УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ СОСУЛЕК И НАЛЕДЕЙ

Полезная модель относится к области строительства и городского коммунального хозяйства и, в частности,  кустройствам для удаления сосулек и наледей с карнизов кровли, с выступающих элементов фасадов зданий и водостоков.
Известно устройство для удаления сосулек, состоящее из металлической штанги с укрепленным на ней в передней части стволом и глухой подогреваемой насадкой. На штанге размещены: воздушный баллон, ручки для удержания и спусковой крючок, связанный с пневматическим клапаном и стволом. В насадке по кругу выполнены отверстия, расположенные радиально к оси насадки. Внутри насадки расположен нагревательный элемент с аккумулятором для ее подогрева. Оператор, держа штангу за ручки, подводит рабочий конец штанги к основанию сосульки, надавливает на штангу и вводит подогреваемую насадку в основание сосульки, а затем, с помощью спускового крючка производит импульсный разряд воздуха внутри сосульки, сосулька разрушается. Данное устройство принято за аналог.
Общими признаками, присущими аналогу и заявляемому техническому решению, являются: штанга с закрепленным на ее конце рабочим органом, снабженным электронагревательным элементом, имеющим возможность подключения к источнику питания (Патент RU №2452831, опубл. 10.06.2012).
Недостатками известного устройства являются:
сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества сборочных деталей;
большие затраты на изготовление устройства, обусловленные сложностью конструкции;
большая удельная теплота плавления льда обуславливает большой расход электроэнергии, что потребует частой замены аккумулятора или использование аккумулятора большей емкости (т.е. более тяжелого).
малый радиус действия известного устройства, предполагающий нахождение оператора в непосредственной близости от сосулек и исключающий работу без автовышки, т.е. с земли или из окон верхних этажей;
низкая эффективность, т.к. импульсный разряд воздуха не гарантирует полного удаления сосульки и не позволяет срезать наледи малой толщины;
недостаточные технологические возможности, т.к. при попытке разрушения больших сосулек частями (например, нависающих над крышами пристроек) не гарантировано обрушение всей сосульки.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности существенных признаков и достигаемому эффекту является устройство для удаления сосулек с крыши здания, содержащее нагревательный элемент из неизолированной нихромовой проволоки, установленный на упругом диэлектрическом держателе, закрепленном посредством шарнира на конце телескопической штанги. Электропитание нагревательного элемента осуществляется медными изолированными проводами от клемм автомобильного аккумулятора-генератора или пускозарядного устройства. Работа устройством осуществляется с земли, если высота до карниза менее 6 м, из окон верхнего этажа или из корзины автовышки. Оператор подносит нихромовый нагревательный элемент к сосульке и срезает ее (патент RU №168525, опубл. 07.02.2017). Данное устройство принято за прототип.
Общими признаками, присущими прототипу и заявляемому техническому решению, являются: штанга; упругий диэлектрический держатель, закрепленный на конце штанги посредством шарнира с возможностью поворота в горизонтальном и вертикальном плоскостях; рабочий орган - электронагревательный элемент, установленный на концах держателя, выполненный из неизолированной нихромовой проволоки, имеющий возможность подключения к источнику питания посредством питающих проводов.
Проведенные авторами лабораторные и полевые испытания данного устройства (Нихромовый ледорез против наледей и сосулек / Л.В. Задорина, В.А. Муратова, О.М. Зверев, Д.М. Малых // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. - 2018. - №3. - С. 44-55.) выявили следующие недостатки:
малая эффективность устройства, обусловленная тем, что фиксированное напряжение источника питания (12 В) определяет фиксированную длину нихромового нагревательного элемента (при диаметрах нихромовой проволоки до 3 мм длина нагревателя не более 0,75 м);
низкая мобильность устройства при работе, обусловленная необходимостью подключения к генератору автомобиля. Полностью заряженного аккумулятора от легкового автомобиля при токах на нагревателе 30-70 А хватает максимум на час работы, более емкие аккумуляторы слишком тяжелые. У большинства пускозарядных устройств не хватает мощности для работы ледореза;
неудобство при работе и транспортировке устройства, обусловленное тем, что питающие провода находятся снаружи штанги;
повышенная электроопасность и опасность замыкания, обусловленная тем, что питающие провода находятся снаружи штанги;
недостаточные технологические возможности, т.к. конструкция телескопической штанги не позволяет работать с крыши при наличии ограждения вдоль карниза;
Задачей полезной модели является создание предельно простого, дешевого, мобильного, удобного и электробезопасного в эксплуатации устройства для удаления сосулек и наледей.
При решении поставленной задачи достигаются следующие технические результаты:
повышение эффективности устройства за счет возможности одновременного удаления сосулек с большей длины карниза и больших наледей (до 3 м);
расширение его технологических характеристик за счет возможности работы с крыши;
расширение его технологических характеристик за счет возможности использования нагревателя малой длины для удаления сосулек в труднодоступных местах;
повышение электробезопасности за счет размещения питающих проводов внутри штанги;
увеличение радиуса действия за счет того, что штанга выполнена сборной из секций.
Указанные технические результаты при осуществлении полезной модели достигаются тем, что в известном устройстве для удаления сосулек и наледей, включающем штангу, закрепленный на ее конце посредством шарнира упругий диэлектрический держатель с возможностью поворота в горизонтальном и вертикальном плоскостях, установленный на концах держателя рабочий орган - электронагревательный элемент, выполненный из неизолированной нихромовой проволоки, имеющий возможность подключения к источнику питания посредством питающих проводов, согласно полезной модели штанга выполнена сборной из трубчатых секций, вставляющихся одна в другую, ближняя к диэлектрическому держателю секция снабжена дополнительным шарниром, предназначенным для загиба секции, питающие провода расположены внутри штанги, диэлектрический держатель выполнен раздвижным для изменения длины электронагревательного элемента.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа, - штанга выполнена сборной из трубчатых секций, вставляющихся одна в другую; ближняя к диэлектрическому держателю секция имеет шарнир, позволяющий загибать секцию; питающие провода расположены внутри трубчатой штанги; диэлектрический держатель выполнен раздвижным для изменения длины электронагревательного элемента.
Выполнение штанги сборной из трубчатых дюралевых или стеклопластиковых секций, вставляющихся одна в другую, позволит значительно увеличить длину штанги и радиус действия устройства. При возможности опоры на землю длину можно увеличить до 10 метров. Кроме того, секции из труб позволяют разместить питающие провода внутри штанги, что увеличивает электробезопасность устройства и делает его удобным при работе и транспортировке.
Наличие дополнительного шарнира на секции ближней к диэлектрическому держателю позволит производить работу с крыши, что расширяет технологические возможности устройства.
Выполнение диэлектрического держателя раздвижным позволит использовать нихромовые нагреватели длиной от 0,1 до 3 метров, что приведет к увеличению эффективности работы устройства и расширит его технологические возможности.
Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют создать дешевое, мобильное и универсальное устройство для удаления сосулек и наледей.
Нихромовый ледорез - устройство для удаления сосулек и наледей иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-3.
На фиг. 1 представлена общая схема заявляемого устройства.
На фиг. 2 представлен раздвижной диэлектрический держатель для рабочих длин нагревателя от 0,5 до 1,5 м.
На фиг. 3 показано устройство в транспортном положении.
Устройство для удаления сосулек и наледей содержит нагревательный элемент 1, выполненный из неизолированной нихромовой проволоки (диаметром от 1,0 до 3,0 мм, разогреваемый до температуры 1000°С). Нагревательный элемент 1 установлен на упругом раздвижном диэлектрическом держателе 2, закрепленном посредством шарнира 3 на конце штанги. Штанга выполнена сборной из трубчатых дюралевых или стеклопластиковых секций 4, вставленных одна в другую, с фиксаторами 5. Ближняя к диэлектрическому держателю секция 6 снабжена дополнительным шарниром 7, предназначенным для загиба секции 6.
Упругий диэлектрический держатель 2 установлен на конце штанги с возможностью поворота в горизонтальном и вертикальном плоскостях. Электропитание нагревательного элемента 1 осуществляется медными изолированными питающими проводами 8, помещенными внутрь секций 4 и 6 штанги через выключатель-автомат 9 от инверторного сварочного аппарата 10 или от генератора-аккумулятора автомобиля. Изменение рабочей длины нихромовой проволоки (от 0,1 до 0,5 м) происходит с помощью раздвижного механизма 11.
На фиг. 2 представлен раздвижной диэлектрический держатель 2 для рабочих длин нагревателя от 0,5 до 1,5 м, состоящий из трех трубчатых секций 12 с фиксаторами 13. Нихромовый нагреватель длиной более 1,5 м удобнее растягивать двумя штангами.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Из транспортного положения (фиг. 3) из трубчатых секций 4 и 6 на необходимую длину собирают штангу. Если высота до карниза менее 10 м, то работу можно проводить с земли, если больше, то из окон верхнего этажа, с крыши или из корзины автовышки. При выключенном автомате 9 провода 8 присоединяют к силовым клеммам «+» и «-» выключенного инверторного сварочного аппарата 10 или клеммам аккумулятора. При работе с земли секция 6 шарниром 7 делается прямой, при работе с крыши секция 6 шарниром 7 загибается под прямым углом. Шарнирным соединением 3 держатель 2 с закрепленным на нем нагревательным элементом 1, устанавливают в удобный «угол атаки» и фиксируют в таком положении, включают сварочный инвертор 10, включают выключатель-автомат 9, штангой подносят к сосульке или наледи нагревательный элемент 1 и срезают ее.
При срезании наледей более 1,5 м, образующихся чаще всего на стенах, сначала холодный нихромовый провод укладывают наверх наледи, после этого автоматом 9 включается ток. Движение нагревательного элемента 1 вниз осуществляется под собственным весом штанг и питающих проводов.
При использовании в качестве источника питания инверторного сварочного аппарата перед работой с помощью ручки «Регулятор сварочного тока» на нагревателе устанавливается напряжение питания в соответствии с таблицей. Например, если нихромовая проволока ∅1,5 мм имеет длину 0,575 м, то напряжение на ней должно быть 20,7⋅0,575=11,9 ≈ 12 В.
Преимущество заявляемой полезной модели по сравнению с прототипом заключается в том, что конструкция предлагаемого устройства значительно проще в изготовлении, удобнее в работе; устройство более эффективно - раздвижной диэлектрический держатель позволяет срезать наледи размером 3 метра и более, более универсально - устройством можно работать не только с земли, но и с крыши; более электробезопасно.