DE69424025T2

DE69424025T2 - Druckluftgetriebene Vakkum-Abwasservorrichtung

Info

Publication number: DE69424025T2
Application number: DE69424025T
Authority: DE
Inventors: Hans Toernqvist
Original assignee: Evac AB
Current assignee: Evac AB
Priority date: 1993-12-20
Filing date: 1994-12-13
Publication date: 2000-09-14
Anticipated expiration: 2014-12-14
Also published as: JP3524182B2; EP0659948A3; SE9304217D0; JPH07207745A; PL175418B1; EP0659948B1; SE9304217L; SE506007C2; ATE191943T1; PL306394A1; EP0659948A2; US5813061A; DE69424025D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Vakuumabwassersystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft auch ein Transportfahrzeug, in dem ein derartiges Vakuumabwassersystem integriert ist.
In einem Vakuumsystem muß die Abwasserleitung unter einem partiellen Vakuum gehalten werden, um den für ein Vakuumabwassersystem typischen Unrat-Transport zu ermöglichen. Andererseits ist es zweckdienlich, den Abwassersammelbehälter unter atmosphärischem Druck zu halten, weil der Behälter dann geringeren Festigkeitsanforderungen unterliegt und seine Entleerung einfacher ist. Die bekannten Lösungen, die das zum Ziel haben, sind jedoch relativ kompliziert und teuer. Siehe beispielsweise die US-A-3629099, die US-A-4184506 und die US-A-4034421.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Ausrüstung zu vereinfachen, die in einem Vakuumabwassersystem erforderlich ist, in dem der Abwassersammelbehälter unter atmosphärischem Druck gehalten wird.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein gemäß dem beigefügten Anspruch 1 beanspruchtes Vakuumabwassersystem erfüllt.
Die Erfindung basiert auf dem Prinzip, dass das in der Abwasserleitung erforderliche partielle Vakuum mittels eines mit unter Druck stehendem gasförmigem Arbeitsmedium betriebenen Ejektors erzeugt wird, der als ein integrierter Teil der Abwasserleitung selbst angeordnet ist. Das Arbeitsmedium ist vorzugsweise Luft, doch könnte der Ejektor mit anderen Druckgasen oder -gasmischungen betrieben werden. Der Ejektor ist in der Abwasserleitung integriert und vorzugsweise relativ nahe einer Unrat aufnehmenden Einheit angeordnet, die in die Vakuumabwasserleitung zu entleeren ist, um eine Wartung oder Reparatur des Ejek tors zu vereinfachen. Eine typische derartige Unrat aufnehmende Einheit ist eine Toilettenschüssel. Die Erfindung macht es möglich, den Energiebetrag beträchtlich zu reduzieren, der bei jedem eine Toilettenschüssel oder dergleichen leerenden Vorgang erforderlich ist. Zugleich wird die in dem System erforderliche Anzahl von Teilen auf ein Minimum reduziert.
Es ist bereits bekannt, Ejektoren als eine Quelle eines partiellen Vakuums in Vakuumabwassersystemen zu verwenden. Beispielsweise zeigt die US-A-4034421 ein System mit einem flüssigkeitsbetriebenen Ejektor an dem stromabwärtigen Ende der Abwasserleitung, welcher Ejektor das für den Abwassertransport nötige partielle Vakuum erzeugt. Diese bekannte Anordnung ist jedoch teuer, weil eine separate Zirkulationspumpe verwendet werden muß, um den Ejektor zu betreiben. Daneben ist der Wirkungsgrad der Vakuumerzeugung klein, typischerweise nur ca. 5%. Darüber hinaus ist das Arbeitsmedium des Ejektors ungereinigte Abwasserflüssigkeit, die beispielsweise hinsichtlich der Reinigung etc., spezielle Anforderungen an die Zirkulationspumpe und den Ejektor stellt. Ebenso zeigt die US-A-4791688 ein ähnliches System, bei dem zusätzlich eine Extra-Außenluftzufuhr zur Sicherstellung des Abwassertransportes eingesetzt wird. Andere bekannte Vakuumabwassersysteme, die Ejektoren als Quellen eines partiellen Vakuums verwenden, sind in der WO-A-92/18713 (cf. Oberbegriff von Anspruch 1) und der FR-A-2637304 offenbart.
Die Erfindung ist beträchtlich einfacher als bekannte Systeme. Da Luft als das bevorzugte gasförmige Arbeitsmedium des Ejektors verwendet wird, ist die Erfindung insbesondere zur Verwendung in Zügen oder anderen Passagiertransportfahrzeugen mit einem Druckluftsystem geeignet, das, obwohl es primär anderen Zwecken dient, als ein Antriebssystem für eine Vakuumabwasseranordnung gemäß der Erfindung verwendet werden kann. In einem solchen Fall erfordert die Erfindung keine Kosten zum Vorsehen eines zusätzlichen Luftdrucksystems, da die Kapazität derartiger anderer Luftsysteme normalerweise gut für den begrenzten Gebrauch ausreicht, der durch ein Vakuumabwassersystem gemäß der Erfindung erforderlich ist. Wenn es aus irgendeinem Grund geeigneter ist, ein Gas oder eine Gasmischung anders als Luft als das Arbeitsmedium in dem Ejektor zu verwenden, kann man das innerhalb des allgemeinen Umfangs der Erfindung machen.
Bei Verwendung der Erfindung besteht ein Risiko darin, dass ein zeitliches Anhalten oder Verlangsamen in dem Abwassertransport stromabwärts des Ejektors auftritt. In diesem Fall wird das Arbeiten des Ejektors den Druck in der Abwasserleitung schnell erhöhen, und dieser Druck kann sich an jede Toilettenschüssel oder andere Unrat aufnehmende Einheit fortpflanzen, die während des Spülens an dem Abwasserkanal angeschlossen ist, was eine unerwünschte Druckwelle in der falschen Richtung in der Toilette erzeugen würde. Sicherheitsvorrichtungen, die dieses Risiko eliminieren, können zwischen der Toilettenschüssel und dem Ejektor angeordnet sein. Wenn der Druck zwischen dem Ejektor und der Toilettenschüssel bei geöffnetem Abwasserventil höher ansteigt als der Druck in der Toilettenschüssel, werden die Sicherheitsvorrichtungen den Ejektor schnell schließen oder durch eine andere Vorrichtung den Druckanstieg reduzieren oder eliminieren. Die Sicherheitsvorrichtungen können ein druckempfindliches Druckreduzierventil genauso wie einen an das Antriebssystem des Ejektors angeschlossenen Drucksensor umfassen. Auf diesem Weg wird die größte Sicherheit erhalten, weil ein Schließen des Ejektors genauso wie eine Reduzierung des Druckes gleichzeitig erhalten werden können.
Ein einfaches, aber zuverlässiges und wirksames Druckreduzierventil kann einen flexiblen Schlauch umfassen, der an der Abwasserleitung angeschlossen ist und normalerweise in einer gebogenen Stellung gehalten wird, so dass eine Schließfalte in dem Schlauch gebildet wird. Der Schlauch sollte unter dem Einfluß eines inneren Druckes eine aufrechtere Stellung einnehmen können, in der sich die Falte öffnet und einen Durchflußkanal bildet. Wenn ein partielles Vakuum in der Abwasserleitung vorherrscht, arbeitet die Schließfalte des Schlauches als ein Einwegventil, da der Außenatmosphärendruck die Falte des Schlauches schließt, so dass sie einen vollkommen festen Verschluß bildet. Für jeden Ausfluß über den Schlauch ist ein Rohrkanal angeordnet, der beispielsweise an dem Abwassersammelbehälter des Systems angeschlossen ist.
In einem erfindungsgemäßen System mit optimalen Eigenschaften ist es ausreichend, dass dem Ejektor für höchsten einige Sekunden Druckluft zugeführt wird. Bei einem Staudruck in dem Druckluftnetzwerk von ca. 5 bar Meßdruck sind normalerweise weniger als 5 Sekunden Luftzufuhr erforderlich, um eine Toilettenschüssel zu leeren. Dadurch wird der Druck in dem stromaufwärtigen Abschnitt der Abwasserleitung zwischen dem Abwasserventil und dem Ejektor um ca. 25% bis 45% reduziert, was völlig ausreichend ist, um ein wirkungsvolles Entleeren einer Toilettenschüssel zu erhalten. Die dem Ejektor zugeführte Menge an Luft liegt normalerweise in dem Größenbereich von 1.000 l/min. wobei sich das Volumen an Luft bei Standardtemperatur und -druck berechnet, d. h. bei einem normalen Atmosphärendruck und einer Temperatur von 0ºC. Es ist natürlich von Vorteil, die Menge der dem Ejektor zugeführten Luft so gut wie möglich zu reduzieren, ohne dabei hinsichtlich der sicheren Arbeitsweise des Systems irgendwelche Risiken einzugehen, da der Energieverbrauch um so geringer ist, je geringer der Verbrauch an Luft ist.
Der Energieverbrauch eines Entleerungszyklus ist ebenso durch das Volumen des Raums beeinflußt, der unter ein partielles Vakuum zu setzen ist. Je kleiner dieses Volumen ist, desto geringer ist der Energieverbrauch. Der stromaufwärtige Abschnitt der unter ein partielles Vakuum gesetzten Abwasserleitung darf jedoch nicht zu kurz sein, da das Vakuumvolumen dann zu klein ist, um eine wirksame Entleerung einer Toilettenschüssel oder einer anderen Unrat aufnehmenden Einheit zu erhalten. Es wird empfohlen, dass die Länge des stromaufwärtigen Abschnittes der Abwasserleitung zwischen dem Abwasserventil und dem Ejektor von 1 m bis 5 m, vorzugsweise von 2 m bis 3 m ist.
Die Funktion des mit Druckgas, beispielsweise Luft, betriebenen Ejektors kann zusätzlich verbessert werden, indem der stromabwärtige Abschnitt der Abwasserleitung, der die Auswurfleitung des Ejektors bildet, innerhalb der Sektion, wo der Ejektor ein beträchtliches partielles Vakuum erzeugt, mit einem inneren flexiblen Muffenglied versehen wird, das zwischen seiner äußeren Oberfläche und der Abwasserleitung einen Raum bildet, der gegen das Innere der Abwasserleitung abgedichtet ist. Dieser Raum sollte mit der die Abwasserleitung umgebenden Atmosphäre in Verbindung stehen. Während eines Arbeitsvorgangs des Ejektors wird ein auf diese Weise angeordnetes Muffenglied sich durch die Strömungskräfte und durch den Druck der umgebenden Atmosphäre auf einen Durchmesser zusammenziehen, der beträchtlich kleiner ist als der Durchmesser der Abwasserleitung. Das Muffenglied schafft somit einen schmalen Kanal in der vakuumerzeugenden Phase, doch bildet es kein Hindernis, wenn Unrat oder dergleichen hindurchtreten muß. Ein derart flexibles Muffenglied verbessert im Wesentlichen die Wirkung des Ejektors, und die Menge der verwendeten Druckluft kann dann reduziert werden, in vielen Fällen bis zu zwei Drittel. Das Muffenglied kann eine Länge von nur ca. 10 cm besitzen. Es ist vorzugsweise unmittelbar stromabwärts der Sektion montiert, wo die Saugleitung des Ejektors mit der Auswurfleitung des Ejektors zusammentrifft. Zum Erhalt der besten Arbeitsweise ist es geeignet, dass der stromaufwärtige Teil des Muffengliedes mit einer Anzahl von axial orientierten Versteifungselementen versehen ist, die einen Führungseffekt auf die Kontraktionsbewegung des Muffengliedes ausüben, insbesondere in seiner Startphase. Die Kontraktion eines für geeignet befundenen Gummimuffengliedes mit einer Wanddicke von ca. 1 mm und einer Länge von 110 mm, das wie beschrieben in einer Abwasserleitung mit einem Innendurchmesser von 54 mm montiert ist, kann zu der freien Öffnung im Zentrum des Muffengliedes mit einem Durchmesser von nur ca. 10 mm führen.
Der Ejektor ist in einer Anzahl verschiedener Möglichkeiten denkbar. Eine in Ejektoren gewöhnliche Anordnung für die Saugleitung ist, sie in einem Winkel an die Auswurfleitung anzuschließen. Dann ist es geeignet, dass der stromaufwärtige und stromabwärtige Abschnitt der Abwasserleitung, die an dem Ejektor angeschlossen sind, zusammen einen Winkel von mindestens 120º, vorzugsweise mindestens 135º bilden. Bei kleineren Winkeln besteht ein größeres Risiko für Störungen in der Abwasserströmung durch die Abwasserleitung. Ebenso ist es geeignet, die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Abschnitte der Abwasserleitung in einer Linie anzuordnen, so dass die Abwasserleitung hauptsächlich oder im Wesentlichen linear durch den Ejektor läuft, und das Arbeitsmedium des Ejektors entweder durch über den Kreisumfang in der Abwasserleitung angeordnete Düsen oder durch eine Düse zugeführt wird, die sich von außerhalb der Abwasserleitung durch die Rohrwand in das Innere der Abwasserleitung erstreckt. In dem zuletzt erwähnten Fall ist es für das Düsenglied wichtig, mit derartigen Ablenkoberflächen versehen zu sein, dass das Risiko eines Einfangens von Unratmaterial durch das Düsenglied oder durch seine Befestigungsglieder praktisch eliminiert wird.
Das Vakuumabwassersystem kann mehr als eine Unrat aufnehmende Einheit enthalten, obwohl nicht zu viele derartiger Einheiten vorhanden sein sollten, um den Verbrauch an Druckluft (oder einem anderen Gas) in einem vernünftigen Maß zu halten.
Ausführungen der Erfindung werden nun in nur exemplarischer Weise unter besonderem Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Vakuumabwasseranordnung zeigt;
Fig. 2 schematisch einen Schritt eines Druckreduzierventils für eine erfindungsgemäße Anordnung zeigt;
Fig. 3 schematisch einen axialen Schnitt eines erfindungsgemäßen Ejektors zeigt;
Fig. 4 eine Seitenansicht eines Gummimuffengliedes zeigt, das ein Teil des in Fig. 3 gezeigten Ejektors ist;
Fig. 5 schematisch eine Endansicht des Gummimuffengliedes gemäß der Fig. 4 in einer kontraktierten Stellung zeigt;
Fig. 6 und 7 schematisch Ejektoren anderer Ausführungen als des in den Fig. 1 und 3 gezeigten Ejektors zeigen; und
Fig. 8 ein Beispiel eines Zeitdiagramms für die verschiedenen Funktionen eines Vakuumabwassersystems gemäß der Erfindung zeigt.
In den Zeichnungen bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine Toilettenschüssel mit einem Auslaß 2, der normalerweise durch ein Scheibenventil 3 geschlossen ist, das entsprechend dem in der US-A-4713847 beschriebenen Typ sein kann. Das stromaufwärtige Ende eines Vakuumabwasserkanals umfaßt einen stromaufwärtigen Abschnitt 4 einer Abwasserleitung, die direkt an das Scheibenventil 3 angeschlossen ist. Um die Toilettenschüssel 1 zu leeren, wird in dem Vakuumabwasserkanal ein partielles Vakuum durch einen Druckluftejektor 5 erzeugt, der einen integralen Teil der Abwasserleitung bildet. Stromabwärts des Ejektors 5 führt ein stromabwärtiger Abschnitt 7 der Abwasserleitung an einen Abwassersammelbehälter 6. Der zwischen dem Ejektor 5 und dem Sammelbehälter 6 angeordnete stromabwärtige Abwasserleitungsabschnitt 7 bildet keinen Vakuumabwasserkanal, weil er sich auf der Druckseite des Ejektors 5 befindet. Ebenso befindet sich der Sammelbehälter 6 außerhalb des Vakuumsystems und steht demzufolge unter atmosphärischem Druck.
Um die Toilettenschüssel 1 zu leeren, betätigt ein Benutzer einen Druckknopf 8 oder eine andere geeignete Vorrichtung, die ein elektrisches Signal an ein Steuerzentrum 9 überträgt, das alle Funktionen der Anordnung steuert. Auf das Betätigen des Druckknopfes 8 öffnet das Steuerzentrum 9 ein ferngesteuertes Luftzufuhrventil 10, das an dem Ejektor 5 angeschlossen ist, wodurch Druckluft von einer Leitung 11 eines Druckluftsystems in den Ejektor drängt. Die Druckluft arbeitet als ein Arbeitsmedium des Ejektors und erzeugt in einer sehr kurzen Zeit ein beträchtliches partielles Vakuum in dem Ejektor und in dem stromaufwärtigen Abschnitt 4 der Abwasserleitung. Nach ca. 2,5 Sekunden wird das gewünschte Vakuumniveau, d. h. eine Druckreduzierung von ca. 40%, in dem Abwasserleitungsabschnitt 4 erhalten. Das Scheibenventil 3 wird dann schnell geöffnet und der umgebende Atmosphärendruck verursacht unverzüglich, dass die Inhalte der Toilettenschüssel 1 in den stromaufwärtigen Abschnitt der Abwasserleitung gedrückt werden. Der Ejektor 5 arbeitet dann noch und hält ein partielles Vakuum stromabwärts eines Abwasserpfropfens aufrecht, der sich sehr schnell von der Toilettenschüssel 1 durch den stromaufwärtigen Abwasserleitungsabschnitt 4 bewegt. Gleichzeitig bläst der Ejektor 5 den stromabwärtigen Abschnitt 7 der Abwasserleitung von jeder Flüssigkeit oder Verunreinigung sauber, die sich möglicherweise dort befindet. In der gezeigten Ausführung beträgt der Abstand L zwischen dem Scheibenventil 3 und dem Ejektor 5 ca. 2,3 m. Der stromabwärtige Abschnitt 7 hat typischerweise eine be trächtliche Länge (d. h. mehrere Meter), so dass der Ejektor 5 zwischen den Enden, und nicht an einem oder dem anderen Ende der kombinierten Abwasserleitung angeordnet ist, die sich von dem Scheibenventil 3 zu dem Behälter 6 erstreckt und aus den Abwasserleitungsabschnitten 4 und 7 gebildet ist. Das System arbeitet gut, selbst wenn der Ejektor relativ nahe beim Sammelbehälter 6 angeordnet ist. Zur Wartung und/oder einer Reparatur des Ejektors 5 ist es jedoch vorzuziehen, dass der Ejektor relativ nahe an der Toilettenschüssel 1 angeordnet ist. Um das System von unerwünschten Druckwellen zu schützen, ist die Vakuumabwasserleitung mit einem Druckreduzierventil 13 und mit einem Drucksensor 17 versehen, der an das Steuerzentrum 9 angeschlossen ist. Beim Feststellen eines Druckanstiegs in dem Abwasserleitungsabschnitt 4 schließt der Drucksensor 17 schnell das Ventil 10, wodurch eine weitere Luftzufuhr zu dem Ejektor 5 unterbrochen ist.
Wenn der Ejektor 5 arbeitet und das Ventil 3 geöffnet ist, wird die Toilettenschüssel 1 auch in einer Weise mit einer erwünschten Menge an Spülflüssigkeit versorgt, die die Innenoberfläche der Toilettenschüssel reinigt. Diese Funktion wird nicht im Detail beschrieben, weil sie im Stand der Technik gut bekannt ist und an sich keinen Einfluß auf die Anwendung der Erfindung hat.
Wie das in Bezug auf Fig. 8 detaillierter erklärt wird, wird der Ejektor normalerweise ca. 0,5 Sekunden nach dem Öffnen des Ventils 3 geschlossen. In dieser Zeit erreicht und passiert das Abwasser den Ejektor 5. Da das Abwasser durch den umgebenden Atmosphärendruck vorangetrieben wird, ist es wichtig, dass das Ventil 3 eine ausreichende Zeitdauer geöffnet bleibt, normalerweise ca. 3 Sekunden, so dass eine ausreichend große Menge an Luft über den Auslaß 2 der Toilettenschüssel in den stromaufwärtigen Abschnitt 4 der Abwasserleitung strömt. Wenn das Ventil 3 auf das Entleeren der Toilettenschüssel 1 hin wieder geschlossen ist, hält es das Steuerzentrum 9 für ca. mindestens 5 Sekunden geschlossen, um zu gewährleisten, dass das gesamte Abwasser den Sammelbehälter 6 erreicht, bevor das nächste Spülen ausgeführt wird.
In Fig. 2 ist schematisch ein einfaches Druckreduzierventil in der Form eines flexiblen Schlauches 12 gezeigt. Der Schlauch 12 ist von einem Schutzrohr 13 umgeben und um ca. 90º gebogen, so dass sich eine Falte 14 in dem Schlauch bildet. Das Innere des Schlauches 12 ist über eine Öffnung 15 an das Innere des Vakuumabwasserleitungsabschnittes 4 angeschlossen. Die Falte 14 schließt den Schlauch 12 vollständig, insbesondere wenn der Druck außerhalb des Schlauches höher ist als im Inneren des Vakuumabwasserleitungsabschnitts 4, jedoch auch dann, wenn eine kleine oder keine Druckdifferenz zwischen dem Äußeren des Schlauches und Inneren der Vakuumabwasserleitung vorliegt, nämlich aufgrund des Gewichtes des freien Endabschnittes des Schlauches (rechter Hand der Falte 14 in Fig. 2). Wenn ein Überdruck in dem stromaufwärtigen Abschnitt 4 der Abwasserleitung auftritt, steht der Schlauch 12 unter dem Einfluß dieses Druckes und er wird dann etwas gerade aufgerichtet, um die mit gestrichelten Linien in Fig. 2 gezeigte Position 12a einzunehmen. In dieser Position 12a wird eine Öffnung 14a an dem Punkt geöffnet, wo der Schlauch normalerweise durch die Falte 14 verschlossen ist. Der Überdruck kann dann durch die Öffnung 14a entweichen. Das Schutzrohr 13 besitzt eine Verlängerung, die in Fig. 2 nicht gezeigt ist. Diese Verlängerung 13a verbindet das Druckreduzierventil in einer geeigneten Weise mit dem stromabwärtigen Abschnitt 7 der Abwasserleitung stromabwärts des Ejektors, wie das in Fig. 1 schematisch gezeigt ist, oder direkt mit dem Sammelbehälter 6, in beiden Fällen in einer Weise, die eine durch die Gravitation induzierte Strömung erlaubt.
Fig. 3 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführung eines erfindungsgemäßen Ejektors. Der Vakuumabwasserleitungsabschnitt 4 bildet relativ zu dem Abschnitt 7 der Abwasserleitung stromab wärts des Ejektors 5 einen Winkel von 135º. In der gezeigten Ausführung ist der Vakuumabwasserleitungsabschnitt 4 hauptsächlich horizontal und der Abwasserleitungsabschnitt 7 ist nach unten in der Strömungsrichtung geneigt. Ebenso ist es geeignet, die Abwasserleitungsabschnitte 4 und 7 im Wesentlichen parallel anzuordnen, jedoch auf verschiedenen Niveaus und/oder in verschiedenen vertikalen Ebenen, wobei der Abwasserleitungsabschnitt 4 unmittelbar stromaufwärts des Ejektors 5 um ca. 45º für seinen Anschluß an den Ejektor gebogen ist. Die in Fig. 3 gezeigte Ausführung erwies sich jedoch bezüglich der Funktionszuverlässigkeit als die beste.
Das gasförmige Arbeitsmedium des Ejektors 5, vorzugsweise Luft, wird in den Ejektor durch die Leitung 11 bei einem Staudruck von etwa 5 bar Meßdruck eingeführt. Es wird durch eine Öffnung von ca. 3 mm im Durchmesser am Ende der Leitung 11 in den Ejektor 5 eingeführt und strömt hauptsächlich in der Längsrichtung des stromabwärtigen Abwasserleitungsabschnittes 7. Unmittelbar stromabwärts der Leitung 11 erzeugt der Ejektorbetrieb ein beträchtliches Vakuum innerhalb einer Zone einer Länge von einigen Dezimetern. Ungefähr in der Mitte dieser Zone in Längsrichtung befindet sich ein flexibles Gummimuffenglied oder Schlauch 18. Zwischen der äußeren Oberfläche der Muffe 18 und der umgebenden Rohrwand 16 ist eine Druckkammer gebildet, die über eine Öffnung 19 mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Da die Muffe 18 umgebogen oder zweifach an ihrem stromabwärtigen Ende gebogen ist, wie das in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, besitzt sie eine relativ große Bewegungsfreiheit. Das durch den Ejektor 5 in Zusammenarbeit mit dem Atmosphärendruck, der durch die Öffnung 19 die Muffe 18 beeinflußt, erzeugte Vakuum verursacht, dass sich die Muffe durch Bilden von Falten zusammenzieht, wie das in Fig. 5 schematisch gezeigt ist. Die freie Öffnung 20 im Zentrum der kontraktierten Muffe besitzt einen Durchmesser von nur ca. 10 mm. Die Kontraktionsfunktion der Muffe hat einen sehr vorteilhaften Einfluß auf den Wirkungsgrad des Ejektors 5 und trägt stark dazu bei, den Luftverbrauch des Ejektors zu reduzieren. Wenn Abwasser durch die Muffe 18 strömt, dehnt sich die gefaltete Muffe aus, so dass größere feste Bestandteile ebenso ohne Schwierigkeit durch die Muffe hindurchtreten können.
Wie das aus Fig. 4 hervorgeht, besitzt die Muffe 18 an ihrem Einlaßende ein ringförmiges Versteifungsteil 21, von dem sich vier über den Kreisumfang beabstandete, sich axial erstreckende Versteifungsteile 22 bis nahe zu dem längsseitigen Mittelabschnitt der Muffe in ihrer doppelt gebogenen Position erstrecken. Die Versteifungsteile 22 veranlassen, dass sich die Muffe 18 in einer gewünschten Weise zusammenzieht, so dass reguläre Falten gemäß Fig. 5 erhalten werden. Fig. 5 zeigt die Muffe 18 von ihrem stromabwärtigen Ende aus. Die Wanddicke der Muffe 18 beträgt ca. 1 mm, und sie ist ca. doppelt so groß an den Versteifungselementen 21 und 22. In der Ausführung gemäß Fig. 3 ist der Leitungsabschnitt 7 stromabwärts des Ejektors 5 im Durchmesser ca. 40% größer als der Vakuumabwasserleitungsabschnitt 4 stromaufwärts des Ejektors. Das reduziert das Risiko einer Strömungsunterbrechung oder einer zu langsamen Strömung in dem stromabwärtigen Abschnitt 7 der Abwasserleitung. Typischerweise hat die Muffe eine Länge von ca. 110 mm und die Rohrwand 16 besitzt einen Innendurchmesser von ca. 54 mm.
Fig. 6 zeigt einen Ejektor 5a, der für eine Ausführung vorgesehen ist, bei der der stromaufwärtige Vakuumabwasserleitungsabschnitt 4 und der stromabwärtige Abwasserleitungsabschnitt 7 relativ zueinander in linearer Anordnung sind. Das Arbeitsmedium des Ejektors wird durch eine Leitung 11a geliefert, die sich von Außen hauptsächlich in rechten Winkeln durch die Wand des Ejektorgehäuses 5a bis zu dessen Zentrum hinauf erstreckt. Um zu verhindern, dass Feststoffe, insbesondere fasrige Bestandteile, in dem Abwasser durch die Leitung 11a eingefangen werden, ist die Leitung 11a an ihrer stromaufwärtigen Seite mit einer Ablenkplatte 23 oder dergleichen versehen, wobei deren Oberkante 23a in einem Winkel von vorzugsweise höchstens 30º von der Innenoberfläche des Ejektorgehäuses zur Spitze der Leitung 11a geneigt ist. Unmittelbar stromabwärts der Zufuhrleitung 11a besitzt der Ejektor 5a einen sich verjüngenden Kontraktionsströmungskanalabschnitt 24, der von einem sich erweiternden Abschnitt 25 gefolgt ist, die in einer für Ejektoren herkömmlichen Weise gebildet sind. In dem in Fig. 3 gezeigten Ejektor werden sich verjüngende Leitungsabschnitte wie beispielsweise 24 und 25 nicht benötigt, weil die Muffe 18 im Wesentlichen dieselbe Funktion übernimmt.
Fig. 7 zeigt einen anderen Ejektor 5b, der ebenso für lineare Abwasserleitungseinbauten vorgesehen ist. In dieser Ausführung wird Luft durch eine in Fig. 7 schematisch gezeigte Zufuhrleitung 11b an einen ringförmigen Kanal 11c geführt, von dem die Luft über eine Anzahl von im Kreisumfang angeordneten Zufuhrkanälen 11d annähernd axial in die Durchstromleitung des Ejektors 5b geblasen wird.
Fig. 8 zeigt schematisch die Arbeitsabfolgen, wenn eine Toilettenschüssel 1 in einem System gemäß der Fig. 1 geleert wird. Der Leerzyklus beginnt durch Betätigen des Druckknopfes 8 für eine kurze Zeitdauer, wie das durch den Abschnitt 8a gezeigt ist. Der Ejektor 5 wird aktiviert und arbeitet für ca. 3 Sekunden, wie das durch den Abschnitt 5c gezeigt ist. Circa eine halbe Sekunde vor dem Ende der Arbeitsphase des Ejektors 5 wird das Scheibenventil 3 geöffnet und für ca. drei Sekunden offengehalten, wie das durch den Abschnitt 3a gezeigt ist. Die Wirkung des Ejektors reduziert den Druck in dem Vakuumabwasserleitungsabschnitt 4 um ca. 40 kPa wie das durch die Kurve 4a gezeigt ist. Wenn das Scheibenventil 3 öffnet, steigt der Druck in dem Leitungsabschnitt 4 schnell an, und nach ca. einer oder einigen Sekunden erreicht er seinen ursprünglichen Wert. Nachdem das Scheibenventil 3 geschlossen wurde, ist das System für eine Zeit T von ca. 5 Sekunden gesperrt, um sehr nahe aufeinanderfolgende Spülungen zu vermeiden, die Funktionsstörungen in dem System verursachen würden.
In all den beschriebenen Ausführungen ist der Ejektor, ob mit Luft oder anderen Gasen betrieben, zwischen den Enden der Abwasserleitung oder -leitungen angeordnet, die das Scheibenventil 3 mit dem Sammelbehälter 6 verbinden. Typischerweise besitzt sowohl der stromaufwärtige Abwasserleitungsabschnitt 4 als auch der stromabwärtige Abwasserleitungsabschnitt 7 eine Länge von mindestens 1 m.
Es können mehr als eine Toilettenschüssel oder andere Unrat aufnehmende Einheit in einem Vakuumabwassersystem gemäß der Erfindung enthalten sein. Folglich könnte der stromaufwärtige Abschnitt der Abwasserleitung 4 an mehr als eine Toilettenschüssel 1 angeschlossen sein, obwohl nicht zu viele Toilettenschüsseln in dieser Weise angeschlossen sein sollten, um den Verbrauch an Druckluft in einem vernünftigen Maß zu halten. So können typischerweise ein Paar von Toilettenschüsseln über denselben Abwasserleitungsabschnitt an einen Ejektor angeschlossen sein. Vorzugsweise würde jedoch das Entleeren der Schüsseln gesteuert werden, so dass eine Entleerung von beiden Toilettenschüsseln nicht zur selben Zeit in Gang gesetzt würde.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungen begrenzt, sondern mehrere Variationen oder Modifikationen sind möglich, eingeschlossen der Variationen, die Merkmale enthalten, die äquivalent sind, aber nicht unbedingt wörtlich den Merkmalen in den beigefügten Ansprüchen entsprechen.

Claims

1. Vakuumabwassersystem, umfassend eine Unrat aufnehmende Einheit (1), die durch deren Auslaßöffnung (2) von Zeit zu Zeit zu entleeren ist, ein normalerweise geschlossenes Abwasserventil (3) zum Steuern der Strömung des Unrats von der Unrat aufnehmenden Einheit durch die Auslaßöffnung (2), einen Abwassersammelraum (6), eine Abwasserleitung mit einem an das Abwasserventil (3) angeschlossenen stromaufwärtigen Abschnitt (4) und einem an den Abwassersammelraum (6) angeschlossenen stromabwärtigen Abschnitt (7), einen Ejektor (5) mit einer Saugleitung, einer Auswurfleitung und einem Arbeitsmedium-Zufuhreinlaß (11), und eine Vorrichtung (9) zum Steuern der Arbeitsweise des Ejektors (5), um ein beträchtliches partielles Vakuum in dem stromaufwärtigen Abschnitt (4) der Abwasserleitung zu schaffen bevor das Abwasserventil (3) geöffnet wird,

dadurch gekennzeichnet, dass der Ejektor ein gasbetriebener Ejektor (5) ist, der in der Abwasserleitung (4, 7) als ein Durchflußelement integriert ist, so dass der stromaufwärtige Abschnitt (4) der Abwasserleitung die Saugleitung des Ejektors bereitstellt und der stromabwärtige Abschnitt (7) der Abwasserleitung die Auswurfleitung des Ejektors bereitstellt, wobei das Abwasser in einem Transportzyklus als ein kontinuierlicher Fluß transportiert wird und das Abwasser aufgrund der Druckdifferenz zwischen der umgebenden Atmosphäre und dem durch den Ejektor (5) erzeugten partiellen Vakuum zuerst in dem stromaufwärtigen Abschnitt (4) der Abwasserleitung transportiert wird, wonach es durch den Ejektor strömt und danach in dem stromabwärtigen Abschnitt (7) der Abwasserleitung transportiert oder durch einen pneumatischen Druck unterstützt wird, der durch den Ejektor (5) in der Auswurfleitung erzeugt wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der zu leerenden Unrat aufnehmenden Einheit (1) und dem Ejektor (5) Sicherheitsvorrichtungen (13, 17) befinden, die angeordnet sind, um den Ejektor (5) schnell abzuschalten und/oder den Druckanstieg auf andere Weise zu reduzieren, wenn der Druck zwischen dem Ejektor (5) und der Unrat aufnehmenden Einheit (1) höher ansteigt als der Druck in der Urrat aufnehmenden Einheit (1), wenn das Abwasserventil (3) geöffnet ist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsvorrichtungen ein Druckreduzierventil in der Form eines flexiblen Schlauches (12) aufweisen, der normalerweise in einer gebogenen Stellung ist, in welcher eine Schließfalte (14) in dem Schlauch gebildet ist.

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebssystem des Ejektors angeordnet ist, um dem Ejektor (5) für einige Sekunden Druckluft bei einer Strömungsrate in dem Größenbereich von 1000 1/min bei Standardtemperatur und -druck zuzuführen.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Abschnitte (4, 7) der Abwasserleitung in einem Winkel an dem Ejektor (5) angeschlossen sind, und miteinander einen Winkel von mindestens 120º, vorzugsweise mindestens 135º, bilden.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Abschnitte (4, 7) der Abwasserleitung hauptsächlich linear durch den Ejektor (5) laufen und dass das Arbeitsmedium des Ejektors in die Abwasserleitung über im Kreisumfang beabstandete Stellen (11d) einer Wand der Abwasserleitung oder durch eine sich von der Außenseite durch eine Wand der Abwasserleitung erstreckende Düse (11a) eingeführt wird.

7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) des stromaufwärtigen Abschnittes (4) der Abwasserleitung zwischen dem Abwasserventil (3) und dem Ejektor (5) von 1 m bis 5 m, vorzugsweise von 2 m bis 3 m ist.

8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der stromabwärtige Abschnitt (7) der Abwasserleitung, der die Auswurfleitung des Ejektors bildet, innerhalb einer Zone (16), wo die Arbeit des Ejektors ein beträchtliches Vakuums verursacht, ein inneres flexibles Muffenglied (18) umfaßt, das zwischen seiner äußeren Oberfläche und der Wand einer umgebenden Leitung (16) einen gegenüber dem Inneren der Abwasserleitung abgedichteten Raum bildet, welcher Raum mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht, so dass, wenn der Ejektor (5) arbeitet, sich das Muffenglied (18) unter dem Einfluß der Strömungskräfte und dem umgebenden Atmosphärendruck auf einen Durchmesser zusammenzieht, der beträchtlich kleiner ist als der Durchmesser der Abwasserleitung (4).

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Muffenglied (18) unmittelbar stromabwärts von der Sektion montiert ist, wo die Saugleitung des Ejektors in die Auswurfleitung des Ejektors mündet und es eine Länge in seiner montierten Position von ca. 10 cm besitzt.

10. System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein stromaufwärtiger Teil des Muffengliedes (18) mit einer Anzahl von Versteifungselementen (21, 22) versehen ist.

11. Passagiertransportfahrzeug, umfassend ein Druckgas-, beispielsweise Druckluftsystem, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Vakuumabwassersystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche enthält, und dass das Druckgassystem an dem Arbeitsmedium-Zufuhreinlaß über eine Ventilvorrichtung zum Steuern der Zufuhr von Druckgas zu dem Ejektor angeschlossen ist.