DE4112888B4

DE4112888B4 - Vakuum-Toilettensystem

Info

Publication number: DE4112888B4
Application number: DE4112888A
Authority: DE
Inventors: Rolf Terve
Original assignee: Metra Oy AB
Current assignee: Evac Oy
Priority date: 1990-04-20
Filing date: 1991-04-19
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2011-04-20
Also published as: GB2243166A; SE9001401D0; FR2661204A1; GB9108399D0; SE9001401L; JP3100992B2; SE501960C2; GB2243166B; JPH0790904A; FR2661204B1; US5214807A; DE4112888A1

Abstract

Vakuum-Toilettensystem bestehend aus einer kleinen Anzahl von Toiletten (1) und einem Abwassersammeltank (5), einem Abwasserrohr (3), das in offener Verbindung mit dem Tank (5) steht und jede Toilette (1) mit dem Tank (5) verbindet, einem normalerweise geschlossenen Abwasserventil (2), das jede Toilette mit dem Abwasserrohr (3) verbindet, und einer Vakuum-Erzeugungsvorrichtung (8) zur Erzeugung eines betriebsgeeigneten Unterdrucks in dem Tank (5) und dem Abwasserrohr (3), wobei der Unterdruck nur dann erzeugt wird, wenn ein Toilettenentleerungszyklus bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuum-Erzeugungsvorrichtung (8) mit Mitteln (10, 14) versehen ist, mit denen die Vakuum-Erzeugungsvorrichtung (8) aktiviert und auf eine Weise geregelt wird, dass ihre Betriebszeit bei jedem Toilettenentleerungszyklus im Wesentlichen konstant bleibt, wodurch bei jedem Entleerungszyklus ein Unterdruckpegel erzeugt wird, der sich automatisch dem gesamten freien Volumen in dem Abwasserrohr (3) oder -rohren (3) und über der Flüssigkeitsoberfläche in dem Tank (5) anpaßt.

Description

Vakuum-Toilettensysteme sind bereits seit vielen Jahren im Gebrauch. Da sie beträchtlich weniger Spülwasser als konventionelle Gravitationstoilettensysteme benötigen, und ihre Rohre und Fittings nur kleine Abmessungen erfordern, haben sie sich insbesondere in Passagiertransport-Anwendungen als brauchbar erwiesen, wie z.B. in Flugzeugen, Schiffen und Bahnen, aber sie werden auch zunehmend in Wohnhausprojekten verwendet.

Ein Vakuum-Toilettensystem besteht konventionellerweise aus einer Anzahl von Abfall aufnehmenden Toiletten, wobei jede über ein Abwasserventil mit einem Abwasserrohr verbunden ist, dessen Inneres unter einem wesentlich geringeren Druck steht, als die Toiletten. Die Abwasserrohre führen in einen Abwassersammeltank, aus dem das Abwasser nach einer bestimmten Benutzungsperiode des Systems entleert wird. Um das Leeren der Toiletten zu unterstützen, und um die Sauberkeit und Hygiene zu verbessern, werden die Toilettenschüsseln bei der Entleerung des Abfalls aus der Schüssel in das Abwasserrohr mit Spülwasser gespült, das in die Schüssel eingeleitet wird.

Um eine befriedigende Abfallentleerung der Toiletten zu erzielen, und um einen effektiven Abfalltransport durch die Abwasserrohre in den Sammeltank sicherzustellen, wird in dem Abwasserrohr ein spezifischer Unterdruck benötigt. Dieser Unterdruck ist normalerweise wenigstens ungefähr 40 kPa unter dem atmosphärischen Druck. In einem großen Vakuum-Toilettensystem, wie dem in US 4 184 506 beschriebenen, wird ein konstanter Unterdruck in dem Abwasserrohr kontinuierlich aufrechterhalten. In kleinen Systemen, die nur eine oder zwei Toiletten enthalten, wie dem in US 4 297 751 beschriebenen, ist das Volumen, das unter Vakuum gesetzt werden muß, relativ klein. In einem solchen Fall kann das notwendige Vakuum zufriedenstellend in Verbindung mit jedem Benutzungs- und Spülzyklus erzeugt werden. Die Erfindung bezieht sich auf solche kleinen Vakuum-Abwassersysteme mit diskontinuierlicher Vakuumerzeugung.

Normalerweise wird die Vakuum-Erzeugungsvorrichtung solange betrieben, wie zur Herstellung eines spezifischen Unterdrucks notwendig ist, oder im Fall eines großen Systems solange, wie zur Aufrechterhaltung des erforderlichen Unterdruckpegels nötig ist . In einem kleinen System beginnt die Vakuum-Erzeugungsvorrichtung zu arbeiten, wenn ein Spülzyklus in Gang gesetzt wird. Eine Druckmeßvorrichtung stellt sicher, daß die Vakuumerzeugung fortgesetzt wird, bis ein bestimmter Unterdruck erreicht ist. Die Dauer dieser Betriebsperiode variiert entsprechend dem unter Vakuum zu setzenden Volumen des Systems.

In einem System, in dem das Abwasserrohr in offener Verbindung mit dem Abwassersammeltank steht, hängt das unter Vakuum stehende Volumen von dem im Tank vorhandenen Flüssigkeitspegel ab. Je kleiner das System ist, umso größer sind die relativen Änderungen des unter Vakuum stehenden Volumens, da das Tankvolumen groß ist im Vergleich zum Volumen des Abwasserrohrs. In kleinen Systemen dieser Art ist der optimale Unterdruck zur Erzielung einer zufriedenstellenden Entfernung von Abfall aus den Toiletten und zum effektiven Transport durch das Abwasserrohr in den Sammeltank nicht konstant, sondern variiert entsprechend dem freien unter Unterdruck stehenden Volumen. Wie oben erläutert, variiert dieses Volumen entsprechend dem Flüssigkeitspegel in dem Sammeltank. Bei einem geringen Flüssigkeitspegel in dem Tank, und folglich einem großen unter Vakuum stehenden Volumen wird ein geringerer Unterdruck benötigt, und bei einem hohen Flüssigkeitspegel im Tank, und folglich einem kleinen unter Vakuum stehenden Volumen, wird ein größerer Unterdruck benötigt. Folglich ist der konstante Unterdruckpegel, der in konventionellen Vakuum-Toilettensystemen erzeugt wird, für kleine Systeme der genannten Art nicht die optimale Lösung.

Um das Problem zu lösen, stets einen optimalen Unterdruckpegel zu erhalten, kann ein Regelsystem benutzt werden, das den Flüssigkeitspegel im Sammeltank registriert, um die Betriebsperiode der Vakuum-Erzeugungsvorrichtung einzustellen. Jedoch wäre ein solches Regelsystem zum Variieren der Betriebszeiten teuer und aufgrund seiner Komplexität nicht völlig zuverlässig.

Die Aufgabe ist daher, ein kleines Vakuum-Toilettensystem der genannten Art zu entwerfen, in dem der Unterdruckpegel, der bei jedem Benutzungs- und Spülzyklus erzeugt wird, nicht konstant ist, sondern an die Variation des unter Unterdruck zu setzenden Volumens angepaßt ist, ohne die Kosten eines solchen Systems übermäßig zu erhöhen oder seine Zuverlässigkeit zu vermindern: Dieses Problem wird mit einem Vakuum-Toilettensystem gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Weiterbildungen.

Die Lösung gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Vakuum-Erzeugungsvorrichtung mit einer Vorrichtung versehen wird, mit der die Vakuum-Erzeugungsvorrichtung aktiviert und auf eine Weise geregelt wird, daß ihre Betriebszeit im wesentlich konstant bleibt. Untersuchungen haben gezeigt, daß diese einfache Maßnahme automatisch sicherstellt, daß der Unterdruckpegel für jede Benutzung sich auf oder dicht bei dem Optimum für das jeweilige freie unter Unterdruck stehende Volumen des Systems befindet. Somit ergibt in einem System der genannten Art eine konstante Laufzeit stets die Möglichkeit zur automatischen Beibehaltung eines Unterdruckpegels, der den effizientesten Betrieb des Systems bewirkt.

Um die vorteilhafteste konstante Laufzeit der Vakuum-Erzeugungsvorrichtung zu finden, besteht der bequemste Weg darin, die Vakuum-Erzeugungsvorrichtung des Systems mit leerem Abwasserrohr und Sammeltank laufen zu lassen, und festzustellen wie lange es dauert, bis ein ausreichender Unterdruckpegel zum Abfalltransport erreicht ist. Die Praxis hat gezeigt, daß in einem kleinen Vakuum-Toilettensystem der beschriebenen Art ein Unterdruckpegel von wenigstens 22 kPa unter dem atmosphärischen Druck normalerweise befriedigende Ergebnisse liefert. Die erhaltene Laufzeit, um diesen Unterdruckpegel bei leerem Tank zu erreichen, kann als Basiswert für die Installationseinstellung eines speziellen Systems benutzt werden, so daß stets, unabhängig vom Flüssigkeitspegel im Sammeltank, der optimale Betriebsunterdruck für das System hergestellt wird.

Experimente zeigen, daß die zufriedenstellendste Größe eines Sammeltanks für ein System gemäß der Erfindung, bestehend aus einem oder zwei Toiletten, 120 bis 600 Liter, vorzugsweise 200 bis 500 Liter beträgt. Normalerweise sollte die Vakuum-Erzeugungsvorrichtung eine solche Kapazität haben, daß der benötigte Unterdruck in 6 Sekunden oder weniger, vorzugsweise in nicht mehr als 4 Sekunden hergestellt wird. Weiterhin ist es wichtig, um sicherzustellen, daß das System effizient arbei tet, daß ein Sammeltank im Bereich von 120 bis 200 Litern normalerweise nicht mehr als auf 80 % seines Volumens gefüllt werden soll, ein Tank von 200 bis 300 Litern nicht mehr als auf 85 %, und ein Tank mit mehr als 300 Litern nicht mehr als auf 90 %.

Um sicherzustellen, daß ein ausreichendes freies Volumen verfügbar ist, um das System effizient zu betreiben, sollte mindestens ein gesamtes freies Volumen von 30 Litern in dem Abwasserrohrsystem zwischen den Abwasserventilen der Toiletten und dem Sammeltank und oberhalb des höchsten akzeptablen Flüssigkeitspegels in dem Tank vorhanden sein. Die Länge der Abwasserrohre zwischen den Abwasserventilen und dem Sammeltank sollte höchstens 20 Meter betragen, vorzugsweise höchstens 15 Meter. Es wird empfohlen, daß die Abwasserrohre einen freien Innendurchmesser zwischen 40 und 70 Millimeter haben sollten, vorzugsweise zwischen 44 und 65 Millimeter. Dies stellt sicher, daß der Abfall zufriedenstellend durch die Rohre transportiert wird, während gleichzeitig ein unnötig großes freies Volumen in den Rohren vermieden wird, welche. durch die Vakuum-Erzeugungsvorrichtung evakuiert werden.

Der Sammeltank ist vorzugsweise mit einem Alarmsystem verbunden, welches eine Warnung ausgibt, wenn der Flüssigkeitspegel den für die Tankgröße kritischen Punkt erreicht, so daß er geleert wird, bevor der Betrieb des Systems nachteilig beeinflußt wird.

Die Erfindung wird nun detaillierter in Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die eine graphische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Vakuum-Toilettensystems zeigt.
Das Vakuum-Toilettensystem, das in der Zeichnung dargestellt ist, ist zur Installation in Passagiertransportvorrichtungen, wie z.B. einem Eisenbahnwagen oder ähnliches, entworfen worden. Es besteht aus einer Toilette mit einer Schüssel 1, die über ein normalerweise geschlossenes Abwasserventil 2 mit einem Abwasserrohr 3 verbunden ist. Das Abwasserrohr 3 speist über einen Luftseparator 4 einen Sammeltank 5, welcher mit einem alarmauslösenden Meßgerät 6 versehen ist, welches beispielsweise anzeigt, wenn der Füllstand des Sammeltanks 5 ein Maß erreicht hat, das eine Leerung erfordert. Der Sammeltank 5 kann durch Absaugen durch das Rohr 7 geleert werden.
Die Vakuum-Erzeugungsvorrichtung ist eine Saugstrahlpumpe 8, welche das Rohr 3 und den Tank 5 durch ein Filter 9 evakuiert. Die Saugstrahlpumpe 8 wird mittels komprimierter Luft betrieben, die von einem Leitungsnetz 17 durch ein ferngesteuertes spulenbetriebenes Ventil 10 eingespeist wird. Luft aus dem Preßluftsystem 17 wird gleichfalls über ein anderes ferngesteuertes spulenbetriebenes Ventil 11 zu einer Einheit 12 geleitet, die aus einer Wasserleitung 15 zugeführtes Spülwasser unter Druck setzt und in die Toilettenschüssel 1 leitet. Ein Spülknopf 13 an der Wand des Toilettenabteils ist mit der Kontrolleinheit 14 verbunden, welche die verschiedenen Funktionen des Systems ausführt.
Um das System zu starten, wird der Spülknopf 13 betätigt, der einen Impuls an die Kontrolleinheit 14 sendet, welche das spulenbetriebene Ventil 10 öffnet, woraufhin Druckluft durch die Saugstrahlpumpe 8 strömt. Somit wird innerhalb einiger Sekunden ein Unterdruck in dem Sammeltank 5 und dem Abwasserrohr 3 erzeugt. Das spulenbetriebene Ventil 10 bleibt für eine vorge gebene Zeit offen, innerhalb der ein Unterdruckpegel erzeugt wird, der vom Flüssigkeitspegel in dem Sammeltank 5 abhängt. Zu einem festen Zeitpunkt des Betriebszyklus öffnet sich das spulenbetriebene Ventil 11, wodurch Wasser in den Druckbehälter 12 geleitet wird, der daraufhin Druckwasser der Toilettenschüssel 1 zuführt. Ein weiteres spulenbetriebenes Ventil 16 öffnet sich, wodurch Druckluft dem Abwasserventil 2 zugeführt wird, worauf sich dieses öffnet. Dadurch wird der Abfall durch den atmosphärischen Druck in das Abwasserrohr 3 und in den Sammeltank 5 gedrückt.
Mit dem Sammeltank 5 und der Vakuum-Erzeugungsvorrichtung 8 können weitere Toiletten mit ihren zugehörigen Rohren und anderem Zubehör verbunden werden. Jedoch ist das System nicht für eine große Anzahl von Toiletten geeignet. Die maximale Anzahl der Toiletten in einem System ist normalerweise 4, vorzugsweise nur 2. Ein Rückschlagventil 18 ist in dem Saugrohr 19 dicht an dem Sammeltank 5 vorgesehen, um den darin erzeugten Unterdruck aufrechtzuerhalten.

Claims

Vakuum-Toilettensystem bestehend aus einer kleinen Anzahl von Toiletten (1) und einem Abwassersammeltank (5), einem Abwasserrohr (3), das in offener Verbindung mit dem Tank (5) steht und jede Toilette (1) mit dem Tank (5) verbindet, einem normalerweise geschlossenen Abwasserventil (2), das jede Toilette mit dem Abwasserrohr (3) verbindet, und einer Vakuum-Erzeugungsvorrichtung (8) zur Erzeugung eines betriebsgeeigneten Unterdrucks in dem Tank (5) und dem Abwasserrohr (3), wobei der Unterdruck nur dann erzeugt wird, wenn ein Toilettenentleerungszyklus bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuum-Erzeugungsvorrichtung (8) mit Mitteln (10, 14) versehen ist, mit denen die Vakuum-Erzeugungsvorrichtung (8) aktiviert und auf eine Weise geregelt wird, dass ihre Betriebszeit bei jedem Toilettenentleerungszyklus im Wesentlichen konstant bleibt, wodurch bei jedem Entleerungszyklus ein Unterdruckpegel erzeugt wird, der sich automatisch dem gesamten freien Volumen in dem Abwasserrohr (3) oder -rohren (3) und über der Flüssigkeitsoberfläche in dem Tank (5) anpaßt.
Vakuum-Toilettensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das System maximal vier, vorzugsweise maximal zwei Toiletten enthält.
Vakkum-Toilettensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeit für die Vakuum-Erzeugungsvorrichtung (8) so eingestellt wird, daß ein Unterdruck von wenigstens 22 kPa unter dem atmosphärischen Druck erreicht wird, wenn das Abwasserrohr (3) und der Sammeltank (5) leer sind.
Vakuum-Toilettensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuum-Erzeugangsvorrichtung (8) eine solche Vakuumerzeugungskapazität besitzt, daß eine Betriebszeit von maximal 6, Sekunden, vorzugsweise maximal 4 Sekunden erzielt wird.
Vakuum-Toilettensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abwassersammeltank (5) ein Volumen zwischen 120 und 600 Litern, vorzugsweise zwischen 200 und 500 Litern hat.
Vakuum-Toilettensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelmittel (6, 14) so angeordnet sind, daß sie einen Alarm geben, wenn ungefähr 80 % des Volumens eines Abwassersammeltanks (5) mit 120 bis 200 Litern, ungefähr 85% des Volumens eines Tanks mit 200 bis 300 Litern, und ungefähr 90% des Volumens eines Tanks mit mehr als 300 Litern mit Abwasser gefüllt ist.
Vakuum-Toilettensystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein freies Gesamtvolumen von wenigstens 30 Litern über jedem akzep tablen maximalen Flüssigkeitspegel in dem Abwassersammeltank (5) und in dem Abwasserrohrsystem (3), zwischen Abwasserventilen (2) der Toiletten (1) und dem Tank (5), vorhanden ist.
Vakuum-Toilettensystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Abwasserrohrs (3) zwischen dem Abwasserventil (2) einer jeden Toilette (1), und dem Abwassersammeltank (5) maximal 20 Meter, vorzugsweise maximal 15 Meter beträgt.
Vakuum-Toilettensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Innendurchmesser des Abwasserrohrs (3) zwischen 40 und 70 Millimeter, vorzugsweise zwischen 44 und 65 Millimeter beträgt.