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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumentsorgungsanlage für
Flüssigkeiten, insbesondere an Bord eines Fahrzeugs, z.
B. eines Luftfahrzeugs, umfassend ein Becken, welches über
eine Ventileinheit und ein Leitungssystem an einen mit Unterdruck
beaufschlagten Sammelbehälter angeschlossen ist.
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Flugzeuge,
z. T. aber auch Schiffe und Züge und andere Fahrzeuge,
sind mit Vakuumentsorgungsanlagen ausgestattet. Dabei sind jeweils
die Toiletten, Handwaschbecken, Bordküchen-Spülbecken
und ähnlichen 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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Für
moderne Großraumflugzeuge wird aus verschiedenen Gründen
(z. B. Hygiene, Komfort, Platzbedarf) die Installation von Urinalen
erwogen. Diese sollen unter Gesichtspunkten der Wirtschaftlichkeit
(möglichst geringes Start- und Fluggewicht) nach Möglichkeit
wasserlos betreibbar sein, so wie dies für Gleichdruck-Entsorgungssysteme
bekannt ist (
EP 1076739
B1 ,
US 5711037
A ,
WO 2005/071172
A1 und
WO
2005/071173 A1 ).
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Die
vorliegende Erfindung zielt demgemäß darauf ab,
eine Vakuumentsorgungsanlage der eingangs angegebenen Art bereitzustellen,
bei der es sich bei dem Flüssigkeitsbecken, dessen Inhalt
in den Sammelbehälter zu entleeren ist, insbesondere um
ein wasserlos betriebenes Urinal handeln kann, wobei die Vakuumentsorgungsanlage
insbesondere auch den weiteren Anforderungen an ein modernes Flugzeug
gerecht wird wie namentlich eine hohe Zuverlässigkeit,
einen hohen Bedienungskomfort, eine nur minimale Geräusch-
und Geruchsemission und eine hohe Hygiene. Diese Aufstellung schließt
dabei die Zielsetzung ein, dass die zwischen das Becken und das
Leitungssystem geschaltete Ventileinheit ohne Fremdenergie und ohne
manuelle Betätigung arbeitet.
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Gelöst
wird die vorstehend angegebene Aufgabenstellung gemäß der
vorliegenden Erfindung, indem bei einer Vakuumentsorgungsanlage
der eingangs angegebenen Art die Venteileinheit ein Flüssigkeitsreservoir
aufweist, welches über einen Zulauf, in den ein mechanischer
Geruchsverschluss mit einem auf einem Sitz aufliegenden Schwimmkörper integriert
ist, mit dem Becken und über einen Ablauf, dem ein Ventil
zugeordnet ist, mit dem Leitungssystem verbunden ist, wobei das
Ventil einen innerhalb des Flüssigkeitsreservoirs angeordneten
Schwimmer umfasst, der mit einem ablaufseitig am Flüssigkeitsreservoir
angeordneten Ventilsitz zusammenwirkt. Mithin sind für
die erfindungsgemäße Vakuumentsorgungsanlage für
Flüssigkeiten in Kombination miteinander mehrere Merkmale
charakteristisch: So ist zwischen das Flüssigkeitsbecken
und das dieses mit dem Sammelbehälter verbindende Leitungssystem ein
Flüssigkeitsreservoir geschaltet, welches ablaufseitig
mit einem rein mechanisch arbeitenden, schwimmergesteuerten Ventil
ausgestaltet ist, wobei der betreffende Schwimmer innerhalb des
Flüssigkeitsreservoirs angeordnet ist und das Ventil bei
Erreichen eines vorgegebenen Flüssigkeitsstandes in dem
Reservoir öffnet. Weiterhin ist zulaufseitig an dem Flüssigkeitsreservoir,
d. h. zwischen dem Flüssigkeitsbecken und dem Flüssigkeitsreservoir
ein mechanischer Geruchsverschluss vorgesehen, welcher einen auf
einem Sitz aufliegenden Schwimmkörper umfasst. Der Schwimmkörper
des Geruchsverschlusses schwimmt auf, wenn Flüssigkeit
in das Becken gelangt, und entlässt diese ohne weiteres
in das Flüssigkeitsreservoir, wo sie bis zum Erreichen
des vorgegebenen Flüssigkeitsspiegels angesammelt wird.
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Der
Geruchsverschluss wirkt dabei ersichtlich zugleich gewissermaßen
als "Geräuschverschluss", indem er den zwischen dem Flüssigkeitsbecken
und dem Flüssigkeitsreservoir liegenden Zulauf des Flüssigkeitsreservoirs
insbesondere auch dann verschließt, wenn der Inhalt des
Flüssigkeitsreservoirs in den Sammelbehälter hinein
abgesaugt wird. Die erfindungsgemäße Vakuumentsorgungsanlage arbeitet
auf diese Weise zuverlässig gänzlich unabhängig
von Fremdenergie ohne störende Geräusch- oder
Geruchsbildung und bedarf keiner manuellen Betätigung,
was im Ergebnis die Ausrüstung von über eine Vakuumentsorgungsanlage
verfügenden Luft- und sonstigen Fahrzeugen mit wasserlos
betriebenen Urinalen ermöglicht, für welchen Zweck
sich keines der aus dem Stand der Technik bekannten für Gleichdruckbetrieb
bestimmten wasserlosen Urinale eignet. Entsprechendes gilt für
die Entsorgung anderer Flüssigkeiten über Vakuumentsorgungsanlagen wie
insbesondere die Abwässer von Bordküchen und Handwaschbecken
(sog. Grauwasser) an Bord von Luft- und sonstigen Fahrzeugen oder
aber auch im stationären Einsatz im Bereich der Gebäudetechnik.
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Zweckmäßigerweise
mündet in das Flüssigkeitsreservoir oberhalb des
maximalen Füllstandes eine Belüftungsöffnung, über
welche ein Druckausgleich zwischen dem Inneren des Flüssigkeitsreservoirs
und dem Umgebungsdruck (bei Flugzeugen dem Kabinendruck) möglich
ist. Der entsprechende Druckausgleich kommt insbesondere nach dem Ende
der Entleerung des Flüssigkeitsreservoirs, wenn das Entleerungsventil
wieder geschlossen ist, zum Tragen und begünstigt das Öffnen
des Geruchsverschlusses durch Aufschwimmen des entsprechenden Schwimmkörpers
bereits bei geringen Flüssigkeitsmengen in dem Becken.
Für diese Funktion reicht eine Belüftungsöffnung
mit einem vergleichsweise kleinen Querschnitt aus, wodurch eine
nennenswerte Geräusch- und Geruchsemission durch die Belüftungsöffnung
hindurch ausgeschlossen ist. Um ein übriges zu tun, kann
an die Belüftungsöffnung eine Bypassleitung angeschlossen
werden, welche mit einem im Hinblick auf Geräusche und
Gerüche unsensiblen Bereich (z. B. Frachtraum) kommuniziert und/oder
in welche Geruchs- und Geräuschfilter integriert sein können.
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Eine
andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch
aus, dass der Schwimmkörper des Geruchsverschlusses in
einer Führungshülse geführt ist, welche
den Sitz und oberhalb desselben mindestens eine seitliche Durchtrittsöffnung
umfasst. Eine solche Gestaltung erweist sich als vorteilhaft insbesondere
im Hinblick auf die Zuverlässigkeit des Geruchsverschlusses
auch bei außergewöhnlichen Betriebszuständen
des mit der erfindungsgemäßen Vakuumentsorgungsanlage
ausgestatteten Fahrzeuges. Ebenfalls unter Gesichtspunkten der Zuverlässigkeit
ist der Schwimmkörper des Geruchsverschlusses bevorzugt
in Form einer Kugel ausgeführt, wobei dies auch im Hinblick
auf einen möglichst geringen Herstellungs- und Wartungsaufwand
von Vorteil ist, beispielsweise weil in diesem Falle die Gefahr,
dass sich Fremdkörper im Bereich des Geruchsverschlusses
festsetzen, besonders gering ist.
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Gemäß einer
wiederum anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
dass der Schwimmer des ablaufseitigen Ventils in einer Ventilpatrone
geführt ist, in welcher der Ventilsitz ausgeführt
ist. Die Ventilpatrone bildet mit dem darin aufgenommenen Schwimmer
eine bauliche Einheit, die im Falle eines entsprechenden Wartungsbedarfs
mit minimalem Aufwand ausgetauscht werden kann. Besonders günstig
ist es insoweit, wenn die Ventilpatrone nach oben zum Becken hin
aus dem Flüssigkeitsreservoir entnehmbar ist. Ist der Schwimmkörper
des Geruchsverschlusses in dem weiter oben beschriebenen Sinne in
einer Führungshülse geführt, so ist diese
besonders bevorzugt mit der vorstehend erläuterten Ventilpatrone
zu einer Einheit verbindbar, sodass zu Wartungszwecken eine einzige
vormontierte Baugruppe, welche die Ventilpatrone samt dem daran
ausgeführten Ventilsitz, den in ihr aufgenommenen Schwimmer,
die mit ihr verbundene Führungshülse samt dem
an dieser aufgeführten Sitz für den Schwimmkörper
des Geruchsverschlusses sowie den Schwimmkörper selbst
umfasst, mit geringstem Aufwand austauschbar ist.
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Im
Hinblick auf die vorliegend typischen Anwendungsfälle erweist
sich als vorteilhaft, wenn die Querschnittsfläche des Ventilsitzes
wesentlich kleiner ist als die Querschnittsfläche des Schwimmers. Dies
ist günstig für die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen
Vakuumentsorgungsanlage bei den üblicherweise bestehenden
Druckverhältnissen.
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Der
Querschnitt des Flüssigkeitsreservoirs kann sich von oben
nach unten erweitern, beispielsweise indem das entsprechende Gehäuse
mehr oder weniger konisch ausgeführt ist. Dies ist günstig
im Hinblick auf die Betriebssicherheit der Vakuumentsorgungsanlage
bei niedrigen Temperaturen, wenn potentiell die Gefahr besteht,
dass die in dem Flüssigkeitsreservoir angesammelte Flüssigkeit
einfriert. Vor dem gleichen Hintergrund kann es vorteilhaft sein,
wenn der Schwimmer durch einen geeigneten Mechanismus unabhängig
vom Flüssigkeitsstand in dem Flüssigkeitsreservoir
aktiv anhebbar ist, um eine Entleerung einzuleiten.
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Eine
abermals andere bevorzugte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung
zeichnet sich dadurch aus, dass eine Abdeckung vorgesehen ist, die mindestens
eine Durchtrittsöffnung aufweist und an dem Becken oder
einem mit dem Becken verbundenen Montagering fixierbar ist. Die
Abdeckung kann dabei insbesondere in einer entsprechend ausgeführten,
vertieften Ausnehmung des Beckens angeordnet sein. Die Durchtrittsöffnungen
gestatten einen Durchtritt der in das Becken gelangenden Flüssigkeit zu
dem Geruchsverschluss. Die Abdeckung deckt dabei den Geruchsverschluss
nach oben, zum Becken hin ab. Sie ist geeignet, geringe Mengen an Restflüssigkeit,
die sich im Bereich des Geruchsverschlusses ansammelt, sowohl optisch
abzudecken als auch nennenswerte Geruchsemissionen zu vermeiden.
Mit Vorteil läßt sich die betreffende Abdeckung
auch zur Lagesicherung der Ventilpatrone heranziehen; in diesem
Falle braucht zum Austausch der Ventilpatrone lediglich die Abdeckung
entfernt zu werden, woraufhin sich die Ventilpatrone dem Flüssigkeitsreservoir
ohne weiteres nach oben hin entnehmen und gegen eine neue Ventilpatrone
austauschen läßt, wobei nach Einsetzen der Ventilpatrone diese
nicht gesondert fixiert werden muss, weil dies durch das anschließende
Aufsetzen der Abdeckung erreicht wird.
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Bei
einer geeigneten Ausführung des Leitungssystems (Gefälle)
und Auslegung der übrigen Komponenten erfüllt
die vorstehend erläuterte, für erfindungsgemäße
Vakuumentsorgungsanlagen für Flüssigkeiten charakteristische
Ventileinheit ihren Zweck auch dann, wenn der in dem Sammelbehälter herrschende
Druck betriebsbedingt mit dem Umgebungsdruck übereinstimmt.
Dies ist insoweit ein attraktiver Aspekt, als insoweit bei einem
mit einer erfindungsgemäßen Vakuumentsorgungsanlage
ausgerüsteten Flugzeug am Boden und in niedrigen Flughöhen
nicht für jede Entleerung des Flüssigkeitsreservoirs
der Ventileinheit in den Sammelbehälter hinein die Vakuumpumpe
in Betrieb gesetzt werden muss. Erkennbare Vorteile hiervon sind
beispielsweise eine entsprechend reduzierte Lärmbelästigung sowie
eine gesteigerte Lebensdauer der Vakuumpumpe. Aus vorstehendem wird überdies
ersichtlich, dass sich im Ergebnis die vorstehend erläuterte
Ventileinheit letztendlich auch für bestimmte Gleichdruck-Anwendungen
eignet, bei denen der Flüssigkeits-Sammelbehälter
unter überhaupt keinen Umständen mit einem gegenüber
dem Umgebungsdruck reduzierten Betriebsdruck beaufschlagt wird.
Die Anmelderin behält sich vor, auf geeignete Weise (z.
B. auf dem Wege einer Teilanmeldung) gesonderten Schutz für
entsprechende Anwendungen der Erfindung im Rahmen von Gleichdruckentsorgungsanlagen
zu beanspruchen.
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Ist
indessen aufgrund der anwendungsspezifischen Gegebenheiten eine
Verlegung des Leitungssystems mit einem für einen zuverlässigen
Gleichdruckbetrieb ausreichenden Gefälle von der Ventileinheit
bis zum Sammelbehälter nicht möglich, so wird,
wenn die zwischen dem Sammelbehälter und der Umgebung herrschende
Druckdifferenz betriebsbedingt (z. B. bei geparktem Flugzeug) einen
Mindestwert unterschreitet, durch eine geeignete Steuerung eine
den Sammelbehälter evakuierende Vakuumpumpe in Betrieb
gesetzt, wenn das Flüssigkeitsreservoir der Ventileinheit
gefüllt und in den Sammelbehälter zu entleeren
ist.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines in der Zeichnung
veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Dabei zeigt die Zeichnung einen Vertikalschnitt durch den unteren Bereich
eines als Urinal ausgeführten Beckens mit einer daran angeordneten,
in Anwendung der vorliegenden Erfindung ausgeführten Ventileinheit.
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Das
zur Verwendung im Rahmen einer Flugzeug-Vakuumentsorgungsanlage,
welche im Übrigen in herkömmlicher Weise ausgeführt
ist, bestimmte Urinal 1 umfasst ein Becken 2,
welches über eine unterhalb des Beckens angeordnete Ventileinheit 3 und ein
(nicht dargestelltes) Leitungssystem an einen mit Unterdruck beaufschlagten
Sammelbehälter angeschlossen ist. An dem Becken 2 ist
an dessen unterem Abschnitt eine durch einen etwa zylindrischen Stutzen 4 begrenzte
Ausnehmung 5 angeordnet, wobei der Stutzen 4 in
einen Flansch 6 übergeht.
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Die
Ventileinheit 3 weist ein Flüssigkeitsreservoir 7 auf.
Dieses ist gebildet durch ein Gehäuse 10, welches
eine im wesentlichen zylindrische Außenwand 8 und
einen Boden 9 aufweist und über einen Montagering 11 mit
dem Flansch 6 verbunden ist. Die Öffnung 12 des
Montageringes 11 bildet dabei einen Teil des Zulaufs 13, über
den das Flüssigkeitsreservoir 7 mit dem Becken 2 verbunden
ist. Der Ablauf 14 des Flüssigkeitsreservoirs 7 ist
durch einen in dem Boden 9 des Gehäuses angeordneten
Anschlussstutzen 15 gebildet.
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Dem
Ablauf 14 ist ein Ventil 16 zugeordnet. Hierzu
ist ein im Innenraum des Flüssigkeitsreservoirs 7 angeordneter,
im wesentlichen zylindrisch ausgeführter Schwimmer 17 vorgesehen,
an dessen konisch zulaufendem unteren Endbereich ein als Dichtring 18 ausgeführtes
Dichtelement angeordnet ist. Der Dichtring 18 wirkt mit
einem Dichtsitz 19 zusammen, welcher in einem in den Anschlussstutzen 15 hineinragenden
und gegenüber diesem mittels eines O-Ringes 20 angedichteten
trichterförmigen Sitzring 21 ausgebildet ist.
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Der
Sitzring 21 bildet den untersten Teil einer Ventilpatrone 22,
welche im Übrigen ein Führungsrohr 23 für
den Schwimmer 17 und einen oberen Abschlussring 24 umfaßt,
wobei das Führungsrohr 23 mit dem Sitzring 21 über
zwei untere Stege 25 und mit dem Abschlussring 24 über
zwei obere Stege 26 verbunden ist. Der Abschlussring 24 der
Ventilpatrone 22 ist gegenüber dem Montagering 11 mittels
eines O-Ringes 27 angedichtet.
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In
den Abschlussring 24 ist eine Führungshülse 28 eingesetzt.
In dieser ist ein Schwimmkörper 29 in Form einer
hohlen Kunststoffkugel 30 aufgenommen. Diese liegt auf
einem Sitz 31 auf, welcher über eine entsprechend
gestaltete Stufe innen in der Führungshülse 28 ausgeführt
ist. Die Seitenwand 32 der Führungshülse 28 weist
Durchbrüche 33 auf, durch welche hindurch Flüssigkeit
in das Innere der Führungshülse 28 eintreten
kann. Der Schwimmkörper 29 und der zugeordnete
Sitz 31 bilden gemeinsam einen Geruchsverschluss 34,
der ein Austreten von Geruchsemissionen aus dem Inneren des Flüssigkeitsreservoirs 7 durch
dessen Zulauf 13 verhindert.
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In
dem Stutzen 4 des Beckens 2 ist eine kappenartige
Abdeckung 35 aufgenommen. Der Deckel 36 der Abdeckung
ist dabei an die Kontur des Beckens 2 angepasst ausgeführt.
Die im wesentlichen zylindrische Seitenwand 37 der Abdeckung 35 hält zumindest
bereichsweise zu der Innenfläche des Stutzens 4 einen
Abstand ein, wodurch Durchtrittskanäle 38 entstehen.
In Verbindung mit der in der Seitenwand 37 der Abdeckung 35 vorgesehenen
Durchtrittsöffnung 39 gestattet dies eine Flüssigkeitsströmung
von dem Becken 2 durch die Führungshülse 28 hindurch
in das Flüssigkeitsreservoir 7. Die Abdeckung 35 ist
mit dem Montagering 11 mittels eines Bajonettverschlusses
verbunden; sie bewirkt, indem sie auf der Oberkante des Abschlussringes 24 anliegt,
die Lagesicherung der Ventilpatrone 22 innerhalb des Flüssigkeitsreservoirs 7.
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An
der unteren Stirnfläche der Führungshülse 28 ist
ein elastischer Pufferring 40 angeordnet, der beim Öffnen
des Ventils 16 das Anstoßen des Schwimmers 17 an
der Führungshülse 28 dämpft.
In das Flüssigkeitsreservoir 7 mündet
oberhalb des maximalen Füllstandes eine (nicht dargestellte)
Belüftungsöffnung, an die eine Bypassleitung anschließbar
ist, in welche bei Bedarf ein Geruchs- und Geräuschfilter
integriert sein kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1076739
B1 [0003]
- - US 5711037 A [0003]
- - WO 2005/071172 A1 [0003]
- - WO 2005/071173 A1 [0003]