DK150753B - Vakuumtoilet til mobile enheder - Google Patents

Description

i 150753

Opfindelsen angår et vakuumtoilet til mobile enheder, såsom tog og busser, og indbefattende mindst én toiletstol, organer til at frembringe vakuum, en opsamlingsbeholder, ledninger med ventiler til at transportere materiale fra toiletstolen til opsamlingsbeholderen ved hjælp af det nævnte vakuum, en 5 sluse, som er indkoblet i ledningen foran opsamlingsbeholderen, og organer for tilførsel af skyllevæske til toiletstolen.

Kravene til toiletsystemer på tog bliver stadigt større. Ud fra et miljøsynspunkt er det forkasteligt, at ekskrementer 10 og urin sammen med toiletpapir osv. frit og ukontrolleret kan kastes ud langs banelinierne. Ud fra hygiejniske synspunkter er indvendingerne herimod endnu stærkere og accentuerede af den øgede internationalisering med risiko for spredning af ét lands tarmsygdomme til et andet land, hvor immuniteten 15 er dårlig eller mangler. Der stilles også krav om en øget standard af toiletudstyret på tog, så den nærmer sig standarden for udstyr i boliger.

På samme måde er det et almindeligt ønske at forsyne busser 20 med toiletter, og i de tilfælde, hvor sådanne allerede findes, er der et ønske om at få en højere standard af disse toiletter end den, der forekommer ved de kemiske toiletter.

Kravet om en øget hygiejnisk standard kan kun løses ved vand-2 S

spuling af klosettet. De eksisterende systemer med spuling med samme vandmængde tilsat kemikalier gentagne gange efter udskillelse af faste forureninger eller spuling gentagne gange med olie, som i opsamlingstanken separeres fra væskefase og forureninger, kan i længden ikke accepteres.

Et vandklosetanlæg i mobile enheder, såsom tog og busser, kræver dog helt andre løsninger end stationære anlæg i lejligheder og i offentlige bygninger. Eftersom skyllevandet ikke blot skal medføres ved rejsens begyndelse, men også som afløbsvæske skal medføres til rejsens slutning, er der et stærkt krav om mindst mulig skyllevandsmængde. Derved må også 150753 2 effektiviteten under skylningsprocessen være stor. Disse krav peger direkte mod vakuumklosettet som løsning.

Lav totalvægt af anlægget er et andet krav, hvor vandbehovet naturligvis er den måske største faktor, men anlægget i øvrigt må også udformes med tanke herpå.

Af denne grund bortfalder de vakuumtoiletanordninger til stationære anvendelser, som i og for sig opfylder kravet om lavt vandforbrug, men som i øvrigt er konstrueret således, at de 10 er robuste og driftssikre og derved kan være tunge, saledes som f.eks. anordningen ifølge svensk fremlæggelsesskrift nr. 389.882. Denne anordning arbejder helt upåklageligt, men har foruden den store vægt et relativt højt effektforbrug, som hindrer dens anvendelse i mobile enheder. Vakuumet frembringes ' 15 her med en væskestrålepumpe, som drives af en separat cirkulationspumpe, der er forbundet med opsamlingsbeholderen. Der anvendes ingen sluse, men afløbsmassen må passere gennem systemets vakuumpumpe, dvs. væskestrålepumpen.

20

Fra beskrivelsen til GB 680.154 kendes et kompliceret anlæg med et vakuumtoilet, hvori transporten til opsamlingsbeholderen fremmes ved hjælp af vakuum fremkaldt i selve opsamlingsbeholderen. Trykluft ledes her gennem en pneumatisk ejektor 25 og direkte ud til det fri uden om opsamlingsbeholderen, medens denne evakueres via ejektoren. Der er ikke foretaget nogen specielle foranstaltninger med henblik på at skabe aerobe betingelser i opsamlingsbeholderen.

30 Et lavt effektforbrug og en energi-stødpude for, at anlægget kan fungere en vis tid (f.eks. med ti skylninger), selv om den primære energikilde er frakoblet, hører med til komplekset af krav til disse mobile anlæg.

35 Ud fra arbejdshygiejniske synspunkter ved tømning af affaldet skal der endvidere i opsamlingsbeholderen herske aerobe betingelser, så fremkomsten af ildelugtende luftarter forhindres eller i hvert fald reduceres kraftigt.

3 150753

Formålet med den foreliggende opfindelse er at anvise et vakuumtoilet til mobile enheder af den i indledningen nævnte art, hvorved man dels opnår bedre aerobe betingelser i opsamlingsbeholderen end ved de hidtil kendte anlæg og endvidere opnår en driftssikker, enkel og økonomisk tilfredsstillende løsning 5 _ af opgaven.

Vakuumtoilettet ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved den kombination, at organerne til at frembringe vakuum i slusen og i ledningerne på i og for sig kendt måde består af en pneu- 10 matisk ejektor, som er tilsluttet til en trykluftforradsbehol-der, og at ejektorens til vakuumfrembringelsen nødvendige trykluft tilføres opsamlingsbeholderen, som er åben mod atmosfæren, og udnyttes til oxygenbehandling af dennes indhold for derved at tilvejebringe mere effektive aerobe betingelser i opsamlingsbeholderen. Herved opnås den synergistiske virkning, at der på én gang frembringes det til anordningens funktion nødvendige vakuum, og skabes forbedrede aerobe betingelser i opsamlingsbeholderen, uden at der hertil kræves 20 ekstra omkostninger eller ekstra energiforbrug.

Dette vakuumtoiletarrangement, som er fremkommet som et resultat af en målbevidst funktionsanalyse, opfylder også de strengest stillede krav. Det har som baggrund følgende konstruk-25 tionsfilosofi:

Der skal ikke indgå nogen roterende dele i toilettet; vakuum skal udgøre transportkraften for affaldet og kraften til styring af ventiler; luft skal tjene som energibuffer og kraft-30 overførende medium.

Ud fra disse principper er en funktionel og enkel konstruktion opbygget omkring elementerne bestående af en pneumatisk ejektor, en materialesluse og en åben opsamlingsbeholder.

35

For at sikre skylningsfunktionen, dersom opsamlingsbeholderens indhold er frosset til is, kan der ifølge opfindelsen mellem ejektoren og opsamlingsbeholderen være indkoblet en trægt 4 150753 virkende ventil, som muliggør, at den fra ejektoren afgående luft kan afgå til yderluften.

Opfindelsen beskrives i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, der viser en udførelsesform for toilettet iføl-5 ge opfindelsen, og hvor fig. 1 viser et koblingsskema til toilettet ifølge opfindelsen og 10 fig.2-4 i længdesnit forskellige slusekonstruktioner.

I fig. 1 er en toiletstol betegnet med 1 og en pneumatisk ejektor med 2, medens 3 betegner en materialesluse, 4 en opsamlingsbeholder og 5 en trykluftbeholder. De i fig. 2-4 viste til dels kendte slusetyper frembyder forskellige fordele ved kombination med de øvrige elementer ifølge opfindelsen.

I det følgende beskrives funktionen af toilettet ifølge op-findelsen under henvisning til figurerne.

Toiletstolen 1 (fig. 1) er over en rørlédning 6 og en kontraventil 7 forbundet med slusen 3, som er tilsluttet til opsamlingsbeholderen 4, der ved hjælp af en ledning 8 står i forbindelse med atmosfæren. Slusens 3 bundventil 9 er mekanisk afbalanceret, således at den ved tomt, ikke evakueret sluserum

O

med et let tryk ligger an mod sit sæde, dvs. den nederste del af sluserummets vægge.

Ved skylning, som sker ved hjælp af skyllevand fra en behol-30 der 35 gennem en ledning 36 med ventil,, fremkaldes et signal over et tidsrelæ 10 til en ventil 11, som starter lufttilførsel fra trykbeholderen 5 til den pneumatiske ejektor 2, hvorved sluserummet 3 evakueres gennem en ledning 12a. Ejektoren 2 er meget effektiv, så det nødvendige vakuum på 2-3 m VS opstår 35 i løbet af nogle sekunder. Herved frembringes den kraft, som er nødvendig, for at slusens 3 ventil 9 skal forblive i lukket stilling, også når vand og affald fra toiletstolen 1 ved iværk 5 150753 sætteisen af skylningen gennem ledningen 6 transporteres til slusen 3.

Luften fra ejektoren 2 passerer gennem ledningen 12 til opsamlingsbeholderen 4, hvor ledningen 12 udmunder ved beholderens 5 bund, og luften fordeles gennem dyser 13 i affaldsvæsken.

Derefter forlader luften opsamlingsbeholderen gennem ledningen 8. Ved dette arrangement udfylder luften samtidigt den dobbelte funktion dels på energibesparende måde at frembringe det nødvendige vakuum og dels at tilvejebringe aerobe betingelser 10 i opsamlingsbeholderen.

Når skylningen er afsluttet, afbryder tidsrelæet 10 ved hjælp af ventilen 11 lufttilførslen til ejektoren 2. Undertrykket i vakuumsystemet 2,3,12a begynder så at indsuge luft i systemet, 15 hvilket sker gennem en envejsventil 14 og ledningen 8 fra yderluften. Herved formindskes den lukkende kraft mod bundventilen 9 i slusen, så den åbner og slipper slusens indhold ned i opsamlingsbeholderen hvorefter den vender tilbage til udgangsstillingen .

20

Dersom indholdet i opsamlingsbeholderen lejlighedsvis skulle fryse, sikrer en træg ventil 15, således som det kræves, skylningsfunktionen i øvrigt ved, at den afgående luft fra ejektoren 2 gennem ledningen 12 og ventilen 15 kan afgå til yder-2 5 luften gennem ledningen 8.

Trykluftbeholderen 5 dimensioneres således, at indholdet er tilstrækkeligt til ca. ti skylninger. Arbejdstrykket kan væl-ges inden for området 0,5 til 1 MPa overtryk. Hvis enheden, hvori anlægget installeres, har et centralt trykluftanlæg, tilsluttes trykluften hertil, hvorved hele anlæggets elektriske effektbehov indskrænkes til styresystemets svagstrømsudtag. I de tilfælde, hvor der ikke findes central tryklufttil-„r førsel, vælges en kompressor af den mest hensigtsmæssige type.

Når trykluftbeholderen er stor i forhold til det momentane luftbehov, kan der vælges en lille kompressor med lavt effekt 6 150753 forbrug, hvilket er gunstigt, og driftstiden bliver lang, hvilket ikke skader funktionen takket være buffervirkningen.

Af ovenstående beskrivelse ses det, hvorledes det ved nytænkning er lykkedes med en kombination af relativt få enkle delvis 5 kendte elementer at tilvejebringe et anlæg, som foruden helt at opfylde de stillede krav også er driftssikkert og økonomisk fordelagtigt.

I det følgende redegøres for en del detaljer ved slusekonstruk- 10 tioner, som, uden at de i enkeltheder er nye, dog kan tilføre forskellige fordele ved udøvelsen af opfindelsen.

Fig.2 viser en enkelt sluse 3 med en bundventil 9, som er ^ mekanisk afbalanceret, så at den i sin udgangsstilling, dvs.

når sluserummet er tomt og står under atmosfæretryk, ligger an mod ventilsædet med et let tryk. Trykket er sådant, at ventilen, når der hersker atmosfæretryk i slusen, åbner, også når små mængder materiale kommer ned i slusen. Ventilsædet 20 udgøres af slusevæggenes 16 underkant, som er udformet således, at anlægget bliver vakuumtæt, når slusen evakueres. Slusen er endvidere forsynet med en tilgangsledning 17 for skylle-materialet fra toiletstolen 1 og en tilslutningsstuds for vakuumledningen 12a. Slusen står i udgangsstillingen under 25 atmosfæretryk, og i denne udformning kræves en elektrisk skylle- impuls fra toiletrummet.

Fig. 3 vise en dobbeltsluse, som i princippet er en kombination af to enkelte sluser ifølge fig. 1 sammenkoblede i serie.

30 Her står den øverste sluse 18 til stadighed under vakuum, medens den nedre sluse 19 står under atmosfæretryk. Ved skylningen samles skyllematerialet så i den øvre sluse 18, og et niveaufølende instrument, f.eks. en kapacitiv føler 20, er anbragt i passende højde i slusen 18 og er indrettet til 35 at starte en tømningscyklus, som består i, at slusen 19 begyn der at evakueres, hvorved lukkekraften på slusens 18 bundventil 9 forsvinder, og denne bundventil 9 åbner og tømmer slusens 150753 7 18 indhold ned i sluserummet 19. Slusens 19 bundventil 21 holdes herunder i lukket stilling af atmosfæretrykket.

Når tømningsoperationen er afsluttet, lukkes vakuumledningen til slusen 19, og luft tillades at strømme ind, hvorved lukke- 5 kraften for slusens 19 bundventil 21 ophører, og slusens 19 indhold udtømmes i opsamlingsbeholderen 24. Samtidig vender lukkekraften på ventilen 9 tilbage, så slusen 18 atter er klar til at modtage og opmagasinere skyllemateriale. Ved denne slusetype står den øvre sluse altid under vakuum. Karakteristisk 10 for denne udførelsesform er, at der kan udføres flere skylninger, inden tømning af opsamlingsbeholderen er nødvendig, hvilket mindsker trykluftbehovet, og skylningen kan ske på sædvanlig måde uden nogen elektrisk impuls.

15

Fig. 4 viser en dobbeltsluse, som arbejder helt uden elektrisk servostyring og altså er helt uafhængig af adgang til elektricitet. To enkle sluser 22 og 23, der hver er af samme type som den enkle sluse 3 i fig. 2, er bevægelige i vertikal ret-ning i forhold til hinanden, således at når den ene sluse bevæger sig opad, bevæger den anden sig lige så langt nedad. Koblingen mellem sluserne 22 og 23 sker over et tandhjul 24 ved hjælp af tandstænger 25, så tandhjulet udfører en drejningsbevægelse på 90°-180°, når sluserne bevæger sig fra den ene 25 endestilling til den anden. En vægtbelastet arm 26 er fast gjort til tandhjulet.

Endvidere er hver sluse foroven forsynet med et stempel 27,28 med en ventilåbning 29,30, som samarbejder med hver sin cylin-30 der 31,32, der er tilsluttet vakuumledningen 12a. I udgangs stillingen befinder slusen 22 sig i sin øvre stilling, hvorved stemplet 27 i cylinderen 31 gennem sin ventilåbning 29 sætter slusen 22 under vakuum. Dens bundventil forbliver derved i lukket stilling.

35

Samtidig er slusen 23 i sin nederste stilling, hvorved ventilåbningen 30 i stemplet 28 har forbindelse med yderluften.

150.753 8

Slusen 23 står altså under atmosfæretryk, og bundventilen er ubelastet.

Den vægtbelastede arm 26 står i sin på tegningen viste højre stilling og tynger ned på slusen 23, som ikke kan bevæge sig 5 opad, førend en tilsvarende vægt i form af skyllevæske er kommet ind i slusen 22. Afløbsledningen 6 fra klosetstolen 1 er forgrenet og er via kontraventiler 33 og 34 forbundet med sluserne 22 og 23.

10

Ved skylning i udgangsstillingen suges skyllevasken derfor til slusen 22. Hvis vægten af skyllevasken derved er i stand til at svinge armen 26 over til venstre i figuren, vil slusen 22 bevæge sig til sin nederste stilling og vil derved via ventilåbningen 29 komme i forbindelse med yderluften, og tømning 15 af slusen 22 finder sted, medens slusen 23 kobles til vakuumsystemet og er klar til næste skylning.

Den belastede arm 26 kan også gøres så tung, at der kræves et antal skylninger, inden den svinges over og fremkalder tømning af slusen 22.

Det ses, at denne sluse fungerer helt mekanisk uden elektrisk styrede aggregater.