МАТРАС

Данное техническое решение относится к области производства мебели, в частности к производству матрасов, служащих для восприятия нагрузок от массы тела пользователя.
Техническое решение относится к матрасам такого типа, основы которых выполнены из массивов упругих материалов, предпочтительно, из пенополиуретана или подобных ему аналогичных материалов со свойствами упругости и вязкости. Техническое решение предназначено для его использования в конструкциях матрасов: умеренно мягких, средних, умеренно жестких и жестких.
Существенным преимуществом использования упругих и вязких материалов в конструкциях матрасов (в сравнении с пружинными матрасами) является способность этих материалов гасить колебания от динамических нагрузок такими свойствами упругих материалов, как вязкость. В результате работа матраса, основа которого выполнена из массива упругого и вязкого материала существенно отличается от работы матраса, основа которого выполнена из пружин, не обладающих свойствами вязкости, наоборот, пружины обладают свойствами сохранения колебаний от динамических нагрузок в определенных пределах.
Из рекламных публикаций известны конструкции матрасов, основы которых выполнены уз упругих материалов, при этом каждый из них содержит изолирующие слои и чехол, выполненный из двух соединенных частей (Яндекс, Матрас Optima Flex Coire 428, 2019. Матрас Промтекс Ориент Roll Стандарт 10 Латекс, 2019).
Из патентных публикаций известен матрас, который в соответствии с формулой изобретения содержит основу, изготовленную из слоя или нескольких слоев вязкоэластичного или эластичного материала, в том числе пенополиуретана, с высотой слоя в интервале значений от 1 см до 21 см или включающий основу, изготовленную из слоя или нескольких слоев нетканого материала из полиэфирных или иных волокон, в том числе из полиэстера, с высотой слоя в интервале значений от 0,5 см до 21 см, верхний слой изготовлен из пенополиуретана, а нижний слой изготовлен из нетканого материала, причем надежное соединение слоев между собой обеспечено нетканым материалом, состоящим из термоскрепленных волокон, верхний слой которых представляет собой переплетенные между собой гладкие микроповерхности, плотно обволакиваемые постепенно застывающей пенополиуретановой смесью, находящейся первоначально в жидком состоянии, при этом задаваемые геометрические размеры готового изделия по ширине расположены в интервале значений от 40 до 210 см, по длине - в интервале значений от 80 до 210 см, по высоте от 5 до 23 см, готовое изделие, обладающее памятью формы, снабжено дополнительно одним или несколькими защитными или потребительскими чехлами-наволочками. Основа изготовлена из слоя или нескольких слоев вязкоэластичного или эластичного материала, в том числе пенополиуретана, ионизированного ионами серебра (RU2636572C2, 23.11.2017).
Известен матрас с возрастающими пропорционально нагрузке характеристиками и способ изготовления матраса, причем матрас содержит верхний слой пеноматериала и нижний слой пеноматериала, причем нижняя поверхность верхнего слоя пеноматериала содержит последовательность выступов и углублений, верхняя поверхность нижнего слоя пеноматериала содержит последовательность выступов и углублений, выступы верхней поверхности нижнего слоя пеноматериала заходят внутрь углублений нижней поверхности верхнего слоя пеноматериала, выступы нижней поверхности верхнего слоя пеноматериала заходят внутрь углублений верхней поверхности нижнего слоя пеноматериала, наиболее выступающие поверхности выступов нижней поверхности верхнего слоя пеноматериала отделены от соответствующих поверхностей углублений верхней поверхности нижнего слоя пеноматериала каналом, между наиболее выступающими поверхностями выступов верхней поверхности нижнего слоя пеноматериала и соответствующими поверхностями углублений нижней поверхности верхнего слоя пеноматериала отсутствует канал, причем матрас выполнен с возможностью обеспечивать возрастающие пропорционально нагрузке характеристики поддержки, возрастающие с увеличением силы, приложенной к верхней поверхности матраса.
Наиболее выступающие поверхности выступов верхней поверхности нижнего слоя пеноматериала матраса при помощи клея склеены с соответствующими поверхностями углублений нижней поверхности верхнего слоя пеноматериала, и между наиболее выступающими поверхностями выступов нижней поверхности верхнего слоя пеноматериала и соответствующими поверхностями углублений верхней поверхности нижнего слоя пеноматериала нет клея. Матрас дополнительно содержит первые вентиляционные каналы, сформированные в верхней поверхности нижнего слоя пеноматериала, причем первые вентиляционные каналы проходят между противолежащими боковыми концевыми поверхностями нижнего слоя пеноматериала в направлении ширины матраса, где направление ширины перпендикулярно направлению голова-ноги вдоль матраса. Матрас дополнительно содержит вторые вентиляционные каналы, проходящие в направлении по высоте матраца от верхней поверхности верхнего слоя пеноматериала до нижней поверхности верхнего слоя пеноматериала. Высота канала в направлении, перпендикулярном к верхней поверхности нижнего слоя пеноматериала, составляет по меньшей мере 6,35 мм, а высота канала в направлении, перпендикулярном к верхней поверхности нижнего слоя пеноматериала составляет менее 38,1 мм (заявка RU2014100987А, 27.08.2015).
Известен матрас для кровати, который в соответствии с формулой изобретения содержит верхний матрас, нижний матрас, расположенный под указанным верхним матрасом, и опорный слой, расположенный между верхним матрасом и нижним матрасом и предназначенный для частичной поддержки верхнего матраса, причем нижний матрас имеет изменяемую протяженность в направлении длины и/или в направлении ширины матраса, так что по меньшей мере одна сторона нижнего матраса выполнена с возможностью перемещения в направлении длины и/или в направлении ширины матраса относительно противоположной стороны нижнего матраса, при этом нижний матрас выполнен с возможностью расширения в расширенное состояние, в котором он имеет меньшую жесткость, и сжатия в сжатое состояние, в котором он имеет большую жесткость, при этом указанный опорный слой выполнен с возможностью перекрытия указанной по меньшей мере одной подвижной стороны нижнего матраса с формированием тем самым по меньшей мере одного отделения под верхним матрасом, которое является по меньшей мере частично пустым при нахождении нижнего матраса в сжатом состоянии и по меньшей мере частично заполненным при нахождении нижнего матраса в расширенном состоянии.
Матрас, в котором, по меньшей мере, сторона, расположенная на конце для ног нижнего матраса, выполнена с возможностью перемещения относительно стороны, расположенной на конце для головы нижнего матраса. Матрас, в котором сторона, расположенная в конце для головы нижнего матраса, предпочтительно неподвижна. Матрас, в котором наружные размеры нижнего матраса в расширенном состоянии соответствуют наружным размерам верхнего матраса. Матрас, в котором нижний матрас может дополнительно принимать по меньшей мере одно, а предпочтительно ряд промежуточных состояний между указанным расширенным состоянием и указанным сжатым состоянием (RU2683365C2, 28.03.2019 - прототип).
В описании данного патента содержится информация, что «верхний матрас может быть разных типов, например, быть надувным элементом, упругим поролоновым элементом, упругим резиновым элементом и т.п.». Из указанных материало может быть выполнен упругий блок или упругая основа, располагаемая в нижнем коробе.
Конструкция прототипа является сравнительно сложной, требующей использования устройств для смещения частей матраса относительно друг друга, при этом изменение жесткости матраса связано с выполнением множества малоэффективых операций, поскольку перемещения частей матраса относительно друг друга регулируют жесткость матраса в ограниченных пределах.
Как это следует из прототипа, известны матрасы с разной жесткостью сторон, как по длине, так и по ширине матраса. При этом возможность выбора жесткости матраса в зависимости от требований персонального потребителя в прототипе ограничена техническими характеристиками верхнего и нижнего упругих блоков матраса и расположенными между ними опорными слоями – компенсаторами нагрузок.
Общими признаками прототипа и представленного в данном описании матраса являются такие признаки, что оба они относятся к регулируемым по жесткости матрасам и при этом каждый из них содержит нижний и верхние короба, упругий блок в нижнем коробе, верхний и нижний изоляционные слои и компенсаторы нагрузки (в прототипе – опорные слои).
Техническим результатом представленного в данном описании матраса является упрощение его конструкции и обеспечение возможности оперативного изменения жесткости матраса, отвечающей нагрузке от массы персонального пользователя.
Технический результат получен матрасом, содержащим нижний и верхние короба, упругий блок из массива пенополиуретана в нижнем коробе, верхний и нижний изоляционные слои, и компенсаторы нагрузки, причем матрас содержит чехол, выполненный из соединенных верхней и нижней частей, и в нижней части чехла расположена основа матраса, выполненная из нижнего короба с днищем, на котором установлен упругий блок, на днище нижнего короба расположен, по меньшей мере, один нижний изоляционный слой матраса, на который опирается упругий блок, на котором расположен, по меньшей мере, один верхний изоляционный слой матраса, при этом матрас содержит верхний короб, внутри которого по его длине расположены компенсаторы нагрузок, имеющие разную плотность и упругость, причем по периметру каждого компенсатора закреплены гибкие элементы, соединенные в рабочем положении матраса с гибкими элементами верхнего короба, при этом на верхней кромке верхнего короба по его периметру расположены упругие элементы, сжатые верхней частью чехла и имеющие в сжатом положении закругленную форму с наружной и верхней сторон матраса, а замок-молния расположен выше оси симметрии матраса на его виде сбоку.
Верхний короб матраса, верхний и нижний изоляционные слои, и компенсаторы нагрузок выполнены из пенополиуретана, чехол матраса выполнен из слоев ткани, обладающей свойствами растяжения и восстановления формы после растяжения, при этом выполненные из пенополиуретана элементы матраса расположены в чехле в сжатом состоянии.
Верхний и нижний изоляционные слои выполнены взаимозаменяемыми, имеют идентичную форму и выполнены из одинакового по плотности и упругости материала.
Гибкие элементы верхнего короба закреплены на нем лентами-липучками, расположенными на нижней кромке верхнего короба.
Каждый компенсатор выполнен меньшей мере из двух слоёв пенополиуретана, между которыми расположен пружинный блок, выполненный из множества соединенных между собой пружин.
На фиг.1 показан пенополиуретановый матрас в сборе.
На фиг.2 – показан матрас в сборе в продольном разрезе (чехол снят).
На фиг.3 – вид А на фиг.1.
На фиг.4 – разрез Б-Б на фиг.2.
На фиг.5 – разрез В-В на фиг.1.
На фиг.6 – основа пенополиуретанового матраса в аксонометрии.
На фиг.7 – форма универсального изоляционного слоя в аксонометрии, используемого в качестве верхнего и нижнего изоляционных слоев матраса.
На фиг.8 – схема верхнего короба матраса в аксонометрии (гибкие упругие элементы 7 не показаны).
На фиг.9 – компенсатор жесткости в аксонометрии.
На фиг.10 – фрагмент компенсатора с минипружинным блоком внутри.
Матрас (фиг.1) содержит чехол, выполненный из верхней части 1 и нижней части 2, соединенных между собой замком-молнией 3, при этом чехол выполнен из упругой ткани, плотно сжимающей расположенные внутри чехла элементы матраса. Замок-молния 3 на фиг. 1 показан прямой линией и условными выступами (фиг.5) на боковых сторонах матраса.
Основным формообразующим элементом матраса является основа 4 (фиг.2), которая в данном исполнении матраса имеет форму уплощенного параллелепипеда, выполнена, преимущественно, из массива упругого пенополиуретана, обладающего вязкостью, или из нескольких соединенных между собой слоев пенополиуретана. Основа может быть выполнена из любых других известных упругих материалов, подобных пенополиуретану.
На основе 4 расположен, по меньшей мере, один верхний изоляционный слой 5, под основой 4 расположен аналогичный нижний изоляционный слой 5, при этом нижний и верхний слои 5 выполнены предпочтительно из пенополиуретана. Матрас имеет верхний короб 6 (фиг.2,8), на верхней кромке которого закреплены по периметру этого короба гибкие упругие элементы 7 из пенополиуретана. Элементы 7 в рабочем сжатом чехлом матраса положении деформируются натяжением чехла матраса и принимают форму, показанную на фиг.5.
Внутри верхнего короба 6 расположены компенсаторы 8 нагрузок (фиг.2,9), каждый из которых имеет уплощенную форму. Компенсаторы выполнены предпочтительно из пенополиуретана, имеют соответствующую нагрузке плотность и упругость. Каждый компенсатор 8 нагрузок расположен в индивидуальном чехле из синтетической или смесовый ткани, при этом в одном исполнении компенсатор имеет постоянную жесткость по ширине и длине, а во втором и третьем исполнениях он имеет переменную жесткость по ширине и длине, соответственно.
По периметру на нижней кромке верхнего короба 6 закреплены гибкие элементы-липучки 9, которые на фиг. 8 показаны условно. Элементы-липучки 9 соединены с гибкими элементами 10 верхнего короба 6. В рабочем положении матраса гибкие элементы 10 соединены с гибкими элементами 11 каждого компенсатора 8 (фиг.9).
Компенсаторы 8 изготовлены и выбраны из базы данных таких компенсаторов, которые имеют разную плотность и упругость и которые соответствуют типовым нагрузкам на матрас от действия на него типичных по массе тел разных персональных пользователей.
Основа 4 данной конструкции матраса выполнена из пенистого полиуретана, в массиве которого выполнено множество воздушных пустот 12 (фиг.6). Основа 4 представляет собой блок, расположенный нижней стороной 13 на коробе 14 матраса. Короб 14 имеет опоры 15, на которое опирается днище 16. На днище опирается пенополиуретановый блок, высота которого больше высоты нижнего короба 14, которая соответствует расчетным нагрузкам на матрас. Пенополиуретановая основа опирается на днище 16 нижнего короба 14, жесткость которого больше жесткости верхнего короба 6, при этом верхний и нижний короба также выполнены предпочтительно из пенополиуретана.
Замок-молния 3 чехла матраса расположен на горизонтальной линии разъема частей 1 и 2 чехла матраса, которая расположена на высоте h от нижней опорной поверхности 17 матраса (фиг.1), что обеспечивает удобство доступа к компенсаторам 8 матраса за счет расположения линии разъема выше продольной оси 18 симметрии матраса на виде сбоку.
В другом исполнении матраса каждый компенсатор 8 (фиг.10) выполнен, по меньшей мере, из двух слоёв пенополиуретана 19, между которыми расположен пружинный блок 20, выполненный из множества соединенных между собой пружин 21, при этом высота каждой пружины пружинного блока находится в пределах 30-50мм. Между пружинным блоком и каждым слоем пенополиуретана расположен изоляционный слой 22. Пружинный блок 20 устанавливают между двумя слоями 19 пенополиуретана для обеспечения более точной жесткости матраса.
Сборку матраса осуществляют следующим образом. Располагают на нижней части 2 чехла (фиг.5) нижний короб 14 с одним изоляционным слоем 5, на котором затем располагают основу 4 (фиг.2). Располагают на основе 4, по меньшей мере, один верхний изоляционный слой 5. Далее на верхнем изоляционном слое 5 располагают верхний короб 6 с закрепленными на его верхней кромке по периметру гибкими упругими элементами 7 (фиг.2). Затем в верхнем коробе 6 располагают последовательно по длине матраса, по меньшей мере, два компенсатора 8 нагрузок (на фиг.3 показаны три компенсатора) которые соединяют между собой известными средствами, а также их соединяют с верхним коробом 6 путем завязывания в узел гибких элементов 10 короба со смежными гибкими элементами 11 компенсаторов 8 (фиг.9).
Полученную конструкцию накрывают верхней частью 1 чехла. После чего совмещают кромки верхней части чехла с кромками нижней части 2 чехла, сжимают матрас сверху вниз прилагаемой к нему равномерной нагрузкой, застегивают замок-молнию 3, расправляют складки верхней и нижней частей чехла и постепенно снимают с матраса нагрузку.
Перед сборкой матраса компенсаторы 8 нагрузок выбирают по их плотности и упругости в зависимости от нагрузок на матрас от массы тела персонального пользователя матрасом. При этом массу тела, возраст и рост персонального пользователя сообщает пользователь, а распределение нагрузок по длине и ширине проектируемого к продаже матраса получают на специальной модели матраса, имеющей датчики нагрузок. Распределение нагрузок на проектируемом матрасе от массы тела персонального пользователя матраса (покупателя) осуществляют в местах приобретения матраса. Для этого пользователя располагают в лежачем положении на опытной модели матраса, снимают нагрузки на матрасе опытной модели матраса в головной части пользователя, в области туловища и ног, вводят полученные показатели в базу данных нагрузок, совмещают полученные нагрузки с имеющейся базой компенсаторов 8 нагрузок по их характеристикам, соответствующим полученным нагрузкам от персонального пользователя, и выбирают типы компенсаторов, которые соответствуют снятым нагрузкам от действия различных зон тела пользователя. Далее (при необходимости) по полученным данным, располагают в верхнем коробе вместо имеющихся в нем базовых компенсаторов нагрузок другие компенсаторы нагрузок, которые соответствуют нагрузкам на матрас от персонального пользователя.
Сборку базового матраса осуществляют в производственных условиях, причем операцию измерения нагрузок на матрасе от действия тела персонального пользователя, а также операцию подбора и замены соответствующих компенсаторов, производят в магазине. При этом компенсаторы 8, имеющие разную жесткость могут быть установлены в любом возможном порядке в зависимости от требований пользователя: в соответствии со схемой расположения компенсаторов 8 по длине матраса, а также в соответствии со схемой расположения компенсаторов по ширине – при изготовлении двуспального матраса.
Работает матрас следующим образом. Нагрузки от массы тела персонального пользователя на матрасе воспринимаются компенсаторами 8 нагрузок, которые компенсируют и сглаживают эпюру нагрузок, исключая пиковые нагрузки на матрасе. Более равномерно распределенные нагрузки передаются от компенсаторов 8 на верхний изоляционный слой 5, а затем на пенополиуретановый блок основы 4, который в значительной мере гасит нагрузки и передают их на нижний изоляционный слой 5, что исключают на нем, на днище 15 и нижнем коробе 14 опасные концентрации напряжений.
Нагрузки воспринимаются каждым компенсатором 8 отдельно от других компенсаторов. При этом каждый компенсатор деформируются на проектную величину в зависимости от ранее предусмотренных нагрузок в процессе проектирования персонального матраса указанным выше способом. Далее, через компенсаторы нагрузки передаются на верхний один или несколько изоляционных слоев 5, частично перераспределяются этим слоем и более равномерной форме передаются на основу 4 матраса и от нее нагрузки передаются через нижний короб 14 матраса на кровать.
Как это следует из описания матраса, его конструкция является сравнительно простой, позволяющей в широком диапазоне требований покупателей обеспечить возможность выбора персонального более удобного матраса с целью снижения концентрации напряжений, как на отдельных участках тела пользователя, так и на соответствующих участках матраса. Это в итоге повышает удобство и комфортность пользования матрасом, а также рабочий ресурс матраса путем уменьшения его износа за счет более равномерных нагрузок на матрасе при его длительной эксплуатации.
Вышеописанная конструкция матраса позволяет использовать парные матрасы, сдвинутые друг к другу боковыми сторонами, причем такие парные матрасы выполняют отдельно друг от друга для обеспечения разной жесткости матрасов. Имея разные по жесткости компенсаторы, пользователи разных по жесткости матрасов (благодаря упрощенным конструкции и способу сборки матрас) могут самостоятельно или в магазине подобрать необходимую каждому пользователю отдельно требуемую жесткость матраса.
Технический результат получен совокупностью изложенных в формуле существенных признаков матраса, которая обеспечивает возможность удобной и быстрой замены базовых компенсаторов нагрузок на другие компенсаторы нагрузок, плотность и упругость которых соответствует нагрузкам, полученным от массы тела персонального пользователя.