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Die Erfindung bezieht sich auf Geruchsverschlusseinrichtungen, insbesondere Siphons, sowie auf Fahrzeuge, die mit solchen Geruchsverschlusseinrichtungen ausgestattet sind.
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Bei Abwassersystemen heutzutage üblicher Schienenfahrzeuge kann es zu Geruchsbelästigung durch Faulgase kommen, wenn diese aus einem Grauwassertank des Schienenfahrzeugs in Richtung des Fahrzeuginneren entweichen. Um einen Eintritt von Faulgasen in das Fahrzeuginnere zu vermeiden, sind die Abwassersysteme mit Geruchsverschlusseinrichtungen, üblicherweise in Form von Siphons, ausgestattet.
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Beim Einfahren in Tunnelabschnitte bzw. beim Verlassen von Tunnelabschnitten können, insbesondere bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit, Druckdifferenzen bzw. Druckstöße auftreten, die auf das Abwassersystem und die Grauwassertanks einwirken; derartige Druckstöße können dazu führen, dass die oben erwähnten Siphons leergesaugt werden oder das darin befindliche Wasser herausgedrückt wird. Sind die Siphons nicht mehr mit einer ausreichenden Wassersäule versehen, so verlieren sie – solange kein Wasser nachgefüllt wird – ihre Funktion als Geruchsverschlusseinrichtung, und Faulgase können aus dem Grauwassertank in Richtung des Fahrzeuginnenraums gelangen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Geruchsverschlusseinrichtung, insbesondere einen Siphon, anzugeben, bei dem die Gefahr einer unerwünschten Außerbetriebsetzung der Geruchsverschlusswirkung im Falle von Unterdruckstößen oder Überdruckstößen ausgeschlossen, zumindest reduziert, ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Geruchsverschlusseinrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Geruchsverschlusseinrichtung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Geruchsverschlusseinrichtung eine Nachfülleinrichtung zum automatischen Nachfüllen von Flüssigkeit in die Flüssigkeitskammer umfasst, wobei die Nachfülleinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie ein automatisches Nachfüllen von Flüssigkeit in die Flüssigkeitskammer auslöst, wenn der Flüssigkeitsstand in der Flüssigkeitskammer einen vorgegebenen Mindestflüssigkeitsstand unterschreitet.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Geruchsverschlusseinrichtung ist darin zu sehen, dass im Falle eines Flüssigkeitsverlusts in der Flüssigkeitskammer, insbesondere bei sehr großen Druck- oder Unterdruckstößen, Flüssigkeit automatisch nachgefüllt wird und somit stets gewährleistet wird, dass für eine effiziente Geruchsverschlusswirkung ein ausreichender Flüssigkeitsstand vorhanden ist.
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Mit Blick auf die Ausgestaltung der Nachfülleinrichtung wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn diese einen Flüssigkeitssensor aufweist, der bei Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestflüssigkeitsstandes in der Flüssigkeitskammer ein Steuersignal erzeugt.
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Vorzugsweise weist die Geruchsverschlusseinrichtung, insbesondere deren Nachfülleinrichtung, ein steuerbares Absperrorgan auf, das in geöffnetem Zustand einen Flüssigkeitsstrom in Richtung der Flüssigkeitskammer zulässt und in geschlossenem Zustand einen Flüssigkeitsstrom in Richtung der Flüssigkeitskammer blockiert.
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Vorteilhaft ist es, wenn das Absperrorgan mittelbar oder unmittelbar mit dem Flüssigkeitssensor verbunden ist und das Absperrorgan bei Vorliegen des Steuersignals des Flüssigkeitssensors in seinen geöffneten Zustand schaltet.
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Der vorgegebene Mindestflüssigkeitsstand entspricht vorzugsweise einem Flüssigkeitsstand zwischen der Einlassöffnung und dem Ablaufanschluss.
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Als vorteilhaft wird es angesehen, wenn das Absperrorgan ein elektrisch steuerbares Absperrorgan ist und der Flüssigkeitssensor als Steuersignal ein elektrisches Steuersignal erzeugt.
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Das Absperrorgan ist vorzugsweise derart angeordnet, dass es im geöffneten Zustand einen Flüssigkeitsstrom in einen außerhalb der Flüssigkeitskammer befindlichen Abschnitt des Einlassrohrs zulässt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Absperrorgan mit einer Frischwasserleitung in Verbindung steht und im geöffneten Zustand einen Frischwasserstrom in die Flüssigkeitskammer oder in einen außerhalb der Flüssigkeitskammer befindlichen Abschnitt des Einlassrohrs zulässt.
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Darüber hinaus wird es als vorteilhaft angesehen, wenn ein Flüssigkeitsverlust durch Druckstöße möglichst vermieden oder zumindest minimiert wird, so dass ein Nachfüllen nur in Ausnahmefällen (z. B. bei besonders großen Druckstößen oder bei besonders häufigen Druckstößen) oder im Falle von Verdunstung erfolgen muss. In diesem Zusammenhang wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Geruchsverschlusseinrichtung eine Druckstoßminderungseinrichtung aufweist, die einen Überdruck- oder Unterdruckstoß an einem Ablaufanschluss oder an einer Einlassöffnung der Geruchsverschlusseinrichtung durch Vergrößerung oder Verkleinerung des Volumens der Flüssigkeitskammer der Geruchsverschlusseinrichtung dämpft. Mit einer solchen Druckstoßminderungseinrichtung lässt sich in vorteilhafter Weise erreichen, dass ein Absaugen, Herausstoßen oder Herausschwappen von in der Flüssigkeitskammer befindlicher Flüssigkeit durch Druckstöße vermieden oder zumindest reduziert wird. Mit anderen Worten lässt sich durch die zusätzlich vorgesehene Druckstoßminderungseinrichtung erreichen, dass die Wahrscheinlichkeit einer Außerbetriebsetzung der Geruchsverschlusswirkung durch Flüssigkeitsverlust im Falle von Überdruckstößen oder Unterdruckstößen zumindest reduziert ist.
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Bezüglich der Ausgestaltung der Druckstoßminderungseinrichtung wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn diese durch eine Membran gebildet ist oder eine solche umfasst, die im Falle eines Überdruckstoßes unter Erhöhung des Volumens der Flüssigkeitskammer nach außen verformt und im Falle eines Unterdruckstoßes unter Verkleinerung des Volumens der Flüssigkeitskammer nach innen verformt wird.
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Vorzugsweise bildet die Membran eine Behälterwand der Flüssigkeitskammer oder zumindest einen Wandabschnitt der Behälterwand der Flüssigkeitskammer.
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Die Membran ist bevorzugt elastisch deformierbar.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Geruchsverschlusseinrichtung ist vorgesehen, dass außen an der Flüssigkeitskammer über der Membran eine Kappe angeordnet ist, die gemeinsam mit der Membran eine außerhalb der Flüssigkeitskammer befindliche und durch die Membran von dieser getrennte Druckausgleichskammer bildet. Die Druckausgleichskammer beeinflusst in vorteilhafter Weise die mechanische Auslenkung der Membran und somit die Dämpfungswirkung, die die Membran bzw. die Druckstoßminderungseinrichtung insgesamt auf Überdruckstöße oder Unterdruckstöße ausübt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Druckausgleichskammer ein Be- und Entlüftungsventil aufweist, durch das bei Unterdruck in der Flüssigkeitskammer Außenluft in die Druckausgleichskammer einströmen und durch das bei Überdruck in der Flüssigkeitskammer Luft aus der Druckausgleichskammer nach außen abströmen kann. Die Dämpfungswirkung der Membran lässt sich durch die Einstellung des Be- und Entlüftungsventils bzw. durch die Einstellung der Durchlassrate des Be- und Entlüftungsventils gezielt vorgeben.
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Vorzugsweise ist die Membran im Bereich des Behälterbodens der Flüssigkeitskammer angeordnet oder bildet den Behälterboden der Flüssigkeitskammer.
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Um die Einlassöffnung vor Überdruckstößen oder Unterdruckstößen zu schützen, wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Membran unterhalb der Einlassöffnung angeordnet ist.
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Erfinderseitig wurde festgestellt, dass Überdruckstöße oder Unterdruckstöße im Bereich des Ablaufanschlusses zu einer Wellenbildung in der in der Flüssigkeitskammer befindlichen Flüssigkeit sowie zu einem Herausschwappen der Flüssigkeit aus dem Ablaufanschluss führen können. Eine solche Wellenbildung bzw. ein "Seegang" innerhalb der Flüssigkeitskammer lässt sich minimieren, wenn die innere Querschnittsfläche, insbesondere der Innendurchmesser, der Flüssigkeitskammer mindestens dreimal so groß wie die innere Querschnittsfläche, insbesondere der Innendurchmesser, des Einlassrohrs ist.
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Um bei Außerbetriebnahme der Geruchsverschlusseinrichtung bzw. eines Abwassersystems, das mit einer solchen Geruchsverschlusseinrichtung ausgestattet ist, ein einfaches Entleeren der Flüssigkeitskammer zu ermöglichen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Flüssigkeitskammer ein unterhalb des Ablaufanschlusses befindliches Absperrorgan aufweist, das im geöffneten Zustand ein Abfließen von Flüssigkeit aus der Flüssigkeitskammer, vorzugsweise ein vollständiges Entleeren der Flüssigkeitskammer, ermöglicht.
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Die Geruchsverschlusseinrichtung umfasst bevorzugt ein Einlassrohr zum Einfüllen einer Flüssigkeit in die Flüssigkeitskammer. Die Einlassöffnung des Einlassrohrs bildet vorzugsweise die Einlassöffnung der Geruchsverschlusseinrichtung und ist bevorzugt unterhalb des Ablaufanschlusses angeordnet. Der Ablaufanschluss ermöglicht vorzugsweise ein Abfließen der Flüssigkeit aus der Flüssigkeitskammer, sobald der Flüssigkeitsstand in der Flüssigkeitskammer ein vorgegebenes Mindestniveau erreicht.
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Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Abwasseranlage (bzw. Abwassersystem). Erfindungsgemäß ist bezüglich einer solchen Abwasseranlage vorgesehen, dass diese mit einer Geruchsverschlusseinrichtung, wie sie oben beschrieben worden ist, ausgestattet ist.
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Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug. Erfindungsgemäß ist bezüglich eines solchen Fahrzeugs vorgesehen, dass dieses mit einer Geruchsverschlusseinrichtung, wie sie oben beschrieben worden ist, ausgestattet ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
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1 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Geruchsverschlusseinrichtung, die mit einer Druckminderungseinrichtung, einer Nachfülleinrichtung sowie einem Ablaufventil ausgestattet ist,
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2 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Geruchsverschlusseinrichtung ohne Ablaufventil,
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3 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Geruchsverschlusseinrichtung ohne Druckminderungseinrichtung,
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4 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Geruchsverschlusseinrichtung, bei der eine Druckminderungseinrichtung allein durch eine Membran ohne zusätzliche Kappe gebildet ist, und
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5 ein Ausführungsbeispiel für ein Fahrzeug, das mit einer Abwasseranlage mit einer Geruchsverschlusseinrichtung gemäß den 1 bis 4 ausgestattet ist.
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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 Geruchsverschlusseinrichtung 10 in Form eines Topfsiphons. Die Geruchsverschlusseinrichtung 10 umfasst unter anderem ein Einlassrohr 20, das in eine Flüssigkeitskammer 30 der Geruchsverschlusseinrichtung 10 hineinragt. Die Flüssigkeitskammer 30 wird außen durch eine Behälterwand 40 begrenzt. Ein Wandabschnitt 41 der Behälterwand 40 wird durch eine Membran 50 gebildet, die elastisch deformierbar ist.
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Räumlich oberhalb der Einlassöffnung 21 des Einlassrohres 20 ist die Geruchsverschlusseinrichtung 10 mit einem Ablaufanschluss 60 ausgestattet, der ein Ablaufen einer in der Flüssigkeitskammer 30 befindlichen Flüssigkeit F ermöglicht, wenn der Flüssigkeitsstand FS in der Flüssigkeitskammer 30 das Niveau des Ablaufanschlusses 60 erreicht.
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Die Membran 50 wird außenseitig von einer Kappe 70 abgedeckt, die mit einem Be- und Entlüftungsventil 80 ausgestattet ist. Die Membran 50 und die Kappe 70 begrenzen gemeinsam eine Druckausgleichskammer 90, die neben der Flüssigkeitskammer 30 angeordnet ist und über die Membran 50 mit dem Inneren der Flüssigkeitskammer 30 mechanisch gekoppelt ist. Wie weiter unten noch im Detail erläutert werden wird, bilden die Membran 50 sowie die Druckausgleichskammer 90 gemeinsam eine Druckstoßminderungseinrichtung 100, mit der sich Überdruckstöße und Unterdruckstöße am Ablaufanschluss 60 und/oder an der Einlassöffnung 21 des Einlassrohres 20 dämpfen lassen.
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Die Geruchsverschlusseinrichtung 10 ist darüber hinaus mit einer Nachfülleinrichtung 200 ausgestattet. Die Nachfülleinrichtung 200 weist einen Flüssigkeitssensor 210 auf, der über eine Steuerleitung 220 mit einem Absperrorgan in Form eines Zulaufventils 230 in Verbindung steht. Bei dem Zulaufventil 230 kann es sich beispielsweise um ein elektrisch schaltbares Magnetventil handeln, das über ein elektrisches Steuersignal ST ein- oder ausgeschaltet werden kann. Das Zulaufventil 230 verbindet einen außerhalb der Flüssigkeitskammer 30 befindlichen Abschnitt 21 des Einlassrohres 20 mit einer Frischwasserleitung 240.
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Die Geruchsverschlusseinrichtung 10 gemäß 1 ist darüber hinaus mit einem Absperrorgan in Form eines Ablaufventils 300 ausgestattet, das im geöffneten Zustand ein Ablaufen der in der Flüssigkeitskammer 30 befindlichen Flüssigkeit F ermöglicht.
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Die Geruchsverschlusseinrichtung 10 gemäß 1 arbeitet wie folgt:
Kommt es in der an den Ablaufanschluss 60 angeschlossenen Ablaufleitung 61 zu Überdruckstößen DS1 oder zu Unterdruckstößen DS2, so werden diese durch die Druckminderungseinrichtung 100 gedämpft. Das Dämpfen der Überdruckstöße DS1 und der Unterdruckstöße DS2 erfolgt durch eine mechanische Auslenkung der Membran 50:
Im Falle eines Überdruckstoßes DS1 am Ablaufanschluss 60 wird die Membran 50 entlang der Pfeilrichtung P1 nach unten bzw. in Richtung der Kappe 70 ausgelenkt, wodurch das Volumen innerhalb der Flüssigkeitskammer 30 vergrößert und die Wirkung des Überdruckstoßes gemindert wird.
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In entsprechender Weise werden Unterdruckstöße DS2 gedämpft, indem die Membran 50 ausgelenkt wird. So zeigt die 1, dass die Membran 50 im Falle eines Unterdruckstoßes DS2 entlang der Pfeilrichtung P2 nach oben ausgelenkt wird, wodurch sich das Volumen innerhalb der Flüssigkeitskammer 30 verkleinert und die Wirkung des Unterdruckstoßes gemindert wird.
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Die Auslenkbewegung der Membran 50 entlang der Pfeilrichtung P1 oder P2 wird bei der Ausgestaltung gemäß 1 nicht allein durch die Membran 50 und die auf diese wirkenden Druckstöße bestimmt, sondern auch durch die Druckausgleichskammer 90 und das Be- und Entlüftungsventil 80; denn diese Komponenten bedämpfen über den Innendruck in der Druckausgleichskammer 90 ebenfalls die Membranbewegung. Durch ein Verstellen des Luftdurchsatzes durch das Be- und Entlüftungsventil 80 kann somit die Dämpfungscharakteristik gezielt eingestellt und optimiert werden.
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Wie erfinderseitig festgestellt wurde, kann es bei Überdruckstößen DS1 und bei Unterdruckstößen DS2 trotz der Kompensationswirkung der Druckminderungseinrichtung 100 zu einer seegangähnlichen Wellenbildung an der Oberfläche der Flüssigkeit F in der Flüssigkeitskammer 30 kommen, so dass es zu einem Überschwappen der Flüssigkeit F in Richtung des Ablaufanschlusses 60 sowie zu einem ungewollten Füllstandsverlust in der Flüssigkeitskammer 30 kommen kann. Eine solche seegangähnliche Wellenbildung innerhalb der Flüssigkeitskammer 30 lässt sich – wie erfinderseitig festgestellt wurde – reduzieren, wenn die Geometrie der Flüssigkeitskammer 30 sowie des Einlassrohres 20 geeignet gewählt wird. Als besonders vorteilhaft wird es in diesem Zusammenhang angesehen, wenn die innere Querschnittsfläche, insbesondere der Innendurchmesser D der Flüssigkeitskammer 30, mindestens dreimal so groß wie die innere Querschnittsfläche, insbesondere der Innendurchmesser d, des Einlassrohres 20 ist.
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Wird die Geruchsverschlusseinrichtung 10 in einem Fahrzeug, insbesondere einem Schienenfahrzeug, eingesetzt, so wird es als vorteilhaft angesehen, wenn ein Entleeren der Flüssigkeitskammer 30 im Falle einer Außerbetriebsetzung des Fahrzeugs möglich ist, um ein Einfrieren von Flüssigkeit F in der Flüssigkeitskammer 30 und eine Zerstörung der Geruchsverschlusseinrichtung 10 zu vermeiden. Ein Entleeren der Flüssigkeitskammer 30 ist bei der Geruchsverschlusseinrichtung 10 gemäß 1 durch das Absperrventil 300 möglich, das im geöffneten Zustand ein Abfließen der Flüssigkeit F, vorzugsweise ein vollständiges Entleeren der Flüssigkeitskammer 30, ermöglicht.
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Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Geruchsverschlusseinrichtung 10, die von ihrem Aufbau im Wesentlichen der Geruchsverschlusseinrichtung 10 gemäß 1 entspricht. Im Unterschied zu der Geruchsverschlusseinrichtung 10 gemäß 1 fehlt bei der Geruchsverschlusseinrichtung 10 gemäß 2 ein Ablaufventil 300, wie es im Zusammenhang mit der 1 erläutert wurde. Im Übrigen gelten die obigen Erläuterungen im Zusammenhang mit der Geruchsverschlusseinrichtung 10 gemäß 1 bei der Geruchsverschlusseinrichtung 10 gemäß 2 entsprechend.
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Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Geruchsverschlusseinrichtung 10, die von ihrem Aufbau im Wesentlichen der Geruchsverschlusseinrichtung 10 gemäß 1 entspricht. Im Unterschied zu der Geruchsverschlusseinrichtung 10 gemäß 1 fehlt bei der Geruchsverschlusseinrichtung 10 gemäß 3 die Druckminderungseinrichtung 100, wie sie im Zusammenhang mit der 1 erläutert wurde. Im Übrigen gelten die obigen Erläuterungen im Zusammenhang mit der Geruchsverschlusseinrichtung 10 gemäß 1 bei der Geruchsverschlusseinrichtung 10 gemäß 3 entsprechend.
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Die 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Geruchsverschlusseinrichtung 10, bei der eine Druckminderungseinrichtung 100 ausschließlich durch einen als Membran ausgestalteten Wandabschnitt 41 der Behälterwand 40 der Flüssigkeitskammer 30 gebildet ist. Eine zusätzliche Druckausgleichskammer neben der Flüssigkeitskammer 30 fehlt bei der Geruchsverschlusseinrichtung 10.
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Im Falle von Überdruckstößen DS1 oder Unterdruckstößen DS2 am Ablaufanschluss 60 wird sich der Wandabschnitt 41 bzw. die Membran 50 entlang der Pfeilrichtung P1 nach außen oder entlang der Pfeilrichtung P2 nach innen wölben, wodurch eine Volumenvergrößerung oder eine Volumenverkleinerung erreicht und die Wirkung der der Druckstöße amplitudenmäßig gedämpft wird. Im Übrigen gelten die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der 1 entsprechend.
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Die 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Schienenfahrzeug 500. Man erkennt eine Abwasseranlage bzw. ein Abwassersystem 510, das unter anderem eine Abwassereinlaufstelle 520 und einen Abwasserauffangbehälter 530 in Form eines Grauwasserbehälters umfasst. Der Abwasserauffangbehälter 530 ist mit einem Entlüftungsrohr 531 ausgestattet.
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Die Abwassereinlaufstelle 520 und der Abwasserauffangbehälter 530 stehen über eine Geruchsverschlusseinrichtung 10 in Verbindung, deren Einlassrohr 20 mit einer ersten Abwasserleitung 540 und deren Ablaufanschluss 60 mit einer zweiten Abwasserleitung 550 verbunden ist.
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Die erste Abwasserleitung 540 verbindet die Abwassereinlaufstelle 520 mit der Geruchsverschlusseinrichtung 10 und die zweite Abwasserleitung 550 verbindet die Geruchsverschlusseinrichtung 10 mit dem Abwasserauffangbehälter 530.
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Treten im Falle von Tunnelfahrten Überdruckstöße DS1 oder Unterdruckstöße DS2 auf, so werden diese über das Entlüftungsrohr 531 in den Abwasserauffangbehälter 530 und von dort zu der Geruchsverschlusseinrichtung 10 geleitet.
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Vorzugsweise handelt es sich bei der Geruchsverschlusseinrichtung 10 um eine solche, wie sie im Zusammenhang mit den 1 bis 4 erläutert worden ist, oder zumindest um eine Geruchsverschlusseinrichtung mit einer Druckminderungseinrichtung, die eintreffende Überdruckstöße DS1 oder Unterdruckstöße DS2 dämpft, wie oben im Zusammenhang mit den 1 bis 4 erläutert 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.
