Устройство для удаления льда с карнизов крыш зданий и сооружений

 

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройствам для удаления льда с карнизов крыш. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности борьбы с обледенением карнизов крыш. Устройство по удалению льда с карнизов крыш зданий и сооружений снабжено подпружиненными в противоположном направлении действию механических импульсов штоками, с одной стороны связанными с упругим элементом, выполненным в виде линейного волновода, механически развязанного с карнизом крыши, а с другой стороны - с источником механических импульсов, установленным на узел крепления. Введение подпружиненных штоков позволило сконцентрировать импульс силы от источника его возмущения на линейный волновод, тем самым увеличивая в нем первоначальную амплитуду силового возмущения, а развязка этого волновода от карниза крыши позволяет распространяться вынужденным упругим колебаниям от этого силового возмущения вдоль линейного волновода на большую длину, чем у известного устройства. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области техники, которая способствует удалению льда или сосулек с карнизов крыш различных зданий и сооружений. Эта область может быть расширена в сторону использования этого изобретения для удаления наледи с плоскостей и элементов летательных аппаратов, подвергающихся этому явлению во время полета, антенных устройств и других подобных устройств, подверженных обледенению.

Известно устройство для удаления льда с карнизов крыш зданий и сооружений, включающее расположенный вдоль карниза подвижный жесткий элемент для нанесения ударов по наледи [1].

Недостатком известного устройства является низкая эффективность работы устройства из-за обледенения самого устройства перемещения жесткого элемента вдоль карниза, а, кроме того, его использования для высотных зданий практически исключено.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для удаления льда с карнизов крыш зданий и сооружений, включающее источник механических импульсов с узлом его крепления на здании или сооружении и упругий элемент, расположенный вдоль карниза крыши, связанный с источником механических импульсов [2].

Причиной, препятствующей получению требуемого технического результата, является низкая эффективность воздействия упругого элемента на лед за счет жесткого крепления последнего к карнизу, в результате чего возбуждаемые колебания в упругом элементе затухают в ближайшей зоне воздействия источника механических импульсов. Кроме того, конструкция узла крепления, установленного также на карнизе крыши, демпфирует механические импульсы от источника, что дополнительно снижает эффективность удаления льда.

В основу изобретения поставлена задача достижения технического результата путем повышения эффективности работы устройства по удалению льда с карнизов крыш зданий и сооружений, которая решается введением подпружиненного в противоположном направлении действию механических импульсов штоками, с одной стороны, связанными с упругим элементом, выполненным в виде линейного волновода, механически развязанного с карнизом крыши, а с другой стороны - источником механических импульсов, установленным на узел крепления.

Введение подпружиненных штоков позволило сконцентрировать импульс силы от источника его возмущения на линейный волновод, тем самым увеличивая в нем первоначальную амплитуду силового возмущения, а развязка этого волновода от карниза крыши позволяет распространяться вынужденным упругим колебаниям от этого силового возмущения вдоль линейного волновода на значительно большую длину, чем у известного устройства [2].

Кроме того, линейный волновод выполнен в виде любого металлического профиля, сечение которого обеспечивает жесткость по допустимому прогибу на длине между креплениями двух соседних штоков при нагруженном льдом состоянии.

Указанная конструктивная особенность линейного волновода позволяет обеспечить стабильное распространение упругих колебаний на расчетную длину этого волновода.

Более того, величина зазора механической развязки между карнизом крыши и упругим элементом должна быть более величины амплитуды возбуждаемых колебаний линейного волновода от источника механических импульсов, причем указанный волновод должен быть расположен в зоне интенсивного льдообразования у края карниза.

Величина зазора механической развязки и указание расположения линейного волновода у края карниза позволяет ликвидацию льда, например, в виде сосулек, у самого корня их образования, при этом ликвидируя опасность соприкосновения колеблющейся поверхности волновода с карнизом.

Вполне разумно, что узел крепления установлен на стене здания или сооружения с наружной или внутренней стороны.

Данная установка узла крепления повышает жесткость всей системы в сторону отдачи при механических импульсах, тем самым увеличивая амплитуду воздействия на линейный волновод.

Также разумным является то, что, узел крепления выполнен в виде трубы, соосной штоку, жестко закрепленной в стене здания и снабженной с противоположной стороны креплению линейного волновода полостью для установки источника механических импульсов между подпружиненным штоком и упором, закрепленным на трубе.

Такое техническое решение позволит повысить комфортность технического обслуживания, а также появляется возможность переустановки источников импульсов из одной полости в другую, тем самым значительно увеличивается длина обрабатываемого карниза от одного устройства. Кроме того, появляется возможность обработки множества зданий и сооружений от одного устройства.

Еще одним техническим решением является то, что источник механических импульсов выполнен в виде плоской катушки вихревых токов и снабжен генератором импульсных токов, электрически связанным с катушкой, а между катушкой и штоком дополнительно установлена пластина, выполненная из материала высокой электропроводности.

Такое исполнение источника механических импульсов позволит производить механические импульсы длительностью примерно от десятка долей до нескольких микросекунд, что при малых энергетических затратах на производство импульса позволит развивать большую мощность удара по линейному волноводу.

И, наконец, между катушкой вихревых токов и штоком установлена дополнительная катушка вихревых токов, электрически связанная с первой катушкой.

Данное техническое решение позволит увеличить коэффициент полезного действия перехода электромагнитных процессов в механическую энергию.

В конечном итоге, технический результат внедрения предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом позволит значительно повысить эффективность работы устройства в целом, напрямую связанную с повышением эффективности удаления льда с карнизов. Более того, устройство может работать от различных видов источников механических импульсов, включая магнитно- импульсные системы, электромагниты, вибраторы, механические, пневматические, пороховые и другие виды аккумуляторов, и даже возможно использование ручных механических ударов. Конечно, в каждом отдельном случае должна сопоставляться экономическая целесообразность, эффективность и производительность зачистки карнизов крыш ото льда.

На фиг. 1 изображено в продольном разрезе устройство для удаления льда с карнизов крыш зданий и сооружений в исполнении установки узла крепления с внутренней (чердачной) стороны стены.

На фиг. 2 - то же в исполнении установки узла крепления с наружной стороны стены.

На фиг. 3 изображен вид А по фиг. 1 и фиг. 2.

Устройство для удаления льда с карнизов крыш зданий и сооружений содержит источник механических импульсов 1, подключенный через кабель 2 к блоку питания 3 и установленный в полость 4 узла крепления 5, который жестко закреплен на стене 6 здания или сооружения, упругий элемент, выполненный в виде линейного волновода 7, расположенного вдоль карниза крыши 8, а также штоки 9, которые имеют пружины 10, поджимающие эти штоки через пластину 11 к источнику механических импульсов 1. Штоки 9 с другого конца жестко или шарнирно связаны с линейным волноводом 7, выполненным в виде любого металлического профиля, как, например, на фиг. 1 в виде уголка, а на фиг. 2 - трубы, но с условием обладания жесткости по допустимому прогибу на длине l₁ и l₂ между креплениями двух соседних штоков 9, причем волновод 7 механически развязан с карнизом крыши через зазор δ, равный некоторой величине, большей величины амплитуды возбуждаемых колебаний и в то же время расположен в зоне интенсивного льдообразования 12. Узел крепления 5 жестко установлен при помощи шпилек 13 на стене здания 6 с наружной (фиг. 1) или внутренней (фиг. 2) стороны, а кроме того, снабжен трубой 14, в которой располагается с возможностью перемещения шток 9, а сама труба закрепляется или внутри стены, с наружной стороны, при помощи фланца 15, а с внутренней - при помощи узла крепления 5.

Кроме того, блок питания 3 может быть выполнен в виде генератора импульсных токов, источник механических импульсов 1 - плоской катушки вихревых токов, а пластина 11 выполнена из электропроводного материала или в виде второй плоской катушки, электрически связанной с первой.

При достижении критической величины обледенения, которая устанавливается для каждого отдельного случая, включается блок питания 3, и если он выполнен в виде генератора импульсных токов, то в нем накапливается электрическая энергия и при достижения заданного уровня она за короткий промежуток времени подается через кабель 2 на источник механических импульсов в виде катушки вихревых токов, в которой электрическая энергия преобразуется в магнитное поле, взаимодействующее с пластиной 11, имеющей высокую электропроводность, или со второй катушкой, например, последовательно подключенной к первой, а в результате происходит резкое отталкивание пластины или дополнительной катушки 11 от источника механических импульсов (основной катушки) 1. В свою очередь пластина или дополнительная катушка приводит в поступательное движение подпружиненный шток 9, который ударяет по линейному волноводу 7, возбуждая в последнем элементе вынужденные упругие колебания. Эти колебания, распространяясь на всю длину волновода, стряхивают лед как с самого волновода, так и с карниза крыши 8. После совершения полезной работы шток 9 возвращается в исходное положение за счет пружины 10.

Библиографические данные.

1. Антипенко А.А. Патент РФ N 2096567, кл. E 04 D 13/076, 13.03.96 г.

2. Левин И.Е. Патент РФ N 1638285, кл. E 04 D 13/06, 24.02.89 г.

Формула изобретения

1. Устройство для удаления льда с карнизов крыш зданий и сооружений, включающее источник механических импульсов с узлом его крепления на здании или сооружении и упругий элемент, расположенный вдоль карниза крыши, связанный с источником механических импульсов, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено подпружиненными в противоположном направлении действию механических импульсов штоками, с одной стороны связанными с упругим элементом, выполненным в виде линейного волновода, механически развязанного с карнизом крыши, а с другой стороны - c источником механических импульсов, установленным на узел крепления.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что линейный волновод выполнен в виде любого металлического профиля, сечение которого обеспечивает жесткость по допустимому прогибу на длине между креплениями двух соседних штоков при нагруженном льдом состоянии.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что величина зазора механической развязки между карнизом крыши и упругим элементом должна быть более величины амплитуды возбуждаемых колебаний линейного волновода от источника механических импульсов, причем указанный волновод должен быть расположен в зоне интенсивного льдообразования у края карниза.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел крепления установлен на стене здания или сооружения с наружной или внутренней стороны.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел крепления выполнен в виде трубы, соосной c штоком, жестко закрепленной в стене здания и снабженной с противоположной стороны крепления линейного волновода полостью для установки источника механических импульсов между подпружиненным штоком и упором, закрепленным на трубе.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник механических импульсов выполнен в виде плоской катушки вихревых токов и снабжен генератором импульсных токов, электрически связанным с катушкой, а между катушкой вихревых токов и штоком установлена пластина, выполненная из материала высокой электропроводности.

7. Устройство по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что между катушкой вихревых токов и штоком установлена дополнительная катушка вихревых токов, электрически связанная с основной катушкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3