassleitung
hervorgerufen werden. Durch eine Verbindung der Bypassleitung mit
einem Schalldämpfer
ist es weiter möglich,
geringe wahrnehmbare Geräuschemissionen
an der Bypassleitung hervorzurufen. Die aktive Lärmbekämpfung kann mit einem Reflexions-
oder Absorptionsschalldämpfer stattfinden.
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Die
Verbreitung einer vom Schalldämpfer ausgehenden,
verbleibenden Geräuschemission kann
weiter dadurch reduziert werden, dass der Schalldämpfer hinter
einer schallgedämpften
Verkleidung angeordnet und die zur Spülung notwendige Luftmenge nicht
aus dem Toilettenmonument, sondern aus einer vom Aufstellungsort
der Vakuumtoilette getrennten Umgebung angesaugt wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist eine Vakuumtoilette mit einem erfinderischen Abflusssystem
versehen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist ein Vakuumurinal mit einem erfinderischen Abflusssystem
versehen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist ein Flugzeug mit einer Toilette oder einem Urinal
mit einem erfinderischen Abflusssystem versehen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zum Betreiben eines
Abflusssystems für
eine Vakuumtoilette für
ein Flugzeug, umfassend Bereitstellen einer ersten Verschlusseinrichtung,
die in einem ersten Rohrabschnitt eines Abflussrohrsystems vorgesehen
ist, und einer zweiten Verschlusseinrichtung, die in einem zweiten
Rohrabschnitt des Abflussrohrsystems stromabwärts der ersten Verschlusseinrichtung
vorgesehen ist, wobei ein Anschluss des ersten Rohrabschnitts an
ein Becken einer Vakuumtoilette anschließbar ist, und ein Anschluss
des zweiten Rohrabschnitts an eine Vakuumsystem anschließbar ist, Verschließen der
zweiten Verschlusseinrichtung und Öffnen der ersten Verschlusseinrichtung,
Verschließen
der ersten Verschlusseinrichtung, und Öffnen der zweiten Verschlusseinrichtung,
wobei jeweils nur eine der ersten und der zweiten Verschlusseinrichtung
geöffnet
ist.
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Die
einzelnen Merkmale können
auch untereinander kombiniert werden.
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Die
Beschreibung der Vorrichtung bezieht sich ebenfalls auf ein entsprechendes
Verfahren, Programmelement und Speichermedium.
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Diese
und andere Aspekte werden durch die Bezugnahme auf die hiernach
beschriebenen Zeichnungen deutlich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
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Beispielhafte
Ausführungsformen
der Erfindung werden im Folgenden mit Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
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1 zeigt
ein System zum Spülen
einer Vakuumtoilette gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung.
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2 zeigt
ein System zum Spülen
einer Vakuumtoilette gemäß einer
weiteren beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung.
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3 zeigt
ein Abflusssystem zum Spülen einer
Vakuumtoilette gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung in einem ersten Zustand.
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4 zeigt
ein Abflusssystem zum Spülen einer
Vakuumtoilette gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung in einem zweiten Zustand.
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5 zeigt
eine Schnittansicht eines Gehäuses
mit zwei Verschlusseinrichtungen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung.
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6 zeigt
ein Ende eines Rohrabschnitts eines Abflusssystem gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen:
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1 zeigt
ein System 1 zum Spülen
einer Vakuumtoilette. Die Vakuumtoilette enthält ein Urinalbecken 2 mit
einem Spülring
oder Spüldüse(n) 3.
Der Spülring 3 oder
die Spüldüsen(n) werden
zweckmäßigerweise
im Bereich einer in lotrechter Richtung oberen Begrenzung des Urinalbeckens 2 angeordnet.
Spülwasser
wird über
eine Spülwasserversorgungsleitung 4,
eine Spülleitung 5 und
ein Spülventil 6 an
den Spülring 3 oder
Spüldüse(n) geliefert,
wenn das Spülventil 6 geöffnet wird.
Bei einem Spülvorgang
wird das Spülventil 6 geöffnet und
Spülwasser über einen
Spülring
oder Spüldüse(n) 3 in
das Urinalbecken 2 eingesprüht.
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Im
geschlossenen Zustand des Spülventils 6 erfolgt
keine Lieferung des Spülwassers
an den Spülring 3 oder
Spüldüse(n).
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Wie
in 1 gezeigt, enthält das Urinalbecken 2 einen
Ablauf 7, der an eine Ablaufleitung 8 angeschlossen
ist. Gemäß dieses
Ausführungsbeispiels
ist nach dem Ablauf 7 des Urinalbeckens 2 ein Sieb 9 und
ein Absperrventil vorgesehen, das auch die Funktion eines Geruchverschlusses
erfüllt.
Andere Vorrichtungen zum Aussondern von Transportgut, das nicht
aus dem Urinalbecken 2 in die Ablaufleitung des Urinalbeckens 31 gelangen
darf, können
verwendet werden.
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Die
Ablaufleitung 8 mündet über eine
Kupplung 11 in eine Bypassleitung 12. Wie in 1 gezeigt,
hat die Bypassleitung 12 eine vorbestimmte Neigung, um
darin befindliches Transportgut, Urin und Spülwasser aufgrund von Schwerkraft
in Richtung des Endes der Bypassleitung 12 zum Absaugventil 17 hin
zu transportieren. Ein zur Umgebung weisendes Ende 13 der
Bypassleitung 12 enthält
einen Geruchverschluss 14 und einen Ansaugschalldämpfer 15.
Der Geruchverschluss 14 und der Ansaugschalldämpfer 15 befinden
sich oberhalb der Kupplung 11. Die Anordnung des Ansaugschalldämpfers 15 und
des Geruchverschlusses 14 erfolgt gemäß dem Ausführungsbeispiel derart, dass
eine Lufteinlassöffnung
des Ansaugschalldämpfers 15 und
des Geruchverschlusses 14 oberhalb eines maximal möglichen
Flüssigkeitsstandes
liegen. Der Geruchsverschluss 14 ist in Strömungsrichtung
unterhalb des Ansaugschalldämpfers 15 angeordnet.
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Unterhalb
der Kupplung 11 mündet
das andere Ende 16 der Bypassleitung 12 in ein
Absaugventil 17. Das Absaugventil 17 ist an eine
Abwasserleitung 18 angeschlossen. Die Abwasserleitung 18 ist an
ein Vakuumsystem 19 angeschlossen, welches ein Vakuum und
in der Abwasserleitung 18 einen Sogstrom erzeugt, wenn
das Absaugventil beziehungsweise die Verschlusseinrichtung 17.
Das Absaugventil 17 kann geöffnet und geschlossen werden und
erzeugt im geöffneten
Zustand in der Bypassleitung 12, insbesondere bei geschlossenem
Absperrventil 10 einen Sogstrom.
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Wie
in 1 durch die gestrichelten Linien gezeigt, werden
das Absaugventil 17, Absperrventil 10 und das
Spülventil 6 durch
eine Steuereinheit 20 angesteuert. Die Steuereinheit 20 ist
mit einem Sensor 30 verbunden. Eine mit der Steuereinheit
verbundene, gegebenenfalls manuelle Auslöseeinrichtung 21 kann
auch Verwendung finden, ist für
die Funktion aber nicht zwingend erforderlich. Die Auslöseeinrichtung 21 kann
ein Bedienknopf sein, der von einem Benutzer der Vakuumtoilette
betätigt
werden kann, um nach einer Druckbetätigung den Spül- und folgend
den Absaugvorgang auszulösen.
Die Auslösung
kann auch mittels einer Zeitsteuerungseinheit 87 erfolgen,
beispielsweise, wenn keine andere Auslösebedingung vorliegt. Die Zeitsteuerungseinheit kann
sowohl extern, als auch innerhalb der Steuereinheit vorgesehen sein.
Bei einer innerhalb der Steuereinheit vorgesehenen Zeitsteuerungseinheit können die
Timings auch softwaremäßig implementiert
sein.
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Alternativ
kann der Spülvorgang
mit einem entsprechenden Sensor 30 automatisch ausgelöst werden.
Die Spülung
kann durch Detektieren über
einen Sensor 30 vor Benutzung, bei Verlassen, vor Benutzung
und Verlassen, oder beim Schließen
des Urinaldeckels (Funktion wie Auslöseeinrichtung 21) ausgelöst werden.
Die Spülzeit,
d. h. die Spülwassermenge
kann fest eingestellt auf beispielsweise etwa 3 Sekunden, nach Dauer
der Benutzung des Urinals, nach der eingebrachten Flüssigkeitsmenge
und/oder der Urin-Wassergemischleitfähigkeit gesteuert werden. Die
Dauer der Benutzung kann über
einen Sensor 30 gemessen werden, der den Zeitraum vom Herantreten
an das Urinal bis zum Wegtreten registriert. Der Sensor 30 kann
ein Benutzererfassungssensor sein, wie beispielsweise ein Bewegungssensor,
Temperatursensor, Entfernungssensor oder eine Lichtschranke. Die
Montageposition, Bildwinkel/Brennweite des Sensors und die Empfindlichkeit
sollte so festgelegt werden, dass der direkte Benutzer des Urinals
registriert wird. Die eingebrachte Flüssigkeitsmenge kann am Füllstand
im Zwischenspeicher 32 gemessen werden. Je höher der
Füllstand
desto größer sollte
der Spülzeitraum
bzw. die Spülwassermenge
sein, um eine gute Reinigungswirkung im verschmutzten Urinalbecken
zu erzielen. Die Messung des Füllstandes
kann mit Drucksensoren (Messung des hydrostatischen Druckes), kapazitiven
Füllstandssensoren
und/oder optischen Füllstands sensoren
gemessen werden. Weitere Messverfahren sind ebenfalls denkbar, je
nach Anforderung und Bedarf. Weiterhin kann im Zwischenspeicher 24 die Leitfähigkeit
der Flüssigkeit
(Urin-Wassergemisch) gemessen werden. Je größer die Leitfähigkeit
d. h. der Salzgehalt der Flüssigkeit
(Urin-Wassergemisch) ist, desto größer sollte auch hier der Spülzeitraum bzw.
die Spülwassermenge
sein, um die Reinigungswirkung im Urinalbecken zu erhöhen und
Ablagerungen zu reduzieren. Dieses kann mit einem Urin-Wasser-Gemisch
Leitfähigkeitssensor
erfasst werden, der im Ablaufbereich beispielsweise eines Urinals angeordnet
ist. Der Zwischenspeicher 32 kann hinsichtlich der Materialwahl
und Geometrie (Konstruktion) derart ausgelegt sein, dass eine Messung
durch die Zwischenspeicherwand möglich
ist. Die unterschiedlichen Verfahren der Spülmengenbestimmung können beliebig
untereinander kombiniert werden, sodass eine bedarfsgerechte Spülung erreicht
werden kann.
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Ergänzend sollte
die Urinalbeckengeometrie ein schwerkraftgetriebenes Ablaufen der
Flüssigkeiten
an der Urinalbeckenoberfläche
unterstützen. Weiterhin
kann im Urinalbecken eine antiadhäsive Oberflächenbeschichtung zur Unterstützung des
Ablaufverhaltens eingesetzt werden.
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Gemäß einer
anderen beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung kann das System auch als ein „wasserloses Urinal" betrieben werden.
Die Einrichtungen betreffend der Spülung 3, 4, 5 und 6 und
können
dann gegebenenfalls entfallen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
wird nach der Spülmengendefinition
die Steuereinheit 20 aktiviert. Die Steuereinheit 20 gibt
Einschaltzeiten für
das Spülventil 6,
Absperrventil 10 und Absaugventil 17 vor.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel
in 1 wird das Absperrventil 1 beim Herantreten
des Benutzers durch Registrierung über einen Sensor 30 geöffnet. Falls
dieser Sensor nicht vorhanden ist, fließt der Urin vor das geschlossene
Absperrventil 10. Das Absperrventil muss vor dem Herantreten
des Benutzers geschlossen bleiben, so dass keine unangenehmen Gerüche aus
dem Urinal austreten können. Die
Ablaufleitung Urinalbecken 31 sollte in diesem Fall mit
einer Füllstandsmessung ähnlich der
Füllstandsmessung 33 im
Zwischenspeicher 32 ausgerüstet werden, um eine Überfüllung der
Ablaufleitung Urinalbecken 31 zu vermeiden. Bei Erreichen
eines maximalen Füllstandes
in der Ablaufleitung des Urinalbeckens 31 sollte automatisch
das Absperrventil 10 geöffnet
werden, um eine Überfüllung der
Ablaufleitung Urinalbecken 31 und in Folge dessen eine Überfüllung des
Urinalbeckens zu vermeiden. Durch das geöffnete Absperrventil 10 kann
eine Speichererweiterung um das effektiv nutzbare Speichervolumen 24 stattfinden.
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Wenn
ein Sensor vorhanden ist wird das Absperrventil 10 beim
Herantreten automatisch geöffnet und
die Flüssigkeiten
können
in den Zwischenspeicher 32 fließen.
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Alternativ
kann das Absperrventil 10 beim Herantreten geschlossen
bleiben, um eventuelle Geruchsbelästigung aus der Ablaufleitung
Urinalbecken 31 bei der Benutzung zu vermeiden. In diesem
Fall ist wieder eine Füllstandsmessung
in der Ablaufleitung Urinalbecken 31 mit automatisch öffnenden
Absperrventil 10 und gegebenenfalls eine Speichererweiterung
um das effektiv nutzbare Speichervolumen 24 sinnvoll.
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Nach
der Benutzung des Urinals kann die Spülung manuell durch die Auslöseeinrichtung 21 oder
automatisch durch das Wegtreten des Benutzers vom Urinal aktiviert
und ausgelöst
werden. Durch das Öffnen
von Spülventil 6 für den definierten Spülzeitraum
wird Spülwasser
in das Urinalbecken 2 eingeleitet und vorhandene Verunreinigungen über das
Sieb 9 in den Zwischenspeicher 24 oder vor das Absperrventil 10 geführt. Die
Flüssigkeit
und das Transportgut wird schwerkraftgetrieben über ein einzuhaltendes Gefälle der
Leitungen 31, 8 und 16 bis hin zum Absaugventil 17 geführt. Je
kürzer
der Spülvorgang,
desto kürzer
ist die akustische Beeinträchtigung
(Lärm)
für den
Passagier in der Toilette und in der Kabine. Bei der Verwendung
eines Urinalbeckens aus Edelstahl ist die Geräuschentwicklung durch Körperschall
be ziehungsweise Luftschall besonders stark und kann primär durch
die Spülzeit
reduziert werden. Aus hygienischen Gründen sollte eine minimale Spülzeit zur
ausreichenden Reinigung des Urinalbeckens eingestellt werden. Durch
die variable Spülzeit
kann Spülwassergewicht
eingespart werden. Dies hat einen geringeren Treibstoffverbrauch
durch eine reduzierte Frischwasserbetankung zufolge. Alternativ
kann bei gleicher mitgeführter
Spülwassermengenberechnung
nach konstant eingestellten Spülwassermenge
pro Urinalspülung dieses
eingesparte Wasser anderen Geräten
an Bord wie z. B. einer Dusche zur Verfügung gestellt werden. Eine
weitere Unterdrückung
des Körperschalls
kann durch die Entdröhnung
des Urinalbeckens 2 erreicht werden. Anti-Dröhn-Matten
werden beispielsweise auf die Unterseite des Urinals geklebt.
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Das
Absaugventil 17 ist bis zum Betätigungszeitpunkt geschlossen.
Bei manueller Betätigung über die
Auslöseeinrichtung 21 und
nicht vorhandener Füllstandsmessung
in der Ablaufleitung Urinalbecken 31 mit automatischer
Auslösung
des Absperrventils 10 muss als erstes das Absperrventil 10 über einen
definierten Zeitraum geöffnet
werden, damit die vorgelagerte Flüssigkeit in den Zwischenspeicher 32 fließen kann.
Der maximale Füllstand 22 im
Zwischenspeicher 32 sollte nicht überschritten werden, um Geruchsbelästigungen
vor dem Absperrventil 10 zu vermeiden. Wenn der maximale
Füllstand
erreicht ist, kann ein reduzierter, automatischer Absaugvorgang
der Flüssigkeit
bis zum minimalen Füllstand 23 stattfinden.
Das Absaugventil 10 sollte bei diesem Absaugvorgang nur
so weit geöffnet
werden, dass geringe Strömungsgeräusche am
Urinal Ablauf 7 stattfinden.
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Das
Absperrventil 10 wird jetzt vollständig geschlossen und folgend
das Absaugventil 17 nach einer definierten Zeit geöffnet. Die
Luft aus einer schallisolierten Sekundärstrukturkammer (Schallschutzwand)
strömt
nun, aufgrund einer vom Vakuumsystem 19 erzeugten Druckdifferenz,
durch die Bypassleitung 12 in den Zwischenspeicher 32 und führt die
Flüssigkeit
und das Transportgut in das Vakuumsystem 19 ab. Durch den
Luftstrom in der Bypassleitung 12 wird ein geschlossener
beispielsweise federbelasteter Geruchsverschluss 14 in Strömungsrichtung
geöffnet.
Nach dem Absaugvorgang schließt
der federbelastete Geruchsverschluss 14 wieder und unangenehme
Gerüche
können
das obere Ende der Bypassleitung nicht verlassen 13. Die Klappen
des Rückschlagventils 14 (evtl.
Butterfly) werden rundum mit einem speziellen Dichtring versehen,
um die Dichtigkeit zu erhöhen
und das Austreten von aufsteigenden Gerüchen zu vermeiden.
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Die
Luftzufuhr zum Absaugventil 17 wird durch einen Schalldämpfer 15 geräuschgedämpft, so dass
hier störende
Geräuschemissionen
unterdrückt werden.
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Die Öffnungszeit
beziehungsweise Einschaltdauer für
das Absaugventil 17 kann fest eingestellt (beispielsweise
etwa eine bis vier Sekunden) oder an den Füllstand im Zwischenspeicher 32 angepasst
werden. Das Verfahren der Füllstandmessung sollte
so gewählt
werden, dass ausreichend viele Füllstandshöhen beziehungsweise
Messwerte zur Verfügung
gestellt werden können.
Der Dauer des Absaugvorganges kann so bedarfsgerecht je nach Füllhöhe eingestellt
werden. Je kürzer
der Absaugvorgang d. h. je niedriger der Füllstand im Zwischenspeicher 32,
desto kürzer
ist die akustische Beeinträchtigung
(Lärm)
für den
Passagier in der Toilette und in der Kabine. Das Absperrventil 10 und
das Absaugventil kann auch durch ein pneumatisches oder elektromechanisches
Quetschventil ersetzt werden, um die Strömungsgeräusche weiter zu reduzieren. Zu
empfehlen ist ein automatischer Spül-Absaugvorgang nach jeder
Benutzung des Urinals, um dem Benutzer eine Rückmeldung über die erfolgreiche Benutzung
mit Reinigung zu geben. Die Auslegung des Zwischenspeichers 32 kann
nach diesem Gesichtspunkt erfolgen. Die Schließgeschwindigkeiten der Ventile
sind vorteilhafterweise so auszulegen, dass minimale Strömungsgeräusche entstehen.
Die Leitungen sind vorteilhafterweise alle mit Gefälle, für eine optimale
Drainagefunktion, zum Vakuumsystem 19 hin anzuordnen.
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Um
eine Überfüllung des
Urinalbeckens 2 bei verstopftem Sieb 9 oder defekten
Absperrventil 10 zu vermeiden, ist ein Überlauf 25 mit Einleitung
der Flüssigkeit
in Zwischenspeicher sinn voll. Denkbar sind verschiedene Positionen
der Einleitung im System 1 und 2. Der Überlauf 25 kann
optional mit einem Sieb ausgestattet werden, um nachfolgende Einbauten
und die Überlaufleitung
vor Verstopfung durch gröbere
Partikel zu bewahren. Der Einsatz eines Siebes hängt von der Konstruktion des Überlaufes 25 und
der Überlaufleitung 26 ab.
Weiterhin ist darauf zu achten, dass unangenehme Gerüche aus der
Rohrarchitektur nicht über
die Überleitung 26 und den Überlauf 25 aus
dem System gelangen.
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Die
Einleitung der Flüssigkeit
an der Position 27 ist mit Füllstandsmessung im Zwischenspeicher, der
Ablaufleitung oder dem Urinalbecken 31 und mit ausreichend
groß dimensionierten
Zwischenspeicher möglich.
Der Rohrquerschnitt der Ablaufleitung am Urinalbecken 31 muss
ein Entlüften
des Zwischenspeichers ermöglichen.
Bei stetig nachfließender Flüssigkeit
in das Urinalbecken sollte eine Füllstandsmessung vorgesehen
werden, die bei maximalem Füllstand
des Zwischenspeichers das Absperrventil 10 öffnet und
eine Speichererweiterung um das effektiv nutzbare Speichervolumen 24 ermöglicht.
Bei Erreichen des maximalen Füllstandes 22 wird
die Absaugprozedur mit Schließen
von Absperrventil 10 und Öffnen von Absaugventil 17 aktiviert.
Die Speichervolumen 32 und 31 können dem maximal
möglichen
Volumenstrom in der Überlaufleitung 26 angepasst
werden. Als Geruchsverschluss sind Einbauten in der Überlaufleitung 26 wie
z. B. ein Kugelgeruchsverschluss, Membrangeruchsverschluss etc.
möglich.
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Die
Einleitung der Flüssigkeit
an der Position 29 ist wie an der Position 27 möglich. Hier
gilt es zu beachten, dass bei einem Absaugvorgang auch Luft vom Überlauf 25 gezogen
werden kann. Die Strömungsgeräusche können durch
einen Kugelgeruchsverschluss unterbunden werden. Weiterhin kann über die
Auslegung der Strömungswiderstände von Überlaufleitung 26 zu
Bypassleitung 12 der Widerstand beziehungsweise Rohrquerschnitt
und Rohrlänge
derart angepasst werden, dass die geringe Strömungsgeschwindigkeit in der Überlaufleitung 26 auch
nur geringe Schallemissionen erzeugt.
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Eine
weitere Maßnahme,
das Urinalbecken 2 vor einem Überlaufen bei verstopftem Sieb 9 und Überlauf 25 zu
bewahren, ist ein automatisches Schließen des Spülventils 6 bei Registrierung
eines maximalen Füllstandes
im Urinalbecken. Die Registrierung kann mit einem Füllstandssensor 35 wie
bei der Füllstandsmessung 33 beim
Zwischenspeicher 32 umgesetzt werden.
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Das
System kann auch als ein „wasserloses Urinal" betrieben werden.
Die Positionen 3, 4, 5 und 6 betreffend
der Spülung
können
dann entfallen. Die Urinalbeckengeometrie sollte ein schwerkraftgetriebenes
Ablaufen der Flüssigkeiten
an der Urinalbeckenoberfläche
unterstützen.
Weiterhin sollte im Urinalbecken eine antiadhäsive Oberflächenbeschichtung zur Unterstützung des
Ablaufverhaltens eingesetzt werden.
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2 zeigt
eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung einer Ausführungsform
der Erfindung. Gemäß dieser
Ausführungsform,
kann auch das Absperrventil 10 und das Absaugventil 17 konstruktiv
zu einem Kombinationsscheibenventil 41 zusammengefasst
werden. (vgl. 2 bis 4). Die
Absaugprozedur kann wie bei Absperrventil 10 und Absaugventil 17 zeitlich
nacheinander folgen. Über
einen Motor 44 und gegebenenfalls ein Getriebe 43 wird
die Ventilscheibe 42 um beispielsweise 180° gedreht.
Bauartbedingt folgen daraus zwei Ventilzustände (vergleiche 3 und 4).
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3 zeigt
einen ersten Zustand der Verschlusselemente beziehungsweise der
Ventile. In einem ersten Zustand ist der Ventileinlass voll geöffnet 46 und
der Ventilauslass voll geschlossen 47. Bei diesem Zustand
kann der Zwischenspeicher ohne Absaugen in das Vakuumsystem 19 befüllt werden. In
einem zweiten Zustand ist der Ventileinlass voll geschlossen 51 und
der Ventilauslass voll geöffnet 52 zum
Entleeren des Zwischenspeichers in das Vakuumsystem 19. 4 zeigt
einen zweiten Zustand der Verschlusselemente beziehungsweise der
Ventile. Die Luft zum Absaugen wird wie bei System 1 aus der
Bypassleitung 12 über
den Ansaugschalldämpfer 15 und
den Geruchsverschluss 14 bezogen. Nach Bedarf ist es auch möglich, Zwischenzustände mit dem
Kombinationsscheibenventil 41 einzustellen. Wenn der Ventileinlass
100% geschlossen ist 51, kann der Ventilauslass von 0%
bis 100% geöffnet werden.
Umgekehrt kann der Ventilauslass zu 100% geschlossen 47 sein,
wobei der Ventileinlass zwischen 0% und 100% geöffnet wird. Dies wird durch die
Anordnung der Rohre an der Ventilscheibe mit einem Durchlass 42 erreicht.
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Ein
Vorteil des Kombinationsscheibenventils ist die kompakte Bauform,
geringeres Gewicht und die höhere
Zuverlässigkeit
im Vergleich zu zwei Ventilen. Durch das geringe Gewicht, kann auch
hier zur Reduzierung des Treibstoffs beigetragen werden. Die kompakte
Bauform ermöglicht
eine Integration der Komponente in kleine Bauräume. Die Zuverlässigkeit
kann durch Reduzierung der Anzahl von elektrischen und mechanischen
Teilkomponenten erhöht werden.
Das Kombinationsscheibenventil besitzt nur etwa die Hälfte an
mechanischen und elektrischen Teilkomponenten wie ein System mit
getrennten Ventilen.
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Die
Kupplung 11 der Bypassleitung 12 und des Zwischenspeichers 32 kann
zur Vermeidung von Strömungsgeräuschen strömungstechnisch
optimiert ausgelegt werden, so wie in 2 oder 3 gezeigt
ist. Der Zwischenspeicher 32 ist mit einem Gefälle zur
Absaugöffnung
zur vollständigen
Drainage auszuführen.
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5 zeigt
eine Schnittansicht eines Kombinationsventils. Die Ventilscheibe 42 kann
auch eine größere Anzahl
von Öffnungen 52 aufweisen,
was einen Drehwinkel für
einen vollständigen
Zyklusdurchgang verringert. Dabei sollten die Positionen der Öffnungen
stets so gewählt
werden, dass nicht beide Ventile gleichzeitig geöffnet sein können, beispielsweise
bei sich im 180° Winkel
gegenüberliegenden Ventildurchlässen eine
ungerade Anzahl gleich verteilter Öffnungen in der Scheibe. Alternativ
kann die Ventilscheibe auch eine oder zwei Öffnungen aufweisen. Bei einer Öffnung wird
die Ventilscheibe vorteilhafterweise um 180° gedreht und bei zwei Öffnungen sind
die Positionen (Winkel zwischen den Öffnungen) vorteilhafterweise
kleiner gleich 180° vorzusehen, solange
nicht beide Ventile gleichzeitig geöffnet sind. Alternativ kann
auch ein linear bewegter Absperrschieber verwendet werden, der mit
einem oder mehreren Öffnungen
versehen ist und sich wechselnd zwischen zwei Positionen bewegt,
sodass immer nur ein Ventil geöffnet
ist.
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Das
System 1 gemäß 1 kann
auch mit einer strömungsgünstigen
Rohreinlauf-Einlaufdüse 81 betrieben
werden. 6 zeigt eine Ausgestaltung des
Lufteinlasses am Lufteinlassende des dritten Rohrabschnitts bzw.
der Bypassleitung. Die Integration der Einlaufdüse in den Ansaugschalldämpfer 15 ist
möglich.
Zur Verringerung der Strömungsgeräusche und
Energieverluste am Ende der Bypassleitung 13 ist es vorteilhaft
scharfkantige Öffnungen
und hohe Strömungsgeschwindigkeiten
zu vermeiden. Dies kann mit der Einlaufdüse 81, durch die abgerundete
Einlaufkante 83 und abgerundete Einlauföffnung 84, zur Verhinderung
von Ablösungen
und Bildung von Turbulenzfeldern erreicht werden. Die strömungsgünstige Rohrerweiterung
durch die Einlaufdüse 81,
bewirkt eine Reduzierung der Lufteintrittsgeschwindigkeit, bezogen
auf die Einlauf-Querschnittsfläche 85 zu
der Bypassrohr-Querschnittsfläche 86.
Die Bypassleitung 12 muss nach den Anforderungen des maximalen
Füllstandes
im Urinalbecken und nach akustischen Anforderungen ausgelegt werden.
Im Hinblick auf Geräuschentwicklung
in der Bypassleitung 12 sollten schon geringfügige Störungen der
Strömung
unterbunden werden, um eine Schwingung der Luftsäule im Rohr zu verhindern. Eine
erweiterte Rohrlänge 82 der
Bypassleitung 12 kann hinsichtlich der Luftsäule in der
Bypassleitung 12 angepasst werden, um die Anregung harmonischer
Folgen (Schwingungen) zu reduzieren und stehende Wellen zu unterbinden.
Besonders diejenigen Frequenzen, die in der Nähe der Resonanzfrequenz der
Luftsäule
im Rohr liegen sollten geschwächt
werden.
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Obwohl
die Erfindung im Vorangegangenen unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
beschrieben wurde, können
verschiedene Änderungen
und Modifikationen vorgenommen werden, ohne den Schutzbereich der
Erfindung zu verlassen.
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Das
System gemäß 1 und 2 kann grundsätzlich auch
bei anderen Beckenformen (Beckenbauweisen) wie z. B. einer Toilettenschüssel Anwendung
finden. Folglich wird das Urinalbecken durch die andere Beckenform
und Beckenmontageposition ersetzt.
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Die
Erfindung ist auch in anderen Bereichen als der Luftfahrt einsetzbar,
beispielsweise in Zügen oder
Schiffen, wo ebenfalls Vakuumtoiletten verwendet werden und das
Problem der Reduzierung der Geräuschemission
gegeben ist. Ferner können
andere Einschaltzeiten für
das Absaugventil und das Spülventil
in Abhängigkeit
von der Dimensionierung der Vakuumtoilette eingestellt werden.
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Die
Begriffe „umfassen", „aufweisen" etc. schließen das
Vorhandensein weiterer Elemente nicht aus. Der Begriff „ein" schließt auch
eine Mehrzahl nicht aus.
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Die
Bezugszeichen in den Ansprüchen
dienen der besseren Lesbarkeit und sollen den Schutzbereich der
Anspruche in keinerlei Weise einschränken.