УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ СОСУЛЕК С КРЫШИ ЗДАНИЯ

Полезная модель относится к вопросам обслуживания жилищно-коммунального хозяйства, и конкретно - к очистке от снега и льда крыш зданий.
Известно устройство для удаления сосулек с карнизов крыш, зданий, включающее механизм силового взаимодействия с сосульками в виде перемещаемого вдоль кромки карниза подвижного рабочего органа с изогнутыми под карниз самоустанавливающимися плечевыми захватами и привод, состоящий из рычага с верхней петлей, опорным прижимным плечом, боковыми уравновешивающими опорами-полозьями и страховочного каната /см. заявку РФ на патент на изобретение №2002103177/03, кл. Е04D 13/076, 2002 [1]/.
Известно также устройство для удаления сосулек по периметру крыши здания, предусматривающее осуществление силового воздействия непосредственно на сосульки, либо на расположенные рядом участки крыши с помощью специального механизма в виде черенка с ручками, наконечника и ножа, в котором наконечник снабжен подкосом и якорем, закрепленным оттяжками к парапетному ограждению, нож выполнен с консолью, закрепленной на наконечнике, а якорь представляет собой изогнутую полосу из водостойкого материала, расположенную на крыше, причем, наконечник, подкос и консоль соединены между собой с возможностью изменения положения ножа /см. патент РФ на изобретение №2194137,кл. Е04D 13/076, 2001 [2]/.
Недостатками известных устройств являются предельная сложность конструкции, значительная трудоемкость и низкая эффективность процесса, его опасность вследствие необходимости подъема человека на крышу и его движения вдоль кромки крыши, ограниченные возможности применения, необходимость постоянного контроля за процессом образования сосулек, отсутствие возможности автоматизации процесса удаления сосулек.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности существенных признаков является антиобледенительное устройство для крыш, содержащее прикрепленный по кромке крыши на ее участке или по периметру с образованием замкнутого контура нагревательный элемент с вытяжными отверстиями, соединенными с транспортными воздухе водами, воздухозаборные концы которых размещены в вентиляционных каналах здания ниже вытяжных отверстий /см. патент РФ на изобретение №2340746, кл. Е04D 13/076, 2006 [3]/,принятое за прототип.
Недостатками устройства-прототипа являются являются значительные энергозатраты на нагрев крыши, воздуховодов и других прилежащих элементов, серьезное усложнение конструкции крыши, узкие возможности применения, ограниченные специальной архитектурой зданий и конструкциями их крыш.
Сущность полезной модели заключается в создании предельно простого и эффективного устройства, предусматривающего раздельное формирование сосулек на специальной арматуре и дальнейшее их разрушение как путем нагрева непосредственно тела сосулек за счет пропускания через арматуру электрического тока, так и путем разрыва того же тела сосульки за счет осуществления изгиба арматуры с помощью термобиметаллических упругих элементов при пропускании по ним электрического тока.
Технический результат - упрощение конструкции устройства, значительное снижение энергозатрат, расширение возможностей применения.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известном устройстве для удаления сосулек с крыши здания, содержащем прикрепленный вдоль края крыши на ее участке или по периметру с образованием замкнутого контура нагревательный элемент, со единенный с клеммами для подключения источника электрического сигнала, особенность заключается в том, что нагревательный элемент выполнен в виде упругого изолированного стального провода, закрепленного непосредственно по кромке крыши и согнутого через определенное шаговое расстояние с образованием вертикально свисающих вниз вдоль стены здания узких петель, при этом в каждой из горизонтальных частей провода, расположенных между петлями, участок провода удален и заменен приваренной узкой пластинкой из термобиметалла.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где схематично показано предлагаемое устройство на виде на здание спереди, при этом сплошными линиями показано положение устройства в исходном обесточенном состоянии, пунктирными - в рабочем состоянии при подключении электрического сигнала.
Устройство для удаления сосулек 1 с крыши 2 здания 3 содержит прикрепленный вдоль края крыши 2, например, к наклонному козырьку 4, на участке крыши 2 или по периметру с образованием замкнутого контура нагревательный элемент 5, соединенный с клеммами для подключения источника электрического сигнала /на рисунке клеммы и источник не показаны/. При этом нагревательный элемент 5 выполнен в виде упругого изолированного стального провода, закрепленного непосредственно по кромке крыши 2 и согнутого через определенное шаговое расстояние с образованием вертикально свисающих вниз вдоль стены здания 3 узких петель 6, при этом в каждой из горизонтальных частей провода 5, расположенных между петлями 6, участок провода 5 удален и заменен приваренной узкой пластинкой 7 из термобиметалла. На рисунке сплошь зачерненным показан активный слой термобиметалла, другой слой - пассивный. Концы провода 6 могут быть спущены вниз по стене здания 3 и соединены с клеммами для подключения источника электрического сигнала. При этом клеммы с концами провода во избежание вандализма, не санкционированного использования и т.п. закрываются специальной запирающейся крышкой. В качестве источника может быть использовано либо сетевое напряжение, либо специальный генератор постоянного тока, ускоряющий процесс нагрева. Концы провода 5 могут быть выведены на специальный щиток в подъезде здания, в подвальное помещение и т.п. Источник электрического сигнала может быть размещен на специальном транспортном средстве, позволяющем мобильно и последовательно обслуживать многие здания. Петли 6 провода 5 являются направляющими для стекания с крыши 2 воды при таянии снега и льда и, одновременно, арматурой для образования на них сосулек 1. Выбор оптимального соотношения размеров шагового расстояния между петлями 6, длиной и шириной последних, обеспечивает с одной стороны надежное удержание сосулек 1 на петлях 6 при обесточенном устройстве, а с другой стороны - раздельное образование сосулек 1 на петлях 6 без объединения сосулек 1 друг с другом в единое тело, что предельно усложнит процесс удаления сосулек.
Оптимальная ширина петли 6 1-2 см, длина и шаговое расстояние порядка 10-20 см. Для изготовления термобиметалла 7 целесообразно использовать ленту из инвара ЭН 36 со слоями из железоникелевых сплавов. Данный материал отличается максимальными упругими и механическими свойствами в указанном ниже диапазоне температур.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
Сразу необходимо отметить, что устройство обеспечивает работу как в автоматическом режиме без участия человека, так и в принудительном режиме. В автоматическом режиме клеммы для подключения источника электрического сигнала обесточены и используется то обстоятельство, что в диапазоне температур окружающей среды примерно -5°C÷+5°C, соответствующих максимальной интенсивности процесса сосулькообразования, данные температуры в течение суток многократно меняются: ночь, день, снег, дождь, Солнце, разогрев крыши, остывание и т.п. В результате этого термобиметалл 7 /его исходное состояние показано на рисунке слошными линиями/ совершает в течение дня постоянные малые изгибы /вследствие малости на рисунке эти изгибы не показаны/. Так как термобиметалл 7 введен в упругую цепь провода 5, то эти изгибы приводят к малым изгибным деформациям петель 6, расположенных внутри тела сосулек 1. Эти постоянные деформации ведут к растрескиванию сосулек 1, затрудняют процесс их формирования. Однако в сложных ситуациях, например, при резких скачках, понижениях температуры, при малых колебаниях температуры в течение суток и, других неблагоприятных условиях, приходится прибегать к принудительному режиму. При этом в провод 5 от источника подается электрический сигнал, обеспечивающий как быстрый нагрев петель 6, причем, внутри тела сосулек 1, так и нагрев термобиметаллов 7. Последние уже совершают заметный изгиб /положение показано пунктиром на рисунке/, что приводит к упругому расширению петель 6. Естественно, что в условиях одновременного нагрева петель 6 такое их расширение приводит к эффективному разрыву сосулек 1 изнутри на мелкие осколки, не представляющие опасности для расположенных внизу объектов. В случаях значительного размера сосулек 1 во время подачи электрического тока территория в зоне сосулек 1 вблизи домов должна быть закрыта для пешеходов и транспорта.
Предлагаемое устройство предельно просто, эффективно, требует минимальных затрат электроэнергии /разогрев сосулек изнутри обеспечивается малыми токами/, малых механических нагрузок /разрыв сосулек 1 изнутри требует приложения малых усилий/, практически универсально для любых типов зданий и их крыш, позволяет обеспечить работу в автоматических режимах практически без участия человека, дает возможность не только устранять сосульки в критических ситуация, но и препятствовать их росту и процессу формирования.