Устройство для обрушения и утилизации сосулек Российский патент 2023 года по МПК E04D13/76 

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройствам удаления наледей и сосулек с крыш зданий и сооружений.

Известно устройство для удаления наледей и сосулек с крыш, включающее нижнюю кромку крыши, выступающую за стену, и подпружиненные штоки для передачи встряхивающего воздействия, отличающееся тем, что под нижнюю кромку крыши введен дополнительный элемент, установленный с возможностью движения, который продолжает скат крыши и отстоит от нижней кромки крыши на минимальный нахлесточный зазор, причем с этим дополнительным элементом шарнирно соединены и подпружиненные штоки, элемент выполненный в виде утолщения, по меньшей мере, одного поворотного звена, шарнирно скрепленного со стеной или каркасом крыши и с одним подпружиненным штоком, причем поворотное звено выполнено одноконсольным с осью шарнира поворота звена, максимально приближенной к неподвижной нижней кромке крыши с сохранением нахлесточного зазора, а встряхивающий поворот звена осуществляется в сторону увеличения угла ската, при этом перемещение подпружиненного штока, шарнирно скрепленного с поворотным звеном, является плоскопараллельным, а шток выполнен криволинейным, поворотное звено принято двухконсольным, одна из консолей которой выполнена как элемент, продолжающий крышу по линии ската, а другая консоль шарнирно присоединена к подпружиненному штоку, введенный элемент выполнен в виде, по меньшей мере, одного ползуна с поступательным прямолинейным движением вдоль линии ската, помещенного в направляющих, закрепленных на каркасе крыши или стене, и присоединен к подпружиненному штоку, при этом минимальный нахлесточный зазор равен толщине направляющей, стена или каркас крыши для ограничения ударного хода поворотного звена или ползуна снабжены упором, отбойным ножом, установленным навстречу движению дополнительного элемента, а подпружиненный шток снабжен винтовым механизмом регулирования амплитуды встряхивающего перемещения, при этом упор выполнен в виде установленной на стене сплошной по длине здания полосы, а отбойный нож является каркасным элементом герметизирующей подшивки крыши (патент RU 2439261, МПК E04D 13/076, 2012).

Недостаток устройства заключается в том, что энергия встряхивания устройства для разрушения сосульки приведет к внутренним напряжениям в элементах карниза с последующим разрушением основания крыши, снижающим эксплуатационную надежность, а ручной или ножной привод положения поворотного звена в положении оператора сидя или стоя повышает трудоемкость управления, кроме того секционный передвижной элемент с подпружиненной полосой требует дислокацию оператора между секциями с организацией рабочего места и ручного управления через трос и блок поворотным элементом, что также повышает трудоемкость обслуживания. Размещение ползуна между основанием стены и карнизом не исключает задувание в образованное пространство снега под крышу здания, что не исключает вероятность его таяния и протекания на верхних этажах здания. В рассматриваемом аналоге не предусмотрена утилизация сосулек и требуется постоянный контроль оператором величины образования сосульки.

Известно 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, 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, 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, величину зазора механической развязки между карнизом крыши и упругим элементом не менее величины амплитуды возбуждаемых колебаний линейного волновода от источника механических импульсов, причем указанный волновод должен быть расположен в зоне интенсивного льдообразования у края карниза, узел крепления устройства установлен на стене здания или сооружения с наружной или внутренней стороны и 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, источник механических импульсов выполненный в виде плоской катушки вихревых токов и снабжен генератором импульсных токов, электрически связанным с катушкой, а между катушкой вихревых токов и штоком установлена пластина из материала высокой электропроводности, а между катушкой вихревых токов и штоком установлена дополнительная катушка вихревых токов, электрически связанная с основной катушкой (патент RU 2169245, МПК E04D 13/00, 2001).

Недостаток устройства заключается в том, что при обрушении сосульки и наледи с карниза крыши, импульс амплитуды воздействия от подпружиненного штока импульсов через секционный линейный волновод на сосульку приведет к знакопеременным напряжениям и нагрузкам на крепление крыши, его ослаблению и, как следствие, при ветровых нагрузках к раскрытию крепления, к характерным ударам о стропила крыши, а при отрыве сосулек от крыши неизбежны различного рода повреждения кровли крыши. Кроме того, допустимый прогиб между соседними подпружиненными штоками по длине линейного волновода требует постоянного контроля оператора, в противном случае произойдет разрушение секции волновода. Многосекционный линейный волновод с подпружиненными штоками импульсов требует установки катушки вихревых токов от генератора импульсных токов на каждый шток, что повышает себестоимость устройства, а в случае неисправности генератора одного или нескольких штоков приведет к прогибу секций волновода и их разрушению. В рассматриваемом аналоге не предусмотрена утилизация сосулек и требуется постоянный контроль оператором величины образования сосульки.

Известно устройство для удаления наледи и сосулек с карнизов крыш зданий и сооружений и вокруг воронок водосточных труб покрытых противообледенительными материалами, обладающими гидрофобными свойствами, размещенное под карнизом крыши выполненный в виде пневматического рукава расширяющегося под действием нагнетания воздуха, воздействующего на свисающие ледяные сосульки, снабженный гибким резиновым канатом и пружинными амортизаторами, при этом пневматический рукав прикреплен к скобе, выполненной в виде зигзагообразного захвата, закрепленного по краю кровли через упорные уголки с отверстиями для пропуска талой воды, а между исходным состоянием пневматического рукава и вертикалью края образован зазор (аналог патент RU 2509190, МПК E04D 13/00, 2014).

Недостаток предлагаемого в качестве аналога устройства заключается в том, что при отрыве пневматическим рукавом сосулек и наледи с карниза крыши усилие передается на карниз крыши и возникающий момент от усилия рукава приведет к неизбежному различного рода повреждению кровли крыши, к ослаблению крепления к стропилам и, как следствие, при ветровых нагрузках к раскрытию крепления, а также к характерным ударам о стропила крыши, вызывающих внешний шум и соответственно раздражение жителей. Также не исключена возможность механического разрушения пневматического рукава о острые края отделившейся сосульки. В рассматриваемом аналоге не предусмотрена утилизация сосулек, что требуется постоянный контроль оператором величины образования сосульки.

Наиболее близким является устройство утилизации наледи и сосулек с крыш зданий, включающее несущую балку, тросо-блочную систему с опорными роликами каретки, обрушитель сосулек и короб (корпус) с приводом измельчителя сосулек выполненным в виде шнека, установленное под карнизом. Измельчитель сосулек и наледей расположен ниже обрушающего устройства. Короб расположен между обрушающим устройством и измельчителем. На его торцевых стенках расположены поворотные планки из неметаллического материала с микровыключателями, корпус измельчителя в нижней части и одной торцевой имеет перфорацию (отверстия). Также измельчитель может быть выполнен в виде одного или двух параллельно расположенных шнеков, на витках которых расположены зубья, а последний виток выполнен плоским, в виде шайбы, на торцах которой установлены режущие ножи гребенчатого типа (патент RU 2555722, МПК E04D 13/076, 2015).

Недостаток устройства заключается в том, что устройство, создает дополнительно от массы устройства статическую и от воздействия в виде вибрации от перемещения тросо-блочной системы динамическую нагрузку на карниз, которые в совокупности с ветровыми нагрузками вызывают колебание покрытия крыши с последующим ослаблением крепления и разрушением, например шифера, также характерные удары о стропила крыши, создающими внешний шум, а осколки или сорванные с крыши листы к травматизму пешеходов и городской инфраструктуры, в том числе транспортных средств. Провисание троса тросо-блочной системы сопровождается пробуксовкой его на приводном блоке, что приводит к износу и, как следствие к разрыву и приостановки движения устройства, требующего сложный ремонт, а постоянное натяжение троса увеличивает сопротивление и нагрузку на привод и трудоемкость обслуживания, так как требуется дополнительное оборудование для работы под карнизом, причем для высотных зданий практически невозможно осуществить существующим оборудованием, например, мобильным краном. В случае блокировки роликов тележки тросо-блочной системы возрастает сопротивление движения устройства, что также может привести к обрыву троса и остановки движения устройства и выше изложенным трудностям по восстановлению, а контактная пара и металла ролик - несущая пара неизбежно приведет к интенсивному износу, требующему ремонт или замену, что при ведет к увеличению трудоемкости и себестоимости обслуживания.

Задачей изобретения является разработка конструкции устройства для обрушения и одновременной утилизации сосулек, обеспечивающей экономически эффективную и качественную очистку зданий от сосулек.

Техническим результатом является повышение эксплуатационной надежности устройства и качества очистки от снежного покрова, наледей и сосулек с карниза крыши здания и их утилизации.

Технический результат достигается при использовании устройства ля обрушения и утилизации сосулек, содержащего световую систему контроля за размерами сосулек, электронный блок управления, обрушитель сосулек, каретку с приводом блочно-троссовой системы от электродвигателя реверсивного передвижения устройства, несущие направляющие каретки, конечные выключатели, корпус и утилизатор сосулек, при этом корпус выполнен цилиндрическим, с размещенным по периметру утилизатором сосулек в виде электронагревателя изолированного от стен корпуса диэлектрическим материалом, на дне корпуса установлен электромагнитный клапан для слива талой воды в водосток, на корпусе установлена воронка с отражателем, поплавком с конечным выключателем и обрушителем сосулек, выполненным из двух симметрично расположенных половинок, шарнирно соединенных между собой с возможностью перехода из вертикального положения в горизонтальное и обратно, а каретка устройства выполнена в виде пары опорных колес - верхнего, установленного на верхней направляющей, и нижнего, установленного на нижней направляющей, с конечными выключателями, неподвижно закрепленными на стенке здания под карнизом крыши.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство выполнено в виде цилиндрического корпуса с размещением по периметру электронагревателем изолированным от стен корпуса диэлектрическим материалом, на дне корпуса установлен электромагнитный клапан для слива талой волы в водосток, а сверху корпуса установлена воронка, предназначенная для забора обрушенных сосулек и размешенной в ней крышки, которая одновременно выполняет функцию обрушителя сосулек, выполненная из двух симметрично расположенных половинок, шарнирно соединенных между собой и управляемых соленоидом для перевода половинок крышки из горизонтального в вертикальное положение, т.е положение обрушения сосулек, также в воронке размещен конической формы отражатель, предназначенный для ограничения отвода тепла из нагревателя в атмосферу и поплавок с конечным выключателем, предназначенный, для остановки обрушения сосулек при заполнении корпуса водой растопленных сосулек и перевода половинок крышки в исходное, т.е горизонтальное положение с последующим передвижением устройства до торцов стены здания для слива талой воды по водосточной трубе в накопитель технической воды, расположенный в подвале отапливаемого здания, каретка устройства выполнена в виде пары опорных колес - верхнего, установленного на верхней направляющей, и нижнего, установленного на нижней направляющей, с конечными выключателями, неподвижно закрепленных на стенке здания под карнизом крыши, причем опорные колеса неподвижно соединены со звездочками цепной передачи с приводом от электродвигателя, установленного на траверсе неподвижно соединенной с корпусом устройства и шарнирно с опорными колесами каретки, а на валу электродвигателя закреплена ведущая звездочка цепной передачи, электронный блок управления расположенным на корпусе устройства и соединенным, через трос закрепленный на концах крыши стяжками, с кабелем источника питания и электрическими цепями с нагревательным элементом, электромагнитным клапаном, соленоидом для перевода половинок обрушителя из горизонтального в вертикальное положение, конечным выключателем поплавка уровня воды в корпусе устройства, электродвигателем привода цепной передачи, конечным выключателем реверсивного движения устройства.

При этом в конструкции устройства совмещены функции обрушения сосулек и их утилизация в виде превращения сосулек в талую воду с последующим сливом в накопитель. Высокий технический уровень и простота конструктивных элементов устройства обеспечивает автоматический режим работ, снижение трудовых ресурсов, производственных и эксплуатационных затрат, повышение надежности и экономической эффективности.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично представлен общий вид устройства для обрушения и утилизации сосулек.

Устройство для обрушения и утилизации сосулек содержит цилиндрический корпус 1 неподвижно закрепленный на каретке 2, установленной на направляющих 3, обрушитель 4 и блок управления 5.

Между наружной 6 и внутренней 7 цилиндрическими поверхностями корпуса 1 установлен нагревательный элемент 8, изолированный от стен корпуса 1 теплоизоляционным диэлектрическим материалом 9. Нагревательный элемент 8 соединен электрической цепью 10 с блоком управления 5, расположенным на наружной 6 поверхности корпуса 1. На дне корпуса 1 установлен электромагнитный клапан 11 соединенный с блоком управления 5 электрической цепью 12. Клапан 11 предназначенный для автоматического перекрытия сливного патрубка 13, а на корпусе 1 установлена воронка 14, крышка которой одновременно выполняет функцию обрушителя 4 сосулек 15, выполненная из двух симметрично расположенных половинок, шарнирно соединенных между собой и управляемых соленоидом 16 для перевода половинок обрушителя 4 из горизонтального в вертикальное положение, т.е. в положение обрушения сосулек 15, при этом соленоид 16 соединен с блоком управления 5 электрической цепью 17. В воронке 14 также размещены отражатель 18, предназначенный для ограничения отвода тепла из внутренней полости корпуса 1, и поплавок 19 с конечным выключателем 20, соединенным с блоком управления 5 электрической цепью 21, предназначенный для остановки обрушения сосулек 15, перевода обрушителя 4 в исходное горизонтальное положение - положение крышки воронки 14 и передвижения устройства под карнизом 22 крыши 23 до края стены 24 здания 25 для слива талой воды 26 по водосточной трубе 27 закрепленной к стене 24 хомутом 28 в накопитель талой воды 29, расположенный в отапливаемом подвале 30 здания 25.

Каретка 2 состоит из пары верхнего 31 и нижнего 32 опорных колес, установленных на направляющих 3 и соединенных между собой траверсой 33, неподвижно закрепленной на корпусе 1. Опорные колеса 31 и 32 неподвижно соединены со звездочками 34 цепной передачи 35 соответственно с приводом от электродвигателя 36, установленного на траверсе 33, на валу которого закреплена ведущая звездочка 37 цепной передачи 35, при этом электродвигатель 36 привода цепной передачи 35 соединен с блоком управления 5 электрической цепью 38.

Направляющие 3 предназначены для возвратно-поступательного движения каретки 2 и размещены неподвижно на стене 24 под карнизом 22 крыши 23 здания 25, при этом с дух сторон торцов, направляющих 3 верхнего опорного колеса 31 установлены конечные выключатели 39. соединенные с блоком управления 5 электрической цепью 40.

Обрушитель 4 предназначен для обрушения сосулек 15, одновременно является крышкой воронки 14 выполненной из двух симметрично расположенных половинок, шарнирно соединенных между собой, которые соленоидом 16 из горизонтального положения переводятся в вертикальное положение обрушителя 4 и наоборот.

Блок управления 5 расположен на наружной поверхности корпуса 1 и подключен к электросети через кабель 41, подвешенный на тросе 42 закрепленный стяжками 43 на кронштейнах 44, установленных на торцах карниза 22 здания 25, на которых также установлены фотоэлементы 45, предназначенные для включения устройства при достижения размеров сосулек 15 заданной величины, и соединен электрическими цепями 10, 12, 17, 21, 38, 40 с нагревательным элементом 8, электромагнитным клапаном 11, соленоидом 16, конечным выключателем 20 поплавка 19, электродвигателем 36 привода цепной передачи 35, конечным выключателем 39.

Устройство для обрушения и утилизации сосулек работает следующим образом. Перед началом работы необходимо подключить к блоку управления 5 через кабель 41 электропитания. Исходное положение каретки 2 может быть в любом месте под карнизом 22 крыши 23 здания 25.

Устройство вступает в работу после срабатывания фотоэлемента 45, который оповещает блок управления 5 о достижении размеров сосулек 15 заданной величины. После обработки в блоке управления 5 сигнала фотоэлемента 45, автоматически через электрическую цепь 17 соленоидом 16 переводятся половинки обрушителя 4, выполняющие функцию крышки воронки 14, из горизонтального в вертикальное положение с одновременным включением электродвигателя 36 привода цепной передачи 35 передвижения каретки 2 по направляющим 3. Одновременно блоком управления 5 автоматически включается нагреватель 8 электрической цепью 10. Обрушенные сосульки 15, направляемые воронкой 14 и отражателем 18 во внутрь корпуса 1, заполняют устройство, где от нагревателя 8 превращаются в талую воду. При достижении уровня воды поплавка 19, замыкается контакт конечного выключателя 20, сигнал от которого поступает в блок управления 5 и после его обработки через электрическую цепь 17 на соленоид 16 для автоматического перевода половинок обрушителя 4 в горизонтального положение крышки закрывающей воронку 14. Достигнув края крыши, верхнее опорное колесо 31 каретки 2, в зависимости от места расположения относительно левого или правого края крыши 23, включает конечный выключатель 39, который останавливает движение каретки 2 и одновременно открывается через электрическую цепь 12 электромагнитный клапан сливного патрубка 11 на слив талой воды 26 по водосточной трубе 27 в накопитель талой воды 29, расположенный в отапливаемом подвале 30 здания 25. После слива воды 26 из корпуса 1 соленоидом 16 половинки обрушителя 4, переводятся из горизонтального в вертикальное положение с одновременным включением электродвигателя 36 привода цепной передачи 35 передвижения каретки 2 на реверсивный ход, то есть в обратное направление. После заполнения бункера корпуса 1 талой водой процесс ее слива в накопитель 29 повторяется автоматически алгоритмом блока управления 5 или дистанционно.

Таким образом, устройство для обрушения и утилизации сосулек, содержащее световую систему контроля за размерами сосулек, электронный блок управления, каретку в виде пары опорных колес с приводом блочно-троссовой системы от электродвигателя реверсивного передвижения устройства, конечные выключатели, несущие направляющие каретки, цилиндрический корпус с размещенным по периметру утилизатором сосулек в виде электронагревателя изолированного от стен корпуса диэлектрическим материалом, установленным на дне корпуса электромагнитным клапаном для слива талой воды в водосток, и установленной на корпусе воронкой с отражателем, поплавком с конечным выключателем и обрушителем сосулек, выполненным из двух симметрично расположенных половинок, шарнирно соединенных между собой с возможностью перехода из вертикального положения в горизонтальное и обратно, обеспечивает повышение эксплуатационной надежности устройства и качества очистки от снежного покрова, наледей и сосулек с карниза крыши здания и их утилизации.

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройствам удаления наледей и сосулек с крыш зданий и сооружений. Технический результат достигается в устройстве для обрушения и утилизации сосулек, содержащем световую систему контроля за размерами сосулек, электронный блок управления, каретку в виде пары опорных колёс с приводом блочно-троссовой системы от электродвигателя реверсивного передвижения устройства, конечные выключатели, несущие направляющие каретки, цилиндрический корпус, с размещенным по периметру утилизатором сосулек в виде электронагревателя, изолированного от стен корпуса диэлектрическим материалом, установленным на дне корпуса электромагнитным клапаном для слива талой воды в водосток и установленной на корпусе воронкой с отражателем, поплавком с конечным выключателем и обрушителем сосулек, выполненным из двух симметрично расположенных половинок, шарнирно соединенных между собой с возможностью перехода из вертикального положения в горизонтальное и обратно. Технический результат - повышение эксплуатационной надёжности устройства и качества очистки от снежного покрова, наледей и сосулек с карниза крыши здания и их утилизации. 1 ил.

Устройство для обрушения и утилизации сосулек, содержащее световую систему контроля за размерами сосулек, электронный блок управления, обрушитель сосулек, каретку с приводом блочно-троссовой системы от электродвигателя реверсивного передвижения устройства, несущие направляющие каретки, конечные выключатели, корпус и утилизатор сосулек, отличающееся тем, что корпус выполнен цилиндрическим с размещенным по периметру утилизатором сосулек в виде электронагревателя, изолированного от стен корпуса диэлектрическим материалом, на дне корпуса установлен электромагнитный клапан для слива талой воды в водосток, на корпусе установлена воронка с отражателем, поплавком с конечным выключателем и обрушителем сосулек, выполненным из двух симметрично расположенных половинок, шарнирно соединенных между собой с возможностью перехода из вертикального положения в горизонтальное и обратно, а каретка устройства выполнена в виде пары опорных колёс - верхнего, установленного на верхней направляющей, и нижнего, установленного на нижней направляющей, с конечными выключателями, неподвижно закреплёнными на стенке здания под карнизом крыши.