УЗЛОВЯЗАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
KNOTTING DEVICE

Область изобретения
Настоящее изобретение относится к устройству и способу завязывания крепких узлов на конце шнуров. В частности, изобретение относится к завязыванию и затягиванию узлов на концах шнуров для извлечения гигиенического тампона.
Предпосылки создания изобретения
Приспособления для впитывания и удержания внутривагинальных жидкостей, вырабатываемых организмом, имеются в продаже и описаны в литературе. Внутривагинальные тампоны являются наиболее распространенным примером подобных приспособлений. Имеющиеся в продаже тампоны, как правило, представляют собой массу абсорбирующих волокон, спрессованную в форму цилиндра, которая может быть завернута в абсорбирующий или неабсорбирующий наружный слой. Одним из средств для извлечения тампона может быть вытяжной шнур, крепление которого может осуществляться различными способами. Важно, чтобы шнур надежно крепился к тампону и был достаточно прочным, чтобы при извлечении тампона он не рвался и не отделялся.
Тампон вводится во влагалище женщины и находится там в течение определенного времени, впитывая и удерживая внутривагинальные жидкости, чаще всего менструальные выделения. Тампон может вводиться вручную или с помощью аппликатора. Извлечение осуществляется вытягиванием за конец шнура с силой, достаточной для выскальзывания тампона. Поскольку влагалище оказывает на тампон давление, сила, требующаяся для извлечения тампона, может быть значительной. Вследствие этого узел на конце вытяжного шнура может быть очень полезен, за него можно удобно ухватиться.
Примеры устройств и способов завязывания узлов, применяемых в вытяжных шнурах тампонов, можно найти в патентах U.S. Pat. No. 4836587; U.S. Pat. No. 6585300; GB 1236348 и GB 1398817. Эти устройства сложны и не разрабатывались с учетом высоких скоростей, применяемых в современных производственных процессах. На шнур могут действовать дополнительные силы, уменьшающие его прочность. Кроме того, получающийся узел может быть неплотным и развязываться в ходе упаковывания и поставки изделий. Вследствие этого сохраняется необходимость в новом надежном способе и устройстве для завязывания прочного узла на конце шнура, особенно в процессах производства таких средств гигиенической защиты, как тампоны.
В патенте GB 1236348 описывается устройство для завязывания узлов на нитях, шнурах и других подобных объектах. Устройство имеет корпус, состоящий из двух частей с каналами, соответствующими форме петли завязываемого узла. К каналам подключен источник вакуума для проталкивания одного конца нити через каналы. Точки пересечения каналов расположены в отделенных друг от друга плоскостях. Точки пересечения отделены гибкими язычками, позволяющими провести нить через каналы и сформировать узел. Гибкие язычки позволяют провести нить насквозь и вытянуть концы связанной нити из канала без нарушения петли.
Узлы неизбежно уменьшают прочность шнура, на котором они завязываются. Если шнур с узлом натянуть до предела, то при отсутствии дефектов и повреждений шнура он почти всегда рвется вблизи узла. Силы сгиба, давления и трения, которые удерживают узел на месте, в то же время способствуют неравномерному напряжению волокон шнура и в конечном счете ведут к уменьшению прочности. Сами механизмы, приводящие к уменьшению прочности и разрыву, сложны и являются предметом длительного исследования.
Относительной прочностью узла или эффективностью узла называется прочность на разрыв шнура с завязанным узлом, выраженная в процентах от прочности на разрыв шнура без узла. Определение общей числовой эффективности данного узла связано со многими трудностями. Объясняется это многими факторами, способными влиять на результаты тестирования эффективности узла: тип волокон, способ изготовления шнура, размер шнура, сухость или влажность шнура, способ заправления узла перед завязыванием, скорость завязывания узла, повторное завязывание узла и т.п. Учитывая изложенные ограничения и с целью дать общее представление о том, насколько сильно узлы снижают прочность, эффективность большинства узлов общего применения составляет от 40% до 80%.
Натяжение вследствие нагрузки приводит к тому, что шнур вытягивается из узла в направлении действия нагрузки. Если процесс зайдет достаточно далеко, рабочий конец пройдет в узел, и узел развяжется. Свойства узлов могут ухудшиться, если узел многократно затягивается и ослабляется, протаскивается по неровной поверхности или подвергается многократным ударам о стойку или мачту. Даже в надежно затянутых узлах при первом применении реальной нагрузки может наблюдаться проскальзывание. С этим можно бороться, оставляя значительную часть рабочего конца шнура за пределами узла, четко формируя узел и затягивая его как можно более плотно перед применением нагрузки. В некоторых случаях использование стопорного узла или, еще лучше, резервного узла, помогает предотвратить проскальзывание рабочего конца сквозь узел, но, как правило, лучше использовать более прочный узел, если существует большая вероятность проскальзывания. В жизненно важных случаях для максимальной безопасности к заведомо прочным узлам часто добавляются резервные узлы.
Существует необходимость в устройстве, надежно и эффективно формирующем затянутые узлы на свободном конце шнура.
Краткое описание изобретения
Обнаружено, что проблему плотного завязывания нити или вытяжного шнура можно решить неожиданным и отличным от традиционного способом. С помощью движущегося элемента для захвата шнура после формирования узла нить сильно натягивается, результатом чего является образование плотного узла.
Устройство для завязывания по меньшей мере одного шнура имеет фиксированную пластину узловязателя, основную пластину узловязателя, дополнительную пластину узловязателя, прижимной башмак и источник вакуума. Шнур имеет два конца. Фиксированная пластина узловязателя имеет первую поверхность и вторую поверхность, и на каждой поверхности отверстие выполнено таким образом, что между первым отверстием на первой поверхности и второй поверхностью образуется канал. Основная пластина узловязателя имеет первую поверхность и вторую поверхность. На каждой поверхности выполнено отверстие таким образом, что между первой поверхностью и второй поверхностью образуется канал. Первая поверхность также имеет расположенную на ней основную направляющую, имеющую первый конец и второй конец. Первый конец совмещается с отверстием второй поверхности фиксированной пластины узловязателя. Дополнительная пластина узловязателя имеет первую поверхность, вторую поверхность и третью поверхность. На третьей поверхности расположена дополнительная направляющая, переходящая на вторую поверхность, с образованием двух отверстий таким образом, что когда отверстия второй поверхности дополнительной пластины узловязателя совмещаются с основной направляющей и отверстием первой поверхности основной пластины узловязателя, образуется замкнутый канал от первого отверстия фиксированной пластины узловязателя до второго отверстия основной пластины узловязателя. Прижимной башмак имеет первую поверхность и вторую поверхность, причем на каждой поверхности выполнено отверстие таким образом, что между первой поверхностью и второй поверхностью образован канал. Отверстие в первой поверхности прижимного башмака совмещено со вторым отверстием основной пластины узловязателя. Источник вакуума контактирует с отверстием второй поверхности прижимного башмака. Основная пластина узловязателя, дополнительная пластина узловязателя и прижимной башмак могут монтироваться на подвижном блоке, чтобы при подаче вакуума второй конец шнура входил в первое отверстие фиксированной пластины узловязателя, далее проходил в отверстие на первой поверхности основной пластины узловязателя, подавался в желоб дополнительной пластины узловязателя и по каналу основной пластины узловязателя попадал в канал прижимного башмака. Когда подвижный блок отодвигается от фиксированной пластины узловязателя, прижимной башмак смещается вверх и удерживает шнур в неподвижном положении между прижимным башмаком и второй поверхностью основной пластины узловязателя. Это позволяет затянуть узел.
В качестве варианта, устройство для завязывания по меньшей мере одного шнура имеет фиксированную пластину узловязателя, основную пластину узловязателя, дополнительную пластину узловязателя, устройство натяжения шнура и устройство для продевания шнура через пластины узловязателя. Фиксированная пластина узловязателя имеет первую поверхность и вторую поверхность. На каждой поверхности выполнены соответствующие отверстия, соединяемые каналом. Основная пластина узловязателя имеет первую поверхность и вторую поверхность, причем на каждой поверхности выполнены соответствующие первое и второе отверстия и канал, образующийся между отверстиями. Кроме того, первая поверхность имеет основную изогнутую направляющую. Эта основная изогнутая направляющая имеет первый и второй конец. Первый конец основной изогнутой направляющей совмещается с отверстием второй поверхности фиксированной пластины узловязателя. Дополнительная пластина узловязателя имеет первую поверхность, вторую противоположную поверхность и третью поверхность. Третья поверхность имеет дополнительную изогнутую направляющую. Первый конец дополнительной изогнутой направляющей может быть совмещен со вторым концом основной изогнутой направляющей, а второй конец дополнительной изогнутой направляющей может быть "совмещен с первым отверстием основной пластины узловязателя, когда устройство находится в своем первом замкнутом состоянии. Это позволяет сформировать на шнуре открытую петлю, в которой дальний конец выходит из второго отверстия основной пластины узловязателя и входит в отверстие прижимного башмака.
Другим аспектом изобретения является способ завязывания узлов на шнуре, включающий следующие этапы, на которых осуществляют:
a) проведение первого конца шнура:
i) в первое отверстие на первой поверхности фиксированной пластины узловязателя;
ii) через канал фиксированной пластины узловязателя,
iii) из фиксированной пластины узловязателя через второе отверстие, расположенное на второй поверхности фиксированной пластины узловязателя таким образом, чтобы шнур выходил за пределы второго отверстия фиксированной пластины узловязателя;
b) протягивание первого конца шнура, выходящего из второго отверстия фиксированной пластины узловязателя:
i) в первый конец основной изогнутой направляющей, расположенной на первой поверхности основной пластины узловязателя и охватывающей первое отверстие основной пластины узловязателя, причем первый конец изогнутой направляющей по существу совмещают со вторым отверстием фиксированной пластины узловязателя, и первая поверхность основной пластины узловязателя задает первую плоскость;
ii) вдоль основной изогнутой направляющей до второго конца, чтобы шнур охватил первое отверстие основной пластины узловязателя, и первый конец шнура вышел за пределы второго конца основной изогнутой направляющей;
c) протягивание первого конца шнура, выходящего за пределы второго конца основной изогнутой направляющей:
i) в первый конец дополнительной изогнутой направляющей, расположенной на поверхности дополнительной пластины узловязателя, причем первый конец дополнительной изогнутой направляющей по существу совмещают со вторым концом основной изогнутой направляющей, расположенной на основной пластине узловязателя, и дополнительная изогнутая направляющая расположена главным образом в плоскости, перпендикулярной первой плоскости,
ii) вдоль дополнительной изогнутой направляющей ко второму ее концу и далее в первое отверстие основной пластины узловязателя, когда устройство находится в первой замкнутой позиции;
iii) через канал в основной пластине узловязателя и наружу, за пределы второго отверстия дополнительной пластины узловязателя, расположенного на поверхности, противоположной первой поверхности основной пластины узловязателя, причем шнур формирует незамкнутую петлю, дальний конец которой выходит из второго отверстия основной пластины узловязателя;
d) протягивание первого конца шнура, выходящего из второго отверстия основной пластины узловязателя в прижимной башмак, совмещенный со вторым отверстием основной пластины узловязателя;
e) отделение дополнительной пластины узловязателя от, по
меньшей мере, одной смежной пластины узловязателя, для высвобождения шнура из дополнительной изогнутой направляющей и образования незатянутого узла;
f) регулировку прижимного башмака таким образом, чтобы первый конец шнура удерживался между прижимным башмаком и основной пластиной узловязателя вблизи от второго отверстия основной пластины узловязателя;
g) натягивание шнура для затягивания узла.
Другие преимущества и особенности изобретения изложены в последующем описании различных вариантов осуществления изобретения, приведенных только в качестве неограничивающих примеров и представленных на прилагаемых чертежах.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлен тампон, который может содержать шнур с узлом, завязанным в соответствии с предметом настоящего изобретения.
На фиг.2А-В представлены, соответственно, горизонтальная проекция и вид сбоку для узловязателя, являющегося предметом настоящего изобретения.
На фиг.3А-В в перспективе показаны компоненты узловязателя, являющегося предметом настоящего изобретения.
На фиг.4А-С показаны три перспективных изображения узловязателя в ходе относительного перемещения шнура и отдельных пластин устройства, представленного на фиг.2 и 3.
Подробное описание предпочтительной реализации
Термин «шнур», используемый в настоящем документе в разделе «Техническое описание» и в пунктах формулы изобретения, обозначает любой тип нити или протяженный материал. Под данное определение попадают нить, пряжа, шнур, бечевка, проволока или любой гибкий материал, на котором вручную возможно завязать узел.
В одной реализации данное изобретение относится к приспособлениям (например, внутривагинальным тампонам, назальным тампонам), предназначенным для впитывания и удержания вырабатываемых организмом жидкостей. В частности, данное изобретение относится к усовершенствованному внутривагинальному тампону, содержащему по меньшей мере один вытяжной шнур для извлечения тампона из полости тела человека. В одной реализации тампон обладает спрессованной центральной частью.
Абсорбирующие тампоны обычно представляют собой массу спрессованного абсорбирующего материала, которой придана преимущественно цилиндрическая форма с центральной осью и радиусом, которые определяют внешнюю периферическую поверхность тампона. Такие тампоны описаны, например, в следующих документах: Haas, US Pat. No.1,926,900; Dostal, US Pat. No.3,811,445; Wolff, US Pat. No.3,422,496; Friese et al., US Pat. No.6,310,296; Leutwyler et al., US Pat. No.5,911,712, Truman, US Pat. No.3,983,875; Agyapong et al., US Pat. No.6,554,814. Тампоны также обычно имеют проницаемое для жидкости покрытие (которое может включать в себя или заменяться другим типом обработки поверхности) и вытяжной шнур или другой механизм извлечения.
К абсорбирующим материалам, которые могут применяться в качестве абсорбирующего наполнителя, относятся волокна, пеноматериалы, суперабсорбенты, гидрогели и т.п.Предпочтительным абсорбирующим материалом для настоящего изобретения являются пеноматериал и волокно. К абсорбирующим пеноматериалам могут относиться гидрофильные пеноматериалы, пеноматериалы, легко увлажняющиеся жидкостями на водной основе, а также пеноматериалы, у которых стенки ячеек пены сами абсорбируют жидкость.
К волоконным материалам могут относиться целлюлозное волокно, включая натуральные волокна (такие как хлопок, древесная целлюлоза, джут и т.п.) и синтетические волокна (регенерированная целлюлоза, нитроцеллюлоза, ацетат-целлюлоза, вискоза, полиэстер, поливиниловый спирт, полиолефин, полиамин, полиамид, полиакрилонитрил и т.п.).
Как показано на фиг.1, тампон 10 может быть большей частью заключен в проницаемое для жидкости покрытие 12. Покрытие может быть нанесено на один или оба конца тампона. Конечно, по производственным или другим причинам отдельные части поверхности тампона могут не иметь покрытия. Например, вводимый конец 14 тампона и часть цилиндрической поверхности, примыкающая к этому концу, могут быть открытыми и не иметь покрытия, чтобы тампон легче впитывал жидкости. Для извлечения тампона после использования к тампону 10 присоединяется специальное средство, например, вытяжной шнур 16.
Проницаемое для жидкости покрытие 12 может облегчить введение тампона в полость тела и снизить вероятность отделения волокон от тампона. Специалистам в данной области известны типы покрытий, которые применимы для данных целей. К ним могут относиться сплавленные вместе волокна наружного слоя (например, методом термического склеивания), нетканый материал, пленка с отверстиями и т.п. Предпочтительно, чтобы покрытие имело гидрофобный наружный слой.
Чтобы сформировать готовый тампон, центральная структура 18 (например, как показано на фиг.2А), как правило, прессуется и подвергается тепловой обработке с использованием любого подходящего стандартного способа. Используемые при этом давления и температуры известны специалистам. Как правило, центральная структура 18 прессуется и в радиальном и в осевом направлении любым из известных способов. Хотя для данных целей известны и приемлемы разные способы, подходящим является модифицированное устройство для прессования тампонов, произведенное компанией Hauni Machines, Ричмонд, Вирджиния.
Тампон 10, составляющий предмет настоящего изобретения, может вводиться пальцами или с помощью аппликатора. Если тампон 10 предназначается для введения пальцами, желательно сформировать его из слоя абсорбирующего материала, скатанного в цилиндрическую форму.
Для введения тампона, составляющего предмет настоящего изобретения, может применяться любой из имеющихся аппликаторов тампонов. Такие аппликаторы, обычно относящиеся к типу «цилиндр и поршень», могут изготавливаться из пластика, бумаги или другого подходящего материала. Кроме того, приемлемыми являются и аппликаторы компактного типа. Поршень аппликатора выталкивает тампон 10 из аппликатора (не показан) вследствие спрессованной структуры тампона.
Механизм извлечения 16, предпочтительно, присоединяется по меньшей мере к тампону 10 и распространяется по меньшей мере за пределы конца шнура тампона 20, с помощью которого осуществляется извлечение. В качестве механизма извлечения могут использоваться любые известные на настоящий момент вытяжные шнуры, включая, в том числе, плетеные (или скрученные) шнуры, нити и т.п.Кроме того, механизм извлечения может иметь другие формы, например, ленты, петли, ушки и т.п.(включая сочетания используемых в настоящее время механизмов и других форм). Например, несколько лент могут быть сплетены или скручены. Для простоты описания при упоминании механизма извлечения используются термины «вытяжной шнур» и «шнур».
В одной реализации узловязальное устройство, являющееся предметом настоящего изобретения, образует одиночный или простой узел. Хотя узла такого типа вполне достаточно для конца вытяжного шнура тампона, возможны и другие виды узлов. Основным применением узла является использование его в качестве элемента для захвата, обеспечивающего сопротивление проскальзыванию, когда пользователь пожелает извлечь тампон после использования.
Узловязальное устройство 100, показанное на фиг.2-4, присоединяется к источнику вакуума и состоит из четырех деталей: фиксированной пластины узловязателя 102, основной пластины узловязателя 104, дополнительной пластины узловязателя 106 и прижимного башмака 108. Далее каждый из элементов будет описан более подробно.
Шнур 16 изначально входит в узловязальное устройство 100 через фиксированную пластину узловязателя 102. Фиксированная пластина узловязателя 102 может иметь форму параллелепипеда, имеющего первую поверхность 110 и вторую поверхность 112. На каждой поверхности расположено соответствующее отверстие 114, 116; отверстия 114, 116 соединяются каналом 118. В одной реализации первая поверхность 110 представляет собой направленную наружу поверхность фиксированной пластины узловязателя 102. Шнур 16 входит в отверстие 114 на первой поверхности 110 и выходит из фиксированной пластины узловязателя 102 через отверстие 116 на второй поверхности 112. Вторая поверхность 112 соприкасается с первой поверхностью 120 основной пластины узловязателя 104 (показана на фиг.2А). В одной реализации отверстие 114 на первой поверхности 110 (фиксированная пластина) существенно больше отверстия 116 на второй поверхности 112 таким образом, что канал 118 имеет воронкообразную форму. Более широкое отверстие 114 на первой поверхности 110 помогает провести шнур 16 в канал 118. Кроме того, отверстия 114, 116 могут быть расположены со смещением или перпендикулярно к первой поверхности 110 фиксированной пластины узловязателя 102.
Основная пластина узловязателя 104 имеет первую поверхность 120 и вторую поверхность 122, и на каждой поверхности выполнены, соответственно, первое и второе отверстия 124, 126 таким образом, что между поверхностями образуется канал 128. Кроме того, на первой поверхности 120 выполнена основная изогнутая направляющая 130. Эта основная изогнутая направляющая 130 имеет первый конец 132 и второй конец 134. Первый конец 132 основной изогнутой направляющей 130 совмещен с отверстием 116 упомянутой второй поверхности 112 фиксированной пластины узловязателя 102. Шнур 16 проходит по этой основной изогнутой направляющей 130, и, таким образом, на шнуре 16 формируется петля.
Дополнительная пластина узловязателя 106 имеет первую поверхность 136, вторую противоположную поверхность 138 и третью поверхность 140. Как показано на фиг.3А, на третьей поверхности 140 выполнена дополнительная изогнутая направляющая 142. Первый конец 144 дополнительной изогнутой направляющей 142 может совмещаться со вторым концом 134 основной изогнутой направляющей 134, а второй конец 146 дополнительной изогнутой направляющей 142 может совмещаться с первым отверстием 124 основной пластины узловязателя 104, когда устройство находится в своем первом, замкнутом положении (как показано на фиг.3В и фиг.4А), чтобы шнур 16 образовывал незамкнутую петлю, удаленный конец которой выходит из второго отверстия 126 основной пластины узловязателя 104 и отверстия в прижимном башмаке 148.
Прижимной башмак 108 позволяет натянуть шнур 16, в особенности после формирования узла. В реализации, представленной на фиг.2 и 4, прижимной башмак 108 способен перемещаться перпендикулярно оси канала 128 основной пластины узловязателя 104. Это позволяет удерживать шнур 16 между второй поверхностью 122 основной пластины узловязателя 104 и прижимным башмаком 108. Давление между прижимным башмаком 108 и основной пластиной узловязателя 104 можно регулировать, чтобы обеспечивалось необходимое натяжение шнура 16 при его извлечении из устройства 100.
К другим способам осуществления натяжения могут относиться, в том числе, суженное отверстие изменяемой формы, примыкающее к отверстию фиксированной пластины 114, зажим, расположенный вблизи второго отверстия основной пластины узловязателя 126 и т.п.
В реализации, представленной на фиг.4, прижимной башмак 108 имеет, преимущественно, форму параллелепипеда с первой поверхностью 150 и второй поверхностью 152. На первой поверхности 150 выполнено отверстие 148, а на второй поверхности 152 выполнено отверстие для вакуумирования 154 таким образом, что от отверстия 148 первой поверхности 150 к отверстию для вакуумирования 154 образуется канал 156. Отверстие 148 первой поверхности 150 прижимного башмака 108 совмещается со вторым отверстием 126 основной пластины узловязателя 104.
Источник вакуума гидравлически подключен к отверстию для вакуумирования 154. Таким образом, на узловязальное устройство 100 может быть подан вакуум для протягивания шнура в узловязальное устройство 100, в отверстие 114 на первой поверхности 110 фиксированной пластины узловязателя 102.
В системе вакуумирования могут использоваться различные подходящие методы для согласования времени подведения вакуума к отверстию для вакуумирования 154. Например, могут использоваться традиционные программируемые вакуумные клапаны.