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Die Erfindung betrifft eine Aufbereitungsvorrichtung für Grauwasser für ein Schienenfahrzeug, mit einem Grauwasserbehälter, einem Grauwasserzulauf, einem Ablauf für gefiltertes Grauwasser, einem Filter zwischen dem Grauwasserzulauf und dem Ablauf für gefiltertes Grauwasser und einem Füllstandsensor.
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Eine derartige Grauwasseraufbereitungsvorrichtung ist aus der
DE 10 2013 205 084 B3 bekannt. Diese ist zur Benutzung in einem Sanitärbereich des Schienenfahrzeugs vorgesehen. Das Grauwasser aus einem Handwaschbecken kann nun nicht mehr nur auf das Gleis abgeleitet oder einem Abwassertank zugeführt werden, sondern es kann aufgefangen, aufbereitet und einem WC-Modul als Spülwasser zur Verfügung gestellt werden.
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Das in einer Galley anfallende Grauwasser enthält dagegen oft Speisereste und gelöste Fette und kann daher nicht direkt auf die Gleise abgeleitet werden. Es wird deshalb üblicherweise in einem Grau- oder Abwasserbehälter gesammelt. Der Grau- oder Abwasserbehälter wird zyklisch, beispielsweise alle 3 Tage abgesaugt, das gesamte Wasser verbleibt bis dahin im Grau- oder Abwasserbehälter. Zum Absaugen werden besondere Absaugvorrichtungen benötigt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstig zu betreibende Aufbereitungsvorrichtung für Grauwasser einer Galley vorzuschlagen.
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Gelöst wird die Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche wieder.
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Ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug umfasst wenigstens eine erfindungsgemäße Aufbereitungsvorrichtung. Eine erfindungsgemäße Aufbereitungsvorrichtung für Grauwasser für ein Schienenfahrzeug umfasst ihrerseits einen Grauwasserbehälter mit wenigstens einem Grauwasserzulauf, insbesondere in einem Einlassbereich des Grauwasserbehälters, wenigstens einem Ablauf für gefiltertes Grauwasser, insbesondere in einem Auslassbereich des Grauwasserbehälters, wenigstens einem Filter zwischen dem Grauwasserzulauf und dem Ablauf für gefiltertes Grauwasser, insbesondere zwischen dem Ein- und dem Auslassbereich, und einer von außen verschließbaren Reinigungsöffnung zur manuellen Wartung des Grauwasserbehälters, welche, insbesondere im Einlassbereich des Grauwasserbehälters, bodenseitig angeordnet ist. Die von außen verschließbare Reinigungsöffnung kann darüber hinaus zur Abführung von vom Filter abgeschiedenem Sediment aus dem Grauwasserbehälter dienen. Die Reinigungsöffnung kann weitergebildet auch von außen frei zugänglich sein. Dazu ist der Grauwasserbehälter so im Schienenfahrzeug angeordnet, dass die Reinigungsöffnung frei zugänglich ist, so dass der Grauwasserbehälter manuell gereinigt werden kann. Je nach Filtertyp kann sie auch geeignet zur manuellen Wartung eines Innenraums des Grauwasserbehälters ausgebildet und angeordnet sein.
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Die Aufbereitungsvorrichtung weist weitergebildet eine von außen betätigbare Verschlussvorrichtung zum Verschluss der verschließbaren Reinigungsöffnung auf, welche in einer geschlossenen Position die Reinigungsöffnung im Boden des Grauwasserbehälters verschließt und in einer geöffneten Position die Reinigungsöffnung frei gibt. Insbesondere ist die Verschlussvorrichtung in der geschlossenen Position gegen den Grauwasserbehälter abgedichtet.
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Die Aufbereitungsvorrichtung ist geeignet ausgebildet zum Einsatz in einer Galley eines Schienenfahrzeugs. Als Galley wird üblicherweise der Bordküchenbereich eines Fahrzeugs bezeichnet. Die Aufbereitungsvorrichtung ist beispielsweise unterhalb einer Spüle, eines Waschbeckens und/oder einer Spülmaschine oder im Unterflurbereich angeordnet.
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Um festzustellen wann eine Entleerung des Grauwasserbehälters erforderlich ist, kann der Füllstand der Feststoffe überwacht werden. Dazu kann die Aufbereitungsvorrichtung wenigstens einen Füllstandsensor umfassen, welcher insbesondere im Einlassbereich des Grauwasserbehälters angeordnet ist. Der Füllstandsensor kann ausgebildet sein, zumindest einen Grenzstand an Feststoff zumindest im Einlassbereich des Grauwasserbehälters zu erkennen. Darüber hinaus kann er ausgebildet sein, ein Signal in Abhängigkeit des erkannten Grenz- oder Füllstands zu erzeugen an eine Fahrzeugsteuerung des Schienenfahrzeugs auszugeben. So wird insbesondere das Erreichen des vorgegebenen Grenzstands an die Fahrzeugsteuerung signalisiert. Das Signal der Fahrzeugsteuerung kann dabei, insbesondere zur Planung einer Entleerung des Grauwasserbehälters, beispielsweise via eine DFÜ-Meldung, an eine landseitige Einrichtung wie eine Werkstatt oder ein Depot übermittelt werden.
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Insbesondere durch Sedimentation werden die Feststoffe von der flüssigen Phase getrennt und setzten sich als Sediment am Boden ab. Je nach Art der Filterung wird die Ablagerung der herausgefilterten Feststoffpartikel auch als Filterkuchen bezeichnet. Das aufbereitete, gefilterte Grauwasser ist vom Sediment bzw. von den Feststoffpartikeln einer vorgegebenen Mindestgröße befreit. Das zurückbleibende, abgelagerte Sediment kann natürlich noch einen gewissen Anteil an Flüssigkeit umfassen. Daher ist der Füllstandsensor gemäß einer Weiterbildung der Erfindung geeignet ausgebildet, zumindest den Grenzstand an Grauwasser mit einer vorgegebenen Feststoffbeladung im Grauwasserbehälter, insbesondere im Einlassbereich des Grauwasserbehälters, zu erkennen. Der Grad an Feststoffbeladung des Grauwassers bzw. die Konzentration an Feststoff im Grauwasser soll insbesondere 80 % nicht übersteigen, um bei Erreichen des vorgegebenen Grenzstands, diesen als Grenzstand an Feststoff zu erkennen.
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Durch die Filterung und Sammlung von Feststoff im Grauwasserbehälter kann das Absaug- bzw. Reinigungsintervall des Grauwasserbehälters signifikant verlängert werden. Das gefilterte Grauwasser kann auf das Gleisbett abgelassen werden. Dadurch wird weniger Volumen im Grauwasserbehälter zurückgehalten.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst der Grauwasserbehälter einen verschiebbaren Bodenabschnitt als Verschlussvorrichtung, welcher so am Grauwasserbehälter angeordnet ist, dass er in einer eingeschobenen Position einen Teil des Bodens des Gauwasserbehälters bildet und die Reinigungsöffnung im Boden des Grauwasserbehälters verschließt und in einer ausgeschobenen Position die Reinigungsöffnung frei gibt. Die ausgeschobene Position entspricht somit der geöffneten Position. Analog entspricht die eingeschobene Position der geschlossenen Position.
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Weitergebildet weist der Grauwasserbehälter Führungsschienen zur Führung des verschiebbaren Bodenabschnitts auf, welche beispielsweise an Seitenwänden des Grauwasserbehälters angeordnet sein können. Die Führungsschienen dienen der Führung des verschiebbaren Bodenabschnitts bei einer Verschiebung des verschiebbaren Bodenabschnitts entlang der Führungsschienen, insbesondere parallel zum Boden des Grauwasserbehälters im Bereich des verschiebbaren Bodenabschnitts.
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Eine weitere Weiterbildung ist darin zu sehen, dass der Grauwasserbehälter einen dem verschiebbaren Bodenabschnitt zugewandten, insbesondere elastischen und gegen eine zum Innenraum des Grauwasserbehälters weisenden Fläche des verschiebbaren Bodenabschnitts vorgespannten Abstreifer aufweist, der ausgebildet ist, Anhaftungen an dem verschiebbaren Bodenabschnitt, insbesondere an der nach innen in den Grauwasserbehälter weisenden Fläche des verschiebbaren Bodenabschnitts, bei einer Bewegung des verschiebbaren Bodenabschnitts aus der eingeschobenen Position in die ausgeschobene Position abzustreifen.
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Zur bevorzugten wasserdichten Abdichtung des verschiebbaren Bodenabschnitts gegen den Grauwasserbehälter kann zwischen dem verschiebbaren Bodenabschnitt und dem Grauwasserbehälter wenigstens eine Dichtung vorgesehen sein, welche in der eingeschobenen Position gegen beide Bauteile vorgespannt ist.
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Als alternative Verschlussvorrichtung gilt eine Klappe, welche so an dem Grauwasserbehälter angeordnet ist, dass sie in einer zugeklappten Position einen Teil des Bodens des Gauwasserbehälters bildet und die Reinigungsöffnung verschließt und in einer aufgeklappten Position die Reinigungsöffnung frei gibt. Die Klappe als Alternative zum verschiebbaren Bodenabschnitt ist aufgrund des nicht in gleicher, einfacher Weise vorzusehenden Abstreifers schwieriger von Anhaftungen zu säubern. Darüber hinaus benötigt sie einen vergleichsweise größeren Raum unterhalb des Grauwasserbehälters. Die zugeklappte Position entspricht wiederum der geschlossenen Position der Verschlussvorrichtung, während die geöffnete Position der Verschlussvorrichtung der aufgeklappten Position entspricht.
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Weitergebildet ist ein Auffangbehälter zur Aufnahme von vom Filter abgeschiedenem Sediment aus dem Grauwasserbehälter unterhalb der verschließbaren Reinigungsöffnung vorgesehen. Ausgefiltertes Sediment wird auch als Filterkuchen bezeichnet.
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Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, dass der Grauwasserbehälter wenigstens einen Reinigungsabfluss im Auslassbereich aufweist. Der Reinigungsabfluss ist weitergebildet zur Abführung von zumindest leicht feststoffbeladenem Grauwasser aus dem Grauwasserbehälter geeignet ausgebildet und im Grauwasserbehälter angeordnet. Insbesondere ist der Boden des Gauwasserbehälters vom Einlassbereich zum Auslassbereich hin ansteigend ausgebildet. Der Reinigungsabfluss ist dann vorteilhaft an der tiefsten Stelle des Bodens des Gauwasserbehälters im Auslassbereich angeordnet.
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Weitergebildet umfasst das Filter wenigstens zwei gegeneinander angeordnete, sich in horizontaler Richtung überlappende und vertikal voneinander beabstandete Kulissen, wobei insbesondere eine obere Kulisse deckenseitig angeordnet ist und sich in Richtung eines Bodens des Grauwasserbehälters erstreckt und wobei eine untere Kulisse bodenseitig angeordnet ist und sich in Richtung der Decke des Grauwasserbehälters erstreckt. Derart ausgebildete Filter werden auch als Kulissenfilter bezeichnet. Sie weisen gegeneinander ausgerichtete bzw. gegeneinander verlaufende Kulissen auf, die einen Spalt vorgegebener Größe zwischen den Kulissen aufweisen. Es sind zumindest zwei Kulissen, weitergebildet genau zwei Kulissen vorgesehen. Der Spalt weist seine vorgegebene Breite in horizontaler Richtung auf. Die untere Kulisse oder die unteren Kulissen können auch als bewegliche Schieber ausgebildet sein.
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Eine weitere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass der Ablauf für gefiltertes Grauwasser, welcher insbesondere im Auslassbereich angeordnet ist, eine Öffnung zum Durchtritt von gefiltertem Grauwasser aufweist, die vom Boden des Grauwasserbehälters beabstandet angeordnet ist. Die Öffnung des Ablaufs ist somit gegenüber dem Boden des Grauwasserbehälters angehoben.
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Beispielsweise weist der Ablauf ein Rohr auf, welches durch den Boden des Grauwasserbehälters geführt ist und in den Grauwasserbehälter hineinragt. Die Öffnung des Ablaufs ist dann entsprechend die im Grauwasserbehälter liegende Öffnung des Rohrs. Der über dem Boden erhöhte Abfluss hat den Vorteil, dass ausströmendes, aufbereitetes Grauwasser kein eventuell am Boden abgelagertes Sediment mitreißt. Der Ablauf für gefiltertes Grauwasser kann auch als Überlauf für den Grauwasserbehälter fungieren. Das Grauwasser strömt frei durch den Abfluss, insbesondere auf das Gleisbett. Optional ist stromabwärts des Ablaufs ein Ablassventil vorgesehen zur Regulierung des Durchflusses durch den Ablauf.
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Eine weitere Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, dass das Filter eine permeable Membran, insbesondere ein Filtersieb, zur Filterung von Feststoffpartikeln vorgegebener Größe aus dem Grauwassers umfasst. Filterungen mittels permeabler Membran werden unter dem Begriff Membrantrennverfahren zusammengefasst.
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Dabei ist ein zum Kulissenfilter zusätzliches Filtersieb denkbar, welches insbesondere über unterer Kulisse angeordnet ist. Aber auch eine anstelle des Kulissenfilters eingesetzte permeable Membran ist möglich.
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Das Filter dient zur Filterung von Partikeln aus dem Grauwasser, welche Partikel größer als eine vorgegebene Mindestgröße sind. Das Filter ist entsprechend geeignet ausgestaltet, beispielsweise ist es als Sieb vorgegebener Maschenweite zum Abscheiden von Feststoffen vorgegebener Mindestgröße aus der Flüssigkeit ausgebildet.
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Die Aufspaltung des Abwassers in einen Filterkuchen und ein flüssiges Filtrat mittels eines Filtermediums wird auch als Filtration bezeichnet. Dabei wird insbesondere in der Flüssigkeit mitgeführter Feststoff aus der Flüssigkeit heraus getrennt. Das Filtermedium, umgangssprachlich auch Filter genannt, hält dabei Feststoffe aus der Flüssigkeit zurück. Die feststofffreie Phase wird bei der Filtration von Flüssigkeiten als Filtrat bezeichnet. Der an der Oberfläche des Filtermediums, beispielsweise einem Sieb, zurückbleibende Feststoff heißt, wie oben bereits ausgeführt, Filterkuchen. Fällt dieser vom Filter ab und sammelt sich am Boden, wird er als Sediment oder einfach nur als Feststoff bezeichnet.
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Des Weiteren kann ein Frischwasserzulauf zur Zufuhr von Frischwasser, insbesondere deckenseitig, insbesondere im Auslassbereich angeordnet sein. Der Frischwasserzulauf kann zur Reinigung des Grauwasserbehälters dienen, beispielsweise um die Sedimente bei geöffnetem einlassbereichseitigem Reinigungsabfluss und gehobenen Schiebern des Kulissenfilters heraus zu spülen. Der Frischwasserzulauf kann als Düse ausgebildet sein, um auch die Seitenwände des Grauwasserbehälters und/oder das Filter zu reinigen. Dazu kann die Düse derart ausgebildet sein, einen Wasserstrahl ausstoßen, der unmittelbar auf die Seitenwände des Grauwasserbehälters und/oder das Filter trifft.
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Ein Vorteil der Erfindung liegt in der vereinfachten Reinigung des Grauwasserbehälters. Es werden keine halbvollen Tanks mehr abgesaugt. Dadurch werden die sogenannten Life Cycle Costs deutlich minimiert.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Sie wird anhand der nachfolgenden Figur näher erläutert, in der ein Ausgestaltungsbeispiel dargestellt ist.
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In der Figur ist eine erfindungsgemäße Aufbereitungsvorrichtung für Grauwasser schematisch im Längsschnitt dargestellt.
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Ein Grauwasserbehälter 1 umfasst einen Grauwasserzulauf 2 in einem Einlassbereich 7, einen Ablauf 3 für gefiltertes Grauwasser in einem Auslassbereich 8, einen Filter 9 zur Filterung von Feststoff aus dem Grauwasser zwischen dem Grauwasserzulauf 2 und dem Ablauf 3 für gefiltertes Grauwasser und einen Füllstandsensor 10 im Einlassbereich 7.
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Der Füllstandsensor 10 ist hier in Form eines Frequenzhub-Füllstandssensors als Grenzstandschalter ausgebildet und auf einer vorgegebenen Höhe über einem Boden 15 des Einlassbereichs 7 des Grauwasserbehälters 1 angeordnet, um einen vorgegebenen Grenzstand an Feststoff im Grauwasserbehälter 1 zu erkennen. Die Höhe des vorgegebenen Grenzstands an Feststoff im Grauwasserbehälter 1 entspricht dabei der Höhe des Füllstandsensors 10 über dem Boden 15 des Grauwasserbehälters 1. Der Feststoff wird vom Filter 9 aus dem Grauwasser gefiltert und zurückgehalten (Filterkuchen) und lagert sich am Boden ab und wird dann Sediment genannt. Der abgelagerte Feststoff wird hier mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnet.
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Der Ablauf 3 weist ein Rohr 16 auf, welches durch den Boden 15 des Grauwasserbehälters 1 geführt ist und in den Grauwasserbehälter 1 hineinragt. Er dient gleichzeitig als Überlauf. Die Ablauföffnung endet in diesem Ausgestaltungsbeispiel oberhalb des vorgegebenen Grenzstands an Feststoff im Grauwasserbehälter 1. Das Rohr 16 endet andererseits üblicherweise über den Gleisen für ein Schienenfahrzeug, auf welchen das gefilterte Grauwasser abgelassen wird. Hier weist es den Ausgang 18 auf. Alternativ kann das gefilterte Grauwasser auch einem Grauwasserverbraucher, beispielsweise einer Toilette des Schienenfahrzeugs als Spülwasser zugeführt werden. Das Rohr 16 stromabwärts des Ablaufs kann ein Ablassventil 17 zur Regulierung des Durchflusses an gefiltertem Grauwasser durch den Ablauf 3 aufweisen.
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Als Filter 9 dient hier ein Kulissenfilter mit einer festen oberen Kulisse 13, die fest mit dem Grauwasserbehälter 1 verbunden und starr in dem Grauwasserbehälter 1 deckenseitig angeordnet ist und sich in Richtung des Bodens 15 des Grauwasserbehälters 1 erstreckt und mit einer festen unteren Kulisse 12, die hier ebenfalls fest mit dem Grauwasserbehälter 1 verbunden und starr in dem Grauwasserbehälter 1 bodenseitig angeordnet ist und sich in Richtung der Decke des Grauwasserbehälters 1 erstreckt.
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Der Füllstandsensor 10 ist dabei auf einer vorgegebenen Höhe über einem Boden 15 des Einlassbereichs 7 des Grauwasserbehälters 1 angeordnet, die unterhalb einer Unterseite der oberen Kulisse 13 und oberhalb einer Oberseite der unteren Kulisse 12 liegt. Somit kann, wenn der Füllstandsensor 10 den vorgegebenen Grenzstand an Feststoff im Grauwasserbehälter 1 detektiert, in dem Grauwasserbehälter 1 noch zusätzlicher Feststoff abgelagert werden, ohne dass dieser das Filter 9 erreicht und somit ohne, dass das Filter 9 mit Feststoff zugesetzt wird. Die übliche Höhendifferenz kann so festgelegt werden, dass diese die durchschnittliche Menge an täglich abgelagertem Feststoff abbildet.
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Über der unteren Kulisse 12, ist hier zusätzlich eine permeable Membran 14 zur Filterung von Feststoffpartikeln vorgegebener Größe aus dem Grauwassers angeordnet. Diese ist hier mit der Oberseite der unteren Kulisse 12 und mit einer Decke des Grauwasserbehälters 1 verbunden und erstreckt sich auch über die gesamte Breite des Grauwasserbehälters 1 in die Zeichenebene hinein bzw. aus dieser heraus zwischen seinen Seitenwänden.
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Sedimentablagerungen 11 finden sich hier sowohl im Einlassbereich 7, als auch im Auslassbereich 8. Die im Auslassbereich 8 ist jedoch deutlich geringer. Zur Abführung, insbesondere zur Absaugung des Sediments im Auslassbereich 8 umfasst der Grauwasserbehälter 1 hier einen bodenseitigen Reinigungsabfluss 5. Gegebenenfalls kann auf den Reinigungsabfluss 5 im Auslassbereich 8 auch verzichtet werden. Er mündet in diesem Ausgestaltungsbeispiel in einer Absaugleitung, die über ein Absperrorgan 19, beispielsweise einen Kugelhahn mit einer Absaugvorrichtung verbindbar ist.
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Darüber hinaus ist eine Reinigungsöffnung 4 im Boden 15 des Einlassbereichs 7 des Grauwasserbehälters 1 vorgesehen. Sie kann eine zur manuellen Wartung und/oder gegebenenfalls manuellen Reinigung geeignete Größe aufweisen. Um die Reinigungsöffnung 4 von außen zu öffnen und zu verschließen ist ein Abschnitt des Bodens 22 des Grauwasserbehälters 1 verschiebbar ausgebildet. Dieser Bodenabschnitt 22 verschließt in einer eingeschobenen Position die Reinigungsöffnung 4 im Boden 15 des Grauwasserbehälters 1. Zum Greifen und Verschieben weist der Bodenabschnitt 22 hier außerhalb des Grauwasserbehälters einen griffartigen Vorsprung 21 auf.
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Der verschiebbare Bodenabschnitt 22 ist entlang seitlich angeordneter Führungsschienen 24 geführt. In der eingeschobenen Position ist der der verschiebbare Bodenabschnitt 22 gegen den Grauwasserbehälter 1 abgedichtet.
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Unterhalb der verschließbaren Reinigungsöffnung 4 ist ein Auffangbehälter 23 zur Aufnahme von vom Filter 9 abgeschiedenem Sediment angeordnet. Bei der Öffnung der verschließbaren Reinigungsöffnung 4 durch Bewegen des verschiebbaren Bodenabschnitts 22 aus der eingeschobenen Position in die ausgeschobene Position fällt das Sediment 11 somit einfach in den Auffangbehälter 23.
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An einer Stirnwand im Einlassbereich 7 des Grauwasserbehälters 1 ist ein Abstreifer 20 angeordnet, der gegen den verschiebbaren Bodenabschnitt 22 vorgespannt und somit in der Lage ist, Anhaftungen an dem verschiebbaren Bodenabschnitt 22 bei einer Bewegung des verschiebbaren Bodenabschnitts 22 aus der eingeschobenen Position in die ausgeschobene Position abzustreifen.
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Ferner ist eine Spüldüse als Frischwasserzulauf 6 zur Zufuhr von Frischwasser deckenseitig im Auslassbereich 8 angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013205084 B3 [0002]
