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Gebiet der Erfindung:
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Die Erfindung betrifft ein Abflusssystem für eine Vakuumtoilette, insbesondere eine Vakuumtoilette sowie ein Vakuumurinal und ein entsprechendes Flugzeug.
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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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Die
EP 1 013 838 A1 offenbart ein Abflusssystem für eine Sanitäreinheit für ein Personentransportfahrzeug. Ein erstes Abwasserrohr ist mittels eines ersten, normalerweise geschlossenen Abwasserventils an die Sanitätseinheit angeschlossen. Zusätzlich ist die Sanitäreinheit an eine Vakuumerzeugungseinheit und eine Steuerung zur Betätigung des ersten Abwasserventil angeschlossen. Diese beiden Einheiten gestatten einen Abwassertransport von der Sanitätseinheit durch das erste Abwasserrohr mittels des Vakuums in einen Zwischenbehälter und von dort – ebenfalls durch das Vakuum – durch ein zweites Abwasserrohr mittels der Steuerung eines zweiten Abwasserventils in ein Sammelbecken.
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Die
EP 1 270 832 A1 offenbart ein Vakuum-Abwasser-System, wobei das Abwasser durch die Benutzung von Sanitäreinheiten erzeugt wird. Dieses Abwasser wird mittels an den Sanitäreinheiten anstehendem Vakuum in ein Sammelbecken transportiert. Das Sammelbecken wird füllstandsgesteuert unter atmosphärischem Druck entleert. Damit das an den Sanitäreinheiten anstehende Vakuum während der Entleerung des Sammelbeckens nicht abgebaut wird, ist dem Sammelbecken stromaufwärts ein Absperrventil vorgelagert.
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Die
EP 1 340 861 A1 offenbart ein Urinal für eine Vakuumanwendung. Das Urinal weist ein Becken auf, an dem ein Rohrabschnitt mit einem Füllstandsmesser angeschlossen ist. Oberhalb des Rohrabschnitts stromabwärts befindet sich ein Absperrventil. Die Ausgangsseite des Absperrventils ist an ein Rohrleitungssystem angeschlossen, das mit Vakuum beaufschlagt ist. Bei Erreichen eines gewissen Füllstands in dem Rohrabschnitt wird das Absperrventil geöffnet und das anstehende Vakuum saugt die im Rohrabschnitt vorhandene Flüssigkeit in das Rohrleitungssystem.
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Die
US 3,578,885 A offenbart ein Quetschventil, wie es beim Pumpen von Beton eingesetzt wird. Hierbei wird ein Beton führender Schlauch mittels eines Ventilteils auf einen gefedert gelagerten Amboss gepresst und somit der Weitertransport des Betons unterbrochen.
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Die
DE 41 31 367 A1 offenbart eine auch in Flugzeugen einsetzbare Toilettenanlage, die ein Toilettenbecken, eine Spülvorrichtung sowie eine Vakuumabsaugung aufweist. Die Vakuumabsaugung ist mit einer Steuerung versehen, wobei die Steuerung mehrere Vakuumventile aufweist. Zur Entleerung des Toilettenbeckens in eine Vorkammer wird ein Beckenvakuumventil angesteuert. Anschließend wird zur Entleerung der Vorkammer in eine Abführleitung ein Vorkammervakuumventil und zur Entleerung der Abführleitung ein Leitungsvakuumventil angesteuert. Hierbei erfolgt der Transport der Fäkalien in die Vorkammer mit Hilfe von Spülflüssigkeit und wird durch den vom Beckenvakuumventil übertragenen Unterdruck unterstützt.
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Zusammenfassung der Erfindung:
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Es ist die 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 die Gegenstände 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 Verschlusseinrichtung 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. 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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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 Füllstandssensoren 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 beziehungsweise 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 sinnvoll. 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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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.