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

Изобретение относится к обслуживанию жилищно-коммунального хозяйства, а конкретно к очистке крыш зданий от снега и льда.
Известно устройство для удаления сосулек по периметру крыши здания, включающее черенок с ручками и наконечником и нож, при этом наконечник снабжен подкосом и якорем, прикрепленным оттяжками к парапетному ограждению, нож выполнен с консолью, закрепленной на наконечнике, а 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 [1]).
Недостатками известного устройства являются предельная сложность конструкции и процесс ее эксплуатации, обусловленные необходимостью работы человека непосредственно на крыше здания, низкая эффективность, ограниченные определенными типами зданий и крыш области применения.
Известно также антиобледенительное устройство для крыш, содержащее прикрепленный к козырьку крыши вдоль его кромки на участке с повышенной опасностью образования сосулек нагревательный элемент с вытяжными отверстиями, соединенными 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 [2]).
Недостатками данного устройства являются значительные энергозатраты на нагрев, объясняемые нагревом участка крыши, труб и т.п., серьезное усложнение конструкции крыши, сравнительно низкая эффективность, узкие возможности применения, ограниченные специальной архитектурой зданий и крыш.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является устройство для удаления сосулек с крыши здания, содержащее подключенный по концам к источнику электрического сигнала упругий изолированный стальной провод, закрепленный непосредственно по кромке крыши и согнутый через определенное шаговое расстояние с образованием вертикально свисающих вниз узких петель, при этом горизонтальные участки провода между петлями частично удалены и заменены пластинками с эффектом термомеханической памяти формы при порогах срабатывания, лежащих в диапазоне температур наиболее активного сосулькообразования (см. патент РФ на изобретение №2470125, кл. E04D 13/076, 2010 [3]), и принятое за прототип.
Недостатками устройства-прототипа являются сравнительные сложность и дороговизна конструкции вследствие применения элементов с особыми физическими свойствами, а также ограниченная производительность процесса удаления сосулек вследствие как низкой частоты релейных срабатываний пластинок с термомеханической памятью формы, происходящих только при нагреве пластинки до очередного температурного порога срабатывания, так и отсутствия воздействия дополнительно к изгибающим и разрывающим сосульки усилиям на петли ударных возмущений.
Сущность изобретения заключается в создании предельно простого устройства, обеспечивающего воздействие на петли провода с сосульками одновременно с нагревом интенсивных растягивающих и ударных возмущений, вызывающих эффективный разрыв и удаление сосулек.
Технический результат - повышение производительности процесса удаления сосулек, упрощение и удешевление устройства.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для удаления сосулек с крыши здания, содержащем подключенный по концам к источнику электрического сигнала упругий изолированный стальной провод, закрепленный непосредственно на кромке крыши и имеющий участки, изогнутые через определенное шаговое расстояние с образованием вертикально свисающих вниз узких петель, особенность заключается в том, что в периодически выполненных промежутках между вышеуказанными изогнутыми участками провод намотан в форме соосных ему цилиндрических катушек, каждая из которых снабжена свободно введенными в нее с двух сторон ферромагнитными сердечниками, при этом внутренние торцы сердечников размещены в средней части катушки с образованием между собой осевого зазора, обеспечивающего ударное взаимодействие сердечников при подаче в катушку электрического сигнала, а наружные торцы выступают за пределы катушки и жестко соединены с концами примыкающих к катушке изогнутых петлевых участков провода.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично показано предлагаемое устройство на виде на здание спереди.
Устройство для удаления сосулек 1 с крыши 2 здания 3 содержит прикрепленный вдоль края крыши 2 по ее кромке или к кромке наклонного козырька 4 на участке крыши 2 или по ее периметру  с образованием замкнутого контура упругий изолированный стальной провод 5, соединенный по концам с клеммами для подключения источника электрического сигнала (на чертеже клеммы и источник не показаны). При этом провод 5 имеет периодические участки 6, изогнутые через определенное шаговое расстояние с образованием вертикально свисающих вниз вдоль стены здания 3 узких петель 7. В промежутках между вышеуказанными изогнутыми участками 6 провода 5 намотан в форме соосных ему цилиндрических катушек 8, также прикрепленных по кромке крыши 2. Каждая из катушек 8 снабжена свободно введенными в нее с обеих сторон ферромагнитными сердечниками 9, внутренние концы которых размещены в средней части катушки 8 с образованием между собой осевого зазора 10, величина которого выбирается из условия обеспечения ударных взаимодействий сердечников 9 при подаче в катушку 8 периодически выключаемого электрического сигнала. Наружные концы сердечников 9 выступают за пределы катушки 8 и жестко соединены с соответствующими концами примыкающих к катушке 8 изогнутых петлевых участков 6 провода 5 путем образования зон 11 точечной сварки. Концы провода 5 спущены вниз по стене здания 3 и соединены с клеммами для подключения источника электрического сигнала, при этом во избежание вандализма и несанкционированного использования клеммы с концами провода 5 запираются специальной крышкой (на чертеже не показана). В качестве источника электрического сигнала наиболее просто использовать источник сетевого переменного напряжения, снабженный тумблером периодического включения-выключения. В особых случаях при запущенном процессе сосулькообразования дополнительно может быть использован генератор постоянного тока, резко ускоряющий процесс нагрева провода 5. При этом генератор сначала включается на некоторый промежуток времени для предварительного нагрева провода 5, а далее в периодическом (импульсном) режиме для создания релейных растягивающих воздействий на петли 7, разрывающие образованные на них сосульки 1, и обеспечения одновременных соударений сердечников 9,. обеспечивающих стряхивание треснувших сосулек 1 с петель 7. Источник электрического сигнала может быть размещен на специальном транспортном средстве, что позволит последовательно и мобильно обслужить многие здания. Петли провода 5 являются направляющими для стекания по ним с крыши 2 воды при таянии снега и льда и одновременно арматурой для образования на них сосулек 1 раздельно друг от друга на каждой петле 7. Выбор оптимального соотношения размеров между шаговым расстоянием между петлями 7, а также длиной и шириной последних обеспечивает, с одной стороны, надежное удержание сосулек 1 на петлях 7 в исходном состоянии до подачи электрического сигнала, а с другой стороны - как раздельное образование сосулек 1 на петлях 7 без объединения сосулек 1 в единое тело, что затрудняет процесс их удаления, так и максимально эффективные режимы для разрушения сосулек 1 при релейном растяжении петель 7, их одновременном нагреве и воздействии ударных возмущений контактирующих сердечников 9 при пропускании по проводу 5 периодически включаемого-выключаемого электрического сигнала. Из вышеуказанных соображений были определены оптимальная ширина петли 7 порядка 1-2 см, длина петель и шаговое расстояние между ними порядка 10-20 см.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
Предварительная базовая регулировка устройства предполагает подачу на его клеммы переменного электрического сигнала от сети с промышленной частотой и стандартной амплитудой. Именно использование такого сигнала, подаваемого в режиме периодического включения-выключения, позволяет предельно упростить и удешевить реализацию устройства. В соответствии с характеристиками данного электрического сигнала основные электромеханические параметры устройства: сопротивление проводов, развиваемая мощность, тяговое усилие в электромагнитах, состоящих из катушек 8 с сердечниками 9, жесткость петель 7 провода 5 на изгибное растяжение, величина осевого зазора 10 между внутренними торцами сердечников 9 и т.п. - подбираются таким образом, чтобы одновременно обеспечить необходимый нагрев провода 5, заданную величину растяжения (относительно увеличения ширины) петель 7 провода 5, периодические соударения внутренних торцов сердечников 9 с заданной интенсивность. Одновременное воз действие всех вышеуказанных эффектов (факторов) обеспечивает эффективный разрыв сосулек 1 на петлях 7, их раскрошивание на мелкие части и сброс вниз на землю с петель 7 провода 5. При использовании генератора постоянного тока в периодическом импульсном режимах параметры электрического сигнала должны корректироваться экспериментально без изменения конструктивных электромеханических параметров устройства.
Устройство характеризуется предельной простотой, надежностью, полностью исключает применение специальных элементов и узлов. По сравнению с устройством-прототипом частота и амплитуда воздействующих импульсов здесь может варьироваться в широких пределах и не зависит соответственно от времени нагрева элементов с термомеханической памятью формы до температурных порогов их срабатывания, физических характеристик этих элементов и величины их относительных деформации при переходе их в новое устойчивое состояние в результате релейного срабатывания. Наложение ударных импульсов при соударениях сердечников на температурное воздействие и разрывающие воздействия петель провода обеспечивают резкое повышение производительности процесса разрушения и сброса сосулек.