DE2932585C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Vakuum-Abwasserkanalisa­ tionssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Vakuum-Abwasserkanalisationssystem, bei dem das Abwasser mittels eines Teilvakuums gefördert wird, ist eine bekannte Anordnung, die in solchen Fällen einge­ setzt wird, wo geringer Wasserverbrauch, kleine Leitungsab­ messungen und die Möglichkeit, die Leitungen auch nach oben zu führen, für das Abwasserkanalisationssystem von besonderer Bedeutung sind. Ein solches Vakuum-Abwasserkana­ lisationssystem ist beispielsweise aus der GB-PS 14 86 940 bekannt. In diesem Vakuum-Abwasserkanalisationssystem wird ständig ein Teilvakuum in der Abwasserleitung auf­ rechterhalten, und wenn der Druck in der Abwasserleitung gemäß der Anzeige eines Drucksensors zu sehr ansteigt, wird eine Vakuumpumpe gestartet, um den Unterdruck in der Abwasserleitung auf das notwendige Maß zurückzuführen. Die Aufrechterhaltung eines ständigen Teilvakuums in der Abwasserleitung ist möglich, da die Abwasserleitung von dem das Abwasser aufnehmenden Sammelbehälter durch eine Rückschlagklappe abgetrennt ist; wenn somit der Sammelbe­ hälter unter Atmosphären- oder Überdruck gesetzt wird, um die in ihm enthaltenen Abwässer über die Bodenklappe ins Schwerkraft-Abwassernetz abzugeben, verschließt die Rückschlagklappe die Abwasserleitung, so daß kein Unter­ druck entweichen kann.

Die zur Erzeugung und ständigen Aufrechterhaltung eines Teilvakuums im gesamten Abwasserleitungsnetz erfor­ derliche Ausrüstung ist relativ teuer, so daß es sich bis­ her nicht lohnte, Vakuum-Abwasserkanalisationssysteme für nur wenige Wasserklosetts oder entsprechende Abwasser er­ erzeugende Einheiten einzusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Va­ kuum-Abwasserkanalisationssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 betriebsmäßig zu vereinfachen und bezüglich der erforderlichen Ausrüstung zu verbilligen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Va­ kuum-Abwasserkanalisationssystem gelöst, wie es durch den Anspruch 1 gekennzeichnet ist. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung geht von einem Vakuum-Abwasserkanali­ sationssystem mit nur wenigen Abwasser erzeugenden Einhei­ ten aus, wo voherzusagen ist, daß nicht alle zur selben Zeit benutzt werden. Eine solche Benutzung zu verschiedenen Zeiten kann ganz natürlich sein, z. B. werden das Klosett und das Waschbecken einer WC-Einheit nicht zur selben Zeit benutzt oder die Benutzung kann so gesteuert werden, daß Abwasser in die Abwasserleitungen vorzugsweise jeweils nur von einer einzigen Einheit abgegeben werden kann.

Der Aufbau des erfindungsgemäßen Vakuum-Abwasser­ kanalisationssystems ist sehr einfach, insbesondere deswe­ gen, weil in der Abwasserleitung nur für die Zeit, die für das Fördern jeder einzelnen Abwasserabgabe erforderlich ist, ein Teilvakuum erzeugt wird. Folglich besteht keine Notwendigkeit, ständig in der Abwasserleitung ein Teilva­ kuum aufrechtzuerhalten, wie es bei konventionellen Vakuum- Abwasserkanalisationssystemen der Fall ist, und es werden keine Einrichtungen zur Überwachung der andauernden Funktion des Vakuumsystems benötigt. In einem erfindungsgemäßen System erfolgt die Erzeugung des Teilvakuums in Abhängigkeit von jeder Abgabe von Abwasser, so daß jeder Abgabeimpuls das Erzeugen des erforderlichen Teilvakuums in Gang setzt und das Abgabeventil der zu entleerenden Einheit öffnet. Der Abgabeimpuls wirkt auch auf eine Steuereinrichtung, die die anderen unmittelbar mit dem Abgabevorgang verbunde­ nen Funktionen steuert. In der Praxis bedeutet dies, daß das ganze Abwasserkanalisationssystem ein relativ kleines Volumen haben muß. Um zu vermeiden, daß die zur Erzeugung des Teil­ vakuums erforderliche Zeit nicht zu lang wird, sollte das unter Teilvakuum zu setzende Volumen im allgemeinen kleiner als 100 Liter und vorzugsweise kleiner als 50 Liter sein. Zur Verwendung z. B. in einem Eisenbahnwaggon genügt jedoch ein so kleines Volumen wie 35 Liter völlig für die Bedürfnisse einer WC-Einheit. In einem erfindungsgemäßen System sollte das Volumen der Abwasserleitung selbst nicht sehr groß sein. Ein größeres Volumen als 30 Liter kann im allgemeinen nicht empfohlen werden, vorzugsweise sollte das Volumen der Abwas­ serleitung nicht 20 Liter überschreiten.

Die Praxis hat gezeigt, daß es in einem erfindungsge­ mäßen System sehr vorteilhaft ist, die Erzeugung des zum Fördern des Abwassers benötigten Teilvakuums zu beenden, bevor die tatsächliche Förderung des Abwassers erfolgt, und das Abwasserkanalisationssystem so zu bemessen, daß das bereits vor der Förderung erzeugte Vakuum per se zur Durchführung des gewünschten Fördervorgangs ausreicht. Da die das Teilvakuum erzeugende Vorrichtung während des Förderns des Abwassers nicht arbeitet, ist die Gefahr sehr klein, daß Verunreinigungen und Feuchtigkeit in diese Vorrichtung eingesaugt werden. Dies trägt zur Betriebssicherheit des Systems bei.

Bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Systems als Abwasserkanalisationssystem eines Eisenbahnwaggons oder der­ gleichen ist es von Vorteil, das Teilvakuum mittels Druckgas, vor­ zugsweise mittels Druckluft, in einer Strahldüse oder einer entsprechenden Einrichtung zu erzeugen. In einem Eisenbahn­ waggon ist bereits für andere Zwecke ein Druckluftnetz vor­ handen und aus diesem Netz können genügend Druckluftmengen für eine schnelle Vakuumerzeugung abgezogen werden. Wenn keine Druckluft verfügbar ist, können eine Druckkammer und eine separate Luftpumpe vorgesehen werden, wobei die Pumpe selbst­ tätig den Druck in der Druckkammer auf einem genügend hohen Niveau hält.

In einem erfindungsgemäßen System ist es zweckmäßig, in an sich bekannter Weise die Sammelkammer als einen Zwischen­ behälter zu benutzen, in dem das Abwasser gesammelt wird, be­ vor es nach der tatsächlichen Förderung mittels des Teilvakuums in einen unter Atmosphärendruck stehenden Sammeltank abfließen kann. Jede geeignete, relativ kleine Kammer kann als solch ein Zwischenbehälter fungieren, vorausgesetzt, daß sie dicht an das Vakuumsystem anschließbar und mit einer Einrichtung zu ihrer Entleerung in den Sammeltank versehen ist. Das Entleeren des Zwischenbehälters kann durch Umkippen erfolgen, so daß das Abwasser aus ihm in den Sammeltank abfließt, oder indem er mit einer Bodenöffnung versehen wird, die zum Zwecke der Entlee­ rung geöffnet wird. Damit das Vakuum-Abwasserkanalisations­ system in der Praxis gut arbeitet, ist es erforderlich, daß stromabwärts des Auslaßendes der Abwasserleitung ein Raum ge­ nügender Größe vorgesehen ist, der unter Teilvakuum steht und in dem der für die Förderung des Abwassers erforderliche Druck­ stoß der Atmosphärenluft ausgeglichen wird. Dies betrifft insbesondere den Fall, wenn das Teilvakuum nicht während des Förderns des Abwassers erzeugt wird. Das Volumen dieses Hilfs­ raumes sollte vorzugsweise zumindest so groß wie das Volumen der Abwasserleitung sein. Der Hilfsraum kann erhalten werden, indem in unmittelbarer Verbindung mit der Sammelkammer ein ge­ nügender Luftraum vorgesehen wird, aber zusätzlich hierzu kann es von Vorteil sein, dem System einen separaten Lufttank zur Schaffung eines genügend großen Hilfsraumes zuzuordnen. Ein solcher Lufttank kann mittels einer separaten Zweigleitung mit der Saugleitung der das Teilvakuum erzeugenden Einrichtung verbunden werden.

Wenn ein erfindungsgemäßes Abwasserkanalisations­ system in einem Eisenbahnwaggon oder in einer entsprechenden Einheit verwendet wird, ist es von Vorteil, die Entleerungs­ einrichtung der Vakuum-Abwasserkanalisation mit ihrer Sammel­ kammer, ihrem Sammeltank und anderen zur Funktion des Systems erforderlichen Hilfseinrichtungen in einem Raum oberhalb der Decke des Waggons anzuordnen. Dieser Raum ist in vertikaler Richtung gewöhnlich sehr schmal, so daß die Einrichtungen so niedrig wie möglich sein müssen. Bekannte Entleerungseinrich­ tungen für Vakuumsysteme sind in der Vertikalen hoch, aber in einem erfindungsgemäßen System hat sich eine Entleerungsein­ richtung sehr niedriger Konstruktion als sehr brauchbar erwie­ sen. Eine vorteilhafte Konstruktion ergibt sich, indem der Teil der Sammelkammer, der unterhalb dem Ende der Abwasserlei­ tung liegt, so bemessen wird, daß sein Volumen etwa dem nor­ malen Volumen einer einzigen Abwasserabgabe entspricht oder gerade etwas größer ist. Zum Entleeren eines Vakuumklosetts genügt ein Volumen von 1 . . 2 Litern. Indessen ist es mög­ lich, daß eine Abwasserabgabe in einigen besonderen Fällen beträchtlich größer als normalerweise ist, zum Beispiel wenn jemand die Klosettschüssel mit Wasser gefüllt hat; für solche Fälle muß ein Reserveraum vorgesehen sein. Das maximale Volu­ men einer Abwasserabgabe ist durch das Volumen der Abwasser erzeugenden Einheit bestimmt. Es ist mit anderen Worten nicht möglich, mehr Fluid in die Abwasserleitung abzugeben, als in eine Klosettschüssel, ein Waschbecken oder in eine entsprechen­ de Einheit paßt. Für einen solchen Spezialfall, wenn jedoch das maximal mögliche Volumen abgegeben wird, muß ein Behälter­ raum in Verbindung mit der Sammelkammer an deren oberem Rand vorgesehen sein, welcher Raum die in Frage stehende Fluidmenge aufnehmen kann. Dieser Zusatzraum kann leicht sehr niedrig gemacht werden und er kann beispielsweise um das Auslaßende der Abwasserleitung angeordnet werden.

Bei einer üblichen Entleerungseinrichtung einer Vakuum- Abwasserkanalisation ist am Ende der Abwasserleitung eine Rückschlagklappe vorgesehen, die verhindern soll, daß der in der Sammelkammer während ihrer Entleerung herrschende Atmos­ phärendruck in das Abwasserleitungssystem eindringt. Bei einem erfindungsgemäßen System ist eine solche Rückschlagklappe nicht erforderlich und die Abwasserleitung kann in unmittelbarer Ver­ bindung mit der Sammelkammer sein. Dies ist von Vorteil, da dann das Abwasser völlig frei in die Sammelkammer fließen kann. Bei üblichen Vakuum-Abwasserkanalisationssystemen erfolgt das Entleeren der Sammelkammer durch ein Bodenventil mit einer durch ein Gegengewicht ausbalancierten Klappe. Die Betriebs­ sicherheit einer solchen Einrichtung hat sich jedoch als nicht zufriedenstellend in allen Anwendungsfällen erwiesen und des­ halb wird in einem erfindungsgemäßen System einer mechanisch betätigbaren Entleerungseinrichtung der Vorzug gegeben, welche Einrichtung die Entleerungsöffnung der Sammelkammer schließt und öffnet oder die gesamte Sammelkammer zum Zwecke der Ent­ leerung umkippt. Dieser Entleerungsvorgang wird nach jeder Ab­ gabe von Abwasser in die Sammelkammer durchgeführt. Da der Ent­ leerungsvorgang mechanisch bewerkstelligt wird, ist seine Funktionssicherheit hoch, und er wird mit einer so großen Kraft durchgeführt, daß möglicherweise an die Dichtungsflächen der Entleerungsöffnung anhaftender Schmutz kein Lecken oder andere Betriebsstörungen verursacht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand beigefügter Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Grundschema eines erfindungsgemäßen Abwasserkanali­ sationssystems und

Fig. 2 einen Längsschnitt einer Ausführungsform der Entleerungs­ einrichtung eines erfindungsgemäßen Abwasserkanali­ sationssystems.

In der Zeichnung ist mit 1 ein an ein Vakuumsystem angeschlossenes Wasserklosett, mit 2 eine mit dem Wasser­ klosett verbundene Vakuumabwasserleitung und mit 3 eine Entleerungseinrichtung für die Abwasserkanalisation bezeichnet, durch welche Einrichtung Abwasser in einen Sammeltank 4 ent­ leert wird. Das System weist auch eine ein Teilvakuum erzeugende Saugstrahldüse 5 auf, die mit Druckluft aus einem Druckluft­ netz 6 arbeitet. Spülungswasser zu dem Wasserklosett 1 wird aus einem Wassertank 7 durch eine Leitung 8 zugeleitet. Das Entleeren des Wasserklosetts und das Zuleiten von Spülungs­ wasser zu der Wasserklosettschüssel wird selbsttätig durch Ventile 9 und 10 gesteuert. Ein Spülungsimpuls wird durch Be­ tätigen eines Spülungsknopfs 11 ausgelöst. Eine die Funktion des Systems steuernde selbsttätige Steuereinrichtung 25 ist in der Zeichnung nur schematisch angedeutet, da solche Ein­ richtungen allgemein in Vakuum-Abwasserkanalisationssystemen benutzt werden und ihre Konstruktion und ihr Aufbau per se keine Schwierigkeiten bereiten, wenn die gewünschten Funktionen bestimmt worden sind.

Wenn mittels des Spülungsknopfs 11 ein Spülungsimpuls gegeben worden ist, öffnet die Steuereinrichtung 25 des Systems das Ventil 12 der mit der Saugstrahldüse 5 verbundenen Druck­ luftleitung 6. Die Saugstrahldüse 5 erzeugt sehr rasch in der Abwasserleitung und in ihrer Entleerungseinrichtung 3 ein Teil­ vakuum. Wenn ein ausreichendes Teilvakuum erzeugt worden ist, wird das Druckluftventil 12 geschlossen, womit der Saugeffekt der Saugstrahldüse 5 beendet ist, und das Abgabeventil 9 des Wasserklosetts 1 wird geöffnet. Wenn das in Frage stehende Vakuumsystem ein Gesamtvolumen von weniger als 50 Liter hat, so kann die Ausrüstung leicht so bemessen werden, daß das Erzeugen des Teilvakuums weniger als 5 Sekunden in Anspruch nimmt. Vorzugsweise wird ein Teilvakuum von etwa ¹/₂ Atmosphäre benutzt. Nach der Spülung wird das Abgabeventil 9 des Was­ serklosetts geschlossen und das durch das schon früher geöff­ nete Spülungsventil 10 fließende Spülungswasser füllt den unteren Teil der Wasserklosettschüssel mit einer geringen Wassermenge. Die Gesamtmenge an Spülungswasser braucht im all­ gemeinen nicht größer als 1,5 Liter zu sein.

Da die Abwasserleitung 2 unter Unterdruck steht, wenn das Abgabeventil 9 öffnet, drückt der Druck der atmosphäri­ schen Luft das in dem Wasserklosett befindliche Abwasser durch die Leitung 2 zur Sammelkammer 13 der Entleerungseinrichtung 3. Um sicherzustellen, daß die Abwasserförderung erfolgreich durchgeführt wird, ist es wesentlich, daß stromabwärts des Auslaßendes der Abwasserleitung 2 ein genügend großer Luft­ raum vorhanden ist. Wenn die Sammelkammer 13 und die mit ihr verbundenen Leitungen zusammen nicht einen ausreichend großen Raum bilden, dann kann mit der Saugleitung 14, die zur Saug­ strahldüse 5 der Entleerungseinrichtung 3 führt, stromauf­ wärts eines Rückschlagventils 24 vor der Saugstrahldüse ein gesonderter Lufttank verbunden werden. Als ein Bemessungsbei­ spiel könnte angegeben werden, daß die Abwasserleitung 2 ein Volumen von 5 bis 10 Liter, die Entleerungseinrichtung 3 zu­ sammen mit ihrer Sammelkammer ein Volumen von etwa 7 Liter und der Hilfstank 15 ein Volumen von etwa 18 Liter haben kann.

Beim Entleeren des Wasserklosetts 1 wird das Teilvakuum in der Abwasserleitung 2 und in ihrer Entleerungseinrichtung 3 fast vollständig aufgehoben. Das Abgabeventil 9 kann so kon­ struiert sein, daß es selbsttätig schließt, wenn kein wesent­ licher Unterdruck mehr in der Abwasserleitung 2 vorhanden ist. Unmittelbar nach dem Spülen öffnet ein kleiner Arbeitszylinder 16, der vorzugsweise mit Druckluft arbeitet, die Bodenklappe 17 der Sammelkammer 13, und das in der Sammelkammer befindliche Abwasser fließt in den Sammeltank 4 ab. Danach schließt der Arbeitszylinder 16 die Bodenklappe 17. Der Sammeltank 4 wird regelmäßig durch eine Auslaßleitung 18 entleert. Der Sammeltank 4 kann mit üblichen Alarm- und Sicherheitseinrichtungen ver­ sehen sein, um ein Überfüllen auszuschließen.

Die Fig. 2 stellt den Endabschnitt der Abwasserleitung 2, die Entleerungseinrichtung 3, die Sammelkammer 13, ihren Entleerungszylinder 16 und die mit der Entleerungseinrichtung verbundene Saugleitung 14 dar. Der in Fig. 2 gezeigte Ent­ leerungsmechanismus unterscheidet sich etwas von der in Fig. 1 gezeigten Ausführung. In Fig. 2 weist die Sammelkammer 13 keine Bodenklappe auf, sondern die Kammer ist als ein kippbarer Kübel 19 ausgebildet. Wie in gestrichelten Linien 19 a ange­ deutet ist, kann der Kübel durch den Arbeitszylinder 16 ge­ kippt werden, so daß er sich entleert. Wenn sich der Kübel 19 in der Abwasseraufnahmestellung befindet, wird der Rand seiner Mündung fest gegen eine Gummidichtung 20 gedrückt. Das Volumen V des unteren Teils der Sammelkammer 13 entspricht dem Volumen einer einzigen Abwasserabgabe. Wenn jedoch in einigen beson­ deren Fällen das Volumen einer Abwasserabgabe außergewöhnlich groß ist, so ist hierfür ein Reserveraum 21 mit einem Volumen entsprechend dem Gesamtvolumen der Wasserklosettschüssel oder dem Gesamtvolumen einer entsprechenden mit der Abwasserleitung 2 verbundenen Abwasser erzeugenden Einheit vorgesehen.

Das Entleeren der Sammelkammer 13 erfolgt selbsttätig nach jeder Abwasserabgabe. Die selbsttätige Steuereinrichtung 25 des Systems besorgt dies durch Steuern der Ventile 22 von Einlaß- und Auslaßleitungen des Arbeitszylinders 16. Dies hat den Vorteil, daß die Sammelkammer klein sein kann und sie z. B. keinen Sensor zum Erfassen der Fluidoberfläche oder eine andere Einrichtung zum Verhindern des Überfüllens benötigt.

Wenn ein erfindungsgemäßes Abwasserkanalisations­ system in einen Eisenbahnwaggon oder dergleichen installiert wird, ist es zweckmäßig, alle Tanks und die mit ihnen verbun­ denen Betriebseinrichtungen über der Decke 23 des Waggons an­ zuordnen (Fig. 1). Aufgrund dessen ist die in Fig. 2 gezeigte Entleerungseinrichtung so niedrig wie möglich konstruiert. Der Arbeitszylinder 16 ist zwecks klarerer Darstellung oberhalb der Entleerungseinrichtung 3 gezeigt, er könnte aber auch unter oder hinter der Entleerungseinrichtung 3 angeordnet sein. Ebenso könnte die in Fig. 1 gezeigte Saugstrahldüse 5 weiter unten angeordnet sein, selbst unterhalb der Entleerungseinrichtung 3.

Claims (11)

1. Vakuum-Abwasserkanalisationssystem mit einer an nur wenige Abwasser erzeugende Einheiten (1) angeschlos­ senen und zu einer Sammelkammer (13) führenden Abwasserlei­ tung (2) und Betriebseinrichtungen (5, 25) zur Erzeugung eines Teilvakuums in der Abwasserleitung (2) und der Sam­ melkammer (13), dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsein­ richtungen (5, 25) so auslegbar sind, daß in der Abwasser­ leitung (2) und in der mit ihr in Strömungsverbindung ste­ henden Sammelkammer (13) nur für diejenige Zeit das Teil­ vakuum vorhanden ist, die zum Fördern jeder einzelnen Ab­ wasserabgabe von den Abwasser erzeugenden Einheiten (1) zur Sammelkammer (13) erforderlich ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebs­ einrichtungen (5, 25) des Systems so auslegbar sind, daß das Erzeugen des zum Fördern des Abwassers benötigten Teil­ vakuums beendet ist, bevor das tatsächliche Fördern des Abwassers erfolgt.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung des Teilvakuums mittels einer von Druckgas betriebenen Strahldüse (5) erfolgt.

4. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelkammer (13) als Zwischenbehälter für das geförderte Abwasser mit Anschluß an einen unter Atmosphärendruck stehenden Sammel­ tank (4) ausgebildet ist.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßende der Abwasserleitung (2) mit einem Hilfsraum (3, 14, 15) ver­ bunden ist, der während des Förderns des Abwassers unter einem Teilvakuum steht, wobei das Gesamtvolumen dieses Raumes zumindest ebenso groß ist wie das Volumen der Abwas­ serleitung (2).

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Hilfsraum (3, 14, 15) zumindest teilweise durch Verbinden eines separa­ ten Lufttanks (15) mit einer Saugleitung (14) der das Teil­ vakuum erzeugenden Betriebseinrichtung (5) gebildet ist.

7. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Teilvakuum zu setzende Gesamtvolumen (2, 3, 14, 15) weniger als 100 Liter und vorzugsweise weniger als 50 Liter umfaßt.

8. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der unterhalb des Auslaßendes der Abwasserleitung (2) gelegene Teil der Sammelkammer (13) ein Volumen (V) besitzt, das etwa dem Normalvolumen einer einzigen Abwasserabgabe entspricht oder nur wenig größer ist, und daß die Sammelkammer (13) an einen Behälterraum (21) angeschlossen ist, der soviel Fluid aufnehmen kann, wie die Abwasser erzeugende Einheit (1) auf einmal enthalten kann.

9. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserlei­ tung (2) in unmittelbarer offener Verbindung mit der Sam­ melkammer (13) steht.

10. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Abwasserleitung (2) höchstens 30 Liter und vorzugsweise höchstens 20 Liter umfaßt.

11. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelkammer (13) mit einer mechanisch arbeitenden Entleerungseinrich­ tung (16, 17 oder 16, 19) versehen ist, die zur Inbetrieb­ nahme nach jeder Abwasserabgabe vorgesehen ist.