DE202009010176U1

DE202009010176U1 - Vakuumtoilette und Steuereinheit zum Steuern eines Betriebs einer Vakuumtoilette

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Publication number: DE202009010176U1
Application number: DE200920010176
Authority: DE
Original assignee: Evac GmbH
Current assignee: Evac GmbH
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: WO2011012459A1

Abstract

Vakuumtoilette mit
einem Entlüftungsventil (12), welches zwischen einem Druckraum (4) und einem Fäkalientank (6) angeordnet ist,
einem Auslassschieber (5) eines Zwischenbehälters (3), welcher zwischen dem Zwischenbehälter (3) und dem Fäkalientank (6) angeordnet ist, und
einer Steuereinheit (7) zum Steuern des Entlüftungsventils (12) und des Auslassschiebers (5), wobei die Steuereinheit (7) ausgestaltet ist, um das Entlüftungsventil (12) gleichzeitig zu der Öffnung des Auslassschiebers (5) zu öffnen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumtoilette mit einem Entlüftungsventil, einem Auslassschieber und einer Steuereinheit. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Steuereinheit zum Steuern eines Betriebes einer Vakuumtoilette und ein Computerprogrammprodukt zum Ausführen in einer solchen Steuereinheit.
Eine Vakuumtoilette führt Abwasser bzw. Fäkalien im Gegensatz zu Spül- oder Fallrohrtoiletten nicht durch Schwerkraft und/oder Wasserstrom, sondern mittels Unterdruck ab.
1 zeigt schematisch ein Vakuumtoilettensystem, deren für den Entleerungsbetrieb erforderlichen Komponenten im Folgenden beschrieben sind. Ein Einlassschieberventil 2 öffnet und schließt die Verbindung vom Toilettenbecken 1 zum Zwischenbehälter 3. Das Auslassschieberventil 5 öffnet und schließt die Verbindung vom Zwischenbehälter 3 zum Fäkalientank 6 oder einer Abwasserleitung. Um den Inhalt des Zwischenbehälters 3 zu leeren, wird in dem Zwischenbehälter 3 – während Einlass- und Auslassschieberventile 2, 5 geschlossen sind – mittels des 3/2-Wege-Magnetventils Y2, dem Druckluft E zugeführt wird, ein Überdruck erzeugt. Ist ein bestimmter Überdruck im Zwischenbehälter 3 erreicht, wird das Auslassschieberventil 5 geöffnet und der Inhalt des Zwischenbehälters 3 wird zum Fäkalientank 6 ausgestoßen.
2 und 3 illustrieren die Schaltzeiten der Magnetventile, die den Programmablauf der Vakuumtoilette bestimmen. In 2 und 3 ist insbesondere der folgende zeitliche Ablauf gezeigt: zunächst wird Magnetventil Y1 bei Start S(3) = 5 Sekunden bis Ende E(4) = 5,6 Sekunden geöffnet, um eine Wasservorlage von Wasser aus einem Wasserbehälter 4 in das Toilettenbecken 1 bereitzustellen, dann wird Magnetventil Y2 bei Start S(3) = 6,7 Sekunden bis Ende E(4) = 7,7 Sekunden geöffnet, um (wie bereits erläutert) einen Überdruck in dem Zwischenbehälter 3 zu erzeugen, und schließlich wird Magnetventil Y4 bei Start S(1) = 7,7 Sekunden bis Ende E(2) = 9,5 Sekunden geöffnet, um (wie bereits erläutert) den Auslassschieber 5 zu öffnen und so den Zwischenbehälter 3 zu entleeren.
Wie in 1 gezeigt ist, ist die Druckleitung zwischen Auslassschieberventil 5 und dem Fäkalientank 6 mit der Vakuumpumpe 9 und dem Entlüftungsventil 12 verbunden. Das heißt, die Druckleitungen zwischen Vakuumpumpe 9 und Fäkalientank 6 bzw. zwischen Entlüftungsventil 12 und Fäkalientank 6 sind Abluftleitungen, die z. B. seitlich an der Druckleitung bzw. Abwasserleitung zwischen Auslassventil 5 und Fäkalientank 6 angeordnet sind.
Wenn im Betrieb des Vakuumtoilettensystemes im Zwischenbehälter 3 Druck aufgebaut ist, um das Abwasser bzw. die Fäkalien durch Überdruck p_A durch die Abwasserleitung vom Zwischenbehälter 3 zum Fäkalientank 6 zu befördern, entlädt sich ein Teil dieses Druckes p_A in den Abluftleitungen der Vakuumpumpe 9 und des Schnelllüftungsventiles 12. Abwasser bzw. Fäkalien werden so in den Abluftleitungen gedrückt und abgelagert, was zu Verstopfungen der Abluftleitung(en) führt, wodurch insbesondere die Vakuumpumpe 9 in ihrer Leistung beeinflusst wird. Das System kann in einem solchen Fall weniger Vakuum aufbauen, was wiederum die Verstopfungswahrscheinlichkeit im Toilettenbecken 1 erhöht.
Um Verstopfungen und Ablagerungen in den Abluftleitungen zu vermeiden, werden diese Leitungen bzw. Rohre regelmäßig gereinigt, was einen hohen Wartungsaufwand bedeutet.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vakuumtoilette bzw. ein Vakuumtoilettensystem zur Verfügung zu stellen, bei welchem die Notwendigkeit einer Abluftleitungsreinigung deutlich vermindert wird bzw. überhaupt keine Abluftleitungsreinigung erforderlich ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vakuumtoilette mit einem Entlüftungsventil eines Druckraumes, einem Auslassschieber eines Zwischenbehälters und einer Steuereinheit zum Steuern des Entlüftungsventils und des Auslassschiebers gelöst, wobei das Entlüftungsventil zwischen dem Druckraum und einem Fäkalientank angeordnet ist, wobei der Auslassschieber zwischen dem Zwischenbehälter und dem Fäkalientank angeordnet ist, und wobei die Steuereinheit ausgestaltet ist, um das Entlüftungsventil gleichzeitig zu der Öffnung des Auslassschiebers zu öffnen.
Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, dass durch abgestimmte Steuerungszeiten von Entlüftungsventil und Auslassschieber erreicht wird, dass im geeigneten Augenblick ein Gegendruck zu dem Druck in der Abwasserleitung zwischen Zwischenbehälter und Fäkalientank erzeugt wird. Der Gegendruck verhindert ein unerwünschtes Eindringen der mit dem Druck ausgestoßenen Masse in die dem Entlüftungsventil zugewandte Leitung. Der Druckraum ist bevorzugt ein Druckbehälter oder eine Druckleitung.
Bevorzugt ist der Druckraum ein Flüssigkeitsbehälter zum Aufnehmen der Spülflüssigkeit der Vakuumtoilette. Erfindungsgemäß wird das Volumen des Flüssigkeitsbehälters bzw. Wasserbehälters genutzt, um einen Gegendruck zu dem Druck in der Abwasserleitung zu erzeugen. Die Verwendung des Flüssigkeitsbehälters als Druckraum hat den Vorteil, dass kein separater Druckraum und/oder kein separates Ventil vorgesehen werden muss, um einen Gegendruck zu dem Druck in der Abwasserleitung aufzubauen. Vorteilhaft wird ein Eindringen von Abwasser bzw. Fäkalien von der Abwasserleitung zwischen dem Auslassschieber und dem Fäkalientank in die Abluftleitung(en) dadurch verhindert, dass zumindest derjenige Teil der Abluftleitung mit einem Überdruck beaufschlagt ist, der an die Abwasserleitung mündet. Der aus dem Zwischenbehälter ausgestoßenen Masse von Abwasser bzw. Fäkalien wird somit ein Eindringen in den mit einem Überdruck beaufschlagten Bereich der Abluftleitung deutlich erschwert bzw. vollkommen verhindert, so dass die Masse nahezu vollständig in den Fäkalientank transportiert wird. Verschmutzungen und Ablagerungen von Abwasser bzw. Fäkalien in der Abluftleitung bzw. den Abluftleitungen werden so erfindungsgemäß deutlich reduziert bzw. vollständig verhindert. Eine Reinigung der Abluftleitung der Vakuumpumpe und/oder des Entlüftungsventils ist somit nicht oder deutlich seltener als in herkömmlichen Systemen erforderlich.
Bevorzugt weist die Vakuumtoilette eine erste Sensoreinheit zum Bestimmen eines ersten Druckes in dem Flüssigkeitsbehälter auf. Alternativ oder ergänzend ist bevorzugt, dass die Vakuumtoilette eine erste Sensoreinheit zum Messen eines Flüssigkeitsniveaus in dem Flüssigkeitsbehälter aufweist und die Steuereinheit ausgestaltet ist, um einen ersten Druck anhand des gemessenen Flüssigkeitsniveaus zu bestimmen. Bevorzugt weist die Vakuumtoilette eine Speichereinheit auf, in der ein vorbestimmter erster Druckwert gespeichert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgestaltet, um das Entlüftungsventil gleichzeitig zu der Öffnung des Auslassschiebers zu öffnen, wenn der erste Druck größer oder gleich dem vorbestimmten ersten Druckwert ist. Vorteilhaft wird erfindungsgemäß erreicht, dass die Steuereinheit durch gezieltes Ansteuern der Öffnung des Entlüftungsventils in Abhängigkeit von dem ersten Druck erreicht, dass ein Eindringen von Abwasser bzw. Fäkalien von der Abwasserleitung in die Abluftleitung bzw. -leitungen verhindert werden kann.
Bevorzugt weist die Vakuumtoilette eine zweite Sensoreinheit zum Bestimmen eines zweiten Druckes in dem Zwischenbehälter auf. Bevorzugt ist die Steuereinheit ausgestaltet, um das Entlüftungsventil gleichzeitig zu den Öffnungen des Auslassschiebers zu öffnen, wenn der zweite Druck kleiner oder gleich dem vorbestimmten ersten Druck ist. Vorteilhaft wird erreicht, dass ein Eindringen von Abwasser bzw. Fäkalien von der Abwasserleitung in die Abluftleitung bzw. -leitungen dadurch verhindert werden kann, dass die Steuereinheit ausgestaltet ist, um das Entlüftungsventil gleichzeitig zu der Öffnung des Auslassschiebers in Abhängigkeit von dem zweiten Druck und dem vorbestimmten ersten Druck ausgestaltet ist.
Bevorzugt ist die Steuereinheit ausgestaltet, um das Entlüftungsventil gleichzeitig zu der Öffnung des Auslassschiebers zu öffnen, wenn der erste Druck größer als der zweite Druck ist oder der erste Druck gleich dem zweiten Druck ist. Vorteilhaft wird erreicht, dass der aus dem Zwischenbehälter mit Überdruck ausgestoßenen Masse von Abwasser bzw. Fäkalien an der Abzweigung von der Abwasserleitung zu der bzw. den Abluftleitungen ein solcher Überdruck in den Abluftleitungen entgegensteht, dass ein Eindringen der Masse in die Abluftleitung(en) verhindert wird. Eine Ablagerung bzw. Verschmutzung der Abluftleitung bzw. Abluftleitungen durch Abwasser bzw. Fäkalien kann so erfindungsgemäß vorteilhaft verhindert werden.
Bevorzugt weist die Vakuumtoilette ferner ein Toilettenbecken, den Flüssigkeitsbehälter zum Speichern einer Spülflüssigkeit für das Toilettenbecken und den Zwischenbehälter zum Aufnehmen der Spülflüssigkeit und Fäkalien aus dem Toilettenbecken auf. Ferner ist bevorzugt, dass die Vakuumtoilette den Fäkalientank zum Aufnehmen des Inhalts des Zwischenspeichers aufweist, wobei der Fäkalientank mittels einer ersten Druckleitung mit dem Flüssigkeitsbehälter und mittels einer zweiten Druckleitung mit dem Zwischenbehälter verbunden ist. Bevorzugt ist die erste Druckleitung die Abluftleitung bzw. das Abluftrohr zwischen dem Entlüftungsventil, insbesondere Schnellentlüftungsventil, des Flüssigkeitsbehälters und der zweiten Druckleitung. Bevorzugt ist die zweite Druckleitung die Abwasser- bzw. Fäkalienleitung bzw. das Abwasser- bzw. Fäkalienrohr zwischen dem Zwischenbehälter und dem Fäkalientank. Vorteilhaft bilden also die ersten und zweiten Druckleitungen zusammen mit dem Entlüftungsventil, dem Auslassschieber und dem Fäkalientank ein Drucksystem, in welchem der Weg der Abwasser- bzw. Fäkalienmasse durch Anlegen von entsprechendem Druck in den Druckleitungen bestimmt wird. Erfindungsgemäß wird ein Eindringen von Abwasser bzw. Fäkalien in die erste Druckleitung dadurch verhindert, dass in demjenigen Augenblick, in welchem die zweite Druckleitung mit einem Überdruck zum Befördern des Abwassers bzw. der Fäkalien beaufschlagt ist, der Druck in der ersten Druckleitung größer oder gleich dem Druck in der zweiten Druckleitung ist.
In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Steuereinheit zum Steuern eines Betriebes einer Vakuumtoilette, wobei die Vakuumtoilette ein Entlüftungsventil eines Druckraumes, insbesondere eines Flüssigkeitsbehälters, welches zwischen dem Druckraum und einem Fäkalientank angeordnet ist, und einen Auslassschieber eines Zwischenbehälters aufweist, welcher zwischen dem Zwischenbehälter und dem Fäkalientank angeordnet ist, wobei die Steuereinheit zum Steuern des Entlüftungsventiles und des Auslassschiebers und zum Öffnen des Entlüftungsventils gleichzeitig zu der Öffnung des Auslassschiebers ausgestaltet ist.
In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Computerprogrammprodukt, welches bei Ausführung in einer Steuereinheit zum Steuern eines Betriebes einer Vakuumtoilette, wobei die Vakuumtoilette ein Entlüftungsventil eines Druckraumes, insbesondere eines Flüssigkeitsbehälters, welches zwischen dem Druckraum und einem Fäkalientank angeordnet ist, und einen Auslassschieber eines Zwischenbehälters aufweist, welcher zwischen dem Zwischenbehälter und dem Fäkalientank angeordnet ist, die Steuereinheit veranlasst, das Entlüftungsventil gleichzeitig zu der Öffnung des Auslassschiebers zu öffnen.
Die in dieser Anmeldung, insbesondere mit Bezug auf die Vakuumtoilette bzw. das Vakuumtoilettensystem, erläuterten Vorteile, bevorzugten Ausführungsformen und Effekte gelten gleichermaßen für die Steuereinheit und das Computerprogrammprodukt.
Das Verfahren eines Betriebs einer erfindungsgemäßen Vakuumtoilette weist im Wesentlichen die folgenden Schritte auf: Anlegen eines ersten Druckes in einem Druckraum, insbesondere einem Flüssigkeitsbehälter, Anlegen eines zweiten Druckes in dem Zwischenbehälter, gleichzeitiges Öffnen eines Entlüftungsventiles des Druckraumes, welches zwischen dem Druckraum und einem Fäkalientank angeordnet ist, zu der Öffnung eines Auslassschiebers des Zwischenbehälters, welcher zwischen dem Zwischenbehälter und dem Fäkalientank angeordnet ist.
Bevorzugte Ausführungsformen werden im Folgenden anhand von Figuren erläutert, wobei
1 ein Schema eines herkömmlichen Vakuumtoilettensystems anzeigt,
2 und 3 schematisch den Betrieb eines herkömmlichen Vakuumtoilettensystems zeigen,
4 schematisch ein Vakuumtoilettensystem gemäß der Erfindung zeigt,
5 und 6 schematisch den Betrieb eines erfindungsgemäßen Vakuumtoilettensystems zeigen,
7 bis 12 einzelne Verfahrensschritte des Betriebes der erfindungsgemäßen Vakuumtoilette bzw. des erfindungsgemäßen Vakuumtoilettensystems zeigen.
In 4 ist ein erfindungsgemäßes Vakuumtoilettensystem schematisch dargestellt. Druckluftleitungen zwischen den Einheiten des Systems sind mit dünnen durchgezogenen Linien („A”) gekennzeichnet. Wasserleitungen zwischen den Einheiten des Systems sind mit dünnen schraffierten Linien („B”) gekennzeichnet. Elektrische Leitungen für z. B. Steuersignale zwischen den Einheiten des Systems sind mit dünnen gestrichelten Linien („C”) gekennzeichnet. Abwasserleitungen zwischen den Einheiten des Systems sind mit breiten schraffierten Linien („D”) gekennzeichnet. Ferner ist in 4 eine Kondensatleitung 17, die Zuführung einer 24 VDC-Versorgungsspannung („F”) und die Zuführung von Druckluft („E”) gezeigt. Sensoren des erfindungsgemäßen Vakuumtoilettensystemes sind mit B1 bis B5 und Magnetventile mit Y1 bis Y7 bezeichnet.
Zu den einzelnen Baugruppen des erfindungsgemäßen Vakuumtoilettensystems im Detail:
Ein Einlassschieber 2 öffnet und schließt die Verbindung von Toilettenbecken 1 zum Zwischenbehälter 3. Der Auslassschieber 5 öffnet und schließt die Verbindung vom Zwischenbehälter 3 zum Fäkalientank 6 oder der Abwasserleitung. Die Schieberventile 2, 5 bestehen bevorzugt aus einem Pneumatikkurzhubzylinder und einer Schiebereinheit mit poliertem Metallschieber und Dichtungen.
Eine Vakuumeinheit ermöglicht das Evakuieren und das Druckbeaufschlagen des Zwischenbehälters 3 und weist bevorzugt eine Vakuumpumpe 9 (Ejektor-Prinzip), 3/2-Wege-Magnetventile Y1, Y2 und Y3, ein Sicherheitsventil, welches den Zwischenbehälter vor Überdruck schützt und bei ca. 1,4 bar öffnet, und einen Drucksensor 64 auf.
Die Beckenbaugruppe weist bevorzugt ein Toilettenbecken 1 aus rostfreiem und säurebeständigem Edelstahl, Spüldüsen mit Druckwasserschlauch und einen WC-Sitz auf. Das Entleerungsrohr zwischen dem Toilettenbecken 1 und dem Zwischenbehälter 3 ist bevorzugt ein Edelstahlentleerungsrohr.
Eine Behälterbaugruppe weist die folgenden Komponenten auf, die bevorzugt aus PE gefertigt sind: Zwischenbehälter 3 zur Aufnahme von Abwasser bzw. Fäkalien, Wasserbehälter 4 für Spülwasser, und mechanische Befestigungsmöglichkeiten weiterer Bauteile.
Das Vakuumtoilettensystem der 1 wird mit folgenden Sensoren überwacht: ein Drucksensor 34 verhindert u. a. ein öffnen des Einlassschiebers 2 bei Überdruck in Zwischenbehälter 3, ein Niveausensor B3 im Wasserbehälter 4 signalisiert einen Spülwassermangel im Wasserbehälter 4, und ein Niveausensor 62 im Toilettenbecken 1 verhindert das Überlaufen des Toilettenbeckens 1 bei Verstopfungen. An dem Fäkalientank 6 sind Sensoren B1 und B5 angeordnet: Sensor B1 ist ein 95°-Niveausensor des Abwasser- bzw. Fäkalientanks 6 und Sensor B5 ist ein 80°-Niveausensor des Abwasser- bzw. Fäkalientanks 6.
Die Steuertafel 16 weist bevorzugt ein Display auf und dient zum Anschluss und zur Wartung des Vakuumtoilettensystems.
Das Serviceterminal 10, welches z. B. Zubehör zu dem erfindungsgemäßen Vakuumtoilettensystem ist, dient zur Wartung und zur Kontrolle des Systems. Es wird gemäß der Ausführungsform der 4 am Display bzw. der Steuertafel 16 angeschlossen und kann bevorzugt auch für mehrere erfindungsgemäße Vakuumtoiletten(systeme) verwendet werden. Das Serviceterminal 10 ist insbesondere ausgestaltet, um detaillierte Fehlermeldungen, die Kommunikation mit einer Steuereinheit 7 (nachfolgend auch als „Steuerungsrechner” bezeichnet), die manuelle Aktivierung der Einzelfunktionen, die Anzeige der internen Fehlerstatistik, die Anzeige des Spülsequenzenzählers, die Anzeige der Schaltzeiten, und die Änderung der Sprache der Display-Anzeige zu ermöglichen. Zur Ausgabe von Daten weist das Serviceterminal 10 ein LCD-Display 10c und zur Eingabe von Daten eine Tastatur 10a mit Zahlen- und Tastenblock auf. Ferner weist das Serviceterminal 10 ein Menü-Feld 10b auf, welches dem Verwender Informationen zur Bedienung des Serviceterminals 10 bzw. des Vakuumtoilettensystems gibt.
Das erfindungsgemäße Vakuumtoilettensystem der 4 wird mit dem Steuerungsrechner 7 gesteuert. Der Steuerungsrechner 7 weist einen Mikroprozessor auf und schaltet z. B. acht Ausgänge zu bestimmten Zeiten ein und wieder aus (siehe 5 und 6). Die Schaltzeiten des Betriebes sind in einer Speichereinheit der Vakuumtoilette gespeichert. Der Steuerungsrechners 7 veranlasst insbesondere die Aktivierung/Deaktivierung der folgenden Ventile:

– 3/2-Wege-Magnetventil Y3, welches der Vakuumerzeugung im Zwischenbehälter 3 dient.
– 3/2-Wege-Magnetventil Y1, welches der Spülung des Toilettenbeckens 1 dient, wenn Druckluft E in den Wasserbehälter 4 geblasen wird; das Spülwasser wird mit Betriebsluftdruck durch Spüldüsen des Toilettenbeckens 1 gedrückt.
– 2/2-Wege-Magnetventil Y6, welches den Wasserzulauf in den Wasserbehälter 4 steuert.
– 5/2-Wege-Magnetventil Y5, welches den Einlassschieber 2 steuert, d. h. die Verbindung vom Toilettenbecken 1 zum Zwischenbehälter 3 freigibt bzw. schließt.
– 3/2-Wege-Magnetventil Y2, welches einen Druck im Zwischenbehälter 3 erzeugt.
– 5/2-Wege-Magnetventil Y4, welches den Auslassschieber 5 steuert, d. h. eine Verbindung vom Zwischenbehälter 3 zur Fäkalienrohrleitung/Tank 6 freigibt bzw. schließt.
– 2/2-Wege-Magnetventil Y7 zur Frostentleerung; nach Ablauf einer Entleerzeit für fünf Minuten wird ein Relais zur Frostentleerung geschaltet.

Die Spülsequenz der Vakuumtoilette erfolgt durch das gesteuerte Aktivieren der Magnetventile Y1 bis Y6. Der Steuerungsrechner 7 überwacht permanent den Zustand des Vakuumtoilettensystems. Treten Fehlfunktionen durch Verstopfung, Spülwassermangel etc. auf, führt der Steuerungsrechner 7 beispielsweise Fehlerbeseitigungsroutinen durch. Dabei gibt das Serviceterminal 10 bzw. ein PC, der mit dem Vakuumtoilettensystem gekoppelt ist, detailliert Auskunft über den aufgetretenen Fehler. Die Spülzyklen (per Spültaste 11 gestartet und ohne Störung abgelaufen) und die aufgetretenen Fehler werden intern gezählt und gespeichert. Dadurch können notwendige Reparatur- und Wartungsarbeiten rechtzeitig bzw. prophylaktisch durchgeführt werden.
Übersteigt der durch den Drucksensor B4 gemessene Druck in dem Zwischenbehälter 3 einen bestimmten Grenzwert, veranlasst der Steuerungsrechner 7 die Aktivierung eines Überdrucksicherheitsventils 13 des Zwischenbehälters 3. Der Niveausensor 63 misst ein Spülflüssigkeitsniveau innerhalb des Wasserbehälters 4 und gibt diese Information an den Steuerungsrechner 7 aus, der einerseits eine entsprechende Auffüllung durch Spülflüssigkeit aus dem Wassertank 8 veranlasst und andererseits auf Basis des ermittelten Niveaus der Spülflüssigkeit im Wasserbehälter 4 den in dem Wasserbehälter 4 anliegenden Druck ermitteln kann. Alternativ bzw. ergänzend ist es bevorzugt, dass das Vakuumtoilettensystem einen Drucksensor 63' zum Messen des Druckes in dem Wasserbehälter aufweist.
Zusätzlich zu den bereits beschriebenen Einheiten weist das Vakuumtoilettensystem einen Wassertank 8 auf, der den Wasserbehälter 4 bei Bedarf mit Wasser bzw. einer Spülflüssigkeit nachfüllt. An dem Fäkalientank 6 ist eine Tankentlüftung 14 angeordnet.
Der Betrieb des erfindungsgemäßen Vakuumtoilettensystems zum Spülen und Entleeren des Toilettenbeckens 1 und zum Transportieren des Abwassers bzw. der Fäkalien in den Fäkalientank 6 wird im Folgenden anhand der 5 bis 12 erläutert. Der Ablauf der Spülsequenz wird erfindungsgemäß durch den Steuerungsrechner 7 gesteuert und der Entleerungsvorgang der Vakuumtoilette erfolgt in der Ausführungsform der 5 bis 12, in sechs, teilweise zeitlich überlagerten, Stufen:
7 zeigt den Stand-by-Betrieb der erfindungsgemäßen Vakuumtoilette. Im Stand-by-Betrieb ist die Wasservorlage im Toilettenbecken 1 hergestellt. Der Wasserbehälter 4 ist gefüllt und die Einlass- und Auslassschieber 2, 5 sind geschlossen. Der Auslassschieber 5 schließt die Verbindung zwischen dem Zwischenbehälter 3 und dem Fäkalientank 6. Je nach Bedarf können Druckluft E und Wasser vom Wassertank 8 der erfindungsgemäßen Vakuumtoilette zugeführt werden. Der Zustand der 7 ist derjenige bei t_S = 0 Sekunden der 5 und vor dem Zustand Start S(1) der 6.
8 zeigt die (erste) Spülung des Toilettenbeckens 1. Ein Druck auf die Starttaste 11 startet die Spülsequenz, die im Beispiel der 5 und 6 circa 25 Sekunden dauert. Zum Start der Spülsequenz wird Magnetventil Y1 geöffnet. Die Öffnung des Ventils Y1 startet (S(1)) bei circa 0,1 Sekunden und endet (E(2)) bei circa 1,2 Sekunden, wie in 5 und 6 dargestellt ist. Durch Öffnen des Magnetventils Y1 wird Druckluft E in den Wasserbehälter 4 geblasen. Das Spülwasser wird mit dem anliegenden Luftdruck durch die Spüldüsen gedrückt. Das Toilettenbecken 1 wird gespült.
9 zeigt das Evakuieren des Zwischenbehälters 3. Zeitgleich mit der Spülung (8) evakuiert die Vakuumpumpe 9 (Magnetventiles Y3 ist aktiviert) den Zwischenbehälter 3 auf circa –0,3 bis –0,7 bar. Das Magnetventil Y3 ist circa in dem Zeitraum von 0,1 Sekunden bis 4,5 Sekunden aktiviert, wie in 5 und 6 gezeigt ist. Innerhalb dieses Zeitraumes wird ein Unterdruck in dem Zwischenbehälter 3 erzeugt. Ferner öffnet Magnetventil Y6, so dass der Wasserbehälter 4 mit Wasser aus dem Wassertank 8 aufgefüllt wird. Start S(1) und Ende E(2) der Öffnung des Magnetventils Y6 sind circa 2 Sekunden bis 4,9 Sekunden, wie in 5 und 6 dargestellt ist.
10 zeigt das Absaugen des Abwassers bzw. der Fäkalien aus dem Toilettenbecken 1. Magnetventil Y5 wird angesteuert und der Einlassschieber 2 öffnet kurzzeitig die Rohrverbindung zwischen dem Toilettenbecken 1 und dem Zwischenbehälter 3. Start S(1) und Ende E(2) der Öffnung des Magnetventils Y5 des Einlassschiebers 2 sind circa 4,5 Sekunden bis 5,1 Sekunden, wie in 5 und 6 gezeigt ist. Der im Zwischenbehälter 3 im Schritt der 9 aufgebaute Unterdruck saugt den Inhalt des Toilettenbeckens 1 in den Zwischenbehälter 3.
In 11 ist das Einbringen einer Wasservorlage in das Toilettenbecken 1 gezeigt. Magnetventil Y1 wird geöffnet und Druckluft E in den Wasserbehälter 4 geblasen. Das Spülwasser wird mit dem anliegenden Luftdruck durch die Spüldüsen gedrückt. Das Toilettenbecken 1 wird so nachgespült und die Wasservorlage wird hergestellt. Erfindungsgemäß ist bevorzugt, dass diese (zweite) Wasserspülzeit durch die Öffnung des Ventiles Y1 von Sekunde 9,3 bis Sekunde 10,3 ausgeführt wird, siehe 5 und 6.
12 zeigt ein erfindungsgemäßes Entleeren des Zwischenbehälters 3. Das Magnetventil Y2 wird angesteuert. Die Aktivierung des Magnetventils Y2 erfolgt beispielsweise bei Start S(3) 6,7 Sekunden bis Ende E(4) 7,7 Sekunden. Durch die Öffnung des Magnetventiles Y2 wird dem Zwischenbehälter 3 Druckluft E zugeführt, bis der Druck p_A im Zwischenbehälter 3 ungefähr 0,5 bis 0,8 bar beträgt. Magnetventil Y4 wird angesteuert, um den Auslassschieber 5 kurzzeitig zu öffnen und damit die Ausdrückung des Abwassers bzw. der Fäkalien aus dem Zwischenbehälter 3 durch die Rohrverbindung zum Fäkalientank 6 zu ermöglichen.
Bevorzugt erfolgt die Öffnung des Magnetventiles Y4 bei Start S(1) 10,4 Sekunden bis Ende E(2) 11,3 Sekunden. Erfindungsgemäß erfolgt die Aktivierung des Magnetventils Y4, d. h. die Öffnung des Auslassschiebers 5, unmittelbar nach Beendigung des zweiten Spülvorganges. Der Spülvorgang wird dadurch beendet, dass das Schnellentlüftungsventil 12 geöffnet wird, wodurch der im Inneren des Wasserbehälters 4 aufgebaute Überdruck p_E schlagartig über die Abluftleitung zwischen Schnellentlüftungsventil 12 und Fäkalientank 6 ausgeglichen wird. In anderen Worten ausgedrückt, die Öffnung des Auslassschiebers 2 geschieht im Wesentlichen gleichzeitig zu der Öffnung des Schnellentlüftungsventils 12. Erfindungsgemäß wird durch die synchrone Ansteuerung von Auslassschieber 5 und Entlüftungsventil 12 erreicht, dass der aus dem Wasserbehälter 4 mittels des Entlüftungsventils 12 in die Abluftleitung entweichende Luftdruck p_E so groß ist, dass ein Eindringen des Abwassers bzw. der Fäkalien, die aus dem Zwischenbehälter 3 mit dem Druck p_A herausgedrückt werden, verhindert wird.
Durch den im Zwischenbehälter 3 aufgebauten Druck p_A wird dessen Inhalt also entleert und durch die erfindungsgemäße Ansteuerung des Entlüftungsventils 12 gleichzeitig zu der Öffnung des Auslassschiebers 5 wird erreicht, dass der Inhalt des Zwischenbehälters 3 nicht in die Abluftleitungen der Vakuumpumpe 9 und/oder des Entlüftungsventils 12 eindringt. Anschließend öffnet wiederum das Magnetventil Y6 (Start S(3) bei 11 Sekunden und Ende E(4) bei 25 Sekunden) und der Wasserbehälter 4 wird mit Spülwasser vom Wassertank 8 aufgefüllt. Die Vakuumtoilette geht nach Abschluss der Auffüllung des Wasserbehälters 4 zurück in den Ausgangszustand der 7.
In einer Vakuumtoilette wird Druckluft im Wasserbehälter 4 aufgebaut, so dass das Spülwasser dann mit einem Überdruck aus den Spüldüsen in das Toilettenbecken 1 einströmt. Es gibt dabei im Wesentlichen zwei Spülzeiten: Bei der ersten Spülzeit werden Fäkalien und Papier vor den Auslass des Toilettenbeckens 1 zentriert. Danach wird im Zwischenbehälter 3 ein Vakuum aufgebaut und die Fäkalien werden nach Öffnen des Einlassschiebers 2 in den Zwischenbehälter 3 abgesogen. Anschließend wird eine zweite Wasserspülung gegeben, die sogenannte Wasservorlage. Sie dient dazu, dass System geruchsdicht zu verschließen, aber auch, um das Einlassventil 2 vor Ablagerungen durch Austrocknung zu schützen. Nach einer so erfolgten Spülung wird die Druckluft im Wasserbehälter 4 über das Schnellentlüftungsventil 12 wieder abgeführt und somit die Spülung schlagartig beendet.
Erfindungsgemäß ist die zweite Spülzeit zeitlich so abgestimmt, dass die schnelle Entlüftung des Wasserbehälters 4 durch die Öffnung des Schnellentlüftungsventil 12 zeitgleich mit der Druckausschleusung der Fäkalien aus dem Zwischenbehälter 3 liegt. Auf diese Weise wird verhindert, dass Fäkalien in die Abluftleitungen gelangen können. Dadurch ist das erfindungsgemäße Vakuumtoilettensystem deutlich weniger wartungsaufwendig.

Claims

Vakuumtoilette mit einem Entlüftungsventil (12), welches zwischen einem Druckraum (4) und einem Fäkalientank (6) angeordnet ist, einem Auslassschieber (5) eines Zwischenbehälters (3), welcher zwischen dem Zwischenbehälter (3) und dem Fäkalientank (6) angeordnet ist, und einer Steuereinheit (7) zum Steuern des Entlüftungsventils (12) und des Auslassschiebers (5), wobei die Steuereinheit (7) ausgestaltet ist, um das Entlüftungsventil (12) gleichzeitig zu der Öffnung des Auslassschiebers (5) zu öffnen.
Vakuumtoilette nach Anspruch 1, wobei der Druckraum ein Flüssigkeitsbehälter (4) zum Aufnehmen einer Spülflüssigkeit ist.
Vakuumtoilette nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vakuumtoilette eine erste Sensoreinheit (B3) zum Bestimmen eines ersten Druckes (p_E) in dem Flüssigkeitsbehälter (4) aufweist.
Vakuumtoilette nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vakuumtoilette eine erste Sensoreinheit (B3) zum Messen eines Flüssigkeitsniveaus in dem Flüssigkeitsbehälter (4) aufweist und die Steuereinheit (7) ausgestaltet ist, um einen ersten Druck (p_E) anhand des gemessenen Flüssigkeitsniveaus zu bestimmen.
Vakuumtoilette nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vakuumtoilette eine zweite Sensoreinheit (B4) zum Bestimmen eines zweiten Druckes (p_A) in dem Zwischenbehälter (3) aufweist.
Vakuumtoilette nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (7) ausgestaltet ist, um das Entlüftungsventil (12) gleichzeitig zu der Öffnung des Auslassschiebers (5) zu öffnen, wenn der erste Druck (p_E) größer als der zweite Druck (p_A) ist oder der erste Druck (p_E) gleich dem zweiten Druck (p_A) ist.
Vakuumtoilette nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vakuumtoilette ferner ein Toilettenbecken (1), den Flüssigkeitsbehälter (4) zum Spei chern einer Spülflüssigkeit für das Toilettenbecken (1) und den Zwischenbehälter (3) zum Aufnehmen der Spülflüssigkeit und Fäkalien aus den Toilettenbecken (1) aufweist.
Vakuumtoilette nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vakuumtoilette ferner den Fäkalientank (6) zum Aufnehmen des Inhaltes des Zwischenbehälters (3) aufweist, wobei der Fäkalientank mittels einer ersten Druckleitung mit dem Flüssigkeitsbehälter (4) und mittels einer zweiten Druckleitung mit dem Zwischenbehälter (3) verbunden ist.
Steuereinheit (7) zum Steuern eines Betriebs einer Vakuumtoilette, wobei die Vakuumtoilette ein Entlüftungsventil (12) eines Druckraumes (4), insbesondere eines Flüssigkeitsbehälters (4), welches zwischen dem Druckraum (4) und einem Fäkalientank (6) angeordnet ist, und einen Auslassschieber (5) eines Zwischenbehälters (3) aufweist, welcher zwischen dem Zwischenbehälter (3) und dem Fäkalientank (6) angeordnet ist, wobei die Steuereinheit (7) zum Steuern des Entlüftungsventils (12) und des Auslassschiebers (5) und zum Öffnen des Entlüftungsventils (12) gleichzeitig zu der Öffnung des Auslassschiebers (5) ausgestaltet ist.
Computerprogrammprodukt, welches bei Ausführung in einer Steuereinheit (7) zum Steuern eines Betriebs einer Vakuumtoilette, wobei die Vakuumtoilette ein Entlüftungsventil (12) eines Druckraumes (4), insbesondere eines Flüssigkeitsbehälters (4), welches zwischen dem Druckraum (4) und einem Fäkalientank (6) angeordnet ist, und einen Auslassschieber (5) eines Zwischenbehälters (3) aufweist, welcher zwischen dem Zwischenbehälter (3) und dem Fäkalientank (6) angeordnet ist, die Steuereinheit (7) veranlasst, das Entlüftungsventil (12) gleichzeitig zu der Öffnung des Auslassschiebers (5) zu öffnen.