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Die Erfindung betrifft eine Toilettenanordnung für ein Flugzeug. Die Toilettenanordnung enthält eine Toilette und einen Grauwassertank.
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Aus der
US 2007 / 0 102 370 A1 ist ein Grauwassernutzungssystem bekannt für ein Flugzeug zur Aufbereitung von Grauwasser aus den Toiletten-Handwaschbecken zu geruchlosem, klarem Wasser für die Toilettenspülung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, Verbesserungen im Hinblick auf eine derartige Toilettenanordnung vorzuschlagen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Toilettenanordnung gemäß Patentanspruch 1. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie anderer Erfindungskategorien ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Die Toilettenanordnung ist eine solche für ein Flugzeug. In einem Montagezustand ist die Toilettenanordnung in dem Flugzeug eingebaut und in Bezug auf eine Schwarzwasserabfuhr über eine Saugleitung angeschlossen, wie unten näher erläutert wird.
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Die Toilettenanordnung enthält ein Toilettenmodul. Das Toilettenmodul enthält eine Toilette (insbesondere eine Toilettenschüssel) und ein Verbindungselement. Das Verbindungselement ist an der Toilette angebracht. Toilette und daran angebrachtes Verbindungselement bilden also eine baulich bzw. mechanisch verbundene Einheit. Derartige Einheiten von Toiletten und Anbauteilen sind in der Praxis prinzipiell auch unter der Bezeichnung TA (toilet assembly) bekannt. Das Anbauteil ist bei den bekannten Einheiten ein Vakuumventil (Flush-Valve) zur bedarfsweisen Entleerung der Toilette, d.h. Absaugung von Schwarzwasser aus dieser.
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Die Toilette enthält einen Toilettenauslass. Der Toilettenauslass dient bzw. ist eingerichtet zum Ausleiten von Schwarzwasser aus der Toilette bei einer „Spülung“, die im Flugzeug durch eine Unterdruckabsaugung erfolgt. Der Toilettenauslass ist der einzige Auslass der Toilette für Schwarzwasser. In der Toilette erzeugtes Schwarzwasser muss also durch den Toilettenauslass aus der Toilette entsorgt werden.
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Die Toilettenanordnung enthält einen Grauwassertank. Der Grauwassertank enthält einen Tankauslass. Der Tankauslass dient bzw. ist eingerichtet zum Ausleiten von unaufbereitetem / verschmutztem Roh-Grauwasser (in den Schwarzwassertank abzuführen) aus dem Grauwassertank. Im Folgenden soll dieses „Abfall-Grauwasser“ der besseren Unterscheidbarkeit halber als „Schwarzwasser“ bezeichnet werden. Hintergrund ist folgender: In dem Grauwassertank wird im Flugzeug zur Verfügung stehendes bzw. entstehendes Roh-Grauwasser gesammelt und für eine Weiternutzung aufbewahrt, zum Beispiel für eine Toilettenspülung, siehe unten. Das Roh-Grauwasser ist dabei z.B. durch ein Grobsieb bereits von Grobschmutz befreit, bevor es in den Grauwassertank gelangt. Im Tank wird das Roh-Grauwasser nochmals zu eigentlichem (Nutz-)Grauwasser gereinigt, z.B. gefiltert, das dann an einem Grauwasserauslass zur Weiterverwendung bereitgestellt wird bzw. ist. Bei der Reinigung / Filtrierung des Roh-Grauwassers im Tank entstehende und sich ansammelnde Rückstände usw. sind dann zumindest von Zeit zu Zeit mit einem Teil des Roh-Grauwassers als „Schwarzwasser“ über den Tankauslass aus dem Grauwassertank zu entsorgen, nämlich dem Schwarzwassertank zuzuführen. Mit anderen Worten wird dieses Roh-Grauwasser in den „Schwarzwasservacuumbereich“ entsorgt. Sämtliches in dem Grauwassertank erzeugtes derartiges „Schwarzwasser“ muss über den Tankauslass aus dem Grauwassertank abgelassen werden. Mit anderen Worten sind über den Tankauslass aus dem Grauwasser ausgeschiedene Anteile, die nicht zum Nutz-Grauwasser beitragen, aus dem Grauwassertank zu entleeren.
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Die Toilettenanordnung enthält eine Verbindungsleitung. Diese dient bzw. ist eingerichtet zum Führen von Schwarzwasser (verschmutztes Roh-Grauwasser, siehe oben) aus dem Grauwassertank. Die Verbindungsleitung führt von dem Tankauslass zu dem Toilettenmodul. Die Verbindungsleitung ist also mit ihrem Einlassende am Tankauslass angeschlossen. An ihrem anderen Ende am Toilettenmodul weist die Verbindungsleitung einen Leitungsauslass auf. Schwarzwasser (unfiltriertes Grauwasser, siehe oben) aus dem Grauwassertank kann ausschließlich über die Verbindungsleitung aus dem Grauwassertank gelangen bzw. sämtliches aus dem Grauwassertank stammende Schwarzwasser muss über die Verbindungsleitung von diesem weg geführt werden.
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Die Toilettenanordnung enthält eine Saugleitung für Schwarzwasser bzw. dem o.g. Roh-Grauwasser. Die Saugleitung kann dabei ein Abschnitt einer Leitung sein, die sich außerhalb der Toilettenanordnung fortsetzt. Die Leitung kann aber auch an einer Schwarzwasserschnittstelle der Toilettenanordnung enden. Diese Saugleitung führt also aus der Toilettenanordnung heraus bzw. von der Toilettenanordnung weg. Die Saugleitung weist am Toilettenmodul ein Saugende auf. Dieses dient bzw. ist eingerichtet zum Einsaugen von Schwarzwasser in die Saugleitung. Die Saugleitung führt außerhalb der Toilettenanordnung insbesondere zu einem Schwarzwassertank und wird dort mit Unterdruck beaufschlagt, um Schwarzwasser durch die Saugleitung vom Saugende her zum Schwarzwassertank bzw. in diesen hinein einsaugen zu können. Die Saugleitung ist die einzige Leitung für Schwarzwasser von Toilette und Grauwassertank, welche aus der Toilettenanordnung herausführt. Sämtliches in Toilette und Grauwassertank vorhandene bzw. entstehende Schwarzwasser muss also über die Saugleitung aus der Toilettenanordnung entsorgt werden.
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Das Saugende ist über das Verbindungselement mit dem Toilettenauslass und dem Leitungsauslass verbunden. Das Verbindungselement kann insbesondere auch ein Nullelement sein, d.h. es existiert eine direkte Verbindung zwischen Toilettenauslass, Leitungsauslass und Saugende bzw. diese sind aneinander angeschlossen. Dieses Verbindungselement (und auch eine „Verbindung“ bei Verbindungselement in Form von Nullelement) befindet sich in dem Toilettenmodul, also in unmittelbarer Nähe bzw. unmittelbar an der Toilette. Mit anderen Worten werden also unmittelbar an der Toilette die beiden Ableitungswege für Schwarzwasser aus der Toilette und dem Grauwassertank zusammengeführt und auf die Saugleitung geführt.
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Gemäß der Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass das Toilettenmodul nur noch eine einzige Ableitung für Schwarzwasser aus Toilette und Grauwassertank, nämlich die Saugleitung, aufweist. Mit anderen Worten bildet der Austrittspunkt der Saugleitung aus der Toilettenanordnung eine einzige Schnittstelle für eine Schwarzwasser-Entsorgung aus der Toilettenanordnung. Die Schwarzwasser-Ableitung aus der Toilettenanordnung heraus ist im Flugzeug daher vereinfacht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verbindungselement fest an der Toilette angebracht. Mit anderen Worten ergibt sich so eine feste bauliche Einheit bzw. integrierte Einheit aus Toilette und Verbindungselement, die somit in Form eines TA (toilet assembly) ausgeführt sein kann. Aus der Praxis bekannte TAs weisen die Toilette sowie ein Vakuumventil am Schwarzwasser-Auslass der Toilette auf. An dem Vakuumventil ist dann ebenfalls eine Saugleitung für Schwarzwasser mit ihrem Saugende angeschlossen. Die betreffende Saugleitung dient jedoch in den bekannten TAs ausschließlich dazu, Schwarzwasser aus der Toilette, nicht jedoch aus dem Schwarzwassertank abzusaugen. Ein eventuell in einer Toilettenanordnung vorhandener Schwarzwasser-Auslass eines Grauwassertanks benötigte also eine zweite Saugleitung und ein entsprechendes Vakuumventil zwischen Grauwassertank und zweiter Saugleitung. Die zweite Saugleitung musste zusätzlich aus der Toilettenanordnung herausgeführt werden. Somit existierten in bekannten Anordnungen zwei Schnittstellen für Schwarzwasser an der Toilettenanordnung, welche beide im Flugzeug separat auf den Schwarzwassertank zu führen waren.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält oder insbesondere ist das Verbindungselement eine Ventilanordnung.
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Die Ventilanordnung enthält ein Toilettenventil. Dieses verbindet den Toilettenauslass und das Saugende bzw. ist verbindend zwischen beiden angeordnet, um einen Durchgang zwischen beiden zu schaffen oder zu verhindern, also das Absaugen von Schwarzwasser aus dem Toilettenauslass zu ermöglichen oder zu verhindern.
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Die Ventilanordnung enthält ein Tankventil. Dieses verbindet sinngemäß zu oben den Leitungsauslass und das Saugende, dient also auch diesbezüglich zum Freigeben oder Sperren der betreffenden Verbindung und somit zum bedarfsweisen Absaugen von Schwarzwasser aus dem Leitungsauslass und damit dem Grauwassertank.
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Die Ventilanordnung enthält einen Antrieb. Das Toilettenventil und das Tankventil sind von dem Antrieb angetrieben. Der Antrieb beider Ventile erfolgt also von dem einzigen Antrieb gemeinsam. Der Antrieb ist insbesondere ein motorischer Antrieb. Die Ventile sind also angetrieben, um wahlweise den Toilettenauslass oder den Leitungsauslass oder auch beide gleichzeitig (und damit den Tankauslass) zum Saugende hin freizugeben oder zu sperren, d.h. eine Schwarzwasser Absaugung faktisch zu ermöglichen / durchzuführen oder zu verhindern / zu sperren. Dabei können in vier verschiedenen Betriebsarten: 1) Keine Absaugung erfolgen, 2) nur Schwarzwasser aus der Toilette abgesaugt werden, 3) nur Schwarzwasser aus dem Grauwassertank abgesaugt werden oder 4) zeitgleich Schwarzwasser aus der Toilette und dem Grauwassertank abgesaugt werden.
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Der Antrieb kann dabei wahlweise nur eines von beiden Ventilen oder insbesondere zeitgleich immer beide Ventile betreiben / verstellen / ansteuern.
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Gemäß dieser Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass nicht mehr, wie oben erläutert zwei separate Ventile mit zwei separaten Antrieben notwendig sind, um den Tankauslass des Grauwassertanks einerseits und andererseits den Toilettenauslass der Toilette anzusteuern, also freizugeben oder zu sperren. Somit ergibt sich eine Vereinfachung der Toilettenanordnung, Einsparung von Ventilen, Vereinfachung der Ansteuerung, Verdrahtung, Gewichtseinsparung usw.
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In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform enthält die Ventilanordnung oder insbesondere ist diese ein Dreiwegeventil. In dem Dreiwegeventil sind Toilettenventil und Tankventil vereint. Mit anderen Worten ist das Dreiwegeventil ein einziges Ventil mit drei Anschlüssen für Toilettenauslass, Leitungsauslass und Saugende. Das Dreiwegeventil bildet also eine bauliche Einheit von Toilettenventil und Tankventil, die auch funktional gekoppelt sind also nur jeweils gemeinsam betätigbar sind. Die Betätigung beider Ventile ist so vereinfacht.
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In einer bevorzugten Variante der Ausführungsformen ist der Antrieb mit dem Toilettenventil und / oder mit dem Tankventil als eine integrierte Einheit in Form eines angetriebenen Ventils ausgeführt. Der Antrieb bildet also zusammen mit einem oder insbesondere auch beiden Ventilen eine bauliche Einheit. Zum Beispiel weist die bauliche Einheit dann ein gemeinsames Gehäuse auf oder eine gemeinsame Tragstruktur Motor und eines oder beide Ventile. Also weist die Ventileinheit ein gemeinsames Gehäuse / Tragstruktur auf. Das betreffende Ventil, ggf. die gesamte Ventileinheit, kann so besonders einfach an der Toilette angebracht werden, in dem zum Beispiel deren Gehäuse oder Tragstruktur mechanisch fest an der Toilette angebracht wird, insbesondere direkt am Toilettenauslass bzw. diesen umgebend / umfassend.
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In einer bevorzugten Ausführung Variante dieser Ausführungsform weist der Antrieb ein Abtriebsteil auf, insbesondere in Form einer Abtriebswelle. Das Toilettenventil und / oder das Tankventil (bzw. ein anzutreibender / beweglicher Teil der entsprechenden Ventile) sind fest an dem Abtriebsteil angeordnet. Das Abtriebsteil kann auch ein Abtriebsteil eines integrierten Bauteils sein, das eines der Ventile und den Antrieb vereint. Somit kann insbesondere eine einfache und synchrone gemeinsame Bewegung / Ansteuerung beider Ventile durch das Abtriebsteil erreicht werden.
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In einer bevorzugten Variante der obigen Ausführungsformen weist der Antrieb ebenfalls ein Abtriebsteil (insbesondere Welle) auf. Ein Betätigungselement ist fest an dem Abtriebsteil angeordnet oder ist ein Teil dessen. Das Toilettenventil und / oder das Tankventil sind von dem Betätigungselement betätigt. Das betreffende Ventil ist dann insbesondere selbst nicht fest an dem Abtriebsteil angeordnet, sondern bildet ein getrenntes bzw. eigenständiges Bauteil neben dem Antrieb. Mit dem Antrieb ist es dann lediglich über das Betätigungselement bedient bzw. bewegungsgekoppelt. Das Betätigungselement ist zum Beispiel ein auf einer Welle angeordneter Betätigungsnocken / Stift / Zahnrad / ... für eines der Ventile. So können beispielsweise bestehende Ventile durch den Antrieb bzw. das Betätigungselement einfach mitbedient werden.
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In einer bevorzugten Variante der oben genannten Ausführungsformen enthält die Ventilanordnung wenigstens ein Kugelventil oder ist ein Kugelventil. Ein derartiges Kugelventil ist zum Beispiel ein Kugelhahn oder Kükenhahn. Das entsprechende Kugelventil bildet dann das Toilettenventil und / oder das Tankventil. Ein derartiges Kugelventil kann besonders einfach als Dreiwegeventil ausgestaltet werden, um Toiletten- und Tankventil in sich zu vereinen.
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In einer bevorzugten Variante der oben genannten Ausführungsformen enthält die Ventilanordnung wenigstens ein Scheibenventil oder ist ein Scheibenventil. Das entsprechende Scheibenventil bildet dann das Toilettenventil und / oder das Tankventil. Das Scheibenventil enthält eine Ventilscheibe, welche um eine Drehachse rotierbar ist. Insbesondere ist die Ventilscheibe mit dem o.g. Abtriebsteil verbunden bzw. weist dieses auf. Die Drehachse verläuft hierbei senkrecht zur Scheibenebene der Ventilscheibe. Die Ventilscheibe weist wenigstens eine Durchbrechung / Bohrung als Teil des jeweiligen Ventils auf. Die Durchbrechung dient zur Freigabe des Toilettenauslasses und / oder des Leitungs- und damit Tankauslasses wie folgt:
- Die Ventilscheibe gleitet als Sperrscheibe beim Rotieren zwischen je zwei fluchtenden Leitungsstücken / Zuleitungen / Stutzen („Stutzenpaar“) für den Leitungsauslass und / oder den Toilettenauslass durch. Die Stutzen usw. liegen dichtend und gleitend beiderseits der Ventilscheibe auf dieser auf und sind ortsfest. Ist ein massives Stück der Ventilscheibe zwischen zwei fluchtende Stutzen gedreht, ist das Ventil gesperrt, gerät eine Durchbrechung der Ventilscheibe zwischen die Stutzen, wird der Durchgang zwischen diesen frei und das betreffende Ventil ist geöffnet. Das Scheibenventil ist insbesondere als Dreiwegeventil ausgeführt, um Toilettenventil und Tankventil in sich zu vereinen.
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Derartige Scheibenventile sind mit einer einzigen Durchbrechung aus der Praxis bereits als Vakuumventile (nur Toilettenventil) für herkömmliche TAs bekannt. Durch das vorliegende Anbringen / Vorsehen einer zweiten Durchbrechung / Bohrung in einer entsprechenden Scheibe kann ein derartiges bekanntes Vakuumventil zu einem kombinierten Toilettenventil und Tankventil erweitert bzw. umkonstruiert werden.
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In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform enthält die Ventilscheibe daher eine erste Durchbrechung für den Toilettenauslass und eine zweite Durchbrechung für den Leitungsauslass. Somit lässt sich ein integriertes Scheibenventil, welches Toilettenventil und Tankventil bildet, besonders einfach realisieren.
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In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform sind die erste und die zweite Durchbrechung in Umfangsrichtung der Ventilscheibe nacheinander angeordnet, also in verschiedenen, nicht überdeckenden Bereichen von Umfangswinkeln. Dies ermöglicht es insbesondere konstruktiv einfach sicherzustellen, dass vermittels der Ventilscheibe in verschiedenen Drehstellungen der Ventilscheibe entweder nur der Toilettenauslass oder der Tankauslass zum Saugende hin freigegeben werden, wenn nämlich der Versatz der beiden Durchbrechungen unterschiedlich bzw. nicht deckungsgleich zum Versatz der o.g. Stutzenpaare ist.
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In einer bevorzugten Variante der obigen Ausführungsform enthält die Ventilanordnung wenigstens ein Pilotventil. Das Pilotventil enthält in fachüblicher Weise ein Hauptventil. Das Toilettenventil und / oder das Tankventil sind als Hauptventil des Pilotventils ausgebildet. Das Pilotventil enthält in ebenfalls fachüblicher Weise ein das Hauptventil steuerndes Pilotteil des Pilotventils. Das Pilotteil ist von dem Antrieb angetrieben. So sind die fachüblichen Vorteile eines Pilotventils in der Toilettenanordnung nutzbar, insbesondere die verminderte Energie / Leistung (insbesondere elektrisch), um den Pilotteil anstelle des Hauptventils anzusteuern.
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Mit anderen Worten betätigt in dieser Ausführungsform der Antrieb (Aktuator/Motor) einen „Piloten“ (Pilotteil) eines zweiten Ventils (Hauptventil). Hierbei ergeben sich die fachüblichen Vorteile / Eigenschaften bezüglich der Themen Kraftübersetzung oder Integration und Abstand.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Grauwassertank einen Grauwasserauslass auf, der über eine Grauwasserleitung an einen Spüleinlass der Toilette angeschlossen ist. Insbesondere ist eine Grauwasserpumpe zwischen Grauwasserauslass und Spüleinlass in oder an der Grauwasserleitung angeschlossen. Mit anderen Worten führt eine Grauwasserleitung vom Grauwasserauslass zu einem Spieleinlass der Toilette, die die Grauwasserpumpe enthält bzw. in die die Grauwasserpumpe eingeschaltet ist. Somit dient Grauwasser zur Spülung der Toilette.
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Alternativ oder zusätzlich weist der Grauwassertank einen Grauwassereinlass auf, der von einem Auslass eines Waschbeckens gespeist ist. Das Waschbecken ist insbesondere ein Handwaschbecken der Toilettenanordnung und somit gegebenenfalls Teil der Toilettenanordnung oder auch ein Spülbecken einer Galley / Bordküche, welches gegebenenfalls nicht zur Toilettenanordnung gehört. Gegebenenfalls weist die Toilettenanordnung dann eine Schnittstelle zur Einleitung von Grauwasser (z.B. aus dem Spülbecken der Galley) auf. Derartige Ausführungsformen führen zu besonders effektiven Toilettenanordnungen, in welchen eine effektive Grauwasser Ausnutzung möglich ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Toilettenanordnung ein Waschraum-Monument (Waschraum: „Lavatory“). Das gesamte Waschraummonument oder Bordtoilettenmonument weist damit sämtliche oben genannten Vorteile auf, insbesondere die der einzigen Schnittstelle für Schwarzwasser und der einfachen Ansteuerung nur eines einzigen kombinierten Toiletten- und Tankventils.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 15. Dieses dient zum Betreiben der erfindungsgemäßen Toilettenanordnung. Bei dem Verfahren wird Schwarzwasser aus der Toilette ausschließlich über den Toilettenauslass, das Verbindungselement, das Saugende und die Saugleitung aus der Toilettenanordnung gesaugt. Außerdem wird Schwarzwasser aus dem Grauwassertank ausschließlich über den Tankauslass, die Verbindungsleitung, den Leitungsauslass, das Verbindungselement, das Saugende und die Saugleitung aus der Toilettenanordnung gesaugt. Wie oben erläutert, ergibt sich somit der Vorteil einer einzigen Absaugschnittstelle für Schwarzwasser am Austrittspunkt der Saugleitung aus der Toilettenanordnung, weshalb das Absaugen von Schwarzwasser sowohl aus der Toilette als auch dem Grauwassertank besonders einfach ist.
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Das Verfahren und zumindest ein Teil dessen möglicher Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Toilettenanordnung erläutert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Toilettenanordnung ausschließlich in einer von drei Betriebsarten betrieben bzw. zwischen diesen umgeschaltet.
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In einer ersten Betriebsart wird Schwarzwasser weder aus dem Toilettenauslass noch aus dem Leitungsauslass abgesaugt. In einer zweiten Betriebsart wird es ausschließlich aus dem Tankauslass abgesaugt. In einer dritten Betriebsart wird es ausschließlich aus dem Toilettenauslass abgesaugt.
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Insbesondere ist die Toilettenanordnung durch Ansteuerung der Ventilanordnung zu einem derartigen Verfahren eingerichtet. Oder sie ist durch ein entsprechend konstruktiv ausgestaltetes Dreiwegeventil dazu eingerichtet, welches keine Ventilstellung aufweist, die eine gemeinsame Verbindung zwischen Saugende einerseits und Toilettenauslass und Leitungsauslass andererseits darstellt bzw. ermöglicht. Gemäß dieser Ausführungsform ist sichergestellt, dass immer nur eines der beiden Elemente Toilette oder Grauwassertank bezüglich Schwarzwasser abgesaugt wird.
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Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen, Beobachtungen bzw. Überlegungen und weist noch die nachfolgenden bevorzugten Ausführungsformen auf. Diese Ausführungsformen werden dabei teils vereinfachend auch „die Erfindung“ genannt. Die Ausführungsformen können hierbei auch Teile oder Kombinationen der oben genannten Ausführungsformen enthalten oder diesen entsprechen und/oder gegebenenfalls auch bisher nicht erwähnte Ausführungsformen einschließen.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass das Grauwasser-Wiederverwendungs-System (GWRS: greywater reuse system) zur Drainage der GWU (greywater unit, Grauwassertank) einen Anschluss an das Schwarzwassersystem benötigt. Die Idee besteht darin, diesen Zugang mittels der TA (toilet assembly, Toilettenmodul) zu realisieren. Damit wird ein zusätzliches Interface zur Lavatory (Toilettenanordnung) vermieden. Ein weiterer Vorteil besteht dabei in der Kombination von FCM (flush control module: Ventilanordnung bzw. Vakuumventil, um den Toilettenauslass zum Absaugen von Schwarzwasser freizugeben oder zu sperren) und Drainvalve (separates Vakuumventil am Tankauslass des Grauwassertanks).
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Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, dass es aus der Praxis bekannt ist, dass sich ein separates Drainvalve sich an der Grey Water Unit befindet, welches durch einen externen Controller gesteuert wird.
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Gemäß der Erfindung wird das Drainvalve in das Toilet Assembly (TA, Toilettenmodul) integriert.
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Gemäß der Erfindung ergibt sich eine integrierte Wiederverwendung von Grauwasser (greywater reuse integrated).
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Gemäß der Erfindung wird das System (Toilettenanordnung, deren Anschluss im Flugzeug) vereinfacht: keine Verdrahtung, weniger mechanische Interfaces, bessere Integration beim Kunden, Gewichtseinsparung durch die entfallenden Interfaces, Kosteneinsparung durch interne Interfaces (z.B. keine Aircraft Stecker). Es wird ein Aktuator als auch ein Interface an der Lavatory benötigt. Es können die bestehenden Interfaces zum Vacuum System (von der Toilettenanordnung wegführende Saugleitung / Schwarzwassertank, Unterdruckerzeugung in der Saugleitung) genutzt werden.
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Die Erfindung beruht auf der der Kombination zweier Ventile (Toilettenventil, Tankventil) mit einem Aktuator (Antrieb). Sowohl das Flush Valve der TA (Toilettenventil), als auch das Drainvalve (Tankventil) können über einen Antrieb, ggf. auch über eine Ventilscheibe in der TA integriert betrieben werden.
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Die Erfindung beruht auf der Idee einer Vereinfachung des GWRS, indem die Drainageleitung (Verbindungsleitung) der GWU (Grauwassertank) über die TA (Toilettenmodul) gelegt wird. Damit einhergehend wird das Drainvalve (Tankventil) mit dem Aktuator (Antrieb) des FCM (Toilettenventil) betrieben (Kopplung zweier Ventile).
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Als Nutzen ergibt sich nur ein Interface zum Vacuum system in der TA sowie die Einsparung eines Aktuators (separater Antrieb für das Tankventil) sowie dessen Ansteuerung.
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Die Erfindung beruht auf folgender Beobachtung: Das Flush Control Module in einer aus der Praxis bekannten Toilette ist ein Scheibenventil, welches das Vacuumsystem (Saugleitung, die zum Schwarzwassertank führt) von der TA Bowl (Toilettenschüssel) trennt. Dieses Ventil ist aktuatorisch / rotatorisch betrieben. Die Steuerung der TA benötigt nur 90° der Rotation.
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Die Erfindung beruht auf der Idee, dass eine andere Position die Ansteuerung des Drainvalves (Tankventils) ermöglicht ohne TA Flush (also ohne den Toilettenauslass abzusaugen). Die Erfindung beruht auf der Idee, das Ventil zur Drainage der Greywaterunit (Tankventil) mit diesem Ventil / Aktuator zu vereinen.
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Insbesondere wird dies dadurch erreicht, dass ein zusätzlicher Kanal (Durchbrechung zur Realisierung des Tankventils) in der Ventilscheibe vorgesehen wird.
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Auch kann ein (bestehendes) FCM (Toilettenventil) via einer rotierenden Welle als Aktuator für ein externes Tankventil genutzt werden (Abtriebselement, z.B. Welle des FCM treibt das Tankventil an).
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Auch kann ein (bestehendes) FCM (Toilettenventil) allgemein als Aktuator für ein externes Tankventil genutzt werden. Ein Abtriebselement, z.B. Welle des FCM weist ein mechanisches Element (z.B. Nocken oder Hebel) auf, um die Bewegung des FCM mit einem externen Tankventil zu koppeln. Als Vorteil ergibt sich, dass ein Manuelles Eingreifen / Drainieren am Grauwassertank möglich ist, da der Nocken o.ä. entkoppelt ist.
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Eine Vakuumkontrolle am Outlet kann notwendig werden, wenn das Ventil nicht vakuumgesteuert ist.
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Es ergibt sich also im Bereich Grauwasser Wiederverwertung (greywater reuse) eine Entleerung von Toilette und Grauwassertank unter Nutzung der TA (draining using TA)
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Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigen, jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:
- 1 eine Toilettenanordnung gemäß der Erfindung
- 2 ein Scheibenventil als integrierte Einheit und Dreiwegeventil in einer a) ersten, b) zweiten und c) dritten Drehstellung,
- 3 ein Tankventil in Form eines Kugelventils in einer a) ersten, b) zweiten und c) dritten Drehstellung,
- 4 die Kopplung des Tankventils aus 3 mit einem Toilettenventil als Antrieb,
- 5 ein externes Tankventil und ein Toilettenventil als Antrieb mit einer Kopplung über ein Betätigungselement in einer a) ersten, b) zweiten und c) dritten Drehstellung.
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1 zeigt eine Toilettenanordnung 2 für ein hier nicht näher dargestelltes Flugzeug 4 im Einbauzustand in diesem Flugzeug 4. Die Toilettenanordnung 2 ist hier ein gesamtes Lavatory-Monument im Flugzeug 4.
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Die Toilettenanordnung 2 enthält ein Toilettenmodul 6, das hier symbolisch durch einen gestrichelten Rahmen angedeutet ist. Das Toilettenmodul 6 enthält eine Toilette 8 und ein Verbindungselement 10, welches an der Toilette 8 angebracht ist. Die Toilette 8 enthält einen Toilettenauslass 12. Dieser dient zum Ausleiten von Schwarzwasser 14 aus der Toilette 8. Das Schwarzwasser 14 bzw. dessen Aus- / Ableitung ist in der Figur durch einen Pfeil angedeutet.
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Die Toilettenanordnung 2 enthält außerdem einen Grauwassertank 16. Dieser weist einen Tankauslass 18 auf. Der Tankauslass 18 dient zum Ausleiten von Schwarzwasser 20 aus dem Grauwassertank 16 auf. Das Schwarzwasser 20 im Grauwassertank 16 entsteht wie folgt:
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Der Grauwassertank 16 weist einen Grauwassereinlass 23 auf, der von einem Auslass 25 eines Waschbeckens 24 gespeist ist. Der Grauwassertank 16 weist außerdem einen Grauwasserauslass 40 auf, der über eine Grauwasserleitung 42 an einen Spüleinlass 44 der Toilette 8 angeschlossen ist. Hierdurch wird eine Grauwasser-Spülung der Toilette 8 bewerkstelligt. Um diese ausreichend ausführen zu können, ist eine Grauwasserpumpe 46 in die Grauwasserleitung 42 eingeschaltet.
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Der Grauwassertank 16 sammelt Grauwasser 22 aus dem Auslass 25 des Waschbeckens 24 nach Passieren eines Grobsiebes 26. Durch das Grobsiebes 26 wird Grobschmutz aus dem Grauwasser 22 entfernt, dennoch ist in diesem noch Feinschmutz enthalten. Dieser wird im Grauwassertank 16 durch eine nicht dargestellte Filterung aus dem Grauwasser 22 gefiltert bzw. entfernt und ist (mit einem kleinen Anteil des Grauwassers 22) als Schwarzwasser 20 von Zeit zu Zeit aus dem Grauwassertank 16 zu entfernen.
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Die Toilettenanordnung 2 enthält eine Verbindungsleitung 28 für das Schwarzwasser 20 aus dem Grauwassertank. Die Verbindungsleitung 28 führt von dem Tankauslass 18 zum Toilettenmodul 6. Beim Toilettenmodul 6 weist die Verbindungsleitung 28 einen Leitungsauslass 30 auf. Schwarzwasser 20 kann aus dem Grauwassertank 16 ausschließlich über die Verbindungsleitung 28 zum Leitungsauslass 30 gelangen.
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Die Toilettenanordnung 2 enthält außerdem eine Saugleitung 32 für Schwarzwasser (siehe unten), hier durch einen Pfeil 34 dargestellt. Die Saugleitung 32 führt von dem Toilettenmodul 6 weg aus der Toilettenanordnung 2 heraus. Am Toilettenmodul 6 enthält die Saugleitung 32 ein Saugende 36 zum Einsaugen des Schwarzwassers. Das Saugende 36 ist über das Verbindungselement 10 mit dem Toilettenauslass 12 und dem Leitungsauslass 30 zur Durchleitung des Schwarzwassers 14,20 verbunden. Das Schwarzwasser, das entlang des Pfeils 34 durch die Saugleitung 32 gelangt, ist daher Schwarzwasser 14 und / oder Schwarzwasser 20.
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Die Saugleitung 32 führt zu einem nicht zur Toilettenanordnung 2 gehörenden Schwarzwassertank 38 des Flugzeuges 4, in welchem das im Flugzeug 2 anfallende Schwarzwasser 14,20 gesammelt wird. Im Schwarzwassertank 38 bzw. in der Saugleitung 32 wird ein zur Absaugung des Schwarzwassers 14,20 aus der Toilette 8 und dem Grauwassertank 16 nötige Unterdruck erzeugt.
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Mit anderen Worten wird im Verbindungselement 10 also Schwarzwasser 14 aus der Toilette 8 und Schwarzwasser 20 aus dem Grauwassertank 16 durchgeleitet und gegebenenfalls zusammengeführt, jedenfalls beide Schwarzwässer 14,20 in Richtung des Pfeils 34 durch die Saugleitung 32 abgesaugt. Das Verbindungselement 10 ist fest an der Toilette 8 angebracht. Verbindungselement 10 und Toilette 8 zusammen bilden ein sogenanntes Toilet Assembly (TA).
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Das Verbindungselement 10 enthält eine Ventilanordnung 50, die hier durch einen gestrichelten Rahmen angedeutet ist.
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Die Ventilanordnung 50 enthält ein Toilettenventil 52, welches den Toilettenauslass 12 und das Saugende 36 verbindet. Die Ventilanordnung 50 enthält auch ein Tankventil 54, welches den Leitungsauslass 30 und das Saugende 36 verbindet. Die Ventilanordnung 50 enthält außerdem einen Antrieb 56. Das Toilettenventil 52 und das Tankventil 54 sind beide von dem einzigen gemeinsamen motorischen Antrieb 56 angetrieben. So können wahlweise: Entweder das Toilettenventil 52 zum Saugende 36 hin freigegeben oder gesperrt werden, also die Absaugung von Schwarzwasser 14 durch den Toilettenauslass 12 erlaubt oder verhindert werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Tankventil 54 zum Saugende 36 hin freigegeben oder gesperrt werden also die Absaugung von Schwarzwasser 20 durch den Leitungsauslass 30 (und damit die Verbindungsleitung 28 und den Tankauslass 18) erlaubt oder verhindert werden.
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Die Ventilanordnung 50 ist hier als Dreiwegeventil 60 ausgebildet. In dem Dreiwegeventil 60 sind das Toilettenventil 52 und das Tankventil 54 vereint.
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Gemäß 1 ist der Antrieb 56 mit dem Toilettenventil 52 und dem Tankventil 54 als integrierte Einheit 62 in Form eines angetriebenen Ventils ausgeführt.
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2 zeigt symbolisch die Ventilanordnung 50 als die integrierte Einheit 62. Der Antrieb 56 weist ein Abtriebsteil 64, hier eine Welle auf, die nur symbolisch durch deren Drehachse 65 angedeutet ist. Das Toilettenventil 52 und das Tankventil 54 (bzw. deren bewegliche Teile, hier ein einziges Teil in Form einer Ventilscheibe 68, siehe unten) sind fest an dem Abtriebsteil 64 angeordnet. Die Ventilanordnung 50 ist hier als Scheibenventil 66 ausgeführt, welches das Toilettenventil 52 und das Tankventil 54 bildet. Das Scheibenventil 66 enthält die Ventilscheibe 68, die um die Drehachse 65 rotierbar ist. Die Ventilscheibe 68 enthält zwei Durchbrechungen 70a,b.
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Korrespondierend zu den Durchbrechungen 70a,b enthält das Scheibenventil zwei Paare von fluchtenden Stutzen 74a,b und 76a,b. Diese sind ortsfestinstalliert und liegen mit ihren Enden jeweils an beiden Flachseiten der Ventilscheibe 68 dichtend und gleitend an. Die Ventilscheibe 68 kann also zwischen den jeweiligen Stutzen 74a,b und 76a,b hindurchgleiten. So sind durch die Stutzen 74a,b in Verbindung mit der Durchbrechung 70a das Toilettenventil 52 und durch die Stutzen 76a,b in Verbindung mit der Durchbrechung 70b das Tankventil 54 gebildet.
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Die Durchbrechungen 70a,b dienen daher zur Freigabe des Toilettenauslasses 12 und des Leitungsauslasses 30 (in der Figur nur symbolisch eingetragen).
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Solange keine der Durchbrechungen 70a,b mit den Stutzenpaaren 74a,b, 76a,b fluchtet, sperrt die Ventilscheibe 68 einen Fluss / eine Absaugung von Schwarzwasser durch die betreffenden Stutzen, wie in 2a dargestellt. 2a zeigt daher einen ersten Betriebszustand B1, in dem Toilettenventil 52 und Tankventil 54 geschlossen bzw. gesperrt sind. Weder aus dem Tankauslass 18 noch dem Toilettenauslass 12 wird Schwarzwasser abgesaugt.
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In 2b ist die Ventilscheibe 68 in Richtung des Pfeils 70 verdreht, sodass die Durchbrechung 70b mit dem Stutzenpaar 76a, b fluchtet, das Tankventil 54 ist dadurch geöffnet und Schwarzwasser 20 kann aus dem Leitungsauslass 30 durch die Ventilscheibe 68 bzw. deren Durchbrechung 70b hindurch in die Saugleitung 32 gelangen. Dies ist eine zweite Betriebsart B2, in der ausschließlich Schwarzwasser 20 aus der Toilettenanordnung 2 abgesaugt wird.
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In 2C ist die Ventilscheibe 68 dagegen in Richtung des Pfeils 73 (also in Gegenrichtung ausgehend von 2a) verdreht, sodass die Durchbrechung 70a mit dem Stutzenpaar 74a, b fluchtet, das Toilettenventil 52 ist dadurch geöffnet und Schwarzwasser 14 kann aus dem Toilettenauslass 12 durch die Ventilscheibe 68 bzw. deren Durchbrechung 70b hindurch in die Saugleitung 32 gelangen.
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Dies ist eine dritte Betriebsart B3, in der ausschließlich Schwarzwasser 14 aus der Toilettenanordnung 2 abgesaugt wird.
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In der Ventilscheibe 68 sind die Durchbrechungen 70a, b in Umfangsrichtung der Ventilscheibe 68 bzw. der Drehachse 65 nacheinander angeordnet sind.
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3 zeigt ein alternatives Tankventil 54, welches hier als Kugelventil 72 ausgebildet ist. Die gezeigten drei Drehstellungen in den 3a-c entsprechen funktional den Drehstellungen und damit Betriebsarten B1-3 der 2a-c entsprechen. Das Tankventil 54 ist nur in 3b geöffnet, ansonsten gesperrt.
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4 zeigt, wie das Tankventil 54 aus 3 angetrieben ist. Dies erfolgt über das Abtriebsteil 64 des Antriebes 56. Hier ist der Antrieb 56 zusammen mit einem alternativen Scheibenventil 66 wieder als integrierte Anordnung ausgeführt. Diese weist das Abtriebsteil 64 auf. Das Scheibenventil 66 ist hier in Abwandlung zu 2 so ausgeführt, dass dieses lediglich die Durchbrechung 70a und das Stutzenpaar 74a, b, jedoch keine Durchbrechung 70b und kein Stutzenpaar 67a,b aufweist.
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Durch Betätigung des Antriebs 56 und Drehung der Anordnung in Richtung der Pfeile 71, 73 (aufgrund der Konstruktion veränderte Drehwinkel) ergibt sich sinngemäß die gleiche Funktionalität, wie oben in Verbindung mit 2 beschrieben.
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5 zeigt eine weitere Alternative für eine Ventilanordnung 50. Auch hier ist das Toilettenventil 52 als Scheibenventil 66 zusammen mit dem Antrieb 56 gemäß 4 ausgeführt. Das Tankventil 54 ist hier als separates Ventil mit einem Stellteil 80 ausgeführt. Durch Betätigung des Stellteils 80 (lineares Drücken in Richtung des Pfeils 84) wird das Tankventil 54 geöffnet (5b), ansonsten bleibt es geschlossen ( 5a,c). Das Stellteil 80 ist durch den Antrieb 56 vermittels eines Betätigungselements 82, hier in Form eines symbolisch dargestellten Nockens, betätigt. Das Betätigungselement 82 ist (dreh)fest am Abtriebsteil 64 angeordnet.
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Durch Betätigung des Antriebs 56 und Drehung der Anordnung in Richtung der Pfeile 71, 73 (aufgrund der Konstruktion nochmals veränderte Drehwinkel) ergibt sich sinngemäß die gleiche Funktionalität, wie oben in Verbindung mit 2 beschrieben.
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In einer in 5 nicht gesondert dargestellten alternativen Ausführungsform ist das Tankventil 54 alternativ symbolisch als Pilotventil 110 ausgeführt. Ein Hauptventil 112 des Pilotventils 110 bildet das eigentliche Tankventil 54. Ein Pilotteil 114 des Pilotventils 110 dagegen dient der (hydraulischen) Ansteuerung des Hauptventils 112 und ist von dem Betätigungselement 82 mit vergleichsweise geringer Leistung / Kraft / Energie ansteuerbar.
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Gemäß sämtlicher Ausführungsformen ist konstruktiv (Führung des Flussweges des Grauwassers 20 über das Toilettenmodul 6 bzw. Verbindungselement 10 an der Toilette 8 und mechanische Kopplung beider Ventile: Toiletten- 52 und Tankventil 54) dafür gesorgt, dass mit der Toilettenanordnung 2 folgendes Verfahren zu deren Betreiben durchgeführt wird:
- Schwarzwasser 14 wird aus der Toilette 8 ausschließlich über den Toilettenauslass 12, das Verbindungselement 10, das Saugende 36 und die Saugleitung 32 aus der Toilettenanordnung 2 gesaugt. Schwarzwasser 20 aus dem Grauwassertank 16 wird ausschließlich über den Tankauslass 18, die Verbindungsleitung 28, den Leitungsauslass 30, das Verbindungselement 10, das Saugende 36 und die Saugleitung 32 aus der Toilettenanordnung gesaugt.
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Aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung der Ventilanordnungen 50 ist jeweils sichergestellt, dass die Toilettenanordnung 2 ausschließlich in den drei Betriebsarten B1 bis B3 betrieben wird: In der Betriebsart B1 wird überhaupt kein Schwarzwasser 34 abgesaugt, da beide Ventile, Toiletten- 52 und Tankventil 54 geschlossen sind. In der Betriebsart B2 wird Schwarzwasser 34 ausschließlich aus dem Leitungsauslass 30 abgesaugt. In der Betriebsart B3 wird Schwarzwasser 14 ausschließlich aus dem Toilettenauslass 12 gesaugt.
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1 zeigt in einer gestrichelten Darstellung noch eine aus der Praxis bekannte, nicht erfindungsgemäße Toilettenanordnung 2. Bei dieser ist die Verbindungsleitung 28 nicht vorhanden, die Ventilanordnung 50 enthält nur das Toilettenventil 52, das Tankventil 54 entfällt dann in der Ventilanordnung 50. Stattdessen führt eine separate, mit Unterdruck beaufschlagte Drainageleitung 100 vom Tankauslass 18 aus der Toilettenanordnung 2 heraus und wird erst außerhalb der Toilettenanordnung 2 auf die Saugleitung 32 geführt. Ein zusätzliches eigenständiges Tankventil 102 mit eigenem Antrieb 104 ist am Tankauslass 18 vorgesehen, um diesen wahlweise zur Drainageleitung 100 hin freizugeben oder zu sperren.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Toilettenanordnung
- 4
- Flugzeug
- 6
- Toilettenmodul
- 8
- Toilette
- 10
- Verbindungselement
- 12
- Toilettenauslass
- 14
- Schwarzwasser (Toilette)
- 16
- Grauwassertank
- 18
- Tankauslass
- 20
- Schwarzwasser (Grauwassertank)
- 22
- Grauwasser
- 23
- Grauwassereinlass
- 24
- Waschbecken
- 25
- Auslass
- 26
- Grobsieb
- 28
- Verbindungsleitung
- 30
- Leitungsauslass
- 32
- Saugleitung
- 34
- Pfeil
- 36
- Saugende
- 38
- Schwarzwassertank
- 40
- Grauwasserauslass
- 42
- Grauwasserleitung
- 44
- Spüleinlass
- 46
- Grauwasserpumpe
- 50
- Ventilanordnung
- 52
- Toilettenventil
- 54
- Tankventil
- 56
- Antrieb
- 60
- Dreiwegeventil
- 62
- Einheit (integrierte)
- 64
- Abtriebsteil
- 65
- Drehachse
- 66
- Scheibenventil
- 68
- Ventilscheibe
- 70a, b
- Durchbrechung
- 71
- Pfeil
- 72
- Kugelventil
- 73
- Pfeil
- 74a, b
- Stutzen
- 76a, b
- Stutzen
- 82
- Betätigungselement
- 84
- Pfeil
- 100
- Drainageleitung
- 102
- Tankventil
- 104
- Antrieb
- 110
- Pilotventil
- 112
- Hauptteil
- 114
- Pilotteil
- B1-3
- Betriebsart
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2007 / 0 102 370 A1 [0002]