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Die Erfindung betrifft eine mobil einsetzbare Sanitäreinheit, die zur Wiederverwertung von Grauwasser ausgebildet ist. Sie kann bevorzugt in Land-, Luft- und besonders in Schienenfahrzeugen eingesetzt werden.
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Bekanntermaßen weisen solche Sanitäreinheiten Waschbecken oder auch Duschen auf, denen zur Nutzung geeignetes Frischwasser zugeführt werden muss. Das Abwasser wird normalerweise direkt einem Abwasserbehälter zugeführt und muss anschließend entsorgt werden. Die genannten Fahrzeuge weisen aber auch Toiletten auf, die ebenfalls mit Wasser zu deren Spülung versorgt werden müssen. Insbesondere in Schienenfahrzeugen sind diese Toiletten als Vakuumtoiletten ausgeführt.
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In jüngster Vergangenheit sind Entwicklungen voran getrieben worden, das Abwasser aus Waschbecken oder Duschen, das auch als Grauwasser bezeichnet wird, für die Spülung von Toiletten, durch eine Wiederverwendung zu nutzen. Dadurch sollen der Wasserverbrauch und insbesondere die zu transportierende Masse eines so ausgestatteten Fahrzeugs reduziert werden.
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So ist in
EP 2 484 574 A1 eine technische Lösung für dieses Problem beschrieben. Dabei soll die Betriebssicherheit durch einen Bypass, der eine Spülung von Toiletten sowohl mit Grauwasser, wie auch mit frischem Wasser ermöglicht, erhöht werden.
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Bei den bekannten Lösungen kann es aber zu Problemen infolge von atmosphärischen Druckspitzen kommen, die in Richtung eines Waschbeckens oder einer Dusche wirken und es dadurch zu einem Rückfluss von Grauwasser in ein Waschbecken oder eine Dusche kommen kann.
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Außerdem treten Probleme durch chemische Rückstände im Grauwasser auf, die zu einer Veränderung des pH-Wertes oder zu anderen Kontaminationen im in einem Grauwasserbehälter gespeicherten Grauwasser führen können. Hierfür werden chemische und/oder biologische Zusätze zugeführt, um diese nachteiligen Effekte zu verhindern. Da aber Grauwasser auch über längere Zeiträume in einem Grauwasserbehälter enthalten sein kann, kann ein Absetzen von im Grauwasser enthaltenen Komponenten an den Innenwänden eines Grauwasserbehälters oder eines in einem Grauwasserbehälter angeordneten Filterelements nicht vermieden werden. Dort treten Konzentrationserhöhungen der schädlichen Komponenten auf, die durch die Zusätze nicht vollständig beseitigt oder unschädlich gemacht werden können.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung die Betriebssicherheit von Sanitäreinheiten zu erhöhen und Gefahren für die Nutzer zu reduzieren.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Sanitäreinheit, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
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Bei der erfindungsgemäßen mobil einsetzbaren Sanitäreinheit ist ein Frischwasserbehälter mit mindestens einer Frischwasser verbrauchenden Einheit verbunden. Eine Grauwasserabführleitung der Frischwasser verbrauchenden Einheit ist zu mindestens einem Grauwasserbehälter geführt. Außerdem führt vom Grauwasserbehälter eine Leitung zu mindestens einer Grauwasser verbrauchenden Einheit. Eine weitere Leitung ist vom Grauwasserbehälter zu einem Abwasserbehälter geführt. Zwischen der mindestens einen Frischwasser verbrauchenden Einheit und dem mindestens einen Grauwasserbehälter ist ein Ventil in deren Verbindungsleitung und ein weiteres Ventil ist in der Verbindungsleitung zwischen dem Grauwasserbehälter und dem Abwasserbehälter angeordnet. Diese beiden Ventile sind an eine elektronische Steuereinheit angeschlossen, die so ausgebildet ist, dass ein gleichzeitiges Öffnen dieser beiden Ventile ausgeschlossen ist. Dadurch können die bereits angesprochenen atmosphärischen Druckspitzen und eine Rückführung von Grauwasser vermieden werden.
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Bei einer Frischwasser verbrauchenden Einheit kann es sich um ein Waschbecken oder eine Dusche und bei einer eine Grauwasser verbrauchenden Einheit kann es sich um eine Toilette, bevorzugt um eine Vakuumtoilette oder ein Urinal handeln.
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Vorteilhaft ist es dabei, wenn der Zufluss für Grauwasser von der Frischwasser verbrauchenden Einheit in den Grauwasserbehälter in Form mindestens einer Düse ausgebildet ist, wodurch Anhaftungen beseitigt sowie ggf. eine Durchmischung des im Grauwasserbehälter gespeicherten Grauwassers erreicht werden können. Dabei sollte(n) eine oder mehrere Düse(n) so ausgebildet sein, dass unter erhöhtem Druck stehendes Grauwasser, das von der Frischwasser verbrauchenden Einheit dem Grauwasserbehälter zugeführt wird, auf die innere Mantelfläche des Grauwasserbehälters und/oder ein im Grauwasserbehälter angeordnetes Filterelement auftrifft.
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Optional kann aber auch Frischwasser aus dem Frischwasserbehälter über diese Düse(n) in den Grauwasserbehälter eingesprüht werden. Dies kann je nach Bedarf oder zyklisch, z. B. nach Ablauf vorgebbarer Zeitintervalle oder nach Erreichen einer vorgebbaren Anzahl von Ereignissen, beispielsweise der Anzahl der Betätigungen einer Toilettenspülung oder der Nutzung von Frischwasser verbrauchenden Einheiten, so durchgeführt werden.
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Günstig ist es dabei auch, wenn die Verbindungsleitung zwischen der Frischwasser verbrauchenden Einheit und dem Grauwasserbehälter ein Anschluss angeschlossen ist, über den zur Reinigung unter erhöhtem Druck stehendes Frischwasser dem Grauwasserbehälter temporär zugeführt werden kann.
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Die Zufuhr von Frischwasser kann auch über diesen Anschluss in den Grauwasserbehälter mittels eines Ventils, das manuell oder mittels der elektronischen Steuereinheit betätigbar ist, gesteuert werden.
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Es kann auch vorteilhaft sein, einen zweiten Frischwasserbehälter zwischen einem ersten Frischwasserbehälter und dem Grauwasserbehälter vorzusehen. Aus dem zweiten Frischwasserbehälter kann Frischwasser mit erhöhtem Druck in den Grauwasserbehälter, bevorzugt über die Düse(n) eingesprüht werden. Dabei kann der zweite Frischwasserbehälter ein kleineres Innenvolumen, als der andere Frischwasserbehälter aufweisen. Das in den zweiten Frischwasserbehälter gelangende Frischwasser kann allein gravitationskraftbedingt in diesen zweiten Frischwasserbehälter aus dem größeren Frischwasserbehälter gelangen, wenn dieser entsprechend höher beispielsweise oberhalb der Sanitäreinheit, bevorzugt im Dachaufbau eines Fahrzeugs angeordnet ist.
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In der Verbindungsleitung zwischen der Frischwasser verbrauchenden Einheit und dem Grauwasserbehälter kann ein weiterer Grauwasserbehälter angeordnet sein, dessen Innenvolumen kleiner als das Innenvolumen des anderen Grauwasserbehälters ist. Das Innenvolumen kann dabei im Bereich von ca. 1 l bis zu 10 l liegen. Ein zweiter Grauwasserbehälter kann ebenfalls vorteilhaft sein, wenn Wasser auf ein höheres geodätisches Niveau gefördert werden muss oder mehrere Frischwasser verbrauchende Einheiten vorhanden sind, die an die Sanitäreinheit angeschlossen sind.
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Bei der Erfindung sollte das Grauwasser von der Frischwasser verbrauchenden Einheit und/oder vom Grauwasserbehälter zu der/den Grauwasser verbrauchenden Einheit(en) unter erhöhtem Druck geführt werden. Die Druckerhöhung hierfür kann vorteilhaft pneumatisch erreicht werden.
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Dies kann aber auch allein oder zusätzlich vom Grauwasserbehälter zu(r) Grauwasser verbrauchenden Einheit(en) und/oder vom Grauwasserbehälter zum Abwasserbehälter und/oder von der/den Grauwasser verbrauchenden Einheit(en) zum Abwasserbehälter in dieser Form erreicht werden.
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Es besteht auch die Möglichkeit, die Sanitäreinheit so auszuführen, dass ein Ventil zum Umschalten auf einen zweiten Filter in der Leitung zwischen einem Grauwasserbehälter und der den Grauwasser verbrauchenden Einheit(en) angeordnet ist. Damit kann darauf reagiert werden, wenn ein erster Filter bereits verschmutzt und vorübergehend bei laufendem Betrieb keine Reinigung des ersten Filters möglich ist.
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Eine elektronische Steuerung kann für eine einzelne Sanitäreinheit separat vorhanden sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit eines Anschlusses mehrerer Sanitäreinheiten an eine zentrale elektronische Steuerung, was beispielsweise über ein herkömmliches Bussystem (Z. B. einen CAN-Bus) erfolgen kann.
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Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert werden. Dabei sind die einzelnen Merkmale nicht auf das jeweilige Beispiel beschränkt. Merkmale einzelner Beispiele können auch bei einem anderen Beispiel realisiert sein.
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Dabei zeigen:
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1 in schematischer Form ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Sanitäreinheit mit mehreren Frischwasser- sowie Grauwasser verbrauchenden Einheiten sowie zwei Grauwasserbehältern;
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2 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Sanitäreinheit mit einem Grauwasserbehälter und der der Anordnung des Abwasserbehälters unter dem Fahrzeug und
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3 ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Sanitäreinheit mit einem Grauwasserbehälter und der der Anordnung des Abwasserbehälters im Fahrzeug.
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In 1 ist ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Sanitäreinheit mit jeweils zwei Frischwasser verbrauchenden Einheiten WB und zwei Grauwasser verbrauchenden Einheiten VT, die bei allen Beispielen Waschbecken und Vakuumtoiletten sind, gezeigt.
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Die zwei Frischwasser verbrauchenden Einheiten WB sind über eine Leitung mit dem Frischwasserbehälter FB verbunden, in der die Auslassventile V13 für jeweils eine Frischwasser verbrauchende Einheit WB vorhanden sind.
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Die Abflüsse der Frischwasser verbrauchenden Einheiten WB münden in eine Verbindungsleitung, die zum ersten Grauwasserbehälter GB1 geführt ist. Vom ersten Grauwasserbehälter GB1 führt diese Verbindungsleitung zum zweiten Grauwasserbehälter GB2, dessen Innenvolumen um ein Mehrfaches größer als das Innenvolumen des ersten Grauwasserbehälters GB1 ist. Das Grauwasser wird über die Düsen D8 in das Innere des zweiten Grauwasserbehälters GB2 mit erhöhtem Druck eingespritzt. Die Düsen D8 sind dabei so ausgebildet, dass sie zumindest in einem Bereich die innere Mantelfläche des Grauwasserbehälters GB2 besprühen, um daran vorhandene Anhaftungen von der Wandung und/oder der Oberfläche eines Filterelements (nicht gezeigt) zu entfernen.
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An der Verbindungsleitung zwischen den Frischwasser verbrauchenden Einheiten WB und dem zweiten Grauwasserbehälter GB2 ist ein Hochdruckanschluss 16 vorhanden, über den Frischwasser mit erhöhtem Druck in diese Verbindungsleitung und durch die Düsen D8 in den zweiten Grauwasserbehälter GB2 eingesprüht werden kann, um mit reinem Frischwasser ein entsprechende Entfernung von Anhaftungen und Reinigung durchzuführen. Zwischen dem Anschluss 16 ist ein Ventil 15 geschaltet, das manuell aber auch elektronisch betätigt werden kann, um eine solche Hochdruckreinigung bei Bedarf oder wie im allgemeinen Teil der Beschreibung auch temporär gesteuert durchzuführen.
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Der zweite Grauwasserbehälter GB2 verfügt über zwei Abflussleitungen. Dabei führt eine Abflussleitung direkt zum Abwasserbehälter AB. In dieser Abflussleitung ist das Ventil V6 und zusätzlich bei diesem Beispiel das manuell betätigbare Ventil 7 vorhanden. Das manuell betätigbare Ventil V7 dient ausschließlich für eine Notentleerung des zweiten Grauwasserbehälters GB2.
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Das elektronisch gesteuerte Ventil V6 und das in der Verbindungsleitung zwischen den Frischwasser verbrauchenden Einheiten WB und dem zweiten Grauwasserbehälter GB2 sowie bei diesem Beispiel auch dem ersten Grauwasserbehälter GB1 angeordnete Ventil V1 werden elektronisch so gesteuert, dass sie nicht gleichzeitig geöffnet sind.
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Am ersten Grauwasserbehälter GB1 ist ein Füllstandssensor SIII vorhanden, mit dem bei Erreichen eines vorgebbaren maximalen Füllstands im ersten Grauwasserbehälter GB1 dessen zumindest teilweise Entleerung initiiert werden kann. Dies kann pneumatisch erreicht werden, indem mittels Druckluft über eine Druckluftleitung, in der das Ventil V1, das in der Wasserleitung vor dem Grauwasserbehälter GB1 angeordnet ist, geschlossen wird. Danach wird Druckluft über eine Druckluftleitung, in der das Ventil V3 angeordnet ist, in den Grauwasserbehälter GB1 geleitet. Im entsprechenden Pneumatikkreis sind außerdem ein Rückschlagventil sowie ein Druckregler 18 mit dem eine Begrenzung des maximalen Pneumatikdrucks von 5 bar auf 0,5 bis 2 bar erreicht werden kann, vorhanden.
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Am zweiten Grauwasserbehälter GB2 sind zwei Füllstandssensoren SI und SII vorhanden. Mit dem Füllstandssensor SI wird ein maximal zulässiger Füllstand im zweiten Grauwasserbehälter GB2 eingehalten. Wird ein so hoher Füllstand detektiert kann eine teilweise Entleerung durch Öffnen des Ventils V6 zum Abwasserbehälter AB erfolgen. Zur Erhöhung der Sicherheit ist außerdem am zweiten Grauwasserbehälter GB2 eine Überlaufleitung vorhanden, die zum Abwasserbehälter AB führt und in der ein Rückschlagventil vorhanden ist.
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Mit dem Füllstandssensor SII kann ein minimaler Füllstand im zweiten Grauwasserbehälter GB detektiert werden. Ist ein minimaler Füllstand erkannt worden, kann das elektronisch gesteuerte Ventil V9 geöffnet und dadurch Frischwasser aus dem Frischwasserbehälter FB in den zweiten Grauwasserbehälter GB2 zugeführt werden, bis ein Füllstand erreicht ist, der zumindest den maximal zulässigen Füllstand, der mit dem Füllstandssensor SI detektiert werden kann, nicht überschreitet. In der Regel wird der zweite Grauwasserbehälter GB 2 aber nicht so weit mit Frischwasser nachgefüllt werden, da ein ausreichendes freies Volumen zur weiteren Aufnahme von Grauwasser verbleiben sollte.
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Der zweite Grauwasserbehälter GB2 ist über eine Abflussleitung in der das Ventil 14 angeordnet ist, mit den bei diesem Beispiel zwei Grauwasserverbrauchenden Einheiten VT verbunden. An den Grauwasser verbrauchenden Einheiten VT sind in der Abflussleitung vom zweiten Grauwasserbehälter GB2 jeweils ein Rückschlagventil, wie auch ein hier nicht gezeigtes Betätigungsventil für die Spülung der Grauwasser verbrauchenden Einheiten VT vorhanden.
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Das zur Spülung genutzte Grauwasser gelangt nach der Nutzung in den Grauwasser verbrauchenden Einheiten VT über jeweils eine Leitung in der die Ventile V10 vorhanden sind, in den Abwasserbehälter AB.
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An allen Behältern, nämlich dem ersten Grauwasserbehälter GB1, dem zweiten Grauwasserbehälter GB2 sowie dem Abwasserbehälter AB sind jeweils Abflüsse zu deren Entleerung vorhanden, die mit den Ventilen V4, V6, V7 und V11 für eine Entleerung geöffnet werden können, wie dies beispielsweise im Frostschutzfall erforderlich sein kann.
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Eine solche Abflussleitung kann auch am Frischwasserbehälter FB vorhanden sein, obwohl diese bei diesem Beispiel nicht gezeigt ist.
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Am Abwasserbehälter AB kann auch eine Überlaufleitung/Entlüftung 17 vorhanden sein.
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Auch am Abwasserbehälter AB kann ein Füllstandssensor FSIV vorgesehen sein, der beispielsweise bei Erreichen von maximal 95% des zur Verfügung stehenden Innenvolumens ein Warnsignal generiert und das vollständige Sanitärsystem für weitere Nutzungen sperrt.
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Die in den 2 und 3 gezeigten Beispiele unterscheiden sich vom Beispiel nach 1 zum einen dadurch, dass es lediglich einen einzigen Grauwasserbehälter GB gibt, dem das Grauwasser einer Frischwasser verbrauchenden Einheit WB zuführbar ist, und dadurch dass ein zweiter Frischwasserbehälter FB2 zwischen einem größeren Frischwasserbehälter FB und dem Grauwasserbehälter GB in der Verbindungsleitung vorhanden ist. Der zweite Frischwasserbehälter FB2 dient als Druckerhöher für das aus dem Frischwasserbehälter FB1 in den Grauwasserbehälter GB geleitete Wasser. Dadurch kann der Reinigungseffekt des Grauwasserbehälters GB mittels der Düse(n) D8 verbessert werden. Er kann durch das zeitgesteuerte Ventil V19 regel- oder unregelmäßig aus dem ersten Frischwasserbehälter FB nachbefüllt werden. Im zweiten Frischwasserbehälter FB2 kann bei erhöhtem Druck gearbeitet werden, um das Frischwasser weiter, beispielsweise in den Grauwasserbehälter GB zu fördern.
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Das Frischwasser kann aus dem Frischwasserbehälter FB allein durch die Gravitationskraft und die Anordnung des Frischwasserbehälters FB oberhalb der anderen Komponenten der Sanitäreinheit, der beispielsweise im Dachbereich eines Fahrzeugs angeordnet sein kann, strömen.
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Ansonsten unterscheiden sich diese beiden Beispiele im Vergleich zum Beispiel nach 1 sowie untereinander durch eine unterschiedliche Anordnung des Abwasserbehälters AB.
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Beim Beispiel nach 2 soll der Abwasserbehälter AB unterhalb der Sanitäreinheit, bevorzugt unterhalb der Fahrgastzelle angeordnet sein. Beim Beispiel nach 3 ist der Abwasserbehälter AB neben der Sanitäreinheit, beispielsweise in einem Hohlraum einer Trennwand angeordnet, wodurch sich veränderte Verhältnisse für die Führung des Spülwassers der Grauwasser verbrauchenden Einheit VT in den Abwasserbehälter AB aufgrund der unterschiedlichen Gravitationskraftwirkung ergeben.
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Da alle anderen Merkmale unverändert in ihrer Anordnung und Wirkung im Vergleich zum Beispiel nach 1 sind, soll auf die entsprechende Erklärung verwiesen werden, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.
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Bezugszeichenliste
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- FB
- Frischwasserbehälter (Anordnung im Dach)
- FB2
- Frischwasserbehälter
- AB
- Abwasserbehälter
- GB
- Grauwasserbehälter
- GB1
- erster Grauwasserbehälter
- GB2
- zweiter Grauwasserbehälter
- SI
- Füllstandssensor
- SII
- Füllstandssensor
- SIII
- Füllstandssensor
- FSIV
- Füllstandssensor
- VT
- Grauwasser verbrauchende Einheit (Toilette bzw. Urinal)
- WB
- Frischwasser verbrauchende Einheit (Waschbecken bzw. Dusche)
- V1
- Ventil (vorzugsweise pneumatisch angesteuertes Quetschventil/NO)
- V2
- Ventil (NC)
- V3
- Ventil (zum Ausschleusen des Grauwassers aus GB in AB mittels Druckluft (NC) (bei Abwasserbehälter in Unterflur-Anordnung nur Nutzung für Option der Druckreinigung)
- V4
- Ventil für Frostentwässerung des GB1 (manuell oder automatisch/NC)
- V5
- Ventil für (Ansteuerungssignal durch Sensor SI)
- V6
- Ventil (zur automatischen Entwässerung des GB in den AB (NC)
- V7
- Ventil zur manuellen Entwässerung des GB (z. B. Frostentwässerung im Abstellbetrieb des Fahrzeugs) (NC)
- D8
- eine oder mehrere Düsen
- V9
- Ventil zum Füllen des GB mit Frischwasser vom FB bei Unterschreiten des Mindestfüllstands (Ansteuerungssignal durch Sensor SII) (NC)
- V10
- Ventil Vakuumtoilette (NC)
- V11
- Ventil Entwässerung AB (manuell oder automatisch/NC)
- V12
- Ventil Notüberlauf Waschbecken – Drucksperre bei atmosphärischen Druckspitzen;)
- V13
- Ventil Wasserauslauf Waschbecken (NC)
- V14
- Ventil, manuell, zum wahlweisen Umschalten bei verstopftem Filter
- V15
- Ventil, manuell, zum Umschalten für Hochdruckreinigung
- 16
- Anschluss für Hochdruckreinigung
- 17
- Entlüftung/Überlauf Abwasserbehälter
- 18
- Druckregler (reduziert Druck von 5 bar auf 0,5 bis 2,0 bar → Druck zum Ausschleusen aus GB bzw. bei Abwasserbehälter in Unterflur-Anordnung nur Nutzung für Option der Druckreinigung)
- V19
- Ventil Zulauf für FB2 (zeitgesteuert)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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