WO2024002639A1 - Vakuum-trenntoilette für ein fahrzeug - Google Patents

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WO2024002639A1
WO2024002639A1 PCT/EP2023/065191 EP2023065191W WO2024002639A1 WO 2024002639 A1 WO2024002639 A1 WO 2024002639A1 EP 2023065191 W EP2023065191 W EP 2023065191W WO 2024002639 A1 WO2024002639 A1 WO 2024002639A1
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WO
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toilet
urine
vacuum
toilet bowl
drain
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/065191
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Wanczura
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Publication of WO2024002639A1 publication Critical patent/WO2024002639A1/de

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03D—WATER-CLOSETS OR URINALS WITH FLUSHING DEVICES; FLUSHING VALVES THEREFOR
    • E03D5/00—Special constructions of flushing devices, e.g. closed flushing system
    • E03D5/012—Special constructions of flushing devices, e.g. closed flushing system combined with movable closure elements in the bowl outlet
    • E03D5/014—Special constructions of flushing devices, e.g. closed flushing system combined with movable closure elements in the bowl outlet with devices for separate removal of liquids and solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R15/00—Arrangements or adaptations of sanitation devices
    • B60R15/04—Toilet facilities
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B29/00—Accommodation for crew or passengers not otherwise provided for
    • B63B29/02—Cabins or other living spaces; Construction or arrangement thereof
    • B63B29/14—Closet or like flushing arrangements; Washing or bathing facilities peculiar to ships
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03D—WATER-CLOSETS OR URINALS WITH FLUSHING DEVICES; FLUSHING VALVES THEREFOR
    • E03D5/00—Special constructions of flushing devices, e.g. closed flushing system
    • E03D5/02—Special constructions of flushing devices, e.g. closed flushing system operated mechanically or hydraulically (or pneumatically) also details such as push buttons, levers and pull-card therefor
    • E03D5/024—Operated hydraulically or pneumatically
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F1/00—Methods, systems, or installations for draining-off sewage or storm water
    • E03F1/006—Pneumatic sewage disposal systems; accessories specially adapted therefore

Definitions

  • the invention relates to a vacuum toilet for a vehicle and a method for operating the vacuum toilet.
  • Vacuum toilets are complex systems that enable the suction of black water (body waste, toilet paper, flushing water) using negative pressure with a greatly reduced proportion of flushing water compared to a normal flushing toilet.
  • Vacuum toilets are mainly used where the toilet cannot be connected to a public sewer network, such as: B. in vehicles such as trains, planes or ships.
  • Generic vacuum toilets are known from rail vehicles or passenger transport aircraft.
  • separation or separating toilets are also already known, for example, from WO 92/19824 Al. Separate basins are provided there to collect urine and other faeces.
  • JP 4 051404 B teaches a slot arranged in a toilet bowl for collecting urine.
  • Struvite forms spontaneously as soon as magnesium is added to the urine in the form of magnesium oxide (MgO) or magnesium chloride (MgC12).
  • MgO magnesium oxide
  • MgC12 magnesium chloride
  • the disadvantage is that additives are required here and the struvite precipitation depends on the pH value and the urine concentration.
  • a process developed by the Fraunhofer Institute under the brand name ePhos uses an electrolysis cell to recover ammonium (NH4 + ) and phosphate (PO4 3 -) from wastewater. This includes an anode made of magnesium and a cathode. Cathodic reduction causes water to split: hydroxide ions (OH-) are formed, while hydrogen (H2) is released.
  • An advantage of the process is that no chemicals such as magnesium chloride (MgC12) or sodium hydroxide (NaOH) are added and little energy is used.
  • Dry steam cleaning devices with dry steam generators are also known, for example from the company MediCleanTEC (the following URL to the product website can be accessed on the day of this registration: https: / /medicleantec. com/).
  • the invention is based on the object of providing an improved vacuum toilet for a vehicle.
  • a vacuum toilet according to the invention for a vehicle is designed as a separation toilet with separate drains for feces and urine.
  • the vacuum toilet can be designed as a so-called sitting toilet and have a correspondingly designed toilet bowl or it can be designed as a squat toilet with a corresponding toilet bowl.
  • a vehicle according to the invention in particular an aircraft, watercraft or land vehicle, for example a rail vehicle, in particular for public passenger transport, comprises at least one vacuum toilet according to the invention.
  • the vacuum toilet is designed as a seated toilet and includes a toilet bowl, the drainage for feces being arranged at the lowest point of the toilet bowl and the toilet bowl having an upper and a lower part and an opening for drainage all around between the upper and lower parts of urine is arranged.
  • the toilet bowl is designed to be suitable for both standing and sitting use and can also be referred to as a personal chair. It is bowl-shaped with an inner wall to collect and drain away excretions.
  • the inner wall is provided with a circumferential opening to drain urine.
  • the circumferential opening can also be referred to as a circumferential urine trap. It can be designed to be relatively narrow, the distance between the inner ones The wall of the upper part relative to the inner wall of the lower part is therefore relatively small.
  • the circumferential opening runs over 360° of the inner wall of the toilet bowl. In particular, it runs in a substantially horizontal plane over the entire inner wall. This plane, which is created by the circumferential opening in the toilet bowl, can also be slightly inclined. According to a further embodiment, the circumferential opening for draining urine between the upper and lower parts is arranged in the lower third of the toilet bowl.
  • the urine stream is guided laminarly along the inner wall of the upper part of the toilet bowl by friction forces, regardless of the point of impact on the inner wall of the upper part of the toilet bowl, and directed into the circumferential opening. From there, the urine collected in this way can be drained off using a urine drain that is separate from the drain for feces.
  • the lower part is at least partially enclosed by the upper part.
  • the inner wall of the upper part of the toilet bowl is guided in a lower section continuously at least partially to behind the lower part of the toilet bowl and thus at least partially surrounds it, in particular an upper section of the lower part of the toilet bowl.
  • the upper section of the lower part of the toilet bowl protrudes slightly into the upper part of the toilet bowl and in the area of the overlap the upper part encloses the lower part.
  • the upper part of the toilet bowl has a circumferential widening in the area of the circumferential opening of the toilet bowl, the upper part enclosing the lower part of the toilet bowl in the area of the circumferential widening.
  • the circumferential expansion is therefore arranged in the lower section of the upper part of the toilet bowl.
  • the upper section of the lower part of the toilet bowl can protrude into the upper part of the toilet bowl, whereby it is surrounded by the upper part all around, free from a projection of the lower part to the upper part or free from an inward offset in the course of the inner wall of the toilet bowl from the upper to the lower part in the area of the circumferential opening.
  • the relatively narrow circumferential opening could therefore also be perceived by a user as a slot.
  • Urine that hits the upper part of the toilet bowl is drained by gravity using surface tension over the upper part of the toilet bowl into the surrounding opening.
  • the circumferential widening of the upper part of the toilet bowl can be designed according to a further development with a continuously extending curve, which is dimensioned such that urine or other liquids of a predetermined density and surface tension are encountered at the upper part of the toilet bowl, driven by gravity using the Surface tension is derived via the rounding of the circumferential expansion into the circumferential opening.
  • the rounding could be called a drain rounding
  • the widening could also be called a bulge.
  • the drained urine is guided behind the overlap between the upper and lower parts of the toilet bowl, where it is collected if necessary and can therefore be drained away separately from the faeces.
  • the circumferential opening could also be referred to as an inlet opening.
  • the toilet bowl has a recess in its inner wall from the upper part to the lower part in the area of the circumferential opening. Due to this recess between the upper and lower part of the toilet bowl in the area of the circumferential opening, it is visually covered by the upper part and is hardly visible to a user from above and is also well protected against possible contamination by feces.
  • the toilet bowl has a circumferential collecting channel for urine, which is arranged below the circumferential opening.
  • the collecting channel is thus arranged between the lower section of the upper part of the toilet bowl surrounding the lower part and the upper section of the lower part of the toilet bowl and thus outside the inner wall of the toilet bowl.
  • a urine drain can be further developed and arranged at the lowest point of the collecting channel in order to drain away the trapped urine.
  • the upper part of the toilet bowl can open into the drain channel. transition into this.
  • the upper and lower parts of the toilet bowl are designed as two separately manufactured bowls. In particular, these are put together to form a toilet bowl.
  • the upper and lower parts of the toilet bowl are connected to one another in the area of the collecting channel, in particular connected to one another in a material-locking manner.
  • the upper and lower parts of the toilet bowl include a metal tall or a metal alloy, as in a further development of the invention, or are they made in particular from metal or a metal alloy, in particular from stainless steel, or consist predominantly of a metal or a metal alloy, for example they can be welded together, for example in the area of Be connected to the gutter with a circumferential weld seam.
  • the upper and lower parts of the toilet bowl are manufactured as a pressed or deep-drawn metal part.
  • the toilet bowl can therefore be integrated relatively easily into an overall system of a vacuum toilet, which in particular consists of further components arranged around the toilet bowl.
  • the toilet bowl can also be made from other materials, such as: B. Sanitary ceramics must be made.
  • the wall of the lower part is folded over and therefore has a wall pointing inwards, into the toilet bowl - the inner wall - as well as, on the other side of the fold, an outward-facing wall, which, for example, into the collecting channel ends or passes into this.
  • the wall is therefore continuous and can run continuously.
  • the principle of urine separation works with a surrounding urine trap in both the sitting and standing positions of the user of the vacuum toilet. Contamination of the urine with the faeces is thus effectively and best prevented.
  • the separation takes place passively, i.e. without additional, especially moving, parts and without additional energy.
  • the basic principle can be adapted for different versions. This also applies as a vacuum toilet, as the toilet bowl can be easily integrated into existing vacuum toilet systems with water flushing. This also means lower water consumption can be achieved compared to normal NoMix flush toilets.
  • two smaller urine and feces tanks must now be provided or a combined urine and feces tank with two separate chambers, which can be designed to be smaller in terms of installation space than a conventional wastewater tank.
  • the installation space disadvantages of the toilet bowl compared to known vacuum toilets with water flushing are insignificant. This also results in weight savings, particularly when used in vehicles.
  • the separately collected urine can be used as a valuable material, e.g. B. Can be used for fertilizer production.
  • the vacuum toilet has a urine tank and a feces tank that is separate from the urine tank, the urine tank being fluidly connected to the discharge line for urine, in particular indirectly or directly by means of a pipeline, and the feces tank Tank is fluidly connected to the drainage for feces, in particular directly or indirectly by means of a pipeline.
  • the faeces tank can be small compared to a waste water tank of a conventional vacuum toilet.
  • the vacuum toilet comprises at least one shut-off device, in particular an inlet/outlet valve, for example a slide or a pinch valve, which is arranged between the urine drainage line and the urine tank in order to allow urine to be drained from the toilet bowl into the urine tank to control or regulate the drainage for urine, with a vacuum unit being arranged at least between the drainage for feces and the feces tank.
  • the vacuum unit in particular comprises at least one intermediate container, an inlet valve between the discharge line for feces and the Intermediate container and an outlet valve between the intermediate container and the feces tank and a vacuum device, for example a vacuum pump or an ejector, which is connected to the intermediate container to generate a negative pressure in the intermediate container.
  • additional inlet/outlet valves are arranged in the urine line.
  • the vacuum toilet comprises a control unit which is designed to control at least the shut-off element and the vacuum unit, in particular to regulate the opening and closing movements of the shut-off element as well as the inlet valve and the outlet valve of the vacuum unit.
  • the control unit can be designed to control or regulate the vacuum device of the vacuum unit.
  • Urine is not necessarily sucked out of the urine drain using the vacuum unit, but can optionally also be connected to it.
  • the vacuum toilet comprises at least one dry steam generator, which is connected to at least one flushing nozzle in or on the toilet bowl in order to direct dry steam generated by the dry steam generator to the flushing nozzle and wherein the at least one flushing nozzle is designed to supply the toilet bowl with dry steam wash .
  • the at least one flushing nozzle is designed to be particularly pressure and temperature resistant and advantageously has a suitable nozzle shape for distributing the dry steam in the toilet bowl.
  • Dry steam is generated in the dry steam generator, which can work on the principle of a miniaturized superheated steam boiler.
  • the dry steam generator is an integral part of the vacuum toilet and, if space permits, can be designed as a structural unit with the toilet bowl. But it can also be separate from this, as a separate rate unit, to be arranged nearby.
  • the dry steam in particular has a temperature between 160 to 190 ° C at a pressure of approx. 8-10 bar.
  • the boiler pressure vessel
  • the shut-off valve opens and releases the dry steam at high pressure and temperature, which is then released into the toilet bowl via the at least one flushing nozzle.
  • the vacuum toilet has a toilet lid for closing the toilet bowl, which includes the at least one flushing nozzle.
  • the toilet lid can be arranged foldably on or in the area of the toilet bowl, and in an open state releases the toilet bowl for use and closes the toilet bowl in a closed state.
  • the at least one flushing nozzle is arranged in or on the, in particular foldable, toilet lid of the vacuum toilet for closing the toilet bowl, in particular centrally, i.e. H .
  • at least one flushing nozzle is arranged in or on the toilet lid.
  • additional flushing nozzles can be provided, which are arranged in or on the toilet bowl.
  • flushing nozzles in or on the toilet lid in particular evenly distributed, in particular around a center of the toilet lid, are also conceivable.
  • the at least one flushing nozzle is arranged centrally in or on the toilet lid and has several nozzle openings.
  • the nozzle openings are designed and aligned in particular to cover all essential flushing areas of the toilet bowl, i.e. H . to distribute the dry steam released through the nozzle openings in the toilet bowl at a specified pressure.
  • several rinsing nozzles, each with one or more nozzle openings are also considered to be included.
  • a further developed vacuum toilet includes a control unit for controlling the dry steam flushing.
  • This is designed to be suitable for controlling or regulating the dry steam generator, for opening and closing valves, in particular for controlled or regulated supply of dry steam generated from the dry steam generator to at least one flushing nozzle, and if necessary for controlling or regulating other functions of the vacuum toilet, in particular depending on a signal to trigger the flushing function, for example by a manually operated by the user or. operated flush button or automated via another signal to trigger the flush function (time, closing of a door of a sanitary cell in which the toilet bowl of the vacuum toilet is located, central vehicle control, voice control, etc.).
  • the vacuum toilet advantageously has a control unit for controlling all functions.
  • the vacuum toilet can comprise a device for detecting a closed state of the toilet lid, which is connected to the control unit, the control unit being designed to control a flushing process of the toilet bowl with dry steam at least as a function of the detected closed state of the toilet lid, in particular one flushing process only occurs when the toilet lid is closed.
  • known sensors, measuring sensors or simple switches can serve as signal transmitters, which can be connected to the control unit for signaling purposes in order to transmit information about the closed state of the toilet lid.
  • the control unit receives the detected closed state of the toilet lid and controls a dry steam flush, i.e. a flushing process with dry steam and, if necessary, other functions of the vacuum toilet, such as: B. a flushing of the toilet bowl with water, depending on the detected closed state of the toilet lid.
  • the toilet bowl is only flushed with dry steam when the toilet lid is closed and a corresponding closed state has been detected by the device for detecting the closed state of the toilet lid and signaled to the control unit.
  • a flushing process can take place in particular depending on a further signal to trigger the flushing process, for example by actuating a flushing button.
  • the vacuum toilet has a, for example motorized, closing mechanism for the toilet lid.
  • This is triggered, for example, by a signal to trigger a flushing process, for example by pressing a flush button, e.g. B. using the control unit.
  • a flush button is actuated by a user or by another signal to trigger a flushing process, for example from a central vehicle control
  • the open toilet lid is automatically closed, in particular controlled, by means of the locking mechanism.
  • the control unit which then controls the flushing process with dry steam, i.e. when the toilet lid is closed. regulates.
  • appropriate sensors can be provided and connected to the control unit for signaling purposes.
  • the toilet lid has a seal for closing the toilet bowl, which is arranged between the toilet lid and the toilet bowl in order to seal the toilet bowl against the escape of dry steam during a flushing process when the toilet lid is closed. If a toilet seat, in particular a folding one, is arranged between the toilet lid and the toilet bowl, corresponding seals can be arranged between the toilet lid and the toilet seat and between the toilet seat and the toilet bowl.
  • the seals are used to prevent dry steam from escaping from the toilet bowl during a flushing process with dry steam. They are advantageously resistant to high temperatures, for example made from a silicone material. They are preferably each arranged circumferentially in or on an underside of the toilet lid and/or the toilet seat and are designed to be complementary to the profile of an opposite sealing partner, i.e. in particular to the profile of an upper side of the toilet seat and/or an upper edge of the toilet bowl. They can be designed as a hollow chamber profile seal, for example with a dovetail cross section, with ends acting as lip seals. They can be manufactured as an endless ring (shock-free) or formed into a ring with ends that are firmly connected, for example glued together.
  • they are detachably connected to the toilet lid and/or the toilet seat and are therefore interchangeable.
  • they have a receiving bead that is complementary to a recess in the toilet lid and/or in the toilet seat; for example, they take the form of a dovetail seal.
  • the receiving bead the seal can easily be inserted tightly into the toilet lid and/or into the toilet seat and can also be removed again, since it forms a positive fit with the respective recess.
  • the vacuum toilet has additional water nozzles for flushing the toilet bowl with water, which are arranged in particular in or on the toilet bowl.
  • the water nozzles are not primarily used to flush in the true sense, but rather to fill a siphon with water and thus to close the drain of the toilet bowl against odors from the drain. So only a comparatively small amount of water can be released into the toilet bowl through the water nozzles.
  • the water nozzles for flushing the toilet bowl with water can be designed and aligned to flush the separate drains for feces and urine with water independently of one another.
  • the flushing of a conventional vacuum toilet is usually similar to that of a normal water-flush toilet, but with greatly reduced water consumption, as the faeces are not flushed through the siphon using the stream of fresh water, but rather by means of an applied vacuum, sucked into an intermediate container and then, under pressure, into the faeces container to get promoted .
  • This is controlled via the control unit, which controls individual elements such as valves, tanks, water nozzles, etc. controlled in the correct order. All elements are part of the entire, especially ready-to-install vacuum toilet.
  • the water jets are conventionally arranged all around the upper third of the edge of the pool.
  • the water nozzles are used to extensively clean the toilet bowl and to transport feces, paper and urine film buildup into the lower area of the toilet bowl. Hygienization by killing germs, bacteria and viruses is only achieved insufficiently because the rinsing water is at normal room temperature. More intensive sanitation is usually achieved by adding additional chemicals to the rinse water stream.
  • the vacuum toilet according to the invention preferably has a small number of water nozzles, since urine and feces are drained away separately and the actual cleaning of the toilet bowl can also be carried out using dry steam.
  • the vacuum toilet can also be free of a tank for chemical disinfectants and/or cleaning agents and free of a dosing device for adding chemical disinfectants and/or cleaning agents.
  • the use of the vacuum toilet according to the invention is accompanied by a significant reduction in flushing water compared to a conventional vacuum toilet with water flushing, while at the same time improving the cleaning effect by reducing germs, bacteria and viruses high heat of dry steam.
  • the toilet lid can have an integrated line/connection unit, for example made of stainless steel, with a connecting thread for the at least one flushing nozzle.
  • an integrated line/connection unit for example made of stainless steel, with a connecting thread for the at least one flushing nozzle.
  • a high-pressure hose for example made of silicone, which is connected to the dry steam generator for supplying dry steam generated by the dry steam generator to at least one rinsing nozzle.
  • the elements described can be cast as a unit with the toilet lid or, depending on the manufacturing process, overmolded as an insert.
  • the high-pressure hose can be guided in such a way that the opening and closing movements of the toilet lid over a swivel angle range of approx. 90° is possible without damaging or risking the hose kinking. Due to a possible risk of vandalism, the quick-coupling connection may be behind a panel and is therefore not accessible.
  • the at least one rinsing nozzle can be designed and aligned to rinse the circumferential opening for draining the urine with dry steam.
  • the flushing nozzles can have at least one rinsing nozzle or the flushing nozzles must be designed and aligned to flush the so-called urine trap, but in particular the at least one flushing nozzle or The flushing nozzles are designed and aligned to flush the toilet bowl as a whole and thus also a lower third of the toilet bowl below the circumferential opening with dry steam and in the area of the drainage for feces at the lowest point.
  • the vacuum toilet comprises a device for processing urine, which is arranged between the urine drain and the urine tank, in particular between the at least one shut-off device and the urine tank.
  • the device for processing urine has at least one electrolysis cell for the electrochemical precipitation of struvite, in particular comprising at least one anode comprising magnesium.
  • the vacuum toilet can include a first sensor for detecting a filling state of the drainage for feces, in particular for detecting solids such as feces, paper, etc. in the drain for feces, which is arranged in particular in the area of the drain for feces of the toilet bowl. Additionally or alternatively, the vacuum toilet can include a second sensor for detecting a filling state of the urine drain, in particular for detecting urine in the urine drain, which is arranged in particular in the area of the urine drain of the toilet bowl. Sensor signals relating to the detected filling status or states can be transmitted to the control unit, which is designed to receive the sensor signals, to evaluate and to control an emptying process of the drains depending on the recorded filling status.
  • a vacuum toilet according to the invention is operated according to the invention in that the drain for feces is emptied by means of a negative pressure generated by a vacuum unit, for example depending on a filling state of the drain for feces, and the drain for urine, for example depending on a fill state of the drain for urine , regardless of the drain for faeces.
  • Urine drainage is carried out separately from faecal drainage.
  • a toilet bowl can be flushed with dry steam, which is generated by a dry steam generator and in particular is fed to the at least one flushing nozzle and distributed in the toilet bowl by means of this.
  • the toilet bowl is only flushed with dry steam when a toilet lid is closed.
  • This is monitored and controlled in particular by the control unit.
  • an open toilet lid can first be automatically closed before the toilet bowl is flushed with dry steam, for example by means of the 'closing mechanism' for the toilet lid, in particular a motor-driven one. This method step is also carried out in particular by means of the control unit.
  • the toilet bowl is rinsed with water.
  • This method step is also carried out in particular by means of the control unit.
  • Another embodiment provides that the separate drains for feces and urine operate independently of one another Water are flushed using water nozzles for flushing the toilet bowl with water, which are designed and aligned to flush the separate drains for feces and urine independently of one another with water.
  • the emptying of the urine drain can be followed by processing, in particular comprising precipitation of struvite, of the drained urine by means of a device for processing urine.
  • the vacuum toilet is set up to carry out the method according to the invention.
  • it includes the means already mentioned that are suitable for carrying out the respective procedural step.
  • a black water tank is no longer required.
  • a faeces tank and an additional urine tank can also be designed to be smaller in total.
  • a combined faeces/urine tank with separate chambers is also possible and is smaller than a usual black water tank. This also brings with it space and weight advantages.
  • An additional inlet/outlet valve for urine drainage enables its separate drainage.
  • Additional cleaning agents are not absolutely necessary, but extensive cleaning still occurs Disinfection of the steamed surfaces including the killing of adhering germs, viruses and bacteria, and this without residues of cleaning agents (streaks, streaks) and without limescale deposits. Scalding from the hot dry steam can be ruled out because the dry steam flush is only triggered when the toilet lid is closed and the flushing process is controlled via the control unit of the vacuum toilet. Due to the lower fresh water consumption, the fresh water tank can be made smaller, which brings significant advantages in terms of installation space and weight.
  • the device for processing urine between the urine drain and the urine tank acts as an integrated intermediate urine tank, which makes an additional intermediate tank unnecessary and brings about further space advantages.
  • Separate struvite can be removed separately and further processed. Separated urine in the urine tank can be used as a valuable material, especially for fertilizer production.
  • the struvite obtained is odorless, free of drug residues and heavy metals and can therefore also be used as fertilizer. Overall, it is a matter of raw material recovery via struvite precipitation in the sense of the circular economy.
  • Feces from the faeces tank can also be treated in a bioreactor, which further increases the disposal intervals (example bioreactor from Protec
  • Fig. 1 shows schematically the structure of a vacuum toilet of the prior art
  • Fig. 2 shows schematically the structure of a vacuum toilet according to the invention, which is designed as a separation toilet
  • Fig. 3 shows schematically the structure of a vacuum toilet from Fig. 2 with an additional processing device for urine
  • FIG. 4 shows schematically an embodiment of a toilet bowl of a vacuum toilet according to the invention in relation to its properties as a separation toilet
  • Fig. 5 shows a detailed section of the toilet bowl from Fig. 4,
  • Fig. 6 shows the urine preparation device schematically in detail
  • FIG. 7 shows schematically an embodiment of a toilet bowl of a vacuum toilet according to the invention in relation to the flushing system with dry steam
  • Fig. 8 shows a detailed section from Fig. 7,
  • Fig. 9 shows a detailed section from Fig. 7,
  • Fig. 11 shows a detailed section from Fig. 7,
  • Fig. 12 shows a detailed section from Fig. 7,
  • Fig. 13 shows a detailed section from Fig. 7,
  • FIG. 14 shows schematically an embodiment of a sealing arrangement of a vacuum toilet according to the invention
  • Fig. 15 shows a detailed section of the sealing arrangement from FIG. 14.
  • Fig. 1 shows the structure of a prior art vacuum toilet schematically to explain how it works.
  • a toilet bowl 1 into which water nozzles 7 are integrated for flushing with water from a flushing water tank 34.
  • the water nozzles 7 are fluidly connected to the rinse water tank 34, usually filled with fresh or gray water, here via a pipeline 12.
  • a pump 37 is arranged between the water nozzles 7 and the flushing water tank 34 in order to convey the water from the flushing water tank 34 to the nozzles and to put it under pressure in order to expel the water from the water nozzles 7 under pressure and thus flush the toilet bowl 1.
  • a cleaning/disinfectant tank 36 is provided here, which is integrated into the flushing line via a metering device 39 between the pump 37 and the water nozzles 7.
  • a wastewater drain at the lowest point of the toilet bowl 1, which can also be referred to as a drain, and leads to a wastewater tank 35.
  • a vacuum unit comprising an intermediate container 42, an inlet valve 40 between the outlet of the toilet bowl 1 and the intermediate container 42 and an outlet valve 41 between the intermediate container 42 and the wastewater container 35 and a vacuum device 38, for example a vacuum pump or an ejector, which is included is connected to the intermediate container 42 in order to generate a negative pressure in the intermediate container 42.
  • a negative pressure is first created in the intermediate container 42 with the valves 40 and 41 closed. builds. If only the inlet valve 40 is then opened, the toilet 1 is “suctioned” and the wastewater is transported into the intermediate container 42. After closing the inlet valve 40, an overpressure can be generated in the intermediate container 42 by means of the vacuum device 38 and then only the outlet valve 41 can be opened This transports the contents of the intermediate container 42 into the waste water tank 35.
  • the valves are controlled by a control unit (not shown). The control unit also controls the supply of flushing water to the toilet bowl 1 and the vacuum device 38.
  • FIG. 2 shows the wastewater line of a vacuum toilet according to the invention.
  • the vacuum toilet in turn comprises a toilet bowl 1 and a vacuum unit connected to it. However, it is designed as a separate toilet with separate drains for urine 11 and faeces 10.
  • the feces drain 10 is connected to the vacuum unit, which in turn comprises an intermediate container 42, an inlet valve 40 between the fecal drain 10 and the intermediate container 42 and an outlet valve 41 between the intermediate container 42 and a feces tank 44 and a vacuum device 38.
  • the pipeline opens from the intermediate container 42 into a faeces tank 44, which, in comparison to the wastewater container of a conventional vacuum toilet according to FIG. 1 can be significantly smaller because it has to have less absorption capacity due to the separate drains for urine 11 and for feces 10. This advantage can be increased again by flushing the toilet bowl 1 with dry steam, since it then only has to absorb feces with a significantly smaller amount of flushing water.
  • the vacuum toilet is designed here as a sitting toilet, but can in principle also be designed as a squatting toilet with a corresponding toilet bowl instead of the toilet. latte bowl 1 . This is even possible as a separating toilet with separate drains for urine and faeces. Dry steam flushing is preferably reserved for a toilet bowl as it can be closed with a toilet lid.
  • Urine is discharged from the toilet bowl 1 via the drain 11 to a urine tank 43, separately from an emptying process via the drain for feces 10 using the vacuum unit.
  • a shut-off device 45 for example a pinch valve, is arranged between the urine discharge line 11 of the toilet bowl 1 and the urine tank 43. Both emptying processes can be controlled by a common control unit.
  • FIG. 3 Compared to the embodiment of FIG. 2 has the design of FIG. 3 a processing device 46 for urine, which is arranged between the drain 11 for urine and the urine tank 43 and is fluidly connected on the input and output sides by means of pipes and valves 45.
  • the processing device 46 for urine is shown in FIG. 6 described again in more detail.
  • a dry steam generator 6 for example a boiler with a heating coil, is connected to a fresh water tank 47, which can be significantly smaller compared to a flushing water tank of a conventional vacuum toilet. Dry steam generated is directed to a flushing nozzle 2 and released from it into the toilet bowl 1.
  • a water nozzle can be provided and connected to the fresh water tank in order to release a small amount of water to close the drainage lines against odors after the faeces drain 10 and/or the urine drain 10 has been emptied.
  • FIGs. 4 and Fig. 5 is an example of an embodiment of the toilet bowl 1 of the vacuum toilet with separate drains for feces 10 and urine 33, whereby the Drainage for feces 10 is arranged at the lowest point of the toilet bowl 1.
  • Fig. 4 and Fig. 5 are described together below.
  • the toilet bowl 1 includes an upper part 23 and a lower part 24. Both the upper and lower parts 23 and 24 are made here as two shells made of a metal or a metal alloy, for example manufactured separately as a metal pressed or deep-drawn part and welded together.
  • the upper part 23 has the shape of a positively curved shell that is open on both sides.
  • a lower section 30 of the upper part 23 has a circumferential widening 25 that is open at the bottom.
  • a diameter of the upper part 23 in the lower section 30 is larger than the diameter of an upper section 31 of the lower part 24.
  • the lower part 24 is completely enclosed in the area of its upper section 31 by the upper part 23 in the area of its lower section 30 .
  • the upper part 23 and lower part 24 of the toilet bowl 1 together form the inner wall 20 of the toilet bowl 1 and thus delimit a space for collecting excretions.
  • an opening 11 for draining the urine is arranged between the upper part 23 and the lower part 24.
  • the circumferential opening 11 thus extends over 360° of the entire diameter of the toilet bowl 1, in particular in a lower third of the toilet bowl 1.
  • the circumferential widening 25 of the upper part 23 has a continuously running curve. dung 26, which is shaped so that urine that hits and runs down on the upper part 23 of the toilet bowl 1 is drained by gravity using the surface tension over the curve 26 of the circumferential widening 25 into the circumferential opening 11.
  • the drainage channel 28 is formed here by a collar or brim formed on or off the lower part 24.
  • the lower part 24 has a fold 29 in the upper section. Adjacent to this is the projection, which forms the collecting gutter 28, so that the lower part 23 has a continuous wall from the inside of the toilet bowl 1 over the fold 29 to the collecting gutter 28.
  • the upper part 23 also has a continuous wall from the inside of the toilet bowl 1 over the curve 26 of the circumferential widening 25 to behind the enclosed upper section 31 of the lower part 24, which opens into the circumferential collecting channel 28.
  • a weld seam 32, along which the upper part 23 is materially connected to the lower part 24, is located in the area of the collecting channel 28 in this exemplary embodiment. In the area of the circumferential opening 11 there is therefore an overlap between the upper and lower parts 23 and 24 of the toilet bowl 1.
  • the inner wall 20 of the toilet bowl 1 has a relatively small recess 27. This offset between the upper and lower shells, in the area of the circumferential opening 11, is These can hardly be seen visually from above and are also good against ev. Faecal contamination protected.
  • a water nozzle 7 is arranged inside the toilet bowl 1 and is designed and aligned accordingly.
  • Fig. 6 now shows an exemplary embodiment of a processing device 46 for urine in cross-section and longitudinal section.
  • the processing device 46 has a housing 48 with a urine inlet 49 and an electrical connection 50.
  • the urine inlet 49 of the processing device 46 is as shown in FIG. 3 sketches, with the discharge for urine 11 of the toilet bowl 1, optionally connected in terms of flow via the shut-off device 45, and receives the urine caught in the toilet bowl 1 and drained from it.
  • the processing device 46 acts as an intermediate tank.
  • the housing 48 has an outlet 51, which is optionally connected to a urine tank via a further shut-off device.
  • the outlet 51 is arranged at a lowest point of the housing 48. The struvite precipitates collect above this and can be removed through the outlet 51.
  • the outlet 51 Opposite the outlet 51 is a screw cap 52 with a further electrical connection 53 and with a pressure line 54 for supplying compressed air into the housing 48, for example to empty the housing, or to put the housing 48 under pressure, for example to suck in urine .
  • a sacrificial anode 55 is connected to the screw cap 52 and projects into the reactor space of the housing 48.
  • the sacrificial anode 55 in particular a magnesium rod, is electrically connected to the electrical connection 53 of the screw cap 52. This in turn is connected to the plus pole of a direct current source.
  • the magnesium rod is a wear and tear part and must be renewed at periodic intervals.
  • the housing 48 of the processing device 46 itself is connected to the negative pole of the direct current source and serves as a cathode.
  • Urine is sucked into the processing device 46 using a partial vacuum and struvite precipitation from the urine is brought about by electrochemical means. At the same time, any germs that may be present are largely killed by electrolysis. Struvite collects at the bottom of the processing device 46 and is transported further into the urine tank in the next process step using excess pressure. The struvite precipitates are not a problem in the urine tank because they do not dry out and collect on the bottom of the container.
  • FIG. 7 to Fig. 15 now describe an exemplary embodiment of a flushing system of a vacuum toilet according to the invention. Some of the figures concern sections or details, which is why they are partly described together below.
  • the toilet bowl 1 can be closed using a toilet lid 3.
  • the toilet lid 3 has at least one flushing nozzle 2, here integrated into the toilet lid 3, which in this exemplary embodiment has several nozzle openings 22.
  • a dry steam generator 6 is fluidly connected to the at least one rinsing nozzle 2 by means of a high-pressure hose 9 in order to guide dry steam generated by the dry steam generator 6 to the at least one rinsing nozzle 2.
  • a control unit can be provided for controlling or regulating the flushing process of the toilet, which is not shown for reasons of clarity.
  • the control unit can be designed to also control or regulate the vacuum unit.
  • the at least one flushing nozzle 2 is arranged centrally in the toilet lid 3.
  • Dry steam generated in the dry steam generator in particular with a temperature between 160 ° C and 190 ° C and a pressure between 8 bar and 10 bar, is directed to at least one flushing nozzle 2 when the flushing function is triggered and by means of the at least one flushing nozzle 2 to flush the toilet bowl 1 delivered into this.
  • This is here hingedly attached to the toilet bowl 1 in the rear area by means of a swivel joint 18. It can have a motor-driven locking mechanism which, when open, automatically closes the toilet lid 3 when the flushing function is triggered.
  • the motor-driven locking mechanism can also be controlled or regulated by means of a control unit.
  • the vacuum toilet can have sensors for detecting the closed state of the toilet lid 3, which are not detailed here, and which are connected to the control unit for signaling purposes in order to provide recorded information about the closed state of the toilet lid 3 and transmit it to the control unit. Flushing with dry steam can therefore take place depending on the detected closed state of the toilet lid 3.
  • the vacuum toilet here has a water nozzle 7 which is integrated into the toilet bowl 1. It is connected to a rinse water tank, a fresh or gray water container, via a water-carrying pipe or hose line 12. This serves to close the outlets 10 and 11 for the faeces and urine after the faeces and urine have been drained away and after rinsing with dry steam. drain, fill it up with a minimum amount of water until it is odor-tight and close it (function of a siphon).
  • the water nozzle 7 each has one or more nozzle openings with different outlet angles in order to direct water specifically to the two outlet openings 10 and 11.
  • this water nozzle 7 can also be integrated into the toilet lid 3 as a separate line/connection unit, analogous to a line/connection unit 13 for dry steam flushing (details on this in Fig. 8 and Fig. 11).
  • the separate additional water nozzle 7 in the area of the upper edge of the toilet bowl 1 can then be omitted.
  • the water nozzle 7 is shown in Fig. 13 drawn again in more detail. It is arranged in the rear upper area of the toilet bowl 1 and projects into the toilet bowl 1 over the inner wall 20 of the toilet bowl 1. Their nozzle openings are designed and aligned in such a way that the water released is specifically delivered to the outlets of the drainage lines for urine 11 and feces 10, which is indicated by the arrows.
  • Fig. 8 and Fig. 11 show a possible embodiment of a line/connection unit 13 for dry steam rinsing.
  • the flushing nozzle 2 which is shown in Fig. 12 is sketched in detail, is screwed into the toilet lid 3 by means of an external thread 16 with the interposition of a flat ring seal 17, in which according to FIG. 8 that in Fig. 11 shown line/connection unit 13 is embedded.
  • This has a correspondingly complementary internal thread 15.
  • the line/connection unit 13 can be made of stainless steel and has a coupling connection 14 in the area of the rear swivel joint 18 of the toilet lid 3 for connecting the high-pressure hose 9.
  • the line/connection unit 13 is cast with the toilet lid 3 or, depending on the manufacturing process, overmolded as an insert.
  • a thermal insulation 21 can be provided between the line/connection unit 13 and the toilet lid 3, which is the line/connection unit 13 surrounds and insulates it from the toilet lid 3.
  • the hose guide is designed in such a way that the opening and closing movements of the toilet lid 3 over a swivel angle range of approx. 90° is possible without damage or risk of kinking of the high-pressure hose 9, as shown in Fig. 9 indicated.
  • the coupling connection 14 can be located behind a panel 19 or under the edge of the toilet bowl 1 and is therefore not accessible.
  • Fig. 10 shows an alternative arrangement of the coupling connection 14 and an associated routing of the high-pressure hose 9. Shown in dashed lines in Fig. 10 a completely closed toilet lid 3 opened at a 90 ° angle to the edge of the toilet bowl 1.
  • the toilet lid 3 can be sealed against the toilet bowl 1 and/or against a toilet seat 4 against escaping dry steam. Further details on sealing can be found in the following figures. 14 and 15 shown.
  • a sealing arrangement is shown.
  • circumferential high-temperature-resistant seals 5 which are made, for example, from a silicone material.
  • both the toilet lid 3 has a circumferential seal 5 and a toilet seat 4 arranged between the toilet lid 3 and the toilet bowl 1.
  • the seals 5 are arranged on the one hand between the toilet seat 4 and the toilet bowl 1 and on the other hand between the toilet seat 4 and the toilet lid 3 and on the toilet lid 3 or attached in particular releasably to the toilet seat 4.
  • the seals 5 are designed here as hollow chamber profile seals because they can be easily compressed.
  • the hollow chamber profile seals are each additionally designed as a lip seal and advantageously have no joint (endless seal) or a glued joint.
  • the seals 5 here have a molded-on receiving bead 8, which fits the counter profile in the toilet lid 3 and the toilet seat 4 (dovetail cross-section).
  • the seals 5 are designed as wearing parts and can therefore be easily replaced.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vakuumtoilette für ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben der Vakuumtoilette, die als Trenntoilette mit separaten Ableitungen (10, 11) für Fäkalien und Urin ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Vakuum-Trenntoilette für ein Fahrzeug
Die Erfindung betri f ft eine Vakuumtoilette für ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben der Vakuumtoilette .
Vakuumtoiletten sind komplexe Systeme , die ein Absaugen von Schwarzwasser (Körperausscheidungen, Toilettenpapier, Spülwasser ) mittels Unterdrucks mit einem stark reduzierten Anteil an Spülwasser im Vergleich zu einer normalen Spültoilette ermöglichen . Vakuumtoiletten kommen hauptsächlich dort zum Einsatz , wo die Toilette nicht an ein öf fentliches Kanalisationsnetz angeschlossen werden kann, wie z . B . in Fahrzeugen wie Züge , Flugzeuge oder Schi f fe . Gattungsgemäße Vakuumtoiletten sind entsprechend aus Schienenfahrzeugen oder Flugzeugen des Personenverkehrs bekannt .
Auch sogenannte Separations- oder Trenntoiletten sind beispielsweise aus der WO 92 / 19824 Al bereits bekannt . Dort werden voneinander getrennte Becken zum Auf fangen von Urin und anderen Fäkalien bereitgestellt . Die JP 4 051404 B lehrt einen in einer Toilettenschüssel angeordneten Schlitz zum Auffangen des Urins .
Eine weitere Trenntoilette zeigt die WO 2014 / 022873 A2 . Auf https : / / www . urinetrap . com/ sind weitere Details dieser Trenntoilette ( englisch NoMix Toilet ) zum Zeitpunkt dieser Anmeldung abrufbar . Urin wird unter Ausnutzung der Oberflächenspannung in einen getrennten Ablauf - die Urinfalle - ableitet und so vom Rest , insbesondere von Fäkalien oder anderen Feststof fen, separiert . Der Abfluss von Urin erfolgt schwerkraftgetrieben über die Urinfalle , während Spülwasser größtenteils in die Kanalisation gelangt , da es aufgrund der speziellen Formgebung der Toilette und aufgrund des Drucks , mit welchem es in die Toilette abgegeben wird, über die Urinfalle überschießt . Da hochkonzentrierter frischer Urin eine instabile Lösung ist, wird der darin enthaltene Harnstoff (CH4N2O) , bereits in dem Leitungssystem abgebaut. Die Folge sind Ausfällungen aus Kalzium, Phosphat und Magnesium, welche die Urinleitungen verstopfen können. Die Ausfällungen sind auf die Hydrolyse, also einer Spaltung einer chemischen Verbindung durch Reaktion mit Wasser, des im Urin enthaltenen Harnstoffs zurückzuführen. Zudem können Mikroorganismen, die in der Toilette und den Urinleitungen vorkommen können, den Harnstoff zu Ammoniak (NH3) und Kohlensäure (C02) umwandeln, wodurch der pH-Wert des Urins bis auf Werte um 9 steigt, was wiederrum zu einer Übersättigung mehrerer Mineralien führt, die schließlich ausfällen. Hauptsächlich ist dies Struvit (MgNH4PO4 • 6H2O) und Hydroxylapatit (Cas (PO4) 3OH) . Diese Ausfällungen verstopfen Leitungen. In einem Sammeltank für Urin sind sie hingegen unproblematisch, weil sie dort nicht austrocknen und sich deshalb nicht verfestigen können.
Nun sind mehrere Methoden zur Struvitausf ällung bekannt geworden. Struvit bildet sich spontan, sobald man dem Urin Magnesium in Form von Magnesiumoxid (MgO) oder Magnesiumchlorid (MgC12) zufügt. Nachteilig ist, dass hier Zusatzstoffe erforderlich sind, und die Struvitausf ällung abhängig vom pH-Wert und der Urinkonzentration ist. Ein vom Fraunhofer Institut unter dem Markennamen ePhos entwickeltes Verfahren nutzt zur Rückgewinnung von Ammonium (NH4+) und Phosphat (PO43-) aus Abwasser eine Elektrolysezelle. Die umfasst eine Anode aus Magnesium und eine Kathode. Durch die kathodische Reduktion findet eine Wasserspaltung statt: Hydroxid-Ionen (OH-) werden gebildet, während Wasserstoff (H2) frei wird. An der Anode findet eine Oxidation statt: Magnesiumionen reagieren mit dem im Wasser enthaltenen Phosphat und Ammonium zu Struvit. Ein Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass keine Chemikalien wie Magnesiumchlorid (MgC12) oder Natriumhydroxid (NaOH) zugesetzt werden und es wird nur wenig Energie verbraucht.
Mit Trockendampf arbeitende Reinigungsgeräte mit Trockendampfgeneratoren sind ebenfalls bekannt, beispielsweise von der Firma MediCleanTEC ( folgende URL zur Produktwebsite am Tag dieser Anmeldung abrufbar : https : / /medicleantec . com/ ) .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , eine verbesserte Vakuumtoilette für ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen .
Gelöst wird die Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche . Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche wieder .
Eine erfindungsgemäße Vakuumtoilette für ein Fahrzeug ist als Trenntoilette mit separaten Ableitungen für Fäkalien und Urin ausgebildet . Die Vakuumtoilette kann dabei als sogenannte Sitztoilette ausgebildet sein und eine entsprechend ausgebildete Toilettenschüssel aufweisen oder sie kann als Hocktoilette ausgebildet sein mit einem entsprechenden Toilettenbecken . Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, insbesondere ein Luft- , Wasser- oder Landfahrzeug, beispielsweise ein Schienenfahrzeug, insbesondere des öf fentlichen Personenverkehrs , umfasst wenigstens eine erfindungsgemäße Vakuumtoilette .
Gemäß einer ersten Weiterbildung ist die Vakuumtoilette als Sitztoilette ausgebildet und umfasst eine Toilettenschüssel , wobei die Ableitung für Fäkalien am tiefsten Punkt der Toilettenschüssel angeordnet sind und die Toilettenschüssel einen oberen und einen unteren Teil aufweist und zwischen dem oberen und unteren Teil umlaufend eine Öf fnung zur Ableitung des Urins angeordnet ist .
Die Toilettenschüssel ist sowohl für die stehende als auch die sitzende Nutzung geeignet ausgebildet und kann auch als Leibstuhl bezeichnet werden . Sie ist schüssel förmig mit einer inneren Wandung zum Auf fangen und Ableiten von Ausscheidungen ausgeformt . Die innere Wandung ist mit einer umlaufenden Öf fnung zur Ableitung des Urins versehen . Die umlaufende Öf fnung kann auch als umlaufende Urinfalle bezeichnet werden . Sie kann relativ schmal ausgebildet sein, der Abstand der inneren Wandung des oberen Teils zur inneren Wandung des unteren Teils ist also relativ klein .
Die umlaufende Öf fnung verläuft über 360 ° der inneren Wandung der Toilettenschüssel . Sie verläuft insbesondere in einer im Wesentlichen hori zontalen Ebenen über die gesamte innere Wandung . Diese Ebene , welche von der umlaufenden Öf fnung in der Toilettenschüssel aufgespannt wird, kann auch leicht geneigt sein . Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist die umlaufende Öf fnung zur Ableitung des Urins zwischen oberem und unterem Teil im unteren Drittel der Toilettenschüssel angeordnet .
Durch die umlaufende Urinfalle wir der Urinstrahl unabhängig vom Auf tref fpunkt auf die innere Wandung des oberen Teils der Toilettenschüssel durch Reibungskräfte , laminar entlang der inneren Wandung des oberen Teils der Toilettenschüssel geführt und in die umlaufende Öf fnung geleitet . Von dort kann der so aufgefangene Urin mittels einer von der Ableitung für Fäkalien separaten Ableitung für Urin abgeleitet werden .
Nur der Urinstrahl , der zentral in die , insbesondere mittige , Ableitung für Fäkalien am tiefsten Punkt der Toilettenschüssel oder unterhalb der umlaufenden Urinfalle auf den unteren Teil der Toilettenschüssel auftri f ft , kann nicht separiert werden und wir deshalb über die Ableitung für die Fäkalien mit abgeleitet .
Weitergebildet ist der untere Teil zumindest teilweise vom oberen Teil umschlossen . Die innere Wandung des oberen Teils der Toilettenschüssel ist in einem unteren Abschnitt durchgehend zumindest teilweise bis hinter den unteren Teil der Toilettenschüssel geführt und umschließt diesen somit , insbesondere einen oberen Abschnitt des unteren Teils der Toilettenschüssel , umlaufend zumindest teilweise . Der obere Abschnitt des unteren Teils der Toilettenschüssel ragt also etwas in den oberen Teil der Toilettenschüssel hinein und im Bereich des Uberlapps umschließt der Obere den unteren Teil . Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung weist der obere Teil der Toilettenschüssel eine umlaufende Aufweitung im Bereich der umlaufenden Öf fnung der Toilettenschüssel auf , wobei der obere Teil den unteren Teil der Toilettenschüssel im Bereich der umlaufenden Aufweitung umschließt . Die umlaufende Aufweitung ist also im unteren Abschnitt des oberen Teils der Toilettenschüssel angeordnet . Somit kann der obere Abschnitt des unteren Teils der Toilettenschüssel in den oberen Teil der Toilettenschüssel hineinragen, wodurch er vom oberen Teil umlaufend umschlossen wird, frei von einem Vorsprung des unteren Teils zum oberen Teil bzw . frei von einem Versatz nach Innen im Verlauf der inneren Wandung der Toilettenschüssel vom oberen zum unteren Teil hin im Bereich der umlaufenden Öf fnung . Die relativ schmale umlaufende Öf fnung könnte somit auch als Schlitz von einem Benutzer wahrgenommen werden .
Auf den oberen Teil der Toilettenschüssel auf tref fender Urin wird schwerkraftgetrieben unter Ausnutzung der Oberflächenspannung über den oberen Teil der Toilettenschüssel in die umlaufende Öf fnung abgeleitet . Hierzu kann die umlaufende Aufweitung des oberen Teils der Toilettenschüssel gemäß einer weiteren Weiterbildung mit einer stetig verlaufenden Rundung ausgebildet sein, die so bemessen ist , dass am oberen Teil der Toilettenschüssel auf tref fender und herablaufender Urin oder andere Flüssigkeiten vorgegebener Dichte und Oberflächenspannung schwerkraftgetrieben unter Ausnutzung der Oberflächenspannung über die Rundung der umlaufenden Aufweitung in die umlaufende Öf fnung abgeleitet wird . Die Rundung könnte als Ablauf rundung bezeichnet werden, die Aufweitung auch als Ausbuchtung . Durch die Rundung wird der abgeleitete Urin hinter den Überlapp zwischen dem oberen und dem unteren Teil der Toilettenschüssel geführt , dort gegebenenfalls aufgefangen und ist somit separat von den Fäkalien abführbar . Die umlaufende Öf fnung könnte auch als Einlauföf fnung bezeichnet werden . Gemäß einer weiteren Weiterbildung weist die Toilettenschüssel einen Rücksprung ihrer inneren Wandung vom oberen Teil zum unteren Teil hin im Bereich der umlaufenden Öf fnung auf . Durch diesen Rücksprung zwischen dem oberen und unteren Teil der Toilettenschüssel im Bereich der umlaufenden Öf fnung, ist diese vom oberen Teil optisch überdeckt und für einen Nutzer visuell kaum von oben sichtbar und zudem gut gegen eventuelle Kontamination durch Fäkalien geschützt .
Gemäß einer weiteren Weiterbildung weist die Toilettenschüssel eine umlaufende Auf fangrinne für Urin auf , die unterhalb der umlaufenden Öf fnung angeordnet ist . Die Auf fangrinne ist somit zwischen dem den unteren Teil umschließenden unteren Abschnitt des oberen Teils der Toilettenschüssel und dem oberen Abschnitt des unteren Teils der Toilettenschüssel und somit außerhalb der Inneren Wandung der Toilettenschüssel angeordnet . Durch die umlaufende Urinfalle wird der Urinstrahl unabhängig vom Auf tref fpunkt auf die innere Wandung des oberen Teils der Toilettenschüssel durch Reibungskräfte , laminar entlang der inneren Wandung des oberen Teils der Toilettenschüssel geführt und über die Ablauf rundung in die Auffangrinne der Urinfalle geleitet und dort aufgefangen .
Ein Urinablauf kann weitergebildet an einem tiefsten Punkt der Auf fangrinne angeordnet sein, um den auf gefangenen Urin abzuleiten .
Gemäß einer vorteilhaften Aus führungs form kann der obere Teil der Toilettenschüssel in die Ablaufrinne münden bzw . in diese übergehen .
Weitergebildet sind der obere und untere Teil der Toilettenschüssel als zwei separat gefertigte Schalen ausgebildet . Diese sind insbesondere zur Toilettenschüssel zusammengefügt . Weitergebildet sind der obere und untere Teil der Toilettenschüssel im Bereich der Auf fangrinne miteinander verbunden, insbesondere stof f schlüssig miteinander verbunden . Umfassen der obere und der untere Teil der Toilettenschüssel ein Me- tall oder eine Metalllegierung, wie in einer weiteren Weiterbildung der Erfindung oder sind sie insbesondere aus Metall oder einer Metalllegierung, insbesondere aus nichtrostendem Edelstahl , hergestellt oder bestehen überwiegend aus einem Metall oder einer Metalllegierung, so können sie beispielsweise miteinander verschweißt sein, beispielsweise im Bereich der Auf fangrinne mit einer umlaufenden Schweißnaht verbunden sein .
In einfacher Weise sind der obere und untere Teil der Toilettenschüssel als Metalldrück- oder -tief ziehteil gefertigt .
Somit kann die Toilettenschüssel relativ einfach in ein Gesamtsystem einer Vakuumtoilette integriert werden, welche insbesondere aus weiteren um die Toilettenschüssel angeordneten Bauteilen besteht . Die Toilettenschüssel kann alternativ auch aus anderen Werkstof fen, wie z . B . Sanitärkeramik hergestellt sein .
Gemäß einer weiteren Weiterbildung weist der untere Teil der Toilettenschüssel , insbesondere der obere Abschnitt des unteren Teils der Toilettenschüssel , im Bereich der umlaufenden Öf fnung einen umlaufenden Fal z auf .
Die Wandung des unteren Teils ist umgefal zt und weist somit eine nach innen, in die Toilettenschüssel weisende Wandung auf - die innere Wandung - als auch, auf der anderen Seite des Fal zes , eine nach außen weisende Wandung auf , welche beispielsweise in die Auf fangrinne mündet bzw . in diese übergeht . Die Wandung ist somit durchgehend und kann stetig verlaufen .
Das Prinzip der Urin-Trennung funktioniert gemäß der Erfindung mit umlaufender Urinfalle sowohl in der sitzenden als auch der stehenden Position des Nutzers der Vakuumtoilette . Eine Kontamination des Urins mit den Fäkalien wird somit effektiv und bestmöglich ausgeschlossen . Die Trennung erfolgt dabei passiv, also ohne zusätzliche , insbesondere bewegte , Teile und ohne zusätzliche Energie . Das Grundprinzip ist für verschiedene Aus führungen adaptierbar . So auch entsprechend als Vakuumtoilette , da die Toilettenschüssel gut in bisher bestehende Vakuumtoiletten-Systeme mit Wasserspülung integrierbar ist . Dadurch ist auch ein geringerer Wasserverbrauch gegenüber normalen NoMix-Spültoiletten erzielbar . Anstelle eines relativ großen Abwassertanks sind nun vielmehr zwei kleinere Urin- und Fäzes-Tanks vorzusehen oder ein kombinierter Urin- und Fäzes-Tank mit zwei getrennten Kammern, die vom Bauraum kleiner als ein herkömmlicher Abwassertank ausgebildet sein können . Die Bauraumnachteile der Toilettenschüssel gegenüber bekannten Vakuumtoiletten mit Wasserspülung sind hiergegen unwesentlich . Damit einhergehend sind auch Gewichtsersparnisse , insbesondere bei Verwendung in Fahrzeugen, verbunden . Der separat aufgefangene Urin ist als Wertstof f , z . B . für die Düngemittelproduktion verwendbar .
Gemäß einer weiteren Weiterbildung weist die Vakuumtoilette einen Urin-Tank und einen vom Urin-Tank getrennten Fäzes-Tank auf , wobei der Urin-Tank mit der Ableitung für Urin strömungstechnisch, insbesondere mittels einer Rohrleitung mittelbar oder unmittelbar, verbunden ist und wobei der Fäzes- Tank mit der Ableitung für Fäkalien strömungstechnisch, insbesondere mittels einer Rohrleitung mittelbar oder unmittelbar, verbunden ist . Der Fäzes-Tank kann im Vergleich zu einem Abwassertank einer herkömmlichen Vakuumtoilette klein ausgebildet sein .
Weitergebildet umfasst die Vakuumtoilette wenigstens ein Absperrorgan, insbesondere ein Ein-/Auslassventil , beispielsweise einen Schieber oder ein Quetschventil , welches zwischen der Ableitung für Urin und dem Urin-Tank angeordnet ist , um die Ableitung von Urin aus der Toilettenschüssel in den Urin- Tank über die Ableitung für Urin zu steuern oder zu regeln, wobei zumindest zwischen der Ableitung für Fäkalien und dem Fäzes-Tank eine Vakuumeinheit angeordnet ist . Die Vakuumeinheit umfasst insbesondere wenigstens einen Zwischenbehälter, ein Einlassventil zwischen der Ableitung für Fäkalien und dem Zwischenbehälter und ein Auslassventil zwischen dem Zwischenbehälter und dem Fäzes-Tank sowie eine Unterdruckvorrichtung, beispielsweise eine Unterdruckpumpe oder ein Ej ektor, die mit dem Zwischenbehälter verbunden ist , um einen Unterdrück im Zwischenbehälter zu erzeugen . Im Vergleich zu einer herkömmlichen Vakuumtoilette sind zusätzliche Ein-/Auslassventile im Urinstrang angeordnet .
Weitergebildet umfasst die Vakuumtoilette eine Steuerungseinheit , welche geeignet ausgebildet ist zumindest das Absperrorgan und die Vakuumeinheit zu steuern, insbesondere die Öf f- nungs- und Schließbewegung des Absperrorgans sowie des Einlassventils und des Auslassventils der Vakuumeinheit zu regeln . Darüber hinaus kann die Steuerungseinheit ausgebildet sein, die Unterdruckvorrichtung der Vakuumeinheit zu steuern oder zu regeln .
Urin wird nicht zwingend aus der Ableitung für Urin mittels der Vakuumeinheit abgesaugt , kann aber optional ebenfalls daran angeschlossen sein .
Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung umfasst die Vakuumtoilette wenigstens einen Trockendampfgenerator, der mit wenigstens einer Spüldüse in oder an der Toilettenschüssel verbunden ist , um mittels des Trockendampfgenerators erzeugten Trockendampf zur Spüldüse zu leiten und wobei die wenigstens eine Spüldüse ausgebildet ist , die Toilettenschüssel mit Trockendampf zu spülen . Die wenigstens eine Spüldüse ist insbesondere druck- und temperaturbeständig ausgebildet und weist vorteilhaft eine geeignete Düsenform zur Verteilung des Trockendampfs in der Toilettenschüssel auf .
Trockendampf wird in dem Trockendampfgenerator erzeugt , welcher nach dem Prinzip eines miniaturisierten Heißdampfboilers arbeiten kann . Der Trockendampfgenerator ist integraler Bestandteil der Vakuumtoilette und kann, sofern es der Bauraum zulässt , als eine Baueinheit mit der Toilettenschüssel ausgebildet sein . Er kann aber auch getrennt von dieser, als sepa- rate Einheit , in der Nähe angeordnet werden . Der Trockendampf hat insbesondere eine Temperatur zwischen 160 bis 190 ° C bei einem Druck von ca . 8- 10 bar .
Erhitzt wird zugeführtes Wasser im Trockendampfgenerator beispielsweise über elektrische Hei zwendeln . Der Boiler ( Druckbehälter ) ist ein Edelstahlbehälter, mit Zulauf-/ und Absperrventilen, welche über eine Steuerungseinheit angesprochen werden . Wird die Spül funktion ausgelöst , öf fnet sich das Absperrventil und entlässt den Trockendampf mit hohem Druck und Temperatur, welcher dann über die wenigstens eine Spüldüse in die Toilettenschüssel abgegeben wird .
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vakuumtoilette einen Toilettendeckel zum Verschluss der Toilettenschüssel auf , welcher die wenigstens eine Spüldüse umfasst . Der Toilettendeckel kann klappbar an oder im Bereich der Toilettenschüssel angeordnet sein, und gibt in einem of fenen Zustand die Toilettenschüssel zur Benutzung frei und verschließt die Toilettenschüssel in einem geschlossenen Zustand . Die wenigstens eine Spüldüse ist in oder an dem, insbesondere klappbaren, Toilettendeckel der Vakuumtoilette zum Verschluss der Toilettenschüssel , insbesondere zentral angeordnet , d . h . wenigstens eine Spüldüse ist im oder am Toilettendeckel angeordnet . Es können j edoch noch weitere Spüldüsen vorgesehen sein, die in oder an der Toilettenschüssel angeordnet sind . Auch mehrere Spüldüsen im oder am Toilettendeckel , insbesondere gleichmäßig, insbesondere um eine Mitte des Toilettendeckels , verteilt , sind denkbar .
Eine weitere Weiterbildung sieht vor, dass die wenigstens eine Spüldüse zentral in oder an dem Toilettendeckel angeordnet ist und mehrere Düsenöf fnungen aufweist . Die Düsenöf fnungen sind dabei insbesondere ausgebildet und ausgerichtet , alle wesentlichen Spülbereiche der Toilettenschüssel abzudecken, d . h . den durch die Düsenöf fnungen abgegebenen Trockendampf , bei vorgegebenem Druck, in der Toilettenschüssel vorgegeben zu verteilen . Neben einer Spüldüse mit mehreren Düsenöf fnun- gen gelten auch mehrere Spüldüsen mit j eweils einer oder mehrerer Düsenöf fnungen als mit umfasst .
Eine weitergebildete Vakuumtoilette umfasst eine Steuerungseinheit zur Steuerung der Trockendampfspülung . Diese ist geeignet ausgebildet zum Steuern oder Regeln des Trockendampfgenerators , zum Öf fnen und Schließen von Ventilen, insbesondere zur gesteuerten bzw . geregelten Zuleitung von erzeugtem Trockendampf vom Trockendampfgenerator zur wenigstens einen Spüldüse , sowie gegebenenfalls zum Steuern oder Regeln von weiteren Funktionen der Vakuumtoilette , insbesondere in Abhängigkeit eines Signals zur Auslösung der Spül funktion, beispielsweise durch ein manuell vom Benutzer zu betätigender bzw . betätigter Spültaster oder automatisiert über ein anderweitiges Signal zur Auslösung der Spül funktion ( Zeit , Schließen einer Tür einer Sanitärzelle , in welcher die Toilettenschüssel der Vakuumtoilette angeordnet ist , zentrale Fahrzeugsteuerung, Sprachsteuerung etc . ) . Vorteilhaft weist die Vakuumtoilette eine Steuerungseinheit zur Steuerung sämtlicher Funktionen auf .
Die Vakuumtoilette kann weitergebildet eine Vorrichtung zur Erfassung eines Schließ zustands des Toilettendeckels umfassen, welche mit der Steuerungseinheit verbunden ist , wobei die Steuerungseinheit ausgebildet ist zur Steuerung eines Spülvorgangs der Toilettenschüssel mit Trockendampf zumindest in Abhängigkeit vom erfassten Schließ zustand des Toilettendeckels , wobei insbesondere ein Spülvorgang nur erfolgt , wenn der Toilettendeckel geschlossen ist .
Als Vorrichtung zur Erfassung des Schließ zustands des Toilettendeckels können bekannte Sensoren, Messaufnehmer oder einfache Schalter als Signalgeber dienen, die mit der Steuerungseinheit signaltechnisch verbindbar sind zur Übertragung einer Information über den Schließ zustand des Toilettendeckels . Wie oben bereits ausgeführt , empfängt die Steuerungseinheit den erfassten Schließ zustand des Toilettendeckels , und steuert eine Trockendampfspülung, also einen Spülvorgang mit Trockendampf sowie gegebenenfalls weitere Funktionen der Vakuumtoilette , wie z . B . eine Spülung der Toilettenschüssel mit Wasser, in Abhängigkeit des erfassten Schließ zustand des Toilettendeckels . Vorteilhaft wird die Toilettenschüssel mit Trockendampf nur gespült , wenn der Toilettendeckel geschlossen ist und ein entsprechender Schließ zustand von der Vorrichtung zur Erfassung des Schließ zustands des Toilettendeckels erfasst und an die Steuerungseinheit signalisiert wurde .
Wie ebenfalls bereits ausgeführt , kann ein Spülvorgang insbesondere in zusätzlicher Abhängigkeit eines weiteren Signals zur Auslösung des Spülvorgangs erfolgen, beispielsweise durch Betätigung eines Spültasters .
Wird ein Spültaster gedrückt , der Toilettendeckel ist j edoch noch nicht geschlossen, kann der Spülvorgang mit Trockendampf nicht ausgelöst werden und es kann eine Meldung ausgegeben werden, dass der Toilettendeckel geschlossen werden muss .
Alternativ weist die Vakuumtoilette gemäß einer weiteren Weiterbildung einen, beispielsweise motorischen, Schließmechanismus für den Toilettendeckel auf . Dieser wird beispielsweise durch ein Signal zur Auslösung eines Spülvorgangs , beispielsweise eine Spültasterbetätigung, ausgelöst , z . B . mittels der Steuerungseinheit . Bei Betätigung eines Spültasters durch einen Benutzer oder durch ein anderes Signal zur Auslösung eines Spülvorgangs , beispielsweise von einer zentralen Fahrzeugsteuerung, wird der of fene Toilettendeckel automatisch mittels des Schließmechanismus ' geschlossen, insbesondere gesteuert bzw . geregelt durch die Steuerungseinheit , welche anschließend, also bei geschlossenem Toilettendeckel den Spülvorgang mit Trockendampf steuert bzw . regelt . Um ein Einklemmen von Personen oder Körperteilen zu verhindern, können entsprechende Sensoren vorgesehen und mit der Steuerungseinheit signaltechnisch verbunden sein . Gemäß einer weiteren Weiterbildung weist der Toilettendeckel zum Verschluss der Toilettenschüssel eine Dichtung auf , die zwischen dem Toilettendeckel und der Toilettenschüssel angeordnet ist , um bei geschlossenem Toilettendeckel die Toilettenschüssel gegen einen Austritt von Trockendampf während eines Spülvorgangs abzudichten . I st zwischen dem Toilettendeckel und der Toilettenschüssel eine , insbesondere klappbare , Toilettenbrille angeordnet , können entsprechende Dichtungen j eweils zwischen Toilettendeckel und Toilettenbrille und zwischen Toilettenbrille und Toilettenschüssel angeordnet sein .
Die Dichtungen dienen dazu, einen Austritt an Trockendampf aus der Toilettenschüssel während eines Spülvorgangs mit Trockendampf zu verhindern . Sie sind vorteilhaft hochtemperaturbeständig, beispielsweise aus einem Silikonwerkstof f hergestellt . Bevorzugt sind sie j eweils umlaufend in oder an einer Unterseite des Toilettendeckels und/oder der Toilettenbrille anordnet und komplementär zum Profil eines gegenüberliegenden Dichtungspartners , also insbesondere zum Profil einer Oberseite der Toilettenbrille und/oder eines oberen Rands der Toilettenschüssel ausgebildet . Sie können als Hohlkammerprofildichtung, beispielsweise mit einem Schwalbenschwanzquerschnitt , mit Enden wirkend als Lippendichtungen ausgeformt sein . Sie können als endloser Ring ( stoß frei ) hergestellt oder mit stof f schlüssig verbundenen, beispielsweise miteinander verklebten, Enden zu einem Ring geformt sein . Gemäß einer vorteilhaften Aus führungs form sind sie lösbar mit dem Toilettendeckel und/oder der Toilettenbrille verbunden und somit austauschbar . Sie weisen beispielsweise einen zu einer Ausnehmung im Toilettendeckel und/oder in der Toilettenbrille komplementären Aufnahmewulst auf , beispielsweise nehmen sie die Form einer Schwalbenschwanzdichtung an . Mittels des Auf- nahmewulsts ist die Dichtung leicht in den Toilettendeckel und/oder in die Toilettenbrille dicht einsetzbar und auch wieder entfernbar, da er mit der j eweiligen Ausnehmung einen Formschluss eingeht . Die Vakuumtoilette weist gemäß einer weiteren Weiterbildung zusätzliche Wasserdüsen zur Spülung der Toilettenschüssel mit Wasser auf , welche insbesondere in oder an der Toilettenschüssel angeordnet sind . Die Wasserdüsen dienen primär nicht einer Spülung im eigentlichen Sinn, sondern vielmehr dem Auffüllen eines Siphons mit Wasser und somit zum Verschließen des Abflusses der Toilettenschüssel gegenüber Gerüchen aus dem Abfluss . Es kann also lediglich eine vergleichsweise geringe Menge an Wasser in die Toilettenschüssel durch die Wasserdüsen abgegeben werden .
Die Wasserdüsen zur Spülung der Toilettenschüssel mit Wasser können ausgebildet und ausgerichtet sein, die separaten Ableitungen für Fäkalien und Urin unabhängig voneinander mit Wasser zu spülen .
Die Spülung einer herkömmlichen Vakuumtoilette ähnelt üblicherweise der eines normalen WCs mit Wasserspülung, allerdings mit stark verringertem Wasserverbrauch, da die Fäkalien nicht mittels des Frischwasserstroms durch das Siphon gespült werden, sondern mittels eines angelegten Vakuums , in einen Zwischenbehälter gesaugt und anschließend mit Druck in den Fäkalienbehälter befördert werden . Gesteuert wird dies über die Steuerungseinheit , welche Einzelelemente , wie Ventile , Tanks , Wasserdüsen etc . in der richtigen Reihenfolge ansteuert . Alle Elemente sind Bestandteil der gesamten, insbesondere einbaufertigen Vakuumtoilette . Die Wasserdüsen sind herkömmlicherweise umlaufend im oberen Drittel des Beckenrandes angeordnet . Die Wasserdüsen dienen dabei der weitgehenden Reinigung der Toilettenschüssel und dem Transport von Fäkalien, Papier und Urinfilmanhaftungen in den unteren Bereich der Toilettenschüssel . Eine Hygienisierung, durch Abtöten von Keimen, Bakterien und Viren wird dadurch nur unzureichend erreicht , da das Spülwasser normale Raumtemperatur aufweist . Eine intensivere Hygienisierung wird normalerweise durch zusätzliche , dem Spülwasserstrom beigemengte Chemikalien erreicht . Die erfindungsgemäße Vakuumtoilette weist dagegen bevorzugt eine geringe Anzahl an Wasserdüsen auf , da die Ableitung von Urin und Fäkalien separat erfolgt und zusätzlich die eigentliche Reinigung der Toilettenschüssel mittels Trockendampf erfolgen kann . Auch kann die Vakuumtoilette frei von einem Tank für chemische Desinf ektions- und/oder Reinigungsmitteln und frei von einer Dosiereinrichtung zur Beimengung von chemischen Desinf ektions- und/oder Reinigungsmitteln sein .
Neben der signi fikanten Reduzierung an chemischen Desinfekti- ons- und/oder Reinigungsmitteln geht mit der Nutzung der erfindungsgemäßen Vakuumtoilette eine wesentliche Verringerung des Spülwassers gegenüber einer herkömmlichen Vakuumtoilette mit Wasserspülung einher, bei gleichzeitiger Verbesserung der Reinigungswirkung durch Reduzierung von Keimen, Bakterien und Viren durch die große Hitze des Trockendampfs .
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungs form kann der Toilettendeckel eine integrierte Leitungs-/Anschlusseinheit , beispielsweise aus nichtrostendem Edelstahl , mit einem Anschlussgewinde für die wenigstens eine Spüldüse aufweisen . Er kann in einem hinteren Bereich eines Drehgelenks einen Schnellkupplungsanschluss für Hochdruckschlauch, beispielsweise aus Silikon, aufweisen, welcher mit dem Trockendampfgenerator verbunden ist , zur Zuführung von mittels des Trockendampfgenerators erzeugtem Trockendampf zur wenigstens einen Spüldüse . Die beschriebenen Elemente können als eine Einheit mit dem Toilettendeckel vergossen oder, j e nach Herstellungsverfahren, als Einlegeteil umspritzt sein .
Die Führung des Hochdruckschlauchs kann dabei so ausgeführt sein, dass die Öf fnungs- und Schließbewegungen des Toilettendeckels über einen Schwenkwinkelbereich von ca . 90 ° ohne Beschädigung oder Knickgefahr des Schlauches möglich ist . Der Schnellkupplungsanschluss kann wegen einer möglichen Vandalismus Gefahr hinter einer Verkleidung liegen und ist somit nicht zugänglich . Die wenigstens eine Spüldüse kann weitergebildet ausgebildet und ausgerichtet sein, die umlaufende Öf fnung zur Ableitung des Urins mit Trockendampf zu spülen . Natürlich können die wenigstens eine Spüldüse bzw . die Spüldüsen ausgebildet und ausgerichtet sein, die sogenannte Urinfalle zu spülen, aber insbesondere sind die wenigstens eine Spüldüse bzw . die Spüldüsen ausgebildet und ausgerichtet die Toilettenschüssel insgesamt und somit auch ein unteres Drittel der Toilettenschüssel unterhalb der umlaufenden Öf fnung mit Trockendampf und im Bereich der Ableitung für Fäkalien am tiefsten Punkt zu spülen .
Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung umfasst die Vakuumtoilette eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Urin umfasst , welche zwischen der Ableitung für Urin und dem Urin- Tank, insbesondere zwischen dem wenigstens einen Absperrorgan und dem Urin-Tank, angeordnet ist .
Weitergebildet weist die Vorrichtung zur Aufbereitung von Urin wenigstens eine Elektrolysezelle zur elektrochemischen Aus fällung von Struvit auf , insbesondere umfassend wenigstens eine Anode umfassend Magnesium .
Fürderhin kann die Vakuumtoilette gemäß einer weiteren Weiterbildung einen ersten Sensor zur Erfassung eines Füll zustands der Ableitung für Fäkalien umfassen, insbesondere zur Erfassung von Feststof fen wie Fäkalien, Papier etc . in der Ableitung für Fäkalien, welcher insbesondere im Bereich der Ableitung für Fäkalien der Toilettenschüssel angeordnet ist . Zusätzlich oder alternativ kann die Vakuumtoilette einen zweiten Sensor zur Erfassung eines Füll zustands der Ableitung für Urin umfassen, insbesondere zur Erfassung von Urin in der Ableitung für Urin, welcher insbesondere im Bereich der Ableitung für Urin der Toilettenschüssel angeordnet ist . Sensorsignale betref fend den oder die erfassten Füll zustände können an die Steuerungseinheit übermittelt werden, welche geeignet ausgebildet ist , die Sensorsignale zu empfangen, aus zuwerten und in Abhängigkeit des erfassten Füll zustands einen Entleerungsvorgang der Ableitungen zu steuern .
Betrieben wird eine erfindungsgemäße Vakuumtoilette erfindungsgemäß dadurch, dass die Ableitung für Fäkalien mittels eines von einer Vakuumeinheit erzeugen Unterdrucks , beispielsweise in Abhängigkeit eines Füll zustands der Ableitung für Fäkalien, entleert wird und die Ableitung für Urin, beispielsweise in Abhängigkeit eines Füll zustands der Ableitung für Urin, unabhängig von der Ableitung für Fäkalien entleert wird . Die Ableitung des Urins erfolgt separat von der Ableitung für Fäkalien .
Weitergebildet kann eine Toilettenschüssel mit Trockendampf gespült werden, welcher von einem Trockendampfgenerator erzeugt wird und insbesondere der wenigstens einen Spüldüse zugeleitet und mittels dieser in der Toilettenschüssel verteilt wird . Insbesondere wird die Toilettenschüssel nur mit Trockendampf gespült , wenn ein Toilettendeckel geschlossen ist . Dies wird insbesondere durch die Steuerungseinheit überwacht und gesteuert . Hierzu kann zunächst ein of fener Toilettendeckel vor einer Spülung der Toilettenschüssel mit Trockendampf automatisiert geschlossen werden, beispielsweise mittels des , insbesondere motorisch angetriebenen, Schließmechanismus ' für den Toilettendeckel . Auch dieser Verfahrensschritt wird insbesondere mittels der Steuerungseinheit ausgeführt .
Gemäß einer weiteren Weiterbildung wird zusätzlich zu, beispielsweise nach Abschluss , einer Spülung der Toilettenschüssel mit Trockendampf die Toilettenschüssel mit Wasser nachgespült . Wie oben bereits beschrieben, wird dabei insbesondere nur so viel Wasser der Toilettenschüssel zugeführt , um ein Siphon ausreichend mit Wasser zu füllen . Auch dieser Verfahrensschritt wird insbesondere mittels der Steuerungseinheit ausgeführt .
Eine weitere Aus führungs form sieht vor, dass die separaten Ableitungen für Fäkalien und Urin unabhängig voneinander mit Wasser gespült werden, mittels Wasserdüsen zur Spülung der Toilettenschüssel mit Wasser, die ausgebildet und ausgerichtet sind, die separaten Ableitungen für Fäkalien und Urin unabhängig voneinander mit Wasser zu spülen .
Gemäß einer weiteren Weiterbildung des Verfahrens kann der Entleerung der Ableitung für Urin eine Aufbereitung, insbesondere umfassend eine Aus fällung von Struvit , des abgeleiteten Urins mittels einer Vorrichtung zur Aufbereitung von Urin nachfolgen .
Die Vakuumtoilette ist eingerichtet zur Aus führung des erfindungsgemäßen Verfahrens . Sie umfasst hierfür die bereits genannten, zur Aus führung des j eweiligen Verfahrensschritts geeigneten Mittel .
Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere : Es ist kein Schwarzwassertank mehr erforderlich . Ein Fäzes- Tank sowie ein zusätzlicher Urin-Tank können im Vergleich dazu auch in ihrer Summe kleiner ausgebildet sein . Auch ein kombinierter Fäzes-/Urin-Tank mit getrennten Kammern ist möglich und kleiner als ein üblicher Schwarzwassertank . Damit gehen auch Bauraum- und Gewichtsvorteile einher . Ein zusätzliches Einlass-/Auslassventil für die Urinableitung ermöglicht dessen separate Ableitung .
Durch die Toilettenspülung mit Trockendampf , statt mit Frischwasser, wird eine wesentliche Verringerung des Spülwasseranteils erreicht , da Wasserdampf das ca . 1700- fache Volumen von Wasser hat . Durch den sehr geringen Wasseranteil von nur ca . 5% im Trockendampf ( abhängig von Druck und Temperatur ) , wird ca . 80- 95% Wasser gegenüber der Spülmenge einer normalen Vakuumtoilette ( 0 , 5 - 1 Liter Liter ) eingespart . Der Dampf tritt mit einer hohen kinetischen Energie auf die Oberfläche auf ; die Dampfmoleküle dringen in kleinste Unebenheiten der Oberfläche ein und lösen durch die hohe Temperatur die Verschmutzungen porentief , weitere Reinigungsmittel sind nicht zwingend notwendig und dennoch erfolgt eine weitgehende Desinfektion der bedampften Oberflächen inklusive des Abtötens von anhaftenden Keimen, Viren, Bakterien, und dies ohne Rückstände von Reinigungsmittel ( Strei fen, Schlieren) und ohne Kalkablagerungen . Verbrühungen durch den heißen Trockendampf können ausgeschlossen werden, da die Trockendampfspülung nur bei geschlossenem Toilettendeckel ausgelöst wird und die Steuerung des Spülablaufes über die Steuerungseinheit der Vakuumtoilette erfolgt . Durch den geringeren Frischwasserverbrauch kann der Frischwassertank kleiner ausgeführt werden, was wesentliche Vorteile hinsichtlich Bauraum und Gewicht mit sich bringt .
Durch die Aufbereitung des Urins , welche insbesondere eine Struvit-Aus f ällung auf elektrochemischen Weg ermöglicht , wird Urinstein in dem Leitungssystem der Anlage vorgebeugt . Es sind keine zusätzlichen Chemikalien für die Struvit Aus fällung erforderlich, da die Aufbereitung mittels Elektrolyse unabhängig vom pH-Wert des Urins funktioniert . Gleichzeitig werden Keime im Urin abgetötet und eine Wiederverkeimung wird verlangsamt . Die Vorrichtung zur Aufbereitung von Urin zwischen der Ableitung für Urin und dem Urin-Tank, insbesondere zwischen dem wenigstens einen Absperrorgan und dem Urin-Tank, wirkt als integrierter Urin-Zwischentank, was einen zusätzlichen Zwischentank hinfällig werden lässt und weitere Bauraumvorteile bewirkt . Abgesetztes Struvit kann separat abgezogen und weiterverarbeitet werden . Separierter Urin im Urin-Tank kann als Wertstof f , insbesondere für die Düngemittelproduktion, eingesetzt werden . Das gewonnene Struvit ist geruchlos , frei von Arzneimittelrückständen und Schwermetallen und kann deshalb ebenfalls als Dünger verwendet werden . Es handelt sich insgesamt um eine Rohstof f rückgewinnung über die Struvi- taus fällung im Sinne der Kreislaufwirtschaft .
Fäkalien aus dem Fäzes-Tank können ebenfalls in einem Bioreaktor behandelt werden, was die Entsorgungsintervalle zusätzlich vergrößert (Beispiel Bioreaktor der Fa . Protec
(http : / / www . akwauv-protec . com) . Alternativ können sie zu Kompost weiterverarbeitet , oder thermisch verwertet werden . Die Erfindung lässt zahlreiche Aus führungs formen zu. Sie wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert, in denen jeweils ein Ausgestaltungsbeispiel dargestellt ist. Gleiche Elemente in den Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen .
Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Vakuumtoilette des Stands der Technik,
Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vakuumtoilette, die als Trenntoilette ausgebildet ist,
Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau einer Vakuumtoilette aus Fig. 2 mit einer zusätzlichen Aufbereitungsvorrichtung für Urin,
Fig. 4 zeigt schematisch eine Aus führungs form einer Toilettenschüssel einer erfindungsgemäßen Vakuumtoilette in Bezug auf ihre Eigenschaften als Trenntoilette,
Fig. 5 zeigt einen Detailschnitt der Toilettenschüssel aus Fig. 4,
Fig. 6 zeigt die Aufbereitungsvorrichtung für Urin schematisch im Detail,
Fig. 7 zeigt schematisch eine Aus führungs form einer Toilettenschüssel einer erfindungsgemäßen Vakuumtoilette in Bezug auf das Spülsystem mit Trockendampf,
Fig. 8 zeigt einen Detailschnitt aus Fig. 7,
Fig. 9 zeigt einen Detailschnitt aus Fig. 7,
Fig. 10 zeigt eine Variante zur Anbindung einer Leitung zur Führung von Trockendampf von einem Trockendampfgenerator zu einer Spüldüse,
Fig. 11 zeigt einen Detailschnitt aus Fig. 7,
Fig. 12 zeigt einen Detailschnitt aus Fig. 7,
Fig. 13 zeigt einen Detailschnitt aus Fig. 7,
Fig. 14 zeigt schematisch eine Aus führungs form einer Dichtungsanordnung einer erfindungsgemäßen Vakuumtoilette, Fig . 15 zeigt einen Detailschnitt der Dichtungsanordnung aus Fig . 14 .
In Fig . 1 ist der Aufbau einer Vakuumtoilette des Stands der Technik schematisch zur Erklärung ihrer Funktionsweise dargestellt .
Sie umfasst eine Toilettenschüssel 1 , in welche Wasserdüsen 7 zur Spülung mit Wasser aus einem Spülwassertank 34 integriert sind . Die Wasserdüsen 7 sind entsprechend mit dem Spülwassertank 34 , üblicherweise mit Frisch- oder Grauwasser befüllt , strömungstechnisch verbunden, hier über eine Rohrleitung 12 . Zwischen Wasserdüsen 7 und Spülwassertank 34 ist eine Pumpe 37 angeordnet , um das Wasser aus dem Spülwassertank 34 zu den Düsen zu befördern und unter Druck zu setzen, um das Wasser aus den Wasserdüsen 7 unter Druck aus zustoßen und so die Toilettenschüssel 1 zu spülen . Um Kalkablagerungen zu vermeiden und/oder um Urinstein zu entfernen ist hier ein Reinigungs- /Desinf ektionsmitteltank 36 vorgesehen, der über eine Dosiereinrichtung 39 zwischen der Pumpe 37 und den Wasserdüsen 7 in den Spülstrang eingebunden ist .
Dem Spülvorgang mit Wasser voran geht j edoch ein Entleerungsvorgang der Toilettenschüssel 1 . An eine Ableitung für Abwasser am tiefsten Punkt der Toilettenschüssel 1 , welcher auch als Abfluss bezeichnet werden kann, ist eine weitere Rohrleitung 12 angeschlossen, welche zu einem Abwassertank 35 führt . Dazwischen ist eine Vakuumeinheit , umfassend einen Zwischenbehälter 42 , ein Einlassventil 40 zwischen der Ableitung der Toilettenschüssel 1 und dem Zwischenbehälter 42 und ein Auslassventil 41 zwischen dem Zwischenbehälter 42 und dem Abwasserbehälter 35 sowie eine Unterdruckvorrichtung 38 , beispielsweise eine Unterdruckpumpe oder ein Ej ektor, die mit dem Zwischenbehälter 42 verbunden ist , um einen Unterdrück im Zwischenbehälter 42 zu erzeugen .
Beim Entleerungsvorgang wird zunächst ein Unterdrück im Zwischenbehälter 42 bei geschlossenen Ventilen 40 und 41 aufge- baut . Wird anschließend nur das Einlassventil 40 geöf fnet , wird die Toilette 1 „abgesaugt" und das Abwasser in den Zwischenbehälter 42 befördert . Nach Schließen des Einlassventils 40 kann ein Überdruck im Zwischenbehälter 42 mittels der Unterdruckvorrichtung 38 erzeugt werden und anschließend nur das Auslassventil 41 geöf fnet . Dadurch wird der Inhalt des Zwischenbehälters 42 in den Abwassertank 35 befördert . Die Ventile werden mittels einer nicht ski z zierten Steuerungseinheit angesteuert . Die Steuerungseinheit steuert auch die Zuführung des Spülwassers zur Toilettenschüssel 1 sowie die Unterdruckvorrichtung 38 .
In Fig . 2 ist nun der Abwasserstrang einer erfindungsgemäßen Vakuumtoilette veranschaulicht . Die Vakuumtoilette umfasst wiederum eine Toilettenschüssel 1 und eine daran angeschlossene Vakuumeinheit . Sie ist j edoch als Trenntoilette mit separaten Ableitungen für Urin 11 und für Fäkalien 10 ausgebildet .
Die Ableitung für Fäkalien 10 ist an die Vakuumeinheit angeschlossen, welche wiederum einen Zwischenbehälter 42 , ein Einlassventil 40 zwischen der Ableitung für Fäkalien 10 und dem Zwischenbehälter 42 und ein Auslassventil 41 zwischen dem Zwischenbehälter 42 und einem Fäzes-Tank 44 sowie eine Unterdruckvorrichtung 38 umfasst . Statt in einen Abwasserbehälter mündet die Rohrleitung ausgehend von dem Zwischenbehälter 42 in einen Fäzes-Tank 44 , welcher im Vergleich zu dem Abwasserbehälter einer herkömmlichen Vakuumtoilette gemäß Fig . 1 deutlich kleiner aus fallen kann, da er durch die getrennten Ableitungen für Urin 11 und für Fäkalien 10 weniger Aufnahmevermögen aufweisen muss . Dieser Vorteil kann nochmals durch die Spülung der Toilettenschüssel 1 mit Trockendampf vergrößert werden, da er dann lediglich Fäkalien mit einer signi fikant geringeren Menge Spülwasser aufnehmen muss .
Die Vakuumtoilette ist hier als Sitztoilette ausgebildet , kann aber grundsätzlich auch als Hocktoilette ausgebildet sein mit einem entsprechenden Toilettenbecken statt der Toi- lettenschüssel 1 . Dies ist selbst als Trenntoilette mit separaten Abläufen für Urin und Fäkalien möglich . Die Trockendampfspülung ist bevorzugt einer Toilettenschüssel Vorbehalten, da diese mit einem Toilettendeckel verschließbar ist .
Urin wird über die Ableitung 11 zu einem Urin-Tank 43 aus der Toilettenschüssel 1 abgeführt , und zwar separat von einem Entleerungsvorgang über die Ableitung für Fäkalien 10 mittels der Vakuumeinheit . Hierzu ist zwischen der Ableitung für Urin 11 der Toilettenschüssel 1 und dem Urin-Tank 43 ein Absperrorgan 45 , beispielsweise ein Quetschventil , angeordnet . Beide Entleerungsvorgänge können von einer gemeinsamen Steuerungseinheit gesteuert werden .
Im Vergleich zur Aus führungs form der Fig . 2 weist die Ausgestaltung der Fig . 3 eine Aufbereitungsvorrichtung 46 für Urin auf , welche zwischen dem Ablauf 11 für Urin und den Urin-Tank 43 angeordnet und ein- sowie ausgangsseitig mittels Rohrleitungen und Ventilen 45 strömungstechnisch verbunden ist . Die Aufbereitungsvorrichtung 46 für Urin ist in Fig . 6 nochmals näher im Detail beschrieben .
Darüber hinaus ist die oben erwähnte Trockendampfspülung angedeutet . Ein Trockendampfgenerator 6 , beispielsweise ein Boiler mit einer Hei zwendel , ist an einen Frischwassertank 47 angeschlossen, der im Vergleich zu einem Spülwassertank einer herkömmlichen Vakuumtoilette deutlich kleiner aus fallen kann . Erzeugter Trockendampf wird zu einer Spüldüse 2 geleitet und von ihr in die Toilettenschüssel 1 abgegeben . Zusätzlich kann eine Wasserdüse vorgesehen und mit dem Frischwassertank verbunden sein, um nach einer Entleerung der Ableitung für Fäkalien 10 und/oder der Ableitung für Urin 10 , eine geringe Menge Wasser zum Verschluss der Ableitungen gegen Gerüche abzugeben .
In den Fig . 4 und Fig . 5 ist ein Ausgestaltungsbeispiel der Toilettenschüssel 1 der Vakuumtoilette mit separaten Ableitungen für Fäkalien 10 und Urin 33 veranschaulicht , wobei die Ableitung für Fäkalien 10 am tiefsten Punkt der Toilettenschüssel 1 angeordnet ist . Fig . 4 und Fig . 5 werden nachfolgend gemeinsam beschrieben .
Die Toilettenschüssel 1 umfasst einen oberen Teil 23 und einen unteren Teil 24 . Sowohl der obere als auch der untere Teil 23 und 24 sind hier als zwei Schalen aus einem Metall oder einer Metalllegierung hergestellt , beispielsweise separat als Metalldrück- oder -tief ziehteil gefertigt und miteinander verschweißt . Der obere Teil 23 weist die Form einer beidseitig of fenen, positiv gekrümmten Schale auf .
In einem unteren Abschnitt 30 des oberen Teils 23 weist dieser eine nach unten of fene , umlaufende Aufweitung 25 auf . Dadurch ist ein Durchmesser des oberen Teils 23 im unteren Abschnitt 30 größer als der Durchmesser eines oberen Abschnitts 31 des unteren Teils 24 . Der untere Teil 24 wird im Bereich seines oberen Abschnitts 31 vollständig vom oberen Teil 23 im Bereich seines unteren Abschnitts 30 umschlossen .
Der obere Teil 23 und untere Teil 24 der Toilettenschüssel 1 bilden gemeinsam die innere Wandung 20 der Toilettenschüssel 1 und umgrenzen somit einen Raum zum Auf fangen von Ausscheidungen .
Zur Ableitung von auf den oberen Teil 23 auf tref f enden Urin ist zwischen dem oberen Teil 23 und unteren Teil 24 umlaufend eine Öf fnung 11 zur Ableitung des Urins angeordnet . Die umlaufende Öf fnung 11 erstreckt sich somit über 360 ° des gesamten Durchmessers der Toilettenschüssel 1 , insbesondere in einem unteren Drittel der Toilettenschüssel 1 .
Unabhängig vom Auf tref fpunkt auf die innere Wandung 20 des oberen Teils 23 der Toilettenschüssel 1 wird Urin durch Reibungskräfte , laminar entlang der inneren Wandung 20 des oberen Teils 23 der Toilettenschüssel 1 geführt und in die umlaufende Öf fnung 11 geleitet . Dazu weist die umlaufende Aufweitung 25 des oberen Teils 23 eine stetig verlaufende Run- dung 26 auf , die ausgeformt ist , dass am oberen Teil 23 der Toilettenschüssel 1 auf tref fender und herablaufender Urin schwerkraftgetrieben unter Ausnutzung der Oberflächenspannung über die Rundung 26 der umlaufenden Aufweitung 25 in die umlaufende Öf fnung 11 abgeleitet wird .
Der Urin wird also entlang der inneren Wandung 20 des oberen Teils 23 der Toilettenschüssel in den Raum zwischen dem oberen Teil 23 und dem unteren Teil 24 geführt , in welchem der obere Teil 23 den unteren Teil 24 umschließt . Dort wird er mittels einer ebenfalls umlaufenden Auf fangrinne 28 aufgefangen und gesammelt am tiefsten Punkt der Auf fangrinne 28 durch einen dort angeordneten Ablauf 33 für auf gefangenen Urin abgeführt .
Die Ablaufrinne 28 wird hier gebildet durch eine an den unteren Teil 24 an- oder aus diesem ausgeformten Kragen oder Krempe . Zunächst weist hier der untere Teil 24 im oberen Abschnitt einen Fal z 29 auf . Daran anschließend befindet sich die Auskragung, welche die Auf f angrinne- 28 bildet , so dass der untere Teil 23 eine durchgehende Wandung vom Inneren der Toilettenschüssel 1 über den Fal z 29 bis zur Auf fangrinne 28 aufweist . Umgekehrt weist auch der obere Teil 23 eine durchgehende Wandung vom Inneren der Toilettenschüssel 1 über die Rundung 26 der umlaufenden Aufweitung 25 bis hinter den umschlossenen oberen Abschnitt 31 des unteren Teils 24 auf , welche in die umlaufende Auf fangrinne 28 mündet . Eine Schweißnaht 32 , entlang welcher der obere Teil 23 mit dem unteren Teil 24 stof f schlüssig verbunden sind, befindet sich in diesem Ausgestaltungsbeispiel im Bereich der Auf fangrinne 28 . Im Bereich der umlaufende Öf fnung 11 besteht somit ein Überlapp zwischen dem oberen und dem unteren Teil 23 und 24 der Toilettenschüssel 1 .
Im Bereich der umlaufenden Öf fnung 11 weist die innere Wandung 20 der Toilettenschüssel 1 einen relativ kleinen Rücksprung 27 auf . Durch diesen Versatz zwischen der oberen und unteren Schale , im Bereich der umlaufenden Öf fnung 11 , ist diese visuell kaum von oben erkennbar und zudem gut gegen ev . Kontamination durch Fäkalien geschützt .
Um die die Fäkalien- und Urinableitung 10 und 33 , mit einer minimalen Wassermenge wieder geruchsdicht auf zufüllen und zu verschließen, ist eine Wasserdüse 7 innerhalb der Toilettenschüssel 1 angeordnet und entsprechend geeignet ausgebildet und ausgerichtet .
Fig . 6 zeigt nun ein Ausgestaltungsbeispiel einer Aufbereitungsvorrichtung 46 für Urin im Quer- und Längsschnitt .
Die Aufbereitungsvorrichtung 46 weist ein Gehäuse 48 mit einem Urin-Zulauf 49 und einem elektrischen Anschluss 50 auf . Der Urin-Zulauf 49 der Aufbereitungsvorrichtung 46 ist , wie in Fig . 3 ski z ziert , mit der Ableitung für Urin 11 der Toilettenschüssel 1 , gegebenenfalls über das Absperrorgan 45 Strömungstechnisch verbunden, und nimmt den in der Toilettenschüssel 1 auf gefangenen und aus dieser abgeleiteten Urin auf . Die Aufbereitungsvorrichtung 46 wirkt als Zwischentank . Darüber hinaus weist das Gehäuse 48 einen Auslass 51 auf , welcher gegebenenfalls über ein weiteres Absperrorgan mit einem Urin-Tank verbunden ist . Der Auslass 51 ist an einem tiefsten Punkt des Gehäuses 48 angeordnet . Uber diesem sammeln sich die Struvit-Aus f ällungen, welche durch den Auslass 51 abgeführt werden können .
Dem Auslass 51 gegenüber ist ein Schraubdeckel 52 mit einem weiteren elektrischen Anschluss 53 und mit einer Druckleitung 54 für die Zuführung von Druckluft in das Gehäuse 48 , beispielsweise um das Gehäuse zu entleeren, oder um das Gehäuse 48 unter Unterdrück zu setzen, beispielsweise um Urin anzusaugen . Mit dem Schraubdeckel 52 ist eine Opfer-Anode 55 verbunden, welche in den Reaktorraum des Gehäuses 48 ragt . Die Opfer-Anode 55 , insbesondere ein Magnesiumstab, ist mit dem elektrischen Anschluss 53 des Schraubdeckels 52 elektrisch verbunden . Dieser wiederum ist mit dem Plus-Pol einer Gleichstromquelle verbunden . Der Magnesiumstab ist ein Verschleiß- teil und muss in periodischen Abständen erneuert werden . Das Gehäuse 48 der Aufbereitungsvorrichtung 46 selbst wird mit dem Minus-Pol der Gleichstromquelle verbunden und dient als Kathode .
Urin wird per Teilvakuum in die Aufbereitungsvorrichtung 46 gesaugt und eine Struvit-Aus f ällung aus dem Urin wird auf elektrochemischen Wegen herbeigeführt . Dabei werden gleichzeitig eventuell vorhandene Keime durch die Elektrolyse weitgehend abgetötet . Struvit sammelt sich auf dem Grund des Aufbereitungsvorrichtung 46 und wird in dem nächsten Prozessschritt mittels Überdruckes in den Urin-Tank weiterbefördert . Im Urin-Tank sind die Struvit-Aus f ällungen unproblematisch, weil sie dort nicht austrocknen und sich auf dem Behältergrund sammeln .
Fig . 7 bis Fig . 15 beschreiben nun ein Ausgestaltungsbeispiel eines Spülsystems einer erfindungsgemäßen Vakuumtoilette . Die Figuren betref fen teilweise Ausschnitte oder Details , weshalb sie nachfolgend teilweise zusammen beschrieben werden .
Die Toilettenschüssel 1 kann mittels eines Toilettendeckels 3 verschlossen werden . Der Toilettendeckel 3 weist wenigstens eine , hier in den Toilettendeckel 3 integrierte , Spüldüse 2 auf , welche in diesem Aus führungsbeispiel mehrere Düsenöf fnungen 22 aufweist . Ein Trockendampfgenerator 6 , ist mittels eines Hochdruckschlauchs 9 mit der wenigstens einen Spüldüse 2 strömungstechnisch verbunden, um vom Trockendampfgenerator 6 erzeugten Trockendampf zur wenigstens einen Spüldüse 2 zu führen . Überdies kann eine Steuerungseinheit zur Steuerung oder Regelung des Spülvorgangs der Toilette vorgesehen sein, welche aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist . Die Steuerungseinheit kann ausgebildet sein, auch die Vakuumeinheit zu steuern oder zu regeln .
Die wenigstens eine Spüldüse 2 ist zentral im Toilettendeckel 3 angeordnet . Alternativ können auch mehrere Spüldüsen mit j eweils einer Düsenöf fnung im oder am Toilettendeckel oder in oder an der Toilettenschüssel verteilt angeordnet sein, insbesondere so , dass alle relevanten Spülbereiche der Toilettenschüssel 1 abgedeckt sind .
Im Trockendampfgenerator erzeugter Trockendampf , insbesondere mit einer Temperatur zwischen 160 ° C bis 190 ° C und einem Druck zwischen 8 bar und 10 bar, wird bei ausgelöster Spül funktion zur wenigstens einen Spüldüse 2 geleitet und mittels der wenigstens einen Spüldüse 2 zur Spülung der Toilettenschüssel 1 in diese abgegeben .
Im vorliegenden Aus führungsbeispiel erfolgt dies erst bei geschlossenem Toilettendeckel 3 . Dieser ist hier mittels eines Drehgelenks 18 im hinteren Bereich klappbar an der Toilettenschüssel 1 befestigt . Er kann einen motorisch angetriebenen Schließmechanismus aufweisen, der im of fenen Zustand den Toilettendeckel 3 bei ausgelöster Spül funktion automatisch schließt . Der motorisch angetrieben Schließmechanismus kann ebenfalls mittels Steuerungseinheit gesteuert oder geregelt sein .
Zusätzlich oder alternativ kann die Vakuumtoilette Sensoren zur Erfassung des Schließ zustands des Toilettendeckels 3 aufweisen, welche hier nicht näher ausgeführt sind, und welche signaltechnisch mit der Steuerungseinheit verbunden sind, um erfasste Informationen über den Schließ zustands des Toilettendeckels 3 bereitzustellen und der Steuerungseinheit zu übermitteln . Die Spülung mit Trockendampf kann somit in Abhängigkeit des erfassten Schließ zustands des Toilettendeckels 3 erfolgen .
Zusätzlich weist die Vakuumtoilette hier eine Wasserdüse 7 auf , welche in die Toilettenschüssel 1 integriert ist . Sie ist über eine wasserführende Rohr- oder Schlauchleitung 12 mit einem Spülwassertank, einem Frisch- oder Grauwasserbehälter, verbunden . Dies dient dazu, nach erfolgter Ableitung der Fäkalien und des Urins und nach erfolgter Spülung mit Trockendampf , die Auslässe 10 und 11 für die Fäkalien- und Uri- nableitung, mit einer minimalen Wassermenge wieder geruchsdicht auf zufüllen und zu Verschließen ( Funktion eines Siphons ) . Dazu weist die Wasserdüse 7 j eweils eine oder mehrere Düsenöf fnungen mit unterschiedlichen Auslasswinkeln auf , um Wasser gezielt zu den beiden Auslassöf fnungen 10 und 11 zu leiten . Alternativ kann diese Wasserdüse 7 ebenfalls als separate Leitungs-/Anschlusseinheit mit in den Toilettendeckel 3 , analog zu einer Leitungs-/Anschlusseinheit 13 für die Trockendampfspülung ( Details hierzu in Fig . 8 und Fig . 11 ) integriert werden . Die separate zusätzliche Wasserdüse 7 im Bereich des oberen Beckenrands der Toilettenschüssel 1 kann dann entfallen . Die Wasserdüse 7 ist in Fig . 13 nochmals näher gezeichnet . Sie ist im hinteren oberen Bereich der Toilettenschüssel 1 angeordnet und ragt über die innere Wandung 20 der Toilettenschüssel 1 in die Toilettenschüssel 1 hinein . Ihre Düsenöf fnungen sind derart ausgebildet und ausgerichtet , dass abgegebenes Wasser gezielt zu den Auslässen der Ableitungen für Urin 11 und Fäkalien 10 abgegeben wird, was durch die Pfeile angedeutet ist .
Fig . 8 und Fig . 11 zeigen eine mögliche Aus führungs form einer Leitungs-/Anschlusseinheit 13 für die Trockendampfspülung . Die Spüldüse 2 , welche in Fig . 12 im Detail ski z ziert ist , wird mittels eines Außengewindes 16 unter Zwischenlage einer flachen Ringdichtung 17 in den Toilettendeckel 3 geschraubt , in welchen gemäß Fig . 8 die in Fig . 11 gezeigte Leitungs- /Anschlusseinheit 13 eingebettet ist . Diese weist ein entsprechend dazu komplementäres Innengewinde 15 auf . Die Lei- tungs-/Anschlusseinheit 13 kann aus nichtrostendem Edelstahl ausgeführt sein und weist zum Anschluss des Hochdruckschlauchs 9 im Bereich des hinteren Drehgelenks 18 des Toilettendeckels 3 einen Kupplungsanschluss 14 auf .
Die Leitungs-/Anschlusseinheit 13 ist mit dem Toilettendeckel 3 vergossen oder, j e nach Herstellungsverfahren, als Einlegeteil umspritzt . Dabei kann eine thermische I solierung 21 zwischen der Leitungs-/Anschlusseinheit 13 und dem Toilettendeckel 3 vorgesehen sein, welche die Leitungs-/Anschlusseinheit 13 umgibt und diese gegenüber dem Toilettendeckel 3 isoliert . Die Schlauchführung ist dabei so ausgeführt , dass die Öf f- nungs- und Schließbewegungen des Toilettendeckels 3 über einen Schwenkwinkelbereich von ca . 90 ° ohne Beschädigung oder Knickgefahr des Hochdruckschlauchs 9 möglich ist , wie in Fig . 9 angedeutet . Der Kupplungsanschluss 14 kann wegen der möglichen Vandalismus Gefahr hinter einer Verkleidung 19 oder unter einem Beckenrand der Toilettenschüssel 1 liegen und ist somit nicht zugänglich . In Fig . 10 ist eine alternative Anordnung des Kupplungsanschlusses 14 und eine damit einhergehende Führung des Hochdruckschlauchs 9 dargestellt . Gestrichelt gezeichnet sind in Fig . 10 ein vollständig geschlossener und ein im 90 ° Winkel zum Beckenrand der Toilettenschüssel 1 geöf fneter Toilettendeckel 3 .
Der Toilettendeckel 3 kann gegenüber der Toilettenschüssel 1 und/oder gegenüber einer Toilettenbrille 4 gegen austretenden Trockendampf abgedichtet sein . Näheres zur Abdichtung ist in den nachfolgenden Fig . 14 und 15 dargestellt .
In Fig . 14 und Fig . 15 ist eine Dichtungsanordnung gezeigt . Während der Spülung mit Trockendampf darf aus Sicherheitsgründen kein Trockendampf austreten . Dies wird durch umlaufende hochtemperaturbeständige Dichtungen 5 gewährleistet , die beispielsweise aus einem Silikonwerkstof f hergestellt sind . Hier weist sowohl der Toilettendeckel 3 entsprechend eine umlaufende Dichtung 5 auf als auch eine zwischen dem Toilettendeckel 3 und der Toilettenschüssel 1 angeordnete Toilettenbrille 4 . Die Dichtungen 5 sind dabei zum einen zwischen der Toilettenbrille 4 und der Toilettenschüssel 1 und zum anderen zwischen der Toilettenbrille 4 und dem Toilettendeckel 3 angeordnet und an dem Toilettendeckel 3 bzw . an der Toilettenbrille 4 insbesondere lösbar befestigt . Ihre Form und Größe ist j eweils so gewählt , dass sie die Dichtungspartner sicher gegen austretenden Trockendampf abdichten, hier ist also die Dichtung 5 zwischen Toilettenbrille 4 und der Toilettenschüssel 1 , welche in der Toilettenbrille 4 angeordnet ist , komplementär zum oberen Beckenrand der Toilet- tenschüssel 1 ausgebildet und die Dichtung 5 zwischen Toilettendeckel 3 und Toilettenbrille 4 , welche im Toilettendeckel 3 angeordnet ist , ist komplementär zur Oberseite der Toilettenbrille 4 ausgeführt . Eine Spül funktion mit Trockendampf wird insbesondere nur ausgelöst werden, wenn der Toilettendeckel 3 auf der Toilettenbrille 4 aufliegt und die Toilettenbrille 4 auf der Toilettenschüssel 1 aufliegt und damit der Toilettendeckel 3 gegenüber der Toilettenschüssel 1 dampfdicht geschlossen ist .
Die Dichtungen 5 sind hier als Hohlkammerprofildichtungen ausgebildet , da sich diese leicht komprimieren lassen . Die Hohlkammerprofildichtungen sind j eweils zusätzlich als Lippendichtung ausgebildet und weisen vorteilhafterweise keinen Stoß (Endlosdichtung) oder einen verklebten Stoß auf . Die Dichtungen 5 haben hier einen angeformten Aufnahmewulst 8 , welcher zu dem Gegenprofil im Toilettendeckel 3 und der Toilettenbrille 4 passen ( Schwalbenschwanz-Querschnitt ) . Die Dichtungen 5 sind als Verschleißteil ausgelegt und somit leicht tauschbar .

Claims

Patentansprüche
1. Vakuumtoilette für ein Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Trenntoilette mit separaten Ableitungen (10, 11) für Fäkalien und Urin ausgebildet ist.
2. Vakuumtoilette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Toilettenschüssel (1) umfasst, wobei die Ableitung für Fäkalien (10) am tiefsten Punkt der Toilettenschüssel (1) angeordnet ist und die Toilettenschüssel (1) einen oberen und einen unteren Teil (23, 24) aufweist und zwischen dem oberen und unteren Teil (2, 3) umlaufend eine Öffnung (11) zur Ableitung des Urins angeordnet ist.
3. Vakuumtoilette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Teil (24) zumindest teilweise vom oberen Teil (23) umschlossen ist.
4. Vakuumtoilette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Urin-Tank (43) und einen vom Urin-Tank (43) getrennten Fäzes-Tank (44) aufweist, wobei der Urin-Tank (43) mit der Ableitung (11) für Urin verbunden ist und wobei der Fäzes-Tank (44) mit der Ableitung (10) für Fäkalien verbunden ist.
5. Vakuumtoilette nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ableitung (11) für Urin und dem Urin-Tank (43) wenigstens ein Absperrorgan (45) angeordnet ist, wobei zumindest zwischen der Ableitung (10) für Fäkalien und dem Fäzes-Tank (44) ein Zwischenbehälter (42) mit einem Einlassventil (40) zwischen der Ableitung (10) für Fäkalien und dem Zwischenbehälter (42) und mit einem Auslassventil (41) zwischen dem Zwischenbehälter (42) und dem Fäzes- Tank (44) angeordnet ist, wobei eine Unterdruckvorrichtung (38) mit dem Zwischenbehälter (42) verbunden ist, um einen Unterdrück im Zwischenbehälter (42) zu erzeugen.
6. Vakuumtoilette nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuerungseinheit umfasst, welche geeignet ausgebildet ist zumindest das Absperrorgan (45) , das Einlassventil (40) und das Auslassventil (41) zu steuern.
7. Vakuumtoilette nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens einen Trockendampfgenerator (6) umfasst, der mit wenigstens einer Spüldüse (2) in oder an der Toilettenschüssel (1) verbunden ist, um mittels des Trockendampfgenerators (6) erzeugten Trockendampf zur Spüldüse (2) zu leiten und wobei die wenigstens eine Spüldüse (2) ausgebildet ist, die Toilettenschüssel (1) mit Trockendampf zu spülen.
8. Vakuumtoilette nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Toilettendeckel (3) zum Verschluss der Toilettenschüssel (1) aufweist, welcher die wenigstens eine Spüldüse (2) umfasst.
9. Vakuumtoilette nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Toilettendeckel (3) zum Verschluss der Toilettenschüssel (1) aufweist, wobei eine Dichtung (5) zwischen Toilettendeckel (3) und Toilettenschüssel (1) angeordnet ist, um bei geschlossenem Toilettendeckel (3) die Toilettenschüssel (1) gegen einen Austritt von Trockendampf während eines Spülvorgangs abzudichten.
10. Vakuumtoilette nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorrichtung (46) zur Aufbereitung von Urin um- fasst, welche zwischen der Ableitung (11) für Urin und dem Urin-Tank (43) angeordnet ist.
11. Vakuumtoilette nach 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (46) zur Aufbereitung von Urin wenigstens eine Elektrolysezelle zur elektrochemischen Ausfällung von Struvit aufweist.
12. Vakuumtoilette nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen ersten Sensor zur Erfassung eines Füllzustands der Ableitung für Fäkalien umfasst und/oder, dass sie einen zweiten Sensor zur Erfassung eines Füllzustands der Ableitung für Urin umfasst.
13. Fahrzeug mit einer Vakuumtoilette nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
14. Verfahren zum Betreiben einer Vakuumtoilette nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ableitung für Fäkalien mittels eines von einer Vakuumeinheit erzeugen Unterdrucks entleert wird und eine Ableitung für Urin unabhängig von der Ableitung für Fäkalien entleert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14 zum Betreiben einer Vakuumtoilette nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Toilettenschüssel (1) mit Trockendampf gespült wird, welcher von einem Trockendampfgenerator (6) erzeugt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Toilettenschüssel (1) nur mit Trockendampf gespült wird, wenn ein Toilettendeckel (3) geschlossen ist.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein offener Toilettendeckel (3) vor einer Spülung der Toilettenschüssel (1) mit Trockendampf automatisiert ge- schlossen wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17 zum Betreiben einer Vakuumtoilette nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass einer Entleerung der Ableitung für Urin eine Aufbereitung des abgeleiteten Urins nachfolgt.
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