Способ удаления наноса, преимущественно с крыш, предотвращения его накопления и устройство для его осуществления
УДАЛЕНИЕ НАНОСА
Изобретение относится к области строительства, а именно к способу удаления наноса, преимущественно с крыш, и устройству для его осуществления. Технический результат изобретения – снижение энергозатрат. Способ заключается в том, что формируют поток воздуха с использованием естественной энергии ветра, захватывают поток воздуха на наветренной стороне крыши и направляют набегающий поток воздуха в сужающийся канал, входная часть, соединяющая наветренную сторону крыши, с подветренной частью которого сформирована верхним и нижним козырьками, профилированными по лемнискате Бернулли, изменяют направление движения потока воздуха, трансформируют перемещающейся по каналу поток воздуха в движущуюся вдоль поверхности крыши расширяющуюся плоскую струю, и сдувают наносы. Нижняя стенка канала в начале образована нижним козырьком, а потом - поверхностью элемента крыши. Верхняя стенка канала в начале образована верхним козырьком, а потом - поверхностью зонта. На наветренной стороне крыши установлены профилированные по лемнискате Бернулли нижний и верхний козырьки, образующие входную часть канала и являющиеся нижней и верхней стенками канала. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.


Изобретения относятся к строительству, а именно к защите зданий и сооружений, преимущественно крыш, от образования наносов, в частности снежных осадков, песка, листьев, и могут быть использованы как при конструировании зданий и сооружений, так и в коммунальном хозяйстве, а также в других отраслях хозяйственной деятельности.

Известен способ удаления наноса, преимущественно снега и твердых частиц веществ, предпочтительно с крыш, заключающийся в том, что формируют поток воздуха посредством приводного вентилятора, установленного в корпусе с системой его перемещения вдоль крыши и автоматической системой управления, снабженной датчиками, направляют поток воздуха на часть крыши, перемещают направленный поток воздуха последовательно по участкам площади поверхности крыши и сдувают наносы (патент RU 127103, МПК E04D 13/076 (2006.01)).

Основными недостатками этого способа являются большие затраты электрической энергии на его реализацию, необходимой для привода вентилятора и системы перемещения, повышенная трудоемкость изготовления при высокой стоимости устройства для исполнения способа, которое оборудовано приводным вентилятором, системой его перемещения вдоль крыши и автоматической системой управления с датчиками.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ удаления наноса, преимущественно снега с крыш, и предотвращения его накопления, заключающийся в том, что предварительно производят прогон воздуха, засасывая его приводным вентилятором извне в верхнюю часть рабочего элемента, формируют поток воздуха, направляют поток воздуха в канал, образованный участком крыши и зонтом, изменяют направление движения потока воздуха и сдувают наносы (авторское свидетельство SU 1730399, МПК 5 E04D 13/00).

Основным недостатком описанного способа является то, что на его реализацию затрачивается электрическая энергия, необходимая для привода вентилятора.

Известно устройство для удаления наноса, преимущественно снега и твердых частиц веществ, предпочтительно с крыш, содержащее корпус с отверстиями для прохождения воздуха, размещенный в корпусе приводной вентилятор, закрепленный на поворотном механизме корпуса, и сопло для формирования потока воздуха. Для передвижения вдоль крыши и автоматического управления работой устройство снабжено системами перемещения и автоматического управления (патент RU 127103, МПК E04D 13/076(2006.01).

Основными недостатками устройства для удаления наноса, преимущественно снега и твердых частиц веществ, предпочтительно с крыш являются необходимость в затратах электрической энергии на привод вентилятора и системы его перемещения вдоль крыши, повышенная трудоемкость изготовления при высокой стоимости вследствие необходимости использования вентилятора с приводом, системы его перемещения вдоль крыши и автоматической системы управления с датчиками.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является устройство для удаления наноса, преимущественно снега с крыш, и предотвращения его накопления, содержащее рабочий элемент, выполненный в виде короба, жестко установленного на опорах на крыше с предохранительным колпаком сверху и зонтом снизу. Зонт расположен над крышей с зазором, имеющим наибольшую величину у соединения зонта с коробом, и сформированным каналом с нижней стенкой, образованной поверхностью элемента крыши, и верхней стенкой, образованной поверхностью зонта. Внутри короба помещен вентилятор с приводом от электродвигателя (авторское свидетельство SU 1730399, МПК 5 E04D 13/00).

Основными недостатками устройства для удаления наноса, преимущественно снега с крыш, и предотвращения его накопления являются необходимость в затратах электрической энергии на привод вентилятора, повышенная трудоемкость изготовления при высокой стоимости вследствие необходимости использования вентилятора с приводом и громоздкого короба с предохранительным колпаком.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретений, заключается в исключении затрат электрической энергии.

Решение данной технической проблемы достигается тем, что в способе удаления наноса, преимущественно с крыш, и предотвращения его накопления, заключающемся в том, что формируют поток воздуха, направляют поток воздуха в канал, образованный элементом крыши и зонтом, изменяют направление движения потока воздуха, сдувают наносы, согласно изобретению при формировании потока воздуха, используя естественную динамическую энергию ветра, захватывают поток воздуха на наветренной стороне крыши, а направляют набегающий поток воздуха в сужающийся канал, входная часть которого профилирована по лемнискате Бернулли, трансформируют перемещающейся по каналу поток воздуха в движущуюся вдоль поверхности крыши расширяющуюся плоскую струю, скорость которой достаточна для предотвращения оседания и удаления с крыши наноса.

Для решения названной технической проблемы при снижении трудоемкости изготовления с повышением экономичности предлагается устройство для удаления наноса, преимущественно с крыш, и предотвращения его накопления, содержащее канал с нижней стенкой, образованной поверхностью крыши, и верхней стенкой, образованной поверхностью зонта, которое согласно изобретению снабжено установленными на наветренной стороне крыши профилированными по лемнискате Бернулли нижним и верхним козырьками, формирующими входную часть канала, соединенными с поверхностью крыши и зонтом, являющимися нижней и верхней стенками канала соответственно.

Для крыши с коньком нижний козырек устройства для удаления наноса, преимущественно с крыш, и предотвращения его накопления выполнен в виде продолжения наветренной плоскости конька, переходящего после плавного перегиба в плоскость подветренной стороны крыши, являющейся нижней стенкой канала и соединяющегося с ней, а верхний козырек расположен над коньком на расстоянии, достаточном для захвата необходимого потока ветра, в плоскости, наклоненной по отношению к поверхности наветренной стороны крыши под углом, обеспечивающим минимальное сопротивление движению потока воздуха, переходящей после плавного перегиба в плоскость зонта, являющейся верхней стенкой канала и соединяющейся с ней.

Для плоской крыши с парапетом нижний козырек устройства для удаления наноса, преимущественно с крыш, и предотвращения его накопления выполнен в виде продолжения плоскости наветренной стены здания, переходящего в плавном перегибе через нижнюю кромку отверстия в парапете в плоскость крыши, являющейся нижней стенкой канала и соединяющегося с ней, а верхний козырек, выступающий за парапет на расстояние, достаточное для захвата необходимого потока ветра, расположен в плоскости, наклоненной по отношению к поверхности наветренной стороны парапета под углом, обеспечивающим минимальное сопротивление движению потока воздуха, переходящей после плавного перегиба в плоскость зонта, являющейся верхней стенкой канала и соединяющейся с ней.

Для плоской крыши с карнизом нижний козырек устройства для удаления наноса, преимущественно с крыш, и предотвращения его накопления выполнен в виде продолжения плоскости наветренной стены здания, переходящего в плавном перегибе через отверстия в карнизе в плоскость крыши, являющейся нижней стенкой канала и соединяющегося с ней, а верхний козырек расположен над карнизом, выступающим за него на расстояние, достаточное для захвата необходимого потока ветра, в плоскости, наклоненной по отношению к поверхности стены под углом, обеспечивающим минимальное сопротивление движению потока воздуха, переходящей после плавного перегиба в плоскость зонта, являющейся верхней стенкой канала и соединяющейся с ней.

Исключение затрат электрической энергии достигается вследствие использования естественной энергии ветра в комплексе с введением неподвижных и не требующих привода элементов.

Снижение трудоемкости изготовления предлагаемого устройства при повышении экономичности обусловлено упрощением его конструкции.

Предлагаемое устройство для удаления наноса, преимущественно с крыш, и предотвращения его накопления поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена схема названного устройства для двухскатной крыши с коньком; на фиг. 2 - то же, для плоской крыши с парапетом; на фиг. 3 - то же, для плоской крыши с карнизом.

Кроме того, на чертеже дополнительно обозначено следующее:

- разнонаправленными линиями со стрелками на фиг. 1 показано движение воздуха на наветренной стороне крыши и в канале;

- разнонаправленными линиями, перечеркнутыми двумя штрихами, на фиг. 1 показано движение аэросмеси - воздуха с наносом - по поверхности крыши;

- разнонаправленными линиями со стрелками на фиг. 2 показано движение воздуха на наветренной стороне здания и в канале;

- разнонаправленными линиями, перечеркнутыми двумя штрихами, на фиг. 2 показано движение аэросмеси - воздуха с наносом - по поверхности крыши;

- разнонаправленными линиями со стрелками на фиг. 3 показано движение воздуха на наветренной стороне здания и в канале;

- разнонаправленными линиями, перечеркнутыми двумя штрихами, на фиг. 3 показано движение аэросмеси - воздуха с наносом - по поверхности крыши.

Устройство для удаления наноса, преимущественно с крыш, и предотвращения его накопления содержит канал с нижней стенкой, образованной поверхностью крыши, и верхней стенкой, образованной поверхностью зонта, установленные на наветренной стороне крыши профилированные по лемнискате Бернулли нижний и верхний козырьки, формирующие входную часть канала, соединенные с поверхностью крыши и плоскостью зонта, являющимися нижней и верхней стенками канала соответственно.

Устройство для удаления наноса, преимущественно с крыш, и предотвращения его накопления, реализуемое для двухскатной крыши 1 с коньком, содержит зонт 2, размещенный на подветренной стороне крыши, установленные на наветренной стороне крыши, профилированные по лемнискате Бернулли верхний козырек 3 и нижний козырек 4, формирующие входную часть канала 5 для захвата и продвижения воздуха. Нижняя стенка канала 5 в начальной части образована нижним козырьком 4, а затем поверхностью подветренной стороны крыши 1, а верхняя стенка канала 5 в начальной части образована верхним козырьком 3, а затем поверхностью зонта 2. Верхний козырек 3 расположен над коньком 6 и, плавно изгибаясь, соединяется с зонтом 2, а нижний козырек 4 огибает конек 6 и соединяется с подветренной частью крыши 1.

Нижний козырек 4 в начальной части выполнен в виде продолжения наветренной плоскости конька 6, переходит после плавного перегиба в плоскость подветренной стороны крыши 1, являющейся нижней стенкой канала 5, и соединяется с ней, а верхний козырек 3 расположен над коньком 6 на расстоянии, достаточном для захвата необходимого потока ветра, в плоскости, наклоненной по отношению к поверхности наветренной стороны крыши 1 под углом, обеспечивающим минимальное сопротивление движению потока воздуха, переходит после плавного перегиба в плоскость зонта 2, являющейся верхней стенкой канала, и соединяется с ней.

Таким образом, для двухскатной крыши 1 с коньком 6 начальная часть нижнего козырька 4 является продолжением наветренной плоскости конька 6. Затем нижний козырек 4, изгибаясь по лемнискате Бернулли, переходит в плоскость подветренной стороны крыши 1, являющейся нижней стенкой канала 5, и соединяется с ней. Начальная часть верхнего козырька 3 расположена над коньком 6 на достаточном для захвата необходимого потока ветра расстоянии и наклонена по отношению к поверхности наветренной стороны крыши 1 под углом, обеспечивающим минимальное сопротивление движению потока воздуха. После плавного перегиба по лемнискате Бернулли верхний козырек 3 переходит в плоскость зонта 2, являющейся верхней стенкой канала 5 и соединяется с ней.

Устройство для удаления наноса, преимущественно с крыш, и предотвращения его накопления, при использовании для двухскатной крыши с коньком, работает следующим образом.

На коньке 6 устанавливаются верхний козырек 3, переходящий в зонт 2, и нижний козырек 4. При этом начальная часть верхнего козырька 3 наклонена и несколько выступает за конек 6 крыши в сторону господствующих ветров и после плавного перегиба соединяется с зонтом 3. Начальная часть нижнего козырька 4 касается наветренной стороны конька 6 и после плавного перегиба переходит в плоскость подветренной стороны крыши 1. Козырьки, плавно изогнутые по лемнискате Бернулли, формируют входную, криволинейную, сужающуюся часть канала 5.

Воздух на наветренной стороне крыши 1 вследствие действия аэродинамической силы захватывается верхним 3 и нижним 4 козырьками и направляется во входную криволинейную сужающуюся часть канала 5. В этой части канала 5, соединяющей наветренную и подветренную стороны крыши 1, изменяется направление движения и увеличивается скорость воздуха. Для снижения потерь энергии воздуха при его движении по входной части канала 5 его стенки - козырьки 3 и 4 выполнены по лемнискате Бернулли. В конце канала 5 поток воздуха приобретает необходимую для предотвращения оседания наноса и его удаления скорость, трансформируется в движущуюся по поверхности крыши 1 плоскую струю, удаляя нанос с крыши 1 (Фиг. 1).

Устройство для удаления наноса, преимущественно с крыш, и предотвращения его накопления, реализуемое для плоской крыши 1 с парапетом, содержит размещенный на крыше 1 зонт 2, установленные на наветренной стороне крыши профилированные по лемнискате Бернулли верхний козырек 3 и нижний козырек 4, формирующие входную часть канала 5 для захвата и продвижения воздуха. Нижняя стенка канала 5 в начальной части образована нижним козырьком 4, а затем поверхностью крыши 1, а верхняя стенка канала 5 в начальной части образована верхним козырьком 3, а затем поверхностью зонта 2. Верхний козырек 3 расположен над парапетом 7 и, плавно изгибаясь, соединяется с зонтом 2, а нижний козырек 4 плавно изгибаясь, проходит через отверстие в парапете 7 и соединяется с поверхностью крыши 1.

Для плоской крыши с парапетом нижний козырек 4 в начальной части выполнен в виде продолжения плоскости наветренной стены здания, проходит в плавном перегибе через нижнюю кромку отверстия в парапете 7 и переходит в плоскость крыши 1, являющейся нижней стенкой канала 5, и соединяется с ней, а верхний козырек 3, выступающий за парапет 7 на расстояние, достаточное для захвата необходимого потока ветра, расположен в плоскости, наклоненной по отношению к поверхности наветренной стороны парапета под углом, обеспечивающим минимальное сопротивление движению потока воздуха и переходит после плавного перегиба в плоскость зонта 2, являющейся верхней стенкой канала 5, и соединяется с ней.

Таким образом, для плоской крыши 1 с парапетом начальная часть нижнего козырька 4 является продолжением плоскости наветренной стены здания. Затем нижний козырек 4, изгибаясь по лемнискате Бернулли, проходит через отверстие в парапете 7, переходит в плоскость крыши 1, являющейся нижней стенкой канала 5, и соединяется с ней. Начальная часть верхнего козырька 3 выступает за парапет 7 на достаточное для захвата необходимого потока ветра расстояние и расположена в плоскости, наклоненной по отношению к поверхности наветренной стороны парапета 7 под углом, обеспечивающим минимальное сопротивление движению потока воздуха. После плавного перегиба по лемнискате Бернулли верхний козырек 3 переходит в плоскость зонта 2, являющимся верхней стенкой канала 5 и соединяется с ней.

Устройство для удаления наноса, преимущественно с крыш, и предотвращения его накопления, при использовании для плоской крыши с парапетом, работает следующим образом.

На наветренной стороне крыши 1 устанавливаются верхний козырек 3 и нижний козырек 4. При этом начальная часть верхнего козырька 3 устанавливается над парапетом 7 и несколько выступает за него в сторону господствующих ветров и после плавного перегиба соединяется с зонтом 3. Начальная часть нижнего козырька 4 касается наветренной стены здания и после плавного перегиба переходит в плоскость крыши 1. Верхний козырек 3 переходит в зонт 2, а продолжением нижнего козырька 4 является плоскость крыши 1. Козырьки, плавно изогнутые по лемнискате Бернулли формируют входную, криволинейную, сужающуюся часть канала 5.

Воздух на наветренной стороне крыши 1 вследствие действия аэродинамической силы захватывается верхним 3 и нижним 4 козырьками и направляется во входную криволинейную сужающуюся часть канала 5. В этой части канала 5, соединяющей наветренную сторону здания и поверхность крыши 1, изменяется направление движения и увеличивается скорость воздуха. Для снижения потерь энергии воздуха при его движении по каналу 5 его стенки - козырьки 3 и 4 выполнены по лемнискате Бернулли. В конце канала 5 поток воздуха приобретает необходимую для предотвращения оседания наноса и его удаления скорость, трансформируется в движущуюся по поверхности крыши 1 плоскую струю, удаляя нанос с крыши 1 (Фиг. 2).

Устройство для удаления наноса, преимущественно с крыш, и предотвращения его накопления, реализуемое для плоской крыши с карнизом, содержит размещенный на крыше 1 зонт 2, установленные на наветренной стороне крыши профилированные по лемнискате Бернулли верхний козырек 3 и нижний козырек 4, формирующие входную часть канала 5 для захвата и продвижения воздуха. Нижняя стенка канала 5 в начальной части образована нижним козырьком 4, а затем - поверхностью крыши 1, а верхняя стенка канала 5 в начальной части образована верхним козырьком 3, а затем поверхностью зонта 2. Верхний козырек 3 расположен над карнизом 8 и, плавно изгибаясь, соединяется с зонтом 2, а нижний козырек 4, плавно изгибаясь, проходит через отверстие в карнизе 8 и соединяется с поверхностью крыши 1.

Для плоской крыши с карнизом нижний козырек 4 в начальной части выполнен в виде продолжения плоскости наветренной стены здания, проходит в плавном перегибе через нижнюю кромку отверстия в карнизе 8, и переходит в плоскость крыши 1, являющейся нижней стенкой канала 5, и соединяется с ней, а верхний козырек 3, расположен над карнизом 8, выступает за него на расстояние, достаточное для захвата необходимого потока ветра, в плоскости, наклоненной по отношению к поверхности стены под углом, обеспечивающим минимальное сопротивление движению потока воздуха и переходит после плавного перегиба в плоскость зонта 2, являющейся верхней стенкой канала 5, и соединяется с ней.

Таким образом, для плоской крыши с карнизом начальная часть нижнего козырька 4 является продолжением плоскости наветренной стены здания. Затем нижний козырек 4, изгибаясь по лемнискате Бернулли, проходит через отверстие в карнизе 8, переходит в плоскость крыши 1, являющейся нижней стенкой канала 5, и соединяется с ней. Начальная часть верхнего козырька 3 расположена над карнизом 8, выступает за него на расстояние, достаточное для захвата необходимого потока ветра, и наклонена по отношению к поверхности стены под углом, обеспечивающим минимальное сопротивление движению потока воздуха. После плавного перегиба по лемнискате Бернулли верхний козырек 3 переходит в плоскость зонта 2, являющейся верхней стенкой канала 5, и соединяется с ней.

Устройство для удаления наноса, преимущественно с крыш, и предотвращения его накопления, при использовании для плоской крыши с карнизом работает следующим образом.

На наветренной стороне крыши 1 устанавливаются верхний козырек 3 и нижний козырек 4. При этом начальная часть верхнего козырька 3 устанавливается над карнизом 8 и несколько выступает за него в сторону господствующих ветров и после плавного перегиба соединяется с зонтом 3. Начальная часть нижнего козырька 4 касается наветренной, стены здания и после плавного перегиба переходит в плоскость крыши 1. Верхний козырек 3 переходит в зонт 2, а продолжением нижнего козырька 4 является плоскость крыши 1. Козырьки, плавно изогнутые по лемнискате Бернулли, формируют входную, криволинейную, сужающуюся часть канала 5.

Воздух на наветренной стороне крыши 1 вследствие действия аэродинамической силы захватывается верхним 3 и нижним 4 козырьками и направляется во входную криволинейную сужающуюся часть канала 5. В этой части канала 5, соединяющей наветренную сторону здания и поверхность крыши 1, изменяется направление движения и увеличивается скорость воздуха. Для снижения потерь энергии воздуха при его движении по каналу 5 его стенки - козырьки 3 и 4 выполнены по лемнискате Бернулли. В конце канала 5 поток воздуха приобретает необходимую для предотвращения оседания наноса и его удаления скорость, трансформируется в движущуюся по поверхности крыши 1 плоскую струю, удаляя нанос с крыши 1 (Фиг. 3).

Способ удаления наноса, преимущественно с крыш, и предотвращения его накопления осуществляется следующим образом.

Формируют поток воздуха, используя естественную динамическую энергию и ветра, захватывают поток воздуха на наветренной стороне крыши 1 и направляют набегающий поток воздуха в профилированную по лемнискате Бернулли входную часть сужающегося канала 5, сформированную верхним 3 и нижним 4 козырьками, соединяющую наветренную сторону крыши с ее поверхностей с наносами, изменяют направление движения потока воздуха, трансформируют перемещающейся по каналу 5 поток воздуха в движущуюся вдоль поверхности крыши 1 расширяющуюся плоскую струю, скорость которой достаточна для предотвращения оседания и удаления с крыши 1 наноса, и сдувают наносы.

Таким образом, предлагаемые способ удаления наноса, преимущественно с крыш, предотвращения его накопления и устройство для его осуществления позволяют исключить затраты электрической энергии путем использования при эксплуатации естественной энергии ветра с введением неподвижных и не требующих привода элементов. Кроме того, предлагаемое устройство для удаления наноса, преимущественно с крыш, и предотвращения его накопления обеспечивает снижение трудоемкости изготовления при повышении экономичности вследствие упрощения конструкции.
Удаление наноса, преимущественно с крыш, предотвращения его накопления и устройство для его осуществления
Владимир
Тарасов
Петрович
профессор
Кандидат технических наук
Профессор
-
-
-
РОССИЯ
Андрей
Марков
Михайлович
Ректор
РОССИЯ
67.17.21
Машины, механизмы, оборудование и инструмент для отделочных и кровельных работ
02.01.IM
ENGINEERING, CIVIL
Владимир
Тарасов
Петрович
60%
РОССИЯ
Роман
Морев
Алексеевич
40%
РОССИЯ
АлтГТУ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова"
1022201517854
Организация
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральные государственные бюджетные учреждения