EP4100582B1

EP4100582B1 - Verfahren zum erkennen einer drohenden ablaufverstopfung

Info

Publication number: EP4100582B1
Application number: EP21703885.0A
Authority: EP
Inventors: Achim Mielke; Krystian PRZIBYLLA; Stefan Hägner; Fabian HICKERT; Thorsten Kostrzewa
Original assignee: Grohe AG
Current assignee: Grohe AG
Priority date: 2020-02-07
Filing date: 2021-02-04
Publication date: 2025-04-02
Anticipated expiration: 2041-02-04
Also published as: DE102020103121A1; EP4100582A1; WO2021156398A1; ES3023531T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer drohenden Ablaufverstopfung einer Sanitärschüssel, eine Sensoranordnung, eine Sanitärschüssel, ein Vorwandmontagesystem sowie eine Toilette.
Sanitärschüsseln sind übliche Bestanteile von Toiletten und Urinalen. Entsprechende Sanitärschüsseln sind häufig als Sanitärkeramiken ausgeführt oder aus Metall gebildet. Durch beispielsweise Papier oder ähnliches können die Abflüsse der Sanitärschüsseln (oder vergleichbarer Behälter) verstopfen und die Sanitärschüsseln infolgedessen überlaufen.
Es sind Lösungen zum Erkennen von Ablaufverstopfungen in Toiletten und Urinalen bekannt geworden, beispielsweise aus US 9,939,307 B2 und EP 3 705 895 A1 .
Um ein unkontrolliertes Überlaufen zu verhindern können beispielsweise Füllstandmesser in oder an der Schüssel angeordnet sein, die bei Erreichen eines vorbestimmten Wasserpegels auslösen, beispielsweise bekannt geworden durch WO 2016/086246 A1 . Entsprechende Füllstandmesser sind jedoch in der Regel vorderen, sichtbaren Bereich der Schüssel angeordnet, sodass sie einerseits die Designfreiheiten einschränken und zum Anderen für Benutzer sichtbar und/oder erreichbar sind.
Insbesondere in Fällen von Vandalismus ist eine Erreichbarkeit des Füllstandmesser für den Benutzer besonders nachteilig, da dieser dann auch beschädigt und ein mutwilliges Herbeiführen eines Verstopfens durch sogenanntes "Verstopfen und Spülen" nicht mehr erkannt und verhindert werden kann.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Verfahren zum Erkennen einer drohenden Ablaufverstopfung einer Sanitärschüssel angegeben werden, die einen möglichst zuverlässigen Schutz gegen ein insbesondere mutwillig herbeigeführtes Überlaufen der Schüssel bieten. Darüber hinaus soll das Design der Schüssel möglichst frei gestaltbar sein.
Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
Hierzu trägt ein Verfahren zum Erkennen einer drohenden Ablaufverstopfung einer Sanitärschüssel mit einem Schüsselzulauf und einem Schüsselablauf bei, umfassend zumindest die Schritte gemäss Anspruch 1.
Die Schritte a), b) und c) können mindestens einmal oder mehrfach hintereinander in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Weiterhin können zumindest die Schritte a) und b) auch zumindest teilweise parallel oder sogar gleichzeitig durchgeführt werden.
Insbesondere durch die (intelligente) Erkennung des zulaufenden und ablaufenden Wassers kann mit dem vorgestellten Verfahren, das zum Beispiel mit in ein Vorwandelement integrierten Sensoren durchgeführt werden kann, ein drohendes Überlaufen der Schüssel erkannt werden. Infolgedessen kann eine Alarmmeldung ausgelöst werden und gegebenenfalls der Frischwasserzulauf gestoppt werden. Das Verfahren bietet insbesondere den Vorteil, dass es eine drohenden Ablaufverstopfung mit Sensoren erkennen kann, die an der für einen Benutzer in der Regel nicht zugänglichen Rückseite der Schüssel angeordnet werden können. Somit kann insbesondere sogar im Falle von Vandalismus eine möglichst zuverlässige Erkennung einer drohenden Ablaufverstopfung erfolgen.
In Schritt a) erfolgt ein sensorisches Erfassen eines Maßes für den Fluidstrom durch den Schüsselzulauf. Hierzu wird mindestens ein erster (Zulauf-)Sensor verwendet, der im Bereich des Schüsselzulaufs angeordnet ist. In Schritt b) erfolgt ein Fsensorisches Erfassen eines Maßes für den Fluidstrom durch den Schüsselablauf. Hierzu wird mindestens ein zweiter (Ablauf-)Sensor verwendet, der im Bereich des Schüsselablaufs angeordnet ist.
Bevorzugt sind mindestens ein erster Sensor und/oder mindestens ein zweiter Sensor in einem Vorwandmontagesystem und/oder verdeckt bzw. unzugänglich in und/oder an der Schüssel integriert bzw. montiert. Durch ein Integrieren mindestens eines ersten Sensors und/oder mindestens eines zweiten Sensors in ein Vorwandelement bzw. Vorwandmontagesystem oder eine verdeckte Montage einer oder mehrerer der Sensoren an (üblicherweise) für einen Benutzer nicht einsehbaren und/oder erreichbaren Flächen in und/oder an der Sanitärschüssel ist in vorteilhafter Weise zum einen ein designunabhängiger, platzsparender Aufbau und zum anderen ein Schutz vor Vandalismus möglich.
In Schritt c) erfolgt ein Erkennen einer drohenden Ablaufverstopfung, wenn die Zeit, die ein bestimmtes Fluidvolumen von dem Schüsselzulauf bis zu dem Schüsselablauf benötigt, eine bestimmte Dauer überschreitet. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass mit dem Verfahren die Zeit ermittelt und überwacht wird, die eine (durch eine Spülung ausgelöste) Fluidströmung von dem Schüsselzulauf bis zu dem Schüsselablauf benötigt. Zur Überwachung trägt ein Vergleich der ermittelten Zeit mit der bestimmten Dauer bei. Hierzu kann die bestimmte Dauer zum Beispiel als Referenzparameter in einem Speicher hinterlegt sein, auf den eine mit den Sensoren zusammenwirkende Auswerteeinheit zugreifen kann.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass es sich bei dem Maß für den Fluidstrom um einem Volumenstrom oder einen Massenstrom handelt. In diesem Zusammenhang kann es sich bei dem ersten Sensor und/oder dem zweiten Sensor zum Beispiel (jeweils) um einen Volumenstromsensor oder einen Massenstromsensor handeln.
Erfindungsgemäss wird in Schritt c) eine drohende Ablaufverstopfung erkannt, wenn die Zeit, die zwischen einem ersten signifikanten Anstieg im zeitlichen Verlauf des Maßes für den Fluidstrom durch den Schüsselzulauf und einem ersten signifikanten Anstieg im zeitlichen Verlauf des Maßes für den Fluidstrom durch den Schüsselablauf vergeht, die bestimmte Dauer überschreitet. Hierbei wird ein Anstieg im zeitlichen Verlauf insbesondere dann als "signifikant" angesehen, wenn sich der Wert des Maßes für den Fluidstrom in weniger als fünf Sekunden mehr als verdoppelt, vorzugsweise in zwei Sekunden oder weniger zumindest verdoppelt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass es sich bei der bestimmten Dauer um eine vorbestimmte Dauer oder eine ermittelte typische Durchlaufzeit von dem Schüsselzulauf zu dem Schüsselablauf handelt. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass die bestimmte Dauer festgelegt sein oder in insbesondere regelmäßigen Zeitabständen aktualisiert werden kann, zum Beispiel auf Basis des Mittelwertes von zuvor ermittelten Durchlaufzeiten ohne Verstopfung. Somit kann beispielsweise durch elektronische Ermittlung der (typischen) Durchlaufzeit vom Wasserzulauf zum Wasserablauf und Bewertung der ermittelten (aktuellen) Zeit eine drohende Ablaufverstopfung erkannt werden.
Insbesondere kann die bestimmte Dauer auf Basis einer oder mehrerer zeitlich vorangehenden Beobachtungen bzw. Messungen (zum Beispiel als Mittelwert) gebildet werden. Beispielsweise kann die bestimmte Dauer (für den folgenden Spülvorgang) auf Basis der Zeit bestimmt oder sogar als die Zeit gesetzt werden, die bei einem (unmittelbar) vorangehenden Spülvorgang zwischen einem ersten signifikanten Anstieg im zeitlichen Verlauf des Maßes für den Fluidstrom durch den Schüsselzulauf und einem ersten signifikanten Anstieg im zeitlichen Verlauf des Maßes für den Fluidstrom durch den Schüsselablauf vergeht. In diesem Zusammenhang kann über einen oder mehrere Spülvorgänge beobachtet werden, ob die Durchlaufzeit von Spülvorgang zu Spülvorgang ansteigt oder nicht. Dies erlaubt in besonders vorteilhafter Weise ein bewusstes "Verstopfen und Spülen" zu erkennen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass ein Alarm ausgegeben wird, wenn in Schritt c) eine drohende Ablaufverstopfung erkannt wurde. Bei dem Alarm kann es sich beispielsweise um einen akustischen und/oder einen visuellen Alarm handeln. Der Alarm kann unmittelbar im Bereich der Schüssel ausgegeben werden. Alternativ oder kumulativ kann auch eine Warn oder Alarmmeldung über eine Kommunikationsschnittstelle, wie etwa eine Funkschnittstelle an (vor-)bestimmte Empfänger, wie etwa ein Smartphone eines Hausbesitzers und/oder eine Leitstelle eines Gebäudeserviceunternehmens kommuniziert werden.
Der Nutzer (zum Beispiel Hausbesitzer) kann somit eine beispielsweise akustische Information bekommen, auch wenn er nicht persönlich anwesend ist. Weiterhin kann über entsprechende Meldungen der Gebäudeservice bei Großanlagen (zum Beispiel Hotels) vereinfacht werden, insbesondere indem bei einem möglichem Fehler Alarmmeldungen über Ferndiagnose direkt abgesetzt werden können.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Fluidzufuhr zu dem Schüsselzulauf unterbrochen wird, wenn in Schritt c) eine drohende Ablaufverstopfung erkannt wurde. Zur Unterbrechung der Fluidzufuhr kann beispielsweise ein dem Schüsselzulauf in Strömungsrichtung vorgeordnetes Ablaufventil geschlossen werden. Durch die insbesondere direkte Auswertung der Messwerte kann zum Beispiel ein elektromotorisch angetriebenes Ablaufventil bei drohendem Überlauf den Spülwasserzulauf unmittelbar stoppen und somit beispielsweise Überschwemmungen im Bad durch das WC verhindern.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass es sich bei der Sanitärschüssel um eine Toilettenschüssel oder ein Urinal handelt. Die Sanitärschüssel kann beispielsweise einen Körper aufweisen, der mit Keramik und/oder Metall gebildet ist. Der Körper der Sanitärschüssel weist in der Regel mindestens drei Öffnungen auf, nämlich eine Hauptöffnung, über welche Gegenstände wie etwa Fäkalien und/oder Papier in die Schüssel eingebracht werden können, einen Schüsselzulauf, über den (Spül-)Wasser in die Schüssel eingebracht werden kann, und einen Schüsselablauf, über den die Gegenstände mit dem (Spül-)Wasser aus der Schüssel ausgebracht werden können. Weiterhin ist der Körper der Sanitärschüssel in der Regel einteilig gebildet.
Es wird eine Sensoranordnung für eine Sanitärschüssel und/oder für ein sanitäres Vorwandmontagesystem zur Befestigung einer Sanitärschüssel beschrieben, umfassend:

mindestens einen ersten Sensor zum Erfassen eines Maßes für den Fluidstrom durch den Schüsselzulauf der Sanitärschüssel,
mindestens einen zweiten Sensor zum Erfassen eines Maßes für den Fluidstrom durch den Schüsselablauf der Sanitärschüssel,
eine Auswerteeinrichtung, die Daten des mindestens eine ersten Sensors und des mindestens einen zweiten Sensors empfangen und dahingehend auswerten kann, eine drohenden Ablaufverstopfung der Sanitärschüssel zu erkennen, wenn die Zeit, die ein bestimmtes Fluidvolumen von dem Schüsselzulauf bis zu dem Schüsselablauf benötigt, eine bestimmte Dauer überschreitet.

Die Sensoranordnung an sich ist nicht ein Gegenstand des Anspruchssatzes.
In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn die Sensoranordnung zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet sein könnte.
Es wird eine Sanitärschüssel mit einer hier beschriebenen Sensoranordnung beschrieben. Bei der Sanitärschüssel kann es sich beispielsweise um eine Toilettenschüssel oder ein Urinal handeln. In diesem Zusammenhang ist eine verdeckte Montage der Sensoren in und/oder an insbesondere nicht einsehbaren Flächen der Schüssel besonders vorteilhaft. Die Sensoren sind in diesem Fall in und/oder an der Sanitärschüssel selbst angeordnet. Die Auswerteinheit kann jedoch auch in diesem Fall beabstandet davon angeordnet sein, zum Beispiel in einem Vorwandmontagesystem und/oder einem mit der Sanitärschüssel verbindbaren Spülkasten.
Es wird ein sanitäres Vorwandmontagesystem zur Befestigung einer Sanitärschüssel beschrieben, mit einer hier beschriebenen Sensoranordnung. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass das Vorwandmontagesystem (und nicht die Sanitärschüssel selbst) die Sensoranordnung aufweist. In diesem Zusammenhang ist eine Integration der Sensoren und der Auswerteeinrichtung in ein Vorwandelement bzw. das Vorwandmontagesystem besonders vorteilhaft. Die Funktionen eines Vorwandmontagesystems sind dem Fachmann bekannt und werden hier daher nicht näher erläutert.
Es wird eine Toilette mit einer hier beschriebenen Sensoranordnung und/oder einer hier beschriebenen Sanitärschüssel und/oder einem hier beschriebenen Vorwandmontagesystem beschrieben.
Die hier vorgestellte Lösung sowie deren technisches Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt beispielhaft und schematisch:

Fig. 1:: eine hier beschriebene Toilette mit einem Vorwandmontagesystem,
Fig. 2:: zeitliche Verläufe von Messdaten zur Veranschaulichung einer möglichen Anwendung eines hier beschriebenen Verfahrens, und
Fig. 3:: weitere zeitliche Verläufe von Messdaten zur Veranschaulichung einer möglichen Anwendung eines hier beschriebenen Verfahrens.

Fig. 1 zeigt schematisch eine hier beschriebene Toilette 1 mit einem Vorwandmontagesystem 5. Die Toilette 1 weist eine Sanitärschüssel 2 mit einem Schüsselzulauf 3 und einem Schüsselablauf 4 auf. Die Sanitärschüssel 2 kann mittels des Vorwandmontagesystems 5 an einer Wand eines Badezimmers oder eines Toilettenraumes befestigt werden. Bei der in Fig. 1 gezeigten Sanitärschüssel 2 handelt es sich somit beispielhaft um eine Toilettenschüssel. Grundsätzlich kann es sich bei der Sanitärschüssel 2 aber um eine Toilettenschüssel, ein Urinal oder eine ähnliche sanitäre Schüssel handeln.
Weiterhin ist in Fig. 1 eine Sensoranordnung für die Sanitärschüssel 2 und das sanitäre Vorwandmontagesystem 5 gezeigt. Dabei ist die Sensoranordnung hier beispielhaft in das Vorwandmontagesystem 5 integriert. Alternativ oder kumulativ könnte zumindest ein Teil der Sensoranordnung auch in die Sanitärschüssel 2 integriert oder (direkt) an dieser angeordnet sein. Die Sensoranordnung weist folgende Komponenten auf:

mindestens einen ersten Sensor 6 (hier beispielhaft zwei erste Sensoren 6) zum Erfassen eines Maßes für den Fluidstrom durch den Schüsselzulauf 3 der Sanitärschüssel 2,
mindestens einen zweiten Sensor 7 zum Erfassen eines Maßes für den Fluidstrom durch den Schüsselablauf 4 der Sanitärschüssel 2,
eine Auswerteeinrichtung 8, die Daten des mindestens eine ersten Sensors 6 und des mindestens einen zweiten Sensors 7 empfangen und dahingehend auswerten kann, eine drohenden Ablaufverstopfung der Sanitärschüssel 2 zu erkennen, wenn die Zeit, die ein bestimmtes Fluidvolumen von dem Schüsselzulauf 3 bis zu dem Schüsselablauf 4 benötigt, eine bestimmte Dauer überschreitet.

Die Sensoranordnung ist zur Durchführung des unten im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 näher beschriebenen, hier vorgeschlagenen Verfahrens eingerichtet.
Der mindestens eine erste Sensor 6 ist in der Regel im Bereich des Schüsselzulauf 3 der Sanitärschüssel 2 angeordnet. Der mindestens eine zweite Sensor 7 ist in der Regel im Bereich des Schüsselablaufs 4 der Sanitärschüssel 2 angeordnet. Die Auswerteeinrichtung 8 ist hier beispielhaft in einem Spülkasten 9 des Vorwandmontagesystems 5 angeordnet.
Der Spülkasten 9 dient der Bevorratung des (Spül-)Wassers, welches über den Schüsselzulauf 3 in die Sanitärschüssel 2 strömen kann.
Hierzu ist der Spülkasten üblicherweise fluidisch mit dem Schüsselzulauf 3 verbindbar. Diese Verbindung kann gezielt mit einem Ablaufventil 10 hergestellt und wieder unterbrochen werden. Dazu kann das Ablaufventil 10 über einen beispielsweise elektrischen Ventilantrieb 11 betätigt werden. Dieser kann beispielsweise so angesteuert werden, dass er ein sofortiges Schließen des Ablaufventils 10 bewirkt, wenn die Auswerteeinrichtung 8 eine drohende Ablaufverstopfung erkannt hat.
Die Figuren 2 und 3 zeigen jeweils zeitliche Verläufe von Messdaten zur Veranschaulichung einer möglichen Anwendung eines hier beschriebenen Verfahrens. Das Verfahren dient zum Erkennen einer drohenden Ablaufverstopfung einer Sanitärschüssel 2 (hier nicht dargestellt, vgl. Fig. 1) mit einem Schüsselzulauf 3 und einem Schüsselablauf 4 und umfasst zumindest die Schritte gemäss Anspruch 1.
Dabei kann es sich bei dem Maß für den Fluidstrom um einem Volumenstrom oder einen Massenstrom handeln.
In den Figuren 2 und 3 ist eine Anwendung des hier beschriebenen Verfahrens dargestellt, bei der in Schritt c) eine drohende Ablaufverstopfung erkannt wird, wenn die Zeit 14, die zwischen einem ersten signifikanten Anstieg im zeitlichen Verlauf 12 des Maßes für den Fluidstrom durch den Schüsselzulauf 3 und einem ersten signifikanten Anstieg im zeitlichen Verlauf 13 des Maßes für den Fluidstrom durch den Schüsselablauf 4 vergeht, die bestimmte Dauer überschreitet.
Dabei kann es sich bei der bestimmten Dauer um eine vorbestimmte Dauer oder eine ermittelte typische Durchlaufzeit von dem Schüsselzulauf 3 zu dem Schüsselablauf 4 handeln.
Bei einer drohenden Verstopfung des Schüsselablaufs 4 kann der Zeitabstand 14 von zum Beispiel hintereinander ausgelösten Spülvorgängen signifikant ansteigen. Sobald der Zeitabstand 14 dabei größer wird als die bestimmte Dauer, wird auf eine drohende Verstopfung rückgeschlossen. Mit dieser Information kann der Wassereintrag durch den Schüsselzulauf 3 gestoppt werden, bevor es zu einem Überlauf der Schüssel 2 kommt.
In diesem Zusammenhang zeigt Fig. 2 ein Szenario mit normalem Durchfluss des Schüsselablaufs 4 bzw. mit offenem Schüsselablauf 4. Die Zeit 14 ist dabei relativ kurz. Im Gegensatz dazu zeigt Fig. 3 ein Szenario mit drohender Verstopfung des Schüsselablaufs 4 bzw. mit nahezu blockiertem Schüsselablauf 4. Die Zeit 14 ist dabei relativ lang und überschreitet die bestimmte Dauer.
Somit kann die Toilette 1 zum Beispiel vor mutwilligem Vandalismus im öffentlichen Bereich durch bewusstes "Verstopfen und Spülen" geschützt werden.
Zudem kann ein Alarm ausgegeben werden, wenn in Schritt c) eine drohende Ablaufverstopfung erkannt wurde. Alternativ oder kumulativ kann die Fluidzufuhr zu dem Schüsselzulauf 3 unterbrochen werden, wenn in Schritt c) eine drohende Ablaufverstopfung erkannt wurde.

Bezugszeichenliste

1: Toilette
2: Sanitärschüssel
3: Schüsselzulauf
4: Schüsselablauf
5: Vorwandmontagesystem
6: erster Sensor
7: zweiter Sensor
8: Auswerteeinrichtung
9: Spülkasten
10: Ablaufventil
11: Ventilantrieb
12: Verlauf
13: Verlauf
14: Zeitabstand

Claims

Verfahren zum Erkennen einer drohenden Ablaufverstopfung einer Sanitärschüssel (2) mit einem Schüsselzulauf (3) und einem Schüsselablauf (4), umfassend zumindest folgende Schritte:
a) Erfassen eines Maßes für den Fluidstrom durch den Schüsselzulauf (3) mit Hilfe von mindestens einem ersten Sensor (6), der im Bereich des Schüsselzulaufs (3) angeordnet ist,

b) Erfassen eines Maßes für den Fluidstrom durch den Schüsselablauf (4) mit Hilfe von mindestens einem zweiten Sensor (7), der im Bereich des Schüsselablaufs (4) angeordnet ist,

c) Erkennen einer drohenden Ablaufverstopfung, wenn die Zeit, die zwischen einem ersten signifikanten Anstieg im zeitlichen Verlauf des Maßes für den Fluidstrom durch den Schüsselzulauf (3) und einem ersten signifikanten Anstieg im zeitlichen Verlauf des Maßes für den Fluidstrom durch den Schüsselablauf (4) vergeht, eine bestimmte Dauer überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Maß für den Fluidstrom um einem Volumenstrom oder einen Massenstrom handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei der bestimmten Dauer um eine vorbestimmte Dauer oder eine ermittelte typische Durchlaufzeit von dem Schüsselzulauf (3) zu dem Schüsselablauf (4) handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Alarm ausgegeben wird, wenn in Schritt c) eine drohende Ablaufverstopfung erkannt wurde.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fluidzufuhr zu dem Schüsselzulauf (3) unterbrochen wird, wenn in Schritt c) eine drohende Ablaufverstopfung erkannt wurde.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei der Sanitärschüssel (2) um eine Toilettenschüssel oder ein Urinal handelt.