Стелька

 

Использование: в легкой промышленности при изготовлении стелек с обогревом для зимней обуви. Сущность изобретения: стелька содержит герметичную камеру из эластичного материала, заполненную рабочей средой (газом, жидкостью и др.). Внутри камеры размещены элементы гидравлического сопротивления, выполненные в виде выступов. Последние закреплены на внутренней поверхности камеры. При этом выступы , закрепленные на верхнем основании камеры, размещены в промежутках между выступами, закрепленными на нижнем основании камеры. Для создания большего гидравлического сопротивления при течении рабочей среды в сторону пяточной части камеры, каждый выступ в сечении имеет форму полумесяца, выпуклая часть которого направлена в сторону пяточной части камеры . 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (яи А 43 В 7/02, 13/38

ГОСУДАРСТВЕНОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР . (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4885455/12- . камеры размещены элементы гидравличе- (22) 26.11.90 : ского сопротивления, выполненные в виде (46) 23.05.93. Бюл. М 19 .. выступов. Последние закреплены на внут(75) А.Ф;Домрин :. ренней поверхности камеры. При этом вы(56) Патент США " . ступы, закрепленные на верхнем основании

И. 4567677, кл. 36-43, кл. А 43 В 13/40, 1986. камеры, размещены в промежутках между выступами, закрепленными на нижнем ос(54) СТЕЛЬКА .,: ..:: Новании камеры. Для создания большего (57)Использование:влегкойпромышленно- . гидравлического сопротивления при тече- сти при изготовлении стелек с обогревом . ниирабочейсредывсторонупяточнойчасти

:. для зимней обуви. Сущность изобрвтения. камеры, каждый выступ в сечении имеет . .: стелька содержит герметичную камеру иэ . форму полумесяца, выпуклая часть которого эластичного материала, заполненную рабо- направлена в сторону ляточной части каме4ей средой (газом, жидкостью идр.). Внутри ры. 1 з. и. ф-лы, 4 ил.

У

Изобретениеотносится к обувной про- - Поставленная цель достигается также мышленности, к области производства обу- . тем, что согласно изобретению предусмот. ви для холодного времени:года, в частности: рено дополнительное отличие, выражающек конструкциям обуви различного назначе- . еся в выполнении каждого выступа Я ния, в которой предусмотрен активный имеющим большее гидравлическое сопрообогрев стоп ног для защиты их,от переох-: .: тивление со стороны перепуска рабочей лаждения в процессе ходьбы, и может быть — среды из носочной части камеры в пяточную использовано при изготовлении деталей ни- - часть. чем обратно.

: за обуви, а.именно, вкладных или стацио- -.: Крометого, поставленная цельдостиганарных греющих стелек.. - ется тем; что согласно изобретения предусЦель изобретения — улучшение эксплуа- - мотрено другое дополнительное отличие, тационных свойств зимней обуви. ...выражающееся в консольном закреплении

Поставленная цель достигается тем, mo каждого выступа на основании и в выполнев известной стельке, содержащей опору в нии каждого выступа в виде продольного виде гибкого слоя и размещенную под ней элемента с боковой поверхностью, втулкой . эластичную камеру, заполненную рабочей ., в сторону пяточной части и вогнутой в сто-. средой, согласно изобретению предусмот- .. рону носочной части камеры. рены отличия, заключающиеся в выполне.нии камеры замкнутой; в снабжении ее Наконец, поставленная цельдостигаетоснований закрепленными на их внутрен- ся тем, что согласно изобретению предусних поверхностях элементами гидравличе- мотрено последнее дополнительное ского сопротивления в форме выступов и в отличие, выражающееся в том, что каждый размещении выступов верхнего основания выступ верхнего основания включает прив промежутках между выступами нижнего . осевой продольный элемент из высокотепоснования. лопроводного материала.

1816417

Таким образом, заявленное техническое решение имеет следующие отличительные от прототипа существенные (основные и дополнительные) признаки: камера выполнена замкнутой; основания камеры 6 снабжены элементами гидравлического сопротивления, закрепленными на их внутренних поверхностях; элементы гидравлического сопротивления выполнены . в форме выступов; выступы верхнего осно- 10 вания размещены в промежутках между выступами нижнего основания; каждый выступ выполнен имеющим большее гидравлическое сопротивление со стороны перепуска рабочей среды иэ носочной части 1- > камеры в пяточную часть, чем обратно; каждый выступ консольно закреплен на основании; каждый выступ выполнен в виде продольного элемента с боковой поверхностью, выпуклой в сторону пяточной части и 20 вогнутой в сторону носочной части камеры; каждый выступ верхнего основания включает приосевой продольный элемент из высокотеплопроводного материала.

Благодаря этим отличиям достигается улучшение эксплуатационных свойств зимней обуви; выражающееся конкретно в существенном снижении веса устройства, обусловленное отсутствием автономного теплогенератора и теплообменника, в иск- 30 лючении необходимости в периодических заправках теплогенератора, а также в улучшении амортизационных свойств обуви, Благодаря этим отличиям, кроме того, достигается упрощение конструкции зимней 35 обуви.

В предложенной выше новой совокупности отличительных признаков, не обнаруженной в известных технических решениях данной области техники, такой признак, от- 40 личающий заявленное устройство от прототипа, как "основания камеры снабжены закрепленными на их внутренних поверхностях элементами гидравлического сопротивления в форме выступов", не выявлен как 45 в аналогах заявленного технического решения, так и в любых других известных в технике объектах. Благодаря этому элемейты гидравлического сопротивления обеспечивают предложенному устройству новое фун- 50 кциональное качество — самообогрев стельки в процессе ходьбы, а форма выполнения этих элементов обеспечивает упрощение конструкции стельки.

На фиг. 1 изображена предложенная 65 стелька, продольно-вертикальный разрез; на фиг. 2 — эластичная камера предложенной стельки, горизонтальный разрез; на фиг. 3 — элемент гидравлического сопротивления верхнего основания камеры, выполненный в форме продольного выступа, продольно-вертикальный разрез; на фиг, 4— сечение А-А на фиг. 3.

Предложенная стелька включает в себя верхнюю и нижнюю 2 опоры, выполненные иэ полимерного материала, например резины, в виде плоского гибкого слоя. Верхняя опора 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. Верхняя опора 1 может быть выполнена многослойной, содержащей накладной слой (не показан), выполненный из обычных обувных материалов, например из кожи, к которому прикреплен слой гигроскопичной ткани для уменьшения влияния излишней потливости ног. Нижняя опора 2 имеет по всему периметру торцовый буртик 3 с прямоугольным профилем, посредством которого опоры 1 и

2 соединены друг с другом. Однако, возможна. конструкция стельки и беэ буртика 3.

Детали стельки — наложенные друг на друга слои верхней опоры 1 и буртик 3 нижней опоры 2 соединены известными средствами (клеем, приварены).

Под верхней опорой 1 или в полости между опорами 1 и 2 размещена эластичная камера 4, контактирующая своими верхней и нижней поверхностями соответственно с опорами 1 и 2. Если буртик 3 в конструкции стельки отсутствует, то опоры 1 и 2 соединены известными средствами (например, клеем) непосредственно с камерой 4, Камера 4 протяжена на всю длину и ширину опор 1 и

2 и выполнена замкнутой, герметичной и частично заполнена рабочей средой 5, например жидкостью (водой, глицерином, си-. ликоновой жидкостью). Стенки средней части 6 (фиг. 1 и 2) камеры 4, размещенной между ее носочной 7 и пяточной 8 частями, выполнены утолщенными, хорошо сохраняющими форму и размеры поперечного сечения стельки, выполненного в части 6. Стенки носочной 7 и пяточной 8 частей переменного объема камеры 4 и стенки ее средней части 6 образуют единую оболочку, выполненную резинокордной, с плоскими парал.лельными опоре 1 основаниями 9 и 10 (фиг.

1). Кордный ограничитель 11 стенок камеры

4 расположен в ее толще и предназначен для стабилизации оболочки при ее интенсивных динамических нагрузок. Основания

9 и 10 оболочки для обеспечения стельке эластичности и снижения ее материалоемкости выполнены тонкими. Торцовые части (боковые стенки) 12 камеры 4 выполнены утолщенными, что обеспечивает им прочность, 1816417 .

Основания 9 и 10 камеры 4 снабжены закрепленными на их внутренних поаерхностях элементами 13 (фиг. 1 и 2) гидравлического сопротивления в форме выступов, контактирующих с рабочей жидкостью 5.

Выступы 13 выполнены идентичными, изготовлены из упругого материала (резины) и размещены на каждом основании 9 и 10 параллельными рядами. При этом выступы верхнего основания 9 размещены в промежутках между выступами нижнего основания 10. Иными словами, выступы 13 оснований 9 и 10 выполнены с возможностью неполного перекрытия сечения эластичной камеры 4. Промежутки между выступами 13 как одного, так и разных оснований 9 и 10 образуют сквозные каналы— дросселирующие отверстия, гидравлически связывающие носочную часть 7 камеры 4 с ее пяточной частью 8 и обеспечивающие проход рабочей жидкости 5. Величина зазо.ра между выступами 13 выбирается из условия создания стелькой достаточного теплового и амортизационного эффектов. В средней части 6 камеры 4 элементами гидравлического сопротивления 13 вместо выступов могут служить несколько слоев решетки, образованной параллельными продольными элементами, закрепленными на двух основаниях 9 и 10 камеры, что повышает жесткость этой части камеры 4. Поскольку при ходьбе время воздействия ноги на пяточную часть 8 камеры меньше, чем на ее носочную часть 7, то для обеспечения перемещения одной и той же массы рабочей жидкости 5 в двух взаимно противоположных направлениях за различное время каждый выступ 13 выполнен имеющим большее гидравлическое сопротивление со стороны перепуска рабочей. среды из носочной части

7 камеры в пяточную часть 8, чем обратно, Анизотропия гидравлического сопротивления выступа 13 обеспечена его консольным закреплением на основании 9 и 10 и выпол-. нении в виде продольного элемента (фиг. 3 и 4) с боковой поверхностью, выпуклой в сторону пяточной части 8 камеры (полуповерх:юсть 14) и вогнутой в сторону носочной

- части 7 камеры (полуповерхность 15). Продольные элементы 13 выполнены цилиндри ческими (не показано) или коническими (фиг. 3). Благодаря такой форме выступов 13 образованное их совокупностью дроссельное устройство стельки имеет большее сопротивление со стороны перепуска рабочей жидкости 5 (фиг. 1) из носочной части 7 камеры 4 в пяточную часть 8, чем обратно.

Каждый выступ 13 нижнего основания 10 выполнен цельным. Каждый выступ 13 верхнего основания 9 камеры выполнен состав15

° носочную часть 7, В покое (при нагруженном весом человека. состоянии стельки) стопа ноги воздействует одновременно на обе части стельки, пяточную 8 и носочную 7.

20 При ходьбе с момента соприкосновения

30

35 в этих частях не сравняются.

При вытеснении рабочей жидкости 5 иэ

5

45 ным в виде элемента с глухим осевым отверстием с введенной в него приосевой продольной цилиндрической вставкой 16 (фиг.

3 и 4) из высокотеплопроводного материала (например, цветного Металла).

Работа стельки 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 8 (фиг. 1 и 2) стельки. В следующей основной фазе движения давлеwe стопы на пяточную часть 8 стельки снято, а стопа ноги воздействует только на ее обуви с поверхностью земли на пяточную часть 8 камеры 4 начинает воздействовать вертикальная нагрузка, соответствующая . весу тела. Под действием этой нагрузки верхнее основание 9 камеры 4, служащее эластичной опорой, прогибается и перемещается вертикально вниз. Деформация основания 9, служащего эластичной диафрагмой, приводит к уменьшенйю обьема полости пяточной части 8 камеры 4 и созданию в ней избыточного давления рабочей жидкости 5. Это вызывает передавливание рабочей жидкости 5 через отверстия (промежутки) между выступами 13 из пяточной части 8 камеры 4 в ее носочную часть 7, находящуюся в свободном (не нагруженном весом человека) состоянии. Верхнее основание 9 носочной части 7 камеры 4 выгибается при этом под напором жидкости 5 вверх, увеличивая обьем носочной части 7.

Средняя часть 6 камеры за счет повышенной жесткости ее утолщенных стенок и их механической связи друг с другом посредством выступов 13 практически не изменяет свой формы, а следовательно, и объема.

Сброс рабочей жидкости 5 из пяточной части 8 камеры 4 в ее носочную часть 7 происходит до тех пор, пака давление жидкости 5 пяточной части 8 камеры 4 она распределяется между выступами 13 и выходит через зазоры между ними s носочную часть 7 камеры 4. ° Отдельные струйки рабочей жидкости 5 выходят из соседних зазоров навстречу одна другой, сталкиваются между собой, образуя ее турбулентный, поток. Турбулентный. вихревой поток, как известно, теряет при своем движении много больше

1816417 энергии, чем ламинарный. Чем больше завихрен выступами 13 поток рабочей жидкости 5, тем интенсивнее вязкое трение, препятствующее перемещению жидкости 5, и тем самым лучше перемешивание жидкости и больше ее нагрев. Существенным для этого является создание множества соударяющихся элементарных потоков рабочей жидкости 5, образованных рассечением общего потока этой жидкости на элементарные струйки выступами 13, размещенными в шахматном порядке. При надавливании ст спой ноги на камеру 4 ее верхнее основание 9 прогибается резко и рабочая жидкость

5 истекает в промежутки между выступами

13 с большой скоростью. Происходит преобразование потенциальной энергии waraeщего человека в кинетическую энергию движущейся жидкости 5. Элементарные потоки рабочей жидкости 5 при соударении друг с другом и с элементами 13 гидравлического сопротивления теряют свою скорость. В результате этого взаимодействие, происходящего с внутренним трением, зна. чительная часть кинетической энергии элементарных потоков жидкости 5 превращается в тепловую энергию. Выделившееся тепло рассеивается во внутреннее пространство стельки. Происходит диссипация энергии в камере 4 стельки и перетекание потерявшей скорость рабочей жидкости 5 в носочную часть 7 низкого давления. Тепловые свойства стельки зависят от .эффективности преобразования потенциальной энергии человека в тепловую энергию. рабочей жидкости 5, Но даже при невысоком КПД устройства за счет значительной величины потенциальной энергии, определяемой весом человека, стелька получает достаточное для обогрева стоп количество тепловой энергии. При этом. создание по всей площади стельки движения греющего агента 5 обеспечивает равномерность обогрева основания 9, стенки которого совместно с верхней опорой 1 равномерно распределяют подводимое тепло

° по ступне ноги. Процесс сьема тепла со всего объема рабочей жидкости 5 и его подведения к ступне интенсифицируется за счет распространения теплового потока не толька через стенку относительно малотеплопроводного основания 9, но и по многочисленным высокотеплопроводным приосевым продольным элементам 16 (фиг.

3) выступов 13. Это уменьшает тепловую инерционность устройства и повышает его полезную теплоотдачу, Затем во второй фазе движения центр тяжести тела ходока переносится на носочную часть 7 (фиг. 1) камеры 4. При этом

Циркуляция жидкости 5(фиг. 1) в камере

4 осуществляется при ходьбе и беге. В процессе вынужденных остановок на морозе для обогрева стельки достаточно время от времени переносить центр тяжести тела с пятки на носок и обратно. осуществляя эту операцию либо поочередно каждой ногой, либо одновременно обеими ногами. основание 9 камеры 4 прижимается в направлении основания 10. Одновременно снимается статическая нагрузка с пяточной части 8, верхний эластичный слой 9 которой

5 распрямляется и поднимается. Сжатая рабочая жидкость 5 поступает под действием давления из части 8 в часть 7 камеры 4.

Описанный цикл повторяется во время ходьбы при каждом шаге, обеспечивая пуль10 сации давления в.носочной 7 и пяточной 8 частях камеры 4, вызывающие воэвратнопоступательные перемещения рабочей жидкости 5 в камере 4, Частые поступления жидкости 5 из одной части 7, 8 в другую

15 создают под стопой и вокруг нее благоприятные температурные. условия.

Выступы 13 являются гидравлическим сопротивлением постоянной настройки и двухстороннего действия. Вместе с тем они

20 не обеспечивают идентичного перетока ра. бочей жидкости 5 при ее прямом и обратном .движениях, В процессе ходьбы происходит уравнивание лишь расходов рабочей жидкости 5; перетекающей как в одном, так и в

25 другом направлениях. Большее гидравлическое сопротивление выступов 13 со стороны перепуска рабочей среды 5 из.носочной части 7 в пяточную часть 8 камеры 4, чем обратном, позволяет обеспечить переток

30 жидкости 5 из носочной части 7 в пяточную часть 8 за большее время воздействия ноги на.носочную часть 7 камеры 4, чем обратном при воздействии ноги на пяточную часть 8 камеры 4. Различие гидравлического сопро35 тивления, оказываемого выступом 13 йабегающим на него элементарным потокам рабочей среды 5 связано с различиями в его геометрии со стороны носочной 7 и пяточной 8 частей камеры 4. Вогнутая полуповер40 хность 15 (фиг. 4) выступа 13 направляет набегающие на нее элементарные потоки . жидкости (показаны пунктирными стрелка- . . ми) к своей центральной образующей, в рай. оне которой они сталкиваются с

45 противоположными импульсами, образуя застойную зону. Выпуклая полуповерхность

14 выступа 13 способствует более беспрепятственному его огибанию элементарными потоками жидкости 5 (показано пунктирны50 ми стрелками) и исключает обращение в ноль их импульсов, 1816417

Основная 9 и 10 камеры 4 контактируют по всей своей площади с опорами 1 и 2, поджимаемыми стопой ноги и подошвой обуви, а торцовые части 12 камеры 4 такой опоры, не считая тонкого буртика 3, не имеют. В результате этого в материале боковых стенок 12 развиваются наибольшие усилия, стремящиеся разорвать камеру 4. Этому противодействует кордный ограничитель 11 камеры 4 и большая толщина ее торцовых стенок 12.

При ходьбе действие стельки заключается не только в нагревании ее рабочей жидкости 5 за счет внутреннего трения, но и в обеспечении ею амортизационного эффекта. Величину расхода рабочей жидкости 5, перетекающей из одной части 7, 8 камеры 4 в другу, определяет суммарную площадь промежутком между выступами 13. При кратковременных ударных нагрузках на части 7, 8 камер 4 вся рабочая жидкость 5 не успевает перетекать из одной секции в другую и части 7, 8 частично сохраняют эту жидкость, что обеспечивает стельке амортизирующее действие при ходьбе.

Применение предложенного технического решения позволяет улучшить эксплуатационныЬ свойства зимней обуви путем использования в ней уникального источника тепловой энергии — обогревателл на основе гидравлического сопротивления, имеющего рекордно малый вес при достаточной мощности неограниченной длительности работы, исключающего необходимость ухода за ней (заправок теплогенератора, необходимости его крепле,ния на обуви). Продолжение позволяет улучшить амортизирующие свойства обуви, в которой стелька служит гидравлической рессорой. гасящей удары ноги о неровности дороги, создающей дополнительный амортизирующий эффект и обеспечивающей комфортные условия для всей ступни. Наряду с улучшенными эксплуатационными свойствами преимущества технического ре20

25 ценную рабочей средой, внутри которой расположены элементы гидравлического сопротивления, о т л и ч а ю щ а-л с я тем, 30 что, с целью улучшения эксплуатационных

5 10

15 шения заключаются в простоте его промышленной реализации, обусловленной низкими требованиями к точности изготовления деталей, конструктивной простотой устройства, не требующего настройки, а также недефицитностью и дешевизной требуемых материалов. Это позволяет организовать массовое внедрение технического решения на имеющеесл производственной базе.

Стелька расширяет ассортимент зимней обуви.

Зкономическая эффективность использования технического решенил обеспечивается тем, что затраты на изготовление предложенной стельки ниже соответственных затрат для любого иного известного устройства обогрева обуви. Кроме того, массовое производство предложенной стельки существенно снизит простудные заболевания населения в зимнее время года, что также даст зкономический эффект в народном хозяйстве.

Формула изобретения

1. Стелька, содержащая герметичную камеру из эластичного материала, заполсвойств путем создания эффекта обогрева, элементы гидравлического сопротивления выполнены в виде выступов, закрепленных на внутренней поверхности камеры, причем выступы, закрепленные на верхнем основании камеры, размещены в промежутках между выступами, закрепленными на нижнем основании камеры.

2. Стелька по и. 1, отличающаяся тем, что каждый выступ в сечении имеет форму полумесяца, выпуклая часть которого направлена в сторону плточной части камеры для создания большего гидравлического сопротивления при течении рабочей среды в сторону плточной части камеры.

1816417 хе

Ф г. 3

Составитель А. Домрин

Техред М, Моргентал Корректор О. Густи

Редактор Т. Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1690 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Стелька Стелька Стелька Стелька Стелька Стелька 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обувной промьппленности и предназначено для улучшения эксплуатационных свойств путем защиты стопы при ходьбе в месте ее сгиба

Изобретение относится к обувной промышленности и может быть использовано для улучшения качества.формования чулочной заготовки при изготовлении обуви строчечно-литьевого метода крепления

Изобретение относится к легкой промышленности и позволяет улучшить физико-механические характеристики обувного стелечного материала

Изобретение относится к обувному производству и может быть использовано при изготовлении стелек, в частности для спортивной обуви

Изобретение относится к обувной промышленности, а именно к способу изготовления обуви

Изобретение относится к легкой промышленности, в частности к пассивным виброзащитным системам, и может найти применение при изготовлении спортивной, лечебной и повседневной обуви

Изобретение относится к легкой промышленности, в частности к производству стелек для виброзащитной спортивной, лечебной или повседневной обуви

Изобретение относится к обувной промышленности, а именно к конструкции стельки с модельной вставкой и конструкции самой модельной вставки

Изобретение относится к легкой промышленности и может быть использовано для производства внутренних деталей обуви

Изобретение относится к композициям для преобразования энергии, кроме электрической энергии в механическую, которые могут эффективно поглощать и гасить энергию, например, кинетическую, тепловую и/или электрическую, за исключением оптической энергии
Наверх