Устройство для удаления льда с водостоков крыш зданий и сооружений
Владельцы патента RU 2400607:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" (RU)
Изобретение относится к строительным конструкциям, в частности к конструкциям водостоков крыш зданий и сооружений, и может быть использовано для удаления льда или снега из трубчатых водостоков. Устройство содержит гибкие элементы, выполненные из материала с памятью формы. Гибкие элементы жестко закреплены на грузонесущем кабеле симметрично относительно плоскости его поперечного сечения. Длину 1 гибких элементов принимают не более 0,5D, где D - внутренний диаметр водостока, м. Технический результат изобретения заключается в упрощении конструкции, снижении расхода электроэнергии. 2 ил.
Изобретение относится к строительным конструкциям, в частности к конструкциям водостоков крыш зданий и сооружений, и может быть использовано для удаления льда или снега из трубчатых водостоков.
Известна водосточная система (патент РФ №2226596, опубл. 2002.08.12, МПК E04D 13/064). Устройство содержит связанные друг с другом секции, в верхней части оснащенные водоприемной воронкой, а в нижней части - сливным отливом. Внутри секции по всей длине установлен пластиковый рукав из полимерного материала, закрепленный с помощью раструба. Узкая часть раструба насажена на рукав, а широкая часть оперта на внутреннюю поверхность воронки, которая покрыта гидроизолирующим материалом.
Недостатком данного устройства является низкая эффективность, связанная с возможностью образования льда в зазоре между рукавом и секциями, что может привести к закупорке водосточной системы и выходу ее из строя.
Известно устройство для удаления льда с водостоков крыш зданий и сооружений, принятое за прототип (патент РФ №2209904, опубл. 2002.01.28, МПК E04D 13/00). Устройство содержит пристенный трубчатый водослив с размещенным в нем электронагревателем. Новым в устройстве является то, что электронагреватель выполнен в виде ряда расположенных с интервалом друг от друга гибких композиционных электрообогревателей (гибких элементов), которые закреплены на ремне, а ремень размещен в пристенном трубчатом водосливе и подвешен с помощью кронштейнов на поперечной штанге, прикрепленной к входу пристенного трубчатого водослива.
Недостатком данного устройства являются сложность конструкции и высокие затраты электроэнергии.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и снижение расхода электроэнергии.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для удаления льда с водостоков крыш зданий и сооружений, включающем трубчатый водосток, ряд закрепленных в нем с помощью поперечной штанги гибких элементов, подключенных к электрическому кабелю, согласно изобретению, гибкие элементы выполнены из материала с памятью формы и жестко закреплены на грузонесущем кабеле симметрично относительно плоскости его поперечного сечения, при этом длину 1 гибких элементов принимают не более 0,5D, где D - внутренний диаметр водостока, м.
Применение предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяет упростить конструкцию и снизить затраты электроэнергии.
Устройство для удаления льда с водостоков крыш зданий и сооружений поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена принципиальная схема установки предлагаемого устройства в водостоке, продольный разрез по высоте, на фиг.2 показана принципиальная схема размещения устройства в водостоке, поперечный разрез, где:
1 - трубчатый водосток, например из листового железа;
2 - гибкие элементы, изготовленные из материала с памятью формы, например, из никелида титана, жестко закрепленные на грузонесущем кабеле 3 с возможностью передачи от кабеля 3 электроэнергии к гибким элементам;
3 - грузонесущий кабель, установленный внутри трубчатого водостока 1;
4 - поперечная штанга;
D - внутренний диаметр трубчатого водостока 1.
После монтажа трубчатого водостока 1 внутри него размещают на поперечной штанге 4 грузонесущий кабель 3. На грузонесущем кабеле 3 жестко закрепляют одним концом гибкие элементы 2 с возможностью передачи от кабеля 3 электроэнергии. При необходимости гибкие элементы 2 помещают в изоляцию. Шаг установки гибких элементов 2 относительно друг друга по длине кабеля (вплотную либо через лимитируемое расстояние) принимают в зависимости от интенсивности образования льда. Соответственно вплотную гибкие элементы 2 располагают при максимальной интенсивности образования льда (фиг.1). Гибкие элементы 2 устанавливают и закрепляют на грузонесущем кабеле 3 с электрическим подключением симметрично относительно плоскости его поперечного сечения, например, в четыре ряда (фиг.2). Гибкие элементы 2 выполняют из материала с памятью формы. За первоначальную форму принимают гибких элементов 2 принимают форму свернутой спирали либо другую, возможную для размещения внутри трубчатого водостока 1 форму.
Гибкие элементы 2 могут быть выполнены из проволочного или листового материала. В качестве материала для изготовления гибких элементов 2 может быть использован никелид титана. Никелид титана - это интерметаллид эквиатомного состава с 55 мас.% Ni. Температура плавления 1240-1310°С, плотность 6,45 г/см3. Исходная структура никелида титана - стабильная объемно-центрированная кубическая решетка типа CsCl при деформации претерпевает термоупругое мартенситное превращение с образованием фазы низкой симметрии. Другое название этого сплава, принятое за рубежом, - нитинол происходит от аббревиатуры NiTiNOL, где NOL - это сокращенное название Лаборатории морской артиллерии США, где этот материал был разработан в 1962 году. Никелид титана обладает превосходной коррозионной стойкостью, высокой прочностью, хорошими характеристиками формозапоминания. Также нитинол имеет высокий коэффициент восстановления формы и высокую восстанавливающую силу. Деформация до 8% может полностью восстанавливаться. Напряжение восстановления при этом может достигать 800 МПа. Кроме никелида титана, эффект памяти формы имеют следующие системы: Au-Cd; Cu-Zn-Al; Cu-Al-Ni; Fe-Mn-Si; Fe-Ni; Cu-Al; Cu-Mn; Co-Ni; Ni-Al и др. Некоторые исследователи полагают, что эффект памяти формы принципиально возможен у любых материалов, претерпевающих мартенситные превращения, в том числе и у таких чистых металлов, как титан, цирконий и кобальт. Основным критерием выбора материала для изготовления гибких элементов 2 является их относительно невысокая стоимость и высокие эксплуатационные характеристики.
Толщину гибких элементов 2 ориентировочно принимают приближенно равной либо менее толщины стенок водостока 1. Длину гибких элементов 2 в распрямленном виде (свободно висящем виде) принимают равной 0,5D, где D - внутренний диаметр водостока, м, для обеспечения наиболее эффективной очистки стенок водостока 1 от намерзшего льда при возвращении в первоначальную форму (например, свернутой спирали) при кратковременной подаче через грузонесущий кабель 3 электрического тока (при большей длине гибких элементов 2 возможно взаимодействие их свободно висящих концов со стенками трубчатого водостока 1, что может снизить усилие, направленное на разрушение льда).
Устройство для удаления льда с водостоков крыш зданий и сооружений предназначено преимущественно для очистки водостоков зданий и сооружений в условиях отрицательных температур. Устройство для удаления льда с водостоков крыш зданий и сооружений работает следующим образом. При изменении температуры (в положительную или отрицательную сторону) периодически (кратковременно), либо по необходимости, включают электрический ток на грузонесущий кабель 3. За счет кратковременного пропускания электрического тока, подаваемого от источника тока, стационарного или передвижного (условно не показан) происходит восстановление формы у гибких элементов 2, выполненных из материала с памятью формы. При этом происходит механическое разрушение льда внутри водостока 1. При отключении электрического тока гибкие элементы 2 через некоторое время возвращаются в распрямленное состояние под действием силы тяжести. При необходимости на их нижние свободно висящие концы гибких элементов 2 закрепляют грузы (условно не показаны) для более быстрого возврата в распрямленное положение.
Применение данного устройства для удаления льда с водостоков крыш зданий и сооружений обеспечивает следующие преимущества:
- упрощение конструкции;
- снижение расхода электроэнергии.
Устройство для удаления льда с водостоков крыш зданий и сооружений, включающее трубчатый водосток, ряд закрепленных в нем с помощью поперечной штанги гибких элементов, подключенных к электрическому кабелю, отличающееся тем, что гибкие элементы выполнены из материала с памятью формы и жестко закреплены на грузонесущем кабеле симметрично относительно плоскости его поперечного сечения, при этом длину 1 гибких элементов принимают не более 0.5D, где D - внутренний диаметр водостока, м.
