УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ СОСУЛЕК С КАРНИЗА КРЫШИ ЗДАНИЯ
DEVICE TO REMOVE ICICLES FROM BUILDING ROOF CORNICE

Изобретение относится к проблемам обслуживания жилищно-коммунального хозяйства, конкретно к уборке территории, очистке крыши от снега и т.п.
Известно антиобледенительное устройство для крыши, содержащее закрепленный по контакту с краем крыши и расположенный на ее участке или по периметру с образованием замкнутого контура нагревательный трубчатый элемент с вытяжными отверстиями, соединенными с транспортными воздуховодами, воздухозаборники, концы которых размещены в вентиляционных каналах здания ниже вытяжных отверстий (см. патент РФ на изобретение №2340746, кл. E04D 13/076, 2006 [1]).
Недостатками известного устройства являются значительные энергозатраты, серьезное усложнение конструкции крыши.
Известен также обрушитель сосулек на автомобильном ходу, состоящий из телескопической трубы, смонтированной с блоками управления на шасси автомобиля, на верхнем конце которой размещен на подшипниковой опоре электродвигатель, на валу которого укреплен конический лепестковый обрушиватель, а внутри трубы установлен втягивающий трос-кабель как для втягивания трубы, так и для передачи электропитания, соединенный с системой управления и блоком электропитания (см. патент РФ на изобретение №2187595, кл. E01H 5/00, 2001 [2]).
Недостатками данного устройства являются предельная сложность конструкции, возможность его использования не систематически по мере образования сосулек, а только в критических случаях, невозможность предотвращения самого процесса образования сосулек, а только их устранение после появления.
Кроме того, известно устройство для удаления сосулек по периметру кровли зданий, включающее черенок с ручками и наконечником и нож, при этом наконечник снабжен подкосом и якорем, закрепленным оттяжками к парапетному ограждению, нож выполнен с консолью, закрепленной на наконечнике, якорь представляет собой изогнутую полосу из водостойкого материала, расположенную на кровле, причем наконечник, подкос и консоль соединены между собой с возможностью изменения ножа (см. патент РФ на изобретение №2194137, кл. E04D 13/076, 2001 [3]).
Недостатками данного устройства являются сложность конструкции, трудоемкость и опасность эксплуатации, низкая эффективность, ограниченные функциональные возможности, что обусловлено ручным характером процесса, необходимостью подъема человека на крышу и его движения в процессе работы вдоль края крыши.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является устройство для разрушения льда, включающее разрушающий блок, выполненный в виде двух биметаллических пластин в упругой оболочке, соединенных с источником электропитания (см. патент РФ на изобретение №2193933, кл. В08В 7/02, B64D 15/16, 2000 [4]), принятое за прототип.
Недостатками устройства-прототипа являются высокие энергозатраты за счет необходимости создания значительных силовых нагрузок на биметаллические пластины при их использовании для разрушения сплошного слоя льда путем его вспучивания снизу, ограниченные функциональные возможности вследствие низкой эффективности использования известной конструкции для удаления сосулек из-за малых перемещений биметаллических пластин.
Сущность изобретения заключается в создании предельно простого, эффективного и экономичного устройства для удаления сосулек с карниза крыши здания, обеспечивающего оптимальное преобразование малых температурных изгибных деформаций биметаллических пластин в крутильные перемещения ножа со значительными углами поворота, полностью перекрывающими зоны возможного образования сосулек при минимальных статических силовых нагрузках на биметаллы и минимальном потреблении электроэнергии.
Технический результат - снижение энергозатрат, повышение эффективности устройства и расширение его функциональных возможностей.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для удаления сосулек с карниза крыши здания, содержащем две биметаллические пластины, соединенные с источником электропитания, особенность заключается в том, что биметаллические пластины закреплены консольно друг под другом на стене здания непосредственно под карнизом так, что активные слои пластин обращены внутрь друг к другу и разделены зазором, при этом устройство снабжено плоским протяженным обоюдоострым ножом, размещенным в горизонтальной плоскости в зазоре между биметаллическими пластинами и упруго закрепленным на последних одним из концов с помощью двух отрезков толстых стальных струн, закрученных в противоположные стороны и прикрепленных концами через механизм регулировки натяга к соседним плоскостям биметаллических пластин и ножа.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где схематично на фиг.1 показано предлагаемое устройство на виде сбоку; на фиг.2 - то же устройство на виде сверху.
Устройство для удаления сосулек 1 с карниза 2 крыши 3 здания содержит две биметаллические пластины 4, 5, соединенные с источником электропитания (на чертежах источник электропитания и соединительные провода для подключения к нему концов биметаллических пластин 4, 5 не показаны). Биметаллические пластины 4, 5 закреплены консольно друг под другом на стене 6 здания непосредственно под карнизом 2 перпендикулярно стене 6 с помощью специальных кронштейнов 7 так, что активные слои 8, 9 пластин 4, 5 обращены внутрь друг к другу и разделены зазором. При этом устройство снабжено плоским протяженным обоюдоострым ножом 10, размещенным в горизонтальной плоскости в зазоре между биметаллическими пластинами 4, 5 и упруго закрепленным на последних одним из концов с помощью двух отрезков 11, 12 толстых стальных струн, закрученных в противоположные стороны и прикрепленных концами через механизм регулировки натяга к соседним плоскостям биметаллических пластин 4, 5 и ножа 10. Механизм регулировки натяга и угла исходной закрутки отрезков 11, 12 струн в противоположные стороны выполнен в виде резьбовой шпильки 13, запрессованной на одном из концов ножа 10, и двух втулок 14, 15 с внутренними резьбовыми отверстиями, навернутыми на шпильку 13 с двух сторон. Верхний на фиг.1 отрезок 11 струны прикреплен (припаян) своими концами соответственно к нижней плоскости верхней пластины 4 и верхнему торцу втулки 14, а нижний отрезок 12 струны - к верхней плоскости нижней пластины 5 и нижнему торцу втулки 15. В исходном состоянии устройства втулки 14, 15 наворачиваются с разных сторон на резьбовую шпильку 13, закручивая тем самым отрезки струн 11, 12 в противоположные стороны до тех пор, пока нож 10 не займет равновесное положение, показанное сплошными линиями на фиг.2, с упором свободного конца справа в стену 6. Длина ножа 10 выбрана такой, чтобы при его повороте свободный конец ножа (см. фиг.1) выходил наружу за пределы кромки карниза 2, что позволяет ножу 10 полностью перекрыть зону возможного образования сосулек 1 под карнизом 2.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
1
2
-6
-6
При включении источника электропитания, соединенного с биметаллическими пластинами 4, 5, последние в течение нескольких секунд нагреваются, их активные слои 8, 9 деформируются с удлинением своего тела по сравнению с пассивными слоями, в результате чего происходит изгиб пластин 4, 5 в направлении друг от друга (см. пунктирное положение на фиг.1). При таком изгибе происходит растяжение концов закрученных в противоположные стороны струн 11, 12, приводящее к резкому повороту ножа 10 в положение, показанное пунктиром на фиг.2, и, соответственно, к срезу ножом 10 всех сосулек 1 в зоне разворота ножа 10. Выключение источника электропитания и остывание биметаллических пластин 4, 5 опять в течение нескольких секунд приводит к обратному повороту ножа 10 в исходное положение и срезание другой его также заточенной кромкой сосулек 1, не срезанных при прямом ходе. Необходимый угол поворота ножа 10 обеспечивается заданными жесткостными параметрами биметаллических пластин 4, 5, температурой их нагрева, исходной жесткостью (натягом) и углом исходной закрутки струн 11, 12, осевым зазором (расстоянием по вертикали) между пластинами 4, 5 и т.д. На практике эффект подобной раскрутки скрученных в противоположные стороны струн при растяжении-сжатии их свободных концов можно проиллюстрировать путем закрепления конца палки между двумя скрученными веревками и растяжения концов веревок, приводящих к интенсивному вращению палки. На данном эффекте основана работа микаторов, микрокаторов - приборов для измерения малых линейных перемещений, преобразуемых в многооборотные крутильные перемещения закрученных струн со стрелкой. Расположение активных слоев 8, 9 биметаллических пластин 4, 5 с обращением внутрь друг к другу обеспечивает именно растяжение концов исходно закрученных струн 11, 12, что по сравнению со сближением этих концов обеспечивает более резкое нарастание вращающего момента в начале поворота (в данном случае при полуобороте). На фиг.1 устройство с целью лучшей наглядности растянуто по вертикали, в действительности же зазор между пластинами 4, 5 довольно мал (порядка 3-4 см), то есть нож 10 обеспечивает срез сосулек 1 очень близко к их основанию на карнизе 2. В устройстве описан только один узел, состоящий из двух пластин 4, 5 и одного ножа 10, длину которого целесообразно выбирать порядка 1-2 м. При необходимости такие узлы могут быть установлены вблизи друг друга по периметру крыши 3 для перекрытия всех опасных участков карниза 2 (над местами скопления людей, машин, тротуарами и т.п.). При этом все такие узлы подключены к одному источнику электропитания через специальный пульт, позволяющий независимо подключить любой узел, расположенный в данный момент в зоне образования сосулек 1, либо все узлы одновременно. Активные слои биметаллических пластин 4, 5 выполнены из маломагнитной стали с коэффициентом линейного расширения α=(18-20)·10 1/С, пассивные слои из инвара ЭН 36 с α=1·10 1/С.
Предложенное устройство имеет предельно простую конструкцию, характеризующуюся высокой эффективностью, простотой эксплуатации, широкими функциональными возможностями и минимальным расходом электроэнергии. Устройство исключает необходимость подъема человека на крышу здания, применения специальных сложных транспортных и электромеханических средств и т.д. Устройство позволяет преобразовать минимальные изгибные деформации биметаллических пластин в значительные углы поворота. Поэтому, даже естественное изменение температуры окружающей среды (солнце, день-ночь и т.п.) можно использовать для возникновения определенных углов поворота ножа (дребезг). Такие малые углы поворота не позволят срезать толстые сосульки, однако, во-первых, затрудняют процесс их образования, а во-вторых, мешают обмерзанию устройства. Последнее явление все равно устраняется при включении источника электропитания, однако использование дребезга от колебания естественных температур позволяет сэкономить затраты электроэнергии.