ВОРОНКА

Полезная модель относится к области строительства и реконструкции зданий и сооружений, в частности, к конструкциям воронок наружных водосточных труб.
Водосточная система обеспечивает сбор и транспортировку дождевой и талой воды с поверхности кровли по водосточным желобам к приемным воронкам и далее - в водосточные трубы.
Для обеспечения нормального функционирования водосточной системы здания в зимний период на первый план выходит проблема борьбы с обледенением отдельных водоотводных элементов, в частности водоприемной воронки водосточной трубы.
Конструкция воронки наружной водосточной трубы обычно представляет собой коническую обечайку, на которой со стороны приемного отверстия жестко закреплена цилиндрическая обечайка, а со стороны сливного (выпускного) отверстия - сливной патрубок, с помощью которого воронка устанавливается в водосточной трубе.
Известна обогреваемая воронка для наружного водостока (патент РФ №2305734, МПК E04D 13/04, опубл. 10.09.2007 г.), состоящая из корпуса, боковая поверхность которого может быть выполнена в виде поверхности усеченного конуса (конусной обечайки), присоединенного в зоне его выпускного отверстия к водоотводящему патрубку, и нагревательного элемента, при этом край корпуса, ограничивающий выпускное отверстие, выполнен со снабженной нагревательным элементом, по меньшей мере, одной канавкой для сбора талой воды и отходящим от нее патрубком. В зоне верхнего большего отверстия корпус воронки наружного водостока может быть снабжен ободом (цилиндрической обечайкой). Кроме того, корпус воронки может быть выполнен в форме четырехгранной усеченной пирамиды. Воронка может быть выполнена из полимерного материала. Известная конструкция воронки направлена на повышение эксплуатационной надежности. Однако использование данной конструкции требует значительного потребления электроэнергии, необходимой для обогрева воронки. Кроме того, известное техническое решение обладает повышенной опасностью в случае возможного сбоя в работе электрической схемы, что может привести к короткому замыканию. А выполнение всей воронки из полимерного материала может привести к ее деформации и выходу из строя всей водосточной трубы.
Известна водосточная наружная система (патент РФ №2226596, МПК E04D 13/064, опубл. 10.04.2004 г.), содержащая водоприемную воронку, вся внутренняя поверхность которой покрыта гидроизолирующим материалом, например, полимерной пленкой или мастикой. Однако гидроизолирующие материалы по своим свойствам не уменьшают образование наледи, поскольку не снижают адгезию льда к поверхности воронки. Основным предназначением гидроизолирующих материалов является герметизация - защита поверхности от влаги. Кроме того, внешняя сторона воронки подвержена обледенению, что может привести к деформации и механическим повреждениям конструкции, а, следовательно, и к выводу из строя водосточной трубы, что может привести к образованию представляющих опасность наледей и сосулек на кромке крыши.
Известна водосточная система (патент РФ №2435004, МПК E04D 13/04, опубл. 27.11.2011 г.), в состав которой входит воронка водосточной трубы, внутренняя поверхность которой покрыта антиобледенительным составом. Кроме того, воронка может быть выполнена из материала с низкой теплопроводностью. Такое выполнение позволяет снизить образование наледей на воронке. Однако в данной конструкции наружная поверхность воронки остается незащищенной антиобледенительным составом, что допускает высокую вероятность налипания снега на ней с последующим образованием наледи. А выполнение всей воронки из материала с низкой теплопроводностью - из пластика - приведет к тому, что при необходимости замены воронок в действующих водостоках из-за большого разнообразия размеров и форм воронок зачастую потребуется конструктивная доработка самих воронок, оснастки для изготовления пластиковых воронок, прочих частей водосточной системы, например, применение дополнительных переходных элементов для возможности установки данных воронок, что приведет к значительному удорожанию и снижению эксплуатационной надежности.
В качестве технического решения (прототипа), наиболее близкого по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению, предлагается воронка водосточной трубы, являющаяся элементом наружной водоотводящей системы, входящей в состав устройства для удаления льда и снега с крыши (патент РФ №2532048, МПК E04D 13/076, опубл. 27.10.2014). Известная воронка наружной водосточной трубы содержит антиобледенительное (противообледенительное) покрытие из тонколистового материала, при этом полость между внутренней стороной антиобледенительного покрытия и внешней стороной (наружной поверхностью) воронки частично или полностью заполнена герметизирующим пористым теплоизоляционным материалом, имеющим прочный контакт с соприкасающимися с ним поверхностями. Таким образом, антиобледенительное покрытие жестко закреплено к наружной поверхности воронки. Известное техническое решение направлено на упрощение монтажа антиобледенительного покрытия на внешней поверхности воронки за счет применения герметика (монтажной пены), который, затвердевая, обеспечивает жесткое закрепление покрытия. Дополнительно с целью фиксации положения покрытия на внешней стороне (наружной поверхности) воронки и облегчения установки покрытия на воронке антиобледенительное покрытие в верхней части может огибать с внутренней стороны вертикальную стенку воронки. Однако вследствие того, что антиобледенительное покрытие установлено только на внешней стороне (наружной поверхности) воронки, известное техническое решение не обеспечивает защиту внутренней стороны (внутренней поверхности) воронки от образования наледи, что снижает эксплуатационную надежность конструкции, т.к. обледенение внутренней поверхности воронки может привести к образованию ледяных пробок, затруднению эксплуатации, деформации и разрушению воронки, следовательно, и к выходу из строя всей водосточной системы в целом. Следует отметить, что отгиб, выполненный с целью фиксации положения антиобледенительного покрытия на внешней стороне воронки, не обеспечивает противообледенительную защиту внутренней поверхности воронки.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении эксплуатационной надежности воронки наружной водосточной трубы за счет предотвращения обледенения как наружной, так и внутренней поверхности воронки.
Указанный технический результат достигается тем, что воронка выполнена из металла и содержит противообледенительное покрытие. Противообледенительное покрытие выполнено в виде полос, установленных по периметру верхнего края, вдоль верхней кромки воронки. По меньшей мере, одна полоса противообледенительного покрытия закреплена на наружной поверхности воронки. По меньшей мере, одна полоса противообледенительного покрытия закреплена на внутренней поверхности воронки. Ширина каждой полосы составляет не менее 15 мм. Противообледенительное покрытие выполнено из материала с адгезией ко льду меньше 0,5 МПа.
Для упрощения монтажа и повышения надежности закрепление полос противообледенительного покрытия может быть выполнено с помощью крепежных элементов.
Установка противообледенительного покрытия по периметру верхнего края (вдоль верхней кромки) воронки, как на внутренней поверхности, так и на наружной поверхности воронки, выполненного в виде полос шириной не менее 15 мм, из материала, обладающего адгезией ко льду менее 0,5 МПа, позволяет предотвратить обледенение не только наружной, но и внутренней поверхности воронки, что в свою очередь позволит избежать ледяных пробок в воронке водосточной трубы и выхода из строя водосточной системы в целом. Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение эксплуатационной надежности конструкции воронки.
На фиг. представлена воронка наружной водосточной трубы.
Воронка изготовлена из металлического сплава. Для изготовления водостоков зданий, в частности воронки, чаще всего применяется металлические сплавы, для которых характерна высокая адгезия ко льду, например, оцинкованная сталь, обладающая адгезией ко льду 0,77 МПа. В зимний период в условиях отрицательных температур при попадании воды (температура которой ниже 4°C) на поверхность воронки происходит ее обледенение - образование наледи. Высокая влажность воздуха также способствует образованию наледи.
На фиг. представлен пример выполнения воронки наружной водосточной трубы.
Воронка наружной водосточной трубы состоит из конической обечайки 1, к верхней части которой жестко закреплена цилиндрическая обечайка 2. Жесткое соединение деталей может быть выполнено, например, посредством точечной сварки. Коническая обечайка 1 в нижней части соединена через сливной патрубок с водосточной трубой.
По периметру верхнего края воронки (в приведенном примере - по периметру верхнего края цилиндрической обечайки 2) установлено противообледенительное покрытие. Противообледенительное покрытие выполнено из полосы 3, установленной на наружной поверхности воронки (в приведенном примере - на наружной поверхности цилиндрической обечайки 2), и полосы 4, установленной на внутренней поверхности воронки (в приведенном примере - на внутренней поверхности цилиндрической обечайки 2).
Результаты экспериментальных исследований, проведенных авторами, показали, что для предотвращения образования наледи на поверхности воронки ширина каждой полосы противобледенительного покрытия должна составлять не менее 15 мм и может быть установлена на расстоянии не более чем 3 мм от верхней кромки воронки.
Для исключения образования наледи противообледенительное покрытие выполняют из материала, имеющего адгезию ко льду менее 0,5 МПа. Примеры материалов, имеющих адгезию ко льду менее 0,5 МПа, приведены в журнале «Строительство и техногенная безопасность», выпуск 9, 2004 г., стр. 6, в качестве таких материалов могут быть использованы резина, тефлон, полистирол и другие. Покрытия с низкой адгезией ко льду не препятствуют льдообразованию, однако, вследствие низких значений критического поверхностного натяжения, не смачиваются или плохо смачиваются водой и поэтому слабо адгезируют со льдом. Применение таких материалов препятствует обледенению воронки.
Крепление полос 3 и 4 может быть выполнено с помощью крепежных элементов 5. Такое крепление обеспечивает высокую прочность соединения, что особенно важно в условиях возможных ударных ветровых нагрузок, при которых происходит функционирование наружных водосточных систем, а также простоту монтажа (крепления). В качестве крепежных элементов 5 могут быть использованы, например, заклепки, которые обеспечивают прочность установки и более точное повторение геометрии любой воронки.
Эксплуатация (работа) заявляемого технического решения осуществляется следующим образом.
В холодный период при отрицательных температурах окружающего воздуха на крышах зданий может образовываться талая вода, которая по водосточному желобу направляется к воронке водосточной трубы наружного водостока. Обледенение внутренней поверхности воронки водосточной трубы может привести к образованию ледяной пробки, при этом талая вода будет течь поверх водосточной трубы. Невозможность протекания воды через воронку в водосточную трубу может приводить к образованию мощных ледяных глыб и сосулек на наружной поверхности воронки водосточной трубы, а также на свесах кровли, что будет являться крайне опасным для пешеходов и транспорта.
При выполнении воронки согласно заявляемой полезной модели вода, образовавшаяся в результате таяния снежного покрова на кровле, или атмосферные осадки в виде снега попадают на противообледенительное покрытие - полосу 3, выполненную на наружной поверхности воронки, и полосу 4, выполненную на внутренней поверхности воронки. При контакте осадков с противообледенительным покрытием, выполненным из материала с адгезией ко льду менее 0,5 Мпа, не происходит слипания с покрытием, в результате чего обеспечивается защита как наружной, так и внутренней поверхности воронки от обледенения. Однако, как показывает практика, все-таки возможно нарастание незначительной наледи, удаление которой будет происходить самопроизвольно под действием внешних вибрационных нагрузок, например, ветровых, т.к. силы адгезии покрытия не достаточно для удержания наледи.
Таким образом, предлагаемая конструкция воронки, предназначенная для наружной водосточной трубы, обеспечивает повышение эксплуатационной надежности воронки, а также водосточной системы в целом за счет предотвращения обледенения как наружной, так и внутренней поверхности воронки.