Противообледенительное устройство
Владельцы патента RU 2558574:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") (RU)
Изобретение относится к области строительства, в частности к противообледенительному устройству для желобов карнизов зданий. Технический результат изобретения заключается в эксплуатационной надежности крыш зданий. Противообледенительное устройство выполнено в виде прикрепляемого к обледеневающей поверхности чехла из неопреневого каучука, внутри которого размещены резиновые трубки, соединенные с источником сжатого воздуха. Внутри трубок 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. 2 ил.
Изобретение относится к ледотехнике и, в частности, может быть использовано для удаления сосулек с желобов карнизов зданий.
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).
Недостатком устройства является его низкая эффективность при удалении намерзшего льда.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности очистки карнизов крыш от сосулек.
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.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: противообледенительное устройство, выполненное в виде прикрепляемого к обледеневающей поверхности чехла из неопренового каучука, внутри которого размещены резиновые трубки, соединенные с источником сжатого воздуха.
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.
Изобретение поясняется графически: на Фиг. 1 показано поперечное сечение устройства; на Фиг. 2 - сечение А-А по Фиг. 1 (продольное сечение).
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).
Устройство работает следующим образом.
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.
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.
Противообледенительное устройство, выполненное в виде прикрепляемого к обледеневающей поверхности чехла из неопренового каучука, внутри которого размещены резиновые трубки, соединенные с источником сжатого воздуха, отличающееся тем, что 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.
