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Die Erfindung bezieht sich auf Spüleinrichtungen, Fahrzeuge mit Spüleinrichtungen sowie Verfahren zum Betreiben einer Spüleinrichtung.
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Im Bereich der Schienenfahrzeugtechnik werden bekanntermaßen Toiletten eingesetzt, bei denen Spülwasserbehälter räumlich über den zu spülenden Toilettenbecken angeordnet sind und ein Wassertransport vom Spülwasserbehälter in Richtung Toilettenbecken zumindest auch schwerkraftbedingt erfolgt. Um eine Verstärkung des Wasserdrucks und eine Verbesserung der Reinigungswirkung bei möglichst geringem Wasserverbrauch zu erreichen, werden zusätzlich druckluftbeaufschlagbare Zwischenspeicher vorgesehen, die nach Druckluftbeaufschlagung während eines Spülvorgangs den Wasserdruck in Richtung Toilettenbecken erhöhen und damit die Reinigungswirkung verbessern. Üblicherweise handelt es sich bei den zu spülenden Toilettenbecken um Becken von Vakuumtoiletten, die das Spülwasser zunächst auffangen und speichern und bei denen das Spülwasser erst bei Erreichen eines vorgegebenen Wasserstandes im Toilettenbecken abgesaugt wird.
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Die vorbekannten Spüleinrichtungen weisen den Nachteil auf, dass bei Ausfall bestimmter Komponenten der Spüleinrichtungen Havariesituationen auftreten können, bei denen es zu einem ungewünschten Fluten des Schienenfahrzeugs mit Spülflüssigkeit kommt. Beispielsweise kann bei abgestellten und nicht mit Strom versorgten Schienenfahrzeugen ein Fluten des Innenraumes eintreten, wenn bei einem Füllventil zum Füllen des erwähnten Zwischenspeichers ein Ventilfehlverhalten auftritt und dieses geöffnet bleibt und wenn gleichzeitig – aufgrund fehlenden Betriebsstromes – die Abpumpfunktion der Vakuumtoilette abgeschaltet ist.
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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Spüleinrichtung anzugeben, bei der im Havariefall ein unerwünschtes Austreten von Spülflüssigkeit verhindert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Spüleinrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Spüleinrichtung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass strömungsmäßig zwischen dem Spülwasserbehälter und dem Becken ein Rückschlagventil angeordnet ist, das ausschließlich bei Erreichen eines Drucks, der größer als der durch den Höhenunterschied zwischen dem Spülwasserbehälter und dem Rückschlagventil hervorgerufene schwerkraftbedingte Flüssigkeitsdruck ist, öffnet und ausschließlich in diesem Falle einen Spülflüssigkeitsstrom in Richtung Becken zulässt und andernfalls verschlossen ist.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Spüleinrichtung ist darin zu sehen, dass aufgrund des erfindungsgemäß vorgesehenen Rückschlagventils ein allein schwerkraftbedingtes Füllen des Beckens und damit ein allein schwerkraftbedingtes Überfluten des Beckens verhindert wird. Ein Öffnen des Rückschlagventils und ein Wasserfluss in Richtung des zu spülenden Beckens wird durch das erfindungsgemäß vorgesehene Rückschlagventil nur dann erlaubt, wenn auf das Rückschlagventil ein Flüssigkeitsdruck einwirkt, der den schwerkraftbedingten Flüssigkeitsdruck übersteigt, beispielsweise dann, wenn mittels äußerer Druckbeaufschlagung gezielt ein Öffnen des Rückschlagventils hervorgerufen wird.
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Bezüglich der Ausgestaltung des Rückschlagventils wird es als vorteilhaft angesehen, wenn dieses ein federbelastetes Rückschlagventil ist und die Federkraft einer Ventilfeder des Rückschlagventils den erforderlichen Flüssigkeitsdruck festlegt, ab dem das Rückschlagventil öffnet.
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Wie bereits erwähnt, wird im Bereich der Fahrzeugtechnik üblicherweise eine Verstärkung des Spülwasserdrucks durch Druckluft erreicht. Demgemäß wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn strömungsmäßig zwischen dem Spülwasserbehälter und dem Becken ein druckbeaufschlagbarer Zwischenspeicher angeordnet ist und das Rückschlagventil strömungsmäßig zwischen dem Zwischenspeicher und dem Becken angeordnet ist.
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Bezüglich der Druckbeaufschlagung des Zwischenspeichers wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Zwischenspeicher einen Druckluftanschluss zur Einspeisung von Druckluft aufweist, die Spüleinrichtung eine Druckluftquelle umfasst oder einen Einspeiseanschluss zum Anschluss an eine Druckluftquelle aufweist und zwischen dem Druckluftanschluss des Zwischenspeichers und der Druckluftquelle oder dem Einspeiseanschluss ein Steuerventil angeordnet ist, das in einer Druckluftdurchgangsstellung einen Druckluftstrom von einem Drucklufteingangsanschlusses des Steuerventils in Richtung eines Druckluftausgangsanschlusses des Steuerventils zulässt und in einer Druckluftsperrstellung sperrt.
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Bezüglich der Ausgestaltung des Steuerventils wird es als vorteilhaft angesehen, wenn dieses ein Mehrwegeventil, insbesondere ein 3/2-Wegeventil, ist und einen Entlüftungsanschluss aufweist, der in der Druckluftsperrstellung des Mehrwegeventils mit dem Druckluftausgangsanschluss strömungsmäßig verbunden ist und einen Spülflüssigkeitsstrom von dem Druckluftausgangsanschluss in Richtung Entlüftungsanschluss erlaubt.
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Das Steuerventil ist vorzugsweise druckgesteuert und steuert automatisch von seiner Druckluftsperrstellung in die Druckluftdurchgangsstellung um, wenn bzw. sobald der Druck am Drucklufteingangsanschluss oder der Druckunterschied zwischen dem Drucklufteingangsanschluss und dem Druckluftausgangsanschluss einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Mit anderen Worten schaltet das Steuerventil vorzugsweise automatisch von seiner Druckluftsperrstellung in die Druckluftdurchgangsstellung um, wenn am Drucklufteingangsanschluss von außen gezielt Druckluft eingespeist wird.
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Der Schwellwert wird vorzugsweise durch die Federkraft einer Rückstellfeder des Steuerventils festgelegt.
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Vorzugsweise ist zwischen der Druckluftquelle bzw. dem Einspeiseanschluss und dem Steuerventil ein Bedienventil angeordnet, das – zum Auslösen eines Spülvorgangs – eine bedienerseitige Beaufschlagung des Steuerventils mit Druckluft der Druckluftquelle ermöglicht und somit ein automatisches Umschalten des Steuerventils von der Druckluftsperrstellung in die Druckluftdurchgangsstellung auslösen kann.
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Die beschriebene Spüleinrichtung wird vorzugsweise zum Spülen von Toilettenbecken eingesetzt; mit anderen Worten handelt es sich bei der Spüleinrichtung vorzugsweise um eine Toilettenspüleinrichtung.
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Bei der Spülflüssigkeit handelt es sich vorzugsweise um Wasser oder um eine Flüssigkeit, die zumindest auch Wasser enthält.
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Mit Blick auf ein schnelles und gründliches Entleeren des Beckens wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das zu spülende Becken ein Toilettenbecken einer Vakuumtoilette ist.
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Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge. Erfindungsgemäß ist diesbezüglich vorgesehen, dass das Fahrzeug eine Spüleinrichtung aufweist, wie sie oben beschrieben worden ist.
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Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Betreiben einer Spüleinrichtung mit einem mit einer Spülflüssigkeit spülbaren Becken und einem räumlich oberhalb des Beckens angeordneten Spülwasserbehälter zur Speicherung der Spülflüssigkeit.
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Bezüglich eines solchen Verfahrens ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein strömungsmäßig zwischen dem Spülwasserbehälter und dem Becken angeordnetes Rückschlagventil ausschließlich bei Erreichen eines Drucks geöffnet wird, der größer als der durch den Höhenunterschied zwischen dem Spülwasserbehälter und dem Rückschlagventil hervorgerufene schwerkraftbedingte Flüssigkeitsdruck ist, und ausschließlich in diesem Falle einen Spülflüssigkeitsstrom in Richtung Becken zugelassen wird und andernfalls das Rückschlagventil verschlossen wird.
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Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Erläuterungen bezüglich der Vorteile der erfindungsgemäßen Spüleinrichtung verwiesen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
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1 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug, das mit einem Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Spüleinrichtung ausgestattet ist, wobei die 1 den spülbereiten Zustand der Spüleinrichtung zeigt,
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2 die Spüleinrichtung gemäß 1 während eines Spülvorgangs,
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3 die Spüleinrichtung während eines Havariefalles, bei dem es zu einem Auslaufen von Spülflüssigkeit kommt, und
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4 zur allgemeinen Erläuterung und zum Vergleich die Arbeitsweise einer Spüleinrichtung ohne Rückschlagventil im Falle der Havariesituation gemäß 3.
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In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
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Die 1 zeigt eine Spüleinrichtung 10, die in einem nicht weiter dargestellten Schienenfahrzeug 20 installiert ist.
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Die Spüleinrichtung 10 umfasst einen Spülwasserbehälter 30, in dem eine Spülflüssigkeit in Form von Wasser 40 gespeichert ist. Der Spülwasserbehälter 30 steht über ein Füllventil 50 sowie eine Leitung 60 mit einem druckbeaufschlagbaren Zwischenspeicher 70 in Verbindung. Da der druckbeaufschlagbare Zwischenspeicher 70 räumlich unterhalb des Spülwasserbehälters 30 angeordnet ist, wird dieser bei geöffnetem Füllventil 50 über die Leitung 60 schwerkraftbedingt mit Wasser gefüllt.
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Ein Wasserausgangsanschluss A70 des Zwischenspeichers 70 steht über eine Leitung 80 und ein federbelastetes Rückschlagventil 90 mit Spüldüsen 100 eines Toilettenbeckens 110 einer nicht weiter dargestellten Vakuumtoilette 120 in Verbindung.
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Ein Druckluftanschluss D70 des Zwischenspeichers 70 ist über eine Leitung 130 mit einem Druckluftausgangsanschluss A200 eines Steuerventils 200 verbunden. Bei dem Steuerventil 200 handelt es sich vorzugsweise um ein 3/2-Wegeventil, das neben dem genannten Druckluftausgangsanschluss A200 einen Entlüftungsanschluss L200 sowie einen Drucklufteingangsanschluss E200 aufweist.
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An den Drucklufteingangsanschluss E200 des Steuerventils 200 ist ein Bedienventil 210 sowie eine Druckluftquelle 220 angeschlossen. Die Druckluftquelle 220 kann einen Bestandteil der Spüleinrichtung 10 bilden; alternativ kann es sich bei der Druckluftquelle 220 um eine separate Komponente handeln, die an einen Einspeiseanschluss E10 der Spüleinrichtung 10 angeschlossen ist.
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Das Steuerventil 200 weist zwei Ventilstellungen auf, nämlich die in der 1 gezeigte Druckluftsperrstellung und eine Druckluftdurchgangsstellung.
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In der in der 1 gezeigten Druckluftsperrstellung ist der Drucklufteingangsanschluss E200 des Steuerventils 200 verschlossen, und es sind der Druckluftausgangsanschluss A200 und der Entlüftungsanschluss L200 miteinander verbunden.
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In der Druckluftdurchgangsstellung, die weiter unten im Zusammenhang mit der 2 noch näher erläutert wird, verschließt das Steuerventil 200 den Entlüftungsanschluss L200, und es sind der Drucklufteingangsanschluss E200 und der Druckluftausgangsanschluss A200 miteinander verbunden.
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Die Spüleinrichtung 10 gemäß 1 wird beispielsweise wie folgt betrieben:
Aufgrund des Höhenunterschieds zwischen dem Spülwasserbehälter 30 und dem druckbeaufschlagten Zwischenspeicher 70 kommt es schwerkraftbedingt zu einem automatischen Füllen des Zwischenspeichers 70 mit Wasser 40, solange das Füllventil 50 geöffnet ist. Um eine für einen Spülvorgang gewünschte definierte Wassermenge im Zwischenspeicher 70 speichern zu können, ist der Zwischenspeicher 70 mit einem Wasserstandssensor 300 ausgestattet, der über eine Sensorleitung 310 mit dem Füllventil 50 in Verbindung steht. Solange der Zwischenspeicher 70 den gewünschten Wasserstand noch nicht erreicht hat, wird dies der Wasserstandssensor 300 erkennen und ein entsprechendes Wasserstandssignal ST über die Sensorleitung 310 übertragen, wodurch das Füllventil 50 bzw. dessen Aktuator 51 dazu veranlasst wird, das Ventil 50 offenzuhalten und einen schwerkraftbedingten Wasserfluss durch das Füllventil 50 und die Leitung 60 in den Zwischenspeicher 70 zu ermöglichen.
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Sobald der Wasserstandssensor 300 meldet, dass ein ausreichender Füllstand bzw. Wasserstand im Zwischenspeicher 70 erreicht worden ist, so wird er dies über die Sensorleitung 310 an das Füllventil 50 bzw. den Aktuator 51 melden, so dass der Aktuator 51 das Füllventil 50 schließen und einen weiteren Wasserfluss in Richtung des Zwischenspeichers 70 unterbinden kann.
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In dem in der 1 dargestellten Zustand bzw. Status der Spüleinrichtung 10 ist der Zwischenspeicher 70 mit einer für den nächsten Spülvorgang ausreichenden Wassermenge gefüllt und das Füllventil 50 ist geschlossen. Die Spüleinrichtung 10 ist somit spülbereit.
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Soll nun ein Spülvorgang ausgelöst werden, so kann dies durch Betätigung des Bedienventils 210 bzw. dessen Aktuator 210a erfolgen. Wird nämlich das Bedienventil 210 geöffnet, so wird Druckluft der Druckluftquelle 220 durch das Bedienventil 210 hindurch auf den Drucklufteingangsanschluss E200 des Steuerventils 200 einwirken, wodurch dieses von seiner in der 1 dargestellten Druckluftsperrstellung in seine Druckluftdurchgangsstellung umgesteuert wird und eine Druckluftverbindung zwischen dem Drucklufteingangsanschluss E200 und dem Druckluftausgangsanschluss A200 des Steuerventils 200 geschaffen wird.
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Die 2 zeigt den Zustand bzw. den Status der Spüleinrichtung 10 nach dem Öffnen des Bedienventils 210. Man erkennt, dass ein Verschlusselement 201 des Steuerventils 200, das bei der Darstellung gemäß 1 den Drucklufteingangsanschluss E200 verschlossen hatte, nun den Entlüftungsanschluss L200 verschließt und einem Druckluftfluss zwischen dem Drucklufteingangsanschluss E200 und dem Druckluftausgangsanschluss A200 nicht mehr entgegensteht.
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Nach dem Umstellen des Steuerventils 200 wird es somit zu einem Druckluftfluss DL über die Leitung 130 in Richtung Zwischenspeicher 70 kommen, wodurch der Zwischenspeicher 70 unter Druck gesetzt wird und das darin befindliche Wasser 40 durch die Leitung 80 in Richtung des federbelasteten Rückschlagventils 90 gedrückt wird.
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Eine Ventilfeder 91 des Rückschlagventils 90 ist derart dimensioniert, dass es zu einem automatischen Öffnen des Rückschlagventils 90 nur kommt, wenn durch den Druckluftfluss DL in Richtung Zwischenspeicher 70 das Wasser 40 aus dem Zwischenspeicher 70 in Richtung des Rückschlagventils 90 gedrückt wird und ein Wasserdruck einwirkt, der größer als der durch den Höhenunterschied H zwischen dem Wasser 40 im Spülwasserbehälter 30 und dem Rückschlagventil 90 hervorgerufene bzw. schwerkraftbedingte Wasserdruck ist. Erst wenn sich das Rückschlagventil 90 aufgrund des zusätzlichen Drucks öffnet, wird ein Wasserfluss WF in Richtung der Spüldüsen 100 freigegeben. Das aus den Spüldüsen 100 austretende Wasser wird das Toilettenbecken 110 spülen und dieses mit Wasser füllen; wie bereits erwähnt, handelt es sich bei der Toilette gemäß den 1 und 2 vorzugsweise um eine Vakuumtoilette.
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Sobald nicht weiter dargestellte Sensoren der Vakuumtoilette 120 feststellen, dass im Toilettenbecken 110 ein maximal vorgegebener Wasserstand erreicht oder überschritten wurde, wird die Vakuumtoilette 120 durch ein aktives Absaugen des Toilettenbeckens 110 das darin befindliche Wasser entfernen. Die Absaugkomponenten der Vakuumtoilette 120 sind aus Gründen der Übersicht in den Figuren nicht dargestellt.
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Sobald der Spülvorgang beendet ist und das Bedienventil 210 wieder geschlossen ist, wird es zu einer Rückstellung des Verschlusselements 201 des Steuerventils 200 in die in der 1 dargestellte Druckluftsperrstellung mittels eines nicht weiter dargestellten Federelements kommen. In der Druckluftsperrstellung sind der Druckluftausgangsanschluss A200 und der Entlüftungsanschluss L200 miteinander verbunden, so dass der im Zwischenspeicher 70 vorhandene Überdruck über den Entlüftungsanschluss L200 abgebaut werden kann.
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Aufgrund des bei dem Spülvorgang aufgetretenen Abfalls des Wasserstands im Zwischenspeicher 70 wird der Wasserstandssensor 300 anzeigen, dass der für einen nachfolgenden vollständigen Spülvorgang nötige Wasserstand im Zwischenspeicher 70 nicht mehr erreicht ist und ein entsprechendes Wasserstandssignal ST über die Sensorleitung 310 an das Füllventil 50 bzw. dessen Aktuator 51 senden, wodurch es zu einem erneuten Öffnen des Füllventils 50 und zu einem erneuten schwerkraftbedingten Füllen des Zwischenspeichers 70 mit Wasser 40 des Spülwasserbehälters 30 kommt. Das Rückschlagventil 90 bleibt dabei geschlossen, weil der schwerkraftbedingte Wasserdruck zu klein ist, um das Rückschlagventil 90 zu öffnen.
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Nach dem Wiederbefüllen des Zwischenspeichers 70 wird der in der 1 dargestellte und im Zusammenhang mit der 1 bereits erläuterte spülbereite Zustand der Spüleinrichtung 10 wieder erreicht.
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Nachfolgend soll im Zusammenhang mit der 3 eine Havariesituation der Spüleinrichtung 10 beispielhaft näher erläutert werden, bei der aufgrund eines Stromausfalls oder eines Abschaltens der Stromversorgung der Betrieb der Vakuumtoilette 120, insbesondere der automatische Absaugbetrieb bei Erreichen eines maximalen Wasserfüllstands im Toilettenbecken 110 abgeschaltet bzw. mangels Strom unmöglich ist und bei der gleichzeitig eine Fehlfunktion des Füllventils 50 und/oder des Wasserstandssensors 300 auftritt.
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Im Falle einer Fehlfunktion des Füllventils 50 bzw. des Wasserstandssensors 300 kann die Situation auftreten, dass das Wasser 40 schwerkraftbedingt ungehindert in den Zwischenspeicher 70 fließt und diesen vollständig füllt, bis dieser überläuft und das Wasser 40 über die Leitung 80 in Richtung Rückschlagventil 90 sowie über die Leitung 130 in Richtung Steuerventil 200 fließt.
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Da bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 die Ventilfeder 91 des federbelasteten Rückschlagventils 90 derart bemessen ist, dass das Rückschlagventil 90 ausschließlich bei Aktivierung des Bedienventils 210 bzw. bei zusätzlicher Druckluftbeaufschlagung durch die Druckluftquelle 220 geöffnet wird und nicht allein durch den schwerkraftbedingten Flüssigkeitsdruck aus dem Spülwasserbehälter 30 geöffnet wird, wird das Rückschlagventil 90 somit verschlossen bleiben und einen weiteren Wasserfluss WF in Richtung der Spüldüsen 100 bzw. des Toilettenbeckens 110 unterbinden. Über die Leitung 80 kann das Wasser 40 aus dem Zwischenspeicher 70 also ausschließlich bis zum Rückschlagventil 90, jedoch nicht darüber hinaus gelangen.
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Ein weiterer Wasseranstieg in der Leitung 130 bzw. ein Wasserfluss durch die Leitung 130 in Richtung des Steuerventils 200 ist jedoch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 ohne Weiteres möglich, so dass das Wasser 40 den Druckluftausgangsanschluss A200 erreichen sowie durch den Entlüftungsanschluss L200 nach außen austreten kann.
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Vorzugsweise ist der Entlüftungsanschluss L200 derart angeordnet, dass im Falle der beschriebenen Havariesituation das Wasser 40 des Spülwasserbehälters 30 nicht ins Innere des Schienenfahrzeugs 20 hineinläuft, sondern stattdessen aus dem Schienenfahrzeug 20 herausläuft. Der Entlüftungsanschluss L200 ist aus diesem Grunde vorzugsweise im Bereich des Fahrzeugbodens angeordnet, um einen unmittelbaren Wasserabfluss nach unten durch den Fahrzeugboden hindurch nach außen zu ermöglichen.
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Zusammengefasst wird die im Zusammenhang mit der 3 erläuterte Havariesituation bei der Spüleinrichtung 10 somit ohne einen Wassereintritt ins Innere des Schienenfahrzeugs 20 überstanden, weil ein Wasserfluss in Richtung der Spüldüsen 100 bzw. in Richtung der Vakuumtoilette 120 durch das Rückschlagventil 90 unterbunden wird.
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Wäre das Rückschlagventil 90 nicht zwischen dem Zwischenspeicher 70 und den Spüldüsen 100 angeordnet – wie dies zur Erläuterung die 4 zeigt –, so würde bei der Havariesituation gemäß 3 ein Wasserfluss durch die Spüldüsen 100 in Richtung des Toilettenbeckens 110 auftreten sowie ein Füllen des Toilettenbeckens 110 erfolgen. Da – wie erläutert – die Vakuumtoilette 120 wegen Stromausfall außer Betrieb ist und ein automatisches Absaugen des Toilettenbeckens 110 nicht erfolgen kann, würde ein Wasserfluss WF über den oberen Rand des Toilettenbeckens 110 ins Innere des Schienenfahrzeugs 20 erfolgen, wie dies beispielhaft in der 4 angedeutet worden ist.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
