вентилируемая обувь с камерой разрежения

Формула изобретения

1. Устройство для принудительной вентиляции обуви, содержащее пневмонасос, размещенный в полости каблука подошвы с неходовой стороны, и имеет полый цилиндр, диск, закрепленный к стенкам цилиндра для разделения полости цилиндра на камеры, сдвоенный поршень, помещенный в полом цилиндре и соединенный со штоком с помощью резьбы, и две камеры сжатия для подачи воздуха к плантарной части стопы и систему распределения воздуховодов, отличающееся тем, что между закрепленным диском и верхней поверхностью нижнего поршня при движении сдвоенного поршня вниз образуется камера разрежения, предназначенная для возврата сдвоенного поршня в исходное положение, за счет перепада давления, действующего на верхнюю и нижнюю поверхности нижнего поршня в момент снятия нагрузки от пятки стопы, а в системе распределения нагнетаемого воздуха для испарения пота и охлаждения плантарной части стопы выходные каналы в стельках выполнены под острым углом к плантарной поверхности стопы для беспрепятственного обдува проблемных участков стопы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в зоне выходных отверстий в стельках имеются веерно расходящиеся от выходных отверстий желоба, по которым воздух при перекрытии отверстий плантарной частью стопы будет поступать к выделенным зонам обдува стопы.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что выходные отверстия системы воздуховода располагаются на периферийных зонах проблемных участков стопы, а направление каналов выходных отверстий и, соответственно, струи воздуха ориентировано к центрам проблемных участков стопы.

4. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что на штоке имеется пояс-ограничитель, обеспечивающий опускание сдвоенных поршней на установленную величину h=3 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обувной промышленности, а именно к конструкции принудительно вентилируемой обуви с камерой разрежения.

Уровень техники

Известны конструкции обуви с пневмонасосом, выполненным в виде пневмоцилиндра, и распределительной системой под плантарной поверхностью стопы (патент Германии №10041113 А1, выданный 21 марта 2002 г.). Вентилируемая обувь, включает в себя пневмокамеру, изготовленную из упругого материала, контактирующую с пяточной частью стопы через стельку, впускной трубопровод, соединяющий через клапан пневмопилиндр с отверстием для забора воздуха из окружающей среды, расположенный в верхней части заготовки верха обуви, выпускной трубопровод, присоединенный через клапан к пневмоцилиндру, и распределительную систему воздуховодов, подключенную к выпускному трубопроводу и направляющую поток воздуха под давлением к плантарной части стопы. При этом отверстия в распределительной системе воздуховода располагаются относительно равномерно по геленочной и носочно-пучковой участкам плантарной части стопы.

Наиболее близкой по технической сущности является выбранная за прототип (Статья: Александров С.П., Ярдухина С.П. «Обувь с принудительной вентиляцией» - Метрология, стандартизация и сертификация изделий сервиса. Теория и практика: междунар. сб. науч. трудов / Южно-Рос. гос. ун-т экономики и сервиса-Шахты: Издательство ЮРГУЭС, 2007. - 161 с.) обувь с принудительной вентиляцией, содержащая трехкамерный пневмонасос, систему забора воздуха из внешней среды и систему распределения воздуха по плантарной части стопы. Распределительная система воздуховодов прототипа направлена выходными отверстиями к зонам плантарной части стопы, выделяющим наибольшее количество пота, и естественный доступ воздуха к которым наиболее затруднен. А также содержит среднюю камеру, образованную нижней поверхностью закрепленного в цилиндре диска и верхней поверхностью нижнего поршня, которая обеспечивает обдув и охлаждение стопы при обратном движении нижнего поршня.

Между верхней поверхностью днища цилиндра и нижней поверхностью нижнего поршня расположена возвратная пружина сжатия, с помощью которой осуществляется обратный ход сдвоенных поршней.

Причины, препятствующие получению требуемого результата

Прототип имеет недостаток, заключающийся в наличии возвратной пружины сжатия, которая делает необходимым увеличение высоты каблучной части. Таким образом, прототип может быть применен для каблуков выше средней высоты, что ограничивает его использование в мужской обуви и для лиц пожилого возраста. Также в прототипе воздухоподающие каналы направлены перпендикулярно горизонтальным плоскостям основной и вкладной стелек, вследствие этого выходные отверстия, находящиеся на верхних поверхностях основной и вкладной стелек, блокируются плантарной частью стопы носчика и подаваемый поток воздуха контактирует только с закрывающим отверстием малым участком стопы. Струе воздуха необходимо преодолеть возникшие сопротивления со стороны плантарной части стопы и, вследствие чего, только незначительная часть воздуха распространяется по подошве стопы, а остальная блокируется в системе воздуховодов.

Требуемый технический результат

В вентилируемой обуви с камерой разрежения должны быть решены следующие задачи:

- пневмонасос должен быть компактным и в то же время достаточно производительным, чтобы осуществлять вентиляцию стопы в обуви на низком и среднем каблуках;

- для более полного обдува проблемных зон стопы необходимо обеспечить ориентированное направление струй воздуха через наклонные отверстия основной и вкладной стелек и создать локальные зоны беспрепятственной вентиляции;

- подача вентилирующего воздуха должна быть направлена на зоны стопы, выделяющие наибольшее количество пота, естественная вентиляция которых затруднена конструктивно.

Сущность изобретения заключается в том, что с целью обеспечения подачи необходимого и достаточного объема воздуха в зону плантарной части стопы для испарения пота и охлаждения стопы предлагается трехкамерная конструкция пневмоцилиндра, две из которых при нажатии пяточной частью стопы будут подавать в два раза увеличенный объем воздуха в зону обдува плантарной части стопы, а третья камера разрежения будет возвращать поршни со штоком в исходное положение.

В прототипе средняя камера имеет входные и выходные отверстия, через которые воздух поступает извне и выталкивается во внутриобувное пространство. При нажатии пяткой стопы и движении нижнего поршня вниз средняя камера увеличивает объем, воздух в ней несколько разрежается, вследствие чего автоматически открывается клапан входного отверстия и воздух извне поступает в среднюю камеру. После окончания движения вниз средняя камера, наполненная воздухом извне, под действием пружины начинает уменьшаться в объеме, клапан поступления воздуха извне автоматически закрывается, а клапан подачи воздуха во внутриобувное пространство открывается и происходит его выталкивание для обдува стопы при обратном ходе поршня.

В предлагаемой конструкции средняя камера не имеет входного и выходного отверстия.

Первоначально имеющийся в средней камере воздух по мере увеличения объема камеры расширяется и за счет перепада давления возникает усилие, способное вернуть поршень в исходное положение, когда будет снято усилие от действия пятки стопы при наступании.

Учитывая то, что наибольшее количество пота на плантарной поверхности стопы выделяется в межпальцевой зоне и в зонах контакта плантарной части со стелькой, то подачу воздуха следует осуществлять именно в эти области.

Для этого распределительная система воздуховодов направлена именно на эти участки, а не сделана равномерной, как в известных изобретениях. В зонах подачи воздуха вместо ограниченного по площади потока воздуха, направленного перпендикулярно плантарной поверхности стопы, поток воздуха в предлагаемом устройстве направлен под острым углом к плантарной поверхности стопы, и также он распределяется по желобам, веерно расходящимся от выходных отверстий, на основной и вкладной стельках, что обеспечивает распределение воздуха по локальным зонам, где он беспрепятственно обдувает наиболее проблемные участки стопы.

Содержание изобретения

Устройство для принудительной вентиляции обуви содержит пневмонасос, размещенный в полости каблука подошвы с неходовой стороны, и имеет полый цилиндр, диск, закрепленный к стенкам цилиндра для разделения полости цилиндра на камеры, сдвоенный поршень, помещенный в полом цилиндре и соединенный со штоком с помощью резьбы, и две камеры сжатия для подачи воздуха к плантарной части стопы и систему распределения воздуховодов, согласно изобретению между закрепленным диском и верхней поверхностью нижнего поршня при движении сдвоенного поршня вниз образуется камера разрежения, предназначенная для возврата сдвоенного поршня в исходное положение, за счет перепада давления, действующего на верхнюю и нижнюю поверхности нижнего поршня в момент снятия нагрузки от пятки стопы, а в системе распределения нагнетаемого воздуха для испарения пота и охлаждения плантарной части стопы выходные каналы в стельках выполнены под острым углом к плантарной поверхности стопы для беспрепятственного обдува проблемных участков стопы.

В зоне выходных отверстий в стельках имеются веерно расходящиеся от выходных отверстий желоба, по которым воздух при перекрытии отверстий плантарной частью стопы будет поступать к выделенным зонам обдува стопы.

Выходные отверстия системы воздуховода располагаются на периферийных зонах проблемных участков стопы, а направление каналов выходных отверстий и, соответственно, струи воздуха ориентировано к центрам проблемных участков стопы.

На штоке имеется пояс-ограничитель, обеспечивающий опускание сдвоенных поршней на установленную величину h=3 мм.

Изобретение поясняется следующими чертежами:

На фиг.1 изображен пневмоцилиндр, вмонтированный в полость каблука, имеющий два поршня, диск, закрепленный к стенкам цилиндра, две рабочих камеры, соединенные с системой воздуховодов через клапаны, и камеру разрежения для обеспечения возврата сдвоенного поршня в исходное положение.

На фиг.2 показана формованная подошва с каблуком, основная и вкладная стельки. На основной и вкладной стельках имеются выходные отверстия для обеспечения доступа воздуха к плантарной поверхности стопы. На неходовой поверхности подошвы (нижняя деталь на фиг.2) расположены каналы для распределительной системы воздуховодов, подводящие воздух к соответствующим отверстиям на основной и вкладной стельках. На вкладной стельке (верхняя деталь на фиг.2) показан вырезанный кожаный диск, а на основной стельке (средняя деталь на фиг.2) показано сквозное цилиндрическое отверстие в пяточной части.

На фиг.3 показано распределение отверстий на основной стельке, где указано стрелками их направление, которое обеспечивает поток подаваемого воздуха в проблемные участки стопы, а также желоба вокруг выходных отверстий для увеличения зоны обдува.

Описание устройства

Конструкция устройства в статическом состоянии

Пневмонасос устанавливается в полость каблучной части формованной подошвы с неходовой стороны (фиг.1). Верхняя часть пневмонасоса располагается на верхнем уровне основной стельки, имеющей соответствующий вырез, и закрывается приклеиваемым к верхней поверхности верхнего поршня кожаным диском, вырезанным в пяточной части вкладной стельки. Внизу пневмонасос опирается на нижнюю поверхность полости каблука. Цилиндрическая поверхность пневмонасоса контактирует по клеевому шву с боковой поверхностью полости в теле каблука.

Пневмонасос содержит полый цилиндр 1, в котором помещен сдвоенный поршень, состоящий из верхнего 2 и нижнего 7 поршней, соединенных со штоком 4 с помощью резьбы. Верхним упором для верхнего поршня 2 служит пружинное кольцо 3. В полом цилиндре 1 закреплен диск 5 с помощью четырех винтов 6. В диске 5, служащем для разделения полости цилиндра на камеры, имеется сквозное отверстие, через которое проходит шток 4. Таким образом, в цилиндре 1 образованы две рабочие камеры:

- верхняя камера - между нижней поверхностью верхнего поршня 2 и верхней поверхностью диска 5;

- нижняя камера - между нижней поверхностью нижнего поршня 7 и дном цилиндра 1,

и камера разрежения для возврата поршней 2 и 7 в исходное положение. Камера разрежения образуется между нижней поверхностью диска 5 и верхней поверхностью поршня 7.

В цилиндре 1 имеются отверстия:

- два отверстия 8 для поступления воздуха из внешней среды в верхнюю и нижнюю камеры;

- два отверстия 9 для подачи воздуха под давлением в распределительную систему для испарения пота и охлаждения стопы из верхней и нижней камер.

Два отверстия 8 цилиндра для поступления воздуха из внешней среды соединены между собой и внешней средой трубопроводом 10, а другие два отверстия 9 для подачи воздуха под давлением - с трубопроводом 11 распределительной системы.

Система распределения трубопровода находится в соответствующих каналах, проделанных на неходовой поверхности подошвы.

Устройство работает следующим образом.

В фазе переднего толчка, когда носчик обуви опирается на пятку, нагрузка передается на вырезанный кожаный диск 12 (фиг.1) вкладной стельки, а через него - на верхний поршень 2 пневмонасоса. Поршень 2 выдавливает воздух, имеющийся в верхней камере, через верхнее отверстие 9 в распределительную систему воздуховодов и одновременно сообщает вертикально направленное усилие штоку 4 через его опорный пояс. Шток 4, в свою очередь, приводит в движение нижний поршень 7, который выдавливает воздух из нижней камеры через нижнее отводное отверстие 9 в распределительную систему воздушных трубопроводов. Воздух под давлением из двух камер пневмонасоса через распределительную систему воздушных трубопроводов и соответствующие отверстия и желоба на основных и вкладных стельках поступает в проблемные зоны плантарной части стопы, в первую очередь, нуждающиеся в испарении пота и охлаждении.

При движении нижнего поршня 7 вниз между его верхней поверхностью и нижней поверхностью диска 5 образуется камера с пониженным давлением воздуха в ней.

При перекате стопы, когда нагрузка переходит на носочно-пучковый участок, а с пяточной части нагрузка снимается, а также в фазе переноса ноги, благодаря камере разряжения осуществляется обратный ход пневмонасоса и сдвоенный поршень возвращается в исходное положение. Нижний поршень 7 находится под воздействием атмосферного давления в нижней камере и пониженного давления в камере разрежения. Благодаря перепаду давления нижний поршень 7 поднимается вверх, увлекая за собой шток 4 и верхний поршень 2. Ограничением перемещения вверх сдвоенного поршня служит упорное кольцо 3, в контакт с которым входит верхний поршень 2.

В период подъема сдвоенных поршней выпускные клапаны в отверстиях 9 закрываются, а впускные клапаны отверстий 8 верхней и нижней камер открываются для поступления воздуха из внешней среды по трубопроводу 10.

При рабочем ходе поршней 2 и 7 вниз впускные клапаны отверстия 8 закрываются, а выпускные клапаны отверстий 9 открываются.

Расчет работы конструкции

В камере разрежения создание пониженного давления можно рассматривать как адиабатический термодинамический процесс, в котором система не обменивается теплотой с окружающей средой. Расширение воздуха в камере разрежения протекает настолько быстро (t 0,05 с), что теплообмен между воздухом и стенками цилиндра не успевает произойти.

Давление, выраженное через объем для адиабатического процесса, образуемое в камере разрежения, в конце хода поршня (h=3 мм) будет

где D - диаметр поршня, D=60 мм;

h - высота столба воздуха в вакуумной камере в начальном положении, h=1 мм;

h₁ - высота столба разреженного воздуха в вакуумной камере в конечном положении, h ₁=1+3=4 мм;

k - показатель адиабата, для воздуха k=1,4.

.

Усилие, возвращающее сдвоенный поршень в исходное положение, будет

Такая величина усилия более чем достаточна для возвращения сдвоенного поршня в исходное положение.