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

Изобретение относится к вопросам обслуживания жилищно-коммунального хозяйства, а конкретно - к уборке территории, очистке крыш от снега и т.п.
Известно антиобледенительное устройство для крыш, содержащее закрепленный по контакту с краем крыши и расположенный на ее участке или по периметру с образованием замкнутого контура нагревательный элемент трубчатой формы с вытяжными отверстиями, соединенный с транспортными воздуховодами, воздухозаборные 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 энергетические затраты, довольно серьезное усложнение конструкции крыши, возможность использования только в критических случаях.
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. Е01Н 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 формирования 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 положения 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 биметаллических пластин в упругой оболочке, подключенных концами к источнику электропитания /см. патент PФ на изобретение №2193933, кл. В08В 7/02; В64В 15/16, 2000 [4]/, и принятое за прототип.
Недостатками устройства-прототипа являются высокие энергозатраты за счет необходимости создания значительных силовых нагрузок на биметаллических пластинах 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 простого и экономичного устройства для удаления сосулек с карниза крыши здания, обеспечивающего с помощью релейных биметаллических элементов, работающих в импульсных ударных режимах с принципиально отличным от известных конструкций динамическим характером воздействия на несущую сосульки поверхность, значительную эффективность обрушения сосулек при сравнительно малых статических силовых нагрузках на биметаллический элемент и минимальное потребление электрической энергии.
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, включающем разрушающий блок, выполненный в виде биметаллического элемента, и механизм нагрева и крепления последнего, подключенный к источнику электропитания, особенность заключается в том, что к карнизу крыши сверху или снизу внахлестку прикреплена параллельная его кромке и выступающая за нее наружу упругая полоса, разрушающий блок представляет собой полусферическую хлопающую биметаллическую мембрану, механизм нагрева и крепления мембраны выполнен в виде низкого металлического стакана, к краю которого при помощи резьбовой втулки прижата по наружному контуру хлопающая мембрана с обращенным наружу стакана активным слоем, а на дне стакана вблизи хлопающей мембраны установлен дисковый теплоэнергонагреватель /ТЭН/ в изолирующем корпусе, при этом стакан своей верхней частью прикреплен снизу к выступающему наружу участку полосы с обеспечением регулируемого ударного контакта последней с поверхностью хлопающей мембраны.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на общем виде с продольным разрезом схематично изображено предлагаемое устройство.
1
2
-6
-6
Устройство для удаления сосулек 1 с карниза 2 крыши 3 здания 4 включает разрушающий блок, выполненный в виде биметаллического элемента 5, и механизм нагрева и крепления последнего, подключенный к источнику электропитания /не показан/. При этом к карнизу 2 крыши 3 сверху или снизу /в данном варианте конструкции сверху/ внахлестку прикреплена параллельно его кромке и выступающая за нее наружу карниза 2 упругая полоса 6 из металла или толстого пластика, способная выдержать слой мокрого снега сверху /при необходимости для повышения изгибной жесткости полоса 6 может быть подперта специальным откосом/. Место крепления полосы 6 /сверху или снизу карниза 2/ определяется типом крыши 3, наличием свободного места под карнизом 2 и т.п. В крышах 3 без карниза 2 полоса 6 крепится сверху непосредственно по краю крыши 3. Иногда в конструкциях крыш 3 карниз 2 уже выполнен упругим, тогда необходимость в дополнительной полосе отпадает и для крепления предлагаемого устройства используется готовая конструкция крыши 3. Разрушающий блок представляет собой полусферическую хлопающую биметаллическую мембрану 5, а механизм нагрева и крепления последней выполнен в виде низкого металлического срезанного стакана 7, к краю которого с помощью резьбовой втулки 8, навернутой на участок резьбы, выполненной сверху втулки 8 на наружной поверхности края стакана 7, прижата по наружному контуру хлопающая мембрана 5 с обращенным наружу стакана 7 активным слоем. На чертеже хлопающая мембрана 5 показана в состоянии после прямого рабочего хлопка. Такая ориентация слоев мембраны 5 обеспечивает максимальную амплитуду хлопка от нейтрального положения мембраны 5 в направлении наружу из стакана 7. Активный слой биметаллического элемента 5 выполнен из маломагнитной стали с коэффициентом линейного расширения α=/18÷20/·101/°C, пассивный слой из инвара ЭН 36 С α,=1·101/°C. Подобные хлопающие мембраны широко применяются в приборостроении в качестве температурных реле и серийно выпускаются с различными диаметрами, амплитудами хлопка, диапазонами температур срабатывания и т.п. Резьбовая втулка 8 имеет внутренний кольцевой выступ 9 для прижатия хлопающей мембраны 5 к краю стакана 7 и наружной кольцевой выступ 10 с выполненными в нем отверстиями 11. На дне стакана 7 вблизи хлопающей мембраны 5 при ее положении после нерабочего обратного хлопка /на чертеже показано пунктиром/ установлен дисковый теплоэнергонагревательный элемент /ТЭН/ 12 в изолированном корпусе, подключенный проводами 13, пропущенными через отверстие 14 в дне стакана 7, к источнику электропитания. Конструкции ТЭНов подобного типа выпускаются серийно различной мощности, конфигурации, температуры нагрева, типа изоляции корпуса и т.п. При этом стакан 7 своей верхней частью прикреплен болтами 15, вставленными в отверстия 11, снизу к выступающему наружу участку полосы 6 с обеспечением регулируемого ударного контакта последней с верхней рабочей поверхностью хлопающей мембраны 5. Регулировка заданной величины ударного контакта /для максимальной эффективности удара мембрана 5 после хлопка должна не просто касаться снизу поверхности полосы 6, а доставать до полосы 6 перед последней фазой ударного импульса в момент достижения мембраной 5 максимальной скорости/ обеспечивается введением между выступом 10 втулки 8 и полосой 6 регулировочных кольцевых шайб 16 с отверстиями для прохождения болтов 15. Протяженные полосы 6 могут быть установлены встык рядом друг с другом по всему периметру крыши 3 либо только на опасных участках: над тротуаром, местами скоплений людей, транспорта и т.п. При этом каждая из полос 6 оснащена отдельным вышеописанным ударным устройством. Все устройства подключены к единому источнику электропитания и соединены через пульт включения в ударный режим определенной полосы 6 с наличием на ней сосулек 1 /на чертеже пульт не показан, так как такие устройства элементарны и общеизвестны/.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
При подключении с помощью пульта источника электропитания к заданному ударному устройству включается соответствующий ТЭН 12, мембрана 5 при нагреве до температуры порядка 100÷120° /при указанных выше материалах активного и пассивного слоев/ хлопком переходит из нижнего показанного пунктиром устойчивого нерабочего исходного состояния в верхнее устойчивое рабочее состояние. Хлопок сопровождается интенсивным ударом верхней поверхности хлопающей мембраны 5 по упругой полосе 6 и вызывает обрушение сосулек 1. За несколько секунд удаленная от ТЭНа мембрана 5 частично охлаждается и скачком переходит обратно в исходное устойчивое состояние, опять за несколько секунд нагревается, опять хлопок и т.д. Процесс продолжается до полного обрушения сосулек 1 с данной полосы 6, после чего источник электропитания отключается. Пульт позволяет подключать к источнику одновременно все ударные устройства по всему периметру крыши 3. Более того, при медленном остывании хлопающей мембраны 5 /при сравнительно теплой погоде/ и, соответственно, затяжке времени ее обратного хлопка с целью ускорения процесса и увеличения частоты хлопков пульт переводит источник электропитания на работу в импульсном режиме: периодическое включение ТЭНа, сразу нагрев и прямой хлопок мембраны, выключение ТЭНа, быстрое остывание, обратный хлопок, новое включение ТЭНа, прямой хлопок и т.д.
Предложенное устройство отличается предельной простотой, высокой эффективностью, широкими функциональными возможностями, минимальным расходом электроэнергии. За счет простоты процесса удаления сосулек устройство может использоваться не в критических случаях, а периодически по мере образования сосулек, предотвращая сам процесс их зарождения. За счет обрушивания сосулек в динамическом режиме колебаний несущего сосульки основания резко снижаются энергозатраты, исключается необходимость создания биметаллом значительных силовых статических нагрузок.