Стелька для обогрева Советский патент 1992 года по МПК A43B7/02 A43B13/38 

Изобретение относится к обувной промышленности, к области производства обуви для холодного времени года, в которой предусмотрен активный обогрев стоп ног для защиты их от переохлаждения в процессе ходьбы, и может быть использовано при изготовлении деталей низа обуви, а именно вкладных или стационарных греющих стелек.

Известно устройство стельки для обогрева, включающее соединенные между собой верхнюю и нижнюю опоры в виде гибких слоев с образованием между ними полости. Внутри полости размещена одна или несколько герметичных эластичных камер. При наличии нескольких герметичных камер они выполнены в форме эластичных трубок, размещенных параллельными рядами, покрывающими всю поверхность полости стельки и ориентированных вдоль стельки. Обращенные к носку и пятке стель- ки ткрытые с двух концов трубки связаны с нагнетательным и всасывающим устройствами системы циркуляции жидкостного теплоносителя В кармане обуви помещена каталитическая бензиновая горелка (теплогенератор) и теплообменник

Циркуляция жидкости в системе осуществляется при ходьбе и беге. В момент сжатия ногой стельки резиновые трубки деформируются и жидкости перетекает в теплообменник. При разгрузке стельки в момент переноса ноги по воздуху резиновые трубки упруго восстанавливаются, обь- ем стельки увеличивается и в нее поступает нагретая в теплообменнике жидкость. Тепло подводится к ноге по всей площади стельки.

Недостатком этой стельки является необходимость в теплогенераторе, необходимость их ношения на обуви и необходимость частой заправки теплогенератора.

Другим недостатком этой стельки является большой вес устройств, обеспечивающих ее обогрев

Кроме того, стелька обладает низкими амортизирующими свойствами.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство низа обуви, выполненное в виде по меньшей мере одной герметичной камеры из эластичного материала, заполненной рабочей средой (жидкостью) Носочная и пяточная части камеры соединены посредством дросЧ

v4 х| х4

О

О

сельного элемента. При ходьбе попеременно нагружаются то пяточная, то носочная зона низа обуви. В результате этого жидкость перетекает по камере вперед и назад, выделяя на дроссельном элементе тепло.

Недостатком этой стельки для обогрева является ее низкая надежность, что связно с большим давлением, оказываемым на камеру ногой и с перегибами стенок камеры в процессе ее периодической деформации.

Цель изобретения - повышение надежности.

Указанная цель достигается тем, что в стельке для обогрева, содержащей герметичную камеру из эластичного материала, заполненную рабочей средой, носочная и пяточная части которой соединены посредством дроссельного элемента, согласно изобретению камера выполнена из резино- кордного материала с утолщенными боковыми стенками и снабжена каркасным элементом в виде пары упругих жгутиков, установленных внутри носочной и пяточной частей камеры вдоль ее боковых стенок.

При этом камера установлена с зазором внутри корпуса, снабженного буртиками, к верхней части которого прикреплена гибкая оболочка.

Кроме того, дроссельный элемент выполнен в виде нескольких слоев сетки.

Благодаря этим отличиям достигается повышение надежности стельки для обогрева, выражающееся в упрочнении ее боковых стенок, в устранении их перегибов, а также в уменьшении засорения дроссельного элемента.

На фиг. 1 изображена однокамерная стелька, продольно-вертикальный разрез; на фиг. 2 - однокамерная стелька, продольно-горизонтальный разрез; на фиг. 3 - многокамерная стелька, продольно-горизонтальный разрез; на фиг. 4 - резинокорд- ная эластичная камера с утолщенными боковыми стенками и с секциями, снабженными жгутиками, продольно-вертикальный разрез; на фиг. 5 - однокамерная стелька с двумя внутрикамерными перегородками, продольно-горизонтальный разрез; на фиг. 6 - внутрикамерная перегородка в виде трех слоев сетки, продольно-вертикальный разрез; на фиг. 7 - внутрикамериая перегородка в виде пакета капиллярных трубок, продольно-горизонтальный разрез.

Стелька включает в себя верхнюю гибкую оболочку 1 (фиг. 1) и нижнюю опору 2, выполненные из полимерного-материала, например резины. Гибкая оболочка 1 является основной и обязательно входит в состав стельки. Нижняя опора 2 является вспомогательной и может отсутствовать в

составе стельки. В этом случае ее функции выполняет подошва обуви. Гибкая оболочка 1 может быть выполнена многослойной, содержащей накладной слой (не показан), выполненный из обычных обувных материалов, например из кожи, к которому прикреплен слой гигроскопичной ткани. Нижняя опора 2 имеет по всему периметру торцовой части буртик 3 с прямоугольным

0 профилем, посредством которого оболочка 1 и опора 2 соединены друг с другом с образованием единого корпуса. Однако, .возможна конструкция стельки и без буртика 3 фиг. 2,5). Детали стельки - наложенные друг

5 на друга гибкая оболочка 1 (фиг. 1) и буртик 3 нижней опоры 2 соединены известными средствами (клеем, приварены).

Под гибкой оболочкой 1 или в полости между оболочкой 1 и опорой 2 с зазором

0 размещена по меньшей мере одна камера 4 из эластичного материала, контактирующая своими верхней и нижней поверхностями соответственно с оболочкой 1 и опорой 2. Если буртик 3 в конструкции стельки отсут5 ствует (фиг. 2, 3), то оболочка 1 и опора 2 соединены известными средствами (например, клеем) непосредственно с камерой 4. Количество камер 4 (фиг. 3) может быть произвольным. Но при любом их количестве

0 камеры 4 расположены вдоль оболочки 1.и опоры 2 и протяжены на всю их длину. Каждая камера 4 выполнена замкнутой, герметичной и частично заполнена рабочей средой, например жидкостью (водой, глице5 рином, силиконовой жидкостью) (не показана).

Каждая камера 4 содержит две части 5, 6 (фиг. 1-3), размещенные соответственно под носочной и под пяточной частями обо0 лочки 1 (фиг. 1). Камера 4 (фиг. 1, 3) переменного объема выполнена из резинокордного материала с плоскими параллельными оболочке 1 основаниями 7, 8 (фиг, 1). Кордный ограничитель 9 (фиг. 4) оболочки камеры 4

5 расположен в ее толще и предназначен для стабилизации оболочки при ее интенсивных динамических нагрузках. Основания 7, 8 камеры 4 для обеспечения стельке эластичности и снижения ее материалоемкости

0 выполнены тонкими. Боковые стенки 10 камеры 4 выполнены утолщенными, что обеспечивает их прочность, В полости каждой части 5, 6 камеры 4 имеется каркасный эле5 мент в виде упругого жгутика 11 сечения 12, расположенный вдоль ее стенок, предназначенный для предотвращения резкого перегиба боковых стенок 10 в процессе носки обуви, Одновременно жгутик 11 служит элементом формирования геометрии частей 5, б камеры 4.

Части 5, 6 камеры 4 соединены друг с другом посредством дроссельного элемента 13 (фиг. 1-4). Дроссельный элемент 13 выполнен в виде одной внутрикамерной перегородки (фиг. 1-4) или в виде нескольких, например двух, внутрикамерных перегородок 14, 15 (фиг. 5). снабженных сквозными перепускными каналами 16 (фиг. 2, 5). Каналы 16 предназначены для пропускания через них во взаимно противоположных направлениях рабочей среды (жидкости). Для достижения относительно большого гидравлического сопротивления перепускные каналы 16 выполнены с относительно малым сечением. В каждой из перегородок 14, 15 (фиг. 5) может быть как один, так и несколько перепускных каналов 16.

Дроссельный элемент 13 может быть выполнен и в виде нескольких слоев сетки 17 (фиг. 6). Количество слоев сетки 17 и размеры ее ячеек определяются требуемой величиной гидравлического сопротивления дроссельного элемента 13. Слои сетки 17 могут быть отделены друг от друга упругими прокладками 18 (фиг., 6), выполненными, например, из резины. Внутрикамерные перегородки 14. 15 (фиг. 5) могут быть выполнены также в виде пакетов капиллярных трубок 19 (фиг. 7), которые могут иметь различный диаметр и могут быть изготовлены из различных материалов.

Работа стельки для обогрева при ходьбе осуществляется следующим образом.

В процессе ходьбы имеют место две основные фазы движения. В первой фазе движения земли касается только каблук обуви, а стопа ноги воздействует только на пяточную часть стельки, В следующей основной фазе движения давление стопы на пяточную часть стельки снято, а стопа ноги воздействует только на ее носочную часть.В покое (при нагружении весом человека состоянии стельки) стопа ноги воздействует одновременно на обе части стельки, пяточную и носочную.

При ходьбе, с момента соприкосновения обуви с поверхностью земли на часть 6 (фиг. 4) камеры 4 стельки начинает воздействовать вертикальная нагрузка, соответствующая весу тела. Иод действием этой нагрузки верхнее основание 7 камеры 4. служащее эластичной опорой, прогибается и перемещается вертикально вниз. Деформация основания 7, служащего упругой диафрагмой, приводит к уменьшению объема части 6 и созданию в ней избыточного давления рабочей среды, вызывающего ее перемещение через сквозные перепускные каналы дроссельного элемента 13 в соседнюю часть 5 камеры 4. находящуюся в свободном (не нагруженном) состоянии.

Основания 7, 8 камеры 4 соприкасаются с оболочкой 1 и опорой 2 (фиг. 1). а ее боко- вые стенки 10 (фиг. 4) ни на что не опираются. В результате этого в материале боковых стенок 10 развиваются наибольшие усилия, стремящиеся разорвать оболочку 1. Этому противодействует кордный ограничитель 9

0 оболочки 1 и большая толщина боковых стенок 10 камеры 4. При ходьбе будет деформироваться в основном верхнее основание 7 ввиду того, что его жесткость меньше, чем жесткость боковых стенок 10. При этом рез5 кому перегибу боковых стенок 10 камеры 4 препятствует упругий жгутик 11.

При наличии перепада давления на дроссельном элементе 13 происходит сброс среды через это устройство из части 6 в

0 часть 5 камеры 4 до тех пор, пока давления рабочей среды в этих частях не сравняются. Затем центр тяжести тела ходока переносится на носочную часть 5. При этом основание 7 камеры 4 прижимается в

5 направлении основания 8. Одновременно снимается статическая нагрузка с части 6, верхнее основание 7 над которой распрямляется и поднимается. Сжатая рабочая среда поступает под действием давления.из

0 части 5 в часть 6 камеры 4 Описанный цикл повторяется во время ходьбы при каждом шаге, обеспечивая пульсации давления в частях 5, 6 камеры 4, вызывающие возвратно- поступательные перемещения рабочей

5 среды через дроссельный элемент 13. Элемент 13 является дросселем постоянной настройки двустороннего действия, на котором обеспечивается идентичный перепад давления рабочей среды как при пря0 мом направлении ее движения, так и при обратном. В результате имеющегося местного гидравлического сопротивления перепускных каналов 16 (фиг. 5) дроссельного элемента 13 обеспечивается диссипация

5 энергии колебаний рабочей среды при ее перетекании по каналам 16 и взаимодействии с внутренними стенками этих каналов. Энергия, расходуемая на перекачку рабочей среды, рассеивается и переходит в тепло.

0 нагревающее рабочую среду. Работа дроссельного элемента 13 любой конструкции заключается в оказании гидравлического сопротивления периодическому перетоку рабочей среды из одной из частей 5, 6 каме5 ры 4 в другую, благодаря которому энергия движения рабочей среды уменьшается, nej реходя частично в тепло. При этом выделение теплоты происходит по всей длине всех каналов 16 (фиг. 5) дроссельного элемента 13. Вследствие движения жидкости в частях

5, 6 камеры 4 и между ними тепло подводится к стопе ноги по всей площади стельки Желаемая степень дросселирования рабочей среды элементом 13 достигается заданием требуемой суммарной площади сечений перепускных каналов 16.

Величину расхода рабочей среды, проходящей через дроссельный элемент 13 из части в часть, определяет суммарная площадь сечений сквозных каналов 16 (проход- ное сечение дроссельного элемента 13). При кратковременных ударных нагрузках на части 5, 6 камеры 4 вся рабочая жидкость не успевает перетекать из одной секции в другую через дроссельный элемент 13 и части 5, 6 камеры 4 частично сохраняют эту жидкость, чго обеспечивает стельке амортизирующее действие при ходьбе.

Работа дроссельного элемента 13 практически не изменяется при изменении коли- чества внутрикамерных перегородок 14, 15, поскольку каждая из них в силу практической несжимаемости рабочей жидкости лишь вносит дополнительное гидродинамическое сопротивление, не изменяя работы устройства по существу. Работа дроссельного элемента 13 также происходит аналогично, как при его выполнении в виде слоев 17 (фиг. 6) сетки, так и в виде капиллярных трубок 19 (фиг.7).

В процессе вынужденных остановок на морозе для обогрева стельки возможно движение с пятки на носок . при котором человек периодически переносит тяжесть тела с пятки на носок и обратно, выполняемое либо поочередно каждой ногой, либо одновременно обеими ногами.

Использование предложенного технического решения позволяет повысить надежность как стельки для обогрева, так и зимней обуви в целом.

Формула изобретения

1.Стелька для обогрева, содержащая герметичную камеру из эластичного материала, заполненную рабочей средой, носочная и пяточная части которой соединены посредством дроссельного элемента, от л и- чающаяся тем, что, с целью повышения надежности, камера выполнена из резино- кордного материала с утолщенными боковыми стенками и снабжена каркасным элементом в виде пары упругих жгутиков, установленных внутри носочной и пяточной частей камеры вдоль ее боковых стенок.

2.Стелька поп. 1, отличающаяся тем, что камера установлена с зазором внутри корпуса, снабженного буртиком, к верхней части которого прикреплена гибкая оболочка.

3.Стелька по п. 1,отличающаяся тем, что дроссельный элемент выполнен в виде нескольких слоев сетки.

Использование: в обувной промышленности для изготовления средств для обогрева ног потребителя. Сущность изобретения стелька содержит герметичную камеру из эластичного материала, заполненную рабочей средой, Камера разделена на носочную и пяточную части между которыми установлена перегородка, снабженная дроссельным элементом в виде капиллярных каналов или отверстий. Камера выполнена из рези- нокордного материала с утолщенными боковыми стенками Она снабжена каркасным элементом в виде пары упругих жгутиков. Последние установлены внутри носочной и пяточной частей камеры вдоль ее боковых стенок Дроссельный элемент может быть выполнен в виде нескольких слоев сетки. 2 з.п. ф-лы. 7 ил

.9

17

18

Редактор

Составитель А. Домрин Техред М.Моргентал

Фиг.б

Фиг.7

Корректор В. Петраш