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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Sanitärzelle für einen Schienenfahrzeugwagen sowie ein Schienenfahrzeugwagen mit einer Sanitärzelle.
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Vorbekannter Stand der Technik
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WO 2009/129869 A1 und
US 2011/0030576 A1 beschreiben eine modulare Nasszelle für Schienenfahrzeuge, die aus Boden-, Wand- und Deckenelementen in Form von Paneelen aus Kernverbundwerkstoffen hergestellt ist. Die Paneele sind mit Verbindungsprofilen untereinander verbunden. In die Paneele sind Ver- und Entsorgungsleitungen integriert. Der modulare Aufbau soll Reparaturen durch Austausch der Paneele erleichtern.
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Aus
WO 97/26153 A1 und
DE 697 00 805 T2 ist eine Sanitärzelle für ein Schienenfahrzeug bekannt, welches aus einzelnen Modulen mit funktionellen Einheiten aufgebaut ist. Die einzelnen Module umfassen jeweils ein Rahmenelement, das auf einen Grundrahmen aufgesetzt wird. Das Rahmenelement trägt beispielsweise einen Fäkalientank oder einen Wärmeaustauscher als funktionelle Einheit. Die einzelnen Module verfügen über Schnellkopplungselemente zum Verbinden der einzelnen funktionellen Einheiten untereinander oder mit ortsfesten Versorgungsleitungen. Der modulare Aufbau soll es ermöglichen, dass die einzelnen funktionellen Einheiten bereits vor dem Einbau in das Schienenfahrzeug getestet werden können.
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Eine aus einzelnen Elementen hergestellte Nasszelle für Wohngebäude ist in der
DE 38 34 819 C2 bekannt. Die einzelnen Elemente sind so ausgelegt, dass sie einen Aufbau der Nasszelle direkt auf dem Betonfußboden und von der Innenseite der Nasszelle her ermöglichen.
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Nachteile des Standes der Technik
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Die obigen Lösungen für Sanitärzellen für Schienenfahrzeuge weisen den Nachteil auf, dass sie insgesamt sehr aufwendig sind und einen relativ großen Platzbedarf haben.
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Problemstellung
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine platzsparende und gut integrierbare Sanitärzelle bereitzustellen.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Sanitärzelle nach Anspruch 1. Weiterhin wird diese Aufgabe durch einen Schienenfahrzeugwagen nach Anspruch 12 gelöst. Weitere Ausführungsformen, Modifikationen und Verbesserungen ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche.
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Gemäß einer Ausführungsform wird eine Sanitärzelle für einen Schienenfahrzeugwagen mit Wandelementen und wenigstens einem Flüssigkeitstank im Deckenbereich der Sanitärzelle vorgeschlagen. Die Wandelemente weisen senkrecht angeordnete Trägerelemente mit Befestigungselementen zum Befestigen am Wagenkastenrohbau auf, wobei sich die Trägerelemente im eingebauten Zustand an und/oder auf Rohbauhalterungen des Rohbaus abstützen. Der Flüssigkeitstank stützt sich seinerseits auf den Trägerelementen ab.
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Der Flüssigkeitstank wird nicht direkt vom Wagenkastenrohbau getragen, sondern stützt sich auf die senkrecht angeordneten und am Wagenkastenrohbau abgestützten Trägerelemente der Sanitärzelle ab. Die Sanitärzelle ist damit als tragende Struktur ausgeführt und kann die aufgrund der Belastung durch den Flüssigkeitstank auftretenden Kräfte vollständig oder zumindest überwiegend aufnehmen. Dies hat den Vorteil, dass auf eine separate tragende Rahmenkonstruktion für den Tank ganz oder teilweise verzichtet werden kann, welche einen zusätzlichen Platzbedarf erfordern würde. Da ein gefüllter Tank ein hohes Gewicht hat, müsste eine direkt am Wagenkastenrohbau befestigte Rahmenkonstruktion entsprechend massiv ausgebildet werden, da die Rohbauwände in Querrichtung gesehen entsprechend weit voneinander beabstandet sind.
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Bei der hier vorgestellten Lösung kann auf eine derartig schwere und einen zusätzlichen Bauraum beanspruchende Rahmenkonstruktion verzichtet werden, da sich der Flüssigkeitstank auf den Trägerelementen der Sanitärzelle abstützt, die deutlich näher zueinander angeordnet sind, als die Wagenkastenrohbauwände. Somit ist es möglich, auch bei einem in der Höhe sehr begrenzten Bauraum einen Flüssigkeitstank im Deckenbereich zu integrieren. Je nach Ausführung des Flüssigkeitstanks kann dieser über ein Stützgerüst im Bereich seiner Unterseite und/oder im Bereich seiner Seitenwände verfügen. Dieses Stützgerüst dient jedoch im Wesentlichen dazu, die Unterseite des Flüssigkeitstanks zu stützen, so dass das Stützgerüst deutlich weniger massiv als eine tragende Rahmenkonstruktion ist. Wenn der Boden des Flüssigkeitstanks ausreichend stabil ausgeführt ist, beispielsweise bei einem aus Stahlblech bestehenden Flüssigkeitstank, kann auf ein Stützgerüst verzichtet werden.
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Ein Stützgerüst stellt demnach eine Stützkonstruktion dar, um den Flüssigkeitstank an sich in einer stabilen Ausführung bereitzustellen. Bei einem Flüssigkeitstank beispielsweise aus Stahlblech können in die Tankwände (Boden und/oder Seitenwände) Versteifungen integriert sein, beispielsweise durch geeignete Profilierung der Stahlbleche. In diesem Fall kann der Flüssigkeitstank direkt auf den Trägerelementen, beispielsweise auf tragenden Profilen in den Wandelementen, befestigt werden. Bei einem Flüssigkeitstank in Leichtbauform, beispielsweise aus Kunststoff und ohne Versteifungen in den Seitenwänden, wird die Stützkonstruktion, beispielsweise als externes Skelett, genutzt, um die Tankkräfte aufzunehmen und auf die Trägerelemente zu übertragen.
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Somit können kompakte Flüssigkeitstanks bei gleichzeitig verbesserter Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraumes eingebaut werden. Dies ist weiterhin mit einer Gewichts- und Kostenersparnis verbunden. Im Vergleich zu Lösungen, die einen Flüssigkeitstank auf dem Dach eines Schienenfahrzeugs vorsehen, ist der Flüssigkeitstank in den hier beschriebenen Ausführungsformen unterhalb des Daches und liegt damit im Inneren des Schienenfahrzeugwagens. Auf zusätzliche Heizungen für den Flüssigkeitstank kann daher verzichtet werden, so dass die hier vorgestellte Lösung auch eine Energieeinsparung mit sich bringt. Durch die Anordnung oberhalb der Sanitärzelle kann ggf. auch auf Pumpen oder dergleichen verzichtet werden. Insgesamt ergibt sich damit ein entsprechend verbessertes RAM/LCC (Reliability, Availability, Maintainability/ Life Cycle Costs).
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Die Anordnung des Flüssigkeitstanks im Deckenbereich hat auch den weiteren Vorteil, dass der laterale Bauraum für die Sanitärzelle nicht durch einen hinter Wandelementen angeordneten Flüssigkeitstank beschränkt wird.
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Eine weitere Verbesserung ergibt sich, wenn gemäß einer Ausführungsform der Boden des Flüssigkeitstanks gleichzeitig die Decke der Sanitärzelle bildet. In diesem Fall wird der zur Verfügung stehende Raum im Deckenbereich noch besser ausgenutzt. Der zum Innenbereich der Sanitärzelle weisende Boden des Flüssigkeitstanks wird dann geeignet ausgeführt, beispielsweise entsprechend dekoriert.
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Eine noch bessere Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Raumes ergibt sich, wenn gemäß einer Ausführungsform der Boden des Flüssigkeitstanks oberhalb eines in der Sanitärzelle angeordneten Toilettenbeckens nach unten gezogen ist. Der Boden des Flüssigkeitstanks ist damit nicht eben, sondern weist oberhalb des Toilettenbeckens eine Vertiefung auf. Dadurch wird das Volumen des Flüssigkeitstanks vergrößert, ohne die Kopffreiheit in Bereichen außerhalb des Toilettenbeckens zu beeinträchtigen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Flüssigkeitstank ein Frischwassertank. Der Flüssigkeitstank kann alternativ jedoch auch als Abwassertankverwendet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Unterseite des Flüssigkeitstanks eine Rahmenkonstruktion als Verstärkung auf, die mit den Trägerelementen verbunden ist und die Befestigungsmittel zum seitlichen Befestigen am Wagenkastenrohbau des Schienenfahrzeugwagens umfasst.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Trägerelemente Profile und bevorzugt Hohlprofile. Gemäß einer Ausführungsform werden Edelstahlhohlprofile als Trägerelemente, beispielsweise mit einem rechteckigen Querschnitt, verwendet. Diese weisen die nötige Stabilität und Langlebigkeit auf.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Trägerelemente in die Wandelemente integriert. Die Trägerelemente können dabei separat zu Wandverkleidungen ausgeführt und von diesen verkleidet sein oder einen Teil der zum Inneren der Sanitärzelle sichtbaren Seitenwände bilden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Sanitärzelle eine tragende Bodenplatte mit Verstärkungselementen auf.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die tragende Bodenplatte an den Trägerelementen befestigt und wird von diesen getragen. Es ist ebenfalls gemäß einer Ausführungsform möglich, dass die Bodenplatte Ausnehmungen für die Trägerelemente aufweist und sich am Wagenkastenrohbau abstützt.
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Gemäß einer Ausführungsform wird die tragende Bodenplatte der Sanitärzelle vom Wagenkastenrohbau gebildet.
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Gemäß einer Ausführungsform sind keine Versorgungsleitungen in den Wandelementen integriert. Damit können die Wandelemente entsprechend platzsparend ausgebildet werden. Außerdem muss bei eventuellen Reparaturen nicht ein gesamtes Wandelement entfernt werden. Dies wäre auch im Hinblick auf die tragende Funktion der Trägerelemente nur bedingt möglich.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Schienenfahrzeugwagen eine Sanitärzelle gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, wobei die Trägerelemente der Sanitärzelle am Wagenkastenrohbau befestigt sind.
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Die vorgeschlagene Sanitärzelle ist insbesondere in Schienenfahrzeugwagen mit Fahrgasträumen im Personennah- und Regionalverkehr sowie Personenfern- und Hochgeschwindigkeitsverkehr einsetzbar.
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Figuren
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Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechend ähnliche Teile.
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1 zeigt einen Querschnitt durch einen Schienenfahrzeugwagen mit integrierter Sanitärzelle gemäß einer Ausführungsform.
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2 zeigt einzelne Elemente einer Sanitärzelle gemäß einer Ausführungsform.
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3 und 4 zeigen eine Sanitärzelle gemäß einer Ausführungsform, wobei 4 die Sanitärzelle im eingebauten Zustand zeigt.
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5A und 5B zeigen Schnittansichten einer Sanitärzelle im aufgebauten Zustand gemäß einer Ausführungsform.
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Ausführungsbeispiele
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1 zeigt einen Querschnitt durch einen Schienenfahrzeugwagen 100 mit integrierter Sanitärzelle 200. Die Sanitärzelle 200 verfügt über einen Flüssigkeitstank 210, der sich auf Trägerelementen der Sanitärzelle 200 abstützt. Bei dem Flüssigkeitstank 210 kann es sich beispielsweise um einen Frischwassertank oder um einen Abwassertank handeln.
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2 zeigt einzelne Elemente der Sanitärzelle 200. Sie verfügt in der hier beschriebenen Ausführungsform über eine Bodenplatte 220, Wandelemente 230 und ein Toilettenbecken 240, das beispielsweise mit dem Wandelement 230 oder mit der Bodenplatte 220 verbunden sein kann. Das Wandelement 230 kann Trägerelemente umfassen, die teilweise oder vollständig mit einer Wandverkleidung verkleidet sind. Wie später noch erläutert wird, sind die Trägerelemente direkt am Wagenkastenrohbau befestigt. Die Stabilität der Wandverkleidungen bzw. der die Seitenwände bildenden Wandelemente 230 wird über die senkrechten Trägerelemente gewährleistet. Diese Trägerelemente können alternativ auch Bestandteile der Wandverkleidungen sein, d.h. einen Teil der sichtbaren Wände bilden, oder als separate Teile ausgeführt und damit von den Seitenwänden verdeckt werden. Wenn die Trägerelemente in die Wandelemente integriert werden, kann dies beispielsweise mittels Klebung erfolgen.
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Der Flüssigkeitstank 210 kann zusätzlich noch über Befestigungselemente 211 am Wagenkastenrohbau festgelegt werden. Diese Befestigung dient dabei im Wesentlichen der seitlichen Stabilisierung, d. h., um die Längs- und Querkräfte des Flüssigkeitstanks im Betrieb des Schienenfahrzeugwagens aufzunehmen.
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Die Bodenplatte 220 kann ebenfalls über Befestigungselemente 231 am Wagenkastenrohbau befestigt werden. Dabei ist es möglich, dass sich die Trägerelemente teilweise auf der Bodenplatte 220 abstützen, sofern diese über eine ausreichende Verstärkung aufweist, um die Last einschließlich des Flüssigkeitstanks 210 zu tragen. Es ist auch möglich, dass die Bodenplatte 220 an den Trägerelementen befestigt ist und damit nicht direkt mit dem Wagenkastenrohbau verbunden wird. In diesem Fall können beispielsweise Ausnehmungen in der Bodenplatte 220 für die Trägerelemente vorgesehen sein. Bei der Bodenplatte 220 kann es sich um eine tragendende Bodenplatte in dem Sinne handeln, dass sie die bei der Benutzung der Sanitärzelle auftretenden Belastungen aufnehmen kann. Die Bodenplatte selbst trägt nicht die Sanitärzelle bzw. die Aufbauten aus Trägerelementen und Flüssigkeitstank 210, so dass hier keine massive Bodenplatte erforderlich ist, denn die Trägerelemente stützen sich selbst am Wagenkastenrohbau ab.
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Die Bodenplatte 220 kann beispielsweise durch stabile Halterplatten oder Halterprofile verstärkt sein, die einlaminiert sein können. Damit lässt sich beispielsweise eine entsprechende Stabilität erzielen. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn im Bereich der Bodenverstärkungen Rohbauversteifungen und/oder Halterungen am Rohbau vorgesehen sind, auf denen sich die Bodenplatte oder der Fußboden abstützen kann.
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3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform der Sanitärzelle. Bei dieser Ausführungsform ist der Boden des Flüssigkeitstanks 210 nicht eben, sondern senkt sich im Bereich oberhalb des Toilettenbeckens 240 ab, um so das Volumen des Flüssigkeitstanks weiter zu vergrößern. Damit kann auch bei einem sehr beschränkten Platzangebot in der Höhe der Flüssigkeitstank 210 mit einem ausreichend großen Volumen ausgestattet werden.
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4 zeigt die Sanitärzelle aus 3 im eingebauten Zustand. Erkennbar ist, dass die Sanitärzelle hier mit Wandelementen 230 verschlossen wird. Die Wandelemente 230 können die Trägerelemente als integrale Bestandteile aufweisen, so dass die Trägerelemente beispielsweise einzelne sichtbare Bereiche der Wandelemente bilden.
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Mit Bezug auf 5A und 5B werden weitere Ausführungsbeispiele beschrieben. Die senkrechten Trägerelemente 232 der Sanitärzelle 200 stützen sich auf Rohbauhalterungen 251 des Wagenkastenrohbaus 250 ab. Diese Rohbauhalterungen 251 können gleichzeitig verstärkende Elemente für die tragende Bodenplatte 220 bzw. den tragenden Fußboden der Sanitärzelle 200 bilden. Der Fußboden bzw. die Bodenplatte 220 kann dabei eine stützende Rahmenstruktur, beispielsweise in Form eines umlaufenden Rahmens aufweisen. Diese Rahmenstruktur dient dabei auch gleichzeitig zur Befestigung der Bodenplatte 220.
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Die Trägerelemente 232 sind bevorzugt Hohlprofile, beispielsweise aus Edelstahl. Als Querschnitt hat sich ein rechteckiger Querschnitt als günstig herausgestellt. Die Trägerelemente 232 stützen sich bodenseitig auf Rohbauhalterungen 251 ab und können darüber hinaus noch an seitlichen Rohbauhalterungen 251 befestigt werden, um die nötige seitliche Stabilität zu erlangen.
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Der Flüssigkeitstank 210 stützt sich über ein Tankgerüst bzw. eine Rahmenkonstruktion 212 auf den senkrecht montierten Trägerelementen 232 ab und kann weiterhin zur seitlichen Stabilisierung an Rohbauhalterungen befestigt sein. Das Gewicht des Flüssigkeitstanks 210 liegt jedoch im Wesentlichen auf den Trägerelementen 232 auf.
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Die Seitenwände, welche aus Trägerelementen 232 und Verkleidungen gebildet sein können, sind miteinander und mit dem Fußboden bzw. der Bodenplatte 220 verbunden, bevorzugt verschraubt. Da die Kraftübertragung über die Trägerelemente 232 realisiert wird, müssen die Seitenwände nicht zusätzlich verstärkt werden. An Befestigungspunkten der Trägerelemente 232 werden im Fußbodenbereich Verstärkungen vorgesehen, welche von Rohbauhaltern im Fußbodenbereich getragen werden. Die nach Innen weisenden Bereiche der Wandelemente 230 stützen sich dabei bevorzugt nicht direkt am Wagenkastenrohbau 250 ab.
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Die Wände des Flüssigkeitstanks 210 müssen keine spezielle Struktur oder einen speziellen Aufbau aufweisen. Wenn der Flüssigkeitstank als Kunststofftank ausgeführt ist, kann ein tragendes Tankgerüst bzw. eine Rahmenkonstruktion 212, wie oben beschrieben, verwendet werden. Wenn dagegen der Flüssigkeitstank 210 selbst aus beispielsweise Stahlblech besteht, ist ein separates Tankgerüst nicht erforderlich.
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Wie in den 5A und 5B erkennbar, sind Funktionseinheiten 260, beispielsweise Heizungen, zwischen den Wandelementen 230 und dem Wagenkastenrohbau 250 angeordnet. Versorgungsleitungen verlaufen bevorzugt ebenfalls nicht in den Wandelementen 230, sondern hinter diesen, so dass hier eine klare funktionelle Trennung vorliegt, welche sich für den Aufbau und die Wartung als günstig herausgestellt hat.
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Mit der hier beschriebenen Lösung gelingt es beispielsweise, eine Sanitärzelle in einen Bauraum mit einer maximalen Höhe von etwa 2200 mm unterzubringen, wobei der Flüssigkeitstank im Deckenbereich der Sanitärzelle 200 untergebracht ist. Der Flüssigkeitstank 210 wird dazu beispielsweise mit einer Bauhöhe von etwa 200 mm ausgelegt.
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Grundsätzlich ist die Sanitärzelle als tragende Struktur ausgelegt und kann die vom Flüssigkeitstank verursachten Kräfte vollständig oder zumindest überwiegend aufnehmen. Dabei kann auf eine zusätzlich Rahmenkonstruktion für den Flüssigkeitstanks komplett oder zumindest teilweise verzichtet werden. Die Anbindung der Toilettenzelle mit integriertem Flüssigkeitstank im Schienenfahrzeugwagen erfolgt somit als strukturelle Einheit.
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Wenngleich hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die gezeigten Ausführungsformen geeignet zu modifizieren, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Schienenfahrzeugwagen
- 200
- Sanitärzelle
- 210
- Flüssigkeitstank
- 211
- Befestigungselement
- 212
- Tankgerüst
- 220
- Bodenplatte/Fußboden
- 230
- Wandelement
- 232
- Trägerelement
- 240
- Toilettenbecken
- 250
- Wagenkastenrohbau
- 251
- Rohbauhalterung
- 260
- Funktionseinheit
