RU2558574C1

RU2558574C1 - Anti-icing device

Info

Publication number: RU2558574C1
Application number: RU2014124262/03A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Козин; Полина Николаевна Михайличенко; Виталий Леонидович Земляк; Олег Евгеньевич Сысоев; Дмитрий Александрович Орлов; Сергей Валерьевич Серёгин
Priority date: 2014-06-16
Filing date: 2014-06-16
Publication date: 2015-08-10

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: anti-icing device is made in the form of a cover from neoprene rubber, which is attached to an icy surface and inside which rubber tubes are arranged, which are connected to a compressed air source. Stiff membranes are installed inside the tubes, and the compressed air source is provided with a control system including controls for pressure and frequency of periodic air supply; with that, frequency values for each section of the device between the membranes by means of feedback sensors are capable of being automatically set for natural oscillation frequency of the same section, which varies depending on destruction degree of the ice formed in it.

EFFECT: operating reliability of building roofs.

2 dwg

Description

Изобретение относится к ледотехнике и, в частности, может быть использовано для удаления сосулек с желобов карнизов зданий.The invention relates to ice engineering and, in particular, can be used to remove icicles from the gutters of the eaves of buildings.

Известно решение, в котором в качестве противообледенительного предложено устройство, устанавливаемое на обледеневающие поверхности, в виде чехла из неопренового каучука (он обладает водонепроницаемостью, эластичностью, мягкостью, возможностью использования при t=-55°C, долговечностью при воздействии солнечного света и др.). Внутри чехла размещены резиновые трубки, при подаче сжатого воздуха чехол вздувается, и образовавшийся на его поверхности лед отпадает (Аксютин Л.Р. Обледенение судов. Л.: Судостроение, 1979).A solution is known in which a device mounted on icy surfaces is proposed as an anti-icing device in the form of a neoprene rubber cover (it is waterproof, elastic, soft, can be used at t = -55 ° C, durability when exposed to sunlight, etc.) . Rubber tubes are placed inside the cover, when compressed air is supplied, the cover swells, and the ice formed on its surface falls off (Aksyutin L.R. Icing of ships. L .: Sudostroenie, 1979).

Недостатком устройства является его низкая эффективность при удалении намерзшего льда.The disadvantage of this device is its low efficiency when removing frozen ice.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности очистки карнизов крыш от сосулек.The technical result of the claimed invention is to increase the efficiency of cleaning roof eaves from icicles.

Технический результат достигается за счет создания не только растягивающих напряжений в намерзшем льду при вздутии чехла, но и изгибных с одновременным возбуждением механических колебаний участков устройства с их собственной частотой.The technical result is achieved by creating not only tensile stresses in the frozen ice when the cover is swollen, but also bending, with the simultaneous excitation of mechanical vibrations, the device sections with their own frequency.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.The essential features characterizing the invention.

Ограничительные: противообледенительное устройство, выполненное в виде прикрепляемого к обледеневающей поверхности чехла из неопренового каучука, внутри которого размещены резиновые трубки, соединенные с источником сжатого воздуха.Restrictive: anti-icing device, made in the form of a neoprene rubber cover attached to the icing surface, inside of which are placed rubber tubes connected to a source of compressed air.

Отличительные: в трубках установлены жесткие диафрагмы, а источник сжатого воздуха снабжен системой управления, включающей в себя регуляторы давления и частоты периодичности подачи воздуха, при этом значения частот для каждого участка устройства между диафрагмами при помощи датчиков обратной связи способны автоматически настраиваться на собственную частоту колебаний этого участка, изменяющуюся в зависимости от степени разрушенности намерзшего на нем льда.Distinctive: rigid diaphragms are installed in the tubes, and the compressed air source is equipped with a control system that includes pressure and frequency controllers for air supply, while the frequency values for each section of the device between the diaphragms can automatically adjust to their own oscillation frequency with the help of feedback sensors site, varying depending on the degree of destruction of ice frozen on it.

Изобретение поясняется графически: на Фиг. 1 показано поперечное сечение устройства; на Фиг. 2 - сечение А-А по Фиг. 1 (продольное сечение).The invention is illustrated graphically: in FIG. 1 shows a cross section of a device; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1 (longitudinal section).

На желоб 1 устанавливают устройство 2 (Фиг. 1). Резиновые трубки 3 соединены с источником сжатого воздуха 4, снабженного регуляторами давления 5 и частоты 6 (Фиг. 2). Внутри трубок 3 установлены жесткие диафрагмы 7, а на каждом участке устройства между диафрагмами установлены датчики обратной связи 8 (Фиг. 2). При подаче сжатого воздуха резиновые трубки 3 приобретают форму 9, а чехол - форму 10, разрушая ледообразования (сосульки) 11 (Фиг. 1, 2).A device 2 is mounted on the groove 1 (Fig. 1). Rubber tubes 3 are connected to a source of compressed air 4, equipped with pressure regulators 5 and frequency 6 (Fig. 2). Rigid diaphragms 7 are installed inside the tubes 3, and feedback sensors 8 are installed between each diaphragms on each section of the device (Fig. 2). When compressed air is supplied, the rubber tubes 3 take the form 9, and the cover - form 10, destroying the ice formation (icicles) 11 (Fig. 1, 2).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

На обледеневающую поверхность, например желоб карниза здания, предварительно, т.е. до начала заморозков, устанавливают устройство в виде чехла из неопренового каучука, внутри которого размещены резиновые трубки с подведенным к ним источником сжатого воздуха. Источник сжатого воздуха снабжен системой управления, включающей в себя регуляторы давления и частоты периодичности подачи воздуха. Внутри трубок установлены жесткие диафрагмы, не позволяющие трубкам изменять свой первоначальный диаметр в местах их установки от давления сжатого воздуха. Их наличие при расширении трубок от повышенного давления приведет к резкому изменению плавности их формы в местах установки диафрагм, т.е. в дополнение к растягивающим появление изгибных напряжений в слоях льда, намороженных на поверхности устройства. Очевидно, что при низких энергозатратах это повысит эффективность отделения льда от намороженной поверхности. На каждом участке между диафрагмами на трубках установлены датчики обратной связи, с помощью которых в процессе работы устройства автоматически определяются собственные частоты колебаний этих участков, соответствующие максимальным возрастаниям амплитуд колебаний при соответствующей частоте воздействия внешней периодической нагрузки (частоте импульсной подачи воздуха). В этом случае возникают условия для резонансного взаимодействия колеблющихся систем, т.е. при заданных энергозатратах амплитуда колебаний достигает максимальных значений.On an icy surface, for example a gutter of a building cornice, previously, i.e. before the start of frosts, install the device in the form of a cover of neoprene rubber, inside of which are placed rubber tubes with a source of compressed air. The compressed air source is equipped with a control system including pressure and frequency regulators for air supply. Rigid diaphragms are installed inside the tubes, which do not allow the tubes to change their initial diameter in the places of their installation from the pressure of compressed air. Their presence during expansion of the tubes from high pressure will lead to a sharp change in the smoothness of their shape at the places of installation of the diaphragms, i.e. in addition to tensile, the appearance of bending stresses in ice layers frozen on the surface of the device. Obviously, with low energy consumption, this will increase the efficiency of separating ice from the frozen surface. Feedback sensors are installed on each section between the diaphragms on the tubes, with the help of which during the operation of the device the natural vibration frequencies of these sections are automatically determined, which correspond to the maximum increases in the vibration amplitudes at the corresponding frequency of the external periodic load (pulse air supply frequency). In this case, conditions arise for the resonant interaction of oscillating systems, i.e. at given energy inputs, the amplitude of the oscillations reaches maximum values.

Устройство приводят в действие при возникновении необходимости удаления сосулек с карниза крыши здания. Для этого, вначале под невысоким давлением, в зависимости от степени обледенения желоба карниза, в резиновые трубки подают сжатый воздух. Если при этом вздутие чехла окажется недостаточным для отделения от него льда, то с помощью системы управления под этим давлением воздух подается периодически с минимальной собственной частотой, автоматически измеренной при помощи датчиков обратной связи для одного из участков устройства. Если желаемой степени разрушения ледообразования окажется недостаточно, то давление сжатого воздуха увеличивают, и процесс работы устройства повторяют до тех пор, пока не начнется разрушения ледообразовании (сосулек) на одном из участков по длине желоба. При наступлении такой фазы разрушения работы продолжают дифференцированно: вначале для более «тяжелых» с точки зрения ледообразования участков, затем для всех остальных. Для этого, с помощью датчиков обратной связи и периодичности подачи воздуха определяют собственную (резонансную) частоту их колебаний и продолжают работу устройства последовательно до полной очистки желоба крыши здания от сосулек.The device is activated when it becomes necessary to remove icicles from the eaves of the roof of the building. To do this, first, under low pressure, depending on the degree of icing of the eaves gutter, compressed air is fed into the rubber tubes. If in this case the inflation of the cover is insufficient to separate the ice from it, then using the control system under this pressure air is supplied periodically with a minimum natural frequency, automatically measured using feedback sensors for one of the sections of the device. If the desired degree of destruction of ice formation is not enough, then the pressure of compressed air is increased, and the process of the device is repeated until the destruction of ice formation (icicles) begins in one of the sections along the length of the gutter. With the onset of such a phase of destruction, the work continues differentially: first for the more “difficult” sections from the point of view of ice formation, then for all the others. To do this, using feedback sensors and the frequency of air supply, determine their own (resonant) frequency of their oscillations and continue to operate the device sequentially until the icicles are completely cleaned from the roof gutter.

Claims

An anti-icing device made in the form of a neoprene rubber cover attached to the icing surface, inside of which there are rubber tubes connected to a compressed air source, characterized in that rigid diaphragms are installed in the tubes, and the compressed air source is equipped with a control system including pressure regulators and the frequency of the frequency of air supply, in this case, the frequency values for each section of the device between the diaphragms using feedback sensors are able to automatically matically adjusted to the natural frequency of the oscillation portion that varies depending on the degree of destruction of the frozen ice on it.