УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ СОСУЛЕК
DEVICE TO REMOVE ICICLES

Изобретение относится к строительству крыш жилых и производственных зданий, имеющих наклонные плоскости кровли и водосточные трубы с водосборными воронками, примыкающими к водоотводящим лоткам, исключающие опасность схода с крыши снега и льда, а также образования сосулек крупных размеров.
Известны устройства для предотвращения обледенения крыш зданий и сооружений, содержащие наклонные плоскости кровли и водосточные трубы с водосборными воронками, примыкающими к водоотводным лоткам /см., например, патент РФ на полезную модель №42559, кл. Е04D 13/064 [1]; патент США 3344561, кл. 52-11, опубл. 1967 [2]; патент Франции №1268522, кл. Е04С, опубл. 1962 г. [3]; а.с. СССР №750013, кл. Е04D 13/02, 1977 г. [4]/.
Недостатками известных устройств, обеспечивающих интенсивный сток по трубам с воронками талой воды с крыши, является невозможность удаления сосулек с наружнего края кровли и карнизов, образующихся за счет неизбежного частичного проникновения на последние со скатов кровли талой воды.
Известны также устройства для удаления снега, льда и сосулек с краев кровли, включающие выступающую за кромку кровли или карниза упругую полосу, соединенную либо с пространственным кинематическим механизмом с гибкими сбивающими органами и мотором-редуктором /см. патент на полезную модель РФ №104589, кл. Е04D 13/076, 2010 [5]/, либо с источником механических колебаний, выполненным в виде закрепленного на здании вала с электродвигателем и эксцентриками /см. патент РФ на полезную модель №110790, кл. E04D 13/076, 2010 [6]; патент РФ на полезную модель №108466, кл. E04D 13/076, 2011 [7]/, либо с источником механических импульсов и вибраций в виде передвижного вибратора, соединенного с вибропроводом, состоящим из набора горизонтальных и вертикальных металлических стержней /см. патент РФ на полезную модель №110789, кл. E04D 13/054, 2010 [8]/, либо с источниками механических импульсов, взаимодействующих с волноводами, выполненными из профильных конструкций, закрепленных с напуском относительно кромки кровли /см. патент РФ на полезную модель №90450, кл. Е01С 11/24, 2009 [9]/.
Недостатками всех известных устройств является предельная сложность конструкции вследствие необходимости использования специальных виброимпульсных возбудителей, вибропроводов и волноводов, кинематических исполнительных механизмов, значительные энергозатраты, низкие эксплуатационные характеристики устройства из-за отсутствия возможности полной автоматизации процесса удаления сосулек, наледи и снега с краев кровли здания, причем на начальной стадии их образования без создания опасности для расположенных внизу людей и объектов.
Кроме того, известны устройства для удаления сосулек с карнизов крыш с водосточными трубами с воронками, закрепленные на стене здания под карнизом крыши, состоящие из элемента, режущего сосульки и связанного с тягой, приводящей режущий элемент в движение, при этом режущий элемент выполнен из гибкого материала, распространяющегося на всю длину карниза и прикрепленного по его краям к водосборным воронкам с помощью насадки, а тяга выведена для управления на землю или крышу /см. патент РФ на полезную модель №109175, кл. Е04D 13/076, 2011 [10]/.
Недостатком данного устройства является ручной характер процесса при полном отсутствии автоматизации и возможности удаления сосулек на начальной стадии их образования.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является устройство для удаления сосулек с карнизов крыш зданий, содержащее закрепляемую под карнизом и распространяемую на всю его длину систему объединенных в единую конструкцию и установленных на общей оси n единичных устройств по числу n нарастающих сосулек в зоне их образования, каждое из которых содержит чашу для талой воды, соединенную со стреловидным сбивающим органом и противовесом, упруго соединенным с установленным на стене спусковым механизмом Г-образной формы с возможностью пружинящего замыкания и размыкания конструкции и автоматического удаления из чаши замерзшей талой воды /см. патент РФ на полезную модель №104954 U1, кл. Е04D 13/076, 2001 г., [11]/, и принятое за прототип.
Недостатками устройства-прототипа являются предельная сложность конструкции, низкие надежность и эффективность удаления сосулек с карнизов крыши. Это обусловлено тем, что при низкой интенсивности стока талой воды по длине карниза для уменьшения времени срабатывания из-за опасности замерзания воды в чашах, обеспечения необходимого усилия удара и удаления замерзшей воды из чаш устройство снабжено значительным, соизмеримым с числом сосулек, количеством подвижных элементов, чаш, сбивающих органов, противовесов, пружинных спусковых механизмов и т.п. В крышах зданий, снабженных водосточными трубами с воронками, где по всей длине карниза, кроме зон расположения воронок, интенсивность стока талой воды вообще предельно уменьшается, указанные выше недостатки усугубляются и приводят к абсолютной нецелесообразности использования устройства-прототипа.
Сущность изобретения заключается в создании устройства для удаления сосулек с карнизов конкретно для крыш зданий, снабженных водосточными трубами с водосборными воронками, основанного на размещении автоматического механизма привода сбивающего органа, работающего от веса стекающей с крыши талой воды, непосредственно в полости водосборных воронок водосточных труб.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для удаления сосулек с карнизов крыш зданий, снабженных установленными по краям здания водосточными трубами с водосборными воронками, содержащем чаши для талой воды, выполненные с возможностью равновесного состояния, опрокидывания и возвращения в исходное равновесное состояние, соединенные со сбивающим органом и противовесом, особенность заключается в том, что сбивающий орган выполнен в виде вала с П-образным коленчатым изгибом, размещенным под карнизом по всей его длине в зоне образования сосулек, и с прямыми крайними участками, прикрепленными по краям карниза к водосборным воронкам с возможностью свободного вращения и осевой фиксации в последних с помощью двух жестко насаженных на каждый из указанных участков фторопластовых втулок, свободно вставленных с противоположных сторон в соосные сквозные поперечные отверстия в стенках водосборной воронки, а каждая из чаш для талой воды выполнена из гидрофобного материала, размещена внутри воронки в поперечной ей плоскости и прикреплена вместе с противовесом консольно и перпендикулярно к проходящему сквозь воронку участку вала по разные от него стороны.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где схематично показано предлагаемое устройство на виде на здание спереди на фиг.1 и на виде справа на фиг.2 /увеличено; без боковой стенки воронки/.
Устройство для удаления сосулек 1, а также свисающего с наружнего края карниза 2 слоя 3 снега и льда, размещено на стене 4 здания 5 под карнизом 2 крыши 6 с наклонными скатами, снабженной установленными по краям здания 5 водосточными трубами 7 с водосборными воронками 8, примыкающими к водоотводящим лоткам по краю карниза 2 /на рисунках лоток не показан/. При этом устройство для удаления сосулек 1 состоит из сбивающего органа, выполненного в виде вала с П-образным коленчатым изгибом 9, размещенным под карнизом 2 по всей его длине в зоне образования сосулек 1 и проходящим при поворотах вала непосредственно под внешним краем карниза 2, и с прямыми крайними участками 10, прикрепленными по краям карниза 2 к водосборным воронкам 8 с возможностью свободного вращения и осевой фиксации в последних. Для этого на каждый из указанных участков 10 вала жестко насажены по две фторопластовые втулки 11 /плотно надеты на участки 10 вала и зафиксированы клеем/, свободно вставленные с противоположных сторон в соосные сквозные поперечные отверстия 12 в стенках водосборной воронки 8. При этом осевая фиксация вала 9, 10 в отверстиях 12 воронки 8 осуществлена с помощью выполненных на втулках 11 кольцевых буртиков 13 с обеих сторон воронки 8, предотвращающих выпадение вала 9, 10. Выполнение втулок 11 из фторопласта - материала с наиболее ярко выраженными гидрофобными свойствами - исключает опасность примерзания втулок 11 к краям отверстий 12. Приводной механизм для создания периодических крутильных колебаний сбивающего органа - вала 9, 10 со втулками 11 в отверстиях 12 водосборных воронок 8 - представляет собой две чаши 14 для талой воды, выполненные из гидрофобного материала и размещенные по одной внутри каждой из воронок 8 в поперечной ее плоскости с обращенной вверх полостью и возможностью равновесного состояния, опрокидывания и возвращения в исходное равновесное состояние, причем каждая из чаш 14 снабжена собственным противовесом и прикреплена вместе с ним консольно и перпендикулярно к проходящему сквозь воронку 8 участку 10 вала по разные от него стороны. Чаши 14 выполнены из легкого металлического сплава типа дуралюминия с внутренним резиновым /гидрофобным/ покрытием. Функции консоли для крепления чаши 14 к участку 10 вала внутри воронки 8 выполняет жесткая ручка 15 чаши 14. Противовес выполнен в виде также прикрепленного к участку 10 вала соосно с ручкой 15, но по другую сторону от участка 10 вала, резьбового стержня 16 и навернутой на него гайки 17.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
При температурах окружающей среды в диапазоне -2°C÷+2°C максимально интенсивного сосулькообразования талая вода с крыши 6 по наклонным плоскостям, карнизу 2 и водоотводным лоткам интенсивно стекает в водосборные воронки 8 и из них в водосточные трубы 7. На фиг.2 сплошными линиями показано положение сбивающего органа с приводным механизмом в исходном состоянии, когда пустая чаша 14 и участок вала 9 с П-образным коленчатым изгибом, отогнутым наружу от края карниза 2, то есть из зоны образования сосулек 1, уравновешены в этом положении противовесом 16, 17, причем чаша 14 горизонтальна. Соответственно, пунктирными линиями показано одно из рабочих положений сбивающего органа с приводным механизмом, когда под действием заполняющей чашу 14 талой воды 18, стекающей в воронку 8, вышеуказанное состояние равновесия нарушается, чаша 14 движется вниз, система 9÷18 разворачивается по часовой стрелке на фиг.2, а верхняя, параллельная карнизу 2 часть П-образного изгиба 9 вала, входит в зону образования сосулек 1 и срезает их вместе со свисающим вниз слоем 3 снега и льда практически под основание. При дальнейшем движении чаши 14 вниз из-за ее перекоса талая вода 18 выливается, под действием противовеса 16, 17 система возвращается в исходное состояние, и П-образный изгиб 9 вала опять проходит зону образования сосулек 1, но уже в обратном направлении. В результате во все время стекания с крыши 6 талой воды будут происходить автоматические и периодические крутильные колебания системы, и, соответственно, проходы сбивающего органа 9 зоны образования сосулек 1 в прямом и обратном направлениях. Это не дает возможности сосулькам 1 вырасти до значительных размеров и обеспечивает их автоматическое удаление уже на стадии формирования без создания опасности для расположенных внизу людей и объектов. Поэтому со стороны сбивающего органа к сосулькам 1 не должны прикладываться значительные усилия, и, соответственно, нет необходимости создания значительных вращающих моментов и угловых скоростей колебаний. Здесь достаточно создания плавных и реверсивных, но периодических колебаний сбивающего органа под действием неуравновешенной массы стекающей с крыши талой воды. Устройство работает абсолютно автономно и полностью без участия человека, имеет сравнительно простую и надежную конструкцию, позволяет полностью автоматизировать процесс, полностью исключить затраты электроэнергии и освободиться от человеческих трудозатрат. Замена системы n размещенных по всей длине карниза 2 чаш 14 с таким же количеством противовесов, соответствующих примерно числу возможного образования сосулек 1, двумя чашами 14, установленными в воронках, и одним сбивающим органом, а также исключение пружинных замыкающих-размыкающих механизмов, позволяет резко упростить конструкцию устройства и повысить его надежность. Размещение чаш 14 для талой воды в воронках 3 в зоне интенсивного стока талой воды позволяет значительно повысить эффективность работы устройства за счет резкого увеличения вращающего момента и, опять же, надежность устройства вследствие значительного уменьшения вероятности замерзания воды на подвижных элементах. Выполнение наиболее опасных с точки зрения обмерзания элементов и узлов из гидрофобных материалов позволяет дополнительно повысить надежность устройства.