FI108937B - Vakuumtoalettanordning - Google Patents

Description

108937

VAKUUMTOALETTANORDNING

Uppfinningen avser en vakuumtoalettanordning av i ingressen till patentkravet 1 angivet slag.

5

Gemensamt för alla vakuumtoalettanordningar är att det avfall som fran en toalett har strömmat ut i det till toaletten anslutna avloppsröret för en längre eller kortare tid mäste uppsamlas i en behällare, innan fortsatt transport av avfallet kan äga rum. Detta hänger samman med vakuumtoalettens ide, som bygger pä 10 att toalettavfallet upptas i ett system där trycket är betydligt lägre, i allmänhet ca en halv atmosfär lägre än i omgivningen. I fortsättningen kommer detta lägre tryck att kallas "vakuum" och omgivningens tryck att kallas "atmosfärtryck".

Det säger sig självt, att speciella ätgärder mäste vidtas för att fä ut avfallet frän 15 systemets vakuumutrymme tili omgivningen där atmosfärtryck rader. Den vanligaste ätgärden är att bryta vakuumet, dvs. läta atmosfärluften temporärt strömma in i vakuumutrymmet och därvid med kända medel avlägsna avfallet innan vakuum aterbildas. För att en sadan tryckväxling skall kunna äga rum, mäste ett utrymme finnas där denna tryckväxling kan ske. Detta utrymme kallas • 20 här uppsamlingsbehallare och minst ett sädant utrymme finns i alla vakuumav- ·:··: loppssystem.

I · · • t · · ' I vakuumavloppssystem i täg har man vanligtvis använt sig av relativt Stora : : : uppsamlingsbehallare som har tömts under tägvagnarnas serviceuppehäll. Dessa ' 25 behällare har placerats pä lämplig plats i vagnens underrede, vilket har medfört frysrisk vid kalit väder. För att eliminera frysrisken har uppsamlingsbehällarna ;;; försetts med uppvärmningssystem, vilket har höjt kostnaderna betydligt.

J 1 *» · · · Ändamälet med föreliggande uppfinning är att ästadkomma ett speciellt enkelt, ·; 30 robust och prismässigt gynnsamt tägtoalettsystem med vakuumavlopp.

··.: Systemet är speciellt avsett för länder, där tömning av toalettavfall pä späret är 108937 accepterbart, om ocksä med vissa begränsningar. Uppfinningens ändamäl uppnäs med en vakuumtoalettanordning av i patentkravet 1 angivet slag.

I uppfinningen sammanfattas ett flertal konstruktiva principer som päverkar 5 varandra. Den första principen är att uppsamlingsbehällaren kan tömmas direkt pä späret da täget rör sig utanför tätorter. Detta medför att uppsamlingsbehallaren kan göras relativt liten.

Enligt den andra principen skall uppsamlingsbehallaren anordnas sä närä 10 toalettutrymmet att temperaturen därstädes förhindrar frysning av uppsamlingsbehällarens innehäll. Detta blir möjligt dels genom att uppsamlingsbehallaren är relativt liten, dels genom att den görs langsträckt och monteras vertikalt, sä att den lätt far plats t.ex. i ett hörn av toalettutrymmet.

15 Uppsamlingsbehällarens längsträckta form är speciellt gynnsam genom att det kommer att finnas ett högt fritt utrymme ovanför den vätska som samlas i behällaren. Det blir da relativt lätt att leda in avloppsvätska i behällaren utan att vätska stänker upp mot den kanal genom vilken vakuumgeneratorn suger luft ur behällaren. Trots detta mäste speciell uppmärksamhet ägnas utformningen av 20 avloppsrörets anslutning tili behällaren. Behällarens längsträckta form gör det : även lättare att avskilja luften frän vätskan i behällaren och att upprätthälla en · tillräckligt stor luftvolym i behällaren även dä den innehäller maximal mängd vätska. Dessa fördelar uppnäs genom att ansluta avloppsröret tili behällaren * > ♦ ungefär vid dess mittparti.

’ 25 ,···, Uppsamlingsbehällaren dimensioneras lämpligen sä, att den vid normal funktion ,···. kan uppta minst 5 toalettspolningar, företrädesvis minst 10 toalettspolningar.

Detta är i allmänhet tillräckligt för ett tägtoalettsystem som kan tömmas mellan ’···, stationerna. Antalet tili uppsamlingsbehällaren anslutna toaletter anpassas tili *. 30 uppsamlingsbehällarens valda volym utgäende dels frän förväntad användningsfrekvens, dels frän uppsamlingsbehällarens förväntade 3 i ϋ 8 937 tömningsfrekvens. Även toalettypens spolvolym har inverkan pä uppsamlings-behällarens volym. Vakuumtoaletter förbrukar, beroende pä typ, en spolvattenmängd pä mellan ca 1,5 liter och ca 0,2 liter per spolning. I princip kan en vakuumtoalett tömmas utan att spolvatten tillförs, men detta medför vanligen 5 hygieniska problem efter en tid.

Det har visat sig att det i praktiken är fördelaktigast att göra uppsamlingstanken huvudsakligen cylindrisk med en inre diameter pä 160 tili 350 mm, företrädesvis 175 tili 300 mm. En pä detta sätt dimensionerad behällare kan lätt inmonteras i 10 ett hörn av toalettutrymmet. Dess höjd blir dä vanligtvis mindre än 2 m, vilket underlättar inmonteringen. En behällare med cylindrisk form är lätt att tillverka och den motstär lätt den tryckbelastning som ca en halv atmosfärs tryckskillnad medför.

15 En alltför kort uppsamlingsbehällare gör det ofta svärt att vid avfallets inströmning i behällaren separera den drivande luften frän avfallets flytande och fasta beständsdelar. Därför rekommenderas att uppsamlingsbehällaren omfattar en huvudsakligen cylindrisk huvuddel, vars längd är minst 1,0 m, företrädesvis minst 1,4 m. Lämpligen bör uppsamlingsbehällarens totala inre volym överstiga 20 den i behällaren upptagbara totala avloppsmängden med minst 15 liter, ’ ’ ”: företrädesvis med minst 40 liter.

* * · 1*1 · • ·

Eftersom uppsamlingsbehällaren heist monteras i nivä med toalettutrymmet och • · * t · » eftersom avloppsröret skall anslutas tili behällarens mittparti finns det i princip » · » « * · 25 tvä möjligheter för avloppsrörets dragning frän toaletten tili uppsamlingsbehällaren. Av strömningstekniska skäl har det visat sig i allmänhet .···. vara fördelaktigast att avloppsröret mellan en toalett och uppsamlingsbehällaren först sträcker sig uppät och därefter, lämpligen via toalettutrymmets tak, dras I · ,···. mot uppsamlingsbehällaren och närä den löper nedät tili den punkt där röret är » · • *» *, 30 anslutet tili behällaren.

4 108937

Det vakuum (undertryck) som behövs för att ästadkomma effektiv avfallstransport frän en toalett tili uppsamlingsbehällaren kan genereras intermittent, dvs. separat för varje gang en toalettstol skall tömmas. Man kan även använda ett s.k. konstantvakuumsystem där vakuum upprätthalls 5 kontinuerligt imellän en Övre och en undre gräns, ätminstone da taget är i gang. Konstantvakuumsystemet förutsätter att en tryckgivare avkänner trycket i vakuumsystemet och styr vakuumgeneratorn sä att önskad vakuumniva alltid föreligger. Pä grund av läckage i ventiler och röranslutningar blir energiätgangen i ett sädant system relativt hög.

10

Ett toalettsystem enligt uppfinningen byggs i praktiken upp vagnsvis sä att ett system omfattar högst det antal toaletter som finns i en vagn. Systemets totala vakuumvolym blir da sä liten, att moderna ejektordrivna vakuumgeneratorer pä mycket kort tid, endast nägra sekunder, kan bygga upp erforderligt vakuum.

1 5 Vakuumgenereringen sker dä lämpligen intermittent, säsom beskrivits, varvid en impuls för igängsättning av vakuumgenereringen lämpligen kan erhällas genom ett nägon av toaletterna tas i bruk. Om längre tid erfordras för vakuumgenereringen, kan igängsättningen styras av att nägon gär in i toalettutrymmet, lyfter upp toalettstolens lock eller av nägot liknande. Om .* 20 vakuumgenereringen sker snabbt, kan vakuumgeneratorn startas genom att en toalettbesökare päverkar toalettens spolutlösare. Genom att stänga av ; * vakuumgenereringen innan avfallet frän en toalett när uppsamlingsbehällaren kan man huvudsakligen eliminera risken för att vätskestänk i uppsamlingsbehällaren sugs in i vakuumgeneratorn. Denna teknik kan dock inte alltid användas, 25 eftersom den kräver noggrann styrning av vakuumgenereringen och relativt stor . ·*·. luftvolym i uppsamlingsbehällaren.

' För att ästadkomma en effektiv och snabb tömning av uppsamlingsbehällaren är ,···. det lämpligt att avloppsröret närä uppsamlingsbehällaren har en företrädesvis 30 fjärrstyrd avstängningsventil och att uppsamlingsbehällaren har en företrädesvis ,fjärrstyrd bottenventil och en tili behällarens Övre del ansluten anordning för 5 108937 tillförsel av tryckmedium, företrädesvis tryckluft. Da tryckluft tillförs behällaren skall givetvis även anslutningen tili vakuumgeneratorn stängas av.

Problemen med kraftiga stänk i uppsamlingsbehällaren kan i manga fall elimineras 5 genom att uppsamlingsbehallaren vid avloppsrörets anslutning har en avloppsströmmen nedät ledande styryta som omfattar en uppat avtätande del med en företrädesvis i riktning frän behällarväggen mot behällarens mitt nägot nedatlutande del och en till denna och tili tva varandra motstaende partier av behällarväggen ansluten huvudsakligen i behällarens längdriktning anordnad del, 10 vars avständ frän avloppsrörets tili behällaren anslutna slutände är 110 tili 70 mm, företrädesvis 100 tili 75 mm. Vidare är det lämpligt, att avloppsströmmens styryta i behällaren sträcker sig nedät tili en nivä som befinner sig pä ett avständ frän centrum av avloppsrörets slutände pä minst 100 mm, företrädesvis minst 120 mm.

15

Uppsamlingsbehällarens tömning kan styras pä mänga olika sätt.

Tömningsfunktionen kan vara styrd av tägets hastighet sä att tömning inte kan ske da täget stär stilla pä en station och inte heller dä tägets hastighet är sä stor, t.ex. över 70 km/h, att tömningen medför överstor spridning av avfallet över ;.· 20 vagnens underrede och eventuellt pä trappsteg och kopplingar. Lämpligt är även » .Iki att läta automatisk tömning ske varje gäng täget saktar farten före inkörning pä » I » ett stationsomräde. Toaletterna kan dä användas under tägets uppehäll pä en « ;/. station.

i · * · I I · > · · 25 Enbart hastighetsberoende styrning av tömningsfunktionen ger inte alltid önskad .···. funktion. Den hastighetsberoende styrningen kan därför kompletteras eller ersättas av en annan styrfunktion, exempelvis fjärrstyrning frän impulsavgivande »* * enheter vid olika banavsnitt eller frän en för ifrägavarande banavsnitt I t .···. programmerad färdskrivare i täget. Tömningsintervallerna har stor betydelse för 30 uppsamlingsbehällarens optimala dimensionering. Det är därför viktigt att tömningsautomatiken anpassas tili tägets passagerarbelastning och körsträcka.

6 108937

Uppfinningen skall i det följande beskrivas närmare med hänvisning till bifogade ritningar, i vilka fig. 1 schematiskt visar föredragen utföringsform av en 5 toalettanordning enligt uppfinningen placerad i en tägvagn, och fig. 2 visar avsnittet II i fig. 1 i större skala.

Pä ritningen betecknar 1 en tili en vägg 2 i ett toalettutrymme 3 fäst vakuumtoalett av känt utförande. Varje toalett 1 har en normalt stängd 10 avloppsventil 4, som öppnas endast da toalettens skall spolas, dvs. tömmas frän däri befintligt avfall. Ventilen 4 öppnar mot ett avloppsrör 5 som vid tömning av toaletten maste stä under ett vakuum pä ungefär en halv atmosfär. Tryckskillnaden mellan toalettutrymmet och avloppsröret uppgär säledes i detta läge tili ca 0,5 bar. Da avloppsventilen 4 öppnas, trycker luften i toalettutrymmet 15 3 ut det i toalettskälen befintliga avfallet i avloppsröret 5 och driver avfallet i pluggform med hög hastighet in i en tili avloppsrörets slutände ansluten uppsamlingstank 6. Avloppsrörets inre diameter är ca 50 mm. Det löper först uppat frän toaletten 1 tili toalettutrymmets 3 taknivä och därefter nedät tili den punkt där det är anslutet tili tanken 6.

20 ‘ ’ En tili tankens 6 Övre del ansluten tryckluftsdriven ejektor 8 aktiveras dä nägon I * ; · genom att trycka pä en toaletts spolknapp 9 ger signal till att toaletten skall tömmas. Ejektorn suger dä snabbt ut luft frän röret 5 och tanken 6 tills det absoluta trycket i dessa utrymmen nedgätt tili ca 0,5 bar. Omedelbart därefter 25 öppnas ventilen 4 i ifrägavarande toalett, som därigenom töms. I det visade systemet styrs ventilerna 4 helt pneumatiskt med tillhjälp av systemets vakuum : och atmosfärtrycket. Styrningen päverkas via en luftledning 21 som frän v, spolknappen 9 leder tili en pneumatisk styrenhet 22 som styr ventilens 4 öppning ·. och stängning i beroende av vakuumnivän i avloppsröret 5. Denna typ av . 30 ventilstyrning är känd och har länge använts i vakuumtoaletter.

> » 7 108937

Uppsamlingstanken 6 placeras lämpligen i ett hörn av toalettutrymmet 3 och kan da avskärmas t.ex. med en snedstaende väggpanel. Pa grund av att fig. 1 är schematisk framgär därav inte exakt hur tanken 6 är placerad. Dä tvä toaletter är anslutna till samma tank, säsom i fig. 1, kan tanken placeras mellan 5 toalettutrymmena. Huvudsaken är att tanken 6 paverkas av toalettutrymmenas uppvärmning sä att frysrisken elimineras. Toalettutrymmena 3 uppvärms av tägets allmänna uppvärmningssystem (ej visat).

Uppsamlingstankens 6 och toaletternas 1 funktioner styrs av en styrcentral 7.

10 Denna erhäller via en ledning 23 en elektrisk signal dä nägon har tryckt pä en spolknapp 9. Styrcentralen 7 päverkar en anordning 20 för tillförsel och vid behov trycksättning av spolvatten till toaletterna, ombesörjer tillförsel av drivmedel, dvs. tryckluft till ejektorn 8 samt styr funktionen hos systemets fjärrstyrda ventiler 10, 11 och 12.

15

Tanken 6 avskiljs fran avloppsröret 5 av ventilen 10 och frän ejektorn 8 av ventilen 11. Dessa ventiler stängs dä tanken 6 skall sättas under tryck. I utföringsformen enligt fig. 1 styrs ventilerna 10-12 med tryckluft. Annan styrning, t.ex. elektrisk, är tänkbar. Genom att via en ledning 13 tillföra tryckluft 20 till tanken 6 dä ventilerna 10 och 11 är stängda skapas ett övertryck i tanken pä 0,5 till 0,7 bar. Därefter öppnas tankens bottenventil 12, varvid snabb och . effektiv tömning av tanken 6 sker genom dess tömningsrör 14, som utmynnar * ’ under tägvagnens golv 24.

25 Den i fig. 1 visade tanken 6 kan uppta ca 10 toalettspolningar innan den mäste tömmas. Dess cylindriska huvuddel har en inre diameter pä 20 cm och en höjd : i pä 1,5 m. Avständet mellan avloppsrörets centrum vid dess anslutning till tanken och den cylindriska tankdelens nedre ände är 70 cm. En stänkskyddande anordning 15 är anordnad vid avloppsrörets 5 anslutning till tanken. Vätskenivän : : 30 i tanken skall alltid ligga väl under anordningen 15. Man har dä alltid en tillräckligt :. stor luftvolym, ca 30 liter, i tanken.

108937 8 För att blockera tankens 6 tömning vid sadana tillfällen da tömning är olämplig finns en utgäende frän tägets användning programmerad impulsgivare 16 som päverkar styrcentralen 7 pä nagot av de sätt som beskrivits ovan.

5

Fig. 2 visar en strömningstyrande anordning 15 vid avloppsrörets 5 anslutning tili tanken 6. En i riktning uppat avtätande cirkelsegmentformig del 17 lutar nedät/inät frän tankväggen vid rörets 5 anslutning. Frän dess inre kant sträcker sig en väsentligen pian avskärmningsdel 18 nedät. Avskärmningsdelen ansluter 10 sig tili varandra motstäende tankväggar och sträcker sig nedät tili en nivä 19 som befinner sig pä ett avständ h frän centrum av rörets 5 anslutning tili tanken 6. Avständet b frän skärmdelen tili rörets 5 mynning är i den i fig. 1 visade utföringsformen nägot under 10 cm, avständet h är ca 13 cm. Den visade utformningen av anordningen 15 förutsätter att avloppsröret 5 ansluter sig 15 huvudsakligen vinkelrätt mot tankens 6 vägg.

En vakuumtoalettanordning enligt uppfinningen kan kompletteras genom att tili vakuumavloppet, dvs. avloppsröret 5 ansluta även andra sanitära enheter säsom exempelvis urinaler och tvättställ. Sädana enheter ansluts pä känt sätt via en s.k.

20 grävattenventil som automatisk släpper fram uppsamlad vätska för inströmning i vakuumavloppet. Frän grävattenventilerna, liksom frän toaletterna, kan funktionssignaler avges tili styrcentralen 7 som därigenom kan halla räkning pä , vilka vätskemängder som överförts tili tanken 6, vilket gör det möjligt att direkt ; : via styrcentralen spärra systemets funktioner om risk för överfyllning av tanken 6 : ; ; 25 föreligger.

: Uppfinningen begränsar sig inte tili de visade utföringsformerna, utan ett flertal ' varianter och modifikationer av uppfinningen är tänkbara inom ramen för ; ' : nedanstäende patentkrav.

30

Claims (12)

1. 9 108937
2. 1. Vakuumtoalettanordning för tägvagnar och liknande transportenheter, omfattande ett antal toaletter (1), var och en placerad inom ett normalt ungefär 5 till rumstemperatur uppvärmt utrymme (3) och var och en via en normalt stängd avloppsventil (4) anordnad i förbindelse med ett avloppsrör (5) och en uppsamlingsbehallare (6), vilka kan sättas under ett vakuum av storleksordningen 0,5 bar för tömning av en vald toalett (1) genom öppning av dess avloppsventil (4), kännetecknad därav, att uppsamlingsbehällaren (6) är anordnad i närä an-10 slutning tili utrymmet (3) för en eller flera toaletter (1) sä att den päverkas av detta utrymmes uppvärmning, och att den bestär av en langsträckt huvudsakligen vertikalt monterad tank (6), till vars mittparti avloppsröret (5) är anslutet.
3. 2. Vakuumtoalettanordning enligt patentkravet 1, kännetecknad därav, att uppsamlingsbehällaren (6) är dimensionerad att vid normal funktion kunna uppta minst 5 toalettspolningar, företrädesvis minst 10 toalettspolningar.
4. 3. Vakuumtoalettanordning enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknad därav, att 20 uppsamlingsbehällaren (6) är huvudsakligen cylindrisk med en inre diameter pä ” . 160 tili 350 mm, företrädesvis 175 tili 300 mm. • I · i * »
5. 4. Vakuumtoalettanordning enligt nägot av de ovanstäende patentkraven, kännetecknad därav, att uppsamlingsbehällaren (6) omfattar en huvudsakligen 25 cylindrisk huvuddel, vars längd är minst 1,0 m, företrädesvis minst 1,4 m.
6. 5. Vakuumtoalettanordning enligt nägot av de ovanstäende patentkraven, » · > kännetecknad därav, att avloppsröret (5) mellan en toalett (1) och uppsamlingsbehällaren (6) närmast toaletten (1) sträcker sig uppät och närmare 30 uppsamlingsbehällaren (6) sträcker sig nedät tili rörets (5) anslutningspunkt tili *:· uppsamlingsbehällaren (6). Ml· I · 10 1 08937
7. 6. Vakuumtoalettanordning enligt nägot av de ovanstäende patentkraven, kännetecknad därav, att uppsamlingsbehällaren (6) är dimensionerad sa att dess totala inre volym överstiger den i behällaren (6) upptagbara totala 5 avloppsmängden med minst 15 liter, företrädesvis med minst 40 liter.
8. 7. Vakuumtoalettanordning enligt nägot av de ovanstaende patentkraven, kännetecknad därav, att till uppsamlingsbehällaren (6) är ansluten en anordning (8) för generering av undertryck i behällaren (6) och i avloppsröret (5), vilken 10 anordning omfattar styrorgan (7) päverkbara för igängsättning av vakuumge-nereringen genom en impuls härrörande frän att nägon av toaletterna (1) är tagen i bruk.
9. 8. Vakuumtoalettanordning enligt patentkravet 7, kännetecknad därav, att 15 impulsen för startande av vakuumgenereringen är anordnad att avges da en toalettbesökare paverkar toalettens spolutlösare (9).
10. 9. Vakuumtoalettanordning enligt nägot av de ovanstäende patentkraven, kännetecknad därav, att uppsamlingsbehällaren (6) omfattar medel (10,11) för 20 avspärrning av till uppsamlingsbehällaren (6) anslutna strömningskanaler och en i *,, * : till behällarens Övre del ansluten anordning (13) för tillförsel av tryckmedium, : företrädesvis tryckluft, för trycksatt tömning av behällaren via en företrädesvis t · · » « · · fjärrstyrd bottenventil (12). i « I · »Il :T: 25 10. Vakuumtoalettanordning enligt nägot av de ovanstäende patentkraven, kännetecknad därav, att uppsamlingsbehällaren (6) vid avloppsrörets (5) anslutning tili behällaren har en avloppsströmmen nedät ledande anordning (15), ·...· som omfattar en uppät avtätande del omfattande en företrädesvis i riktning frän : behällarväggen mot behällarens mitt nägot nedätlutande del (17) och en tili 30 denna och tili tvä varandra motstäende partier av behällarväggen ansluten : huvudsakligen i behällarens längdriktning anordnad del (18), vars avständ (b) frän 11 1 08937 avloppsrörets (5) till behällaren (6) anslutna slutände är 11 tili 7 cm, företrädesvis 10 tili 7,5 cm.
11. 11. Vakuumtoalettanordning enligt patentkravet 1, kännetecknad därav, att 5 anordningen (15) för avloppsströmmens ledande nedat i uppsamlingsbehällaren (6) sträcker sig nedat tili en niva (19), som befinner sig pä ett avständ (h) frän j centrum av avloppsrörets (5) slutände pa minst 10 cm, företrädesvis minst 12 cm.
12. 12. Vakuumtoalettanordning enligt nägot av de ovanstäende patentkraven, kännetecknad därav, att uppsamlingsbehällaren (6) och dess funktionsorgan (7) omfattar anordningar (16) som spärrar behällarens (6) tömning i beroende av yttre faktorer, exempelvis hastigheten hos det fordon i vilken vakuumtoalettanordningen är anordnad. 15