ES2204405T3 - Sistema de inodoro, en particular para medios de transporte. - Google Patents

Abstract

Sistema (20) de inodoro, en particular para medios de transporte, previéndose al menos una taza (2) de inodoro que está unida con un depósito (5) colector a través de una válvula (3) de succión, caracterizado porque el sistema (20) de inodoro está construido bajo la exclusión de medios para la alimentación de agua de irrigación, y los componentes de sistema que entran en contacto al menos parcialmente con los residuos que se han de evacuar se prevén con una nanocapa (15).

Description

Sistema de inodoro, en particular para medios de transporte.

La invención se refiere a un sistema de inodoro, en particular, para medios de transporte, previéndose al menos una taza de inodoro que está unida con un depósito colector a través de una válvula de succión.

Este tipo de sistemas de inodoro, que en particular están configurados como sistemas de inodoro por vacío, se usan en medios de transporte que sólo pueden transportar agua de irrigación y aguas residuales de forma limitada, lo que, por ejemplo, sucede a bordo de un avión. Todos los sistemas de inodoro conocidos usan para la irrigación de la taza del inodoro fluido de limpieza, pudiendo ser el fluido de limpieza agua fresca o parcialmente fresca, la denominada "agua gris", es decir, agua fresca que se usó en el lavamanos.

Así, por el documento DE-4201986 se conoce un inodoro por vacío que sustancialmente está equipado con un dispositivo de descarga, una válvula de agua de irrigación y una válvula de succión, que está dispuesta en un conducto de unión entre la taza de inodoro y el depósito colector. Después de accionar el dispositivo de descarga, el líquido de limpieza es conducido a la taza de inodoro por medio de dispositivos de control, a continuación se abre la válvula de succión y los residuos contenidos en la taza de inodoro se conducen junto con el líquido de limpieza al depósito colector.

En el folleto corporativo de la empresa sanivac
Vakuumtechnik GMBH, 1997, se describe un sistema de inodoro por vacío como el que se usa en el equipamiento de barcos. Aquí, gracias al uso de la técnica de vacío, también es posible lograr un ahorro de agua frente a los inodoros convencionales, y aproximadamente 1 litro de agua de irrigación es suficiente para la descarga. Por este documento también se conocen superficies de tazas de inodoro recubiertas de teflón.

Por el documento DE-9291684U1 se conoce una disposición de inodoro en la que en el circuito de irrigación, al fluido de limpieza se le añade, además de un fluido de limpieza, una sustancia aglutinante de olores o detergente. De este modo, se consigue que la irrigación del inodoro sea más efectiva y se evita una formación de olores. Para incrementar aún más la efectividad, se propone dotar a la taza del inodoro de un revestimiento de politetrafluoretileno (PTFE). Así es posible simplificar la limpieza de los residuos fecales.

Por los documentos EP-0295508 y 0363012 se conocen también unos sistemas de inodoro por vacío que al menos usan en parte el "agua gris" para irrigar la taza de inodoro. Aquí es necesario que el agua ya usada en el lavamanos se prepare mediante una técnica de filtraje adecuada, para evitar el atasco de las tuberías del agua de irrigación. Además del control necesario del proceso de irrigación, aquí se requiere una preparación del agua. A bordo de un avión, en particular, es de gran importancia una reducción del fluido de limpieza necesario. En los aviones de gran capacidad, que pueden transportar hasta 500 pasajeros, debe preverse el fluido de limpieza (agua fresca o "agua gris") correspondiente para cada uno de los pasajeros para el uso del inodoro. Si bien por el estado de la técnica ya se conoce una multitud de sistemas de inodoro con fluido de limpieza reducido, es precisamente en los aviones de gran capacidad, que por la correspondiente larga duración de los vuelos presentan un enorme consumo de agua, donde es necesario limitar a un mínimo el consumo de agua para fines de irrigación.

Por el documento US-A5604938 se conoce un sistema de inodoro por vacío para medios de transporte. La taza del inodoro está fabricada preferentemente de material compuesto para lograr una construcción fácil. La taza de inodoro está metalizada con níquel a fin de obtener un revestimiento de la superficie inalterable, antiadherente y resistente al desgaste. A pesar del revestimiento antiadherente de la taza de inodoro es necesaria el agua de irrigación y una alimentación de agua de irrigación y una cisterna de agua de irrigación como componentes del sistema de inodoro son indispensables.

Por una información de Internet www.duravit.
com/wondergliss/forschung.htm se conoce un nanorrevestimiento "Wondergliss" para sanitarios de cerámica. Sobre la cerámica se aplica una capa de sol-gel y después se cuece mediante un proceso térmico. Aquí se prevén, entre otras, aplicaciones para lavabos o inodoros domésticos, que simplifican la eliminación de la suciedad, pero el uso de agua de irrigación es necesario en todos los casos.

Por ello, la invención tiene como objetivo configurar un sistema de inodoro de tipo genérico, que posibilite, mediante la supresión del fluido de limpieza, una reducción de peso con respecto a las soluciones conocidas hasta el momento y que, por tanto, simplifique la técnica de sistema y así sea adecuado, en particular, para la aplicación en aviones de gran capacidad.

Este objetivo se logra en un sistema de inodoro de tipo genérico con las medidas indicadas en la reivindicación 1.

Una ventaja especial consiste aquí en que se logra una considerable reducción de peso con respecto a las soluciones conocidas hasta el momento, lo que, en particular, es un requisito sustancial para el empleo en la construcción de aviones. Con el uso de la nanocapa, todo el proceso de agua de irrigación se puede suprimir, lográndose una elevada calidad de limpieza e higiene. Además del ahorro de peso gracias a la supresión del agua de irrigación, también se suprimen los componentes de sistema de la alimentación del agua de irrigación, la cisterna de agua de irrigación, así como el control de la alimentación de agua de irrigación, lo que va acompañado de considerables ahorros en el peso, así como en el trabajo de mantenimiento.

En la reivindicación 5 se indica un procedimiento para la fabricación de un sistema de inodoro de tipo genérico.

En las reivindicaciones subordinadas 2 a 4, así como 6 a 12 se indican variantes y configuraciones ventajosas.

En particular, con la medida según la reivindicación 2 se logra evitar de forma selectiva la contaminación y la adhesión de partículas en la zona que entra en contacto con sustancias contaminantes y que es accesible para el pasajero.

Otra ventaja resulta de la medida según la reivindicación 3, pudiéndose contribuir de forma selectiva a la limpieza de la taza de inodoro con el aire de succión existente en un sistema de inodoro por vacío.

La medida según la reivindicación 4 muestra varias alternativas para la configuración de la nanocapa.

Las medidas según las reivindicaciones 6 y 7 muestran unas etapas de procedimiento ventajosas para el tratamiento previo de los componentes de sistema que deben preverse con la nanocapa.

Las medidas según las reivindicaciones 8 a 10 muestran procedimientos de fabricación alternativos para la generación de la nanocapa según la invención.

Las variantes según las reivindicaciones 11 y 12 indican un procedimiento de fabricación ventajoso asequible.

En el dibujo se representa un ejemplo de realización de la invención, que a continuación se describe con más detalle con la ayuda de las figuras 1 a 5. En las figuras, los mismos componentes se han dotado de las mismas referencias.

Se muestran:

Figura 1 una primera forma de realización de un sistema de inodoro por vacío con una taza de inodoro según la invención,

Figura 2 una segunda forma de realización de un sistema de inodoro por vacío con una taza de inodoro según la invención,

Figuras 3 y 4 una representación de los diferentes ángulos de mojado en la superficie de una taza de inodoro, dependiendo del revestimiento superficial, y

Figura 5 una taza de inodoro según la invención en detalle, con una representación del revestimiento.

En la figura 1 se muestra de forma esquemática un sistema 1 de inodoro, tal como se puede usar en un avión. El sistema 1 de inodoro incluye sustancialmente al menos una taza 2 de inodoro que está unida con un conducto 4 colector a través de una válvula 3 de desagüe. Es posible que haya conectados a un conducto 4 colector varios inodoros en diferentes lugares de emplazamiento. El conducto 4 colector conduce a un depósito 5 colector, en el que se recogen los residuos o las aguas residuales. El proceso de transporte entre la taza 2 de inodoro, en la que se encuentran los residuos, y el depósito 5 colector se posibilita mediante una diferencia de presión. Para ello, el sistema 1 de inodoro está realizado en forma de sistema de inodoro por vacío. El generador 6 de vacío produce el vacío necesario. Sin embargo, para la aplicación en un avión en particular también es posible el uso para el sistema de inodoro por vacío del vacío existente durante un vuelo. El depósito 5 colector presenta igualmente una válvula 7 de vaciado del depósito, a través de la cual se pueden evacuar, en caso necesario, las aguas residuales recogidas. Para la irrigación de la taza 2 de inodoro se prevé un anillo 8 de descarga, a través del cual se conduce el fluido de limpieza a la taza 2 de inodoro, limpiando ahí la taza 2 de inodoro. El fluido de limpieza se toma de una cisterna 9 de fluido de limpieza, que está unida con la taza 2 de inodoro que se ha de limpiar por medio de un conducto 10 de alimentación y una válvula 11 de agua de irrigación. Una unidad 12 de control gobierna las válvulas 3 y 11, es decir, la válvula de desagüe y la válvula de agua de irrigación. Después del uso del inodoro se pone en marcha el proceso de irrigación por medio de un dispositivo de descarga (no mostrado), para así transportar las materias fecales u otros residuos desde el inodoro al depósito 5 colector. La unidad 12 de control abre la válvula 11 de agua de irrigación para introducir o pulverizar (por ejemplo, mediante toberas pulverizadoras, para mantener el consumo de agua de irrigación al mínimo posible) agua de irrigación en la taza 2 de inodoro a través del anillo 8 de descarga. Debido a la gravedad, las aguas residuales (materias fecales y agua de irrigación) fluyen al desagüe 2B de la taza 2 de inodoro. A continuación se abre brevemente la válvula 3 de desagüe y, debido a la diferencia de presión, las sustancias recogidas en la zona de la taza 2 de inodoro se conducen a la zona del conducto 4 colector y desde allí se transportan al depósito 5 colector. El agua de irrigación es necesaria en los sistemas de inodoro convencionales para eliminar los residuos que se han quedado adheridos en la taza 2 de inodoro. Para eliminar estos residuos con sólo una cantidad mínima de agua de irrigación o sin agua de irrigación, se propone como solución según la invención, realizar la taza 2 de inodoro con un revestimiento 15 especial. El revestimiento 15 se realiza según la invención en forma de un nanorrevestimiento y se aplica dentro de la taza 2 de inodoro al menos en la zona 2A, que entra en contacto con sustancias contaminantes. La composición y la forma de fabricación de la capa 15 se muestran con más detalle en las figuras 3 a 5 y se describen con más detalle en la descripción de figura pertinente. El revestimiento presenta propiedades antiadherentes o al menos reductoras de la adhesión. La primera forma de realización no solicitada, mostrada en la figura 1, del sistema 1 de inodoro usa una taza 2 de inodoro nanorrevestida, a la que, para la limpieza, le basta una cantidad de agua reducida con respecto a las tazas de inodoro convencionales. Así, en particular para los aviones de gran capacidad, que vuelan largos trayectos, se reduce considerablemente el consumo de agua necesario para la irrigación del inodoro, y las capacidades de peso liberadas se pueden aprovechar para asientos adicionales o para otras medidas que incrementan el confort de los pasajeros. Asimismo, los depósitos 5 colectores o cisternas 11 de agua de irrigación necesarios se pueden reducir en su volumen, lo que también contribuye a una reducción de peso.

En la figura 2 se ve una forma 20 de realización de un sistema de inodoro según la invención. En esta forma de realización, los componentes de sistema del sistema 20 de inodoro se adaptan a una taza 2 de inodoro nanorrevestida, en la que no puede quedar adherido ningún tipo de residuos. De este modo se puede prescindir por completo de un fluido de limpieza para la limpieza de la superficie de la taza 2 de inodoro. Los componentes de sistema anillo 8 de descarga, cisterna 9 de fluido de limpieza (o alimentación de agua fresca), conducto 10 de alimentación y válvula 11 de agua de irrigación ya no forman parte del sistema 20 de inodoro, lo que simplifica considerablemente todo el sistema 20 de inodoro y reduce el trabajo de mantenimiento. La taza 2 de inodoro se prevé con la nanocapa 15 al menos en la zona 2A, en la que las sustancias contaminantes entran en contacto con la superficie de la taza de inodoro. Debido a la supresión de la válvula 11 de agua de irrigación ya no son necesarias las medidas de mantenimiento para la limpieza, descalcificación y sustitución de los elementos de obturación de esta válvula 11, incrementándose toda la fiabilidad del sistema, ya que se eliminan las fugas en el circuito del agua de irrigación. Además se dan las ventajas mencionadas para la primera forma de realización. Los demás componentes de sistema son idénticos a la forma de realización del sistema de inodoro según la figura 1. Por medio de la supresión de la alimentación de agua de irrigación se logra un control simplificado y, por tanto, una simplificación de la unidad 12 de control. Para la evacuación de los residuos recogidos en la taza 2 de inodoro sólo es necesario que la válvula 3 de desagüe abra y cierre, y el transporte de los residuos se logra en su mayor parte mediante el aire de succión del vacío existente dentro del sistema de inodoro. Además, debido a la mínima adhesión de los residuos en la superficie de la taza 2 de inodoro, la gravedad actúa de forma ventajosa y, después de la evacuación de los residuos, la taza 2 de inodoro está limpia aun sin irrigación.

En las figuras 3 y 4 se puede observar en qué medida se reduce el ángulo de mojado en la superficie de una taza 2 de inodoro gracias al nanorrevestimiento.

En la figura 3 se muestra una superficie 14 convencional sin revestimiento o con una taza de inodoro conocida, revestida, por ejemplo, con PTFE. Una gota 13 de agua o materia fecal se encuentra sobre la superficie 14 de la taza 2 de inodoro. El ángulo 13A de mojado es relativamente grande y, por tanto, se da una adhesión de la gota 13 sobre la superficie 14. En la figura 4, la superficie 14 se prevé con un nanorrevestimiento 15. El nanorrevestimiento 15 se produce mediante la nanotecnología y se aplica sobre la superficie 14. En la siguiente figura 5 se muestra con más detalle y se explica su fabricación. El nanorrevestimiento 15 posee un espesor de capa en el intervalo del nanómetro. Por medio de la nanotecnología se crean superficies ordenadas que tienen como consecuencia que, en caso de mojadura de la superficie, el ángulo 13B de mojado vaya contra 0º, generándose así un revestimiento con el máximo poder antiadherente posible de obtener. La adhesión de las partículas 13 de agua o materia fecal en el nanorrevestimiento 15 se inhibe o al menos se reduce de forma sustancial. La gota 13 de agua o materia fecal no se adhiere a este tipo de superficie cuando la taza 2 de inodoro según las figuras 1 y 2 está revestida con el mismo. Las partículas 13 o gotas de materia fecal caen debido a la gravedad en el desagüe 2B, preferentemente también revestido, de la taza 2 de inodoro y después son succionadas hasta el depósito 5 colector a través del conducto 4 colector bajo el efecto del vacío.

En la figura 5 se muestra el detalle de una taza 2 de inodoro según la invención. En la representación 5A ampliada se puede ver la nanocapa 15 sobre la superficie de la taza 2 de inodoro en una representación seccional. La taza de inodoro está preferentemente fabricada de acero inoxidable, ya que por un lado se evita la corrosión y, por otro, este material no es frágil. Sin embargo, para la taza de inodoro y demás componentes del sistema de inodoro también se pueden emplear materiales sintéticos.

En la forma de realización mostrada, la taza 2 de inodoro se prevé con una capa 16 de base. Este tipo de capa 16 puede ser necesario cuando la aplicación de la nanocapa 15 sobre el material de base de la taza de inodoro implica problemas, por ejemplo, no se da la suficiente adherencia o la rugosidad es demasiado elevada, y la nanocapa 15 se puede generar mejor sobre la capa 16 de base.

En una realización preferente se prevé como alternativa o también debajo de la capa 16 de base, un tratamiento previo de la superficie a revestir en la taza del inodoro. Para ello, la superficie se debe pulir para alcanzar una rugosidad superficial en el intervalo de < 100 nm y una rugosidad media en el intervalo de < 10 nm. Finalmente, la superficie se limpia con un disolvente orgánico y/o mediante la acción de ultrasonido.

A continuación, se describe con más detalle la aplicación de la nanocapa 15 sobre una taza 2 de
inodoro.

Como material para la fabricación de la nanocapa 15 son preferentemente adecuados los metales o los elementos del cuarto grupo principal del sistema periódico de los elementos, en particular Cr, Ti, Mn, Ni, Ta, Al, V, W, Co, Be, Zr, Hf, Nb, Mo, C, Si, Ge o Sn, o combinaciones con los elementos indicados. Es posible usar combinaciones con carácter de enlace metálico, en particular carburos como MC, así como carburos secundarios M_{2}C, M_{3}C, M_{6}C, M_{7}C, M_{23}C_{6}, representando la M un metal o un grupo de metales intermetálico. Además es posible usar nitruros de la estructura MN o boruros de la estructura MB, representando la M de nuevo el metal.

También es posible fabricar la nanocapa 15 a partir de una composición con carácter de enlace covalente como, por ejemplo, B_{4}C, SiC, BN, Si_{3}N_{4} o MoS_{2}.

La capa 15 también se puede fabricar a partir de una composición con carácter de enlace iónico como, por ejemplo, Al_{2}O_{3} o ZrO_{2} o BeO.

Además, la capa 15 también puede estar realizada a partir de una composición de sialón o de polímeros.

La generación de "capas delgadas" o de "capas ultradelgadas", como también se denomina un nano-revestimiento, además del procedimiento clásico de metalización por evaporación mediante calentamiento por resistencia, se puede realizar mediante procedimientos por vacío. Los requisitos que debe cumplir la fabricación de capas mediante la nanotecnología se caracterizan por superficies separadoras de precisión atómica y el control de una deposición en forma de capas atómicas. En su mayor parte se trata de procedimientos por vacío que se basan bien en la epitaxia por haz molecular (MBE) o en la deposición en fase gaseosa.

Los posibles procedimientos de fabricación son, por ejemplo:

- Pulverización catódica

- Implantación de iones

- Técnica de desprendimiento de átomos por bombardeo iónico (fuente de chorro de plasma, pulverización de magnetrón, pulverización de diodos por radiofrecuencia)

- Deposición en fase gaseosa (Chemical vapor Deposition -CCVD-, Atomic Layer Epitaxy -ALE-, Chemical Beam Epitaxy -CBE-)

- Procedimiento PACVD (Plasma assisted Chemical Vapor Deposition, proceso de deposición química asistido por plasma)

- Procedimiento PVD (Physical Vapor Deposition, deposición física en fase vapor).

Además es posible generar un revestimiento antiadherente sobre la base de nanocompuestos inorgánico-orgánicos con una baja energía superficial. Este tipo de revestimiento se puede lograr mediante tecnologías de revestimiento conocidas como inmersión, pulverización o proyección con posterior curado mediante radiación ultravioleta y/o acción térmica, obteniendo las nanopartículas las propiedades antiadherentes deseadas.

En los posibles procedimientos para la fabricación de la nanocapa 15 es sustancial que la nanocapa 15 se configure más bien blanda y no frágil. Así se evita que se desprendan de la taza 2 de inodoro partes de la nanocapa 15. Como procedimiento de fabricación preferente se prevé la técnica de desprendimiento de átomos por bombardeo iónico. Esta técnica, conocida para el profesional, pertenece al grupo de procedimientos de la pulverización catódica, en la que el revestimiento se aplica bajo vacío y se prevé una base sólida de capas metálicas y no metálicas. El material de revestimiento sobre los cátodos se pulveriza mediante el bombardeo con iones de gas en una atmósfera gaseosa y se deposita en la superficie de la taza de inodoro en forma de capa. Los iones se encargan de que las capas atómicas superiores del material de revestimiento se transformen en estado gaseoso mediante el intercambio de impulsos. El material de revestimiento ahora disponible en estado gaseoso se deposita sobre la superficie a revestir.

Con esta técnica de desprendimiento de átomos por bombardeo iónico de magnetrón, la carga térmica de la taza de inodoro a revestir es relativamente reducida. El empleo de una fuente de magnetrón bicíclica permite actualmente diámetros de revestimiento de hasta 150 mm, con una tasa de revestimiento de 0,1 a 1 mm/minuto.

En la forma de realización mostrada hasta ahora, el nanorrevestimiento de la taza 2 de inodoro se ha descrito con más detalle. También es posible prever otros componentes de sistema que entren en contacto con materias fecales o residuos con los procedimientos de aplicación adecuados. Así, por ejemplo, se puede pensar en un revestimiento del conducto 4 colector o al menos de las partes del conducto 4 colector como empalmes, para mantener al mínimo posible el trabajo de limpieza del sistema de inodoro.

Claims (12)

1. Sistema (20) de inodoro, en particular para medios de transporte, previéndose al menos una taza (2) de inodoro que está unida con un depósito (5) colector a través de una válvula (3) de succión, caracterizado porque el sistema (20) de inodoro está construido bajo la exclusión de medios para la alimentación de agua de irrigación, y los componentes de sistema que entran en contacto al menos parcialmente con los residuos que se han de evacuar se prevén con una nanocapa (15).

2. Sistema de inodoro según la reivindicación 1, caracterizado porque la superficie de la taza (2) del inodoro se prevé al menos en las zonas (2A, 2B) que entran en contacto con sustancias contaminantes con la nanocapa (15).

3. Sistema de inodoro según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque para la limpieza de la taza de inodoro se prevé al menos parcialmente aire de succión que llega a la taza (2) de inodoro después de abrirse la válvula (3) de succión.

4. Sistema de inodoro según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la nanocapa (15) se compone de un metal o de un elemento del cuarto grupo principal del sistema periódico de elementos o de una composición con carácter de enlace covalente o de una composición con carácter de enlace iónico o de una composición de sialón o de un polímero.

5. Procedimiento para la fabricación de un sistema de inodoro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se aplica al menos parcialmente un revestimiento en las zonas (2A, 2B) de los componentes de sistema que entran en contacto con los residuos que se han de evacuar, generándose la capa (15) en forma de "capa delgada" mediante nanotecnología.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque la superficie de las zonas (2A, 2B) de los componentes de sistema previstas con la nanocapa (15), por ejemplo, de la taza (2) de inodoro se prevén con una capa (16) de base sobre la que se aplica la nanocapa (15).

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque la superficie de las zonas (2A, 2B) se trata previamente mediante pulido y limpieza.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque la nanocapa (15) se aplica mediante pulverización catódica.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque para aplicar la nanocapa (15) se usa un procedimiento de desprendimiento de átomos por bombardeo iónico de magnetrón.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque la nanocapa (15) se aplica sobre la superficie mediante la implantación de iones o la técnica de desprendimiento de átomos por bombardeo iónico o la deposición en fase gaseosa (proceso CVD, proceso PACVD) o el procedimiento "Physical Vapor Deposition" (deposición física en fase vapor) (proceso PVD).

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque para aplicar la nanocapa (15) se usan los procedimientos de revestimiento convencionales como inmersión, pulverización o proyección con la colocación de nanopartículas.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque después del proceso de revestimiento se realiza un curado mediante radiación ultravioleta y/o mediante acción térmica.