ВКЛАДНАЯ СТЕЛЬКА ДЛЯ ОБУВИ
REMOVABLE INSOLE FOR FOOTWEAR

Изобретение относится к обувной промышленности, в частности к конструкциям стелек, которые обеспечивают повышение комфортности ношения повседневной и специальной обуви при любых погодных условиях.
Известна многослойная вкладная стелька, выполненная из сшитых между собой слоев гидрофильного натурального (кожа), пото-запахо-влагопоглощающего волокнистого (активированное углеродное волокно) и гидрофильного (стелечный картон) материалов (патент РФ №2150877, кл. A43B 17/10, 1999).
Недостаток такого устройства состоит в том, что возможности такой композиции конечны ввиду естественного насыщения слоев при эксплуатации перечисленными выделениями и последующей потери ими защитных свойств.
Известна конструкция вкладной стельки для обуви, в качестве основы которой используется 15 и более слоев тонкой бумаги, что позволяет утеплить обувь в зимнее время (патент РФ №2060706, кл. A43B 17/10, 1992).
Недостатки такой конструкции состоят в явной односторонности назначения, недолговечности, ввиду нестойкости бумаги к истиранию, и в снижении, вплоть до потери, функциональных свойств при применении, ввиду естественного влагонасыщения стельки в процессе непосредственной носки и утраты ею теплозащитных свойств.
Известна вкладная стелька, предназначенная для повседневной, рабочей и спортивной обуви с техническим результатом в виде устойчивости к деформации, а также обеспечения антисептических и теплоизоляционных свойств, состоящая из трех скрепленных между собой слоев, верхний и нижний из которых выполнены из гидрофильного, а средний из влагопоглощающего материала (патент РФ №2260362, кл. A43B 17/00, 2005).
Недостатком устройства является узконаправленность предлагаемого решения, состоящего из всего набора требований к стельке фактически только во влагопоглощении.
Известно устройство заказной стельки, конструктивно состоящей из трех контролируемо формуемых по ноге при температуре трансформации 71°С слоев, совместно обеспечивающих противоударные свойства (патент РФ №2432893, кл. A43B 17/14, 13/12, 2005).
Недостатком устройства является невыполнение иных требований, предъявляемых обыкновенно к стелькам, кроме заявленного узкоприкладного качества.
Известна вкладная стелька для обуви, выполненная из эластичного материала, содержащая в опорной части герметичную камеру с перегородками, заполненную рабочей средой, которая при ходьбе перетекает в камере, нагревается от трения и создает эффект обогревания ног, а в пяточной части стельки камеру-насос для перекачки воздуха во время ходьбы по каналам из пяточной части в носок обуви, обеспечивая вентиляцию ступней (заявка РФ №2004106768, кл. A43B 13/38, 2004).
Недостаток такого устройства состоит в том, что тепловой эффект от трения при перетекании рабочей среды, будь то газ или жидкость, в герметичной камере будет незначительным, а наличие в устройстве параллельной воздушной вентиляционной системы, дополнительно к уже имеющейся, заметно усложняет систему.
Известна вентилируемая обувь с камерой разрежения, обеспечивающей принудительную вентиляцию, в виде пневмонасоса, установленного в полости каблучной части формованной подошвы и состоящего из полого цилиндра и двух поршней, соединенных между собой штоком (патент РФ №2343810, кл. A43B 7/06, 2009).
Недостатком является то, что заявляемый технический результат в виде создания локальных зон беспрепятственной вентиляции за счет ориентируемого обдува проблемных зон и повышения интенсивности вентиляции обуви связан и со значительным техническим усложнением устройства, ввиду использования сопряженных подвижных конструктивных элементов.
Известна вентилируемая обувь, у которой в пяточной части обуви расположен воздушный насос в виде эластичной камеры, остальная часть внутренней подошвы выполнена полой, снабжена отверстиями с верхней стороны и отсеком, в котором расположено теплопоглощающее средство, обеспечивающее охлаждение подаваемого наружного воздуха (патент РФ №2343809, кл. A43B 7/06, 2009).
Недостатком устройства является неоправданный настрой конструкции на вентиляцию только носочной части стопы, а также ориентация его только на охлаждение, тогда как внешние условия могут обусловливать иные потребности.
Известна обогреваемая обувь, содержащая устройство для обогрева стопы в виде электронагревательного элемента, которое позволяет использовать ее при низкой температуре окружающей среды (патент РФ №2332916, кл. A43B 7/02, 2008).
Недостатком устройства является то, что повышение эксплуатационных свойств обуви связано с использованием внешнего источника энергии - малогабаритного источника питания.
Известна обувь с вентиляцией, технический результат от воплощения принятых решений которой состоит в упрощении конструкции обуви и в повышении эксплуатационных свойств, связанных с упрощением правил пользования обувью, а также в сокращении материалоемкости обуви, в которой стелька герметично соединена по периметру с подошвой, имеет перфорационные отверстия, а также амортизирующие элементы (патент РФ №2328194, кл. A43B 7/06, 2008).
Недостатком устройства является то, что из всего комплекса свойств, предъявляемых к обуви, реально рассматривается только два: отвод влажного воздуха и возможность амортизации.
В качестве прототипа принята вкладная стелька, состоящая из слоев высокоэластичного материала, скрепленных по периферии в виде герметичной оболочки, имеющей несколько соединенных между собой каналами камер с упругими элементами, заполненными антимикробными веществами (патент РФ №2217026, кл. A43B 17/10, 17/14, 2001).
Недостатком этого устройства является узкая медицинская направленность назначения стельки и, в связи с этим, ограниченность сферы применения, особенно в ненастное время года.
Задачей изобретения является создание стельки с достижимым техническим результатом в виде увеличения компактности конструкции и повышения эффективности ее работы посредством интенсификации воздухообмена как в носочной, так и в пяточной части обуви при движении в обуви с такой стелькой, а также осуществление, в случае потребности, возможности разогрева носочной и пяточной частей обуви.
Поставленная задача решается тем, что во вкладной стельке для обуви, состоящей из слоев высокоэластичного материала, скрепленных по периферии в виде герметичной оболочки, и имеющей несколько соединенных между собой каналами камер с упругими элементами, в соответствии с изобретением, в месте стельки, соответствующем своду стопы, установлена специальная распределительная вставка, образующая на нижнем уровне из нижней пары эластичных слоев трехслойной стельки, а также, соответственно, на верхнем уровне из ее верхней пары слоев, по две функционально обособленные камеры, причем каждая из нижних нагнетательных камер выполнена герметичной и внутри снабжена упругими элементами (например, из витых или плоских пружин), распирающими эти слои, а каждая из верхних камер выполнена воздухопроницаемой, посредством использования в верхнем слое воздухопроницаемого материала, прикрепленного по периметру к среднему эластичному слою, кроме того каждая из нижних камер связана с противоположной ей верхней камерой своим перепускным каналом и выпускным окном, расположенным в верхней части распределительной вставки, а также с противоположной ей нижней камерой единым нагнетательным каналом, который расположен в нижней части распределительной вставки и оснащен независимым входом, причем все внутренние каналы вставки на своих выходах снабжены обратными клапанами, помимо того эта распределительная вставка оборудована переключателем режима работы стельки, который сделан в виде прямоугольного паза в теле распределительной вставки, расположенного перпендикулярно продольной оси стельки и пересекающего перепускные каналы между камерами, а также размещенного в нем, соответствующего по форме прямоугольного «сухаря» с отверстиями, аналогичными отверстиям пересекаемых перепускных каналов, причем соотношение размеров паза и «сухаря» выполнено таким образом, что обеспечивается возможность свободного перемещения «сухаря» в два его крайних положения в пазу, когда отверстия «сухаря» соосны отверстиям перепускных каналов и, когда «сухарь» перекрывает эти каналы.
Предлагаемая конструкция вкладной стельки поясняется с использованием фиг.1-3.
На фиг.1. показан общий вид распределительной вставки правой ноги (схема), где:
1. Верхняя часть распределительной вставки
2. Нижняя часть распределительной вставки
3. Входные отверстия нагнетательного канала
4. Нижний эластичный слой передней части стельки
5. Выходное отверстие нагнетательного канала (обратный клапан не показан)
6. Выходное отверстие перепускного канала «пятка-носок» (обратный клапан не показан)
7. Выпускное окно перепускного канала «пятка-носок»
8. Входное отверстие перепускного канала «носок-пятка»
9. Средний эластичный слой
10. Верхний воздухопроницаемый слой аэрационной камеры
11. Выпускное окно перепускного канала «носок-пятка»
На фиг.2. показано продольное сечение распределительной вставки в плоскости перепускного канала «носок-пятка», где:
12. Носочная аэрационная камера
13. Обратный клапан перепускного канала «пятка-носок»
14. Пяточная аэрационная камера
15. Пяточная нагнетательная камера
16. Упругие элементы нагнетательных камер
17. Паз
18. Сухарь
19. Носочная нагнетательная камера
22. Перепускной канал «носок-пятка»
На фиг.3. показано поперечное сечение распределительной вставки в плоскости паза, где:
1. Верхняя часть распределительной вставки
2. Нижняя часть распределительной вставки
10. Верхний воздухопроницаемый слой аэрационной камеры
17. Паз
18. Сухарь
20. Нагнетательный канал
21. Перепускной канал «пятка-носок»
22. Перепускной канал «носок-пятка»
Вкладная стелька для обуви устроена следующим образом. В месте стельки, соответствующем своду стопы, установлена специальная распределительная вставка (фиг.1, верхняя часть - 1 и нижняя часть - 2), образующая на нижнем уровне из нижней пары эластичных слоев (фиг.1, слои 4 и 9) трехслойной стельки, а также, соответственно, на верхнем уровне из ее верхней пары (слои 9 и 10), по две функционально обособленные камеры (фиг.2, 19 и 15, 12 и 14), причем каждая из нижних нагнетательных камер (19 и 15) выполнена герметичной и внутри снабжена упругими элементами (16), например, из витых или плоских пружин, распирающими эти слои, а каждая из верхних камер (12 и 14) выполнена воздухопроницаемой, посредством использования в верхнем слое (10) воздухопроницаемого материала, прикрепленного по периметру к среднему эластичному слою (9), кроме того каждая из нижних камер (19 и 15) связана с противоположной ей верхней камерой (связь: 19-14, 15-12) своим перепускным каналом и выпускным окном, расположенным в верхней части распределительной вставки. Эта связь представлена на фиг.2 следующими позициями: входное отверстие (8), перепускной канал (22), обратный клапан (13), окно (11). Помимо этого каждая из нагнетательных камер связана с противоположной ей нагнетательной камерой единым нагнетательным каналом (выходное отверстие - (5), нагнетательный канал 20), который расположен в нижней части распределительной вставки и оснащен независимым входом (3). Для предотвращения противотоков все внутренние каналы вставки на своих выходах снабжены обратными клапанами (как на фиг.2, позиция 13). В соответствии с поставленной задачей эта распределительная вставка оборудована переключателем режима работы стельки, который сделан в виде прямоугольного паза (17) в теле распределительной вставки, расположенного перпендикулярно продольной оси стельки и пересекающего перепускные каналы (фиг.3, 21 и 22) между камерами, а также размещенного в нем соответствующего по форме прямоугольного «сухаря» (18) с отверстиями, аналогичными отверстиям пересекаемых перепускных каналов (21 и 22), причем соотношение размеров паза и «сухаря» выполнено таким образом, что обеспечивается возможность свободного перемещения «сухаря» в два его крайних положения в пазу, когда отверстия «сухаря» соосны отверстиям перепускных каналов и, когда «сухарь» перекрывает эти каналы.
Верхняя (1) и нижняя (2) части распределительной вставки формуются из упругого материала отдельно с одновременным образованием всех обозначенных в описании магистралей и позиций, а затем, перед общей сборкой, собираются друг с другом, совместно с расположенным между ними средним слоем (9).
После того как стельки вставлены в обувь и она надета на ноги, реализуются следующие циклы двух режимов функционирования устройства.
Первый - аэрационный, т.е. когда «сухарь» (18) переключателя режима функционирования стельки своими отверстиями соосен перепускным каналам (21 и 22). В ноге, занесенной для шага, межповерхностные упругие элементы (16) в нижнем уровне стельки раздвигают слои (4 и 9) этого уровня, осуществляя такт всасывания наружного воздуха через нагнетательную систему (3, 20, 5) одновременно в носочной и пяточной ее частях (камеры 15 и 19). При соприкосновении пяточной части обуви с землей под действием массы тела происходит сжатие пяточной нагнетательной камеры (15) и воздух по каналу перепуска воздуха (21) и выпускное окно (7) попадает в носочную аэрационную камеру (12) верхнего уровня. Фильтруясь сквозь верхний воздухопроницаемый материал носочной аэрационной камеры (12), он обеспечивает аэрацию передней части стопы. При перенесении нагрузки на переднюю часть стопы происходит сжатие носочной нагнетательной камеры (19) нижнего уровня и перепуск воздуха в пяточную аэрационную камеру (14), где, фильтруясь сквозь воздухопроницаемый материал пяточной аэрационной камеры (14), обеспечивает аэрацию пяточной части стопы. Аналогичный цикл (пятка - передняя часть стопы и т.д.) повторяется для другой ноги, как и на каждом последующем шаге. Обратные клапаны на перепускных каналах, в виде прикрепленных с одного края упругих плоских пластин, выполненных, например, из металлических или неметаллических материалов, обеспечивают работоспособность устройства, препятствуя образованию встречных потоков.
Второй режим - обогревательный, т.е. когда «сухарь» (18) переключателя режима функционирования стельки перекрывает перепускные каналы (21 и 22). В этом случае при ходьбе происходят повторяющиеся сжатия одного и того же воздуха в замкнутых объемах носочной (19) и пяточной (15) нагнетательных камер стельки и, как следствие, его разогрев. Возможные некоторые утечки воздуха из нагнетательных камер восполняются под воздействием межповерхностных упругих элементов (16) через систему нагнетания (3, 20, 5).
Переустановка переключателя режима работы стельки из одного крайнего положения в другое осуществляется плоским ударом ноги о какой-либо наружный предмет, приводящим к перемещению «сухаря» (18) в пазу (17) в положение «аэрация», т.е. когда он своими отверстиями соосен перепускным каналам (21, 22), или также плоским ударом, но другой стороной ноги, в положение - «обогрев», т.е. когда «сухарь» переключателя режима функционирования стельки перемещен противоположным по направлению ударом в другое крайнее положение в пазу и перекрывает собой перепускные каналы (21, 22).
Оба режима реализуемы не только при ходьбе, но и при беге и прыжках. Использование, а тем более, чередование режимов обеспечивает комфортные условия содержание ног в обуви при любых внешних условиях.
Именно установка в стельку распределительной вставки и образование при ее помощи двух независимых перекрестных, циклически работающих систем позволяет не только увеличить аэрационную площадь стопы и, тем самым, обеспечить более высокое качество среды в обуви, но также посредством объединения систем обогрева и вентиляции в единое целое решить проблему обеспечения компактности устройства и совмещения целевых функций. Это осуществляется путем размещения в этой же вставке легко задействуемого переключателя режимов функционирования стельки, позволяющего в той же системе перепускных каналов реализовать или режим вентиляции ступней, или режим их обогрева посредством превращения прямой работы сжатия воздуха в замкнутом объеме нагнетательных камер непосредственно в тепло, что существенно более эффективно по сравнению с тепловыми процессами, возникающими при перетекании воздуха между перегородками внутри камер, как предлагается в одном из аналогов.