DE4102760C2

DE4102760C2 - Verbrennungstoilette für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE4102760C2
Application number: DE4102760A
Authority: DE
Inventors: Juergen Degenkolbe; Klaus Hentschel
Original assignee: INST SCHIENENFAHRZEUGE
Current assignee: INST SCHIENENFAHRZEUGE
Priority date: 1991-01-28
Filing date: 1991-01-28
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2011-01-29
Also published as: DE4102760A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungstoilette, insbesondere für Schienenfahrzeuge, bei der die Wärmeerzeugung mittels elektrischer Energie erfolgt.

Bei den Eisenbahn-Reisezugwagen sind in der Hauptsache noch immer die herkömmlichen Fallrohrtoiletten mit Wasserspülung vorhanden. Diese sehr einfachen Toiletten weisen gesundheitliche, hygieni sche und ästhetische Nachteile auf. Insbesondere bei hohen Fahrgeschwindigkeiten kommt es zur Versprühung und Verwirbelung der Fäkalien, die in fein verteilter Form in offene Fenster und Luftansaugungen der Klimaanlagen bei Sitz-, Speise- und Schlaf wagen eindringen und sich auf Handgriffen, Türklinken usw. absetzen.

Für schnell fahrende Reisezüge sind Toilettensysteme entwickelt worden, die überwiegend geschlossen sind und die Fäkalien in Behältern sammeln, um sie an den Endpunkten der Züge an ein Kanalisationssystem abzugeben. Diese Toilettenanlagen, z. B. nach DE 25 19 620 A1, DE 29 02 476 A1 oder DE 37 28 157 A1, ermöglichen eine hygienische und ästhetisch einwandfreie sowie umweltfreundliche Benutzung, weisen aber folgende Nachteile auf:

- Der Sammelbehälter beansprucht Platz im bzw. unter dem Wagen und muß durch zusätzliche Heizung vor Frost geschützt werden.
- Zur Entsorgung der Sammelbehälter sind umfangreiche statio näre oder mobile Anlagen erforderlich.

Weiterhin ist eine Anzahl von Toiletten bekannt, die mittels Gas- oder Ölflamme bzw. durch elektrische Heizstäbe die Fäkalien verbrennen. Ihre Anwendung erfolgt in Haushalten und solchen Einrichtungen, die eine relativ geringe Benutzungshäufigkeit aufweisen. Bekannt sind z. B. Verbrennungstoiletten nach dem Patent US 3.486.174 und nach dem Patent AT 272 977, die beide mit einer elektrischen Verbrennung und einer Nachverbrennung zur Beseitigung übler Gerüche arbeiten. Beiden Lösungen haften die Nachteile an, daß die flüssigen Bestandteile der Exkremente nicht von den festen Bestandteilen getrennt werden und demzufolge bei dem Verbrennungsprozeß verdampft werden müssen, was einen hohen Energiebedarf verursacht und deshalb eine Wasserspülung zur Reinigung des Toilettentrichters nicht angewendet werden kann. Ziel der Erfindung ist eine Toilettenanlage insbesondere für Schienenfahrzeuge, bei der die Fäkalien durch Verbrennen beseitigt werden und die entstehenden Abprodukte, Abgas und Asche, bei der Abgabe ins Freie bzw. bei der Entsorgung hygienisch und physiologisch unbedenklich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbrennungstoilette zu schaffen, bei der die festen Bestandteile des Wasser-Fäkalien-Gemisches von den flüssigen getrennt, getrocknet und verbrannt, die Verbrennungsgase, um sie geruchsfrei zu machen, nachverbrannt und die flüssigen Bestandteile nach einer Sterilisierung ins Freie abgelassen werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein starr angeordneter oder rotierender Brennkammerbehälter aus einem porösen, temperaturbeständigen und für Infrarotstrahlen und Mikrowellen durchlässigen Material besteht, außerhalb und/oder innerhalb dessen eine oder mehrere Infrarotstrahlungsquellen oder eine oder mehrere Infrarotstrahlungsquellen in Verbindung mit einer Mikrowellenquelle angeordnet sind, und daß in der Verbrennungsgasabführleitung eine Nachverbrennungskammer und in der Abwasserleitung ein UV-Strahlen-Entkeimungsgerät angeordnet sind, wobei ein Luftstrom über einen Abwassersammelraum durch die poröse Wandung in den Verbrennungsraum, in das Abführrohr für Verbrennungsgase, bei geschlossenem Ventil im Fäkalienzufüh rungsrohr und bei geöffnetem Ablaßventil in der Abwasserleitung abführbar ist, wobei der steuerbare Luftstrom, entnommen aus der Atmosphäre, letztendlich einschließlich der Verbrennungsgase wieder in die freie Atmosphäre austritt.

Die erfindungsgemäße Verbrennungstoilette wird in den folgenden Ausführungsbeispielen anhand der in 3 Figuren dargestellten Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Anlage mit fest angeordnetem Brennkammerbehälter,

Fig. 2 einen teilweisen Querschnitt der in der Fig. 1 gezeigten Anlage längs der mit römischen Bezugszeichen gekennzeichneten Schnittlinie,

Fig. 3 einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Anlage mit drehbar gelagertem und motorisch angetriebe nem Brennkammerbehälter.

In Fig. 1 erfolgt die Spülung des Toilettenbeckens 1 in der von den geschlossenen Toilettensystemen her bekannten Weise mittels Luftunterdrucks und mit einer Spülwassermenge von etwa 0,2 Liter. Der Luftunterdruck wird in bekannter Weise z. B. mittels eines mit Druckluft betriebenen Ejektors 2 erzeugt.

Durch Betätigung eines hier nicht dargestellten Druckknopfes durch die die Toilette benutzende Person wird der Spülvorgang eingeleitet. Der Ejektor 2 wird durch Druckluftzufuhr in Betrieb genommen und dadurch in dem durch einen aus porösem, temperaturbeständigen und für Infrarotstrahlen und Mikrowellen durchlässigem Material bestehenden Brennkammerbehälter 3 gebil deten Verbrennungsraum 4 und in dem diesen Brennkammerbehälter 3 umgebenden, durch ein aus Edelstahl bestehendes Gehäuse 5 gebildeten Abwassersammelraum 6 ein Luftunterdruck erzeugt. Durch Öffnen des Ventils 7 am Toilettenbecken 1 wird das Spül wasser/Fäkalien/Gemisch mittels dieses Unterdrucks durch das Fäkalienzuführungsrohr 18 in den Verbrennungsraum 4 gesaugt. Nach dem Schließen des Ventils 7 wird das Ablaßventil 8 geöffnet. Damit wird der Unterdruck aufgehoben, und die durch die poröse Wand des Brennkammerbehälters 3 in den Abwassersammelraum 6 eintretende Flüssigkeit läuft durch das in der Abwasserleitung 10 angeordnete UV-Strahlen-Entkeimungsgerät 9 ins Freie.

Gleichzeitig werden der oder die Infrarotstrahler 11 und die in der Nachverbrennungseinrichtung 13 angeordneten Heizwendeln 14 eingeschaltet. Die Infrarotstrahlen durchdringen die kalt bleibende, für Infrarotstrahlen durchlässige Wand des Brennkammerbehälters 3 und trocknen und verbrennen die in dem Verbrennungsraum 4 nach dem Ablauf der Flüssigkeit zurückblei benden festen Fäkalien 15.

In einer anderen Variante des Ausführungsbeispiels werden die Infrarotstrahler 11 durch die zusätzliche Anordnung eines Magnetrons 12 als Mikrowellenquelle bei der Trocknung und Verbrennung der Fäkalien unterstützt. Ein günstiger Effekt entsteht hierbei durch die von innen heraus erfolgende Erhitzung und Trocknung der festen Fäkalien infolge der Energieumsetzung der Mikrowellenstrahlen in deren Flüssigkeitsbestandteilen.

Durch den während des Verbrennungsprozesses weiter im Betrieb befindlichen Ejektor 2 wird bei verringertem Unterdruck die zur Verbrennung erforderliche Luft über die Abwasserleitung 10 durch das UV-Strahlen-Entkeimungsgerät 9, das Ablaßventil 8, den Abwassersammelraum 6 und die poröse Wand des Brennkammerbehälters 3 in den Verbrennungsraum 4 und anschließend mit den Verbren nungsgasen aus dem Verbrennungsraum 4 über die Verbrennungsgas abführleitung 17 durch die Nachverbrennungseinrichtung 13 gesaugt und ins Freie ausgeblasen.

Wird während des Verbrennungsprozesses die Toilette erneut benutzt und der Spülvorgang durch Drücken des Druckknopfes eingeleitet, so werden das Ablaßventil 8 geschlossen und der für das Fördern des Spülwasser-Fäkalien-Gemisches erforderliche Luftunterdruck hergestellt. Danach wird - wie vorher beschrieben - das Ventil 7 geöffnet und der Inhalt des Toilettenbeckens 1 in den Verbrennungsraum 4 gesaugt. Anschließend werden das Ventil 7 geschlossen und das Ablaßventil 8 geöffnet. Damit sind die Bedingungen für den Verbrennungsprozeß und für das Ablaufen der neu in den Verbrennungsraum 4 gelangten Flüssigkeit wieder hergestellt. Nachdem alle Fäkalien verbrannt sind, werden der oder die Infrarotstrahler 11, das gegebenenfalls vorhandene und als Mikrowellenquelle dienende Magnetron 12, die Heizwendeln 14 und der Ejektor 2 abgeschaltet sowie das Ablaßventil 8 geschlossen.

Zur Entfernung der Asche und zwecks Reinigung und Inspektion des Verbrennungsraumes 4 sowie des Abwassersammelraumes 6 ist das Gehäuse 5 mit einem durch Schnellverschlüsse 16 befestigten und luftdicht abschließenden Deckel 22, an dem die Verschlußplatte 3′ des Brennkammerbehälters 3, der zur Abstützung des Brennkammerbehälters 3 dienende Winkelring 23 und das Verbrennungsgasabführrohr 17 angeordnet sind, versehen. Das gegenüberliegende Ende des Brennkammerbehälters 3 wird mittels eines weiteren am Gehäuse 5 befestigten Winkelringes 23′ abgestützt.

Der Anschluß eines weiteren Toilettenbeckens 19 ist unter Verwendung eines weiteren Ventils 20 und eines weiteren Fäkalienzuführungsrohres 21 möglich.

In Fig. 2 ist die Anordnung der Infrarotstrahler 11 und des Magnetrons 12 innerhalb des Gehäuses 5 und außerhalb des Brennkammerbehälters 3 entsprechend der Zeichnung in Fig. 1 als Beispiel dargestellt.

In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Brennkammerbehälter 3 drehbar gelagert ist und motorisch angetrieben wird.

Der Vorgang der Toilettenspülung mittels Luftunterdrucks, der Ablauf der im Abwassersammelraum 6 befindlichen Flüssigkeit durch das UV-Strahlen-Entkeimungsgerät 9 ins Freie, die Trocknung und Verbrennung der festen Fäkalien 15 durch einen oder mehrere Infrarotstrahler 11, 11′ oder durch ein in einer anderen Variante zusätzlich angeordnetes Magnetron 12, 12′ und die Absaugung der Verbrennungsgase durch die Nachverbrennungseinrichtung 13 hindurch erfolgen in gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

Unmittelbar nach dem Absaugen des Spülwasser-Fäkalien-Gemisches in den Verbrennungsraum 4 und nach dem Schließen des Ventils 7 wird gleichzeitig mit dem Öffnen des Ablaßventils 8 und dem Einschalten der verschiedenen Verbrennungseinrichtungen wie Infrarotstrahler 11, 11′, Magnetron 12, 12′, Heizwendel 14 der den Verbrennungsraum 4 bildende, aus porösem, temperaturbeständigem und für Infrarotstrahlen und Mikrowellen durchlässigem Material bestehende Brennkammerbehälter 3 durch den elektrischen Antriebsmotor 24 auf eine solche Drehzahl gebracht, daß infolge der wirkenden Zentrifugalkraft die in dem Spülwasser-Fäkalien-
Gemisch enthaltene Flüssigkeit in kürzester Zeit durch die poröse Wand des Brennkammerbehälters 3 in den Abwassersammelraum 6 gedrückt wird und in dem Verbrennungsraum 4 die festen Fäkalien 15 zurückbleiben. Nach einer gewissen fest eingestellten Zeit wird der Antriebsmotor 24 abgeschaltet und der sich weiter drehende Brennkammerbehälter 3 mittels der in dem Antriebsmotor 24 eingebauten Bremse bis zum Stillstand abgebremst.

Wird während des Verbrennungsprozesses der Spülvorgang erneut eingeleitet, so laufen die weiteren Vorgänge analog zu der beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dargelegten Beschreibung einschließlich des hier beschriebenen Schleudervorganges des Brennkammerbehälters 3 ab.

Zur Entfernung der Asche und zwecks Reinigung und Inspektion des Verbrennungsraumes 4 sowie des Abwassersammelraumes 6 ist das Gehäuse 5 mit einem durch Schnellverschlüsse 16 befestigten und luftdicht abschließenden Deckel 22, an dem der Antriebsmotor 24 angeflanscht ist und der das Lager 25 für die Führung der Abtriebswelle 26 des Antriebsmotors 24 aufnimmt, versehen. Somit kann der auf der Abtriebswelle 26 mittels des Winkelringes 23 aufgeflanschte Brennkammerbehälter 3 nach Lösen des Deckels 22 und der Steckverbindung 27 des elektrischen Anschlusses am Antriebsmotor 24 nach unten aus dem Gehäuse 5 herausgezogen und die Asche entfernt werden.

Der Brennkammerbehälter 3 besitzt an seinem oberen Rand einen Stahlring 28 mit einem Konus, der zusammen mit dem Gegenkonus des oberen Lagerringes 29 die Trennfuge 30 bildet und sowohl zur Zentrierung des Brennkammerbehälters 3 als auch zu seiner oberen Abstützung über das Stützlager 31 auf das an dem Gehäuse 5 befestigte Stützrohr 32 dient. Die Mitnahme des oberen Lagerringes 29 erfolgt durch drei um 120 Grad versetzte Mitnehmerabsätze 33.

Das Fäkalienzuführungsrohr 18 wird mittig und in Längsrichtung durch das Stützrohr 32 hindurch in den Verbrennungsraum 4 hineingeführt. Das Stützrohr 32 übernimmt ferner in seinem Bereich die Funktion der Verbrennungsgasabführleitung 17, da letztere seitlich im oberen Bereich an das Stützrohr angeschlossen ist und über das Stützrohr 32 die Verbrennungsgase aus dem Verbrennungsraum 4 abführt und gleichzeitig die Verbrennungsluft durch die poröse Wand des Brennkammerbehälters 3 über den Abwassersammelraum 6 durch die Abwasserleitung 10, das Ablaßventil 8 und das UV-Strahlen-Entkeimungsgerät 9 von außen ansaugt. Der Infrarotstrahler 11 ist ringförmig außerhalb des Brennkammerbehälters 3 angeordnet und kann durch einen weiteren Infrarotstrahler 11′ innerhalb des Brennkammerbehälters 3 ergänzt oder ersetzt werden.

In einer anderen Variante des Ausführungsbeispiels werden der oder die Infrarotstrahler 11, 11′ durch ein zusätzlich außerhalb oder innerhalb des Brennkammerbehälters 3 angeordnetes Magnetron 12, 12′ als Mikrowellenquelle bei der Trocknung und Verbrennung der Fäkalien, in gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beschrieben, unterstützt. Der Anschluß eines weiteren Toilettenbeckens 19 ist unter Verwendung eines weiteren Ventils 20 und eines weiteren Fäkalienzuführungsrohres 21 möglich.

Es ist möglich, für den Antriebsmotor 24 anstelle des Elektromotors eine durch Druckluft angetriebene Turbine einzusetzen.

Bezugszeichenliste

1 Toilettenbecken
2 Ejektor
3 Brennkammerbehälter
3′ Verschlußplatte
4 Verbrennungsraum
5 Gehäuse
6 Abwassersammelraum
7 Ventil
8 Ablaßventil
9 UV-Strahlen-Entkeimungsgerät
10 Abwasserleitung
11 Infrarotstrahler
11′ Infrarotstrahler
12 Magnetron
12′ Magnetron
13 Nachverbrennungseinrichtung
14 Heizwendel
15 feste Fäkalien
16 Schnellverschluß
17 Verbrennungsgasabführleitung
18 Fäkalienzuführungsrohr
19 Toilettenbecken
20 Ventil
21 Fäkalienzuführungsrohr
22 Deckel
23 Winkelring
23′ Winkelring
24 Antriebsmotor
25 Lager
26 Abtriebswelle
27 Steckverbindung
28 Stahlring
29 oberer Lagerring
30 Trennfuge
31 Stützlager
32 Stützrohr
33 Mitnehmerabsatz

Claims

1. Verbrennungstoilette, insbesondere für Schienenfahrzeuge mit einem Verbrennungsraum (4), einer Nachverbrennungs einrichtung (13), und einer Verbrennungsgasabführleitung (17), dadurch gekennzeichnet, daß die den Verbrennungsraum (4) einschließende Wandung eines starr oder rotierend angeordneten Brennkammerbehälters (3) aus porösem, tempe raturbeständigem und für Flüssigkeiten, Infrarotstrahlen und Mikrowellen durchlässigem Material besteht und eine wärmeerzeugende Vorrichtung, bestehend aus einem Infrarot strahler (11; 11′) und/oder einem Magnetron (12) außer halb und/oder innerhalb des Verbrennungsraumes (4) ange ordnet ist, wobei der Brennkammerbehälter (3) innerhalb eines Abwasser sammelnden Gehäuses (5) angeordnet ist und wobei ein Fäkalienzuführungsrohr (18) und die Verbren nungsgasabführleitung (17) in den Verbrennungsraum (4) hineinreicht und eine ins Freie führende Abwasserleitung (10) am tiefsten Punkt des Gehäuses (5) angeordnet ist, wobei im Fäkalienzuführungsrohr (18) als auch in der Ab wasserleitung (10) ein steuerbares Ventil (7, 8) inte griert ist und die Nachverbrennungseinrichtung (13) in der Verbrennungsgasabführleitung (17) angeordnet ist.

2. Verbrennungstoilette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß in der Abwasserleitung (10) zur Sterilisierung der flüssigen Bestandteile ein UV-Strahlen-Entkeimungs gerät (9) angeordnet ist.

3. Verbrennungstoilette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilstrecke der Verbrennungsgas abführleitung (17) koaxial zum Fäkalienzuführungsrohr (18) gelagert ist, wobei die Längsachse des in den Verbren nungsraum (4) einmündenden Fäkalienzuführungsrohres (18) identisch ist mit der Längsachse des rotierenden Brennkammerbehälters (3).