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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Grauwasser-Nutzungssystem für ein Luftfahrzeug, ein Luftfahrzeug mit einem solchen Grauwasser-Nutzungssystem und ein Verfahren zur Nutzung von Grauwasser in einem Luftfahrzeug.
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In Verkehrsflugzeugen werden üblicherweise Vakuum-Toilettensysteme verwendet, bei denen zur Unterstützung des Fäkalientransports aus der Toilettenschüssel und zur Reinigung der Toilettenschüssel eine geringe Wassermenge in die Toilettenschüssel eingesprüht wird. Um den Frischwasserbedarf zu reduzieren und durch die reduzierte mitgeführte Frischwassermenge eine signifikante Gewichtseinsparung zu erzielen, ist es bekannt, Grauwasser aus Waschbecken zum Durchführen der Spülvorgänge der Toilettenschüssel zu verwenden. Die
DE 10 2005 006 136 A1 beschreibt zum Beispiel ein Grauwasser-Nutzungssystem für ein Luftfahrzeug, welches eine Grauwasseraufreinigungseinrichtung enthält, sodass das Grauwasser nach der Entfernung von Schmutzpartikeln, Trübung und Geruchsstoffen dann als Klarwasser der Toilettenschüssel zugeleitet und zur Toilettenspülung verwendet werden kann.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbessertes Grauwasser-Nutzungssystem für Luftfahrzeuge bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das erfindungsgemäße Grauwasser-Nutzungssystem für ein Luftfahrzeug enthält ein Waschbecken mit einem Abfluss zum Ableiten von Grauwasser, wobei der Abfluss mit einem Grobfilter versehen ist; einen Sammelbehälter zum Aufnehmen des grobgefilterten Grauwassers aus dem Waschbecken; eine Toilette mit einer Toilettenschüssel, wobei die Toilettenschüssel mit einer Sprühvorrichtung zum Durchführen eines Spülvorgangs der Toilettenschüssel versehen ist; eine Verbindungsleitung, die einerseits mit dem Sammelbehälter und andererseits mit der Sprühvorrichtung verbunden ist; und eine Fördereinrichtung zum Fördern des grobgefilterten Grauwassers aus dem Sammelbehälter über die Verbindungsleitung zur Sprühvorrichtung, sodass zur Durchführung eines Spülvorgangs der Toilettenschüssel grobgefiltertes Grauwasser aus dem Sammelbehälter verwendet wird.
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Das Grauwasser-Nutzungssystem der Erfindung zeichnet sich insbesondere durch seinen einfachen Aufbau aus. Der einfache Aufbau bewirkt zudem einen reduzierten Reiniungs- und Wartungsaufwand für das System. Im Gegensatz zu herkömmlichen Grauwasser-Nutzungssystemen wird auf eine Aufreinigung des Grauwassers aus dem Waschbecken verzichtet und das lediglich grobgefilterte Grauwasser direkt für die Toilettenspülung verwendet, sodass entsprechende Aufreinigungsmaßnahmen entfallen können. Durch den Wegfall der Aufreinigungsmaßnahmen kann der Aufbau des Grauwasser-Nutzungssystems einfacher und kompakter gestaltet werden. Durch die Nutzung des Grauwassers für Spülvorgänge der Toilettenschüssel können der Frischwasserbedarf reduziert und somit eine signifikante Gewichtseinsparung erzielt werden.
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Der Grobfilter im / am Abfluss des Waschbeckens soll vorzugsweise größere Festkörper zurückhalten, die im Grauwasser die Leitungen, Fördereinrichtungen, Sprühvorrichtungen, Ventile, etc. des Grauwasser-Nutzungssystems verstopfen könnten. Der Grobfilter weist vorzugsweise ein Sieb auf, das bevorzugt an der Eintrittsöffnung des Abflusses im Waschbecken angeordnet ist, sodass es einfach gesäubert werden kann.
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Das Grauwasser-Nutzungssystem kann ein oder mehrere Waschbecken enthalten, deren Abflüsse in einen gemeinsamen Sammelbehälter münden. Ebenso kann das Grauwasser-Nutzungssystem ein oder mehrere Toilettenschüsseln enthalten, deren Sprühvorrichtungen von einem gemeinsamen Sammelbehälter gespeist werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Toilette zudem einen Toilettendeckel zum Verschließen der Toilettenschüssel auf. Dieser Toilettendeckel wird vorzugsweise zur Durchführung eines Spülvorgangs der Toilettenschüssel automatisch geschlossen. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Benutzer der Toilette sehen, dass anstelle von Frischwasser oder Klarwasser nur ein grobgefiltertes Grauwasser verwendet wird, was zu Irritationen bei den Benutzern führen könnte, auch wenn die Hygienevorschriften eingehalten werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Fördereinrichtung eine Druckluftleitung zum Fördern von Druckluft in den Sammelbehälter und ein Sperrventil zum Sperren des Abflusses auf. Bei geschlossenem Sperrventil des Abflusses führt eine Druckluftzufuhr in den Sammelbehälter zu einer Druckerhöhung im Sammelbehälter, wodurch das Grauwasser aus dem Sammelbehälter in die Verbindungsleitung und weiter zur Sprühvorrichtung der Toilettenschüssel gedrückt wird. Bevorzugt ist ferner ein Druckluftventil in der Druckluftleitung vorgesehen. Dieses Druckluftventil wird vorzugsweise nur bei einer Aktivierung eines Spülvorgangs der Toilettenschüssel und entsprechender Schließung des Sperrventils im Abfluss geöffnet, während es bei geöffnetem Sperrventil im Abfluss geschlossen bleibt, um ein Abfließen von Grauwasser aus dem Sammelbehälter in die Druckluftleitung zu verhindern. Diese Druckluft-Fördereinrichtung ist besonders wartungsarm und ist für die Förderung von nur grobgefiltertem Grauwasser besonders geeignet.
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In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Fördereinrichtung eine Pumpe in der Verbindungsleitung zwischen dem Sammelbehälter und der Sprühvorrichtung auf.
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In einer noch anderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Fördereinrichtung einen Drucklufterzeugungsmechanismus in dem Sammelbehälter und ein erstes Sperrventil zum Sperren des Abflusses auf. Bevorzugt ist ferner ein zweites Sperrventil in der Verbindungsleitung zur Sprühvorrichtung der Toilettenschüssel vorgesehen. Dieses zweite Sperrventil wird vorzugsweise nur bei einer Aktivierung eines Spülvorgangs der Toilettenschüssel und entsprechender Schließung des ersten Sperrventils im Abfluss geöffnet. Auch ein derart ausgestaltetes System ist sehr wartungsarm und ist für die Förderung von nur grobgefiltertem Grauwasser besonders geeignet.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Grauwasser-Nutzungssystem ferner eine Steuereinrichtung zum automatischen Aktivieren eines Spülvorgangs der Toilettenschüssel, falls ein Risiko eines Überlaufens des Sammelbehälters erkannt ist, auf. So kann auf einfache Weise ein Überlaufen des Grauwassers aus dem Sammelbehälter verhindert werden. Das Erkennen des Risikos eines solchen Überlaufens kann auf verschiedene Weise erfolgen. Vorzugsweise wird eine Anzahl der Nutzungen des Waschbeckens überwacht, bevorzugt bei paralleler Überwachung der Anzahl der Spülvorgänge der Toilettenschüssel, sodass aus diesen Anzahlen auf einen Füllstand des Sammelbehälters geschlossen werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Füllstandsdetektor zum Erfassen eines Füllstandes des Sammelbehälters vorgesehen sein.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Luftfahrzeug mit einem oben beschriebenen Grauwasser-Nutzungssystem gemäß der Erfindung.
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Bei dem Verfahren zur Nutzung von Grauwasser in einem Luftfahrzeug wird aus einem Waschbecken abgeleitetes Grauwasser grobgefiltert und wird eine Toilettenschüssel einer Toilette mittels einer Sprühvorrichtung gespült. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das grobgefilterte Grauwasser aus dem Waschbecken in einen Sammelbehälter aufgenommen wird und zur Durchführung eines Spülvorgangs der Toilettenschüssel aus dem Sammelbehälter über eine Verbindungsleitung zur Sprühvorrichtung gefördert wird. Als Ergebnis wird zur Durchführung eines Spülvorgangs der Toilettenschüssel grobgefiltertes Grauwasser aus dem Sammelbehälter verwendet.
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Mit diesem Verfahren lassen sich die gleichen Vorteile erzielen wie mit dem oben beschriebenen Grauwasser-Nutzungssystem der Erfindung. Bezüglich der Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen wird ergänzend auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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Das grobgefilterte Grauwasser wird vorzugsweise mittels Druckluftzufuhr in den Sammelbehälter, mittels einer Pumpe in der Verbindungsleitung oder mittels eines Drucklufterzeugungsmechanismus in dem Sammelbehälter aus dem Sammelbehälter zur Sprühvorrichtung gefördert.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Toilettendeckel zum Verschließen der Toilettenschüssel automatisch geschlossen, bevor ein Spülvorgang der Toilettenschüssel durchgeführt wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird automatisch ein Spülvorgang der Toilettenschüssel aktiviert, falls ein Risiko eines Überlaufens des Sammelbehälters erkannt wird. Ein solches Risiko eines Überlaufens des Sammelbehälters kann vorzugsweiser anhand einer Füllstandsmessung des Sammelbehälters und/oder einer Zählung von Waschvorgängen am Waschbecken und/oder einer Zählung von Spülvorgängen der Toilettenschüssel erkannt werden.
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Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigen, größtenteils schematisch:
- 1 ein Grauwasser-Nutzungssystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 ein Grauwasser-Nutzungssystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
- 3 ein weitere Variante einer Fördereinrichtung für ein Grauwasser-Nutzungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung als ein drittes Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Grauwasser-Nutzungssystems für ein Luftfahrzeug.
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Das System enthält wenigstens ein Waschbecken 10, dem ein Wasserhahn 12 zugeordnet ist, der mit Frischwasser gespeist wird. Bei dem Waschbecken 10 handelt es sich zum Beispiel um ein Handwaschbecken oder ein Bordküchen-Waschbecken. Der Wasserhahn 12 wird vorzugsweise elektronisch betätigt.
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Das Waschbecken 10 ist mit einem Abfluss 14 verbunden, durch den das Grauwasser aus dem Waschbecken 10 abgeleitet wird. Am Eintritt des Abflusses 14 ist ein Grobfilter 16 in Form eines Siebes vorgesehen, um größere Festkörper aus dem Grauwasser herauszufiltern, die sonst die Leitungen, Fördereinrichtungen, etc. des Grauwasser-Nutzungssystems verstopfen könnten.
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Der Abfluss 14 mündet in einen einfachen Sammelbehälter 18, in dem das grobgefilterte Grauwasser aus dem Waschbecken 10 aufgenommen und gespeichert werden kann. Im Gegensatz zu herkömmlichen Grauwasser-Nutzungssystemen ist dieser Sammelbehälter 18 nicht mit einer Aufreinigungsvorrichtung zum Reinigen des Grauwassers gekoppelt.
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Das System enthält ferner eine Vakuum-Toilette 20 mit einer Toilettenschüssel 21. Die Toilettenschüssel 21 ist mit einer Abwasserleitung 22 verbunden, über welche das Abwasser aus der Toilettenschüssel 21 in einen Abwassertank geleitet werden kann. In der Abwasserleitung 22 ist üblicherweise ein Spülventil 24 angeordnet, das nur während eines Spülvorgangs der Toilettenschüssel 21 geöffnet wird. Die Toilettenschüssel 21 weist zudem eine Sprühvorrichtung 26 auf, die vorzugsweise mehrere Sprühdüsen enthält, mit denen in einem Spülvorgang Spülwasser in die Toilettenschüssel 21 gesprüht werden kann, um das Entfernen von Fäkalien zu unterstützen und die Toilettenschüssel 21 zu reinigen.
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Wie in 1 dargestellt, ist zwischen dem Sammelbehälter 18 und der Toilette 20 eine Verbindungsleitung 28 vorgesehen, die einerseits in den Sammelbehälter 18 mündet und andererseits mit der Sprühvorrichtung 26 verbunden ist. Über diese Verbindungsleitung 28 kann das grobgefilterte Grauwasser aus dem Sammelbehälter 18 zur Sprühvorrichtung 26 der Toilettenschüssel 21 geleitet und zum Durchführen eines Spülvorgangs der Toilettenschüssel 21 verwendet werden. Der Sprühvorrichtung 26 kann ferner eine Überdruckventilvorrichtung (nicht dargestellt) vorgeschaltet sein.
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Um das grobgefilterte Grauwasser aus dem Sammelbehälter 18 zur Sprühvorrichtung 26 zu fördern, ist in diesem Ausführungsbeispiel der Sammelbehälter 18 mit einer Druckluftleitung 30 verbunden. Außerdem ist in der Druckluftleitung 30 ein Druckluftventil 31 angeordnet und ist im Abfluss 14 des Waschbeckens 10 ein Sperrventil 32 angeordnet. Die Druckluftleitung 30, das Druckluftventil 31 und das Sperrventil 32 bilden eine Fördereinrichtung.
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Zur Durchführung eines Spülvorgangs der Toilettenschüssel 21 wird zunächst das Sperrventil 32 geschlossen. Dann wird das Druckluftventil 31 geöffnet und von der Druckluftleitung 30 Druckluft in den Sammelbehälter 18 geleitet. Durch die Druckerhöhung im Sammelbehälter 18 wird das darin befindliche Grauwasser durch die Verbindungsleitung 28 zur Sprühvorrichtung 26 der Toilettenschüssel 21 geleitet. Ist der Druck in der Verbindungsleitung 28 ausreichend hoch, öffnet die Überdruckventilvorrichtung und entlässt das Grauwasser zur Sprühvorrichtung 26 und weiter in die Toilettenschüssel 21. Nach einer kurzen Wartezeit öffnet dann das Spülventil 24, um das Abwasser aus der Toilettenschüssel 21 mittels Unterdruck über die Abwasserleitung 22 in den Abwassertank abzuleiten. Anschließend werden das Druckluftventil 31 und das Spülventil 24 wieder geschlossen und wird das Sperrventil 32 wieder geöffnet.
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Wie in 1 angedeutet, enthält die Toilette 20 auch einen Toilettendeckel 40 zum Verschließen der Toilettenschüssel 21. Dieser Toilettendeckel 40 wird zum Durchführen eines Spülvorgangs automatisch geschlossen. Durch den geschlossenen Toilettendeckel 40 können Benutzer der Toilette 20 nicht sehen, dass für den Spülvorgang kein Frischwasser oder gereinigtes Klarwasser, sondern grobgefiltertes Grauwasser verwendet wird. Das grobgefilterte Grauwasser genügt zwar den Hygieneanforderungen für die Spülvorgänge der Toilettenschüssel 21, könnte aber durch seine Farbe und Gerüche die Benutzer irritieren.
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Das System weist ferner eine Steuereinrichtung 42 auf. Diese Steuereinrichtung 42 steuert die Ventile 24, 32, 32 sowie den Toilettendeckel 40 des Systems. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung 42 auch erkennen, ob ein Risiko eines Überlaufens des Sammelbehälters 18 existiert. Hierzu kann die Steuereinrichtung 42 beispielsweise die Anzahl von Waschvorgängen am Waschbecken 10 seit dem letzten Spülvorgang der Toilettenschüssel 21 zählen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung 42 auch mit einem Füllstandsdetektor zum Erfassen eines Füllstandes des Sammelbehälters 18 gekoppelt sein. Falls die Steuereinrichtung 42 ein Risiko eines Überlaufens des Sammelbehälters 18 erkannt hat, aktiviert sie automatisch einen Spülvorgang der Toilettenschüssel 21, um das Grauwasser aus dem Sammelbehälter 18 über die Toilettenschüssel 21 in den Abwassertank abzuleiten.
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Zusätzlich kann die Sprühvorrichtung 26 der Toilettenschüssel 21 auch noch mit einer Frischwasser- oder Klarwasserzufuhr gekoppelt sein, sodass Spülvorgänge der Toilettenschüssel auch dann durchgeführt werden können, wenn sich kein oder zu wenig grobgefiltertes Grauwasser in dem Sammelbehälter 18 befindet.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Grauwasser-Nutzungssystems für ein Luftfahrzeug.
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Das System des zweiten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von jenem des ersten Ausführungsbeispiels insbesondere durch die Ausgestaltung der Fördereinrichtung.
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Im Grauwasser-Nutzungssystem von 2 ist in der Verbindungsleitung 28 zwischen dem Sammelbehälter 18 und der Sprühvorrichtung 26 der Toilettenschüssel 21 eine Pumpe 34 vorgesehen, um das grobgefilterte Grauwasser aus dem Sammelbehälter 18 zur Sprühvorrichtung 26 zu fördern. Zur Durchführung eines Spülvorgangs der Toilettenschüssel 21 muss bei dieser Ausführungsform nur die Pumpe 34 betrieben werden.
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Im Übrigen entsprechen Aufbau und Funktionsweise des Grauwasser-Nutzungssystems von 2 jenen des ersten Ausführungsbeispiels.
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Als weitere Alternative ist auch eine Kombination des Sammelbehälters 18 mit einem Drucklufterzeugungsmechanismus 36 möglich. 3 zeigt eine entsprechende Fördereinrichtung als ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Fördereinrichtung von 3 enthält einen Drucklufterzeugungsmechanismus 36 im Sammelbehälter 18, ein erstes Sperrventil 37 im Abfluss 14 vom Waschbecken 10 und ein zweites Sperrventil 38 in der Verbindungsleitung 28.
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Zur Durchführung eines Spülvorgangs der Toilettenschüssel 21 wird zunächst das erste Sperrventil 37 geschlossen. Dann wird das zweite Sperrventil 38 in der Verbindungsleitung 28 geöffnet und der Drucklufterzeugungsmechanismus 36 drückt das grobgefilterte Grauwasser mittels der erzeugten Druckluft aus dem Sammelbehälter 18 in die Verbindungsleitung 28. Ist der Druck in der Verbindungsleitung 28 ausreichend hoch, öffnet die Überdruckventilvorrichtung und entlässt das Grauwasser zur Sprühvorrichtung 26 und weiter in die Toilettenschüssel 21. Nach einer kurzen Wartezeit öffnet dann das Spülventil 24, um das Abwasser aus der Toilettenschüssel 21 mittels Unterdruck über die Abwasserleitung 22 abzuleiten. Anschließend kehrt der Drucklufterzeugungsmechanismus 36 in seine Ausgangsstellung zurück, wird das zweite Sperrventil 38 wieder geschlossen und wird das erste Sperrventil 37 wieder geöffnet.
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Im Übrigen entsprechen Aufbau und Funktionsweise des Grauwasser-Nutzungssystems von 3 jenen des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Waschbecken
- 12
- Wasserhahn
- 14
- Abfluss
- 16
- Grobfilter
- 18
- Sammelbehälter
- 20
- Toiletten
- 21
- Toilettenschüssel
- 22
- Abwasserleitung
- 24
- Spülventil
- 26
- Sprühvorrichtung
- 28
- Verbindungsleitung
- 30
- Druckluftleitung
- 31
- Druckluftventil
- 32
- Sperrventil
- 34
- Pumpe
- 36
- Drucklufterzeugungsmechanismus
- 37
- erstes Sperrventil
- 38
- zweites Sperrventil
- 40
- Toilettendeckel
- 42
- Steuereinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005006136 A1 [0002]
