RU2509846C1

RU2509846C1 - Device to prevent icicle formation

Info

Publication number: RU2509846C1
Application number: RU2012139226/03A
Authority: RU
Inventors: Давид Михайлович Белый
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2014-03-20

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: device comprises a knockdown element on protruding parts of the roof, which may move reciprocally in the plane that normally crosses the zone of icicle growth, connected to a drive fixed on the building wall by means of brackets under the protruding part. The drive is made in the form of two flat blades fixed hingedly on the wall and equipped with wind traps. The knockdown element is made in the form of a double-edged knife hingedly fixed to the blades.

EFFECT: improved operating reliability of a roof.

1 dwg

Description

Изобретение относится к строительству крыш жилых и производственных зданий, исключающих опасность схода с крыши снега и льда, а также падения сосулек значительных размеров.The invention relates to the construction of roofs of residential and industrial buildings, eliminating the danger of snow and ice coming off the roof, as well as falling icicles of considerable size.

Известно устройство для предотвращения падения крупных сосулек, наледи и снега с выступающих деталей крыш, содержащее листообразное гибкое тело, обладающее упругостью и выступающее за кромку крыши, выполненное с возможностью задержания на своей поверхности сосулек, наледи и снега /см.патент РФ на полезную модель №90823, кл. Е04D 13/076, 2009 [1]/.A device for preventing the fall of large icicles, ice and snow from the protruding roof parts, containing a sheet-like flexible body with elasticity and protruding beyond the edge of the roof, made with the possibility of delaying icicles, ice and snow on its surface / see patent of the Russian Federation for utility model No. 90823, cl. E04D 13/076, 2009 [1] /.

Недостатками известного устройства является опасность накопления на выступающем теле значительных масс снега, льда и сосулек вследствие возможности их самопроизвольного обрушения.The disadvantages of the known device is the risk of accumulation on the protruding body of significant masses of snow, ice and icicles due to the possibility of their spontaneous collapse.

Известны также устройства для сброса снега, льда и сосулек с края крыши, включающие выступающую за кромку кровли здания упругую полосу, соединенную либо с источником механических колебаний, выполненным в виде закрепленного на здании вала с электродвигателем и эксцентриками /см.патент РФ на полезную модель №110790, кл. Е04D 13/076, 2010 [3], либо с источником механических импульсов и вибраций в виде передвижного вибратора, соединенного с вибропроводом, состоящим из набора горизонтальных и вертикальных механических стержней /см. патент РФ на полезную модель №110789, кл. Е04D 13/064, 2010 [3]/, либо с источником механических импульсов, взаимодействующим с волноводами, выполненными из профильных конструкций, прикрепленных с напуском относительно кромки кровли /см. патент на полезную модель №90450, кл. E01C 11/24, 2009 [4].Also known devices for dumping snow, ice and icicles from the edge of the roof, including an elastic band protruding beyond the edge of the roof of the building, connected either to a source of mechanical vibrations made in the form of a shaft mounted on the building with an electric motor and eccentrics / see RF patent for utility model No. 110790, cl. Е04D 13/076, 2010 [3], or with a source of mechanical impulses and vibrations in the form of a mobile vibrator connected to a vibroconductor consisting of a set of horizontal and vertical mechanical rods / cm. RF patent for utility model No. 110789, class. Е04D 13/064, 2010 [3] /, or with a source of mechanical impulses interacting with waveguides made of profile structures attached with an inlet relative to the edge of the roof / cm. Utility Model Patent No. 90450, class. E01C 11/24, 2009 [4].

Недостатками всех известных устройств являются предельная сложность конструкции вследствие необходимости использования специальных виброимпульсных возбудителей, вибропроводов и волноводов, кинематических исполнительных механизмов и т.д., значительные энергозатраты, низкие эксплуатационные характеристики устройств за счет отсутствия возможности полной автоматизации процесса удаления сосулек, наледи и снега с краев кровли, причем, на начальной стадии их образования без создания опасности для людей и объектов.The disadvantages of all known devices are the extreme complexity of the design due to the need to use special vibration impulses, vibroconductors and waveguides, kinematic actuators, etc., significant energy consumption, low operational characteristics of the devices due to the lack of the ability to fully automate the process of removing icicles, ice and snow from the edges roofs, moreover, at the initial stage of their formation without creating a danger to people and objects.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является устройство для предотвращения образования крупных сосулек на выступающих деталях крыши и фасадов зданий и сооружений, содержащее гибкий сбивающий орган, имеющий возможность совершения круговых плоскопараллельных возвратно-поступательных движений в плоскости, нормально пересекающей зону роста сосулек, соединенный с приводом, закрепленным на стене здания посредством кронштейнов под выступающей деталью и состоящим из трехколенных коленчатых валов с центральными осями, мотора-редуктора и термодатчика с реле /см.патент РФ на полезную модель №104589, кл. Е04D 13/076, 2010 [5]/, и принятое за прототип.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of essential features is a device for preventing the formation of large icicles on the protruding parts of the roof and facades of buildings and structures, containing a flexible knocking body that can perform circular plane-parallel reciprocating movements in a plane normally crossing the zone icicles growth, connected to the drive mounted on the wall of the building by means of brackets under the protruding part and consisting consisting of three-knee crankshafts with central axes, a gear motor and a temperature sensor with a relay / see Patent of the Russian Federation for utility model No. 104589, class. Е04D 13/076, 2010 [5] /, and adopted as a prototype.

Недостатками устройства-прототипа являются предельная сложность конструкции, низкая надежность и значительные затраты электроэнергии при невозможности автономной работы за счетиспользования природных источников энергии.The disadvantages of the prototype device are the extreme complexity of the design, low reliability and significant energy costs when it is impossible to work autonomously due touse of natural energy sources.

Сущность изобретения заключается в создании простой и надежной конструкции, обеспечивающей полностью автоматическое и автономное периодическое удаление сосулек с выступающих деталей крыш и фасадов зданий полностью без участия человека за счет использования энергии ветра.The essence of the invention is to create a simple and reliable design that provides fully automatic and autonomous periodic removal of icicles from the protruding parts of the roofs and facades of buildings completely without human intervention through the use of wind energy.

Технический результат - упрощение конструкции, повышение надежности устройства, исключение затрат электроэнергии и обеспечение автономности работы за счет использования энергии ветра.The technical result is a simplification of the design, increasing the reliability of the device, eliminating the cost of electricity and ensuring autonomy of work through the use of wind energy.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для предотвращения образования сосулек на выступающих деталях крыш и фасадов зданий и сооружений, содержащем сбивающий орган, имеющий возможность совершения возвратно-поступательных движений в плоскости, нормально пересекающей зону роста сосулек, соединенный с приводом, закрепленным на стене здания посредством кронштейнов под выступающей деталью, особенность заключается в том, что привод выполнен в виде двух консольно прикрепленных к стене в вертикальных плоскостях по бокам выступающей детали с помощью цилиндрических шарниров плоских лопастей, снабженных по вертикальным торцам U-образными ветровыми ловушками во фронтальном и боковом направлениях к зданию, а сбивающий органвыполнен в виде обоюдоострого ножа, также шарнирно прикрепленного к наружным краям верхних торцов плоских лопастей.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known device for preventing the formation of icicles on the protruding parts of the roofs and facades of buildings and structures, containing a knocking body that can perform reciprocating movements in a plane normally intersecting the growth zone of icicles connected to the drive mounted on the wall of the building by means of brackets under the protruding part, the feature is that the drive is made in the form of two console mounted connected to the wall in vertical planes on the sides of the protruding part with the help of cylindrical hinges of flat blades, equipped at the vertical ends with U-shaped wind traps in the frontal and lateral directions to the building, and the knocking down organmade in the form of a double-edged knife, also pivotally attached to the outer edges of the upper ends of the flat blades.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично на общем виде приведено предлагаемое устройство /в качестве выступающей детали крыши, в частности, показан карниз крыши, причем изображена только левая при взгляде на здание спереди часть устройства, правая часть абсолютно идентична/.The invention is illustrated by the drawing, where the proposed device is schematically shown in a general view / as a protruding roof part, in particular, a roof cornice is shown, and only the left part of the device is shown when looking at the building from the front, the right part is absolutely identical to /.

Устройство для предотвращения образования (см. фиг.1) сосулек 1 на выступающих деталях /карнизе 2/ крыши 3 и фасадов зданий и сооружений содержит сбивающий орган 4, имеющий возможность совершения возвратно-поступательных движений в плоскости, нормально пересекающей зону роста сосулек 1, соединенный с приводом, закрепленным на стене 5 здания посредством кронштейнов 6 под выступающей деталью /карнизом 2/. При этом привод сбивающего органа 4 выполнен в виде двух консольно прикрепленных к стене 5 здания в вертикальных плоскостях по бокам выступающей детали 2 с помощью цилиндрических шарниров 6 плоских лопастей 7, снабженных по вертикальным торцам U-образными ветровыми ловушками 8 во фронтальном и боковом направлениях к зданию. Сбивающий же орган 4 выполнен в виде плоского, обоюдоострого ножа, ориентированного в горизонтальной плоскости и также шарнирно прикрепленного концами к наружным краям верхних торцов плоских лопастей 7. Кронштейны 6, одновременно выполняющие в данном случае функцию цилиндрических шарниров, согнуты в U-образную форму из стальных стержней. При этом заточенные концы каждого из кронштейнов 6 вбиты в стену 5, а вертикально ориентированная перекладина свободно вставлена в сквозное вертикальное отверстие 9, выполненное в теле плоскости лопасти 7. Лопасти 7 целесообразнее всего изготавливать из полярных термопластов полиамидной группы /см., например, "Материалы для авиационного приборостроения и конструкций" под ред. академика А.Ф. Белова, М., "Металлургия", 1982, стр.241 [6]/. Эти материалы отличаются малым весом, при этом прочны, устойчивы к климатическим воздействиям и обычно используются для изготовления таких ответственных деталей, как приборные шестерни, втулки, подшипники, колеса насосов, турбин и т.п. /см. [6]/. Для изготовления каждой из лопастей 7 два предварительно полученных формовкой листа "намертво" склеиваются между собой плоскостями, например, дихлорэтаном, причем, в процессе их склейки выполняется отверстие 9 /сюда вводится вставка из непрочного материала, которая после склейки и высыхания убирается/, а также раздвигаются специальными треугольного сечения вставками и не склеиваются концы двух склеиваемых листов, в результате чего образуются вышеуказанные U-образные ветровые ловушки 8 на вертикальных торцах лопастей 7. Следует специально отметить, что каждая лопасть 7 имеет высокое аэродинамическое сопротивление как при направлении ветра в сторону стены 5 здания, так и в обратном направлении при отражении ветрового потока от стены 5, а также в каждом из боковых направлений, то есть вдоль стены 5, так как лопасть 7 обращена к обоим боковым направлениям, то есть навстречу ветровым потокам, своими вогнутыми поверхностями. Кроме того, в процессе склейки в лопасть 7, а именно в верхний ее торец жестко с фиксацией вводится выступающая вверх резьбовая шпилька 10. Далее, в процессе сборки устройства, после свободного надевания на эти шпильки 10 ножа 4 выполненными по его концам отверстиями и наворачивания на концы шпилек 10 специальных фиксаторов 11 с Фиксацией на шпильках 10, но без зажатия ножа 4, последний оказывается шарнирно прикрепленным своими концами к верхним торцам лопастей 7.The device for preventing the formation (see Fig. 1) of icicles 1 on the protruding parts / cornice 2 / roof 3 and facades of buildings and structures contains a knocking body 4, having the ability to perform reciprocating movements in a plane normally crossing the growth zone of icicles 1, connected with a drive mounted on the wall 5 of the building by means of brackets 6 under the protruding part / cornice 2 /. In this case, the drive of the knocking body 4 is made in the form of two cantilever mounted to the wall 5 of the building in vertical planes on the sides of the protruding part 2 with the help of cylindrical hinges 6 flat blades 7, equipped at the vertical ends with U-shaped wind traps 8 in the frontal and lateral directions to the building . The knocking down body 4 is made in the form of a flat, double-edged knife oriented in the horizontal plane and also pivotally attached by its ends to the outer edges of the upper ends of the flat blades 7. The brackets 6, which simultaneously perform the function of cylindrical hinges in this case, are bent into a U-shape from steel rods. In this case, the sharpened ends of each of the brackets 6 are driven into the wall 5, and the vertically oriented crossbar is freely inserted into the through vertical hole 9 made in the body of the plane of the blade 7. The blades 7 are most expediently made from polar thermoplastics of the polyamide group / see, for example, "Materials for aircraft instrumentation and structures "ed. Academician A.F. Belova, M., "Metallurgy", 1982, p. 241 [6] /. These materials are lightweight, durable, resistant to climatic influences and are usually used for the manufacture of such critical parts as instrument gears, bushings, bearings, pump wheels, turbines, etc. /cm. [6] /. For the manufacture of each of the blades 7, two sheets preliminarily obtained by molding are glued tightly to each other by planes, for example, dichloroethane, moreover, during their gluing, a hole 9 is made / an insert of fragile material is introduced here, which is removed after gluing and drying /, and they are moved apart by inserts of a special triangular section and the ends of two glued sheets are not glued together, as a result of which the above-mentioned U-shaped wind traps 8 are formed on the vertical ends of the blades 7. Special note that each blade 7 has a high aerodynamic drag both when the wind direction is towards the wall 5 of the building, and in the opposite direction when the wind stream is reflected from the wall 5, as well as in each of the lateral directions, that is, along the wall 5, since the blade 7 faces both lateral directions, i.e. towards the wind currents, with its concave surfaces. In addition, during gluing, a threaded rod 10 protruding upward is inserted into the blade 7, namely, at its upper end, with fixation. Further, during the assembly of the device, after freely donning the knife 4 with holes made at its ends and screwing onto the ends of the studs 10 of the special clamps 11 with the Fixation on the studs 10, but without clamping the knife 4, the latter is pivotally attached with its ends to the upper ends of the blades 7.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.The work of the proposed device is as follows.

Во времена года, характерные для образования соссулек /зима, весна/ и на всоте крыш зданий малые ветровые возмущения раз личных направлений существуют практически в любое время суток. Периодически много раз за сутки эти возмущения переходят в интенсивные порывы ветра. Благодаря вышеописанной форме плоских лопастей 7 последние характеризуются для ветровых потоков любого направления высокими аэродинамическими сопротивлениями, то есть имеют высокую парусность. Поэтому порывы ветра любого направления преобразуются в крутильные колебания лопастей 7 вокруг шарниров 6. Эти колебания сопровождаются плоско-параллельными колебаниями шарнирно закрепленного на лопастях 7 ножа 4. При таких колебаниях нож 4 перемещается параллельно самому себе в горизонтальной плоскости периодически то вправо, то влево, то приближаясь к стене 5, то удаляясь от нее, нормально пересекая зону образования сосулек 1, и срезая их практически под основание. При максимальном повроте лопастей 7 под действием порывовветра нож 4 практически доходит до стены 5, при обратном повороте лопастей 7 нож 4 выходит за пределы внешней кромки карниза 2. При действии порывов ветра во фронтальном направлении в сторону стены 5 поток попадает непосредственно в передние U-образные ловушки 8 лопастей 7, и отражаясь от стены 5 - в задние ловушки 8, что сопровождается случайными колебаниями лопастей 7 в направлениях, зависящих от направлений порывов ветра, угловой ориентации ловушек 8, их геометрических параметров и т.п. Самое главное, что на характер работы устройства это абсолютно не влияет, достаточно того, что будут происходить хаотичные, периодические в течение суток колебания ножа 4, предотвращающие вырастание сосулек I до значительных опасных размеров, срезание их непосредственно на стадии образования и сбрасывание вниз в виде мелких осколков, не представляющих опасности для расположенных внизу людей и объектов. При боковых порывах ветра лопасти 7,вогнутые навстречу направлению ветра, опять выполняют функции ловушек 8 и преобразуют боковые порывы ветра в плоско-параллельные движения ножа 4.During the seasons, typical for the formation of little icicles (winter, spring) and on the entire roof of buildings, small wind disturbances of various directions exist at almost any time of the day. Periodically, many times a day, these disturbances turn into intense gusts of wind. Due to the above-described shape of the flat blades 7, the latter are characterized by high aerodynamic drags for wind flows of any direction, that is, they have a high windage. Therefore, gusts of wind of any direction are converted into torsional vibrations of the blades 7 around the hinges 6. These vibrations are accompanied by plane-parallel vibrations of the knife 4 hinged on the blades 7. With such vibrations, the knife 4 moves parallel to itself in the horizontal plane from time to time, right or left, then approaching the wall 5, then moving away from it, normally crossing the zone of formation of icicles 1, and cutting them almost under the base. With a maximum rotation of the blades 7 under the action of guststhe knife 4 almost reaches the wall 5 when the blades 7 rotate backwards, the knife 4 extends beyond the outer edge of the cornice 2. Under the action of wind gusts in the frontal direction towards the wall 5, the flow enters directly into the front U-shaped traps of the 8 blades 7 and is reflected from wall 5 to the rear traps 8, which is accompanied by random vibrations of the blades 7 in directions depending on the directions of the gusts of wind, the angular orientation of the traps 8, their geometric parameters, etc. Most importantly, this does not affect the nature of the device’s operation, it is enough that the knife 4 will oscillate chaotically periodically during the day, preventing the icicles I from growing to significant dangerous sizes, cutting them directly at the stage of formation and dropping them down in the form of small fragments that are not dangerous for people and objects located below. With lateral gusts of wind, the blades 7, concave towards the direction of the wind, again act as traps 8 and transform the lateral gusts of wind into plane-parallel movements of the knife 4.

Устройство имеет предельно простую конструкцию и высокую надежность. Особо важно, что устройство абсолютно не критично к качеству изготовления устройства, его сборки, настройки и т.п. то есть может быть изготовлено практически в кустарных условиях. Устройство абсолютно автономно ,не требует затрат электроэнергии, полностью исключает участие человека в процессе удаления сосулек.The device has an extremely simple design and high reliability. It is especially important that the device is absolutely not critical to the quality of manufacture of the device, its assembly, configuration, etc. that is, it can be made practically in artisanal conditions. The device is completely autonomous, does not require electricity, completely eliminates human involvement in the process of removing icicles.

Claims

A device for preventing the formation of icicles on the protruding parts of the roofs and facades of buildings and structures, containing a knocking body that can reciprocate in a plane that normally intersects the growth zone of icicles, connected to the drive mounted on the wall of the building using brackets under the protruding part, characterized the fact that the drive is made in the form of two cantilever attached to the wall in vertical planes on the sides of the protruding part using flat cylindrical hinges x blades, equipped at the vertical ends with U-shaped wind traps in the frontal and lateral directions to the building, and the whipping organ is made in the form of a flat, double-edged knife, also pivotally attached with its ends to the outer edges of the upper ends of the flat blades.