устройство для удаления сосулек с карниза крыши здания

Формула изобретения

Устройство для удаления сосулек с карниза крыши здания, содержащее элемент для намерзания воды, выполненный из гидрофильного материала с низкой теплопроводностью и значительной удельной теплоемкостью, прикрепленный к наружному краю карниза на его участке или по всей длине, отличающееся тем, что элемент для намерзания воды выполнен в виде свисающей с карниза вниз полосы из прочной эластичной сетки с прямоугольными ячейками, прикрепленной к карнизу одной из протяженных сторон и изготовленной из хлопчатобумажной ткани кордного переплетения, при этом другая протяженная сторона сетки намотана на жесткий электропроводящий стержень, а каждая из двух боковых сторон сетки закреплена на отрезке плоской термобиметаллической ленты, соединенной концами с карнизом и стержнем, характеризующейся прямой конфигурацией при заданной температуре и отклонениями от данной конфигурации к форме изогнутой в одну или другую стороны плоской спирали при соответствующих отклонениях температуры в обе стороны от заданной, причем концы термобиметаллических лент на карнизе соединены с клеммами для подключения источника электрического сигнала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству крыш жилых и производственных зданий, обеспечивающих длительное удержание и эффективный своевременный сброс образовавшихся сосулек.

Известны карнизы на чердачных и совмещенных крышах, имеющих покрытие из листового железа, волоконно-асбестоцементных листов и пр. /см. Осипов Л.Г. и др. Гражданские и промышленные здания. М., "Высшая школа", 1964, с.231, рис.129 [1]/.

Недостатком известных конструкций является слабость сил сцепления образующихся при таянии снега и льда сосулек с карнизным свесом, приводящая к отрыву сосулек от карниза под действием собственного веса и их падению, представляющему опасность для расположенных внизу людей и объектов.

Известны также устройства, предотвращающие образование сосулек на карнизах зданий, в которых край карниза выполнен специальной желобообразной формы, а карнизный свес выполнен с соответствующим покрытием, в частности, края металлического желоба облицованы резиной или специальными гидрофобными материалами, не смачивающимися водой /см. патент ФРГ № 2643348, кл. E04D 13/06, опубл. 1978 [2]/.

Недостатками известных устройств являются малая эффективность, сложность конструкции, невозможность применения на уже существующих зданиях, необходимость в коренной переделке карнизов, что сопряжено с большими материальными и трудовыми затратами.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является устройство, предотвращающее падение образовавшихся сосулек с карниза крыши здания, в котором консольный свес кровли снабжен элементами для намерзания воды из гидрофильного вещества с повышенной способностью к смачиванию водой, имеющего низкую теплопроводность и значительную удельную теплоемкокость, выполненными в форме двух досок, например, из мягких пород дерева, прикрепленных с нижней и верхней сторонам консольного свеса кровли на всю длину карниза /см. а.с. СССР № 953143, кл. E04D 13/06, 1982 [3]/, и принятое за прототип.

Указанное устройство обеспечивает удлинение времени нагрева элементов для примерзания воды, а также более сильное примораживание к ним сосулек, что приводит к дольшему удержанию сосулек на элементах в процессе их таяния. Однако при любых характеристиках материалов элементов свеса, малая площадь контакта свисающих сосулек с доской, ограниченная практически только своим верхним поперечным сечением, не позволяет обеспечить надежное удержание сосулек на доске без опасности срыва до полного их таяния. Кроме того, устройство не позволяет осуществить эффективный сброс сосулек в любой момент времени, хотя само нахождение на карнизе сосулек значительных размеров до завершения процесса их таяния представляет значительную опасность вследствие возможности срыва под действием внешних случайных факторов: ветровых нагрузок, резкой оттепели и т.п.

Сущность изобретения заключается в создании устройства, позволяющего одновременно как сосредотачивать сосульки на специальном элементе и удерживать их от падения значительное время непосредственно до полного таяния, так и эффективно и своевременно их разрушать и сбрасывать с данных элементов под действием местного нагрева и пространственных изгибных и крутящих деформаций элементов с помощью термобиметаллов, приводимых в действие либо изменением температуры окружающего воздуха, либо принудительным нагревом от специального источника электрического сигнала, не позволяя сосулькам нарасти до значительных размеров, представляющих опасность.

Технический результат - повышение эксплуатационных качеств устройства за счет обеспечения возможности сосредоточения и удержания сосулек на специальных элементах, а также их эффективного и своевременного удаления нагревом и механическими воздействиями.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для удаления сосулек, содержащем элемент для намерзания воды, выполненный из гидрофильного материала с низкой теплопроводностью и значительной удельной теплоемкостью, прикрепленный к наружному краю карниза на его участке или по всей длине, особенность заключается в том, что элемент для намерзания воды выполнен в виде свисающей с карниза вниз полосы из прочной эластичной сетки с прямоугольными ячейками, прикрепленной к карнизу одной из протяженных сторон и изготовленной из хлопчатобумажной ткани кордного переплетения, при этом другая протяженная сторона сетки намотана на жесткий электропроводящий стержень, а каждая из двух боковых сторон сетки закреплена на отрезке плоской термобиметаллической ленты, соединенной концами с карнизом и стержнем, характеризующейся прямой конфигурацией при заданной температуре и отклонениями от данной конфигурации к форме изогнутой в одну или другую стороны плоской спирали при соответствующих отклонениях температуры в обе стороны от заданной, причем концы термобиметаллических лент на карнизе соединены с клеммами для подключения источника электрического сигнала.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показано предлагаемое устройство на общем виде при заданной температуре, соответствующей исходному состоянию термобиметаллов; на фиг.2 - данное устройство на виде А на фиг.1 при рабочем изгибе термобиметаллов в одну из сторон к форме плоской спирали.

Устройство для удаления сосулек 1 с карниза 2 крыши 3 здания 4 содержит элемент 5 для намерзания воды, выполненный из гидрофильного материала с низкой теплопроводностью и значительной удельной теплоемкостью, прикрепленный к наружному краю карниза 2 на его участке или по всей длине, при этом элемент 5 для намерзания воды выполнен в виде свисающей с карниза 2 вниз полосы из прочной эластичной сетки с прямоугольными ячейками, прикрепленной к карнизу 2 одной из своих протяженных сторон и изготовленной из хлопчатобумажной ткани кордного переплетения. Другая протяженная сторона полосы /сетки/ 5 намотана своим краем на жесткий электропроводящий стержень 6 /толстый стальной провод/, а каждая из двух боковых сторон сетки 5 закреплена на отрезке 7, 8 плоской термобиметаллической ленты, один конец которой прикреплен к краю карниза 2, а другой - к соответствующему концу стержня 6. Отрезки термобиметаллической ленты 7, 8 выполнены так, то есть подобраны материалы активного и пассивного слоев и их толщины, что при заданной температуре отрезки 7, 8 характеризуются прямой конфигурацией /фиг.1/, а при отклонении температуры от заданного значения в ту или иную стороны отрезки 7, 8 отклоняются от прямой конфигурации к форме изогнутой соответственно в одну или другую сторону плоской спирали /см. фиг.2/. В частности, в предлагаемом устройстве в качестве заданной температуры использована t=0°C, при этой температуре термобиметаллы 7, 8 имеют прямую конфигурацию, при нагревании выше t=0°C термобиметаллы преобретают форму плоской спирали, изгибаемой в сторону от здания 4 наружу тем сильнее, чем выше температура. При охлаждении ниже t=0°C термобиметаллы 7, 8 образуют спирали, изогнутые в сторну к зданию 4. Концы термобиметаллических лент 7, 8, прикрепленные к карнизу 2, соединены проводами 9, 10 с клеммами для подключения источника электрического сигнала /на чертежах клеммы и источник не показаны/. В качестве источника может быть использовано сетевое напряжение либо специальный генератор постоянного или переменного тока. Клеммы могут быть размещены либо внизу здания 4 на стене и закрыты специальной крышкой для исключения вандализма либо выведены в подъезд на электрический щиток либо в подвальное помещение или на технический этаж. Крепление сетки 5 к карнизу 2 осуществляется винтами 11 со специальными шайбами. В качестве термобиметаллов использованы ТБ1323 со слоями из железоникелевых сплавов /инвара ЭН36 и маломагнитной стали/. Сетка 5 изготовлена из хлопчатобумажной ткани кордного переплетения /см. "Материалы для авиационного приборостроения и конструкции" // Под ред. акад. А.Ф.Белова, М.: "Металлургия", 1982, с.383-386 [4]/, что при сохранении эластичности обеспечивает высокую прочность сетки 5, износоморозоустойчивость при любых условиях. Именно поэтому эти ткани применяются для усиления резиновых покрышек колес и стеклопластиков /см. [4]/. Данный материал отличается высокой гидрофильностью, низкой теплопроводностью и значительной удельной теплоемкостью, превышая по данным параметрам мягкие породы дерева [3]. Это обеспечивает максимально сильное примерзание сосулек 1 к сетке 5, а также медленное прогревание сетки 5 от крыши 3 и от воздуха. Сетка 5 с прямоугольными ячейками порядка 6-8 см, с одной стороны, является оптимальными направляющими для стекания с крыши 3 воды при таянии снега и льда, а с другой - очень эффективной арматурой для намерзания на нее сосулек 1. Последние полностью охватывают своим телом вертикальные и горизонтальные элементы сетки 5, за счет чего резко увеличивается площадь их сцепления с сеткой и, соответственно, прочность их удержания на сетке. Сетка 5 образует как бы единую структуру с сосульками с высокой пространственной жесткостью. Все это совместно с вышеуказанными физическими характеристиками материала сетки 5 обеспечивает удержание на последней сосулек 1 с высокой надежностью в течение длительного времени вплоть до полного таяния. Однако, как было указано выше, из соображений безопасности нельзя давать сосулькам вырастать на сетке 5 до значительных размеров, а необходимо обеспечивать их своевременное эффективное разрушение. Такое разрушение обеспечивается с помощью термобиметаллов 7, 8, изгибаемых при изменении температуры в спираль и скручивающих сетку 5 путем ее накручивания на стержень 6 при изгибе спирали в направлении от здания 4, как показано на фиг.2, и наоборот, раскручивания со стержня 6 при изгибе спирали в направлении внутрь к зданию 4. Одновременно с закручиванием-раскручиванием изгиб термобиметаллов 7, 8 сопровождается сложным пространственным изгибом сетки 5. При этом нагрев термобиметаллов 7, 8 может происходить как автоматически под действием изменений температуры окружающего воздуха в течение суток выше или ниже 0°C, так и принудительно подачей от источника электрического сигнала тока, замыкающегося через подводящие провода 9, 10, термобиметаллы 7, 8 и электропроводящий стержень 6.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

Как было сказано выше, сосульки 1 образуются на сетке 5 и за счет свойств последней удерживаются на ней в течение длительного времени вплоть до полного таяния. Многократные отклонения температуры окружающей среды в течение суток приводит к периодическому изгибу термобиметаллов 7, 8, отклонению их от прямой конфигурации к спирали в ту или иную сторону. Это вызывает постоянное скручивание-раскручивание сетки 5 путем ее наматывания-разматывания на стержень 6, а также пространственный сложный изгиб сетки 5, приводящие к излому сосулек 1, их неопасному ссыпанию вниз без достижения значительных размеров. Однако в ряде случаев при необходимости срочного удаления сосулек либо запущенности процесса и нарастании сосулек до опасных размеров включают на несколько минут /10-15/ источник электрического сигнала, приводящий к электрическому замыканию цепи подводящие провода 9, 10 - стержень 6 - термобиметаляы 7, 8, нагреванию термобиметаллов 7, 8, их изгибу в спирали, сопровождающимся быстрым и значительным /в несколько витков/ разворотом стержня 6 в ту или другую сторону вместе с витками спирали, закручиванием /раскручиванием/ на стержне 6 сетки 5 и ее пространственным изгибом и кручением. Это обеспечивает, естественно, быстрое и эффективное разрушение образовавшихся на сетке 5 сосулек 1 любых размеров и их осыпание на землю /перед включением источника тока необходимо, естественно, исключить возможность нахождения вблизи здания людей и объектов/.

Предлагаемое устройство имеет сравнительно простую конструкцию, универсально, может быть использовано для сброса сосулек как за счет изменения внешних температурных характеристик, так и за счет принудительного нагрева. При этом осуществляется не нагрев крыши и вспомогательных элементов, а точечный нагрев непосредственно места сосредоточения сосулек, что резко снижает энергозатраты, уменьшает опасность неконтролируемого падения сосулек, обеспечивает возможность использования устройства как в строящихся новых зданиях, так и при дополнительном оснащении уже построенных объектов.