Способ топления снега при уборке территории различными механизмами
METHOD OF SNOW MELTING DURING TERRITORY CLEANING BY VARIOUS MECHANISMS

Настоящее изобретение относится к способам для принудительного таяния снежно-ледяной массы в холодное время года, собранной различными транспортными средствами с городских улиц и дорог. Оно предназначено для использования в области коммунального хозяйства по переработке снега в талую воду за счет энергии струи воды, повышение энергетической составляющей снежно-ледяной массы гидравлическим насосом, температурного воздействия воды как рабочего тела, осуществляющего перевод воды из твердого состояния в жидкое.
Известен способ топления снега при вакуумной уборке территорий (RU 2516280 С2) заключающейся в том, что на движущейся в вакуумном транспортере снежно-ледяной поток, действует струя воды с одновременным разделением воздушного потока от снежно-водяной массы. Этот процесс становится возможным за счет придания вращательного движения снежно-водяному потоку в специальном устройстве для топления снега. В дальнейшем, снежно-водяная масса при необходимости пропускается через гидравлический насос, после чего в бак поступает уже талая вода.
Недостатком данного способа является то, что он работает только при вакуумной уборке снега, должно быть устройство для топления снега, мощность которого рассчитывается в зависимости от объема основного бака. Изготовление и монтаж его требует высокоточного оборудования и специально подготовленных специалистов. Скорость сбора снега напрямую зависит от скорости топления. Применять этот способ при оборудовании стационарных станций для топления снега проблематично. Топление при сборе снега путем смета и загрузки в бак ленточным транспортером исключается.
Известно устройство для переработки снега (RU 2268335 С2), заключающиеся в том, что на подвижную раму установлена конусовидная труба вокруг которой обернута «змеевидная» газовая горелка. В трубу с помощью загрузочного средства загружается снег, проходя через нагретую трубу, снег переходит в воду и самотеком сливается в транспортное средство.
Недостатком данного способа является то, что устройство имеет большие габариты, не предназначенные для работы на малых пространствах, возможность перерабатывать снежно-ледяную массу в воду посредством нагрева металлического конуса с применением газовой горелки до температуры необходимой для топления снежно-ледяной массы. Данное устройство не имеет камеры для сбора талой воды, что приводит к необходимости быстрой смены транспортного средства для перевозки воды или установка устройства на стационарное место.
Известен способ уборки и переработки снега (заявка на изобретение RU 2009141438 А), согласно которому переработку снега осуществляют в подогреваемых теплоносителем емкостях таяния снега с дальнейшим плавлением снега путем подачи реагента и использования горячего воздуха и горячей талой воды, нагрев которых осуществляется путем использования тепла выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания.
Недостатком данного способа является слишком малая тепловая энергия выхлопных газов, которые не способны нагреть достаточное количество воды и воздуха для эффективного топления снега в условиях отрицательных температур. Сложность в изготовлении бака, разделенного на несколько отсеков с проведением различных теплоносителей.
Наиболее близким по технической сущности является «Способ и устройство для уборки снега» (патент RU 2407855 С1), согласно которому уборку и переработку снега осуществляют непосредственно на месте уборки, снег загружают в смонтированную на самоходном транспортном средстве обогреваемую теплоизолированную емкость с загрузочным приспособлением, часть которой обогревают теплоносителем. Частичное топление снега происходит за счет ударного воздействия мощной струей талой воды, подаваемой из брандспойтов, через которую проходит смесь воздуха со снегом. Окончательная переработка снега в талую воду происходит на змеевике из труб прямоугольного профиля.
Недостатком данного способа и устройства является то, что данное устройство не предназначено для стационарной работы и может использоваться только в качестве комплекса с транспортным средством. Теряется мощность струи воды на взаимодействие с воздушной массой. Струя воды в среде вакуума, играет роль преграды, поток воздуха со снегом проходит по пути наименьшего сопротивления и взаимодействует с водой только на небольшом участке.
Задачей, на решение которой направлен данный способ является эффективное топление снега при любых климатических условиях с минимальными энергетическими затратами, как в движении, так и на стационарно оборудованных станциях, объем бака, где происходит топление и способ доставки снега в бак принципиального значения не имеет.
Данная задача решается за счет того, что уборку и переработку снега в виде его топления, можно осуществлять непосредственно на месте уборки, загружая снег вакуумным или механическим способом в теплоизолированную емкость, установленную на специальном транспортном средстве или автомобильном шасси, после топления вода сливается в ближайшие ливневые или канализационные колодцы, а возможно собранный снег транспортировать и загружать им стационарно размещенный бак для топления в местах слива воды в канализационные колодца или другие оборудованные под слив места, отличающийся тем, что топление снега происходит за счет энергии струи воды под давлением, которая через форсунки подается непосредственно на снег находящейся в баке, или в процессе загрузки снега в бак, образуя воду. Если этого недостаточно, в связи с внешними условиями от которых зависит плотность снега, наличие ледяных фракций, полученная водно-снежная смесь пропускается через гидравлический насос или насосы, на выходе которого или которых получаем воду.
В процессе перевода воды из твердого состояния в жидкое, которое далее будем называть топлением, используются две аксиомы: 1. Энергии струи воды в ее объемном выражении должно быть достаточно для топления единицы объема снега. 2. Кристаллы льда разрушаются при давлении 10 атмосфер и менее. Показатели в пунктах 1 и 2 являются табличными и взяты за основу в этом способе.
Первоначально топление снега происходит за счет энергии струи воды под давлением, вода из форсунок, подается непосредственно на снежную массу в баке или на снег в процессе его загрузки в бак, где и происходит топление. Вода, при помощи насоса №1, поступает в универсальный бак через форсунки, расположенные в форсуночном устройстве, форсунки могут быть как подвижные, так и стационарно закрепленные, вода воздействует на снежно-ледяную массу под давлением, превышающим атмосферное. Включение форсунок возможно как одновременно, так и поочередно, в зависимости от объема снега в баке. Оставшаяся после этого воздействия смесь воды и твердых частиц снега-льда попадает в насос высокого давления №2, Фиг. №1, или насос №1, фиг. №2а, 2б, где происходит увеличение давления за счет динамического воздействия узлов насоса на кристаллическую решетку воды и снега, в результате кристаллы снега разрушаются, образуется вода только в жидком состоянии.
При использовании одного насоса, как показано на Фиг. №2а. 2б, на поверхности воды создается водяной поток, форму поверхности которого определяет конфигурация форсунок. Основная часть струи этого потока находится над поверхностью воды и является основным рабочим телом, взаимодействующим со снегом, подающимся дозированным устройством или воздушным транспортером на этот поток. Полученная снежно-водная масса поступает через сетчатый фильтр п. 19 Фиг. №2а, 2б, в рабочую камеру насоса, откуда полученная вода подается опять на форсунки. Таким образом, насос работает в замкнутом цикле, а вода, полученная от топления, либо сливается из бака, как показано на Фиг. №2б п. 14, или просто повышает общий уровень воды в баке, где форсунки Фиг. №2а п. 6 и входной патрубок насоса установлены на плавающей платформе Фиг. №2а п. 15.
Сетки, выполняющие роль фильтров и направляющие крупный мусор на дно бака, установлены под наклоном перед заборными патрубками насосов.
Гидравлические насосы №1 и №2 могут работать как одновременно, так и поочередно. Вначале насос №1 создает необходимое количество воды, а затем насос №2 превращает водно-снежную смесь в воду, а для повышения эффективности и скорости топления насосом №2, воде может придаваться вращение, за счет которого нерастопленный снег, находящийся на поверхности, быстрее попадает в заборное устройство насоса №2.
Применение нескольких насосов используется для топления большого количества снега в единицу времени и позволяет разделять насосы, на те, которые работают на обеспечение водой форсунок и те, которые перерабатывают водно-снежную массу в однородный водяной поток.
При температуре окружающей среды близких к 0 градусов по Цельсию, а также в случаях плавления снега имеющего низкую плотность, достаточно использовать только возможности насоса №1, так как в этих случаях энергии струи воды для полного топления достаточно, и вода в насос поступает уже только в жидком виде.
Топление возможно, как при наличие воздушного потока в баке с давлением отличного от атмосферного, так и без него.
Снежно-ледяная масса в процессе топления может механическим способом перемещаться, а может быть неподвижна, так как могут двигаться форсунки для повышения эффекта топления, можно одновременно вращать снежную массу и приводить в движение форсунки.
Насосы высокого давления при работе по замкнутому циклу и пропуская воду под давлением через форсунки в бак, приводят к резкому изменению скорости и давления в потоке воды, что повышает температуру воды в баке, улучшая процесс топления снега и исключая необходимость подогрева воды сторонними подогревателями в процессе работы насоса или насосов, описанный процесс соответствует принципу работы статического кавитационного теплогенератора.
Первоначальная подача воды в систему для работы насоса №1 происходит из отдельной емкости с талой подогретой водой или дополнительного отсека в основном баке, где происходит ее автономный подогрев, а при окончании работы слив.
Предлагаемый способ топления снега при уборке территорий обеспечивает экономический эффект и может быть использован в области коммунального хозяйства для топления снега в холодный период времени. Особенно он эффективен при уборке внутридворовых территорий, детских площадок, торговых комплексов, когда снег некуда складировать и необходимо перерабатывать большое количество снега в талую воду с минимальными затратами. Наряду с этим может использоваться в районах Крайнего Севера для получения воды из снега для бытовых нужд.
На Фигурах №1, Фигурах №2а, 2б, изображен принцип работы устройства для топления снега: 1 - насос №1;
2 - насос №2;
3 - бак для талой воды и снега;
4 - окно для загрузки снега вакуумным способом, входной патрубок;
5 - крышка бака для загрузки снега и доступа в бак;
6 - форсуночное устройство;
7 - бак с теплой водой;
8 - универсальный автономный подогреватель;
9 - кран подачи воды в дополнительный бак;
10 - кран полного слива воды из бака;
11 - кран для слива воды получившейся из снега;
12 - решетка-сетка разделяющая загруженный снег от воды для топления;
13 - поплавки удерживающие плавающую платформу на поверхности воды;
14 - сливной патрубок определяющий уровень воды в баке;
15 - входной патрубок насоса на плавающей платформе;
16 - стационарный входной патрубок насоса;
17 - устройство дозированной подачи снега;
18 - устройство для вакуумной подачи снега, выходной патрубок;
19 - Направляющая решетка-фильтр.