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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wasserversorgungssystem mit einer Desinfektionsvorrichtung, insbesondere ein Wasserversorgungssystem mit einer bidirektionalen Desinfektionsvorrichtung, insbesondere einer UV-Desinfektionsvorrichtung, sowie ein Luftfahrzeug mit einem derartigen Wasserversorgungssystem.
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Hintergrund der Erfindung
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Bei Personentransportfahrzeugen, insbesondere Luftfahrzeugen, die ein Wasserversorgungssystem aufweisen, ist es notwendig, dass die mikrobiologische Trinkwasserqualität, bzw. die Keimarmut des Wassers im Wasserversorgungssystem sichergestellt wird. Zu diesem Zweck können beispielsweise UV (Ultraviolett)-Licht gestützte Desinfektionssysteme verwendet werden. Ein derartiges UV-Desinfektionssystem ist beispielsweise bekannt aus
US 2003/052277 A1 . Dieses UV-Desinfektionssystem arbeitet in einem Zirkulationskreislauf. Alternativ sind beispielsweise chemisch gestützte Desinfektionssysteme möglich, bei denen ein beispielsweise Chlor-basiertes Desinfektionsmittel in das Trinkwassersystem gegeben wird um das Trinkwasser zu desinfizieren. Im Sinne einer zuverlässigen Desinfizierung ist es jedoch wünschenswert, dass das Wasser bereits desinfiziert in ein Frischwasserreservoir gelangt, so dass ein Grundpegel einer mikrobiologisch akzeptablen Trinkwasserqualität bereits vorliegt, bevor das Wasser zum Verbrauch dem Wasserreservoir entnommen wird. Für eine derartige Desinfektion kommt jedoch nur eine Desinfektion in Betracht, die entweder das Wasser desinfiziert, bevor es überhaupt in das Flugzeug eingeleitet wird, oder eine Desinfektion mit einer hohen Desinfektionsleistung, die hohe Durchflussmengen bei der Betankung eines Reservoirs bereitstellen kann.
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Im Sinne einer zuverlässigen Einhaltung der mikrobiologischen Trinkwasserqualität und im Sinne der Minimierung des Wartungsbedarfs zur Systemdesinfektion ist es daher wünschenswert das Trinkwasser innerhalb eines Wasserversorgungsystems (kontinuierlich) zu desinfizieren bzw. keimarm zu halten. So kann eine akzeptable mikrobiologische Trinkwasserqualität eingehalten werden, auch wenn durch systeminterne Quellen immer wieder Keime in das Trinkwasser gelangen können.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund kann es als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, die Desinfektion in einem Wasserversorgungssystem zu verbessern.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche, wobei Weiterbildungen der Erfindung durch die abhängigen Ansprüche verkörpert werden.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Wasserdesinfektionssystem bereitgestellt, umfassend eine Wasserdesinfektionsvorrichtung mit einem UV-Lichterzeuger zum UV-Behandeln von Wasser, eine Wasserleitung mit einem ersten Leitungsabschnitt und einem zweiten Leitungsabschnitt sowie einem zwischen dem ersten und dem zweiten Leitungsabschnitt abzweigenden dritten Leitungsabschnitt, wobei die Wasserdesinfektionsvorrichtung einen ersten Wasseranschluss und einen zweiten Wasseranschluss aufweist, wobei der erste Wasseranschluss mit dem ersten Leitungsabschnitt verbunden ist, wobei der zweite Wasseranschluss mit einem bereitzustellenden Wasserreservoir verbindbar ist, wobei der zweite Leitungsabschnitt mit einer anzuschließenden Wasserquelle verbindbar ist, wobei der dritte Leitungsabschnitt mit einer Zapfstelle für Wasser verbindbar ist.
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Auf diese Weise kann eine Architektur bereitgestellt werden, bei der die Wasserdesinfektionsvorrichtung sowohl für einen Betankungsvorgang eines Wasserreservoirs verwendet werden kann, als auch für eine spätere Desinfektion, wenn das Wasser aus dem Wasserreservoir entnommen wird, um dieses entweder zu zirkulieren und/oder zu entsprechenden Zapfstellen zu leiten. Mit der vorgeschlagenen Wasserdesinfektionssystem-Architektur kann beispielsweise Wasser über den zweiten Leitungsabschnitt über eine anzuschließende Wasserquelle eingespeist werden, wobei das Wasser dann über den ersten Leitungsabschnitt zu der Wasserdesinfektionsvorrichtung geleitet wird, um nach einem Durchströmen der Wasserdesinfektionsvorrichtung von dem ersten Wasseranschluss zu dem zweiten Wasseranschluss in ein Wasserreservoir geleitet zu werden. Auf diese Weise kann das eingespeiste Wasser durch die Wasserdesinfektionsvorrichtung beim Betanken desinfiziert werden. Für den Betriebsfall, in dem Wasser zur Wasserversorgung von anzuschließenden Zapfstellen aus dem Reservoir entnommen wird, kann das Wasser von dem Reservoir zu dem zweiten Wasseranschluss der Wasserdesinfektionsvorrichtung geleitet werden. Das Wasser wird dann ebenfalls in der Wasserdesinfektionsvorrichtung desinfiziert, diesmal jedoch beim Durchströmen in die andere Richtung, nämlich vom zweiten Wasseranschluss zum ersten Wasseranschluss, um dann über den ersten Leitungsabschnitt zu dem abzweigenden dritten Leitungsabschnitt an eine Zapfstelle zu gelangen. Mit anderen Worten, ist das Wasserdesinfektionssystem so konstruiert, dass das Wasser beispielsweise den zweiten Leitungsabschnitt nur für einen Befüllvorgang durchströmt, den dritten Leitungsabschnitt nur für einen Entnahmevorgang bzw. Zirkulationsvorgang durchströmt, jedoch den ersten Leitungsabschnitt sowie die Wasserdesinfektionsvorrichtung sowohl beim Befüllen in eine erste Richtung von dem Wasserdesinfektionssystem zu dem Reservoir durchströmt, als auch bei einer Wasserentnahme in eine zweite Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, um von dem Wasserreservoir über die Wasserdesinfektionsvorrichtung durch den ersten Leitungsabschnitt zu strömen. Das Wasser strömt somit sowohl beim Befüllen als auch bei der Entnahme durch die Wasserdesinfektionsvorrichtung, so dass eine Wasserdesinfektion sowohl beim Befüllen des Reservoirs als auch bei der Wasserentnahme vorgenommen werden kann. Auf diese Weise wird sowohl eine Grunddesinfektion bei einer Befüllung ermöglicht, als auch eine kontinuierliche Desinfektion im Entnahmefall. Durch entsprechendes Verschließen der Wasserzuleitung, beispielsweise über den zweiten Leitungsabschnitt, kann verhindert werden, dass das Wasser in den zweiten Leitungsabschnitt einströmt, so dass das Wasser unweigerlich in den dritten Leitungsabschnitt einströmt, der zwischen dem ersten Leitungsabschnitt und dem zweiten Leitungsabschnitt abzweigt. Es sei verstanden, dass die Wasserdesinfektionsvorrichtung im Bereich der eigentlichen UV-Behandlung auch nur unidirektional sein kann, d. h. nur in eine Richtung durchströmt werden kann, wobei in diesem Fall in bzw. an und zugehörig zu der Wasserdesinfektionsvorrichtung ein entsprechendes Ventil- und Leitungssystem vorgesehen sein kann, mit dem sicher gestellt werden kann, dass sowohl bei einem Befüllen als auch bei einem Versorgen das Wasser nur in eine Richtung durch den eigentlichen UV-Behandlungsbereich fließt.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Wasserdesinfektionsvorrichtung einen ersten Betriebsmodus und einen zweiten Betriebsmodus auf, wobei in dem ersten Betriebsmodus die Wasserdesinfektionsvorrichtung von dem ersten Wasseranschluss zum zweiten Wasseranschluss durchflossen wird, und in dem zweiten Betriebsmodus vom zweiten Wasseranschluss zum ersten Wasseranschluss durchflossen wird, wobei der erste Betriebsmodus ein Frischwasserbefüllmodus ist und der zweite Betriebsmodus ein Frischwasserverbrauchs- bzw. Frischwasserzirkulationsmodus ist.
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Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Wasserdesinfektionsvorrichtung sowohl bei einem Befüllvorgang als auch bei einem Wasserentnahmevorgang an den Zapfstellen das durchfließende Wasser desinfiziert. Auf diese Weise muss nur eine Wasserdesinfektionsvorrichtung bereitgestellt werden für sowohl die Grunddesinfektion beim Befüllen als auch bei einer kontinuierlichen bedarfsgerechten Desinfizierung während der Wasserzirkulation bzw. und/oder einer Wasserentnahme an Zapfstellen.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist in dem UV-Lichterzeuger der Wasserdesinfektionsvorrichtung in dem ersten Betriebsmodus eine höhere Lichtintensität erzeugbar als in dem zweiten Betriebsmodus.
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Auf diese Weise kann den unterschiedlichen Wasserdurchflussmengen in dem ersten Betriebsmodus, beispielsweise einer Befüllung, als auch in dem zweiten Betriebsmodus, beispielsweise bei einer Wasserentnahme bzw. Wasserverteilung, Rechnung getragen werden. Beispielsweise kann bei einer Befüllung die Durchflussmenge im Bereich von etwa 150 Liter/Minute liegen, während in einem zweiten Betriebsmodus beim Verbrauch/bei der Zirkulation der Wasserdurchfluss etwa 1 bis 30 Liter/Minute betragen kann. Auf diese Weise kann die Beleuchtungsintensität und damit auch die Beanspruchung der UV-Lichterzeuger sowie der Energieverbrauch bedarfsgerecht angepasst werden, so dass bei großen Durchflussmengen eine starke Lichtintensität verwendet werden kann, und bei einer niedrigen Durchflussmenge eine entsprechend niedrig eingestellte Lichtintensität bereitgestellt werden kann.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist der UV-Lichterzeuger eine Mehrzahl von UV-Lichterzeugungseinheiten auf, wobei in dem ersten Betriebsmodus eine größere Anzahl von UV-Lichterzeugungseinheiten als im zweiten Betriebsmodus aktivierbar ist.
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Auf diese Weise kann in dem UV-Lichterzeuger eine Mehrzahl von UV-Lichterzeugungseinheiten separat angesteuert werden, so dass die Lichtintensität über die Anzahl der angesteuerten UV-Lichterzeugungseinheiten gesteuert werden kann. Somit kann bei einem Befüllmodus mit einer hohen Durchflussmenge eine größere Anzahl von Lichterzeugungseinheiten, etwa UV-Lampen bzw. UV-Röhren, aktiviert werden als im Verbrauchs- bzw. Wasserentnahmemodus.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung können in dem ersten Betriebsmodus alle der Mehrzahl von UV-Lichterzeugungseinheiten aktivierbar sein und in dem zweiten Betriebsmodus eine Teilmenge der Mehrzahl von UV-Lichterzeugungseinheiten aktivierbar sein.
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Auf diese Weise können sowohl in dem ersten Betriebsmodus, zum Beispiel bei der Befüllung, als auch in dem zweiten Betriebsmodus, zum Beispiel bei einer Wasserverteilung, überschneidende UV-Lichterzeugungseinheiten verwendet werden, so dass sich die Gesamtanzahl der Lichterzeugungseinheiten reduziert.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung sind in dem zweiten Betriebsmodus die UV-Lichterzeugungseinheiten wenigstens teilweise alternierend aktivierbar.
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Auf diese Weise kann die Belastung bzw. die Betriebszeiten der einzelnen UV-Lichterzeugungseinheiten gleichmäßiger verteilt werden, indem beispielsweise bei einer Befüllung alle der Mehrzahl von UV-Lichterzeugungseinheiten aktiviert werden, während bei einer Wasserverteilung in zyklischen Abständen die einzelnen bzw. Teilmengen der UV-Lichterzeugungseinheiten alternierend aktiviert werden kann, so dass insbesondere in dem zweiten Betriebsmodus bei der Verteilung, der in der Regel über wesentlich längere Zeiträume anhält als ein Befüllungsvorgang, die Gesamtbetriebsbelastung auf die Mehrzahl von UV-Lichterzeugungseinheiten gleichmäßig verteilt werden kann. Durch eine entsprechende Sensoreinrichtung kann auch die Lichtintensität ermittelt werden, um bei nachlassender Lichtintensität gegebenenfalls eine weitere UV-Lichterzeugungseinheit zu aktivieren oder eventuell von einer UV-Lichterzeugungseinheit mit geringerer Intensität auf eine UV-Lichterzeugungseinheit mit höherer Intensität umschalten zu können.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Wasserdesinfektionssystem ferner ein Venturirohr mit einem ersten Venturidüsenanschluss, einem zweiten Venturidüsenanschluss und einem zwischen dem ersten und dem zweiten Venturidüsenanschluss angeordneten Venturidüsenabzweig auf, wobei der erste Venturidüsenanschluss mit dem zweiten Leitungsabschnitt, der zweite Venturidüsenanschluss mit dem ersten Leitungsabschnitt und der Venturidüsenabzweig mit dem dritten Leitungsabschnitt verbunden ist.
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Auf diese Weise kann erreicht werden, dass bei einem Befüllvorgang das Wasser von dem zweiten Leitungsabschnitt in das Venturirohr eintritt und bei einer Durchströmung in den ersten Leitungsabschnitt in dem Venturidüsenabzweig einen Unterdruck erzeugt, so dass verhindert werden kann, dass bei einem Befüllungsvorgang das Wasser unbeabsichtigt in den dritten Leitungsabschnitt gelangt, der beispielsweise zu den Zapfstellen führt. Insbesondere kann vermieden werden, dass Wasser beim Befüllen undesinfiziert über die Zirkulationsleitung direkt in den Wassertank bzw. in das Wasserverteilungssystem gelangt, da durch das Venturirohr sichergestellt wird, dass sich in dem Venturidüsenabzweig bzw. dem dritten Leitungsabschnitt ein Unterdruck einstellt, der verhindert, dass Wasser bei dem Befüllvorgang in diesen Leitungsabschnitt einströmt. Bei einem Wasserverteilungsvorgang hingegen ist in der Regel der zweite Leitungsabschnitt, etwa die Befüllungsleitung verschlossen, so dass das Wasser unweigerlich nur von dem ersten Leitungsabschnitt, in dem etwa die UV-Lichterzeugungseinheit liegt, in den dritten Leitungsabschnitt strömen kann, der zu den Zapfstellen führt. Das heißt, das Wasser strömt von dem zweiten Venturidüsenabschluss zurück in den Venturidüsenabzweig, jedoch nicht zu dem ersten Venturidüsenanschluss. Auf diese Weise kann in dem dritten Leitungsabschnitt ein weiteres mechanisches Absperrorgan, z. B. ein automatisch betätigtes Kugelventil vermieden werden, welches strungsanfällig ist und einer zusätzlichen Wartung bedarf.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird in dem ersten Betriebsmodus, zum Beispiel bei einem Befüllen des Wasserreservoirs, das Venturirohr von dem ersten Venturidüsenanschluss zu dem zweiten Venturidüsenanschluss durchströmt, wobei in dem zweiten Betriebsmodus, zum Beispiel beim Wasserverteilen oder Wasserzirkulieren im Wasserversorgungssystem, das Venturirohr von dem zweiten Venturidüsenanschluss zu dem Venturidüsenabzweig durchströmt wird.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Venturirohr derart ausgelegt, dass sich in einem ersten Betriebsmodus, etwa bei einem Befüllen des Wasserreservoirs, bei einem Durchströmen von dem ersten Venturidüsenanschluss zu dem zweiten Venturidüsenanschluss an dem Venturidüsenabzweig ein Unterdruck einstellt und in dem zweiten Betriebsmodus, etwa bei einem Wasserverteilen oder einer Wasserzirkulation, bei einem Durchströmen von dem zweiten Venturidüsenanschluss zu dem Venturidüsenabzweig ein großer effektiver Strömungsquerschnitt besteht.
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Auf diese Weise kann das Venturirohr bezüglich der geometrischen Abmessungen, insbesondere der Strömungsquerschnitte der Venturidüsenanschlüsse bzw. der Venturidüse als auch des Venturidüsenabzweigs, so optimiert werden, dass sich bei einem Befüllvorgang gerade noch ein Unterdruck einstellt, der verhindert, dass Wasser beim Befüllen in den dritten Leitungsabschnitt strömt, während bei einer Wasserverteilung in umgekehrter Richtung der Strömungswiderstand zwischen dem zweiten Venturidüsenanschluss und dem Venturidüsenabzweig möglichst gering ist, das heißt der Strömungsquerschnitt möglichst groß ist, um entsprechende Verluste zu vermeiden. Es sei angemerkt, dass eine derartige Optimierung der Venturidüse abhängig ist von den erwarteten Durchflussmengen in die entsprechenden Richtungen, wobei diese Durchflussmengen dann als Bemessungsgröße für die geometrische Ausgestaltung des Venturirohrs dienen.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Wasserdesinfektionssystem eine Partikelfalle, wobei die Partikelfalle in dem zweiten Betriebsmodus, das heißt bei einer Wasserverteilung stromaufwärts einer Zapfstelle angeordnet ist.
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Auf diese Weise können eventuell vorhandene oder entstandene Partikel vor einer Wasserabgabe an einer Zapfstelle aus dem Wasserfluss entfernt werden, so dass die Partikel weder an den Zapfstellen noch beim Menschen Schaden anrichten können.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Partikelfalle eine Einströmöffnung, ein langgestrecktes Durchflussvolumen und eine Ausströmöffnung auf, wobei das langgestreckte Durchflussvolumen wenigstens teilweise eine Erstreckung in Gravitationsrichtung aufweist, wobei die Einströmöffnung einen kleineren Wirkungsquerschnitt aufweist als das langgestreckte Durchflussvolumen und das Verhältnis der Wirkungsquerschnitte von Eintrittsöffnung und Durchflussvolumen so bemessen ist, dass sich eine Verringerung der Durchströmgeschwindigkeit beim Übergang von der Eintrittsöffnung zum Durchströmvolumen derart einstellt, dass durch die Eintrittsöffnung eingetragene Partikel mit einem höheren spezifischen Gewicht als Wasser gravitationsbedingt im Durchflussvolumen sedimentieren.
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Auf diese Weise kann erreicht werden, dass Partikel, die schwerer als Wasser sind, jedoch durch die Strömung mitgetragen werden, durch eine gezielte Verlangsamung der Strömungsgeschwindigkeit in dem Durchflussvolumen sedimentieren. Sobald die Partikel in das Durchflussvolumen eintreten und das Wasser seine Strömungsgeschwindigkeit vermindert, überwiegen die Gravitationskräfte den Strömungskräften, so dass gravitationsbedingt die Partikel absinken und somit nicht mehr bis zur Ausströmöffnung gelangen.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Partikelfalle betreffend der Partikel auf Glassplitter in einer für den menschlichen Organismus beim Verschlucken gefährlichen Größe bemessen.
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Auf diese Weise können Glassplitter, die etwa bei einem Defekt oder einem Bruch einer UV-Röhre in das Wasserversorgungssystem gelangen, zuverlässig zurückgehalten werden. Es sei angemerkt, dass die Bemessungsgrößen der Partikelfalle insbesondere der Strömungsquerschnitt der Einströmöffnung bzw. der Strömungsquerschnitt des langgestreckten Durchflussvolumen relativ zueinander davon abhängen, welche Strömungsgeschwindigkeiten vorherrschen, so dass sich eine Strömungsgeschwindigkeit im langgestreckten Durchflussvolumen derart einstellen kann, dass ein Glaspartikel gravitationsbedingt sedimentieren kann und nicht mehr durch die Strömung bis zur Austrittsöffnung mitgeführt wird. Somit können die Durchmesser bzw. deren Verhältnis zueinander in Abhängigkeit von den vorherrschenden Strömungsgeschwindigkeiten bei der Dimensionierung variieren.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Wasserdesinfektionssystem ferner eine Pumpe, wobei die Pumpe in dem zweiten Betriebsmodus, zum Beispiel einem Verteilungsmodus, stromaufwärts der Wasserdesinfektionsvorrichtung angeordnet ist und ein Pumpenausgang der Pumpe mit dem zweiten Wasseranschluss der Wasserdesinfektionsvorrichtung verbunden ist, und ein Pumpeneingang mit dem Wasserreservoir verbunden ist.
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Auf diese Weise kann die Pumpe eine Wasserszirkulationsströmung und auch einen Wasserdruck bereitstellen, der unter Umständen notwendig ist, damit Wasser bis zu etwa höher gelegenen Zapfstellen gelangen kann und an diesen Zapfstellen noch einen gewünschten Wasserdruck aufweist.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Wasserdesinfektionssystem ferner eine Bypassleitung für die Pumpe, wobei die Bypassleitung mit einem ersten Anschluss zwischen der Pumpe und dem zweiten Wasseranschluss mündet, und mit dem zweiten Anschluss derart angeschlossen ist, dass Wasser in einem ersten Betriebsmodus, etwa bei einem Befüllen, unter Umgehung der Pumpe in ein Wasserreservoir einleitbar ist.
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Auf diese Weise kann vermieden werden, dass eine Pumpe rückwärtig bei einem Befüllvorgang durchströmt und sich dadurch ein hoher Druckverlust in der Befüllleitung einstellt und erreicht werden, dass das Wasser über eine Bypassleitung an der Pumpe vorbei in das Wasserreservoir gelangt. Ebenfalls ist möglich, dass bei einem Pumpendefekt das Wasser über die Bypassleitung in das Wasserversorgungssystem gelangt, und eine eventuell defekte Pumpe diesen Wasserfluss nicht weiter behindert.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Wasserdesinfektionssystem ferner ein Wasserreservoir auf, wobei das Wasserreservoir mit dem zweiten Wasseranschluss der Wasserdesinfektionsvorrichtung verbunden ist, wobei der Venturidüsenabzweig des Venturirohrs in dem zweiten Betriebsmodus, zum Beispiel einem Wasserverteilungsmodus, stromabwärts mit dem Wasserreservoir verbunden ist, um einen zirkulierenden Wasserkreislauf zu bilden, wobei zwischen dem Venturidüsenabzweig und dem Wasserreservoir wenigstens eine Zapfstelle angeordnet ist, wobei der erste Venturidüsenanschluss mit dem zweiten Leitungsabschnitt zum Beispiel für eine Wasserbefüllung verbunden ist.
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Ebenso kann, für die Fälle, in denen kein Venturirohr vorgesehen ist, der dritte Leitungsabschnitt in einem Wasserverteilungsmodus stromabwärts mit dem Wasserreservoir verbunden sein, um einen zirkulierenden Wasserkreislauf zu bilden, wobei in dem dritten Leitungsabschnitt auf dem Weg zum Wasserreservoir wenigstens eine Zapfstelle angeordnet ist.
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Auf diese Weise kann ein Zirkulationssystem bereitgestellt werden, in dem das Wasser auch bei nicht erfolgender Wasserentnahme über eine Zapfstelle zirkulieren kann, so dass eine fortwährende Desinfektion des Wassers vorgenommen werden kann, auch wenn kein Wasser an den Zapfstellen entnommen wird. Auf diese Weise kann ein gewisser Hygienepegel auch über längere Zeiten aufrechterhalten werden, in denen kein Wasser aus den Zapfstellen entnommen wird. Ferner können durch die permanente Bewegung des Wassers zum einen hygienisch besonders bedenkliche warme Stagnationsbereiche vermieden werden oder auch das ein Einfrieren des Wassers in kalten Stagnationsbereichen verhindert werden.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Luftfahrzeug mit einem Wasserversorgungsanschluss sowie einem Wasserdesinfektionssystem gemäß oben beschriebener Art bzw. einem Wasserversorgungssystem mit einer Desinfektionsvorrichtung bereitgestellt, wobei der Wasserversorgungsanschluss mit dem Wasserdesinfektionssystem bzw. Wasserversorgungssystem derart verbunden ist, dass in dem ersten Betriebsmodus, zum Beispiel bei einem Befüllen, über den Wasserversorgungsanschluss das Wasserdesinfektionssystem zum Befüllen mit Frischwasser durchströmbar ist.
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Es sollte bemerkt werden, dass die einzelnen Merkmale, wie sie oben beschrieben wurden, selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden können, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
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Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden durch die Bezugnahme auf die hiernach beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen erläutert und verdeutlicht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Beispielhafte Ausführungsformen werden nachstehend mit Bezugnahme auf die folgende Zeichnung beschrieben.
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1 zeigt eine schematische Anordnung und einen schematischen Aufbau eines Wasserversorgungssystems.
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Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
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1 zeigt einen schematischen Aufbau eines Wasserversorgungssystems. Ein derartiges Wasserversorgungssystem kann beispielsweise in einem Flugzeug verwendet und angeordnet werden. In 1 ist mit dem Bezugszeichen 2 die Grenze des Flugzeugs angedeutet. Das Flugzeug bzw. das Personentransportfahrzeug weist einen Anschluss 90 auf, an dem eine externe Wasserquelle angeschlossen werden kann, etwa ein Wassertankfahrzeug. Das in 1 gezeigte Wasserversorgungssystem weist ein Wasserreservoir 60 auf, aus dem das Wasser für eine Wasserversorgung beispielsweise eines Flugzeugs 2 bezogen werden kann, wobei dieses Wasserreservoir als Vorratsspeicher für das Wasser dient. Das Wasserreservoir kann in einem ersten Betriebsmodus A des Wasserversorgungssystems 1 befüllt werden. Zu diesem Zweck kann an einen Wasserversorgungsanschluss 90, an beispielsweise der Außenhaut des Flugzeugs bzw. Luftfahrzeugs, eine Wasserquelle angeschlossen werden, so dass das Wasser zum Befüllen des Reservoirs 60 in einem ersten Betriebsmodus A durch die Wasserbefüllungsleitung bzw. die zweite Leitung 82 einströmt. Das Wasser strömt dann weiter durch die erste Leitung 81 zu einer Wasserdesinfektionsvorrichtung 10 und tritt durch die im ersten Betriebsmodus A bzw. beim Befüllen als Wassereingang dienende Öffnung 11 in die Wasserdesinfektionsvorrichtung 10 ein. In der Wasserdesinfektionsvorrichtung wird das einströmende Wasser desinfiziert, bevor es durch den zweiten beim Befüllen A als Wasserausgang dienenden Wasseranschluss 12 über die Leitung 87 in das Wasserreservoir 60 gelangt. Dabei kann das Wasser beim Befüllen rückwärtig durch die Pumpe 40 über die Leitung 86 in das Wasserreservoir fließen, wobei die Pumpe dann derart ausgelegt ist, dass sie im deaktivierten Zustand einen rückwärtigen Durchfluss von Wasser erlaubt. Dies kann beispielsweise durch den Einsatz einer Kreiselpumpe ermöglicht werden. Das einströmende Wasser kann jedoch alternativ auch durch die Bypassleitung 50 an der Pumpe 40 vorbei in das Wasserreservoir 60 strömen. Die Bypassleitung ist dabei mit einem Leitungsanschluss 51 zwischen der Pumpe 40 bzw. dem Pumpenausgang 41 und dem zweiten Wasseranschluss 12 der Wasserdesirifektionsvorrichtung 10 angeschlossen. Der zweite Anschluss 52 der Bypassleitung 50 kann dabei entweder (wie in 1 gezeigt) unmittelbar an das Wasserreservoir 60 angeschlossen sein, jedoch auch (hier nicht gezeigt) in die Leitung 86 oder die Leitung 85 münden, so dass das Wasserreservoir selber keinen separaten Anschluss benötigt, um die Bypassleitung anzuschließen.
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Wenn nun Wasser aus dem Wasserreservoir 60 entnommen werden soll, etwa um eine Zapfstelle 70 im Luftfahrzeug 2 mit Wasser zu versorgen, kann das Wasser etwa durch die Leitung 86 aus dem Reservoir 60 zu dem Pumpenanschluss 42 geleitet werden. Durch die Pumpe 40 kann das Wasser mit einem gewissen Druck beaufschlagt werden, um dann aus dem Pumpenausgang 41 durch die Leitung 87 durch den zweiten Wasseranschluss 12 in die Wasserdesinfektionsvorrichtung 10 einzuströmen. Dabei befindet sich das Wasserversorgungssystem bzw. die Wasserdesinfektionsvorrichtung in einem zweiten Betriebsmodus B für ein Versorgen der Zapfstelle 70. Nach einer Desinfektion in der Wasserdesinfektionsvorrichtung strömt das Wasser dann durch den ersten Wasseranschluss 11 der Wasserdesinfektionsvorrichtung 10 aus. Das Wasser strömt dann für ein Versorgen der Zapfstelle 70 mit Wasser im zweiten Betriebsmodus B weiter durch die erste Leitung 81 und gelangt dann über die dritte Leitung 83, 84 zu der Zapfstelle 70. Die Zapfstelle 70 kann mit einem entsprechenden Ventil bzw. einem Hahn betätigt werden. Es sei angemerkt, dass für diesen Betriebsfall die Bypassleitung 50 mit einem hier nicht gezeigten Ventil bzw. einem Absperrorgan verschlossen werden kann, so dass das Wasser einen definierten Weg nimmt. Bei einem Befüllen im Betriebsmodus A ist die Durchflussmenge von Wasser verhältnismäßig hoch, da innerhalb kürzester Zeit das Wasserreservoir befüllt werden muss, um die Standzeiten eines Flugzeugs am Boden gering zu halten. Die Entnahme des Wassers über die Zapfstelle 70 erfolgt in dem zweiten Betriebsmodus B, jedoch in der Regel mit einer geringeren Durchflussmenge, da sich ein Verbrauch des Wassers oft über einen längeren Zeitraum erstreckt. Die Wasserdesinfektionsvorrichtung 10 kann daher so ausgelegt sein, dass in einem ersten Betriebsmodus A beim Befüllen des Wasserreservoirs 60, das heißt bei einer großen Durchflussmenge, die Behandlungsintensität durch die Wasserdesinfektionsvorrichtung höher ist als in einem zweiten Betriebsmodus B, bei dem die Wasserdurchflussmenge durch die Wasserdesinfektionsvorrichtung 10 geringer ist. Die Wasserdesinfektionsvorrichtung kann zu diesem Zweck mit einer UV-Lichtquelle bzw. einem UV-Lichterzeuger ausgestattet sein, der beispielsweise aus einer Mehrzahl von UV-Lichterzeugungseinheiten 13, 14 besteht. Diese Mehrzahl von UV-Lichterzeugungseinheiten, etwa in Form von einzelnen UV-Lampen bzw. UV-Röhren oder auch UV-Leuchtdioden, können wahlweise und einzeln aktiviert werden, so dass etwa in einem ersten Betriebsmodus A eine größere Anzahl von UV-Lichterzeugungseinheiten aktiviert werden kann als in dem zweiten Betriebsmodus B. So können beispielsweise bei einem Befüllen im ersten Betriebsmodus A alle oder nahezu alle UV-Lichterzeugungseinheiten aktiviert werden, während in dem zweiten Betriebsmodus B nur eine Teilmenge davon aktiviert werden kann. Diese Teilmenge kann zeitlich alternieren. Dabei kann beispielsweise eine UV-Lichterzeugungseinheit nach einer gewissen Zeit ab-, und eine weitere UV-Lichterzeugungseinheit eingeschaltet werden. Durch die zeitlich alternierende Einschaltung kann eine gleichmäßige Belastung der einzelnen UV-Lichterzeugungseinheiten bewirkt werden. Es sei verstanden, dass auch eine Teilmenge der Gesamtheit der UV-Lichterzeugungseinheiten aktiviert bzw. alternierend aktiviert werden kann, um eine gleichmäßige Belastung der UV-Lichterzeugungseinheiten zu bewirken. Dabei kann beispielsweise auch eine Detektionsvorrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen sein, die überwacht, ob die UV-Lichterzeugungseinheiten zuverlässig und noch in der ausreichenden Intensität arbeiten, um in Abhängigkeit davon eine entsprechende Zuschaltung oder Umschaltung weiterer UV-Lichterzeugungseinheiten je nach Betriebsmodus zu veranlassen. Durch eine derartige Überwachung kann auch eine Rückmeldung an das System gegeben werden, ob ein Austausch einzelner UV-Lichterzeugungseinheiten notwendig ist. Die Wasserdesinfektionsvorrichtung 10 kann mit einer derartigen redundanten Anzahl von UV-Lichterzeugungseinheiten 13, 14 ausgestattet sein, das auch bei einem ersten Betriebsmodus A beim Befüllen eine gewisse Anzahl von UV-Lichterzeugungseinheiten ausfallen können, ohne eine ordnungsgemäße Desinfizierung des Wassers bei einem Befüllungsvorgang mit einer hohen Durchflussmenge zu beeinträchtigen.
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Mit einer derartigen Wasserdesinfektionsvorrichtung kann das Wasser sowohl bei einem Befüllen A eines Wasserreservoirs 60 als auch bei einem Versorgen B von Wasserzapfstellen 70 desinfiziert werden. Insbesondere kann das Wasser beim Befüllen und bei der Wasserentnahme durch die gleiche Wasserdesinfektionsvorrichtung 10 desinfiziert werden, wobei die Leistung der Wasserdesinfektionsvorrichtung betreffend der Intensität entsprechend an die variierende Durchflussmenge zwischen einer maximalen Durchströmung bei einem Befüllen und einer signifikant reduzierten Durchflussmenge bei einer Wasserentnahme angepasst werden kann. Dabei kann eine Befüllung beispielsweise mit 100 bzw. 150 Liter/Minute erfolgen, was eine hohe Strahlungsintensität in der Wasserdesinfektionsvorrichtung 10 erfordert, während bei einer Wasserentnahme bei einer Versorgung von Zapfstellen 70 sich Durchflussmengen von 1 bis beispielsweise 30 Liter/Minute einstellen können. Letztere erfordert eine wesentlich geringere Strahlungsintensität, so dass die Wasserdesinfektionsvorrichtung nicht mit voller Leistung betrieben werden muss, was zum einen Energie spart und zum anderen die Lebensdauer der UV-Lichterzeugungseinheiten erhöht. Es sei angemerkt, dass eine Desinfizierung des Wassers in einem zweiten Betriebsmodus B beim Wasserverteilen nicht nur bei einer Entnahme an den Zapfstellen 70 erfolgen kann, sondern auch wenn das Wasser in einem Zirkulationskreislauf über die Leitung 85 wieder zurück in das Wasserreservoir 60 geführt wird. So kann eine fortwährende Desinfektion des Wassers erfolgen, auch wenn keine explizite Entnahme an den Zapfstellen 70 erfolgt.
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Bei einer Befüllung des Wasserreservoirs 60 ergibt sich, dass das über die Leitung 82 einströmende Wasser im ersten Betriebsmodus A durch die Leitungen 81 und 87 in das Wasserreservoir 60 strömen soll und es verhindert werden muss, dass das einströmende Wasser direkt in die Leitung 83 und somit die Leitung 84 zu den Zapfstellen 70 und durch die Leitung 85 in den Tank gelangt. In diesem Fall könnte nämlich nicht mehr sichergestellt werden, dass dieses Wasser beim Befüllen ordnungsgemäß desinfiziert wird und so ein insgesamt erfolgreiches Desinfektionsergebnis beim Befüllvorgang behindert werden. Um zu verhindern, dass das Wasser beim Befüllen in die Leitung 83 strömt, kann an dem Abzweig ein Venturirohr 20 vorgesehen sein, wobei an einen ersten Venturidüsenanschluss 21 die Befüllungsleitung 82 angeschlossen ist, und an dem zweiten Venturidüsenanschluss 22 die Leitung 81 angeschlossen ist. Die Leitung 83 wird dabei an den Abzweig 23 des Venturirohrs 20 angeschlossen. Das Venturirohr bewirkt bei einer Durchströmung von dem ersten Venturidüsenanschluss 21 zu dem zweiten Venturidüsenanschluss 22, dass sich an dem Venturidüsenabzweig 23 ein Unterdruck einstellt, so dass bereits nur durch die Durchströmung des Wassers beim Befüllen durch den Venturieffekt ein Unterdruck an dem Abzweig 23 einstellt, der verhindert, dass Wasser beim Befüllen in die Leitung 83 strömt. Auf diese Weise kann in der Leitung 83 ein Absperrorgan entfallen, da sich bereits aufgrund der Geometrie des Venturirohrs dort ein Unterdruck einstellt oder zumindest sich derartige Druckverhältnisse einstellen, dass kein Einströmen in den Abzweig 23 erfolgt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass beim Befüllen das Wasser über den entsprechenden Wasserversorgungsanschluss 90 das Wasser ausschließlich über die Leitungen 82, 81, die Wasserdesinfektionsvorrichtung 10, die Leitungen 87 und 86 bzw. 50 in das Wasserreservoir 60 einströmt. Bei einem Wasserversorgen in einem zweiten Betriebszustand B wird das Wasser aus dem Wasserreservoir 60 über die entsprechenden Leitungen 86, 87 durch die Wasserdesinfektionsvorrichtung 10 geführt. Das Wasser fließt dann durch den Abzweig 23 weiter in die dritte Leitung 83, da die Leitung 82 und der Wasserversorgungsanschluss 90 verschlossen sind und somit eine Sackgasse darstellen, um so zu der Zapfstelle 70 zu gelangen. Mit anderen Worten, fließt das Wasser im ersten Betriebsmodus A beim Befüllen des Reservoirs vom ersten Venturidüsenanschluss 21 zum zweiten Venturidüsenanschluss 22, während das Wasser im zweiten Betriebszustand B beim Versorgen der Zapfstellen vom zweiten Venturidüsenanschluss 22 zum Abzweig 23 fließt. Dabei kann das Venturirohr bezüglich der Düsengeometrie sowie des effektiven Strömungsquerschnitts des Abzweigs 23 so ausgestaltet sein, dass sich bei einem Befüllen ein relativ kleiner Unterdruck oder gerade keine Druckdifferenz am Abzweig 23 einstellt, jedoch bei einem Durchströmen vom zweiten Venturidüsenanschluss zum Abzweig ein großer Strömungsquerschnitt ergibt. Mit anderen Worten, können die Geometrien betreffend des Düsendurchmessers und des Öffnungsdurchmessers des Abzweiges 23 so aufeinander abgestimmt werden, dass bei den entsprechend geplanten Befüllungsdurchflussmengen bzw. den Entnahmemengen diese Geometrien zueinander optimiert ausgestaltet werden, um obige Bedingungen zu erfüllen. Dabei kann etwa der Venturidüsendurchmesser und/oder der Abzweigdurchmesser bei vorgegebener Durchströmgeschwindigkeit soweit vergrößert werden, bis sich gerade noch ein Unterdruck am Abzweig 23 einstellt. Es sei verstanden, dass bei unterschiedlichen Durchflussmengen bzw. Durchflussgeschwindigkeiten diese Geometrien variiert werden können, um dieses Optimum zwischen Druckverhältnissen bei der Befüllung und niedrigem Strömungswiderstand bei einer Wasserversorgung zu erreichen. Das Venturirohr 20 soll letztlich so dimensioniert sein, dass der Zweck erfüllt wird, dass kein Wasser in den Abzweig 23 beim Befallen einströmt, und dabei ein geringer Strömungswiderstand bzw. ein hoher Strömungsquerschnitt bei einer rückwärtigen Durchströmung von dem zweiten Venturirohranschluss 22 zu dem Abzweig 23 erreicht wird.
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Es sei angemerkt, dass die Funktionsweise des Venturirohrs 20 im Wesentlichen unabhängig ist von der Funktionsweise der Wasserdesinfektionsvorrichtung 10. Mit anderen Worten, die bidirektionale Durchströmung der Wasserdesinfektionsvorrichtung 10 kann auch bei einem Abzweig ohne Venturirohr 20 angewendet werden, etwa wenn der Abzweig durch ein Ventil verschlossen wird. Ebenso kann der Venturirohrabzweig auch verwendet werden, wenn das Wasserversogungssystem ohne Desinfektionsvorrichtung verwendet wird.
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In der Versorgungsleitung 83, 84, die zwischen dem Abzweig zwischen der Leitung 82 und der Leitung 81 bzw. an dem Abzweig 23 des Venturirohrs angeordnet ist, kann sich eine Partikelfalle 30 befinden, die etwa freigesetzte Partikel aus dem Wasserströmungsfluss zurückhält, so dass diese Partikel erst gar nicht zu der Zapfstelle 70 gelangen. Derartige Partikel können beispielsweise bereits bei der Befüllung eingebrachte Sedimente sein, jedoch auch Bruchstücke von Einrichtungen der Wasserversorgung, etwa Glassplitter aus der Wasserdesinfektionsvorrichtung 10, wenn z. B. eine UV-Lichterzeugungseinheit 13, 14 zerbricht und Glaspartikel in das Wasserversorgungssystem gelangen. Obgleich ein derartiger Fall sehr unwahrscheinlich ist, da bereits die Wasserdesinfektionsvorrichtung 10 mit großer Sorgfalt gegen derartige Fälle abgesichert ist, stellt eine Partikelfalle 30 einen zusätzlichen Schutz dar, falls derartige Partikel dennoch in das Wasserversorgungssystem gelangen sollten. Die Partikelfalle ist beispielsweise ausgestaltet in Form eines verbreiterten langgestreckten Durchflussvolumens 33, welches zum Leitungsabschnitt 83 hin eine Einströmöffnung 31 und am gegenüberliegenden Ende eine Ausströmöffnung 32 aufweist. Die Partikelfalle in der hier gezeigten Ausführungsform ist so angeordnet, dass sich die Längserstreckung des Durchflussvolumen in eine Gravitationsrichtung erstreckt, wobei – bezogen auf die Gravitationsrichtung – die Einströmöffnung 31 unten und die Ausströmöffnung 32 oben angeordnet ist. Etwa vorhandene Partikel strömen über die Einströmöffnung 31 in die Partikelfalle ein. Durch das Durchflussvolumen mit einem größeren Wirkungsquerschnitt als die Einströmöffnung 31 verlangsamt sich die Strömungsgeschwindigkeit in der Partikelfalle, so dass ein Partikel mit einem höheren spezifischen Gewicht als Wasser gravitationsbedingt im Durchflussvolumen 33 absinkt bzw. zurückgehalten wird. Physikalisch gesprochen, überwiegt beim Einströmen durch die Einströmöffnung 31 die Strömungskraft gegenüber der Gravitationskraft eines Partikels mit einem höheren spezifischen Gewicht als Wasser, während durch die verlangsamte Durchströmgeschwindigkeit im Durchflussvolumen 33 die Gravitationskraft der Strömungskraft überlegen ist und somit zu einer Sedimentation bzw. Absinken des Partikels führt. Auf diese Weise kann der Partikel aufgrund seines gravitationsbedingten Absinkens die Ausströmöffnung 32 nicht mehr erreichen, so dass ausströmendes Wasser von derartigen Partikeln befreit zu den Zapfstellen 70 gelangen kann. Eine derartige Partikelfalle hat den Vorteil, dass sie ahne mechanisch bewegbare Teile auskommt und im Wesentlichen keiner Wartung bedarf, da z. B. keine Filterelemente ausgetauscht werden müssen. Beispielsweise kann der Strömungsquerschnitt des Durchflussvolumens 33 etwa dreimal so hoch sein wie der Strömungsquerschnitt der Einströmöffnung 31. Das Verhältnis der Strömungsquerschnitte kann jedoch variieren gemäß der Art und der Größe der erwarteten Partikel, da eine derartige Partikelfalle in der Regel auf derartige Partikel dimensioniert wird, die bei einem Verschlucken für den menschlichen Organismus eine Gefahr darstellen.
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Es sei angemerkt, dass derartige Partikelfallen unabhängig davon eingesetzt werden können, ob ein Venturirohr in der beschriebenen Ausführungsform eingesetzt wird oder eine Wasserdesinfektionsvorrichtung in der beschriebenen Form eingesetzt wird. Insbesondere kann eine derartige Partikelfalle immer dann eingesetzt werden, wenn die Möglichkeit besteht, diese in Gravitationsrichtung auszurichten und vor einer Zapfstelle 70 anzuordnen.
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Es sollte angemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung neben dem Anwendungsbereich in Flugzeugen auch in anderen Transportmitteln angewendet werden kann, wie beispielsweise in Zügen bzw. Bussen oder Schiffen.
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Es sei ferner angemerkt, dass der Begriff ”umfassend” weitere Elemente oder Verfahrensschritte nicht ausschließt, ebenso wie der Begriff ”ein” und ”eine” mehrere Elemente und Verfahrensschritte nicht ausschließt. Die verwendeten Bezugszeichen dienen lediglich zur Erhöhung der Verständlichkeit und sollen keinesfalls als einschränkend betrachtet werden, soweit der Schutzbereich der Erfindung durch die Ansprüche wiedergegeben wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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