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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Abwasser-Kontrollmodul mit einem
Zwischenspeicher, welcher einen Speicherbehälter, einen
Eintrittsstutzen und einen an eine Unterdruck-Absaugleitung anschließbaren
Austrittsstutzen umfasst, wobei der Eintrittsstutzen in den Speicherbehälter
mündet und in dem Strömungsweg zwischen dem Speicherbehälter und
dem Austrittsstutzen ein im Bodenbereich des Speicherbehälters
angeordnetes Ventil angeordnet ist, welches einen Ventilsitz und
einen relativ zu diesem bewegbaren Ventilkörper umfasst.
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Flugzeuge,
z. T. aber auch Schiffe und Züge, sind mit Vakuumentsorgungsanlagen
ausgestattet. Dabei sind jeweils die Toiletten, Handwaschbecken, Bordküchen-Spülbecken
und ähnliche Einrichtungen über eine zugeordnete
Ventileinheit und ein Leitungssystem an einen Sammelbehälter
angeschlossen, in dem, bezogen auf den Umgebungsdruck der betreffenden
Einrichtung (bei Flugzeugen den Kabinendruck) ein Unterdruck herrscht.
Wird die jeweilige Ventileinheit geöffnet, wird der Inhalt
des betreffenden Wasch-, Spül-, Toiletten- oder sonstigen
Beckens aufgrund des Druckgefälles in den Sammelbehälter
befördert. Auch im Gebäudebereich sind verschiedentlich
entsprechende Vakuumentsorgungsanlagen für Flüssigkeiten
anzutreffen.
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Bei
Flüssigkeits-Vakuumentsorgungsanlagen (insbesondere Abwasser-Kontrollmodulen)
ist bekannt, zwischen dem Becken, in dem die Flüssigkeit
aufgefangen und/oder gesammelt wird, und der Ventileinheit einen
Zwischenspeicher mit einem Speicherbehälter anzuordnen.
So offenbart die
DE 2450026
A1 einen Zwischenspeicher für ein gattungsgemäßes
Abwasser-Kontrollmodul, wobei in dem Bodenbereich des Speicherbehälters
ein Ventilsitz ausgeführt ist, auf dem ein im Innenraum
des Speichervolumens angeordneter, schwimmfähiger Schließkörper
aufliegt. Durch Unterdruck, der im Bereich der Ventilöffnung
auf den Schließkörper wirkt, wird dieser auch
bei sich füllendem Speicherbehälter auf dem Ventilsitz
gehalten. Der Speicherbehälter wird, wenn die in ihm aufgefangene
bzw. angesammelte Flüssigkeit einen vorgegeben Füllstand
erreicht, durch Öffnen des Ventils selbsttätig
entleert. Hierzu wird der Flüssigkeits-Füllstand
innerhalb des Speicherbehälters mittels eines Schwimmers,
der auf einen Pilot-Pneumatikschalter wirkt, erfasst, wobei die
Druckänderung in einer dem Pneumatikschalter nachgeschalteten
Pilotleitung ein Aufschwimmen des Schließkörpers
und infolgedessen ein Öffnen des Ventils bewirkt. Das Aufschwimmen
des Schließkörpers kann dabei insbesondere mechanisch
oder pneumatisch herbeigeführt werden.
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Das
unter Verwendung des bekannten, vorstehend erläuterten
Zwischenspeichers aufgebaute Abwasser-Kontrollmodul genügt
nicht den im Luftfahrtbereich geltenden strengen Anforderungen an die
Zuverlässigkeit. Beispielsweise ist bereits dann ein zuverlässiges
Schließen des bei dem bekannten Zwischenspeicher vorgesehenen
Ventils nicht sichergestellt, wenn sich, wie dies für Bordküchenabwässer
regelmäßig zutrifft, in dem Abwasser vergleichsweise
kleine Fremdkörper befinden, namentlich solche, die schwimmfähig
sind.
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Vor
dem Hintergrund des vorstehend dargelegten Standes der Technik liegt
der vorliegenden Erfindung demgemäß die Aufgabenstellung
zugrunde, ein einen Zwischenspei cher aufweisendes Abwasser-Kontrollmodul
der eingangs genannten Art bereitzustellen, das sich durch eine
gesteigerte Zuverlässigkeit auszeichnet.
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Gelöst
wird diese Aufgabenstellung gemäß der vorliegenden
Erfindung, indem bei einem gattungsgemäßen Abwasser-Kontrollmodul
an dem Zwischenspeicher unterhalb des Speicherbehälters ein
Ventilgehäuse angeordnet ist und der Ventilkörper
auf der dem Speicherbehälter abgewandten Seite an dem Ventilsitz
anliegt, wobei der Ventilkörper gegenüber dem
Ventilgehäuse in diesem verschiebbar abgedichtet ist, der
Austrittsstutzen in einen durch den Ventilkörper, das Ventilgehäuse
und den Ventilsitz begrenzten Arbeitsraum mündet und auf den
Ventilkörper eine schaltbare, den Ventilkörper nach
unten vom Sitz abhebende Betätigungseinrichtung wirkt.
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Ein
in Verbindung mit den weiteren für die Erfindung charakteristischen
Merkmalen besonders wichtiger Aspekt ist demnach, dass der Austrittsstutzen
des Zwischenspeichers, an dem der in dem Sammelbehälter
und dem Leitungssystem herrschende Unterdruck anliegt, in einen
Arbeitsraum mündet, der begrenzt wird durch den Ventilsitz,
zu dem insoweit auch ein angrenzender Bereich insbesondere des Bodens
des Speicherbehälters zählen kann, den Ventilkörper,
der insoweit auch eine gegenüber dem Ventilgehäuse
wirksame verformbare Abdichtung beispielsweise in Form einer Membran oder
dergl. umfassen kann, und das Ventilgehäuse, zu dem insoweit
auch ein vom Boden des Speicherbehälters nach unten vorspringender,
in das Ventilgehäuse hineinragender, eine Membran randseitig
einspannender Mantel zählen kann. Typischerweise hat der
entsprechende Arbeitsraum – bei geschlossenem Ventil – eine
sich ringförmig um den Ven tilkörper herum erstreckende
Gestalt, was freilich nicht mit kreisringförmig gleichgesetzt
werden darf. Der in dem Leitungssystem herrschende Unterdruck kann somit
dazu beitragen, das Ventil nach dem Entleeren des Speicherbehälters
aktiv zu schließen und/oder anschließend geschlossen
zu halten. Das Schließen des Ventils kann somit, wenn die
Betätigungseinrichtung, die den Ventilkörper zum öffnen
des Ventils zum Zwecke der Entleerung des Speicherbehälters nach
unten vom Sitz abhebt bzw. abgehoben hat, ausgeschaltet wird, aktiv
durch eine pneumatische Unterstützung der Schließbewegung
erfolgen. Weiterhin ist sowohl das öffnen des Ventils,
durch Einschalten der Betätigungseinrichtung, als auch
das – durch Ausschalten der Betätigungseinrichtung
hervorgerufene – Schließen des Ventils unabhängig
vom Füllstand des Speicherbehälters möglich.
So kann insbesondere eine vollständige Restentleerung des Speicherbehälters
einschließlich aller Fremdkörper gewährleistet
werden, was für die zuverlässige Funktion des
Ventils des Zwischenspeichers besonders günstig ist. Und
auch ein nur teilweise gefüllter Speicherbehälter,
bei dem der Flüssigkeitsspiegel unterhalb eines die selbsttägige
Entleerung initiierenden Wertes liegt, kann durch Einschalten der
Betätigungseinrichtung entleert werden. Bei Flugzeugen und
sonstigen Fahrzeugen, die nach dem Betrieb abgestellt werden, ist
dies ein entscheidender Vorteil, weil durch entsprechende systematische
Entleerung sämtlicher Speicherbehälter in den
(nach dem Betrieb zu entleerenden) Sammelbehälter hinein
das Risiko, dass in dem Speicherbehälter befindliches Abwasser
einfriert, eliminiert wird.
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Der
Querschnitt des Speicherbehälters kann sich von oben nach
unten erweitern, beispielsweise indem das entsprechende Gehäuse
mehr oder weniger konisch ausgeführt ist. Auch dies ist
günstig im Hinblick auf die Betriebssicherheit der mit
dem erfindungsgemäßen Abwasser-Kontrollmodul ausgestatteten
Vakuumentsorgungsanlage bei niedrigen Temperaturen, wenn potentiell
die Gefahr besteht, dass die in dem Speicherbehälter angesammelte
Flüssigkeit einfriert; denn eine mögliche Eisschicht
kann auf diese Weise bei einer aktiv eingeleiteten Entleerung des
Sammelbehälters (s. o.) leichter von der Wand des Sammelbehälters
gelöst werden.
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Gemäß einer
ersten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Ventilkörper
mittels einer Membran gegenüber dem Ventilgehäuse
abgedichtet, wobei der ringförmige Arbeitsraum, in den
der Austrittsstutzen mündet, durch den Ventilkörper,
die Membran, das Ventilgehäuse und den Ventilsitz (einschließlich
des diesen umgebenden Bereichs eines Zwischenbodens oder dergleichen)
begrenzt wird. Hierdurch ergibt sich eine besonders hohe Toleranz der
Funktion des Zwischenspeichers gegenüber Fremdkörpern,
was sich wiederum positiv auf die Zuverlässigkeit des Zwischenspeichers
auswirkt.
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Eine
andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch
aus, dass auf der dem Arbeitsraum abgewandten Seite des Ventilkörpers
ein durch das Ventilgehäuse, den Ventilkörper und
ggfs. eine diesen gegenüber dem Ventilgehäuse abdichtende
Membran begrenzter Steuerraum vorgesehen ist, der über
eine Steuerleitung, welche mittels eines Pilotventils absperrbar
ist, an die Unterdruck-Absaugleitung anschließbar ist.
In diesem Falle ist die Betätigungseinrichtung, mittels
derer das Ventil aktiv zu öffnen ist, insoweit pneumatisch
ausgeführt, als beim Öffnen des Pilotventils der in
der Unterdruck-Absaugleitung bestehende Unterdruck auch in dem Steuerraum
herrscht, wodurch der Ventilkörper nach unten vom Sitz
abgehoben wird. Besonders bevorzugt ist dabei an den Austrittsstutzen ein
Winkelrohr mit einer definierten Abrisskante angeschlossen, wobei
die Steuerleitung stromabwärts der Abrisskante in einen
Totraum des Winkelrohres mündet. Dies beugt wirksam einem
Verstopfen der Steuerleitung durch in dem Abwasser enthaltene Fremdkörper
vor. Das Pilotventil kann dabei insbesondere durch einen Elektromagneten
angesteuert werden, und zwar bevorzugt dergestalt, dass es bei stromlosem
Elektromagneten gesperrt ist. Bei einer geeigneten Ausführung
des Pilotventils kann im normalen Betriebszustand der mit dem erfindungsgemäße
Abwasser-Kontrollmodul ausgestatteten Vakuum-Flüssigkeitsentsorgungsanlage,
d. h. bei einem in der Unterdruck-Absaugleitung herrschenden Unterdruck,
letzterer die Schließfunktion des Pilotventils unterstützen.
Dies macht das Abwasser-Kontrollmodul – unabhängig
von einer möglichen ergänzenden mechanischen Vorspannung
des Pilotventils (s. u.) – in dem Sinne ausfallsicher,
als bei einer Unterbrechung der Stromzufuhr zu dem Elektromagneten
das Ventil des Zwischenspeichers geschlossen bleibt. Weiterhin ist
das Pilotventil bevorzugt auch mittels einer mechanischen Feder
in seine die Steuerleitung verschließende Stellung vorgespannt.
In diesem Falle nimmt das Pilotventil bei der Inbetriebnahme der mit
der Vakuum-Flüssigkeitsentsorgungsanlage ausgerüsteten
Einrichtung (z. B. Flugzeug) wie auch im Falle eines Druckausgleichs
zwischen dem Sammelbehälter einer Vakuum-Abwasserentsorgungsanlage und
der Umgebung (bei geparktem Flugzeug) zuverlässig seine
die Steuerleitung verschließende Stellung ein, so dass
stets ein stabiler Betriebszustand gewährleistet ist. Weiterhin
steht der Steuerraum bevorzugt über eine gedrosselte Belüftungsöffnung
mit der Umgebung in Verbindung. Dies unterstützt über einen
entsprechenden definierten Druckausgleich zwischen dem Steuerraum
und der Umgebung die Schließfunktion des Ventils nach dem
Abschalten der Betätigungseinrichtung.
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Unabhängig
von der oben beschriebenen manuellen Initiierung der Entleerung
des Speicherbehälters durch jederzeit mögliches
Anschalten der Betätigungseinrichtung weist der Zwischenspeicher bevorzugt
auch mindestens einen dem Speicherbehälter zugeordneten
Füllstandssensor auf, dessen Ausgang dergestalt auf die
Betätigungseinrichtung wirkt, dass der Speicherbehälter
bei Erreichen eines vorgegeben Füllstandes selbsttätig
entleert wird. Besonders bevorzugt ist dabei ein ein elektrisches
Ausgangssignal erzeugender Füllstandssensor vorgesehen,
der beispielsweise auf einem kapazitiven oder resitiven Messprinzip
beruhen kann. Der mindestens eine Füllstandssensor stellt
dabei bevorzugt auch fest, ob der Zwischenspeicher vollständig
entleert ist, um in Abhängigkeit hiervon und erst dann – durch entsprechende
Betätigung des Pilotventils – das Schließen
des Ventils einzuleiten. Mittels einer geeigneten Steuerung kann
das Schließen des Ventils dabei um ein vorgegebenes Zeitintervall
verzögert werden, um durch ein entsprechendes Spülen
die Entleerung des Zwischenspeichers und/oder eine Reinigung des
Ventils und/oder die Förderung der aus dem Zwischenspeicher
abgesaugten Flüssigkeit in den Sammelbehälter
zu begünstigen.
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Bevorzugt
ist eine der Betätigungseinrichtung zugeordnete elektrische
Steuerung an dem Zwischenspeicher in einem unterhalb des Ventilgehäuses
angeordneten Gehäu seabschnitt gegen Feuchtigkeit geschützt
untergebracht. Hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Gestaltung
des Zwischenspeichers mit sämtlichen zugeordneten Einrichtungen.
Und die entsprechende Einheit kann schnell montiert und demontiert
werden.
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Im
Hinblick auf die Schließfunktion des Ventils und insbesondere
den ausfallsicheren Betrieb des Zwischenspeichers ist es günstig,
wenn eine mechanische Zuhaltefeder vorgesehen ist, welche den Ventilkörper – zusätzlich
zu dem weiter oben beschriebenen Unterdruckeffekt – gegen
den Ventilsitz vorspannt.
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In
einem nicht dem Abwasser ausgesetzten Bereich, der insbesondere
aus dem gegenüber dem Arbeitsraum abgedichteten Steuerraum
(s. o.) bestehen kann, weist das Ventilgehäuse besonders
bevorzugt eine Führungsbuchse auf, in der ein mit dem Ventilkörper
verbundener Führungsstift geführt ist. Eine solche
Führung ist für eine zuverlässige Funktion
des Ventils namentlich dann angezeigt, wenn der Ventilkörper
mittels einer Membran gegenüber dem Ventilgehäuse
abgedichtet ist.
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Eine
weitere bevorzugte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung zeichnet
sich dadurch aus, dass zur Bestimmung der Position des Ventilkörpers geeignete
Positionserfassungsmittel vorgesehen sind. Dies gestattet eine regelmäßige
zuverlässige Kontrolle der Funktion des Ventils des Zwischenspeichers
durch eine Auswerteschaltung, an welche auch die Betätigungseinrichtung
und die Füllstandssensoren, soweit vorhanden, angeschlossen
sind.
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Bei
einer mit dem erfindungsgemäßen Abwasser-Kontrollmodul
ausgerüsteten Flüssigkeits-Vakuumentsorgungsanlage
ist bevorzugt an den Sammelbehälter ein Vakuumgenerator
angeschlossen, der bedarfsabhängig in Betrieb gesetzt wird,
falls die zwischen dem Sammelbehälter und der Umgebung
herrschende Druckdifferenz (z. B. bei einem geparkten Flugzeug)
nicht ausreicht, um eine zuverlässige Förderung
der in dem Zwischenspeicher angesammelten Flüssigkeit in
den Sammelbehälter sicherzustellen. Bei der Initiierung
der Entleerung des Zwischenspeichers wird, wenn (beispielsweise über
Drucksensoren) ein solcher Betriebszustand ermittelt wird, der Vakuumgenerator
in Betrieb gesetzt, bevor das Ventil des Abwasser-Kontrollmoduls
durch Ansteuern der Betätigungseinrichtung geöffnet
wird.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines in der Zeichnung
veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Dabei zeigt
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1 einen
Vertikalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Abwasser-Kontrollmodul,
welches sich zum Einsatz im Rahmen eines im übrigen dem hinlänglich
bekannten Stand der Technik entsprechen Vakuum-Abwasserentsorgungssystems
eignet, und
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2 eine
vergrößerte Detailansicht des unteren Bereichs
des Abwasser-Kontrollmoduls nach 1.
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Das
in der Zeichnung dargestellte Abwasser-Kontrollmodul umfasst einen
Speicherbehälter 1, einen in den Speicherbehälter
mündenden Eintrittsstutzen 2 und einen Austrittsstutzen 3,
welcher an eine Unterdruck-Absaugleitung anschließbar ist.
Der Speicherbehälter 1 ist dabei begrenzt durch
eine sich nach oben hin leicht konisch verjüngende Wand 4 des
Gehäuses 5, einen den Eintrittsstutzen 3 aufweisenden
Deckel 6 sowie einen fest auf einer Stufe 7 des
Gehäuses 5 angebrachten Bodenring 8.
Im Bereich der zentralen Öffnung des Bodenringes 8 ist durch
einen entsprechenden ringförmigen, nach innen gerichteten
Vorsprung 9 ein Ventilsitz 10 ausgebildet.
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Der
unterhalb der Bodenringes 8 befindliche Bereich des Gehäuses 5 bildet
ein Ventilgehäuse 11. In ihm ist ein mit dem Ventilsitz 10 zusammenwirkender
Ventilkörper 12 aufgenommen. Der Ventilkörper 12 umfasst
einen Grundkörper 13 mit einem Teller 14,
einem von diesem nach unten vorspringenden Führungsstift 15 und
einem nach oben vorspringenden Ansatz 16. An dem Ansatz 16 ist
ein kappenartiges Oberteil 17 angebracht, welches einen
Dichtring 18 trägt, der bei geschlossener Stellung
des Ventils 19 mit dem Ventilsitz 10 dichtend
zusammenwirkt. Zwischen dem Umfangsrand des Tellers 14 und
dem Rand des Oberteils 17 des Ventilkörpers 12 ist
der Rand einer im wesentlichen schlauchförmigen Membran 20 eingespannt,
deren anderer Rand durch die Stirnkante des von dem Bodenring 8 nach
unten vorstehenden Mantels 21 an einer Stufe 22 des
Ventilgehäuses 11 festgelegt ist. Auf diese Weise
wird ein – bei geschlossenem Ventil 19 ringförmiger – Arbeitsraum 23 definiert,
der durch den Bodenring 8, das Ventilgehäuse 11 bzw.
den in dieses hineinragenden Mantel 21 des Bodenringes 8,
den Ventilkörper 12 und die Membran 20 begrenzt
wird. An diesen Arbeitsraum 23 ist über dessen Öffnung 24 der
Austrittsstutzen 3 angeschlossen.
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Der
durch die Membran 20 und den Teller 14 des Ventilkörpers 12 gegenüber
dem Arbeitsraum 23 abgedichtete Teil des Innenraumes des
Ventilgehäuses 11 bildet einen Steuerraum 25.
In diesem ist der zentrale Bereich des Ventilgehäuses zu
einer Führungshülse 26 ausgebildet, in
der der Führungsstift 15 des Ventilkörpers 12 längs
der vertikalen Achse des Zwischenspeichers gleitend geführt
ist. Um die Führungshülse 26 herum ist
eine als Schraubenfeder 27 ausgeführte Zuhaltefeder 28 vorgesehen,
welche den Ventilkörper 12 gegen den Ventilsitz 10 vorspannt.
Weiterhin mündet in den Steuerraum 25 eine Steuerleitung 29,
deren anderes Ende mit dem Austrittstutzen 3 kommuniziert.
Die Steuerleitung 29 ist mittels eines über einen
Elektromagneten 30 betätigbaren Pilotventils 31 gesteuert öffenbar
bzw. schließbar. Auf den Ventilkörper des Pilotventils 31 wirkt
eine – nicht dargestellte Vorspannfeder sowie (stirnseitig) der
in dem Austrittsstutzen herrschende Unterdruck, wodurch im stromlosen
Zustand des Elektromagneten 30 die Steuerleitung gesperrt
ist. Der Austrittsstutzen 3 ist in Form eines 90°-Winkelrohres
mit einer definierten Abrißkante für die Abwasserströmung
im Knick 32 ausgeführt. Die Steuerleitung 29 mündet stromabwärts
der Abrißkante in einen Totraum des Winkelrohres. Der Steuerraum 25 steht über
eine in der Wand des Ventilgehäuses 11 angeordnete
gedrosselte Belüftungsöffnung 33 mit
der Umgebung in Verbindung.
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Durch Öffnen
des Pilotventils 31 ist der Steuerraum 25 mit
dem in dem Austrittstutzen 3 – wie in dem nachgeschalteten
Leitungssystem und dem Sammelbehälter – herrschenden
Unterdruck beaufschlagbar. Hierdurch wird der Ventilkörper 12 nach unten
vom Ventilsitz 11 abgehoben und das Ventil 19 geöffnet.
Insoweit bilden bei der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsform
des Zwischenspeichers der Steuerraum 25, die Steuerlei tung 29, das
Pilotventil 31 und der Elektromagnet 30 zusammen
genommen eine schaltbare, bei ihrer Betätigung den Ventilkörper 12 nach
unten von dem Ventilsitz 10 abhebende Betätigungseinrichtung 34.
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Eine
den Elektromagneten 30 steuernde elektrische Steuerung 35 ist
auf einer eine gedruckte Schaltung aufweisenden Platine 36,
welche in einem unterhalb des Ventilgehäuses 11 angeordneten
Gehäuseabschnitt 37 untergebracht ist, angeordnet. Der
entsprechende Gehäuseabschnitt 37 ist über
einen Abschlussdeckel 38, an dem ein dem Anschluß der
Steuerung 35 des Zwischenspeichers an die Bordelektronik
dienender Stecker 39 angeordnet ist, dicht verschlossen.
In der Wand 4 des Gehäuses sind drei Füllstandssensoren 40 angeordnet,
die mit der Steuerung 35 verbunden sind, so daß bei
Erreichen eines vorgegebenen Abwasser-Füllstandes in dem
Speicherbehälter 1 dessen Entleerung automatisch
eingeleitet werden kann.
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Zur
elektronischen Bestimmung der Position des Ventilkörpers 12 sind
Positionserfassungsmittel vorgesehen, welche einen mit dem Führungsstift 15 verbundenen
Magneten 42 und einen auf der Platine 36 angeordneten,
in eine entsprechende, im Boden 43 des Ventilgehäuses 11 angeordnete
Aussparung 44 ragenden Sensor 45 umfassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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