СИСТЕМА УДАЛЕНИЯ ЛЬДА Российский патент 2013 года по МПК E04D13/76 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится строительным сооружениям и позволяет удалять нежелательные ледяные образования.

Уровень техники

Описано достаточно много способов для удаления нежелательных ледяных образований со зданий. В целом их можно разделить на два класса: таяние льда и механическое разрушение. Таяние льда требует большого количества энергии. Механическое разрушение менее энергозатратно, и данное изобретение относится к этому классу.

Например, в системе, описанной в патенте SU 1638285, предствалена система, в которой механический импульс, разрушающий лед, получают с помощью электромагнитного индуктора вихревых токов.

В патенте US 4346132 предлагается вариант, где лед разрушается при помощи пневматического устройства.

Во всяком случае предлагаемые системы требуют дополнительного подвода энергии.

Сущность изобретения

Таким образом, задачей настоящего изобретения является разработка такой системы удаления льда, которая полностью или частично использует энергию окружающей среды.

Для достижения указанного технического результата предлагается система удаления льда, отличающаяся тем, что содержит разрушающий элемент, осуществляющий механическое воздействие на нежелательные ледяные образования; содержит привод, состоящий из емкости и рабочего вещества, находящегося в упомянутой емкости; рабочее вещество изменяет свой объем в момент фазового перехода из жидкого в твердое состояние и наоборот; содержит трансмиссию, которая преобразует выделяющуюся в момент фазового перехода рабочего вещества энергию в движение разрушающего элемента.

Рабочее вещество может быть водой или жидкостью, содержащей воду.

Трансмиссия может содержать поршень, а также различимые варианты механических устройств: реечно-шестеренчатую передачу, или тросы с блоками, или гидравлический привод, или рычаг.

Элементы системы могут размещаться в эластичном рукаве.

Система может содержать устройство, восстанавливающее объем рабочего вещества в емкости до определенного производителем или пользователем значения в случае потерь рабочего вещества.

Для лучшего восприятия энергии окружающей среды корпус привода может иметь покрытие, поглощающее электромагнитное излучение.

Система может содержать электрический нагреватель рабочего вещества, при этом нагреватель автоматически включается/выключается в зависимости от значения объема упомянутого рабочего вещества.

И наконец система удаления льда может содержать накопитель энергии, который позволит пользователю выбрать момент механического воздействия на нежелательные ледяные образования.

Краткое описание чертежей

На всех чертежах одинаковые ссылочные позиции относятся к одним и тем же или сходным элементам.

На фиг.1 изображена схема привода с поршнем системы удаления льда.

На фиг.2 представлен вариант системы удаления льда для установки под карниз крыши.

На фиг.3 представлен вариант системы удаления для установки в эластичный рукав.

Подробное описание изобретения

Система удаления льда по настоящему изобретению может быть реализован в нескольких вариантах, которые, тем не менее, осуществляются сходным образом. Основой конструкции системы является привод 1, схема которого представлена на фиг.1. Прочная емкость 2 наполнена рабочим веществом 3 (водой или жидкостью, содержащей воду, водным раствором солей и т.п.). В емкости 2 двигается поршень 4 (форма поршня может быть любой, не только цилиндрической), прилегающий к стенкам емкости 2 с максимальной герметичностью. Образование льда на конструкциях зданий обусловлено двумя процессами: снеготаянием и затем замерзанием воды. Причем обычно в течении дня больше имеет место первый процесс, а ночью - второй. Соответственно, ночью рабочее вещество 3 также замерзнет, лед занимает на 10% больше, чем образующая его вода, а значит поршень 4 сдвинется вправо на расстояние, равное десятой части горизонтального размера, занимаемого водой на фиг.1. Когда рабочее вещество 3 растает, то поршень 4 вернется в исходное положение под давлением атмосферы. Поршень 4, который в данной ситуации является частью трансмиссии, связан с разрушающим устройством (элементом), которое непосредственно воздействует на нежелательный лед. Очевидно, что изменяя площадь поршня и длину емкости можно обеспечить передвижение поршня на разное расстояние с различной силой. Кроме того между поршнем и разрушающим устройством может быть использована дополнительные элементы трансмиссии различной конструкции: реечно-шестеренчатая передача, тросы с блоками, гидравлика, рычаги. Сам привод 1 также может быть устроен по другому, например, резиновый шар с гидравлической жидкостью, размещенный в жесткой прочной емкости с водой, которая при замерзании будет сжимать шар и выталкивать гидравлическую жидкость.

Один из вариантов настоящего изобретения представлен на фиг.2. Привод 1 закреплен на стене здания 5 под карнизом крыши 6. Через трансмиссию 7 в виде реечно-шестеренчатой передачи, которая преобразует небольшое движение поршня в большую амплитуду, сила передается на разрушающее устройство 8 в виде металлического уголка, закрепленного к двум трансмиссиям 7 (второе устройство аналогичной конструкции закреплено на стене на фиг.2 глубже и не показано). Таким образом двумя приводами прикрепленными к протяженному уголку можно обслуживать большой участок крыши. Когда вода в приводе 1 замерзнет, уголок 8 выдвинется к сосульке 9 и сломает ее. Днем под воздействием солнечного тепла вода в приводе 1 растает, и уголок 8 вернется под карниз крыши 6. При этом отсекатель 10 в виде жестко закрепленного на стене 5 другого металлического уголка удалит возможно намерзшие на разрушающее устройство 8 сосульки. Привод 1 установлен немного под наклоном, чтобы талая вода не затекала к нему.

Другой вариант осуществления изобретения представлен на фиг.3. Два цилиндрических привода 1 закреплены на плоской раме 11. На раме 11 на осях 12 также смонтированы рычаги 13, соединенные с приводами 1. Понятно, что рычаги 13 не имеют жесткого крепления к приводам 1, их концы могут перемещаться в пазах привода 1 ввер-вниз, но не вправо влево. Аналогичная конструкция подвижного крепления рычагов 13 к рейке 14. В пазах рейки 14 расположены дополнительные оси рычагов 12.

Когда вода в приводах 1 замерзает, то приводы воздействуют на рычаги 13 (трансмиссия) в данном случае, а последние передают усилие на рейки 14 (разрушающий элемент). В результате вертикальные габариты системы увеличиваются, и если система находится внутри куска льда, то он будет разрушен.

Рама 11 может быть объемной и с торца иметь крестообразное сечение. На дополнительной перпендикулярной к показанной на фиг.3 раме можно закрепить еще четыре рычага 13 и две рейки 14. При этом всю систему можно поместить в эластичный резиновый или силиконовый шланг (рукав). В этом случае при образовании льда в приводах 1 упомянутый шланг расшириться в двух измерениях. Когда такой шланг подвешен к краю крыши на карнизе, то весть лед, образованный на шланге к тому моменту, будет удален с его поверхности.

В случае потерь рабочего вещества в приводе можно сделать устройство для автоматического долива. Когда рабочего вещества 3 на фиг.1 становится недостаточно, то поршень 4 пытается глубже проникнуть в емкость 2. Если с левой стороны емкости 2 установить игольчатый клапан, к клапану подвести водопровод, а на поршне 4 установить шток, включающий игольчатый клапан, когда поршень достигает определенного левого положения, то при недостатке воды долив будет происходить автоматически.

Не всегда наружная температуры воздуха превышает нуль градусов. В этом случае корпус привода можно покрыть или изготовить из вещества с низким альбедо, чтобы он больше нагревался на солнце. Если и это не помогает, то оснастить электронагревателем рабочего вещетсва. При этом нагреватель можно включать автоматически. Если все рабочее тело на фиг.1 растаяло, то поршень 4 займет крайне левое положение. Разместив на поршне постоянный магнит, а в крайне левом положении геркон на размыкание, можно исключить нагревание рабочего вещества без необходимости. При этом напряжение на нагреватель можно подавать в момент наибольшей температуры окружающего воздуха, чтобы максимально использовать тепло окружающей среды.

Иногда удобно контролировать момент разрушения ледяных образований. Для этого систему по настоящему изобретению можно снабдить накопителем энергии, а затем освобождать энергию и разрушать лед в нужный момент времени. Конструкции накопителя могут быть разные от поднятия груза на высоту, а потом опускания его по нажатию кнопки до накопителя электрической энергии. Один из вариантов - это накопитель на пружине. На фиг.2 в трансмиссию 7 можно добавить две пружины (слабую и жесткую) и электромагнитный стопор, управляемый пользователем. Привод 1 при замерзании рабочего вещества сжимает жесткую пружину, зафиксированную стопором. К жесткой пружине прикреплено разрушающее устройство 8. Пока электромагнит не освободит стопор, пружина сжата. Как только стопор освободит пружину, уголок 8 ударит по сосульке 9. Возможен вариант, когда стопор освобождается, а поршень привода 1 уже находится возле стены 5. В этом случае нужен дополнительный скошенный стопор, который пропускает над собой витки жесткой пружины в одном направлении от стены. А затем блокирует жесткую пружину в сжатом состоянии, когда поршень возвращается к стене 5. При этом растягивается слабая пружина, соединенная с поршнем. Когда электромагнит освободит первый стопор жесткая пружина разожмется, разрушающий элемент 8 заденет коромысло, которое освободит скошенный стопор, и после разрушения льда слабая растянутая пружина вернет подвижные элементы системы исходное состояние.

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройствам для удаления льда с карниза крыши. Технический результат изобретения заключается в снижении энергозатрат при удалении льда с крыши. В устройстве для удаления льда с крыш зданий и сооружений используются перепады дневной и ночной температуры окружающей среды. Устройство содержит разрушающий элемент, осуществляющий механическое воздействие на ледяные образования, привод, состоящий из емкости, в которой находится рабочее вещество, изменяющее свой объем в момент фазового перехода из жидкого состояния в твердое и наоборот, и трансмиссию, преобразующую выделяющуюся в момент фазового перехода энергию в движение разрушающего элемента. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система удаления льда, отличающаяся тем, что:
- содержит разрушающий элемент, осуществляющий механическое воздействие на нежелательные ледяные образования;
- содержит привод, состоящий из емкости и рабочего вещества, находящегося в упомянутой емкости;
- упомянутое рабочее вещество изменяет свой объем в момент фазового перехода из жидкого в твердое состояние и наоборот;
- содержит трансмиссию, которая преобразует выделяющуюся в момент упомянутого фазового перехода энергию в движение упомянутого разрушающего элемента.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутое рабочее вещество является водой или жидкостью, содержащей воду.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая трансмиссия содержит поршень.

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что упомянутая трансмиссия содержит реечно-шестеренчатую передачу, или тросы с блоками, или гидравлический привод, или рычаг.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые привод, трансмиссия и разрушающий элемент размещены в эластичном рукаве.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что содержит устройство, восстанавливающее объем упомянутого рабочего вещества до определенного производителем или пользователем значения в случае потерь упомянутого рабочего вещества.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что корпус упомянутого привода имеет покрытие, поглощающее электромагнитное излучение.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что содержит электрический нагреватель упомянутого рабочего вещества.

9. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый нагреватель автоматически включается/выключается в зависимости от значения объема упомянутого рабочего вещества.

10. Система по п.1, отличающаяся тем, что имеет накопитель энергии.

11. Система по п.10, отличающаяся тем, что упомянутая трансмиссия содержит устройство, которое позволяет пользователю выбрать момент механического воздействия на нежелательные ледяные образования.