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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumtoilette mit einem
Entlüftungsventil,
einem Auslassschieber und einer Steuereinheit. Die Erfindung bezieht
sich ferner auf eine Steuereinheit zum Steuern eines Betriebes einer
Vakuumtoilette und ein Computerprogrammprodukt zum Ausführen in
einer solchen Steuereinheit.
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Eine
Vakuumtoilette führt
Abwasser bzw. Fäkalien
im Gegensatz zu Spül-
oder Fallrohrtoiletten nicht durch Schwerkraft und/oder Wasserstrom,
sondern mittels Unterdruck ab.
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1 zeigt
schematisch ein Vakuumtoilettensystem, deren für den Entleerungsbetrieb erforderlichen
Komponenten im Folgenden beschrieben sind. Ein Einlassschieberventil 2 öffnet und
schließt die
Verbindung vom Toilettenbecken 1 zum Zwischenbehälter 3.
Das Auslassschieberventil 5 öffnet und schließt die Verbindung
vom Zwischenbehälter 3 zum
Fäkalientank 6 oder
einer Abwasserleitung. Um den Inhalt des Zwischenbehälters 3 zu
leeren, wird in dem Zwischenbehälter 3 – während Einlass-
und Auslassschieberventile 2, 5 geschlossen sind – mittels
des 3/2-Wege-Magnetventils Y2, dem Druckluft E zugeführt wird,
ein Überdruck
erzeugt. Ist ein bestimmter Überdruck
im Zwischenbehälter 3 erreicht, wird
das Auslassschieberventil 5 geöffnet und der Inhalt des Zwischenbehälters 3 wird
zum Fäkalientank 6 ausgestoßen.
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2 und 3 illustrieren
die Schaltzeiten der Magnetventile, die den Programmablauf der Vakuumtoilette
bestimmen. In 2 und 3 ist insbesondere
der folgende zeitliche Ablauf gezeigt: zunächst wird Magnetventil Y1 bei
Start S(3) = 5 Sekunden bis Ende E(4) = 5,6 Sekunden geöffnet, um
eine Wasservorlage von Wasser aus einem Wasserbehälter 4 in
das Toilettenbecken 1 bereitzustellen, dann wird Magnetventil
Y2 bei Start S(3) = 6,7 Sekunden bis Ende E(4) = 7,7 Sekunden geöffnet, um
(wie bereits erläutert)
einen Überdruck
in dem Zwischenbehälter 3 zu
erzeugen, und schließlich
wird Magnetventil Y4 bei Start S(1) = 7,7 Sekunden bis Ende E(2) =
9,5 Sekunden geöffnet,
um (wie bereits erläutert) den
Auslassschieber 5 zu öffnen
und so den Zwischenbehälter 3 zu
entleeren.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist die Druckleitung zwischen Auslassschieberventil 5 und
dem Fäkalientank 6 mit
der Vakuumpumpe 9 und dem Entlüftungsventil 12 verbunden.
Das heißt,
die Druckleitungen zwischen Vakuumpumpe 9 und Fäkalientank 6 bzw. zwischen
Entlüftungsventil 12 und
Fäkalientank 6 sind
Abluftleitungen, die z. B. seitlich an der Druckleitung bzw. Abwasserleitung
zwischen Auslassventil 5 und Fäkalientank 6 angeordnet
sind.
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Wenn
im Betrieb des Vakuumtoilettensystemes im Zwischenbehälter 3 Druck
aufgebaut ist, um das Abwasser bzw. die Fäkalien durch Überdruck
pA durch die Abwasserleitung vom Zwischenbehälter 3 zum
Fäkalientank 6 zu
befördern,
entlädt
sich ein Teil dieses Druckes pA in den Abluftleitungen
der Vakuumpumpe 9 und des Schnelllüftungsventiles 12.
Abwasser bzw. Fäkalien
werden so in den Abluftleitungen gedrückt und abgelagert, was zu
Verstopfungen der Abluftleitung(en) führt, wodurch insbesondere die Vakuumpumpe 9 in
ihrer Leistung beeinflusst wird. Das System kann in einem solchen
Fall weniger Vakuum aufbauen, was wiederum die Verstopfungswahrscheinlichkeit
im Toilettenbecken 1 erhöht.
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Um
Verstopfungen und Ablagerungen in den Abluftleitungen zu vermeiden,
werden diese Leitungen bzw. Rohre regelmäßig gereinigt, was einen hohen
Wartungsaufwand bedeutet.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vakuumtoilette
bzw. ein Vakuumtoilettensystem zur Verfügung zu stellen, bei welchem
die Notwendigkeit einer Abluftleitungsreinigung deutlich vermindert
wird bzw. überhaupt
keine Abluftleitungsreinigung erforderlich ist.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch eine Vakuumtoilette mit einem Entlüftungsventil eines Druckraumes,
einem Auslassschieber eines Zwischenbehälters und einer Steuereinheit
zum Steuern des Entlüftungsventils
und des Auslassschiebers gelöst,
wobei das Entlüftungsventil
zwischen dem Druckraum und einem Fäkalientank angeordnet ist, wobei
der Auslassschieber zwischen dem Zwischenbehälter und dem Fäkalientank
angeordnet ist, und wobei die Steuereinheit ausgestaltet ist, um
das Entlüftungsventil
gleichzeitig zu der Öffnung
des Auslassschiebers zu öffnen.
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Der
Erfindung liegt die Idee zu Grunde, dass durch abgestimmte Steuerungszeiten
von Entlüftungsventil
und Auslassschieber erreicht wird, dass im geeigneten Augenblick
ein Gegendruck zu dem Druck in der Abwasserleitung zwischen Zwischenbehälter und
Fäkalientank
erzeugt wird. Der Gegendruck verhindert ein unerwünschtes
Eindringen der mit dem Druck ausgestoßenen Masse in die dem Entlüftungsventil
zugewandte Leitung. Der Druckraum ist bevorzugt ein Druckbehälter oder
eine Druckleitung.
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Bevorzugt
ist der Druckraum ein Flüssigkeitsbehälter zum
Aufnehmen der Spülflüssigkeit
der Vakuumtoilette. Erfindungsgemäß wird das Volumen des Flüssigkeitsbehälters bzw.
Wasserbehälters
genutzt, um einen Gegendruck zu dem Druck in der Abwasserleitung
zu erzeugen. Die Verwendung des Flüssigkeitsbehälters als
Druckraum hat den Vorteil, dass kein separater Druckraum und/oder
kein separates Ventil vorgesehen werden muss, um einen Gegendruck
zu dem Druck in der Abwasserleitung aufzubauen. Vorteilhaft wird
ein Eindringen von Abwasser bzw. Fäkalien von der Abwasserleitung
zwischen dem Auslassschieber und dem Fäkalientank in die Abluftleitung(en)
dadurch verhindert, dass zumindest derjenige Teil der Abluftleitung
mit einem Überdruck beaufschlagt
ist, der an die Abwasserleitung mündet. Der aus dem Zwischenbehälter ausgestoßenen Masse
von Abwasser bzw. Fäkalien
wird somit ein Eindringen in den mit einem Überdruck beaufschlagten Bereich
der Abluftleitung deutlich erschwert bzw. vollkommen verhindert,
so dass die Masse nahezu vollständig
in den Fäkalientank
transportiert wird. Verschmutzungen und Ablagerungen von Abwasser bzw.
Fäkalien
in der Abluftleitung bzw. den Abluftleitungen werden so erfindungsgemäß deutlich
reduziert bzw. vollständig
verhindert. Eine Reinigung der Abluftleitung der Vakuumpumpe und/oder
des Entlüftungsventils
ist somit nicht oder deutlich seltener als in herkömmlichen
Systemen erforderlich.
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Bevorzugt
weist die Vakuumtoilette eine erste Sensoreinheit zum Bestimmen
eines ersten Druckes in dem Flüssigkeitsbehälter auf.
Alternativ oder ergänzend
ist bevorzugt, dass die Vakuumtoilette eine erste Sensoreinheit
zum Messen eines Flüssigkeitsniveaus in
dem Flüssigkeitsbehälter aufweist und
die Steuereinheit ausgestaltet ist, um einen ersten Druck anhand
des gemessenen Flüssigkeitsniveaus
zu bestimmen. Bevorzugt weist die Vakuumtoilette eine Speichereinheit
auf, in der ein vorbestimmter erster Druckwert gespeichert ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Steuereinheit ausgestaltet, um das Entlüftungsventil gleichzeitig zu
der Öffnung
des Auslassschiebers zu öffnen,
wenn der erste Druck größer oder
gleich dem vorbestimmten ersten Druckwert ist. Vorteilhaft wird
erfindungsgemäß erreicht,
dass die Steuereinheit durch gezieltes Ansteuern der Öffnung des
Entlüftungsventils
in Abhängigkeit
von dem ersten Druck erreicht, dass ein Eindringen von Abwasser
bzw. Fäkalien
von der Abwasserleitung in die Abluftleitung bzw. -leitungen verhindert
werden kann.
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Bevorzugt
weist die Vakuumtoilette eine zweite Sensoreinheit zum Bestimmen
eines zweiten Druckes in dem Zwischenbehälter auf. Bevorzugt ist die
Steuereinheit ausgestaltet, um das Entlüftungsventil gleichzeitig zu
den Öffnungen
des Auslassschiebers zu öffnen,
wenn der zweite Druck kleiner oder gleich dem vorbestimmten ersten
Druck ist. Vorteilhaft wird erreicht, dass ein Eindringen von Abwasser
bzw. Fäkalien
von der Abwasserleitung in die Abluftleitung bzw. -leitungen dadurch
verhindert werden kann, dass die Steuereinheit ausgestaltet ist,
um das Entlüftungsventil
gleichzeitig zu der Öffnung
des Auslassschiebers in Abhängigkeit
von dem zweiten Druck und dem vorbestimmten ersten Druck ausgestaltet
ist.
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Bevorzugt
ist die Steuereinheit ausgestaltet, um das Entlüftungsventil gleichzeitig zu
der Öffnung des
Auslassschiebers zu öffnen,
wenn der erste Druck größer als
der zweite Druck ist oder der erste Druck gleich dem zweiten Druck
ist. Vorteilhaft wird erreicht, dass der aus dem Zwischenbehälter mit Überdruck
ausgestoßenen
Masse von Abwasser bzw. Fäkalien
an der Abzweigung von der Abwasserleitung zu der bzw. den Abluftleitungen
ein solcher Überdruck
in den Abluftleitungen entgegensteht, dass ein Eindringen der Masse
in die Abluftleitung(en) verhindert wird. Eine Ablagerung bzw. Verschmutzung
der Abluftleitung bzw. Abluftleitungen durch Abwasser bzw. Fäkalien kann
so erfindungsgemäß vorteilhaft
verhindert werden.
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Bevorzugt
weist die Vakuumtoilette ferner ein Toilettenbecken, den Flüssigkeitsbehälter zum
Speichern einer Spülflüssigkeit
für das
Toilettenbecken und den Zwischenbehälter zum Aufnehmen der Spülflüssigkeit
und Fäkalien
aus dem Toilettenbecken auf. Ferner ist bevorzugt, dass die Vakuumtoilette den
Fäkalientank
zum Aufnehmen des Inhalts des Zwischenspeichers aufweist, wobei
der Fäkalientank mittels
einer ersten Druckleitung mit dem Flüssigkeitsbehälter und
mittels einer zweiten Druckleitung mit dem Zwischenbehälter verbunden
ist. Bevorzugt ist die erste Druckleitung die Abluftleitung bzw.
das Abluftrohr zwischen dem Entlüftungsventil,
insbesondere Schnellentlüftungsventil,
des Flüssigkeitsbehälters und
der zweiten Druckleitung. Bevorzugt ist die zweite Druckleitung
die Abwasser- bzw. Fäkalienleitung
bzw. das Abwasser- bzw. Fäkalienrohr
zwischen dem Zwischenbehälter
und dem Fäkalientank.
Vorteilhaft bilden also die ersten und zweiten Druckleitungen zusammen
mit dem Entlüftungsventil,
dem Auslassschieber und dem Fäkalientank
ein Drucksystem, in welchem der Weg der Abwasser- bzw. Fäkalienmasse
durch Anlegen von entsprechendem Druck in den Druckleitungen bestimmt
wird. Erfindungsgemäß wird ein
Eindringen von Abwasser bzw. Fäkalien
in die erste Druckleitung dadurch verhindert, dass in demjenigen
Augenblick, in welchem die zweite Druckleitung mit einem Überdruck
zum Befördern
des Abwassers bzw. der Fäkalien
beaufschlagt ist, der Druck in der ersten Druckleitung größer oder gleich
dem Druck in der zweiten Druckleitung ist.
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In
einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Steuereinheit
zum Steuern eines Betriebes einer Vakuumtoilette, wobei die Vakuumtoilette
ein Entlüftungsventil
eines Druckraumes, insbesondere eines Flüssigkeitsbehälters, welches
zwischen dem Druckraum und einem Fäkalientank angeordnet ist,
und einen Auslassschieber eines Zwischenbehälters aufweist, welcher zwischen
dem Zwischenbehälter
und dem Fäkalientank
angeordnet ist, wobei die Steuereinheit zum Steuern des Entlüftungsventiles
und des Auslassschiebers und zum Öffnen des Entlüftungsventils
gleichzeitig zu der Öffnung
des Auslassschiebers ausgestaltet ist.
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In
einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Computerprogrammprodukt,
welches bei Ausführung
in einer Steuereinheit zum Steuern eines Betriebes einer Vakuumtoilette,
wobei die Vakuumtoilette ein Entlüftungsventil eines Druckraumes,
insbesondere eines Flüssigkeitsbehälters, welches
zwischen dem Druckraum und einem Fäkalientank angeordnet ist,
und einen Auslassschieber eines Zwischenbehälters aufweist, welcher zwischen dem
Zwischenbehälter
und dem Fäkalientank
angeordnet ist, die Steuereinheit veranlasst, das Entlüftungsventil
gleichzeitig zu der Öffnung
des Auslassschiebers zu öffnen.
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Die
in dieser Anmeldung, insbesondere mit Bezug auf die Vakuumtoilette
bzw. das Vakuumtoilettensystem, erläuterten Vorteile, bevorzugten
Ausführungsformen
und Effekte gelten gleichermaßen
für die
Steuereinheit und das Computerprogrammprodukt.
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Das
Verfahren eines Betriebs einer erfindungsgemäßen Vakuumtoilette weist im
Wesentlichen die folgenden Schritte auf: Anlegen eines ersten Druckes
in einem Druckraum, insbesondere einem Flüssigkeitsbehälter, Anlegen
eines zweiten Druckes in dem Zwischenbehälter, gleichzeitiges Öffnen eines Entlüftungsventiles
des Druckraumes, welches zwischen dem Druckraum und einem Fäkalientank
angeordnet ist, zu der Öffnung
eines Auslassschiebers des Zwischenbehälters, welcher zwischen dem
Zwischenbehälter
und dem Fäkalientank
angeordnet ist.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
werden im Folgenden anhand von Figuren erläutert, wobei
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1 ein
Schema eines herkömmlichen
Vakuumtoilettensystems anzeigt,
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2 und 3 schematisch
den Betrieb eines herkömmlichen
Vakuumtoilettensystems zeigen,
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4 schematisch
ein Vakuumtoilettensystem gemäß der Erfindung
zeigt,
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5 und 6 schematisch
den Betrieb eines erfindungsgemäßen Vakuumtoilettensystems zeigen,
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7 bis 12 einzelne
Verfahrensschritte des Betriebes der erfindungsgemäßen Vakuumtoilette
bzw. des erfindungsgemäßen Vakuumtoilettensystems
zeigen.
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In 4 ist
ein erfindungsgemäßes Vakuumtoilettensystem
schematisch dargestellt. Druckluftleitungen zwischen den Einheiten
des Systems sind mit dünnen
durchgezogenen Linien („A”) gekennzeichnet.
Wasserleitungen zwischen den Einheiten des Systems sind mit dünnen schraffierten
Linien („B”) gekennzeichnet.
Elektrische Leitungen für
z. B. Steuersignale zwischen den Einheiten des Systems sind mit
dünnen
gestrichelten Linien („C”) gekennzeichnet.
Abwasserleitungen zwischen den Einheiten des Systems sind mit breiten
schraffierten Linien („D”) gekennzeichnet.
Ferner ist in 4 eine Kondensatleitung 17,
die Zuführung
einer 24 VDC-Versorgungsspannung („F”) und die Zuführung von
Druckluft („E”) gezeigt.
Sensoren des erfindungsgemäßen Vakuumtoilettensystemes
sind mit B1 bis B5 und Magnetventile mit Y1 bis Y7 bezeichnet.
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Zu
den einzelnen Baugruppen des erfindungsgemäßen Vakuumtoilettensystems
im Detail:
Ein Einlassschieber 2 öffnet und schließt die Verbindung
von Toilettenbecken 1 zum Zwischenbehälter 3. Der Auslassschieber 5 öffnet und
schließt
die Verbindung vom Zwischenbehälter 3 zum
Fäkalientank 6 oder
der Abwasserleitung. Die Schieberventile 2, 5 bestehen
bevorzugt aus einem Pneumatikkurzhubzylinder und einer Schiebereinheit
mit poliertem Metallschieber und Dichtungen.
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Eine
Vakuumeinheit ermöglicht
das Evakuieren und das Druckbeaufschlagen des Zwischenbehälters 3 und
weist bevorzugt eine Vakuumpumpe 9 (Ejektor-Prinzip), 3/2-Wege-Magnetventile Y1,
Y2 und Y3, ein Sicherheitsventil, welches den Zwischenbehälter vor Überdruck
schützt
und bei ca. 1,4 bar öffnet,
und einen Drucksensor 64 auf.
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Die
Beckenbaugruppe weist bevorzugt ein Toilettenbecken 1 aus
rostfreiem und säurebeständigem Edelstahl,
Spüldüsen mit
Druckwasserschlauch und einen WC-Sitz auf. Das Entleerungsrohr zwischen
dem Toilettenbecken 1 und dem Zwischenbehälter 3 ist
bevorzugt ein Edelstahlentleerungsrohr.
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Eine
Behälterbaugruppe
weist die folgenden Komponenten auf, die bevorzugt aus PE gefertigt sind:
Zwischenbehälter 3 zur
Aufnahme von Abwasser bzw. Fäkalien,
Wasserbehälter 4 für Spülwasser, und
mechanische Befestigungsmöglichkeiten
weiterer Bauteile.
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Das
Vakuumtoilettensystem der 1 wird mit
folgenden Sensoren überwacht:
ein Drucksensor 34 verhindert u. a. ein öffnen des
Einlassschiebers 2 bei Überdruck
in Zwischenbehälter 3,
ein Niveausensor B3 im Wasserbehälter 4 signalisiert
einen Spülwassermangel
im Wasserbehälter 4,
und ein Niveausensor 62 im Toilettenbecken 1 verhindert
das Überlaufen
des Toilettenbeckens 1 bei Verstopfungen. An dem Fäkalientank 6 sind
Sensoren B1 und B5 angeordnet: Sensor B1 ist ein 95°-Niveausensor
des Abwasser- bzw. Fäkalientanks 6 und
Sensor B5 ist ein 80°-Niveausensor
des Abwasser- bzw.
Fäkalientanks 6.
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Die
Steuertafel 16 weist bevorzugt ein Display auf und dient
zum Anschluss und zur Wartung des Vakuumtoilettensystems.
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Das
Serviceterminal 10, welches z. B. Zubehör zu dem erfindungsgemäßen Vakuumtoilettensystem
ist, dient zur Wartung und zur Kontrolle des Systems. Es wird gemäß der Ausführungsform
der 4 am Display bzw. der Steuertafel 16 angeschlossen und
kann bevorzugt auch für
mehrere erfindungsgemäße Vakuumtoiletten(systeme)
verwendet werden. Das Serviceterminal 10 ist insbesondere
ausgestaltet, um detaillierte Fehlermeldungen, die Kommunikation
mit einer Steuereinheit 7 (nachfolgend auch als „Steuerungsrechner” bezeichnet),
die manuelle Aktivierung der Einzelfunktionen, die Anzeige der internen
Fehlerstatistik, die Anzeige des Spülsequenzenzählers, die Anzeige der Schaltzeiten,
und die Änderung
der Sprache der Display-Anzeige zu ermöglichen. Zur Ausgabe von Daten
weist das Serviceterminal 10 ein LCD-Display 10c und
zur Eingabe von Daten eine Tastatur 10a mit Zahlen- und
Tastenblock auf. Ferner weist das Serviceterminal 10 ein
Menü-Feld 10b auf,
welches dem Verwender Informationen zur Bedienung des Serviceterminals 10 bzw. des
Vakuumtoilettensystems gibt.
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Das
erfindungsgemäße Vakuumtoilettensystem
der 4 wird mit dem Steuerungsrechner 7 gesteuert.
Der Steuerungsrechner 7 weist einen Mikroprozessor auf
und schaltet z. B. acht Ausgänge
zu bestimmten Zeiten ein und wieder aus (siehe 5 und 6).
Die Schaltzeiten des Betriebes sind in einer Speichereinheit der
Vakuumtoilette gespeichert. Der Steuerungsrechners 7 veranlasst
insbesondere die Aktivierung/Deaktivierung der folgenden Ventile:
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- – 3/2-Wege-Magnetventil
Y3, welches der Vakuumerzeugung im Zwischenbehälter 3 dient.
- – 3/2-Wege-Magnetventil
Y1, welches der Spülung
des Toilettenbeckens 1 dient, wenn Druckluft E in den Wasserbehälter 4 geblasen
wird; das Spülwasser
wird mit Betriebsluftdruck durch Spüldüsen des Toilettenbeckens 1 gedrückt.
- – 2/2-Wege-Magnetventil
Y6, welches den Wasserzulauf in den Wasserbehälter 4 steuert.
- – 5/2-Wege-Magnetventil
Y5, welches den Einlassschieber 2 steuert, d. h. die Verbindung
vom Toilettenbecken 1 zum Zwischenbehälter 3 freigibt bzw.
schließt.
- – 3/2-Wege-Magnetventil
Y2, welches einen Druck im Zwischenbehälter 3 erzeugt.
- – 5/2-Wege-Magnetventil
Y4, welches den Auslassschieber 5 steuert, d. h. eine Verbindung
vom Zwischenbehälter 3 zur
Fäkalienrohrleitung/Tank 6 freigibt
bzw. schließt.
- – 2/2-Wege-Magnetventil
Y7 zur Frostentleerung; nach Ablauf einer Entleerzeit für fünf Minuten
wird ein Relais zur Frostentleerung geschaltet.
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Die
Spülsequenz
der Vakuumtoilette erfolgt durch das gesteuerte Aktivieren der Magnetventile Y1
bis Y6. Der Steuerungsrechner 7 überwacht permanent den Zustand
des Vakuumtoilettensystems. Treten Fehlfunktionen durch Verstopfung,
Spülwassermangel
etc. auf, führt
der Steuerungsrechner 7 beispielsweise Fehlerbeseitigungsroutinen
durch. Dabei gibt das Serviceterminal 10 bzw. ein PC, der mit
dem Vakuumtoilettensystem gekoppelt ist, detailliert Auskunft über den
aufgetretenen Fehler. Die Spülzyklen
(per Spültaste 11 gestartet
und ohne Störung
abgelaufen) und die aufgetretenen Fehler werden intern gezählt und
gespeichert. Dadurch können notwendige
Reparatur- und Wartungsarbeiten rechtzeitig bzw. prophylaktisch
durchgeführt
werden.
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Übersteigt
der durch den Drucksensor B4 gemessene Druck in dem Zwischenbehälter 3 einen bestimmten
Grenzwert, veranlasst der Steuerungsrechner 7 die Aktivierung
eines Überdrucksicherheitsventils 13 des
Zwischenbehälters 3.
Der Niveausensor 63 misst ein Spülflüssigkeitsniveau innerhalb des
Wasserbehälters 4 und
gibt diese Information an den Steuerungsrechner 7 aus,
der einerseits eine entsprechende Auffüllung durch Spülflüssigkeit
aus dem Wassertank 8 veranlasst und andererseits auf Basis
des ermittelten Niveaus der Spülflüssigkeit
im Wasserbehälter 4 den
in dem Wasserbehälter 4 anliegenden
Druck ermitteln kann. Alternativ bzw. ergänzend ist es bevorzugt, dass
das Vakuumtoilettensystem einen Drucksensor 63' zum Messen
des Druckes in dem Wasserbehälter
aufweist.
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Zusätzlich zu
den bereits beschriebenen Einheiten weist das Vakuumtoilettensystem
einen Wassertank 8 auf, der den Wasserbehälter 4 bei
Bedarf mit Wasser bzw. einer Spülflüssigkeit
nachfüllt.
An dem Fäkalientank 6 ist
eine Tankentlüftung 14 angeordnet.
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Der
Betrieb des erfindungsgemäßen Vakuumtoilettensystems
zum Spülen
und Entleeren des Toilettenbeckens 1 und zum Transportieren
des Abwassers bzw. der Fäkalien
in den Fäkalientank 6 wird im
Folgenden anhand der 5 bis 12 erläutert. Der
Ablauf der Spülsequenz
wird erfindungsgemäß durch
den Steuerungsrechner 7 gesteuert und der Entleerungsvorgang
der Vakuumtoilette erfolgt in der Ausführungsform der 5 bis 12,
in sechs, teilweise zeitlich überlagerten,
Stufen:
7 zeigt den Stand-by-Betrieb
der erfindungsgemäßen Vakuumtoilette.
Im Stand-by-Betrieb
ist die Wasservorlage im Toilettenbecken 1 hergestellt.
Der Wasserbehälter 4 ist
gefüllt
und die Einlass- und Auslassschieber 2, 5 sind
geschlossen. Der Auslassschieber 5 schließt die Verbindung
zwischen dem Zwischenbehälter 3 und
dem Fäkalientank 6.
Je nach Bedarf können
Druckluft E und Wasser vom Wassertank 8 der erfindungsgemäßen Vakuumtoilette
zugeführt
werden. Der Zustand der 7 ist derjenige bei tS = 0 Sekunden der 5 und vor
dem Zustand Start S(1) der 6.
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8 zeigt
die (erste) Spülung
des Toilettenbeckens 1. Ein Druck auf die Starttaste 11 startet
die Spülsequenz,
die im Beispiel der 5 und 6 circa
25 Sekunden dauert. Zum Start der Spülsequenz wird Magnetventil
Y1 geöffnet.
Die Öffnung des
Ventils Y1 startet (S(1)) bei circa 0,1 Sekunden und endet (E(2))
bei circa 1,2 Sekunden, wie in 5 und 6 dargestellt
ist. Durch Öffnen
des Magnetventils Y1 wird Druckluft E in den Wasserbehälter 4 geblasen.
Das Spülwasser
wird mit dem anliegenden Luftdruck durch die Spüldüsen gedrückt. Das Toilettenbecken 1 wird
gespült.
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9 zeigt
das Evakuieren des Zwischenbehälters 3.
Zeitgleich mit der Spülung
(8) evakuiert die Vakuumpumpe 9 (Magnetventiles
Y3 ist aktiviert) den Zwischenbehälter 3 auf circa –0,3 bis –0,7 bar.
Das Magnetventil Y3 ist circa in dem Zeitraum von 0,1 Sekunden bis
4,5 Sekunden aktiviert, wie in 5 und 6 gezeigt
ist. Innerhalb dieses Zeitraumes wird ein Unterdruck in dem Zwischenbehälter 3 erzeugt.
Ferner öffnet
Magnetventil Y6, so dass der Wasserbehälter 4 mit Wasser
aus dem Wassertank 8 aufgefüllt wird. Start S(1) und Ende
E(2) der Öffnung des
Magnetventils Y6 sind circa 2 Sekunden bis 4,9 Sekunden, wie in 5 und 6 dargestellt
ist.
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10 zeigt
das Absaugen des Abwassers bzw. der Fäkalien aus dem Toilettenbecken 1.
Magnetventil Y5 wird angesteuert und der Einlassschieber 2 öffnet kurzzeitig
die Rohrverbindung zwischen dem Toilettenbecken 1 und dem
Zwischenbehälter 3. Start
S(1) und Ende E(2) der Öffnung
des Magnetventils Y5 des Einlassschiebers 2 sind circa 4,5
Sekunden bis 5,1 Sekunden, wie in 5 und 6 gezeigt
ist. Der im Zwischenbehälter 3 im
Schritt der 9 aufgebaute Unterdruck saugt
den Inhalt des Toilettenbeckens 1 in den Zwischenbehälter 3.
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In 11 ist
das Einbringen einer Wasservorlage in das Toilettenbecken 1 gezeigt.
Magnetventil Y1 wird geöffnet
und Druckluft E in den Wasserbehälter 4 geblasen.
Das Spülwasser
wird mit dem anliegenden Luftdruck durch die Spüldüsen gedrückt. Das Toilettenbecken 1 wird
so nachgespült
und die Wasservorlage wird hergestellt. Erfindungsgemäß ist bevorzugt,
dass diese (zweite) Wasserspülzeit
durch die Öffnung
des Ventiles Y1 von Sekunde 9,3 bis Sekunde 10,3 ausgeführt wird,
siehe 5 und 6.
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12 zeigt
ein erfindungsgemäßes Entleeren
des Zwischenbehälters 3.
Das Magnetventil Y2 wird angesteuert. Die Aktivierung des Magnetventils Y2
erfolgt beispielsweise bei Start S(3) 6,7 Sekunden bis Ende E(4)
7,7 Sekunden. Durch die Öffnung
des Magnetventiles Y2 wird dem Zwischenbehälter 3 Druckluft E
zugeführt,
bis der Druck pA im Zwischenbehälter 3 ungefähr 0,5 bis
0,8 bar beträgt.
Magnetventil Y4 wird angesteuert, um den Auslassschieber 5 kurzzeitig
zu öffnen
und damit die Ausdrückung
des Abwassers bzw. der Fäkalien
aus dem Zwischenbehälter 3 durch
die Rohrverbindung zum Fäkalientank 6 zu
ermöglichen.
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Bevorzugt
erfolgt die Öffnung
des Magnetventiles Y4 bei Start S(1) 10,4 Sekunden bis Ende E(2)
11,3 Sekunden. Erfindungsgemäß erfolgt
die Aktivierung des Magnetventils Y4, d. h. die Öffnung des Auslassschiebers 5,
unmittelbar nach Beendigung des zweiten Spülvorganges. Der Spülvorgang wird
dadurch beendet, dass das Schnellentlüftungsventil 12 geöffnet wird,
wodurch der im Inneren des Wasserbehälters 4 aufgebaute Überdruck
pE schlagartig über die Abluftleitung zwischen
Schnellentlüftungsventil 12 und
Fäkalientank 6 ausgeglichen
wird. In anderen Worten ausgedrückt,
die Öffnung
des Auslassschiebers 2 geschieht im Wesentlichen gleichzeitig
zu der Öffnung
des Schnellentlüftungsventils 12.
Erfindungsgemäß wird durch
die synchrone Ansteuerung von Auslassschieber 5 und Entlüftungsventil 12 erreicht,
dass der aus dem Wasserbehälter 4 mittels
des Entlüftungsventils 12 in
die Abluftleitung entweichende Luftdruck pE so
groß ist,
dass ein Eindringen des Abwassers bzw. der Fäkalien, die aus dem Zwischenbehälter 3 mit
dem Druck pA herausgedrückt werden, verhindert wird.
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Durch
den im Zwischenbehälter 3 aufgebauten
Druck pA wird dessen Inhalt also entleert
und durch die erfindungsgemäße Ansteuerung
des Entlüftungsventils 12 gleichzeitig
zu der Öffnung
des Auslassschiebers 5 wird erreicht, dass der Inhalt des Zwischenbehälters 3 nicht
in die Abluftleitungen der Vakuumpumpe 9 und/oder des Entlüftungsventils 12 eindringt.
Anschließend öffnet wiederum
das Magnetventil Y6 (Start S(3) bei 11 Sekunden und Ende E(4) bei
25 Sekunden) und der Wasserbehälter 4 wird
mit Spülwasser
vom Wassertank 8 aufgefüllt. Die
Vakuumtoilette geht nach Abschluss der Auffüllung des Wasserbehälters 4 zurück in den
Ausgangszustand der 7.
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In
einer Vakuumtoilette wird Druckluft im Wasserbehälter 4 aufgebaut,
so dass das Spülwasser
dann mit einem Überdruck
aus den Spüldüsen in das
Toilettenbecken 1 einströmt. Es gibt dabei im Wesentlichen
zwei Spülzeiten:
Bei der ersten Spülzeit
werden Fäkalien
und Papier vor den Auslass des Toilettenbeckens 1 zentriert.
Danach wird im Zwischenbehälter 3 ein
Vakuum aufgebaut und die Fäkalien
werden nach Öffnen
des Einlassschiebers 2 in den Zwischenbehälter 3 abgesogen.
Anschließend wird
eine zweite Wasserspülung
gegeben, die sogenannte Wasservorlage. Sie dient dazu, dass System geruchsdicht
zu verschließen,
aber auch, um das Einlassventil 2 vor Ablagerungen durch
Austrocknung zu schützen.
Nach einer so erfolgten Spülung wird
die Druckluft im Wasserbehälter 4 über das Schnellentlüftungsventil 12 wieder
abgeführt
und somit die Spülung
schlagartig beendet.
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Erfindungsgemäß ist die
zweite Spülzeit
zeitlich so abgestimmt, dass die schnelle Entlüftung des Wasserbehälters 4 durch
die Öffnung
des Schnellentlüftungsventil 12 zeitgleich
mit der Druckausschleusung der Fäkalien
aus dem Zwischenbehälter 3 liegt.
Auf diese Weise wird verhindert, dass Fäkalien in die Abluftleitungen
gelangen können.
Dadurch ist das erfindungsgemäße Vakuumtoilettensystem deutlich
weniger wartungsaufwendig.