RU2512145C1

RU2512145C1 - Building roof cornice

Info

Publication number: RU2512145C1
Application number: RU2012142661/03A
Authority: RU
Inventors: Давид Михайлович Белый
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-04-10

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to the field of construction, in particular, to a building roof cornice. The building roof cornice comprises a protruding strip from elastic steel, which retains on its surface a layer of ice, snow and icicles. The strip is made as capable of relay loss of shape stability /longitudinal bend / under action of axial load, which exceeds the critical value. The left end of the strip is attached to the cornice hingedly with the help of an axis, and the right one is put in contact with a bimetal spring, which develops at this temperature of environment the above value of the axial load.

EFFECT: increased operational 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 падение сосулек значительных размеров.The invention relates to the construction of roofs of residential and industrial buildings, eliminating the danger of vanishing from the roof of snow and ice, as well as the fall of icicles of considerable size.

Известен карниз крыши здания, содержащий закрепленный вдоль его кромки нагревательный элемент в виде трубы, соединенный с транспортными воздуховодами / см. патент РФ на изобретение №2340746, кл. Е04D 13/076, 2008 [1]/.Known cornice of the roof of the building, containing fixed along its edge, a heating element in the form of a pipe connected to transport ducts / see RF patent for the invention No. 2340746, class. E04D 13/076, 2008 [1] /.

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции крыши и значительные энергозатраты.The disadvantages of the known device are the complexity of the roof structure and significant energy consumption.

Известен также карниз крыши здания, содержащий шарнирно прикрепленный к свесу кровли поворотный сбивающий орган, выполненный составным из шарнирно соединенных полос и снабженный бойком, соединенным с гибкой связью /см., например, а.с. СССР №1188288, кл. Е04D 13/06, 1982 [2]/Also known is the roof eaves of the building, containing a pivoting swivel member pivotally attached to the roof overhang, made up of pivotally connected strips and provided with a striker connected to a flexible connection / see, for example, a.s. USSR No. 1188288, cl. E04D 13/06, 1982 [2] /

Недостатками известного устройства являются ручной характер процесса при полном отсутствии автоматизации, его низкая эффективность и значительная трудоемкость, а также сложность конструкции.The disadvantages of the known device are the manual nature of the process in the complete absence of automation, its low efficiency and considerable complexity, as well as the complexity of the design.

Кроме того, известны карнизы крыш зданий с механическим удалением снега, льда и сосулек, содержащие выступающую за кромку карниза упругую полосу, соединенную либо с пространственным кинематическим механизмом с гибкими сбивающими органами и мотором-редуктором /см. патент РФ на полезную модель 04589, кл. Е04D 13/076, 2010 [3] /, 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 [4]; патент РФ на полезную модель №108466, кл. Е04D 13/076, 2011 [5] /, либо с источником механических вибраций и импульсов в виде передвижного вибратора, соединенного с вибропроводом, состоящим из набора горизонтальных и вертикальных металлических стержней /см. патент РФ на полезную модель №110789, кл. Е04D 13/064, 2010 [6] /, либо с источниками механических импульсов, взаимодействующих с волноводами, выполненными из профильных конструкций, закрепленных с напуском относительно кромки кровли /см. патент на полезную модель №90450, кл. Е01С 11/24, 2009 [7]/.In addition, curtain rods of buildings with mechanical removal of snow, ice and icicles are known, containing an elastic strip protruding beyond the edge of the curtain rod connected either to a spatial kinematic mechanism with flexible knocking bodies and a gear motor / cm. RF patent for utility model 04589, cl. Е04D 13/076, 2010 [3] /, or with a source of mechanical vibrations made in the form of a shaft mounted on a building with an electric motor and eccentrics / cm. RF patent for utility model No. 110790, class. E04D 13/076, 2010 [4]; RF patent for utility model No. 108466, cl. Е04D 13/076, 2011 [5] /, or with a source of mechanical vibrations and pulses in the form of a mobile vibrator connected to a vibroconductor consisting of a set of horizontal and vertical metal rods / cm. RF patent for utility model No. 110789, class. Е04D 13/064, 2010 [6] /, or with sources of mechanical impulses interacting with waveguides made of profile structures fixed with an inlet relative to the edge of the roof / cm. Utility Model Patent No. 90450, class. ЕСС 11/24, 2009 [7] /.

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 из-за отсутствия возможности полной автоматизации процесса удаления сосулек, наледи и снега с краев кровли, причем на начальной стадии их образования без создания опасности для расположенных внизу 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 completely automate the process of removing icicles, ice and snow with edges of the roof, and at the initial stage of their formation without creating a danger to people and objects located below.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является карниз крыши здания, содержащий выступающую за его кромку протяженную гибкую полосу из упругой стали, выполненную с возможностью задерживания на своей поверхности наледи и снега /см. патент РФ на полезную модель №90823, кл. Е04D 13/076, 2009 [8] /, и принятый за прототип.The closest device of the same purpose to the claimed invention, according to the set of essential features, is a roof eaves of a building containing an extended flexible strip of elastic steel protruding beyond its edge, which is capable of retaining ice and snow / cm on its surface. RF patent for utility model No. 90823, class. Е04D 13/076, 2009 [8] /, and adopted as a prototype.

Недостатками устройства-прототипа являются его низкие эксплуатационные характеристики вследствие опасности скопления на краях кровли значительных масс наледи, снега и сосулек крупных размеров и их возможность самопроизвольного обрушения.The disadvantages of the prototype device are its low performance due to the danger of accumulation at the edges of the roof of significant masses of ice, snow and icicles of large sizes and their possibility of spontaneous collapse.

Сущность изобретения заключается в создании предельно простой, эффективной, экономичной и автономной конструкции карниза, обеспечивающей автоматический и периодический сброс с края кровли сосулек, наледи и снега до достижения массой этих отложений опасных значений.The essence of the invention lies in the creation of an extremely simple, efficient, economical and autonomous eaves structure that provides automatic and periodic discharge from the edge of the roof of icicles, ice and snow until the mass of these deposits reaches dangerous values.

Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик устройства за счет обеспечения полной автоматизации и автономности процесса сброса сосулек, наледи и снега с края кровли здания.The technical result is an improvement in the operational characteristics of the device by providing complete automation and autonomy of the process of dumping icicles, ice and snow from the edge of the roof of the building.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном карнизе крыши здания, включающем выступающую за его кромку протяженную прямолинейную полосу из упругой стали, выполненную с возможностью задерживания на своей поверхности наледи и снега, особенность заключается в том, что полоса выполнена с возможностью релейной потери устойчивости своей прямолинейной формы /продольного изгиба/ в плоскости наименьшей поперечной жесткости, параллельной торцу карниза, под действием сжимающей осевой нагрузки, превышающей ее критическое значение для соответствующей упругой полосы, один конец полосы прикреплен к карнизу шарнирно с помощью консольно закрепленной на торце карниза в одной с ним плоскости оси, а другой конец полосы введен в скользящий контакт с также консольно закрепленной на торце карниза термобиметаллической пружиной, развивающей при заданной температуре окружающей среды вышеуказанное значение сжимающей осевой нагрузки.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the well-known cornice of the roof of the building, including an extended straight rectilinear strip of elastic steel protruding beyond its edge, made with the possibility of retaining ice and snow on its surface, the peculiarity is that the strip is made with the possibility of relay loss of stability of its rectilinear shape / longitudinal bend / in the plane of least lateral stiffness parallel to the end of the cornice, under the action of compressive axial load exceeding its critical value for the corresponding elastic strip, one end of the strip is pivotally mounted using an axis cantilever mounted on the end of the cornice in the same plane of the axis, and the other end of the strip is brought into sliding contact with a thermobimetallic spring also developing on the end of the cornice, which develops at a given ambient temperature, the above value of the compressive axial load.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично на общем виде изображено предлагаемое устройство.The invention is illustrated by the drawing, where the proposed device is schematically shown in a general view.

Карниз 1 крыши здания 2 содержит выступающей за его кромку протяженную прямолинейную полосу 3 из упругой стали, выполненную с возможностью задержания на своей поверхности слоя 4 наледи и снега, а также свисания по кромке сосулек 5. При этом полоса 3 выполнена с возможностью релейной потери устойчивости своей прямолинейной формы /продольного изгиба/ в плоскости наименьшей поперечной жесткости, параллельной торцу 6 карниза 1, под действием сжимающей осевой нагрузки, превышающей ее критическое значение для соответствующей упругой полосы 3. То есть при действии сжимающей осевой нагрузки, превышающей критическое значение, полоса 3 релейно /скачком/ прогибается либо выпуклостью вверх, либо вниз /направление скачка случайно и зависит от многих конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов, однако не имеет принципиального значения при работе устройства/. При этом один конец полосы 3 /левый на рисунке/ прикреплен к карнизу 1 шарнирно с помощью консольно закрепленной на торце 6 карниза 1 в одной с ним плоскости оси 7 с осевым ограничителем 8 боковых смещений полосы 3. Другой конец полосы 3 /правый на рисунке/ введен в скользящий контакт с также консольно закрепленной на торце 6 карниза 1 плоской термобиметаллической пружиной 9, развивающей при заданной температуре окружающей среды вышеуказанное значение сжимающей осевой нагрузки, то есть нагрузки, превышающей критическое значение для конкретной упругой стальной полосы 3 с определенными и геометрическими, и технологическими параметрами. Справа на рисунке /замазан/ расположен активный слой пружины 9, соответственно слева - пассивный слой. При нагревании пружина 9 прогибается влево и прикладывает к полосе 3 сжимающее осевое усилие. Скользящий контакт пружины 9 с полосой 3 осуществлен с помощью прикрепленной к внутренней боковой поверхности пружины 9 планки 10 с направляющим пазом, в котором свободно размещен правый на рисунке торец полосы 3.The cornice 1 of the roof of the building 2 contains an extended rectilinear strip 3 of elastic steel protruding beyond its edge, made with the possibility of delaying ice and snow layer 4 on its surface, as well as hanging over the edge of icicles 5. Moreover, strip 3 is made with the possibility of relay loss of stability rectilinear shape / longitudinal bend / in the plane of the least lateral stiffness parallel to the end 6 of the cornice 1, under the action of compressive axial load exceeding its critical value for the corresponding elastic strip 3. That e when the compressive axial load exceeds a critical value, the strip 3 relay / jump / bends either with a bulge up or down / the direction of the jump is random and depends on many design, technological and operational factors, but it does not matter when the device / is used. In this case, one end of the strip 3 / left in the figure / is attached to the cornice 1 pivotally using a cantilever 1 fixed to the end 6 of the cornice 1 in the same plane of the axis 7 with an axial limiter 8 of lateral displacements of the strip 3. The other end of the strip 3 / right in the figure / introduced into the sliding contact with a flat thermobimetallic spring 9, also cantileverly fixed on the end 6 of the cornice 1, developing at a given ambient temperature the above value of the compressive axial load, that is, a load exceeding the critical value for a specific elastic steel strip 3 with certain geometric and technological parameters. On the right in the figure / smeared / is the active layer of the spring 9, respectively, on the left - the passive layer. When heated, the spring 9 bends to the left and applies compressive axial force to the strip 3. The sliding contact of the spring 9 with the strip 3 is carried out using a strap 10 attached to the inner side surface of the spring 9 of the spring with a guide groove in which the right end face of the strip 3 in the figure is freely placed.

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

Параметры термобиметаллической пружины 9 подобраны таким образом, чтобы при температурах окружающей среды порядка 0°С÷-2°С пружина 9 была практически прямолинейна. При более значительных отрицательных температурах пружина 9 изгибается вправо на рисунке в сторону от полосы 3, однако глубина паза в планке 10 не позволяет при этом выйти полосе 3 из паза, то есть она остается в любом случае опертой на пружину 9 /скользящий контакт/. При повышении температуры окружающей среды до +2°С÷+4°С пружина 9 начинает прогибаться влево на рисунке и постепенно прикладывать к полосе 3 увеличивающееся осевое усилие. В момент превышения этим усилием критического значения для полосы 3 последняя релейно сработает, то есть щелчком /скачком/ прогнется вверх или вниз. Естественно, что такой скачок приведет автоматически к сбросу с полосы 3 слоя 4 снега, льда и сосулек 5. Как показывают эксперименты, именно при температурах +2°С÷+4°С начинается процесс активного образования на полосе 3 слоя наледи 4 и сосулек 5. Параметры термобиметаллической пружины 9, а также конструктивно-технологические параметры всего устройства /исходный зазор между торцом полосы 3 и дном паза в рейке 10 /планки/ и т.п./ подбираются таким образом, чтобы пружина 9 развила критичекое усилие сжимающей осевой нагрузки именно при этих температурах в диапазоне +2°÷+4°С. При такой температуре наледь 4 и сосульки 5 уже начинают образовываться, однако их масса еще не достигает опасных значений. Поэтому их сброс не представляет опасности для расположенных внизу людей и объектов. В период максимально интенсивного сосулькообразования /осень, весна/ температура окружающей среды в течение суток несколько раз меняется от отрицательных к положительным значениям и обратно, проходя через ноль. Поэтому в течение суток происходят многократные автоматические срабатывания упругой полосы 3, позволяющие, как уже говорилось, вовремя сбрасывать наледь 4 и сосульки 5, не допуская их нарастания до значительных размеров. Перестройка температуры срабатывания устройства в случае необходимости - или для более частого срабатывания, например с +3°С на +1°С, с целью практического исключения нарастания наледи и сосулек далее до малых размеров, или, наоборот, для более редкого срабатывания, например с +3°С на +5°С, на неопасных для людей и объектов участках крыши - может быть осуществлена либо заменой термобиметаллической пружины 9 пружиной с другими характеристиками, либо регулировкой установки путем удаления-приближения пружины 9 в исходном состоянии к правому торцу полосы 3. Для такой регулировки в устройстве предусмотрено консольное крепление пружины 9 к торцу 6 карниза 1 с помощью специального, подвижного вдоль торца 6 карниза 1 зажима. На рисунке данное крепление не показано, так как, по мнению заявителя, оно общеизвестно и не оказывает принципиального влияния на работу устройства. Крепления же левого конца упругой полосы 3 шарнирно позволяет согласно теории устойчивости сжатых стершей, протяженных полос и т.п. резко уменьшить значение критической нагрузки, при которой возникает потеря продольной устойчивости. Например, согласно формуле Эйлера, такое крепление левого конца полосы 3 по сранению, например, с его жесткой заделкой при одинаковом закреплении правого конца позволяет уменьшить значение критической нагрузки в четыре раза. Это приводит к упрощению реализации устройства, повышению стабильности его работы, ослаблению требований по развиваемой продольной силе к термобиметаллической пружине 9 и т.д.The parameters of the thermo-bimetallic spring 9 are selected in such a way that at ambient temperatures of the order of 0 ° C ÷ -2 ° C, the spring 9 is almost straightforward. At more significant negative temperatures, the spring 9 bends to the right in the figure away from the strip 3, however, the depth of the groove in the strip 10 does not allow the strip 3 to leave the groove, that is, it remains in any case supported by the spring 9 / sliding contact /. When the ambient temperature rises to + 2 ° С ÷ + 4 ° С, spring 9 begins to bend to the left in the figure and gradually apply an increasing axial force to strip 3. When this force exceeds the critical value for strip 3, the latter will relayly work, that is, click / jump / will bend up or down. Naturally, such a jump will automatically lead to the discharge from strip 3 of layer 4 of snow, ice and icicles 5. As experiments show, it is at temperatures + 2 ° С ÷ + 4 ° С that the process of active formation of ice 4 and icicles 5 on strip 3 begins The parameters of the thermo-bimetallic spring 9, as well as the structural and technological parameters of the entire device / the initial clearance between the end of the strip 3 and the bottom of the groove in the rail 10 / strips / etc. / are selected so that the spring 9 develops the critical force of the compressive axial load at these temperaments s in the range + 2 ° ÷ + 4 ° C. At this temperature, ice 4 and icicles 5 are already beginning to form, but their mass does not yet reach dangerous values. Therefore, their discharge does not pose a danger to people and objects located below. During the period of the most intense icicle formation / fall, spring / ambient temperature during the day several times changes from negative to positive values and vice versa, passing through zero. Therefore, during the day, multiple automatic triggering of the elastic band 3 takes place, which allows, as already mentioned, to dump ice 4 and icicles 5 in time, preventing their growth to significant sizes. Adjustment of the device’s response temperature if necessary - or for more frequent operation, for example, from + 3 ° С to + 1 ° С, with the aim of practically eliminating the accumulation of ice and icicles further to small sizes, or, conversely, for more rare operation, for example + 3 ° С to + 5 ° С, on roof sections that are not hazardous to people and objects - can be carried out either by replacing the thermo-bimetallic spring 9 with a spring with other characteristics, or by adjusting the installation by removing-approximating the spring 9 in the initial state to the right torus in strip 3. For such adjustment device provided cantilever mount to the end of the spring 9 6 1 cornice with a special, movable along the end face 6 1 of the cornice clamp. This mount is not shown in the figure, since, according to the applicant, it is well known and does not fundamentally affect the operation of the device. The fastening of the left end of the elastic strip 3 pivotally allows according to the theory of stability of compressed ears, extended bands, etc. sharply reduce the value of the critical load at which there is a loss of longitudinal stability. For example, according to Euler’s formula, such a fastening of the left end of the strip 3 to save, for example, with its rigid termination with the same fixing of the right end, can reduce the critical load value by four times. This leads to a simplification of the implementation of the device, increasing the stability of its operation, weakening the requirements for the developed longitudinal force to thermobimetal spring 9, etc.

Предлагаемое устройство характеризуется предельной простотой конструкции, надежностью, оно может быть изготовлено практически в кустарных условиях. Устройство абсолютно автономно, не требует источников электроэнергии, а также реализует автоматический процесс, полностью исключая участие в нем человека.The proposed device is characterized by extreme simplicity of design, reliability, it can be made in almost artisanal conditions. The device is completely autonomous, does not require sources of electricity, and also implements an automatic process, completely eliminating the participation of a person in it.

Claims

The roof eaves of the building, containing an extended straight rectilinear strip of elastic steel protruding beyond its edge, capable of retaining ice and snow on its surface, characterized in that the strip is made with the possibility of relay loss of stability of its rectilinear shape / longitudinal bending / in the plane of least transverse stiffness parallel to the end of the cornice, under the action of compressive axial load exceeding its critical value for the corresponding elastic strip, one end of the strip is attached to the carn zu pivotally via cantilever fixed on one end of the eaves-axis plane with it, and the other end of the strip introduced into sliding contact with and fixed to a cantilevered end eaves termobimetallicheskoy spring, which develops at a predetermined ambient temperature value above the compressive axial load.